CN110364065B - 一种软式内窥镜介入培训装置以及介入培训方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软式内窥镜介入培训装置以及介入培训方法，涉及医疗器械模拟培训技术领域，包括有底座，底座上设置有液压升降系统，液压升降系统驱动连接有物品放置平台和显示系统，物品放置平台上侧和下侧分别设置有高仿真模型系统和电磁导航系统，且物品放置平台上设置有软镜训练系统。培训者通过软镜训练系统和高仿真模型系统模拟软式内窥镜的使用，即利用电磁导航技术追踪软镜镜头的路径，以作为手术考核的依据，同时利用虚拟现实技术与高仿真实物模型相结合的技术方案代替虚拟现实技术与力反馈相结合的技术方案，以提高手术模拟操作的真实感。

Description

一种软式内窥镜介入培训装置以及介入培训方法

技术领域

本发明涉及医疗器械模拟培训技术领域，尤其是涉及一种软式内窥镜介入培训装置以及介入培训方法。

背景技术

内窥镜，是一种集传统光学、人体工程学、精密机械、现代电子、数学、软件于一体的检测仪器。目前，采用软式内窥镜（以下简称软镜）介入手术治疗呼吸系统，消化系统，泌尿系统已成为主流,相关手术量越来越多,但软镜介入手术操作难度较传统手术大,对医生手术技巧要求较高,所以相关医生培训周期一般需要六年以上。目前，具有独立开展介入手术经验的医生较少,更多的医生需要进行大量专业的介入手术操作培训才能独立完成手术，因此市场对于培训装置的需求量很大。传统的培训装置一般是采用虚拟现实技术和力反馈相结合的技术方案模拟手术操作，但是，相对于传统的开放式手术，软镜培训有较多特殊性，如：手术训练需要跟踪及记录软镜头部路径，以及软镜头部与模型的相对位置关系，作为培训的参照以及培训后针对培训效果进行评估的基础，目前市场上的相关医疗培训装置难以符合软镜培训的特殊要求，现有技术存在可改进之处。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种软式内窥镜介入培训装置，通过液压升降系统、电磁导航系统、高仿真模型系统、软镜训练系统以及显示系统相配合实现记录软镜头部路径，以及软镜头部与模型的相对位置关系，作为培训的参照以及培训后针对培训效果进行评估的基础的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种软式内窥镜介入培训装置，包括有底座，所述底座上设置有液压升降系统，所述液压升降系统驱动连接有物品放置平台和显示系统，所述物品放置平台的上侧和下侧分别设置有相配合使用的高仿真模型系统和电磁导航系统，且所述物品放置平台上设置有与高仿真模型系统、电磁导航系统配合使用的软镜训练系统；所述底座上设置有用于控制液压升降系统并数据连接高仿真模型系统、电磁导航系统以及显示系统的主机。

通过采用上述技术方案，主机既控制液压升降系统的驱动状态，即调节显示系统、软镜训练系统以及电磁导航系统的整体位置高度，且主机同时控制电磁导航系统、软镜训练系统、高仿真模型系统以及显示系统的数据连通。培训者通过软镜训练系统和高仿真模型系统模拟软式内窥镜的实际使用状态，并在主机的调控下通过电磁导航系统与软镜训练系统相配合记录软镜头部路径，以及软镜头部与模型的相对位置关系，即利用电磁导航技术追踪软镜路径，以达到作为培训参照以及培训后针对培训效果进行评估的基础的目的。

本发明进一步设置为：所述高仿真模型系统与电磁导航系统相对位置固定，且所述物品放置平台设置为磁透板件。

通过采用上述技术方案，高仿真模型系统与电磁导航系统的相对位置不变，有利于保持软镜训练系统的软镜头部与电磁导航系统配合使用的导航精度。

本发明进一步设置为：所述物品放置平台与电磁导航系统相组合，所述液压升降系统驱动物品放置平台和电磁导航系统构成的整体结构做升降运动。

通过采用上述技术方案，物品放置平台与电磁导航系统结合构成整体结构，既便于升降，又有利于提高电磁导航系统与高仿真模型系统配合使用的稳定性和精准度。

本发明进一步设置为：所述主机包括有机箱，所述机箱固定于底座上，所述电磁导航系统包括有与物品放置平台相组合的电磁导航箱，且所述机箱位于电磁导航箱的下方，所述机箱与电磁导航箱通过连接线相连接。

