CN115762278A - 一种咽喉微创模拟教学实训系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种咽喉微创模拟教学实训系统，包括喉体模拟操作装置、喉镜、可调节手术托手架、可移动手术显微镜及实时动态显示器，可移动手术显微镜用于操作人员观测喉镜内影像，可移动手术显微镜设有内置摄像头，实时动态显示器用于与内置摄像头电性连接，将操作人员解剖步骤的实时动态视频进行展示与录屏。上述系统将操作人员的操作步骤实时地通过实时动态显示器进行展示与记录，便于指导老师现场指出或者后续操作人员根据导师指引，观看自己的操作并矫正错误操作，能规范化、标准化、可视化科学评估，方便指导老师、助手或其他学员可以观看术者解剖的实时动态视频，以便观察操作者的解剖步骤完成情况、是否规范等。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种咽喉微创模拟教学实训系统。
背景技术
近20年来，社会公众对医疗安全的要求越来越高，外科医生的成长和病人的安全成为了一个矛盾体。嗓音显微外科是显微手术和内镜手术的综合体，对手术技巧的要求很高。喉器官位置较深，解剖结构精细，发声生理复杂；此外，声带组织结构精细脆弱，手术空间狭窄，手术路径狭长，手术去除病变的同时需尽量保留正常嗓音功能或重建嗓音功能，对嗓音外科医生具有很高的技术要求。
传统的外科学习模式是：低年资医生，在上级医生指导下，在手术室进行实际病例的操作，通过病例的累积，从而实现外科技巧上的提高。但是这样的模式，学习周期长，并且费用巨大，不仅如此，病人及社会也要为医生早期的不成熟而付出沉重的代价。而上级医生出于医疗安全的考虑，也不可能完全放手，在活体上的教学除了通过电视录像观察外，初学者很难亲自进行操作，这使得年轻医生的技术成熟时间大大延长。因此，开发有效合理的手术模拟训练系统和教育培训体系，不论是从社会角度还是经济角度，效益都是巨大的。
专利CN110288892 A公开一种喉显微外科手术模拟训练装置，其采用喉体固定模块、喉镜固定模块、显微镜、喉镜及托手架，通过离体喉标本放入喉体固定模块，将喉镜放入喉镜固定模块，然后通过喉镜及显微镜的作用，观察离体喉标本，并进行实际操作练习，但是其只可以模拟练手术的技能，简单的模拟训练，当学员在模拟训练装置中操作时，只有指导老师在背后指导或者全程站在背后，才能够让学员规范操作，但是若指导老师不在时，学员的操作或者步骤是否正确，如何后续正确操作，仍然存在较大的缺陷，即其缺乏操作技术、动作评估的追踪测量的量化客观指标，不可标准化测量评估，不利于规范教学培训，也不便培训推广应用。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种咽喉微创模拟教学实训系统，解决上述传统的问题，其可一体化专业化的可轨迹追踪测量记录，能规范化、标准化、可视化科学评估，方便指导老师、助手或其他学员可以观看术者解剖的实时动态视频，以便观察操作者的解剖步骤完成情况、是否规范等。
本发明采用如下技术方案实现：
一种咽喉微创模拟教学实训系统，包括：
喉体模拟操作装置，所述喉体模拟操作装置包括喉体固定模块及喉镜固定模块，所述喉体固定模块设有用于放置离体喉标本的腔体；所述喉镜固定模块设于所述喉体固定模块的前方；
喉镜，用于安装在所述喉镜固定模块上且通过调节所述喉镜固定模块的位置后伸入离体喉标本内；
可调节手术托手架，用于承托操作人员手臂且根据所述喉体模拟操作装置的操作角度进行调整；
