CN111369851A - 模拟医学穿刺置入类操作的定位方法及智能训练设备 - Google Patents

Abstract

一种模拟医学穿刺置入类操作的定位方法及智能训练设备包括：采集导丝或仿真导丝置入过程图片；对图片进行灰度处理，剔除杂色；收集穿刺轨道中的导丝或仿真导丝轨迹像素点，根据像素点数量与单元像素相对长度定位导丝或仿真导丝；导丝或仿真导丝为第一颜色，导管或仿真导管的尖端设置为第二颜色，穿刺轨道设置为第三颜色，采集图片获取第二颜色像素点位置，图片处理后按顺序取像素点，到所获取的第二颜色像素点时，为置入的导管或仿真导管的像素点数量；根据取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量与单元像素相对长度定位导管或仿真导管；上述定位方法及训练设备采用根据导丝或导管于穿刺导轨上的相对位置，对导丝或导管置入进行定位。

Description

模拟医学穿刺置入类操作的定位方法及智能训练设备

技术领域

本发明涉及医学教学训练系统，特别涉及一种模拟医学穿刺置入类操作的定位方法及智能训练设备。

背景技术

中心静脉穿刺置管是一种以特制的穿刺管经皮肤穿刺置留于深静脉（股静脉、锁骨下静脉、颈内静脉）腔内，经此输入高渗性液、高营养液（全肠肠外营养），同时可测量中心静脉压的方法。中心静脉穿刺置管由于保留时间长、输液种类广泛、导管弹性好等优点，在特重型颅脑损伤病人的抢救、快速输液、监测、营养支持方面起到不可估量的作用。中心静脉穿刺置管已广泛用于临床，尤其是在危重病人的抢救方面应用较多,它不仅保证了病人的及时用药,还可以通过监测CVP（Central venous pressure中心静脉压测定）可了解病人循环血容量和心脏功能,为治疗和护理带来极大方便,提高了抢救的成功率。

腹腔灌洗引流术又称治疗性持续性腹腔灌洗引流术，它从单纯的生理盐水灌洗发展到目的灌洗液中配以抗生素、微量肝素、糜蛋白酶等。有资料表明：对积脓和积液较多，有严重腹膜炎、复杂的腹部创伤或有漏发生时可采用此方法。腹膜对于水分子的清除能力很大，但对于细胞分子及微生物清除则很慢。如果大量毒素和细菌不及时清除，吸收后可导致严重的循环衰竭而死亡。术后抗生素疗法有时往往也难以奏效。采用腹腔灌洗引流的目的在于能有效冲淡毒素，减少细菌的浓度，以利机体防御机制的发挥；采用内部抗生素治疗能维持腹腔内抗生素的最佳浓度；通过灌洗引流可使腹膜难以吸收的异物清除，并破坏小房小隔样象限性脓肿；腹腔灌洗引流且有像治疗尿毒症患者所采取的腹膜透析作用，通过灌洗可透析出大多毒素和细菌。也可通过调整灌洗液的离子浓度和渗透压维持正常血清生化或纠正代谢紊乱，有助于内环境的稳定。

如静脉穿刺、腹腔灌洗等医疗手术，在手术中需要进行穿刺置管或穿刺置入操作，即先进行麻醉，麻醉后采用穿刺针进行穿刺，穿刺后通过穿刺针的侧孔进行置导丝，退穿刺针后进行扩张皮肤，再将导管套入导丝后进行置管。但无论置导丝还是置导管都是对置入深度或置入位置、置入速度有要求的，对置管手法也是有要求的。人为因素对手术影响较大。但如果操作不慎、护理不当，也可酿成严重的后果。

如中心静脉穿刺到管中若导管插入过深，其顶端会进入右房或右室，对心肌造成机械性刺激而诱发心律失常；导管顶端在血管腔内的位置及穿刺部位是影响血管损伤的重要因素，左颈内静脉和颈外静脉内的导管容易引起血管破裂。若导管插入过浅则未达到预定的位置，无法进行后续操作，甚至操作失误，带来严重后果。若导丝插入过浅则无法引导导管进行置入，导致导管无法置入到血管，或导致导管置入位置偏移，导管的顶端穿入到血管壁，甚至刺破血管壁。同样导丝插入过深会进入右房或右室，对心肌造成机械性刺激而诱发心律失常。

如腹腔灌洗如导丝或导管插入过深，则插入到器官，对器官造成机械性刺激，甚至刺破器官，造成严重后果。若导丝插入过浅则无法引导导管正常置入到预定位置，导致无法通过导管抽取到积液，无法对腹腔进行灌洗。

一般医生需要经过不断的实践和训练，在学习训练过程中得到经验，以提高医生的行医水平。传统对新医生的训练和培训，除了使用尸体和动物外，没有更好的训练模拟手段。特别对静脉穿刺、腹腔灌洗等需要进行穿刺置管或穿刺置入操作的医疗手术，动物与人体解剖结构完全不同，穿刺置管操作无法进行。尸体也无法进行操作。

虚拟手术培训系统采用计算机在现代医学中应用，融合了计算机技术、图形图像学、传感器技术、生物力学、现代医学、计算机视觉、机器人学等多种学科的交叉领域。

但对如何对穿刺置管训练中的穿刺置管操作进行检测、对导丝、导管准确定位，特别如何进行实时采集定位是一个急需解决的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种可对进行模拟穿刺置入操作的待置入件进行及时定位且可比较准确进行定位的模拟医学穿刺置入类操作的定位方法。

同时，提供一种可可对进行模拟穿刺置入操作的待置入件进行及时定位且可比较准确进行定位的模拟医学穿刺置入类操作的智能训练设备。

一种模拟医学穿刺置入类操作的定位方法，在智能训练设备上设置有操作平台、显示装置、于所述操作平台下方设置的定位采集箱，操作平台上设置有模拟皮肤，所述定位采集箱中于所述模拟皮肤下设置有导丝导管板，所述导丝导管板上设置有引导导丝或导管、或仿真导丝或仿真导管置入的穿刺轨道，所述定位采集箱中与所述导丝导管板相应设置有图像采集装置，

进行模拟置入导丝、导管操作时对导丝、导管或仿真导丝、导管进行定位，包括如下步骤：

图像采集：控制图像采集装置采集导丝或仿真导丝置入过程图片；

图片处理：获取图片对图片进行灰度处理，将导丝或仿真导丝与穿刺导轨处理成不同颜色，剔除杂色；

获取导丝轨迹：获得导丝或仿真导丝的轨迹图片，收集穿刺轨道中的导丝或仿真导丝轨迹像素点；

计算导丝置入深度：根据取得的像素点数量与单元像素相对长度计算导丝或仿真导丝的置入深度，获得导丝或仿真导丝的位置，定位导丝或仿真导丝；

获取导管轨迹：导管或仿真导管的尖端设置为与其配套使用的导丝或仿真导丝不同颜色，导丝或仿真导丝为第一颜色，导管或仿真导管的尖端设置为第二颜色，穿刺轨道设置为区别所述第一颜色及第二颜色的第三颜色，采集图片获取第二颜色像素点位置，处理图片，对图片进行灰度处理，将导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管与穿刺导轨处理成不同颜色，剔除杂色，根据处理后的图片获取导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管的轨迹，根据导丝或仿真导丝沿穿刺导轨置入的相对方向按顺序取像素点，到获取得到的第二颜色像素点位置时，为取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量；

计算导管置入深度：根据取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量与单元像素相对长度计算导管或仿真导管的置入深度，获得导管或仿真导管的位置，定位导管或仿真导管。

在优选的实施例中，还包括：

计算导丝置入速度：检测设定时间内导丝或仿真导丝的移动、或导丝或仿真导丝上的点的移动，计算导丝或仿真导丝的置入速度；

计算导管置入速度：检测设定时间内导管或仿真导管上第二颜色像素点的移动，计算导管或仿真导管的置入速度；

所述图片处理中，对应图片获取相应像素点的RGB值，当RGB值的一分量大于设定值取与导丝或仿真导丝相应的颜色，当RGB值的一分量小于设定值取与穿刺轨道相应的颜色。

在优选的实施例中，所述获取导丝轨迹、或获取导管的轨迹时参照导丝或仿真导丝进入穿刺轨道的相对顺序进行；

所述穿刺导轨设置为黑色，所述导管或仿真导管的尖端设置为蓝色，所述导丝或仿真导丝的主色设置为区别黑色及蓝色的浅色系列颜色；

所述图片处理中，对应图片获取相应像素点的RGB值，当RGB值的R分量大于0.6取与导丝或仿真导丝的浅色系主色相应的白色，当RGB值的R分量小于0.6时取与穿刺导轨相应的黑色；

所述定位采集箱中与所述导丝导管板相应位置设置有照明装置。

在优选的实施例中，在操作平台上方设置有双目采集装置、投影装置，穿刺针或仿真穿刺针上设置有靶向物，

进行模拟局麻前或对麻醉针定位前投影穿刺标记点：控制投影装置根据屏幕显示的标记的穿刺点通过坐标转换投影在模拟皮肤上；

进行模拟局麻时，对麻醉针或仿真麻醉针进行定位包括：

检测打皮丘的位置：采用双目标定采集定位麻醉针或仿真麻醉针的靶向物，计算靶向物的坐标或计算靶向物上相应点的空间坐标，根据计算的靶向物空间坐标及靶向物相对麻醉针或仿真麻醉针的针尖的位置计算打皮丘进针位置，判断打皮丘进针的位置是否正确，并记录；

检测打皮丘的角度：根据麻醉针或仿真麻醉针上的靶向物空间坐标计算麻醉针或仿真麻醉针与模拟皮肤所成的打皮丘的角度，判断打皮丘的角度是否在设定的标准打皮丘角度范围内，并记录；

计算打皮丘的深度：根据穿刺针或仿真穿刺针的靶向物的移动及打皮丘的角度计算穿刺深度，判断打皮丘的深度是否在设定的标准打皮丘的深度范围内，并记录；

检测麻醉进针角度：根据麻醉针或仿真麻醉针上的靶向物空间坐标计算麻醉针或仿真麻醉针与模拟皮肤所成的麻醉进针角度，判断麻醉进针角度是否在设定的标准麻醉进针角度范围内，并记录；

检测逐层麻醉：根据麻醉针或仿真麻醉针靶向物的坐标变换及麻醉进针角度检测麻醉针或仿真麻醉针进针深度，根据麻醉针或仿真麻醉针的进针深度、进针角度、人体组织结构检测麻醉针或仿真麻醉针检测是否进行逐层麻醉，检测每次模拟推药前麻醉针或仿真麻醉针是否回抽，若未回抽判断错误操作；若检测到麻醉针或仿真麻醉针模拟穿刺到下一层时，上一层未麻醉，判断错误操作，并记录；

转换显示：根据检测的麻醉针或仿真麻醉针的进针过程及定位位置通过坐标转换成显示画面上对虚拟患者进行打皮丘或麻醉操作显示，小窗显示人体组织解剖结构、并根据检测的麻醉针或仿真麻醉针的进针操作过程及定位位置通过坐标转换成对应于人体组织解剖结构显示麻醉针通过表皮进入每层人体组织解剖结构层进行逐层浸润麻醉的操作显示，并记录；