通过采用上述技术方案，机箱与电磁导航箱分体设置，电磁导航箱与机箱配合记录软镜训练系统的软镜头部路径以及软镜头部与模型的相对位置关系，而机箱还可控制液压升降系统的运动状态以及电磁导航系统、软镜训练系统以及显示系统的联动，即介入培训模拟装置的执行模块与处理模块分开设置，且作为执行模块使用的电磁导航箱与高仿真模型系统、显示系统一同做升降运动，而作为处理模块使用的主机保持不动，既便于升降，又有利于提高设备使用的稳定性。

本发明进一步设置为：所述电磁导航箱和机箱的相对两端面上均开设形成有通孔，连接线穿设所述通孔连接主机和电磁导航系统，且所述电磁导航箱和机箱的通孔连接有伸缩防护罩。

通过采用上述技术方案，电磁导航箱和机箱的相对端面之间的距离为最短距离，在电磁导航箱和机箱的相对端面之间穿设连接线，在实现连接机箱与电磁导航箱的同时缩短了连接线的长度；同时，伸缩防护罩的设置有利于保护连接线以及提高设备外观的美观性。

本发明进一步设置为：所述液压升降系统的升降端上设置有接线插座，且所述软镜训练系统的导线与接线插座相连接。

通过采用上述技术方案，软镜训练系统的导线可直接插在接线插座上，并可从液压升降系统的升降端接入主机内或显示系统内，导线不直接暴露在外，既有利于保护导线，同时保持了设备的外观整洁性；软镜训练系统与高仿真模型系统均由液压升降系统带动做升降运动，两者之间不会产生高度差，便于不同身高的培训学员使用，减少疲劳感。

本发明进一步设置为：所述底座设置为可移动式结构。

通过采用上述技术方案，软式内窥镜介入培训模拟装置可在各个培训房间之间转运，有利于提高设备的使用率。

针对上述技术问题，本发明的目的之二在于提供一种软式内窥镜介入培训方法，通过操作软镜训练系统和高仿真模型系统模拟软式内窥镜的实际操作，并将记录的软镜头部路径以及软镜头部与模型的相对位置关系，作为培训的参照以及培训后针对培训效果进行评估的基础。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种采用如权利要求1-7任意一项所述的软式内窥镜介入培训装置的培训方法，包括有如下步骤，S1.转运软式内窥镜介入培训装置至培训室；S2.液压升降系统调节物品放置平台和显示系统的位置高度；S3.培训者配合操作软镜训练系统和高仿真模型系统，观察显示系统的图像，完成培训模拟；S4.根据培训模拟影像总结分析评估培训模拟结果。

通过采用上述技术方案，软式内窥镜介入培训装置可在各个科室之间转运，并可根据培训模拟的实际需求调整软镜训练系统、高仿真模型系统以及显示系统的整体高度，再通过软镜训练系统和高仿真模型系统模拟软式内窥镜的实际操作，最后总结分析评估培训模拟结果，提高培训者的软式内窥镜实操能力。

本发明进一步设置为：主机内设置有处理模块、存储模块和通讯模块，且培训者的使用终端与通讯模块数据访问连接。

通过采用上述技术方案，培训者以及参训者可以使用自己的终端访问连接主机的通讯模块并获取主机内储存的影像等数据，以便于学习、总结、评估培训模拟结果。

本发明进一步设置为：显示系统分屏显示和/或切换显示软镜训练系统的软镜头部路径、软镜头部与高仿真模型系统的相对位置以及软镜训练系统的拍摄图像。

通过采用上述技术方案，显示系统可分屏显示培训模拟影像，也可以切换显示培训模拟影像，多样、灵活的影像播放模式，便于培训者观察、参训者学习以及老师现场指导，具有较好的实用性。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

其一：采用软镜训练系统和高仿真实物模型相结合的方案，并配合现有技术中的虚拟现实技术，解决市面上虚拟现实和力反馈相结合的方案不能体现手术操作真实手感的问题；

其二：利用电磁导航技术，追踪软镜镜头的路径，以作为手术考核的依据；

其三：培训者通过软镜训练系统和高仿真模型系统模拟软式内窥镜的实际使用状态，并在主机的调控下通过电磁导航系统与软镜训练系统相配合记录软镜头部路径以及软镜头部与模型的相对位置关系，同时通过显示系统显示相关影像，以达到作为培训参照以及培训后针对培训效果进行评估的基础使用的目的；

其四：操作软镜训练系统和高仿真模型系统模拟软式内窥镜的实际操作，并将记录的软镜头部路径以及软镜头部与模型的相对位置关系显示在显示系统上，作为培训的参照以及培训后针对培训效果进行评估的基础，同时通过分析、总结以及评估的方式达到提升训练者软镜使用能力的目的；