可移动手术显微镜，用于操作人员观测所述喉镜内影像，所述可移动手术显微镜设有内置摄像头，以及
实时动态显示器，用于与所述内置摄像头电性连接，将操作人员解剖步骤的实时动态视频进行展示与录屏。
优选地，所述喉体固定模块包括第一底座、连接所述第一底座的第一支撑杆、连接所述第一支撑杆的第一连接座及喉体固定座，所述第一支撑杆通过所述第一连接座与所述喉体固定座旋转连接，所述腔体设于所述喉体固定座内。
优选地，所述喉体固定模块还包括容置于所述腔体内的至少两个塑料胶管，所述塑料胶管为弧状结构，所述喉体固定座的相对两侧设有通孔及调整螺栓，所述调整螺栓用于穿设于所述通孔以调整两个所述塑料胶管所形成的内腔内径。
优选地，所述喉镜固定模块包括第二底座、连接第二底座的高度可调的第二支撑杆、连接所述第二支撑杆的第二连接座及连接所述第二连接座的喉镜固定座，所述第二支撑杆上设有伸缩杆及用于调节所述伸缩杆高度的调节件；所述第二连接座与所述喉镜固定座为旋转连接；所述喉镜固定座上设有弹簧夹、第一喉镜定位块及第二喉镜定位块，所述弹簧夹与所述第一喉镜定位块、第二喉镜定位块配合以准确定位所述喉镜。
优选地，所述喉体模拟操作装置还包括底板及滑动模块，所述喉体固定模块固定安装在所述底板的一端，所述滑动模块安装在所述底板的另一端，所述喉镜固定模块安装在所述滑动模块上且通过所述滑动模块以调节所述喉镜固定模块与所述喉体固定模块之间的距离。
优选地，所述滑动模块包括具有导向轨道的第三底座及在所述第三底座上滑动的滑板，所述喉镜固定模块安装在所述滑板上，所述第三底座上设有末端限位柱及始端限位柱，所述滑板的底部设有滑轮及导向块，所述滑轮设于所述滑板的相对两侧且在所述第三底座的两侧滑动，所述导向块在所述导向轨道上移动。
优选地，所述可调节手术托手架包括可调节固定架、双关节可升降支架及托手架，所述可调节固定架设有第一夹持件、第二夹持件及调整螺杆，所述第一夹持件设有夹持口，所述第二夹持件位于所述夹持口内且通过所述调整螺杆以调整所述夹持口的大小；所述双关节可升降支架包括第一关节、第二关节、第三关节及第四关节，所述第一关节的一端与所述第一夹持件为旋转连接，所述第一关节的另一端设有卡接齿，所述第二关节设有与所述卡接齿啮合的啮合齿，所述第二关节设于所述第三关节内且可在所述第三关节内升降，所述第四关节与所述第三关节为旋转连接，所述托手架安装在所述第四关节的末端，所述托手架设有弧状的托手槽。
优选地，所述第四关节呈水平安装设置。
优选地，所述可移动手术显微镜设有移动臂及安装在所述移动臂上的显微镜镜头，所述显微镜镜头通过所述移动臂以调整所述显微镜镜头与所述喉镜之间的间距。
优选地，所述实时动态显示器包括至少一台现场操作显示屏及汇集监视显示总屏，各所述现场操作显示屏均与所述汇集监视显示总屏电性连接。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的咽喉微创模拟教学实训系统通过集合了喉体模拟操作装置、喉镜、可调节手术托手架、可移动手术显微镜及实时动态显示器，通过可移动手术显微镜的内置摄像头，将操作人员的操作步骤实时地通过实时动态显示器进行展示与记录，便于指导老师现场指出或者后续操作人员根据导师指引，观看自己的操作并矫正错误操作，实现了一体化专业化的可轨迹追踪测量记录，能规范化、标准化、可视化科学评估，方便指导老师、助手或其他学员可以观看术者解剖的实时动态视频，以便观察操作者的解剖步骤完成情况、是否规范等。
附图说明
图1为本发明的喉体模拟操作装置的结构示意图；
图2为本发明的可调节手术托手架的结构示意图。