进行模拟穿刺时对穿刺针或仿真穿刺针进行定位，包括如下：

采集穿刺针坐标：控制双目采集装置采用双目标定采集定位穿刺针或仿真穿刺针靶向物，计算靶向物的坐标，根据靶向物的坐标计算穿刺针或仿真穿刺针进行模拟穿刺的进针位置，判断进针位置是否正确，并记录；

计算穿刺角度：根据穿刺针或仿真穿刺针上的靶向物坐标计算穿刺针或仿真穿刺针与模拟皮肤所成的穿刺角度，判断穿刺角度是否在设定的标准穿刺角度范围内，并记录；

计算穿刺深度：根据穿刺针或仿真穿刺针的靶向物的移动及进针角度计算穿刺深度，判断穿刺深度是否在设定的标准穿刺深度范围内，并记录；

转换显示：根据检测的穿刺针针或仿真穿刺针的进针过程及定位位置通过坐标转换成显示画面上对虚拟患者进行穿刺操作显示，并记录。

在优选的实施例中，所述模拟皮肤与所述导丝导管板之间还设置有引导导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管从模拟皮肤穿过进入所述穿刺导轨的引导件，

所述穿刺置入类操作，先进行模拟穿刺，模拟穿刺完成后进入模拟置入导丝，进行模拟置入导丝时，检测导丝或仿真导丝置入，定位导丝或仿真导丝，包括：

图像采集：控制图像采集装置对与所述图像采集装置对应设置的导丝导管板进行拍摄，采集图片，采集导丝或仿真导丝进入所述穿刺轨道并沿穿刺导轨进行置入过程图片；

图片处理：获取图片对图片进行灰度处理，获取相应像素点的RGB值，当RGB值的一分量大于设定值取与导丝或仿真导丝主色相应设置的白色，当RGB值的一分量小于设定值取与所述穿刺轨道相应的黑色，进行剔除杂色；

获取导丝轨迹：根据处理后的图片获得导丝或仿真导丝的轨迹，收集穿刺轨道中的导丝或仿真导丝轨迹像素点；

计算导丝置入深度：根据取得的像素点数量与单元像素相对长度计算导丝或仿真导丝的置入深度，获得导丝或仿真导丝的位置，定位导丝或仿真导丝；

导丝置入标准判断：根据检测的导丝或仿真导丝置入深度，判断导丝或仿真导丝置入深度是否在设定的模拟置入导丝的标准导丝置入深度范围或标准置入位置内，并记录；若导丝或仿真导丝未穿到设定的标准导丝置入深度范围或标准置入位置，检测到退穿刺针，则判断导丝置入深度不够；

检测导丝置入速度：检测设定时间内导丝或仿真导丝的置入深度的变化、或导丝或仿真导丝上的点的移动，计算导丝或仿真导丝的置入速度；

模拟置入导丝完成进入模拟退穿刺针，检测穿刺针或仿真穿刺针退出，

退针速度检测：控制双目采集装置采集穿刺针或仿真穿刺针的靶向物，计算靶向物的坐标，检测靶向物的坐标位置变化，计算靶向物的移动，根据设定时间内穿刺针或仿真穿刺针上靶向物移动及穿刺角度计算穿刺针或仿真穿刺针的退出速度；

导丝置入标准判断：若穿刺针或仿真穿刺针拔出后，根据检测导丝或仿真导丝置入深度判断导丝或仿真导丝置入深度是否在设定的导丝标准置入深度范围内或标准置入位置，并记录；

模拟退穿刺针完成进入模拟扩张皮肤，检测皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器进行皮肤扩张，

检测皮肤扩张速度：控制双目采集装置采集皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器的靶向物，计算靶向物的坐标，检测靶向物的坐标位置变化，计算靶向物的移动，根据设定时间内皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器上靶向物的移动计算皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器的进行皮肤扩张的速度，并记录；

判断皮肤扩展口：根据皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器的靶向物的坐标位置及靶向物位于皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器的位置计算皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器的扩展深度，根据扩张深度判断皮肤扩展口是否合适；

检测皮肤扩张器退出速度：若检测到皮肤扩张器退出，根据设定时间内皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器上靶向物的移动计算皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器的退出速度，并记录；

模拟扩张皮肤完成进入模拟置管，检测导管置入，

图像采集：控制图像采集装置对与所述图像采集装置对应设置的导丝导管板进行拍摄，采集图片，若获取到第二颜色，检测导管或仿真导管尖端的第二颜色像素点位置，定位第二颜色像素点或第二颜色设定像素点的位置，

图片处理：获取图片对图片进行灰度处理，获取相应像素点的RGB值，当RGB值的一分量大于设定值取与导丝或仿真导丝浅色系的主色相应设置的白色，当RGB值的一分量小于设定值取与所述穿刺轨道相应的黑色，进行剔除杂色；

获取导管轨迹：根据处理后获得的导丝或仿真导丝的轨迹、或处理后获得的白色轨迹按从上至下、从左至右顺序取像素点，到定位的第二颜色像素点位置时，为取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量；

计算导管置入深度：根据取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量与单元像素相对长度计算导管或仿真导管的置入深度，获得导管或仿真导管的位置，定位导管或仿真导管；

当检测到导管或仿真导管置入到设定的退导丝位置或距离，

检测置入导管手法：根据检测的导丝或仿真导丝的置入深度的变化、或导丝或仿真导丝上的点的移动，及检测到的导管或仿真导管尖端的第二颜色像素点位置变化，判断是否边进导管边退导丝；

转换显示：根据检测的导丝或仿真导丝的置入操作过程及定位位置通过坐标转换成显示画面上对虚拟患者进行置入导丝操作显示，根据检测的导管或仿真导管的置入操作过程及定位位置通过坐标转换成显示画面上对虚拟患者进行置入导管操作显示，根据检测的导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管的位置显示置入位置，并记录。

一种模拟医学穿刺置入类操作的智能训练设备，包括：机座、设置在所述机座上的主箱体、设置在所述主箱体上的定位组件，所述定位组件包括：设置在所述主箱体上的定位采集箱、设置在所述定位采集箱上的操作平台、设置在所述机座或主箱体上的支撑杆、设置在支撑杆上的显示装置、设置在所述操作平台上的模拟皮肤、设置在所述定位采集箱中并设在模拟皮肤下的导丝导管板、设置在所述定位采集箱中并与导丝导管板相应设置的图像采集装置，所述导丝导管板上设置有引导导丝或导管、或仿真导丝或仿真导管置入的穿刺轨道，所述操作平台上于所述模拟皮肤的相应位置设置有通向所述定位采集箱的通孔状的置入孔，所述主箱体中设置有控制电路，所述控制电路包括：主控电路、及与所述主控电路连接并由所述主控电路统一管理控制的器件控制电路，

进行模拟置入导丝导管操作时，所述主控电路控制对置入导丝、导管或仿真导丝、导管进行定位，包括：

图像采集：所述主控电路控制器件控制电路驱动图像采集装置采集导丝或仿真导丝置入过程图片；

图片处理：所述主控电路控制获取图片对图片进行灰度处理，将导丝或仿真导丝与穿刺导轨处理成不同颜色，剔除杂色；

获取导丝轨迹：通过处理后的图片获得导丝或仿真导丝的轨迹，收集穿刺轨道中的导丝或仿真导丝轨迹像素点；

计算导丝置入深度：根据取得的像素点数量与单元像素相对长度计算导丝或仿真导丝的置入深度，获得导丝或仿真导丝的位置，定位导丝或仿真导丝；

获取导管轨迹：导管或仿真导管的尖端设置为与其配套使用的导丝或仿真导丝不同颜色，导丝或仿真导丝为第一颜色，导管或仿真导管的尖端设置为第二颜色，穿刺轨道设置为区别所述导丝或仿真导丝的第三颜色，采集图片获取第二颜色位置，处理图片，对图片进行灰度处理，将导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管与穿刺导轨处理成不同颜色，剔除杂色，根据处理后的图片获取导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管的轨迹，根据导丝或仿真导丝沿穿刺导轨置入的相对方向按顺序取像素点，到获取得到的第二颜色像素点位置时，为取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量；

计算导管置入深度：根据取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量与单元像素相对长度计算导管或仿真导管的置入深度，获得导管或仿真导管的位置，定位导管或仿真导管。

在优选的实施例中，还包括：设置在所述支撑杆上的投影装置、及设置在所述支撑杆上的双目采集装置，所述主控电路控制器件控制电路驱动所述投影装置将标记的穿刺点投影到模拟皮肤上，

进行模拟麻醉或穿刺时，对麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针进行定位：关联麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针与特征靶，调整双目采集装置的焦距，调整双目采集装置的两摄像头之间的夹角和距离，以调整两摄像头视野重叠区域，进行标定、校正，通过双目采集装置采用双目标定采集与麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针关联的特征靶，根据映射关系进行立体匹配并对畸变进行纠正，实时计算特征靶的三维空间位置，从而计算麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针的空间位置，根据计算的空间位置计算麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针的进针，根据空间位置及靶向物在麻醉针或仿真麻醉针或穿刺针或仿真穿刺针上的相对位置计算进针或穿刺深度，根据靶向物的空间位置或坐标计算与模拟皮肤之间的穿刺角度或进针角度，根据单位时间或设定时间内靶向物的位置或坐标变化及穿刺或进针角度计算穿刺或进针速度；

所述主控电路控制检测麻醉针或仿真麻醉针进行模拟麻醉操作、或检测穿刺针或仿真穿刺针进行模拟穿刺操作，实时检测麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针的坐标位置及变化，通过坐标转换将麻醉针或仿真麻醉针的模拟麻醉操作过程转换为对显示画面上虚拟患者进行麻醉操作显示，或通过坐标转换将穿刺针或仿真穿刺针的模拟穿刺过程转换为对显示画面上的虚拟患者进行穿刺操作显示；

所述模拟麻醉中，控制显示装置在显示画面上显示人体组织结构，检测麻醉针或仿真麻醉针的位置，根据麻醉针或仿真麻醉针的模拟麻醉过程通过坐标转换实时转换为显示画面上虚拟麻醉针进入人体组织结构进行麻醉过程显示，根据麻醉针或仿真麻醉针的模拟麻醉进针位置及进针角度转换为显示画面上虚拟麻醉针进入人体组织结构的进针位置及进针角度显示、及显示所进入的人体组织结构层，检测是否逐层麻醉；

所述主控电路控制检测导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管的模拟置入过程，实时检测导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管的坐标位置及变化，通过坐标转换将导丝或仿真导丝的模拟置导丝过程、或导管或仿真导管的模拟置管过程转换为对显示画面上虚拟患者进行置导丝、或置管操作显示。

在优选的实施例中，所述穿刺导轨为弧形或部分椭圆形或未封口椭圆形滑槽，所述模拟皮肤与所述导丝导管板之间还设置有引导导丝或仿真导丝或导管或仿真导管从模拟皮肤穿过进入所述穿刺导轨的引导件，所述导丝导管端部设置有引导待置入件至所述穿刺导轨的引导口，所述引导口从入口一端至连接所述穿刺导轨的入口的一端由大变小设置，所述引导件相对靠近所述导丝导管板一端与所述引导口配合设置。