其五：培训者、参训者以及指导老师可根据实际需求转运软式内窥镜介入培训装置，并根据实际需求调整软镜训练系统、电磁导航系统、高仿真模型系统以及显示系统的整体位置高度，具有较好的使用灵活性和实用性，同时便于不同身高的培训学员使用，减少疲劳感。

附图说明

图1是软式内窥镜介入培训装置的总体结构示意图；

图2是软式内窥镜介入培训装置的爆炸示意图；

图3是软式内窥镜介入培训方法的流程框图；

图4是主机与终端的通讯示意图。

附图标记：1、底座；11、带刹车的滚轮；2、液压升降系统；21、接线插座；22、升降端；23、固定端；3、物品放置平台；4、显示系统；5、高仿真模型系统；6、电磁导航系统；61、电磁导航箱；7、软镜训练系统；8、主机；81、机箱；811、散热格栅；9、通孔；91、伸缩防护罩；A、处理模块；B、存储模块；C、通讯模块；D、终端。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

结合图1和图2所示，一种软式内窥镜介入培训装置，包括有底座1，底座1上设置有液压升降系统2，液压升降系统2驱动连接有物品放置平台3和显示系统4，物品放置平台3的上侧和下侧分别设置有相配合使用的高仿真模型系统5和电磁导航系统6，且物品放置平台3上还设置有软镜训练系统7。电磁导航系统6所记录的软镜训练系统7软镜头部轨迹以及软镜头部与高仿真模型系统5的相对位置影像均可在显示系统4上显示，以便于培训者、参训者以及老师观察、学习以及教学指导。

在本实施例中，液压升降系统2设置为液压伸缩杆，显示系统4设置为单液晶显示屏或者双液晶显示屏（图示中仅显示了单液晶显示屏），可根据实际情况选择安装。底座1上安装固定有主机8，且主机8与电磁导航系统6、软镜训练系统7以及显示系统4数据连接并控制三者的工作状态，同时主机8还控制液压伸缩杆的运动状态。电磁导航系统6包括有安装固定于物品放置平台3下侧的电磁导航箱61，同时高仿真模型系统5整体放置于物品放置平台3的上侧，且由物品放置平台3和电磁导航箱61组成的整体结构固定于液压伸缩杆的升降端22中部，而单液晶显示屏或双液晶显示屏固定于液压伸缩杆的升降端22顶部，即主机8可控制液压伸缩杆调节物品放置平台3、电磁导航箱61、高仿真模型系统5以及显示系统4的整体升降运动，以便于培训者操作软镜训练系统7，便于参训者和指导老师通过显示系统4观察培训者的模拟情况，同时便于不同身高的培训学员使用，减少疲劳感。

物品放置平台3设置为磁透板件，且在本实施例中采用透明塑料板件作为物品放置平台3使用，以避免干扰电磁导航系统6与高仿真模型系统5的正常使用。主机8包括有机箱81，机箱81安装固定于底座1上并与液压伸缩杆的固定端23固定连接，且机箱81的侧壁开设形成有散热格栅811。

机箱81位于电磁导航箱61的正下方，机箱81的上端面和电磁导航箱61的下端面均开设形成有通孔9，且电磁导航箱61内的电磁导航元器件通过连接线穿设通孔9与机箱81内的控制系统连接。为了保护电磁导航箱61与机箱81之间的连接线，在电磁导航箱61与机箱81的通孔9之间连接有伸缩防护罩91，且在本实施例中，伸缩防护罩91设置为橡胶伸缩罩。

软镜训练系统7挂设于物品放置平台3的侧边缘处，且液压伸缩杆的升降端22上设置有接线插座21，且软镜训练系统7的导线与接线插座21相连接，再经由液压伸缩杆与显示系统4或者主机8相连接。

底座1设置为近似H型的可移动式结构，且底座1的底部四角位置处设置有带刹车的滚轮11。

下面结合具体动作对本实施例作进一步阐述：

在进行模拟培训之前，调节液压伸缩杆的升降端22伸缩长度，即调节显示系统4的高度，且物品放置平台3、软镜训练系统7以及显示系统4三者随液压伸缩杆的升降端22同步伸缩运动，受训者再操控软镜训练系统7与高仿真模型系统5配合完成模拟训练，周围学员可通过显示系统4观察学习，且指导老师可通过显示系统4指导教学。

实施例二：

结合图1和图3所示，一种软式内窥镜介入培训方法，培训者首先将软式内窥镜介入培训装置移动至相应的培训室内，然后根据实际需求通过液压伸缩杆调整物品放置平台3、电磁导航系统6、高仿真模型系统5以及显示系统4的整体高度，再通过软镜训练系统7与高仿真模型系统5相配合，同时观察显示系统4的图像完成模拟训练，最后根据培训模拟影像总结分析。

