TWI797654B - 血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台及教學方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台及教學方法，而該教學方法係將擬真血管模組及導管設置於該血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台的一拍攝平台上，並控制一影像獲取模組去拍攝該擬真血管模組，藉以獲得導管在操作過程中，導管位於該擬真血管模組內所在位置的影像資料，藉此，不僅增加使用者練習血管介入微創手術的模擬手術的次數，並可透過此血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台及教學方法的操作而增加學習效果。

Description

血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台及教學方法

本發明有關於一種教學裝置與方法，尤指一種將3D列印所產生之一病患要進行導管手術之擬真血管模組設置於一影像平台，並透過感測單元提供導管於擬真血管模組內操作時其所在位址的即時影像，並藉以用來進行教學與模擬練習手術之血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台及教學方法。

心導管手術是臨床上常見的手術方式，例如：心肌梗塞的治療等等，然傳統的心導管手術多是搭配心臟超音波來進行，雖然有降低臨床危險性之優點，但是超音波影像多是2D平面的圖像，無法提供立體資訊，特別是人體的血管是彎彎曲曲的分佈，因此，在進行心導管手術時如何將心導管插入血管中並到達血管內正確位置就需要多許多手術上的經驗。

再者，傳統的臨床教學中，心導管插入多在現場手術中採一對一的方式進行教學，當醫生進行心導管手術過程中，若要確認心導管位於體內血管的位置，通常都是反覆的使用X光照射病患，藉由X光照射所獲得的影像資料來協助心導管手術的進行，惟，X光的多次照射與輻射劑量的累積，對於病患與執行該手術的醫護人員其危險性是相對的提高，因此，如何透過術前的模擬來改善先前技術之缺失，實為業界亟欲克服之問題。

本發明之目的，在於提供醫師以3D列印方式所產生出來的擬真血管模組來進行病患導管手術練習時，可以提供擬真血管模組內導管所在位置其即時的影像資料，進而協助醫生進行導管插入的手術前練習之血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台及教學方法。

為達上述目的，本發明提供血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台及其教學方法，而該影像平台係用以顯示一擬真血管模組之即時影像，該影像平台包含有一本體、一拍攝平台、一影像獲取模組、一顯示單元、一操作單元以及一控制模組，其中，該本體其一側設有一操作平台，而另一側凹設有一曲面滑槽；該拍攝平台係與該本體相對設置，該拍攝平台設有一支撐架及一設於該支撐架上之展示板；該影像獲取模組具有一設於該本體處之驅動單元及與該驅動單元電性連接之一轉動軸、一旋轉臂、一感測單元和一照明單元，其中，該轉動軸組設於該本體之該曲面滑槽，而該旋轉臂樞接於該轉動軸上，並於該旋轉臂之一端設有一感測單元，而其另端則設有一照明單元；該顯示單元係設於該操作平台與該轉動軸之間；該操作單元係設於該本體之該操作平台上以及該控制模組係組設於該本體處，並電性連接該影像獲取模組之該驅動單元；其中，該展示板平行一第一方向之長度係小於該旋轉臂的旋轉半徑；而該控制模組接收該感測單元所截取的即時影像，並將此即時影像顯示於該顯示單元。

進一步地，該旋轉臂至少一端設有一圓盤部，該照明單元設置於該圓盤部至該旋轉臂樞接該轉動軸處，且該圓盤部與該感測單元係相對設置於該旋轉臂之兩端。

進一步地，該旋轉臂為 C 型結構體。

進一步地，該照明單元為複數發光二極體所組成，該等發光二極體之波長範圍為 780奈米（nm）~3000奈米（nm）。

進一步地，該感測單元為紅外線攝影機（IR camera）。

進一步地，該教學方法包含有設置一擬真血管模組：將該擬真血管模組及至少一導管設置於該拍攝平台；調整該影像獲取模組之位置：使用者操作該操作平台處之該操作單元，使該操作單元控制該影像獲取模組之該感測單元之位置對應於該導管位於該擬真血管模組內之位置；建立影像：該感測單元拍攝該擬真血管模組與位於其內之該導管的影像資料，該控制模組將該感測單元拍攝的影像資料顯示於該顯示單元上；操作該導管：使用者依該顯示單元顯示該擬真血管模組中操作該導管其即時的影像資料進行導管操作。

是以，本發明較先前技術具有以下有益功效：

1、本發明之一種血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台，讓使用者藉由操作該影像獲取模組之感測單元與該拍攝平台上之該擬真血管模組的相對位置，並利用該照明單元照射該擬真血管模組，使得該感測單元拍攝該擬真血管模組而獲得其內之該導管位置的影像資料，讓使用者得以藉此進行模擬血管介入微創手術之狀況，藉此，不僅讓醫生可以透過模擬手術增加學習的次數，而且相關醫護人員也不需要再曝露於多次 X光照射及放射線劑量增加可能造成的危險。