在优选的实施例中，所述定位采集箱中于所述导丝导管板对应设置有照明装置，所述照明装置与所述穿刺导轨相应设置；所述导丝导管板上于设置穿刺导轨的一面覆设有透明盖板或于所述穿刺导轨的相应位置覆设有透明盖板。

在优选的实施例中，所述操作平台上设置有嵌入安装所述模拟皮肤的皮肤安装槽，所述置入孔设置在所述皮肤安装槽中，所述主箱体或定位采集箱中设置有抽屉结构的物品盒，所述主箱体或定位采集箱上设置有与物品盒配合进行抽拉滑动的抽拉导轨或滑动导槽，所述图像采集装置、照明装置相对所述导丝导管板的穿刺导轨所在的一面对应设置并设置于所述定位采集箱一侧，所述图像采集装置、照明装置的工作面对应所述导丝导管板的穿刺导轨所在一面进行设置并采用并排设置排布或隔开设置、相互避让对方的工作区域设置，所述定位采集箱中还设置有安装所述导丝导管板的导丝导丝导管板安装座，所述导丝导管板直立安装，所述导丝导管板设置穿刺导轨的一面面向所述定位采集箱侧部设置。

上述的模拟医学穿刺置入类操作的定位方法及智能训练设备通过设置操作平台进行操作训练、考试，通过操作平台上设置的模拟皮肤模拟通过皮肤进行穿刺置管操作，对如模拟中心静脉穿刺、腹腔灌洗等需进行穿刺置管或穿刺置入操作的模拟手术训练中，通过在定位采集箱中设置导丝导管板，导丝导管板上设置有穿刺导轨引导待置入件如导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管进行置入，通过图像采集装置采集导丝或仿真导丝置入过程图片，获取图片对图片进行灰度处理，剔除杂色，根据处理后的图片获得导丝或仿真导丝的轨迹图片，收集穿刺轨道中的导丝或仿真导丝轨迹像素点，根据取得的像素点数量与单元像素相对长度计算导丝或仿真导丝的置入深度，获得导丝或仿真导丝的位置，定位导丝或仿真导丝；导管或仿真导管的尖端设置为与其配套使用的导丝或仿真导丝不同颜色，导丝或仿真导丝为第一颜色，导管或仿真导管的尖端设置为第二颜色，穿刺轨道设置为区别所述第一颜色及第二颜色的第三颜色，采集图片获取第二颜色像素点位置，图片处理后计算导管或仿真导管位置，按顺序取像素点，到获取得到的第二颜色像素点位置时，为取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量；根据取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量与单元像素相对长度计算导管或仿真导管的置入深度，获得导管或仿真导管的位置，定位导管或仿真导管。

同时通过显示装置提示、及时反馈引导操作者进行模拟如中心静脉穿刺置管、腹腔灌洗等医学穿刺置入类操作，且对操作及时给与判断、评判，及时反馈给操作者，引导操作者进行操作，及时给与指导，根据实际穿刺置入的操作过程设计训练方法流程，通过设置双目采集装置进行目标捕捉，采集穿刺角度信息，及时采集操作者操作对操作并及时进行反馈，同时按实际操作设计流程步骤，增加模拟训练的真实感，培养临床思维，提高操作者腹腔灌洗操作能力。

附图说明

图1为本发明一实施例的模拟置入导丝、导管操作的定位方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例的具有穿刺置入操作定位组件的含模拟医学穿刺置入训练的设备的部分结构示意图；

图3为本发明一实施例的具有穿刺置入操作定位组件的含模拟医学穿刺置入训练的设备的部分结构分解示意图；

图4为图3的另一方向的结构示意图；

图5为图3的又一方向的结构示意图；

图6为本发明一实施例的导丝导管板的示意图；

图7为本发明另一实施例的导丝导管板的示意图；

图8为图7的另一方向的结构示意图。

具体实施方式

本发明一实施例的模拟医学穿刺置入类操作的定位方法，如图2至图6所示，在智能训练设备102上设置有操作平台60、显示装置84、于操作平台60下方设置的定位采集箱40。操作平台60上设置有模拟皮肤62。定位采集箱40中于模拟皮肤62下设置有导丝导管板42。导丝导管板42上设置有引导导丝或导管、或仿真导丝或仿真导管置入的穿刺轨道422。定位采集箱40中与导丝导管板42相应设置有图像采集装置44。

如图1所示，进行模拟置入导丝、导管操作时对导丝、导管或仿真导丝、导管进行定位，包括如下步骤：

步骤S101，图像采集：控制图像采集装置采集导丝或仿真导丝置入过程图片；

步骤S103，图片处理：获取图片对图片进行灰度处理，将导丝或仿真导丝与穿刺导轨处理成不同颜色，剔除杂色；

步骤S105，获取导丝轨迹：获得导丝或仿真导丝的轨迹图片，收集穿刺轨道中的导丝或仿真导丝轨迹像素点；

步骤S107，计算导丝置入深度：根据取得的像素点数量与单元像素相对长度计算导丝或仿真导丝的置入深度，获得导丝或仿真导丝的位置，定位导丝或仿真导丝；

步骤S109，获取导管轨迹：导管或仿真导管的尖端设置为与其配套使用的导丝或仿真导丝不同颜色，导丝或仿真导丝为第一颜色，导管或仿真导管的尖端设置为第二颜色，穿刺轨道设置为区别所述导丝或仿真导丝的第三颜色，采集图片获取第二颜色像素点位置，处理图片，对图片进行灰度处理，将导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管与穿刺导轨处理成不同颜色，剔除杂色，根据处理后的图片获取导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管的轨迹，根据导丝或仿真导丝沿穿刺导轨置入的相对方向按顺序取像素点，到获取得到的第二颜色像素点位置时，为取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量；

步骤S111，计算导管置入深度：根据取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量与单元像素相对长度计算导管或仿真导管的置入深度，获得导管或仿真导管的位置，定位导管或仿真导管。

取第二颜色像素点位置时，根据导丝或仿真导丝沿穿刺导轨置入方向进行取点，取到第二颜色像素时即为取得的第二颜色像素点位置；第二颜色在导管或仿真导管上的相对位置是确定的，根据确定第二颜色像素点位置即可确定导管或仿真导管的置入位置、置入长度。

也可采用取第二颜色像素点的初始位置、及结束位置，通过取初始位置与结束位置的中间值获取第二颜色像素点位置，第二颜色所表示的中间位置在导管或仿真导管上的相对位置也是确定的，根据确定第二颜色像素点位置即可确定导管或仿真导管的置入位置、置入长度。

进一步，本实施例的模拟医学穿刺置入类操作的定位方法还包括：

计算导丝置入速度：检测设定时间内导丝或仿真导丝的移动、或导丝或仿真导丝上的点的移动，计算导丝或仿真导丝的置入速度；

计算导管置入速度：检测设定时间内导管或仿真导管上第二颜色像素点的移动，计算导管或仿真导管的置入速度。

进一步，本实施例的步骤S103，图片处理中，对应图片获取相应像素点的RGB值，当RGB值的一分量大于设定值取与导丝或仿真导丝相应的颜色，当RGB值的一分量小于设定值取与穿刺轨道相应的颜色。

进一步，本实施例的穿刺导轨设置为黑色，导管或仿真导管的尖端设置为蓝色，导丝或仿真导丝的主色设置为区别黑色及蓝色的浅色系列颜色。优选的，导丝或仿真导丝设置为白色、或银色、或银白色、或金属色等浅色系。

进一步，本实施例的步骤S103，图片处理中，对应图片获取相应像素点的RGB值，当RGB值的R分量大于0.6取与导丝或仿真导丝的浅色系主色相应的白色，当RGB值的R分量小于0.6时取与穿刺导轨相应的黑色。

本实施例的RGB值各分量的内部值从0-1进行取值，本实施例的RGB的各分量取值为内部值，R分量取值为取内部值；根据RGB值各分量从0-255取值除以255得内部值取值。

进一步，本实施例的获取导丝轨迹、或获取导管的轨迹时参照导丝或仿真导丝进入穿刺轨道422的相对顺序进行；即如导丝或仿真导丝进入穿刺轨道的顺序相对从上至下则依照从上至下的原则；由于考虑到智能训练的设备的整体结构设计，节省整体空间，本实施例的穿刺导轨采用弧形结构或椭圆结构或部分投缘结构，若穿刺导轨从入口一边到另一边若从左至右，从而导丝或仿真导丝进入穿刺轨道的顺序相对从左至右则依照从左至右的原则，从而获取导丝或仿真导丝的轨迹时，依据从上至下、从左至右的原则。若穿刺导轨422从入口的一边至另一边为从右至左，则依照从上至下、从右至左的原则。

进一步，本实施例的定位采集箱40中与导丝导管板相应位置设置有照明装置46。照明装置46与穿刺导轨422相应设置。

在操作平台60上方设置有双目采集装置80、投影装置82。穿刺针或仿真穿刺针上设置有靶向物。

进行模拟局麻前或对麻醉针定位前，投影穿刺标记点：控制投影装置根据屏幕显示的标记的穿刺点通过坐标转换投影在模拟皮肤上；

进行模拟局麻时，对麻醉针或仿真麻醉针进行定位包括：

检测打皮丘的位置：通过双目采集装置80采用双目标定采集定位麻醉针或仿真麻醉针的靶向物，计算靶向物的坐标或计算靶向物上相应点的空间坐标，根据计算的靶向物空间坐标及靶向物相对麻醉针或仿真麻醉针的针尖的位置计算打皮丘进针位置，判断打皮丘进针的位置是否正确，并记录；

检测打皮丘的角度：根据麻醉针或仿真麻醉针上的靶向物空间坐标计算麻醉针或仿真麻醉针与模拟皮肤所成的打皮丘的角度，判断打皮丘的角度是否在设定的标准打皮丘角度范围内，并记录；

计算打皮丘的深度：根据穿刺针或仿真穿刺针的靶向物的移动及打皮丘的角度计算穿刺深度，判断打皮丘的深度是否在设定的标准打皮丘的深度范围内，并记录；

检测麻醉进针角度：根据麻醉针或仿真麻醉针上的靶向物空间坐标及模拟皮肤的位置计算麻醉针或仿真麻醉针与模拟皮肤所成的麻醉进针角度，判断麻醉进针角度是否在设定的标准麻醉进针角度范围内，并记录；

检测逐层麻醉：根据麻醉针或仿真麻醉针靶向物的坐标变换及麻醉进针角度检测麻醉针或仿真麻醉针进针深度，根据麻醉针或仿真麻醉针的进针深度、进针角度、人体组织结构检测麻醉针或仿真麻醉针检测是否进行逐层麻醉，检测每次模拟推药前麻醉针或仿真麻醉针是否回抽，若未回抽判断错误操作；若检测到麻醉针或仿真麻醉针模拟穿刺到下一层时，上一层未麻醉，判断错误操作，并记录；