结合图1和图4所示，主机8内设置有处理模块A、存储模块B和通讯模块C，处理模块A负责控制液压升降系统2的运行状态以及软镜训练系统7、电磁导航系统6、高仿真模型系统5以及显示系统4的连通控制；软镜训练系统7和电磁导航系统6的数据可存储在主机8的存储模块B内，且培训者可使用终端D与主机8的通讯模块C数据访问连接，以查询存储模块B内的影像数据。显示系统4可通过单液晶显示屏实现影像的切换显示，同时显示系统4可通过双液晶显示屏实现影像的分屏显示，即实现灵活显示软镜头部路径、软镜头部与高仿真模型系统5的相对位置以及软镜训练系统7的拍摄图像的目的。

同时，软镜训练系统7、高仿真实物模型系统5配合虚拟现实技术所构成的技术方案，代替传统市面上虚拟现实技术与力反馈相结合的技术方案，解决手术模拟操作手感真实度的问题。

下面结合具体流程对本实施例作进一步阐述：

S1.转运软式内窥镜介入培训装置至相对应的培训室；S2.液压升降系统2调节物品放置平台3、软镜训练系统7、电磁导航系统6、高仿真模型系统5以及显示系统4的整体位置高度；S3.培训者通过操作软镜训练系统7和高仿真模型系统5，观察显示系统4的图像，完成培训模拟；S4.根据模拟操作过程和影像总结分析评估培训模拟结果；S5.个人终端D访问主机8，浏览、下载模拟操作影像，完成个人学习总结。

本具体实施方式仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本发明做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (4)

1.一种软式内窥镜介入培训装置，其特征在于：包括有底座（1），所述底座（1）上设置有液压升降系统（2），所述液压升降系统（2）驱动连接有物品放置平台（3）和显示系统（4），所述物品放置平台（3）的上侧和下侧分别设置有相配合使用的高仿真模型系统（5）和电磁导航系统（6），且所述物品放置平台（3）上设置有与高仿真模型系统（5）、电磁导航系统（6）配合使用的软镜训练系统（7）；所述底座（1）上设置有用于控制液压升降系统（2）并数据连接高仿真模型系统（5）、电磁导航系统（6）以及显示系统（4）的主机（8）；所述电磁导航系统（6）记录的软镜训练系统（7）的软镜头部轨迹、软镜头部与高仿真模型系统（5）的相对位置影像，并在显示系统（4）上显示；

所述高仿真模型系统（5）与电磁导航系统（6）相对位置固定，且所述物品放置平台（3）设置为磁透板件；所述物品放置平台（3）与电磁导航系统（6）相组合，所述液压升降系统（2）驱动物品放置平台（3）和电磁导航系统（6）构成的整体结构做升降运动；所述主机（8）包括有机箱（81），所述机箱（81）的侧壁开设形成有散热格栅（811）；所述机箱（81）固定于底座（1）上，所述电磁导航系统（6）包括有与物品放置平台（3）相组合的电磁导航箱（61），且所述机箱（81）位于电磁导航箱（61）的下方，所述机箱（81）与电磁导航箱（61）通过连接线相连接，所述电磁导航箱（61）和机箱（81）的相对两端面上均开设形成有通孔（9），连接线穿设所述通孔（9）连接主机（8）和电磁导航系统（6），且所述电磁导航箱（61）和机箱（81）的通孔（9）连接有伸缩防护罩（91）。

2.根据权利要求1所述的一种软式内窥镜介入培训装置，其特征在于：所述液压升降系统（2）的升降端（22）上设置有接线插座（21），且所述软镜训练系统（7）的导线与接线插座（21）相连接。

3.根据权利要求1所述的一种软式内窥镜介入培训装置，其特征在于：所述底座（1）设置为可移动式结构。

4.一种采用如权利要求1-3任意一项所述的软式内窥镜介入培训装置的培训方法，其特征在于：包括有如下步骤，

S1.转运软式内窥镜介入培训装置至培训室；

S2.液压升降系统（2）调节物品放置平台（3）和显示系统（4）的位置高度；

S3.培训者配合操作软镜训练系统（7）和高仿真模型系统（5），观察显示系统（4）的图像，完成培训模拟；主机（8）内设置有处理模块（A）、存储模块（B）和通讯模块（C），且培训者的使用终端（D）与通讯模块（C）数据访问连接；

S4.根据培训模拟影像总结分析评估培训模拟结果；显示系统（4）分屏显示和/或切换显示软镜训练系统（7）的软镜头部路径、软镜头部与高仿真模型系统（5）的相对位置以及软镜训练系统（7）的拍摄图像。

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