图中：10、喉体固定模块；11、第一底座；12、第一支撑杆；13、第一连接座；14、喉体固定座；20、喉镜固定模块；21、第二底座；22、第二支撑杆；220、伸缩杆；221、调节件；23、第二连接座；24、喉镜固定座；240、弹簧夹；241、第一喉镜定位块；242、第二喉镜定位块；30、可调节手术托手架；31、可调节固定架；310、第一夹持件；311、第二夹持件；312、调整螺杆；32、双关节可升降支架；320、第一关节；321、第二关节；322、第三关节；323、第四关节；33、托手架；40、底板；41、滑动模块；410、第三底座；411、滑板；412、末端限位柱；413、始端限位柱。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。
实施例1
一种咽喉微创模拟教学实训系统包括：
喉体模拟操作装置，喉体模拟操作装置包括喉体固定模块10及喉镜固定模块20，喉体固定模块10设有用于放置离体喉标本的腔体；喉镜固定模块20设于喉体固定模块10的前方；
喉镜，用于安装在喉镜固定模块20上且通过调节喉镜固定模块20的位置后伸入离体喉标本内；
可调节手术托手架30，用于承托操作人员手臂且根据喉体模拟操作装置的操作角度进行调整；
可移动手术显微镜，用于操作人员观测喉镜内影像，可移动手术显微镜设有内置摄像头，以及
实时动态显示器，用于与内置摄像头电性连接，将操作人员解剖步骤的实时动态视频进行展示与录屏。
其操作原理为：将离体喉标本放置在喉体固定模块10的腔体内，然后将喉镜夹持在喉镜固定模块20上，并调整喉镜固定模块20与喉体固定模块10之间的位置关系，将喉镜伸入离体喉标本内，再根据手臂位置调整可调节手术托手架30的操作角度，接着，将可移动手术显微镜移动至喉镜的前方，对准喉镜，同时通过可移动手术显微镜或者实时动态显示器观察离体喉标本的操作位置是否正确，再通过手术工具(操作器械)进行微创模拟操作，在喉镜内的全操作过程通过实时动态显示器进行展示与录屏。
上述咽喉微创模拟教学实训系统通过集合了喉体模拟操作装置、喉镜、可调节手术托手架30、可移动手术显微镜及实时动态显示器，通过可移动手术显微镜的内置摄像头，将操作人员的操作步骤实时地通过实时动态显示器进行展示与记录，便于指导老师现场指出或者后续操作人员根据导师指引，观看自己的操作并矫正错误操作，实现了一体化专业化的可轨迹追踪测量记录，能规范化、标准化、可视化科学评估，方便指导老师、助手或其他学员可以观看术者解剖的实时动态视频，以便观察操作者的解剖步骤完成情况、是否规范等。
实施例2
在本实施例中，除了包含上述结构外，为了使喉体固定模块10具有上下角度的调节功能，如图1所示，喉体固定模块10包括第一底座11、连接第一底座11的第一支撑杆12、连接第一支撑杆12的第一连接座13及喉体固定座14，第一支撑杆12通过第一连接座13与喉体固定座14旋转连接，腔体设于喉体固定座14内，通过第一连接座13的松紧作用，使喉体固定座14的倾斜角度具有可调节性，便于固定了喉体固定座14，再调整喉镜固定模块20的位置及角度。其中，第一连接座13与喉体固定座14可以为啮合旋转或者螺栓固定等等连接方式，在此不再赘述。
可选地，喉体固定模块10还包括容置于腔体内的至少两个塑料胶管，塑料胶管为弧状结构，喉体固定座14的相对两侧设有通孔及调整螺栓，调整螺栓用于穿设于通孔以调整两个塑料胶管所形成的内腔内径，以固定不同物种和尺寸的离体喉标本。