2、本發明之一種血管介入微創手術教學模擬裝置之教學方法，讓使用者可以透過該血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台所產生該擬真血管模組內之該導管所在位置的影像資料，讓使用者藉由此血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台而能讓其進行模擬手術，增加使用者對血管介入微創手術其流程與病患導管設置的熟悉度。

茲就本申請案的技術特徵暨操作方式舉數個較佳實施態樣，並配合圖示說明謹述於后，俾提供審查參閱。再者，本發明中之圖式，為便於說明其比例未必按實際比例繪製，圖式中之比例並不用以限制本發明所欲請求保護之範圍。

關於本發明之技術，請參照第1圖至第6圖所示，本發明提供一種血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台100及其教學方法200，而該血管介入微創手術教學模擬裝置之該影像平台100係用以顯示一擬真血管模組300之即時影像，讓使用者可以利用該血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台100進行該教學方法200，而該血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台100包含有一本體10、一拍攝平台20、一影像獲取模組30、一顯示單元40、一操作單元50及一控制模組60，其中：

該本體10，其一側設有一操作平台11，而另一側凹設有一曲面滑槽12；

該拍攝平台20，係與該本體10相對設置，該拍攝平台20設有一支撐架21及設於該支撐架21上之一展示板22；

該影像獲取模組30，請再參閱第1圖、第3圖、第4圖及第5圖所示，該影像獲取模組30具有設於該本體10處之一驅動單元31及與該驅動單元31電性連接之一轉動軸32、一旋轉臂33、一感測單元34和一照明單元35，其中，該轉動軸32組設於該本體10之該曲面滑槽12，而該旋轉臂33為C型結構體並樞接於該轉動軸32上，且該旋轉臂33其中一端設置有該感測單元34，該旋轉臂33相對設置該感測單元34之另一端設有一圓盤部331，而該照明單元35設置於該圓盤部331至該旋轉臂33樞接該轉動軸32處，本實例中該照明單元35為複數發光二極體所組成，該等發光二極體之波長範圍為 780奈米（nm）至3000奈米（nm）；且於本實施例中該感測單元34為紅外線攝影機（IR camera），但不以為限；

該顯示單元40，係設於該操作平台11與該轉動軸32之間；

該操作單元50，係設於該本體10之該操作平台11上；以及

該控制模組60，其係組設於該本體10處，並電性連接該影像獲取模組30之該驅動單元31；

其中，該展示板22平行一第一方向X之長度係小於該旋轉臂33的旋轉半徑；而該控制模組60接收該感測單元34所截取一導管G位於該擬真血管模組300位置的即時影像，並將此即時影像顯示於該顯示單元40。

請再參閱第1圖、第6圖及第7圖，而此血管介入微創手術教學模擬裝置之該教學方法200主要包含有：

設置一擬真血管模組210：將該擬真血管模組300及該導管G設置於該拍攝平台20之該展示板22；

調整該影像獲取模組之位置220：使用者操作該操作平台11處之該操作單元50，使該操作單元50控制該影像獲取模組30之該感測單元34之位置對應於該導管G位於該擬真血管模組300內之位置；

建立影像230：該感測單元34拍攝該擬真血管模組300與位於其內之該導管G的影像資料，該控制模組60將該感測單元34所拍攝該導管G位於該擬真血管模組300中所在位置的影像資料顯示於該顯示單元40上；

操作該導管240：使用者依該顯示單元40所顯示該擬真血管模組300中所操作之該導管G其即時的影像資料而進行該導管G操作，使該導管G於該擬真血管模組300進行手術模擬。

請參閱第1圖所示，使用者先將血管介入微創手術教學模擬裝置之相關器具設置於該血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台100上，也就是讓該擬真血管模組300與該導管G設置於該拍攝平台20之該展示板22上，使用者並操作位於該操作平台11上之該操作單元50，利用該操作單元50傳輸控制訊號給該控制模組60，該控制模組60再依收到的控制訊號控制該驅動單元31，請參閱第3圖至第5圖所示，該驅動單元31控制該轉動軸32沿該曲面滑槽12移動，且也控制該旋轉臂33旋轉相對該擬真血管模組300轉動，藉此，該驅動單元31使得該感測單元34拍攝到該擬真血管模組300中的該導管G所在位置的影像資料，進而讓使用者可以參考該顯示單元40所顯示的影像資料來操作該導管G，並持續進行模擬的血管介入微創手術；然，使用者可以調整或更換該照明單元35使其產生所需要光線波長的燈光，如此可以使該感測單元34可以清楚地拍攝該導管G於該擬真血管模組300之位置。