转换显示：根据检测的麻醉针或仿真麻醉针的进针过程及定位位置通过坐标转换成显示画面上对虚拟患者进行打皮丘或麻醉操作显示，小窗显示人体组织解剖结构、并根据检测的麻醉针或仿真麻醉针的进针操作过程及定位位置通过坐标转换成对应于人体组织解剖结构显示麻醉针通过表皮进入每层人体组织解剖结构层进行逐层浸润麻醉的操作显示，并记录。

进一步，进行模拟穿刺时对穿刺针或仿真穿刺针进行定位，包括如下：

采集穿刺针坐标：控制双目采集装置采用双目标定采集定位穿刺针或仿真穿刺针靶向物，计算靶向物的坐标，根据靶向物的坐标计算穿刺针或仿真穿刺针进行模拟穿刺的进针位置，判断进针位置是否正确，并记录；

计算穿刺角度：根据穿刺针或仿真穿刺针上的靶向物坐标计算穿刺针或仿真穿刺针与模拟皮肤所成的穿刺角度，判断穿刺角度是否在设定的标准穿刺角度范围内，并记录；

计算穿刺深度：根据穿刺针或仿真穿刺针的靶向物的移动及进针角度计算穿刺深度，判断穿刺深度是否在设定的标准穿刺深度范围内，并记录；

转换显示：根据检测的穿刺针针或仿真穿刺针的进针过程及定位位置通过坐标转换成显示画面上对虚拟患者进行穿刺操作显示，并记录。

进一步，模拟皮肤与导丝导管板之间还设置有引导导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管从模拟皮肤62穿过进入穿刺导轨的引导件65。

进行穿刺置入类操作，先进行模拟穿刺，模拟穿刺完成后进入模拟置入导丝，进行模拟置入导丝时，检测导丝或仿真导丝置入，定位导丝或仿真导丝，包括：

图像采集：控制图像采集装置对与所述图像采集装置对应设置的导丝导管板进行拍摄，采集图片，采集导丝或仿真导丝进入所述穿刺轨道并沿穿刺导轨进行置入过程图片；

图片处理：获取图片对图片进行灰度处理，获取相应像素点的RGB值，当RGB值的一分量大于设定值取与导丝或仿真导丝主色相应设置的白色，当RGB值的一分量小于设定值取与穿刺轨道422相应的黑色，进行剔除杂色；

获取导丝轨迹：根据处理后的图片获得导丝或仿真导丝的轨迹，收集穿刺轨道中的导丝或仿真导丝轨迹像素点；

计算导丝置入深度：根据取得的像素点数量与单元像素相对长度计算导丝或仿真导丝的置入深度，获得导丝或仿真导丝的位置，定位导丝或仿真导丝；

导丝置入标准判断：根据检测的导丝或仿真导丝置入深度，判断导丝或仿真导丝置入深度是否在设定的模拟置入导丝的标准导丝置入深度范围或标准置入位置内，并记录；若导丝或仿真导丝未穿到设定的标准导丝置入深度范围或标准置入位置，检测到退穿刺针，则判断导丝置入深度不够；

检测导丝置入速度：检测设定时间内导丝或仿真导丝的置入深度的变化、或导丝或仿真导丝上的点的移动，计算导丝或仿真导丝的置入速度；

模拟置入导丝完成进入模拟退穿刺针，检测穿刺针或仿真穿刺针退出，

退针速度检测：控制双目采集装置采集穿刺针或仿真穿刺针的靶向物，计算靶向物的坐标，检测靶向物的坐标位置变化，计算靶向物的移动，根据设定时间内穿刺针或仿真穿刺针上靶向物移动及穿刺角度计算穿刺针或仿真穿刺针的退出速度；

导丝置入标准判断：若穿刺针或仿真穿刺针拔出后，根据检测导丝或仿真导丝置入深度判断导丝或仿真导丝置入深度是否在设定的导丝标准置入深度范围内或标准置入位置，并记录；

模拟退穿刺针完成进入模拟扩张皮肤，检测皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器进行皮肤扩张，

检测皮肤扩张速度：控制双目采集装置采集皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器的靶向物，计算靶向物的坐标，检测靶向物的坐标位置变化，计算靶向物的移动，根据设定时间内皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器上靶向物的移动计算皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器的进行皮肤扩张的速度，并记录；

判断皮肤扩展口：根据皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器的靶向物的坐标位置及靶向物位于皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器的位置计算皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器的扩展深度，根据扩张深度判断皮肤扩展口是否合适；

检测皮肤扩张器退出速度：若检测到皮肤扩张器退出，根据设定时间内皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器上靶向物的移动计算皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器的退出速度，并记录；

模拟扩张皮肤完成进入模拟置管，检测导管置入，

图像采集：控制图像采集装置对与所述图像采集装置对应设置的导丝导管板进行拍摄，采集图片，若获取到第二颜色，检测导管或仿真导管尖端的第二颜色像素点位置，定位第二颜色像素点或第二颜色设定像素点的位置，

图片处理：获取图片对图片进行灰度处理，获取相应像素点的RGB值，当RGB值的一分量大于设定值取与导丝或仿真导丝浅色系的主色相应设置的白色，当RGB值的一分量小于设定值取与穿刺轨道相应的黑色，进行剔除杂色；

获取导管轨迹：根据处理后获得的导丝或仿真导丝的轨迹、或处理后获得的白色轨迹按从上至下、从左至右顺序取像素点，到定位的第二颜色像素点位置时，为取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量；

计算导管置入深度：根据取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量与单元像素相对长度计算导管或仿真导管的置入深度，获得导管或仿真导管的位置，定位导管或仿真导管；

当检测到导管或仿真导管置入到设定的退导丝位置或距离，

检测置入导管手法：根据检测的导丝或仿真导丝的置入深度的变化、或导丝或仿真导丝上的点的移动，及检测到的导管或仿真导管尖端的第二颜色像素点位置变化，判断是否边进导管边退导丝；

转换显示：根据检测的导丝或仿真导丝的置入操作过程及定位位置通过坐标转换成显示画面上对虚拟患者进行置入导丝操作显示，根据检测的导管或仿真导管的置入操作过程及定位位置通过坐标转换成显示画面上对虚拟患者进行置入导管操作显示，根据检测的导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管的位置显示置入位置，并记录。

如图2至图8所示，本发明一实施例的模拟医学穿刺置入类操作的智能训练设备102，包括：机座30、设置在机座30上的主箱体70、设置在主箱体70上的定位组件100。定位组件100包括：设置在主箱体70上的定位采集箱40、设置在定位采集箱40上的操作平台60、设置在机座30或主箱体70上的支撑杆50、设置在支撑杆50上的显示装置84、设置在操作平台60上的模拟皮肤62、设置在定位采集箱40中并设在模拟皮肤62下的导丝导管板42、设置在定位采集箱40中并与导丝导管板42相应设置的图像采集装置44。

导丝导管板42上设置有引导导丝或导管、或仿真导丝或仿真导管置入的穿刺轨道422。

操作平台60上于安装模拟皮肤62的相应位置设置有通向定位采集箱40的通孔状的置入孔605。主箱体70中设置有控制电路。控制电路包括：主控电路、及与主控电路连接并由主控电路统一管理控制的器件控制电路。

进行模拟置入导丝导管操作时，主控电路控制对置入导丝、导管或仿真导丝、导管进行定位，包括：

图像采集：主控电路控制器件控制电路驱动图像采集装置采集导丝或仿真导丝置入过程图片；

图片处理：主控电路控制获取图片对图片进行灰度处理，将导丝或仿真导丝与穿刺导轨处理成不同颜色，剔除杂色；

获取导丝轨迹：通过处理后的图片获得导丝或仿真导丝的轨迹，收集穿刺轨道中的导丝或仿真导丝轨迹像素点；

计算导丝置入深度：根据取得的像素点数量与单元像素相对长度计算导丝或仿真导丝的置入深度，获得导丝或仿真导丝的位置，定位导丝或仿真导丝；

获取导管轨迹：导管或仿真导管的尖端设置为与其配套使用的导丝或仿真导丝不同颜色，导丝或仿真导丝为第一颜色，导管或仿真导管的尖端设置为第二颜色，穿刺轨道设置为区别所述导丝或仿真导丝的第三颜色，采集图片获取第二颜色位置，处理图片，对图片进行灰度处理，将导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管与穿刺导轨处理成不同颜色，剔除杂色，根据处理后的图片获取导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管的轨迹，根据导丝或仿真导丝沿穿刺导轨置入的相对方向按顺序取像素点，到获取得到的第二颜色像素点位置时，为取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量；

计算导管置入深度：根据取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量与单元像素相对长度计算导管或仿真导管的置入深度，获得导管或仿真导管的位置，定位导管或仿真导管。

进一步，主控电路控制对置入导丝、导管或仿真导丝、导管进行定位还包括：

计算导丝置入速度：检测设定时间内导丝或仿真导丝的移动、或导丝或仿真导丝上的点的移动，计算导丝或仿真导丝的置入速度；

计算导管置入速度：检测设定时间内导管或仿真导管上第二颜色像素点的移动，计算导管或仿真导管的置入速度。

本实施例的穿刺轨道及其周边的颜色设置为区别导丝或仿真导丝的第三颜色。优选的，为了方便加工，将导丝导管板整体或导丝导管板穿刺导轨所在一面设计为第三颜色。

进一步，本实施例的图片处理中，对应图片获取相应像素点的RGB值，当RGB值的一分量大于设定值取与导丝或仿真导丝相应的颜色，当RGB值的一分量小于设定值取与穿刺轨道相应的颜色。

进一步，本实施例的穿刺导轨及周边设置为黑色，导管或仿真导管的尖端设置为蓝色，导丝或仿真导丝的主色设置为区别黑色及蓝色的浅色系列颜色。

进一步，本实施例的图片处理中，对应图片获取相应像素点的RGB值，当RGB值的R分量大于0.6取与导丝或仿真导丝的浅色系主色相应的白色，当RGB值的R分量小于0.6时取与穿刺导轨相应的黑色。

本实施例的RGB值各分量的内部值从0-1进行取值，本实施例的RGB的各分量取值为内部值，R分量取值为取内部值；根据RGB值各分量从0-255取值除以255得内部值取值。

进一步，本实施例的定位组件100还包括：设置在支撑杆50上的投影装置82、及设置在支撑杆50上的双目采集装置80。

投影装置82相对设置在双目采集装置80的摄像头上方。为了避免显示装置84阻挡或遮住双目采集装置80的采集拍摄视野，避免采集到显示装置84，双目采集装置80相对设置在显示装置84的下方。