在另一些实施例中，第一底座11为铝铁合金，其下方可贴附双面胶，可灵活固定，自由摆放，使其在垂直方向上可以180度调节，在水平方向上可以360度转向调节，也可以通过螺钉固定，便于拆装，不易移动，连接直达喉镜后更加牢固，方便手术操作。
实施例3
在本实施例中，除了包含上述其中一个或者多种结构外，为了使喉镜固定模块20可以调节高度，前后倾角度可调节，左右方向可360度调节方位，如图1所示，喉镜固定模块20包括第二底座21、连接第二底座21的高度可调的第二支撑杆22、连接第二支撑杆22的第二连接座23及连接第二连接座23的喉镜固定座24，第二支撑杆22上设有伸缩杆220及用于调节伸缩杆220高度的调节件221；第二连接座23与喉镜固定座24为旋转连接；喉镜固定座24上设有弹簧夹240、第一喉镜定位块241及第二喉镜定位块242，弹簧夹240与第一喉镜定位块241、第二喉镜定位块242配合以准确定位喉镜。弹簧夹240可以直接安装不同型号，不同形状大小的喉镜。弹簧夹240、第一喉镜定位块241及第二喉镜定位块242的数量均为2个，第一喉镜定位块241设于两个弹簧夹240之间，两个第一喉镜定位块241之间具有导向定位槽，用于对喉镜进行进一步地导向定位，第二喉镜定位块242呈钩形状，其位于弹簧夹240的前端，以便于视觉对准。第二连接座23与喉镜固定座24可以为啮合旋转或者螺栓固定等等连接方式，在此不再赘述。可选地，两个第二喉镜定位块242之间还设有间隙槽，避免阻挡了喉镜的视觉。
其中，喉体模拟操作装置还包括底板40及滑动模块41，喉体固定模块10固定安装在底板40的一端，滑动模块41安装在底板40的另一端，喉镜固定模块20安装在滑动模块41上且通过滑动模块41以调节喉镜固定模块20与喉体固定模块10之间的距离。可任意滑动，调整喉镜与标本、显微镜之间的距离。底板40呈长方形，33×20cm2,面板干净易清洗。这样设计，既可以随意搬动，又具有一定的支撑稳定性，保证操作时不容易发生位移，也能保证台面整洁。同时，底板40的底面设有四个防滑凸块，避免底板40在桌面上滑动。
可选的，滑动模块41包括具有导向轨道的第三底座410及在第三底座410上滑动的滑板411，喉镜固定模块20的第二底座21安装在滑板411上，第三底座410上设有末端限位柱412及始端限位柱413，末端限位柱412、始端限位柱413分别对滑板411的前进或者后退的端部进行限位，避免过度滑动，使其滑出第三底座410。滑板411的底部设有滑轮及导向块，滑轮设于滑板411的相对两侧且在第三底座410的两侧滑动，导向块在导向轨道上移动，便于喉镜固定模块20在移动时为直线移动。
在另一些实施例中，第二底座21与滑板411为旋转连接，使其可以微调喉镜与离体喉标本之间的位置关系，即弧线调整。
实施例4
在本实施例中，除了包含上述其中一个或者多种结构外，如图2所示，可调节手术托手架30包括可调节固定架31、双关节可升降支架32及托手架33，可调节固定架31设有第一夹持件310、第二夹持件311及调整螺杆312，第一夹持件310设有夹持口，第二夹持件311位于夹持口内且通过调整螺杆312以调整夹持口的大小；双关节可升降支架32包括第一关节320、第二关节321、第三关节322及第四关节323，第一关节320的一端与第一夹持件310为旋转连接，第一关节320的另一端设有卡接齿，第二关节321设有与卡接齿啮合的啮合齿，第二关节321设于第三关节322内且可在第三关节322内升降，第四关节323与第三关节322为旋转连接，托手架33安装在第四关节323的末端，托手架33设有弧状的托手槽。使用时，调节夹持口的大小，然后固定夹持在任意厚度的桌子或台面上，在通过双关节可升降支架32的各关节，调整托手架33的高度，两边高度可不同，根据术者体位可灵活调整，再将术者手臂或肘关节放置在弧状的托手槽上，防止操作人员在长时间操作时出现手部疲劳而影响操作的稳定性，同时保持手臂的操作位置，规范操作。