綜上所述，本發明所提供之一種該血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台100，讓使用者藉由操作該影像獲取模組30之該感測單元34與該拍攝平台20上之該擬真血管模組300間的相對位置，並利用該照明單元35照射該擬真血管模組300，使得該感測單元34拍攝該擬真血管模組300而獲得其內之該導管G之位置的影像資料，讓使用者得以藉此進行模擬血管介入微創手術之狀況，藉此，不僅讓醫生可以透過模擬手術增加學習的次數，而且相關醫護人員也不需要再曝露於多次X光照射及及放射線劑量增加可能造成的危險。

再者，本發明藉由該血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台100進行操作之一種血管介入微創手術教學模擬裝置之教學方法200，讓使用者可以透過該血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台100所產生該擬真血管模組300內之該導管G所在位置的影像資料，讓使用者藉由此血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台100而能讓其進行模擬手術，增加使用者對其流程與病患導管設置的熟悉度。

以上已詳細說明本發明之內容，惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。

100:血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台

10:本體

11:操作平台

12:曲面滑槽

20:拍攝平台

21:支撐架

22:展示板

30:影像獲取模組

31:驅動單元

32:轉動軸

33:旋轉臂

331:圓盤部

34:感測單元

35:照明單元

40:顯示單元

50:操作單元

60:控制模組

200:教學方法

210:設置一擬真血管模組

220:調整該影像獲取模組之位置

230:建立影像

240:操作該導管

300:擬真血管模組

X:第一方向

G:導管

第1圖：為本發明之血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台之立體示意圖。 第2圖：為本發明之影像平台之該控制模組之電路方塊連接示意圖。 第3圖：為本發明之影像平台其影像獲取模組之動作示意圖。 第4圖：為本發明之影像平台其影像獲取模組之另一動作示意圖。 第5圖：為本發明之影像平台之側面示意圖。 第6圖：為本發明之放置該擬真血管模組於拍攝平台之上視圖。 第7圖：為本發明之血管介入微創手術教學模擬裝置之教學方法之流程方塊圖。

100:血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台

10:本體

11:操作平台

12:曲面滑槽

20:拍攝平台

21:支撐架

22:展示板

30:影像獲取模組

31:驅動單元

32:轉動軸

33:旋轉臂

331:圓盤部

34:感測單元

35:照明單元

40:顯示單元

50:操作單元

60:控制模組

300:擬真血管模組

X:第一方向

Claims (6)

1. 一種血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台，用以顯示一擬真血管模組之即時影像，其包含有： 一本體，其一側設有一操作平台，而另一側凹設有一曲面滑槽； 一拍攝平台，係與該本體相對設置，該拍攝平台設有一支撐架及一設於該支撐架上之展示板； 一影像獲取模組，具有一設於該本體處之驅動單元及與該驅動單元電性連接之一轉動軸、一旋轉臂、一感測單元和一照明單元，其中，該轉動軸組設於該本體之該曲面滑槽，而該旋轉臂樞接於該轉動軸上，並於該旋轉臂之一端設有一感測單元，而其另端則設有一照明單元； 一顯示單元，係設於該操作平台與該轉動軸之間； 一操作單元，係設於該本體之該操作平台上；以及 一控制模組，其係組設於該本體處，並電性連接該影像獲取模組之該驅動單元； 其中，該展示板平行一第一方向之長度係小於該旋轉臂的旋轉半徑； 其中，該控制模組接收該感測單元所截取的即時影像，並將此即時影像顯示於該顯示單元。
2. 如請求項1所述之血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台，其中，該旋轉臂至少一端設有一圓盤部，該照明單元設置於該圓盤部至該旋轉臂樞接該轉動軸處，且該圓盤部與該感測單元係相對設置於該旋轉臂之兩端。
3. 如請求項1所述之血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台，其中，該旋轉臂為 C 型結構體。
4. 如請求項1所述之血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台，其中，該照明單元為複數發光二極體所組成，該等發光二極體之波長範圍為 780奈米（nm）至3000奈米（nm）。
5. 如請求項1所述之血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台，其中，該感測單元為紅外線攝影機（IR camera）。
6. 一種使用請求項1所述之血管介入微創手術教學模擬裝置之影像平台之教學方法，其主要包含有： 設置一擬真血管模組：將該擬真血管模組及至少一導管設置於該拍攝平台； 調整該影像獲取模組之位置：使用者操作該操作平台處之該操作單元，使該操作單元控制該影像獲取模組之該感測單元之位置對應於該導管位於該擬真血管模組內之位置； 建立影像：該感測單元拍攝該擬真血管模組與位於其內之該導管的影像資料，該控制模組將該感測單元拍攝的影像資料顯示於該顯示單元上； 操作該導管：使用者依該顯示單元顯示該擬真血管模組中操作該導管其即時的影像資料進行導管操作。

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