主控电路控制通过坐标转换将穿刺或置入操作过程转换成显示画面上对虚拟患者的操作过程通过显示装置84显示。

主控电路控制器件控制电路驱动投影装置82将标记的穿刺点投影到模拟皮肤62上。

进行模拟麻醉或穿刺时，对麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针进行定位：关联麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针与特征靶，调整双目采集装置的焦距，调整双目采集装置的两摄像头之间的夹角和距离，以调整两摄像头视野重叠区域，进行标定、校正，通过双目采集装置采用双目标定采集与麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针关联的特征靶，根据映射关系进行立体匹配并对畸变进行纠正，实时计算特征靶的三维空间位置，从而计算麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针的空间位置，根据计算的空间位置计算麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针的进针，根据空间位置及靶向物在麻醉针或仿真麻醉针或穿刺针或仿真穿刺针上的相对位置计算进针或穿刺深度，根据靶向物的空间位置或坐标计算与模拟皮肤之间的穿刺角度或进针角度，根据单位时间或设定时间内靶向物的位置或坐标变化及穿刺或进针角度计算穿刺或进针速度。

进一步，主控电路控制检测麻醉针或仿真麻醉针进行模拟麻醉操作、或检测穿刺针或仿真穿刺针进行模拟穿刺操作，实时检测麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针的坐标位置及变化，通过坐标转换将麻醉针或仿真麻醉针的模拟麻醉操作过程转换为对显示画面上虚拟患者进行麻醉操作显示，或通过坐标转换将穿刺针或仿真穿刺针的模拟穿刺过程转换为对显示画面上的虚拟患者进行穿刺操作显示。

进一步，模拟麻醉中，控制显示装置在显示画面上显示人体组织结构，检测麻醉针或仿真麻醉针的位置，根据麻醉针或仿真麻醉针的模拟麻醉过程通过坐标转换实时转换为显示画面上虚拟麻醉针进入人体组织结构进行麻醉过程显示，根据麻醉针或仿真麻醉针的模拟麻醉进针位置及进针角度转换为显示画面上虚拟麻醉针进入人体组织结构的进针位置及进针角度显示、及显示所进入的人体组织结构层，检测是否逐层麻醉。

主控电路控制检测导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管的模拟置入过程，实时检测导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管的坐标位置及变化，通过坐标转换将导丝或仿真导丝的模拟置导丝过程、或导管或仿真导管的模拟置管过程转换为对显示画面上虚拟患者进行置导丝、或置管操作显示。

进一步，为了减小设备整体的体积，缩短导丝导管板42的设计长度，本实施例的穿刺导轨422设计为弧形或部分椭圆状或未封口椭圆形的滑槽。为了方便采集计算，本实施例优选的，穿刺导轨422设计为部分椭圆状或未封口椭圆形的滑槽。

如图6所示，参见本发明一实施例的导丝导管板42的穿刺导轨422设计成未封口的椭圆状滑槽。

如图7至图8所示，参见本发明另一实施例的导丝导管板42的穿刺轨道422设计为部分或半椭圆状的滑槽。

穿刺导轨422的具体设计可根据待置入件的置入深度及设备的结构、大小限制进行设计。

为了便于引导待置入件如导丝或导管进入到穿刺导轨422中，本实施例的穿刺导轨422的入口处设置有引导斜面423。

进一步，本实施例的模拟皮肤62与导丝导管板42之间还设置有引导导丝或仿真导丝或导管或仿真导管从模拟皮肤62穿过进入穿刺导轨422的引导件65。引导件65安装在操作平台60的下表面。

导丝导管板42端部设置有引导待置入件进入至穿刺导轨422的引导口424。引导口424从其入口一端至进入到所述穿刺导轨的一端由大变小设置。引导件65相对靠近导丝导管板42一端与引导口424配合设置。引导件65一端嵌入装设在引导口424中。

为了便于引导待置入件如导丝或导管进入到穿刺导轨422中，本实施例的穿刺导轨422的入口处设置有引导斜面423。

为了方便拍摄，采集到清晰的图片，方便进行进一步处理分析，进一步，本实施例的定位采集箱40中与导丝导管板42对应设置有照明装置46。照明装置46与穿刺导轨422相应设置。

进一步，为了更好的照亮导丝导管板42，特别是穿刺导轨422及周边区域，避免出现阴影或暗区，影响图片的采集、处理，优选的，本实施例的照明装置46相对上下位置对应成对设置。为了更大面积的照亮导丝导管板42上的穿刺导轨422及穿刺导轨的周边区域，本实施例的照明装置46设计成L形或拐状结构。照明装置46包括：光源本体462及安装支架464。优选的，本实施例的光源本体462采用LED光源。光源本体462对应导丝导管板42设置。

本实施例的安装支架464包括：安装光源本体462的本体安装部4642、及由本体安装部4642弯折延伸形成的支架安装部4644。支架安装部4644通过固定件安装在定位采集箱40的箱体底部、或顶部。定位采集箱40的顶部可以为操作平台。定位采集箱40的箱体底部可以为训练设备102的主箱体80的上板。

进一步，本实施例的图像采集装置44、照明装置46相对导丝导管板42的穿刺导轨422所在的一面与其对应设置、并设置于定位采集箱40一侧。图像采集装置44、照明装置46的工作面对应导丝导管板42设置。为了避免图像采集装置44采集到照明装置46的图像，同时避免图像采集装置44阻挡住照明装置46的光源而形成暗区或阴影，本实施例的图像采集装置、照明装置采用并排设置排布或隔开设置、或避让设置。本实施例的图像采集装置、照明装置并排设置并非指两者主体并排，为了尽量减小图像采集装置对照明装置的影响，本实施例的照明装置46的光源本体相应图像采集装置44的镜头进行并排设计。或相互避让对方的工作区域设置，即将照明装置46设置在图像采集装置44拍摄区域之外的区域，或将图像采集装置44设计在照明装置46的光源发射照射区域之外的区域。如相对工作方向，将本实施例的照明装置46相对设置在图像采集装置44前面，但照明装置46避让图像采集装置44的工作区域设置，即将照明装置设计在图像采集装置44拍摄视角区域之外的区域。如相对工作方向，将本实施例的图像采集装置44相对设置在照明装置46前面，但图像采集装置44避让照明装置46的工作区域设置，即将图像采集装置44设计在照明装置46的光源发射照射区域之外的区域。

进一步，为了防止置入待置入件时，待置入件穿出或跳出滑槽结构的穿刺导轨422，本实施例的导丝导管板42上于设置穿刺导轨422的一面覆设有透明盖板（未示出）或于穿刺导轨422的相应位置覆设有透明盖板。透明盖板可以采用透明亚克力板。进一步，本实施例的透明盖板通过固定件固定在导丝导管板42上。

进一步，本实施例的定位采集箱40中还设置有安装导丝导管板42的导丝导丝导管板安装座45。

本实施例的导丝导管板42直立安装或相对于智能训练设备的工作摆放方向竖直安装。以智能训练设备的工作状态为参照方向，导丝导管板42设置穿刺导轨422的一面面向定位采集箱侧部设置，即相对工作摆放，导丝导管板42面向左侧或右侧设置。

进一步，为了方便安装模拟皮肤，同时兼顾整体结构美观大方，操作平台60上设置有嵌入安装模拟皮肤62的皮肤安装槽603。置入孔605设置在皮肤安装槽603中通向定位采集箱40。

进一步，为了整体造型美观，本实施例的操作平台60包括：设置在定位采集箱40上的基层板602、及覆设在基层板602上的装饰面板604。引导件65安装在操作平台60上，优选的安装在基层板602的下表面。

为了减少外界光源及环境的影响，本实施例的定位采集箱40设计为封闭箱体，或与操作平台共同组装形成封闭箱体结构。优选的，为了方便加工，节省材料，本实施例的定位采集箱40可以设计为上面开口或不封口的半封闭箱体，通过操作平台60的基层板602覆盖进行封闭。

进一步，本实施例的皮肤安装槽603包括：由基层表面向下凹陷形成的皮肤安装槽主体、及设置在面层上并与皮肤安装槽主体对应设置的通孔结构的装饰孔。定位采集箱40中还设置抽拉式结构的物品盒402。物品盒402用于装载器械或物品。定位采集箱40中设置有与物品盒402配合进行抽拉滑动的抽拉导轨或滑动导槽。物品盒402相对图像采集装置44设置于定位采集箱40的另一侧。为了方便放置物品及操作器械，主箱体70中相对上部位置也设置有抽拉式结构的物品盒72。

为了方便移动、搬运，机座30底部设置有移动轮32，移动轮32上设置有锁定开关34。锁定开关34可以在部分移动轮32上设置，也可以在全部移动轮32上进行设置。

本实施例的麻醉针可以采用医学用麻醉针，也可以采用根据实际的麻醉针进行仿真制造的仿真麻醉针。具体结构参见医院实际医用使用的麻醉针的结构，特别是局麻针结构，在此不再赘述。

本实施例的穿刺针可以采用医学中需要穿刺置管操作的医用穿刺针如中心静脉穿刺中、或腹腔灌洗等操作中需要进行穿刺置管用穿刺针，也可以根据医用穿刺针进行仿真制造的仿真穿刺针。穿刺针或仿真穿刺针包括：金属针本体、与针本体连接的针管，针管分叉设置有支管，支管从侧边分叉为通孔管，支管一端为侧孔。导丝或仿真导丝从穿刺针或仿真穿刺针的侧孔置入。具体结构参见医院实际医用使用的穿刺针的结构，在此不再赘述。

麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针上设置有靶向物，双目采集装置采集靶向物，通过双目标定定位靶向物从而定位待穿刺器械。采用双目标定检测或定位穿刺针或仿真穿刺针、或麻醉针或仿真麻醉针的空间位置、穿刺角度方法如下：

关联：将特征靶贴在待穿刺器械的相应位置，关联仿待穿刺器械与特征靶；

配置摄像头：配置一对双目摄像头，调整摄像头焦距，调整两摄像头之间的夹角和距离，以调整两摄像头视野重叠区域；

标定：摄像头获取标定参照物的图像，测定标定参照物上每一个特征点相对于世界坐标系的位置，将世界坐标系选为标定参照物的物体坐标系，确定标定参照物上特征点在图像上的投影位置，计算摄像头的内外参数；

校正：根据摄像头标定后获得的内参：焦距、成像原点、畸变参数和表现双目相对位置关系的外参：旋转矩阵和平移矩阵，分别对左右视图进行消除畸变和行对准，使得两摄像头光轴平行、左右成像平面共面、对极线行对齐；

捕捉器械：通过抓拍捕捉特征靶从而捕捉器械；

立体匹配：根据映射关系进行立体匹配并对畸变进行纠正，实时计算特征靶的三维空间位置从而计算待穿刺器械的空间位置，根据待穿刺器械的坐标位置与模拟皮肤的坐标位置计算待穿刺器械的穿刺角度。

双目标定的具体进行定位计算位置的方法及过程参见201810496316.2仿真医疗器械的双目标定定位方法及虚拟仿真医教系统，在此不再赘述。

本发明的模拟医学穿刺置入类操作定位方法及智能训练设备102，通过设置操作平台60进行操作训练、考试，通过操作平台上设置的模拟皮肤模拟通过皮肤进行穿刺置管操作，对如模拟中心静脉穿刺、腹腔灌洗等需进行穿刺置管或穿刺置入操作的模拟手术训练中，通过显示装置84进行模拟手术如中心静脉穿刺、或腹腔灌洗等手术的模拟操作显示，显示训练过程、或教学过程、或考试过程。