可选的，可调节手术托手架30的数量为两个。第四关节323呈水平安装设置。
实施例5
在本实施例中，除了包含上述其中一个或者多种结构外，可移动手术显微镜设有移动臂及安装在移动臂上的显微镜镜头，显微镜镜头通过移动臂以调整显微镜镜头与喉镜之间的间距。在另一实施例中，可移动手术显微镜为桌面式AM-2000手术显微镜，实现五档变倍焦距，满足显微手术需求。内置摄像头及HDMI高清数据线，随时可将术野传输至显示系统，指导老师、助手或其他学员可以观看术者解剖的实时动态视频，以便观察操作者的解剖步骤完成情况、是否规范等。
实施例6
在本实施例中，除了包含上述其中一个或者多种结构外，实时动态显示器包括至少一台现场操作显示屏及汇集监视显示总屏，各现场操作显示屏均与汇集监视显示总屏电性连接。其中，现场操作显示屏的规格为19英寸，分辨率≥1280X1024，画面细节异常清晰。汇集监视显示总屏将每一台现场操作显示屏的信息汇集到导师指导监视屏，方便指导老师观察和指导每一位学员的操作和模拟手术细节，实现一名导师远程多线路指导，更加符合疫情当下地远程教育体系。
在另一实施例中，该咽喉微创模拟教学实训系统还包括无线蓝牙动作传感器，无线蓝牙动作传感器与实时动态显示器电性连接，实时动态显示器还安装有配套全方位(陀螺仪及磁场)的内镜技术动作评估软件，将无线蓝牙动作传感器安装在操作器械上，通过内镜技术动作评估软件，精准评估学员操作杆抖动、行程、姿态、位置等参数，并自动生成成绩报告及学习曲线，精确实时分析学员动作变化，当操作者的操作错误时，可以及时提醒及纠正。
在另一些实施例中，还可以安装其他的操作动作轨迹跟踪组件，监测学员动作加速度、速度、颤抖度、动作总行程、旋转、视野可见性能参数。
实施例7
在本实施例中，除了包含上述其中一个或者多种结构外，该咽喉微创模拟教学实训系统还包括可移动的收纳台车，收纳台车从上而下设置有多个收纳空间，可以放置咽喉微创模拟教学实训系统的组件，形成一个整体的结构出售，并且为多层次设计，操作轻便，节省空间。
以上的实施例中，本发明技术方案具有咽喉微创手术专科特色，设计简约，各部件之间巧妙连接，无过多障碍物阻挡操作空间，操作学员进行手术模拟训练，同时该体系外接显示器，可将显微镜视野外放，方便其他学员直观学习和导师评价。同时导师指导监控显示屏实现一名导师远程多线路指导，更加符合疫情当下地远程教育体系。该系统为一体化，轻便，可随意搬动、清洁，高度、方位可灵活调节，对操作台和操作椅等外界因素要求不高。此外，还设计手术模拟动作示踪工作站，可以跟踪学员培训的手术动作的轨迹，与标准化动作对比评分，这样可以实现精细化、标准化、同质化培训。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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)
1.一种咽喉微创模拟教学实训系统，其特征在于，包括：
喉体模拟操作装置，所述喉体模拟操作装置包括喉体固定模块及喉镜固定模块，所述喉体固定模块设有用于放置离体喉标本的腔体；所述喉镜固定模块设于所述喉体固定模块的前方；
喉镜，用于安装在所述喉镜固定模块上且通过调节所述喉镜固定模块的位置后伸入离体喉标本内；