通过投影装置82将标记好的穿刺标记点通过坐标转换投影到模拟皮肤62上，作为操作者进行穿刺置入操作的参照，采用双目采集装置80的双目摄像头采集待穿刺器械如麻醉针或穿刺针等拍摄采集待穿刺器械上的靶向物，通过双目标定的方法定位计算靶向物空间位置坐标，从而计算待穿刺器械的空间位置，定位待穿刺器械，通过靶向物的位置坐标及其位于穿刺器械上的相对位置计算待穿刺器械的针尖的位置、穿刺深度，根据待穿刺器械靶向物坐标位置及模拟皮肤的坐标位置计算待穿刺器械与模拟皮肤的穿刺角度或进针角度，通过设定时间内靶向物的位置移动计算待穿刺器械的穿刺速度或进针速度。

通过在定位采集箱40中于模拟皮肤下，相对设备工作状态摆放方向，竖直或直立设置导丝导管板42（相对于板平面（工作平面）方向直立设置，即板平面直立朝向定位采集箱40的箱体侧部），在导丝导管板42设置穿刺导轨422来引导待置入件如导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管进行置入，通过图像采集装置44拍摄采集待置入件沿穿刺导轨的置入图像，经过图像处理后，通过对待置入件置入到穿刺导轨422的相对位置定位待置入件的位置，通过定位穿刺导轨422的位置定位穿刺到穿刺导轨中的位置，定位计算待置入件，定位待置入件的置入深度，通过设定时间内待置入件于穿刺导轨422中的位置变化计算置入速度等，通过在导丝导管板42端部设置引导口424，引导待置入件从模拟皮肤穿过通过引导件进入到穿刺导轨422中，且引导口424从其入口一端至进入到穿刺导轨422的一端由大变小设置，从而可将从模拟皮肤62穿过通过引导件65从不同位置、不同角度、不同方向穿过来的待置入件准确地引导进入穿刺导轨422，以通过待置入件在穿刺导轨422中的位置定位待置入件。且引导件65相对靠近导丝导管板42的一端与引导口424配合设置、并嵌入装设在引导口424中，以使待置入件沿引导件65准确无误进入到穿刺导轨422中。

采用将穿刺导轨422及周边颜色设计为黑色、或将导丝导管板422整体或导丝导管板上穿刺导轨422所在一面设计为黑色。将导管或仿真导管的尖端设置为蓝色，导丝或仿真导丝的主色设计为区别黑色及蓝色的浅色系。优选的，将导丝或仿真导丝的主色设计为白色、或银色、或银白色、或金属色。优选的，导丝或仿真导丝为钢丝，主色为钢丝金属色。方便图像采集装置进行图片采集及后期处理，特别是对图片进行灰度处理，减小数据处理量，便于提取导丝或仿真导丝的轨迹，避免获取轨迹不全或其他干扰，同时减少数据的处理量，节省处理计算时间，及时获取进行置入的导丝或仿真导丝、或导管或仿真导丝的实时位置，进行实时定位。

采用本实施例的模拟医学穿刺置管类操作的智能训练设备进行模拟麻醉，语音或显示装置显示提示点击麻药、核对麻药，接收到显示装置上的麻药点击操作指令，提示点击XXml注射器、抽取麻药，检测麻药抽取量，将检测到的麻药抽取量（根据模拟抽取麻药时，麻醉针或仿真麻醉针进行抽取操作时，活塞的抽取移动距离进行模拟检测判断）与设定量进行比较，并记录；提示点击麻醉针、回抽后进行局麻操作，检测打皮丘的位置，检测判断打皮丘的位置是否正确（可通过检测是否在标记点打皮丘判断打皮丘的位置是否正确），并记录，检测计算打皮丘时针尖与模拟皮肤的进针角度，与标准打皮丘角度进行比较判断，并记录；根据打皮丘时麻醉针或仿真麻醉针的靶向物的位置移动及进针角度检测打皮丘的深度，与标准打皮丘深度进行比较判断，并记录，根据检测到的操作与标准操作进行比较打分；检测麻醉针或仿真麻醉针麻醉进针角度，利用双目标定定位拍摄麻醉针或仿真麻醉针针筒上的靶向物，计算靶向物的立体坐标，通过计算靶向物与模拟皮肤的角度计算麻醉针或仿真麻醉针与模拟皮肤之间的进针角度，将检测的进针角度与设定的标准进针角度比较，判断麻醉针或仿真麻醉针进针角度是否标准，若麻醉针或仿真麻醉针进针角度不在标准进针角度范围内则错误提示，并记录，根据检测的麻醉针或仿真麻醉针进针角度进行比较判断打分；提示进行逐层回抽麻醉，根据麻醉针或仿真麻醉针的进针（包括进针深度及进针角度）及皮肤肌肉组织结构层检测麻醉针是否进行逐层麻醉，检测每次模拟推药前麻醉针或仿真麻醉针是否回抽，若未回抽则提示进行回抽麻醉，并记录，若检测到麻醉针或仿真穿刺针模拟穿刺到下一层时，上一层未麻醉，错误提示；检测麻醉针并将麻醉针或仿真麻醉针的位置、运动过程及进针角度通过坐标转换成显示画面上对虚拟患者进行虚拟操作显示，小窗显示每层组织并根据检测到的模拟麻醉操作过程转换成显示虚拟麻醉针通过表皮进入组织结构进行逐层浸润麻醉的过程。记录操作，将操作比对操作标准，根据评分标准或评分等级进行评分。

采用本实施例的模拟医学穿刺置管类操作的智能训练设备进行模拟穿刺置管模块时，控制投影装置90将穿刺标记点投影到模拟皮肤上，检测穿刺进针位置是否正确，若检测到未在正确位置穿刺则进行错误提示，如提示穿刺位置有误，请沿穿刺点穿刺；检测进针方向，检测穿刺针或仿真穿刺针进针方向是否指向盆腔方向，并记录；检测穿刺针或仿真穿刺针处穿刺、进针角度，判断进针角度是否在设定范围内，若进针角度不在设定范围则错误提示，并根据检测到的穿刺、进针角度依据评分标准进行评分；检测穿刺针或仿真穿刺针模拟穿刺从模拟皮肤刺入腹肌的角度（根据一般的皮肤到腹肌的厚度或深度计算穿刺针或仿真穿刺针的穿刺刺入皮肤肌肉组织深度、或皮肤肌肉层，并在显示屏上小窗显示穿刺从皮肤到腹腔的各个组织层，并根据穿刺针或仿真穿刺针的穿刺角度及穿刺深度通过实时坐标转换显示给虚拟患者进行穿刺，显示穿刺的过程、及经过各个组织的过程），记录，根据检测的穿刺角度所处的评分的角度范围进行打分，如标准穿刺从皮肤刺入腹肌的角度为45-60度，如检测到刺针或仿真穿刺针穿刺从虚拟皮肤刺入虚拟腹肌的角度在45-60度角度范围内则给与该分项的满分如3分，如检测到穿刺从虚拟皮肤刺入腹肌的角度在30-44度则给与2分，如检测到穿刺从虚拟皮肤刺入腹肌的角度在15-29度则给与1分，若检测到穿刺从虚拟皮肤刺入腹肌的角度低于15度则0分；检测穿刺针或仿真穿刺针从虚拟腹壁到腹腔的进针角度，检测是否按设定的进针角度进行进针，如检测是否垂直进针，如穿刺针或仿真穿刺针未保持垂直进针则错误提示，如提示请进行垂直进针，根据穿刺针或仿真穿刺针的进针深度模拟从虚拟腹壁进入到腹腔的进针深度，并根据穿刺针或仿真穿刺针的进针深度在显示屏上小窗显示穿刺从皮肤到腹腔的各个组织层或结构层，并根据穿刺针或仿真穿刺针的穿刺角度及穿刺深度通过实时坐标转换显示在虚拟患者上对虚拟患者进行穿刺，显示穿刺的过程、及经过各个组织或结构的过程。检测穿刺进针，检测穿刺深度，根据检测的穿刺深度判断，若判断穿刺深度过深或过浅则错误提示，如若未穿刺到达到静脉深度就接收点击导丝按钮指令则提示穿刺针进针深度不够，若穿刺针穿刺深度超过设定深度则提示穿刺针进针太深，并记录操作；检测进针速度，与设定标准速度范围比较，并记录；检测穿刺针或仿真穿刺针回抽判断是否回抽见血，确认穿刺针或仿真穿刺针的穿刺位置，并记录。记录操作，将操作比对操作标准，根据评分标准或评分等级进行评分。

模拟穿刺完成进入模拟置入导丝，提示置入导丝，如提示请点击导丝，从穿刺针侧孔置入导丝，（为了更加真实的模拟穿刺，穿刺针或仿真穿刺针可采用实际穿刺使用的穿刺针，也可采用仿真实际穿刺针制造的仿真穿刺针，穿刺针或仿真穿刺针包括：金属针本体、与针本体连接的针管，针管分叉设置有支管，支管从侧边分叉为通孔管，支管一端为侧孔）检测是否置入导丝或仿真导丝，实时检测导丝或仿真导丝置入速度，并记录，判断导丝或仿真导丝置入速度是否在设定导丝标准置入速度范围内如2cm/s，并记录，将操作比对操作标准，根据评分标准或评分等级进行评分；检测置入导丝或仿真导丝深度，判断置入导丝或仿真导丝的深度是否在设定范围内，若检测到导丝或仿真导丝未到达设定导丝标准置入深度范围退出穿刺针或仿真穿刺针，则进行错误提示如提示导丝置入深度不够，如设置导丝的标准置入深度为15-20cm，若检测到导丝或仿真导丝置入深度过深，错误提示如提示导丝置入过深，心率失常，置入深度为15-20cm；导丝或仿真导丝置入完成进入退穿刺针（如检测到导丝或仿真导丝置入到设定的合适深度时进入退穿刺针），提示退出穿刺针，如提示退出穿刺针、并保持导丝不动，检测穿刺针或仿真穿刺针退出速度并与设定的标准退针速度进行比较判断，判断速度是否合适还是太慢或太快，并记录；检测导丝或仿真导丝在模拟血管内的深度即检测导丝或仿真导丝的置入深度，若穿刺针或仿真穿刺针拔出后，导丝或仿真导丝的置入深度低于设定值，则错误提示或失败提示，如提示退出穿刺针时，导丝被带出，手术失败，退出训练，并记录，将操作比对操作标准，根据评分标准或评分等级进行评分；若检测到导丝或仿真导丝的置入深度在设定深度范围内则完成退穿刺针进入下一步。

提示扩张皮肤如提示点击皮肤扩张器、扩张皮肤，检测皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器模拟扩张皮肤，检测皮肤扩张器或仿真皮肤扩展器插入进行模拟皮肤扩张的速度，根据标准皮肤扩张速度(如2cm/s)判断皮肤扩张器或仿真皮肤扩展器的插入速度是否合适还是过快或过慢，检测判断模拟皮肤扩展口大小是否合适（可根据皮肤扩张器或仿真皮肤扩展器进入模拟皮肤的深度模拟判断皮肤扩张口大小是否合适），检测皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器退出，检测皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器退出速度，根据皮肤扩张器的标准退出速度判断退出速度是否合适还是过慢或过快，并记录，将操作比对操作标准，根据评分标准或评分等级进行评分。