可调节手术托手架，用于承托操作人员手臂且根据所述喉体模拟操作装置的操作角度进行调整；
可移动手术显微镜，用于操作人员观测所述喉镜内影像，所述可移动手术显微镜设有内置摄像头，以及
实时动态显示器，用于与所述内置摄像头电性连接，将操作人员解剖步骤的实时动态视频进行展示与录屏。
2.根据权利要求1所述的咽喉微创模拟教学实训系统，其特征在于，所述喉体固定模块包括第一底座、连接所述第一底座的第一支撑杆、连接所述第一支撑杆的第一连接座及喉体固定座，所述第一支撑杆通过所述第一连接座与所述喉体固定座旋转连接，所述腔体设于所述喉体固定座内。
3.根据权利要求2所述的咽喉微创模拟教学实训系统，其特征在于，所述喉体固定模块还包括容置于所述腔体内的至少两个塑料胶管，所述塑料胶管为弧状结构，所述喉体固定座的相对两侧设有通孔及调整螺栓，所述调整螺栓用于穿设于所述通孔以调整两个所述塑料胶管所形成的内腔内径。
4.根据权利要求1所述的咽喉微创模拟教学实训系统，其特征在于，所述喉镜固定模块包括第二底座、连接第二底座的高度可调的第二支撑杆、连接所述第二支撑杆的第二连接座及连接所述第二连接座的喉镜固定座，所述第二支撑杆上设有伸缩杆及用于调节所述伸缩杆高度的调节件；所述第二连接座与所述喉镜固定座为旋转连接；所述喉镜固定座上设有弹簧夹、第一喉镜定位块及第二喉镜定位块，所述弹簧夹与所述第一喉镜定位块、第二喉镜定位块配合以准确定位所述喉镜。
5.根据权利要求4所述的咽喉微创模拟教学实训系统，其特征在于，所述喉体模拟操作装置还包括底板及滑动模块，所述喉体固定模块固定安装在所述底板的一端，所述滑动模块安装在所述底板的另一端，所述喉镜固定模块安装在所述滑动模块上且通过所述滑动模块以调节所述喉镜固定模块与所述喉体固定模块之间的距离。
6.根据权利要求5所述的咽喉微创模拟教学实训系统，其特征在于，所述滑动模块包括具有导向轨道的第三底座及在所述第三底座上滑动的滑板，所述喉镜固定模块安装在所述滑板上，所述第三底座上设有末端限位柱及始端限位柱，所述滑板的底部设有滑轮及导向块，所述滑轮设于所述滑板的相对两侧且在所述第三底座的两侧滑动，所述导向块在所述导向轨道上移动。
7.根据权利要求1所述的咽喉微创模拟教学实训系统，其特征在于，所述可调节手术托手架包括可调节固定架、双关节可升降支架及托手架，所述可调节固定架设有第一夹持件、第二夹持件及调整螺杆，所述第一夹持件设有夹持口，所述第二夹持件位于所述夹持口内且通过所述调整螺杆以调整所述夹持口的大小；所述双关节可升降支架包括第一关节、第二关节、第三关节及第四关节，所述第一关节的一端与所述第一夹持件为旋转连接，所述第一关节的另一端设有卡接齿，所述第二关节设有与所述卡接齿啮合的啮合齿，所述第二关节设于所述第三关节内且可在所述第三关节内升降，所述第四关节与所述第三关节为旋转连接，所述托手架安装在所述第四关节的末端，所述托手架设有弧状的托手槽。
8.根据权利要求7所述的咽喉微创模拟教学实训系统，其特征在于，所述第四关节呈水平安装设置。
9.根据权利要求1所述的咽喉微创模拟教学实训系统，其特征在于，所述可移动手术显微镜设有移动臂及安装在所述移动臂上的显微镜镜头，所述显微镜镜头通过所述移动臂以调整所述显微镜镜头与所述喉镜之间的间距。
10.根据权利要求1所述的咽喉微创模拟教学实训系统，其特征在于，所述实时动态显示器包括至少一台现场操作显示屏及汇集监视显示总屏，各所述现场操作显示屏均与所述汇集监视显示总屏电性连接。
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