模拟扩张皮肤完成进入模拟置管，提示进行导管置管，如提示点击导管、沿导丝置入导管，检测模拟置管速度，与设定的标准置管速度进行比较判断，并记录；检测导管或仿真导管置入深度，实时显示导管的置管深度，与设定标准置管深度进行比较判断，并记录；当导管或仿真导管置入到设定退导丝位置或距离、检测置入导管手法、是否边进导管边退导丝，并记录；若导管或仿真导管置管深度未达到设定的标准置管深度时，检测到导丝或仿真导丝抽出则错误提示或失败提示如提示导管深度不够，手术失败，退出训练；检测到导管或仿真导管置管深度相对设定的标准置管深度过深，记录；当检测到导管或仿真导管进入到设定回抽确认位置如模拟置入到积液后1cm，提示连接注射器、回抽确认，检测仿真注射器连接，检测仿真注射器回抽、判断是否回抽到血液（根据导管或仿真导管置入深度模拟是否回抽到血液），确认导管位置。

本实施例的模拟医学穿刺置管类操作的智能训练设备的训练系统还包括：模式选择模块。模式选择还包括：若接收教学模式指令，进入教学模式。进入教学模式：选择病例、模拟物品准备、模拟操作前准备、模拟消毒、模拟局部麻醉、模拟穿刺置管、模拟固定、模拟术后处理、结束、提交成绩。并提供主动语音纠错、知识点提醒。教学模式下，每一步操作都设置有详细的操作提示及错误说明，能够大步骤的跳转，并且能对单个步骤进行反复指导。

若接收考试模式指令，进入考试模式；考试模式无任何提醒，并在后台记录操作情况，并在操作结束后给出评分和错误点，并根据病例指出具体的错误。考试模式下没有操作提示，记录操作者的错误操作。该模式下必须严格按照流程进行操作，若发生严重错误则考试结束，成绩不合格。成绩录入系统、存档。

本发明的模拟医学穿刺置管类操作的智能训练设备根据参数判断用户行为，进行动画、语音、视频、文字显示，进行图像识别，进行用户操作采集和视频回放。评分列表及成绩可发送给信息化平台，由信息化服务器发送网页显示学员分数。

本实施例的模拟医学穿刺置管类操作的智能训练设备采用的是一种先进的、虚实结合交互式培训系统。能模拟真实临床操作环境，精准地模拟临床真实腹腔灌洗的操作步骤。同时，可像传统仿真模型一样, 在模拟皮肤上进行操作，在操作过程中实时给予指导,帮助提高学生的操作技能，为其进入真实临床操作打下坚实基础。仿真器械，与真实模型进行互动，事实地智能纠错与提示。系统含教学、训练和考试三种模式，学生可自主学习训练与测评，通过网络化平台搭建，教师可远程指导。

系统提供的3种模式：

训练模式：提供主动语音纠错、知识点提醒等功能。学生可以在没有老师的情况下学习腹腔灌洗操作。并在操作结束后给出评分。

教学模式：提供主动语音纠错、知识点提醒等功能。

考试模式：无任何提醒，但后台记录学生操作情况，并在操作结束后给出评分和错误点。并根据病例指出学生的具体错误。

评分：在训练模式，和考试模式下点击提交成绩，可查看学员操作成绩。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种模拟医学穿刺置入类操作的定位方法，其特征在于，在智能训练设备上设置有操作平台、显示装置、于所述操作平台下方设置的定位采集箱，操作平台上设置有模拟皮肤，所述定位采集箱中于所述模拟皮肤下设置有导丝导管板，所述导丝导管板上设置有引导导丝或导管、或仿真导丝或仿真导管置入的穿刺轨道，所述定位采集箱中与所述导丝导管板相应设置有图像采集装置，

进行模拟置入导丝、导管操作时对导丝、导管或仿真导丝、导管进行定位，包括如下步骤：

图像采集：控制图像采集装置采集导丝或仿真导丝置入过程图片；

图片处理：获取图片对图片进行灰度处理，将导丝或仿真导丝与穿刺导轨处理成不同颜色，剔除杂色；

获取导丝轨迹：根据处理后的图片获得导丝或仿真导丝的轨迹，收集穿刺轨道中的导丝或仿真导丝轨迹像素点；

计算导丝置入深度：根据取得的像素点数量与单元像素相对长度定位导丝或仿真导丝的置入位置，计算导丝或仿真导丝的置入深度，定位导丝或仿真导丝；

获取导管轨迹：导管或仿真导管的尖端设置为与其配套使用的导丝或仿真导丝不同颜色，导丝或仿真导丝为第一颜色，导管或仿真导管的尖端设置为第二颜色，穿刺轨道设置为区别所述第一颜色及第二颜色的第三颜色，采集图片获取第二颜色像素点位置，处理图片，对图片进行灰度处理，将导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管与穿刺导轨处理成不同颜色，剔除杂色，根据处理后的图片获取导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管的轨迹，根据导丝或仿真导丝沿穿刺导轨置入的相对方向按顺序取像素点，到获取得到的第二颜色像素点位置时，为取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量；

计算导管置入深度：根据取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量与单元像素相对长度计算导管或仿真导管的置入深度，获得导管或仿真导管的位置，定位导管或仿真导管。

2.根据权利要求1所述的模拟医学穿刺置入类操作的定位方法，其特征在于，还包括：

计算导丝置入速度：检测设定时间内导丝或仿真导丝的移动、或导丝或仿真导丝上的点的移动，计算导丝或仿真导丝的置入速度；

计算导管置入速度：检测设定时间内导管或仿真导管上第二颜色像素点的移动，计算导管或仿真导管的置入速度；

所述图片处理中，对应图片获取相应像素点的RGB值，当RGB值的一分量大于设定值取与导丝或仿真导丝相应的颜色，当RGB值的一分量小于设定值取与穿刺轨道相应的颜色。

3.根据权利要求1所述的模拟医学穿刺置入类操作的定位方法，其特征在于， 所述获取导丝轨迹、或获取导管的轨迹时参照导丝或仿真导丝进入穿刺轨道的相对顺序进行；

所述穿刺导轨设置为黑色，所述导管或仿真导管的尖端设置为蓝色，所述导丝或仿真导丝的主色设置为区别黑色及蓝色的浅色系列颜色；

所述图片处理中，对应图片获取相应像素点的RGB值，当RGB值的R分量大于0.6取与导丝或仿真导丝的浅色系主色相应的白色，当RGB值的R分量小于0.6时取与穿刺导轨相应的黑色；

所述定位采集箱中与所述导丝导管板相应位置设置有照明装置。

4.根据权利要求1所述的模拟医学穿刺置入类操作的定位方法，其特征在于：在操作平台上方设置有双目采集装置、投影装置，穿刺针或仿真穿刺针上设置有靶向物，

进行模拟局麻前或对麻醉针定位前投影穿刺标记点：控制投影装置根据屏幕显示的标记的穿刺点通过坐标转换投影在模拟皮肤上；

进行模拟局麻时，对麻醉针或仿真麻醉针进行定位包括：

检测打皮丘的位置：采用双目标定采集定位麻醉针或仿真麻醉针的靶向物，计算靶向物的坐标或计算靶向物上相应点的空间坐标，根据计算的靶向物空间坐标及靶向物相对麻醉针或仿真麻醉针的针尖的位置计算打皮丘进针位置，判断打皮丘进针的位置是否正确，并记录；

检测打皮丘的角度：根据麻醉针或仿真麻醉针上的靶向物空间坐标计算麻醉针或仿真麻醉针与模拟皮肤所成的打皮丘的角度，判断打皮丘的角度是否在设定的标准打皮丘角度范围内，并记录；

计算打皮丘的深度：根据穿刺针或仿真穿刺针的靶向物的移动及打皮丘的角度计算穿刺深度，判断打皮丘的深度是否在设定的标准打皮丘的深度范围内，并记录；

检测麻醉进针角度：根据麻醉针或仿真麻醉针上的靶向物空间坐标计算麻醉针或仿真麻醉针与模拟皮肤所成的麻醉进针角度，判断麻醉进针角度是否在设定的标准麻醉进针角度范围内，并记录；

检测逐层麻醉：根据麻醉针或仿真麻醉针靶向物的坐标变换及麻醉进针角度检测麻醉针或仿真麻醉针进针深度，根据麻醉针或仿真麻醉针的进针深度、进针角度、人体组织结构检测麻醉针或仿真麻醉针检测是否进行逐层麻醉，检测每次模拟推药前麻醉针或仿真麻醉针是否回抽，若未回抽判断错误操作；若检测到麻醉针或仿真麻醉针模拟穿刺到下一层时，上一层未麻醉，判断错误操作；并记录；

转换显示：根据检测的麻醉针或仿真麻醉针的进针过程及定位位置通过坐标转换成显示画面上对虚拟患者进行打皮丘或麻醉操作显示，小窗显示人体组织解剖结构、并根据检测的麻醉针或仿真麻醉针的进针操作过程及定位位置通过坐标转换成对应于人体组织解剖结构显示麻醉针通过表皮进入每层人体组织解剖结构层进行逐层浸润麻醉的操作显示，并记录；

进行模拟穿刺时对穿刺针或仿真穿刺针进行定位，包括如下：

采集穿刺针坐标：控制双目采集装置采用双目标定采集定位穿刺针或仿真穿刺针靶向物，计算靶向物的坐标，根据靶向物的坐标计算穿刺针或仿真穿刺针进行模拟穿刺的进针位置，判断进针位置是否正确，并记录；

计算穿刺角度：根据穿刺针或仿真穿刺针上的靶向物坐标计算穿刺针或仿真穿刺针与模拟皮肤所成的穿刺角度，判断穿刺角度是否在设定的标准穿刺角度范围内，并记录；

计算穿刺深度：根据穿刺针或仿真穿刺针的靶向物的移动及进针角度计算穿刺深度，判断穿刺深度是否在设定的标准穿刺深度范围内，并记录；

转换显示：根据检测的穿刺针针或仿真穿刺针的进针过程及定位位置通过坐标转换成显示画面上对虚拟患者进行穿刺操作显示，并记录。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的模拟医学穿刺置入类操作的定位方法，其特征在于：所述模拟皮肤与所述导丝导管板之间还设置有引导导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管从模拟皮肤穿过进入所述穿刺导轨的引导件，

所述穿刺置入类操作，先进行模拟穿刺，模拟穿刺完成后进入模拟置入导丝，进行模拟置入导丝时，检测导丝或仿真导丝置入，定位导丝或仿真导丝，包括：

图像采集：控制图像采集装置对与所述图像采集装置对应设置的导丝导管板进行拍摄，采集图片，采集导丝或仿真导丝进入所述穿刺轨道并沿穿刺导轨进行置入过程图片；

图片处理：获取图片对图片进行灰度处理，获取相应像素点的RGB值，当RGB值的一分量大于设定值取与导丝或仿真导丝浅色系主色相应设置的白色，当RGB值的一分量小于设定值取与所述穿刺轨道相应的黑色，进行剔除杂色；

获取导丝轨迹：根据处理后的图片获得导丝或仿真导丝的轨迹，收集穿刺轨道中的导丝或仿真导丝轨迹像素点；

计算导丝置入深度：根据取得的像素点数量与单元像素相对长度计算导丝或仿真导丝的置入深度，获得导丝或仿真导丝的位置，定位导丝或仿真导丝；

导丝置入标准判断：根据检测的导丝或仿真导丝置入深度，判断导丝或仿真导丝置入深度是否在设定的模拟置入导丝的标准导丝置入深度范围或标准置入位置内，并记录；若导丝或仿真导丝未穿到设定的标准导丝置入深度范围或标准置入位置，检测到退穿刺针，则判断导丝置入深度不够；

检测导丝置入速度：检测设定时间内导丝或仿真导丝的置入深度的变化、或导丝或仿真导丝上的点的移动，计算导丝或仿真导丝的置入速度；

模拟置入导丝完成进入模拟退穿刺针，检测穿刺针或仿真穿刺针退出，

退针速度检测：控制双目采集装置采集穿刺针或仿真穿刺针的靶向物，计算靶向物的坐标，检测靶向物的坐标位置变化，计算靶向物的移动，根据设定时间内穿刺针或仿真穿刺针上靶向物移动及穿刺角度计算穿刺针或仿真穿刺针的退出速度；

导丝置入标准判断：若穿刺针或仿真穿刺针拔出后，根据检测导丝或仿真导丝置入深度判断导丝或仿真导丝置入深度是否在设定的导丝标准置入深度范围内或标准置入位置，并记录；

模拟退穿刺针完成进入模拟扩张皮肤，检测皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器进行皮肤扩张，

检测皮肤扩张速度：控制双目采集装置采集皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器的靶向物，计算靶向物的坐标，检测靶向物的坐标位置变化，计算靶向物的移动，根据设定时间内皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器上靶向物的移动计算皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器的进行皮肤扩张的速度，并记录；

判断皮肤扩展口：根据皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器的靶向物的坐标位置及靶向物位于皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器的位置计算皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器的扩展深度，根据扩张深度判断皮肤扩展口是否合适；

检测皮肤扩张器退出速度：若检测到皮肤扩张器退出，根据设定时间内皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器上靶向物的移动计算皮肤扩张器或仿真皮肤扩张器的退出速度，并记录；

模拟扩张皮肤完成进入模拟置管，检测导管置入，

图像采集：控制图像采集装置对与所述图像采集装置对应设置的导丝导管板进行拍摄，采集图片，若获取到第二颜色，检测导管或仿真导管尖端的第二颜色像素点位置，定位第二颜色像素点或第二颜色设定像素点的位置，

图片处理：获取图片对图片进行灰度处理，获取相应像素点的RGB值，当RGB值的一分量大于设定值取与导丝或仿真导丝浅色系的主色相应设置的白色，当RGB值的一分量小于设定值取与所述穿刺轨道相应的黑色，进行剔除杂色；

获取导管轨迹：根据处理后获得的导丝或仿真导丝的轨迹、或处理后获得的白色轨迹按从上至下、从左至右顺序取像素点，到定位的第二颜色像素点位置时，为取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量；

计算导管置入深度：根据取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量与单元像素相对长度计算导管或仿真导管的置入深度，获得导管或仿真导管的位置，定位导管或仿真导管；

当检测到导管或仿真导管置入到设定的退导丝位置或距离，

检测置入导管手法：根据检测的导丝或仿真导丝的置入深度的变化、或导丝或仿真导丝上的点的移动，及检测到的导管或仿真导管尖端的第二颜色像素点位置变化，判断是否边进导管边退导丝；

转换显示：根据检测的导丝或仿真导丝的置入操作过程及定位位置通过坐标转换成显示画面上对虚拟患者进行置入导丝操作显示，根据检测的导管或仿真导管的置入操作过程及定位位置通过坐标转换成显示画面上对虚拟患者进行置入导管操作显示，根据检测的导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管的位置显示置入位置，并记录。

6.一种模拟医学穿刺置入类操作的智能训练设备，其特征在于，包括：机座、设置在所述机座上的主箱体、设置在所述主箱体上的定位组件，所述定位组件包括：设置在所述主箱体上的定位采集箱、设置在所述定位采集箱上的操作平台、设置在所述机座或主箱体上的支撑杆、设置在支撑杆上的显示装置、设置在所述操作平台上的模拟皮肤、设置在所述定位采集箱中并设在模拟皮肤下的导丝导管板、设置在所述定位采集箱中并与导丝导管板相应设置的图像采集装置，所述导丝导管板上设置有引导导丝或导管、或仿真导丝或仿真导管置入的穿刺轨道，所述操作平台上于所述模拟皮肤的相应位置设置有通向所述定位采集箱的通孔状的置入孔，所述主箱体中设置有控制电路，所述控制电路包括：主控电路、及与所述主控电路连接并由所述主控电路统一管理控制的器件控制电路，

进行模拟置入导丝导管操作时，所述主控电路控制对置入导丝、导管或仿真导丝、导管进行定位，包括：

图像采集：所述主控电路控制器件控制电路驱动图像采集装置采集导丝或仿真导丝置入过程图片；

图片处理：所述主控电路控制获取图片对图片进行灰度处理，将导丝或仿真导丝与穿刺导轨处理成不同颜色，剔除杂色；

获取导丝轨迹：通过处理后的图片获得导丝或仿真导丝的轨迹，收集穿刺轨道中的导丝或仿真导丝轨迹像素点；

计算导丝置入深度：根据取得的像素点数量与单元像素相对长度计算导丝或仿真导丝的置入深度，获得导丝或仿真导丝的位置，定位导丝或仿真导丝；

获取导管轨迹：导管或仿真导管的尖端设置为与其配套使用的导丝或仿真导丝不同颜色，导丝或仿真导丝为第一颜色，导管或仿真导管的尖端设置为第二颜色，穿刺轨道设置为区别所述导丝或仿真导丝的第三颜色，采集图片获取第二颜色位置，处理图片，对图片进行灰度处理，将导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管与穿刺导轨处理成不同颜色，剔除杂色，根据处理后的图片获取导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管的轨迹，根据导丝或仿真导丝沿穿刺导轨置入的相对方向按顺序取像素点，到获取得到的第二颜色像素点位置时，为取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量；

计算导管置入深度：根据取得的置入的导管或仿真导管的像素点数量与单元像素相对长度计算导管或仿真导管的置入深度，获得导管或仿真导管的位置，定位导管或仿真导管。

7.根据权利要求6所述的模拟医学穿刺置入类操作的智能训练设备，其特征在于，还包括：设置在所述支撑杆上的投影装置、及设置在所述支撑杆上的双目采集装置，所述主控电路控制器件控制电路驱动所述投影装置将标记的穿刺点投影到模拟皮肤上，

进行模拟麻醉或穿刺时，对麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针进行定位：关联麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针与特征靶，调整双目采集装置的焦距，调整双目采集装置的两摄像头之间的夹角和距离，以调整两摄像头视野重叠区域，进行标定、校正，通过双目采集装置采用双目标定采集与麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针关联的特征靶，根据映射关系进行立体匹配并对畸变进行纠正，实时计算特征靶的三维空间位置，从而计算麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针的空间位置，根据计算的空间位置计算麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针的进针，根据空间位置及靶向物在麻醉针或仿真麻醉针或穿刺针或仿真穿刺针上的相对位置计算进针或穿刺深度，根据靶向物的空间位置或坐标计算与模拟皮肤之间的穿刺角度或进针角度，根据单位时间或设定时间内靶向物的位置或坐标变化及穿刺或进针角度计算穿刺或进针速度；

所述主控电路控制检测麻醉针或仿真麻醉针进行模拟麻醉操作、或检测穿刺针或仿真穿刺针进行模拟穿刺操作，实时检测麻醉针或仿真麻醉针、或穿刺针或仿真穿刺针的坐标位置及变化，通过坐标转换将麻醉针或仿真麻醉针的模拟麻醉操作过程转换为对显示画面上虚拟患者进行麻醉操作显示，或通过坐标转换将穿刺针或仿真穿刺针的模拟穿刺过程转换为对显示画面上的虚拟患者进行穿刺操作显示；

所述模拟麻醉中，控制显示装置在显示画面上显示人体组织结构，检测麻醉针或仿真麻醉针的位置，根据麻醉针或仿真麻醉针的模拟麻醉过程通过坐标转换实时转换为显示画面上虚拟麻醉针进入人体组织结构进行麻醉过程显示，根据麻醉针或仿真麻醉针的模拟麻醉进针位置及进针角度转换为显示画面上虚拟麻醉针进入人体组织结构的进针位置及进针角度显示、及显示所进入的人体组织结构层，检测是否逐层麻醉；

所述主控电路控制检测导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管的模拟置入过程，实时检测导丝或仿真导丝、或导管或仿真导管的坐标位置及变化，通过坐标转换将导丝或仿真导丝的模拟置导丝过程、或导管或仿真导管的模拟置管过程转换为对显示画面上虚拟患者进行置导丝、或置管操作显示。

8.根据权利要求6所述的模拟医学穿刺置入类操作的智能训练设备，其特征在于，所述穿刺导轨为弧形或部分椭圆形或未封口椭圆形滑槽，所述模拟皮肤与所述导丝导管板之间还设置有引导导丝或仿真导丝或导管或仿真导管从模拟皮肤穿过进入所述穿刺导轨的引导件，所述导丝导管端部设置有引导待置入件至所述穿刺导轨的引导口，所述引导口从入口一端至连接所述穿刺导轨的入口的一端由大变小设置，所述引导件相对靠近所述导丝导管板一端与所述引导口配合设置。

9.根据权利要求6所述的模拟医学穿刺置入类操作的智能训练设备，其特征在于，所述定位采集箱中于所述导丝导管板对应设置有照明装置，所述照明装置与所述穿刺导轨相应设置；所述导丝导管板上于设置穿刺导轨的一面覆设有透明盖板或于所述穿刺导轨的相应位置覆设有透明盖板。

10.根据权利要求6至9任意一项所述的模拟医学穿刺置入类操作的智能训练设备，其特征在于，所述操作平台上设置有嵌入安装所述模拟皮肤的皮肤安装槽，所述置入孔设置在所述皮肤安装槽中，所述主箱体或定位采集箱中设置有抽屉结构的物品盒，所述主箱体或定位采集箱上设置有与物品盒配合进行抽拉滑动的抽拉导轨或滑动导槽，所述图像采集装置、照明装置相对所述导丝导管板的穿刺导轨所在的一面对应设置并设置于所述定位采集箱一侧，所述图像采集装置、照明装置的工作面对应所述导丝导管板的穿刺导轨所在一面进行设置并采用并排设置排布或隔开设置、相互避让对方的工作区域设置，所述定位采集箱中还设置有安装所述导丝导管板的导丝导丝导管板安装座，所述导丝导管板直立安装，所述导丝导管板设置穿刺导轨的一面面向所述定位采集箱侧部设置。

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