一种心脏电生理信号模拟系统及其模拟方法技术方案

本发明专利技术公开了一种心脏电生理信号模拟系统及其模拟方法，该系统包含：透明的心腔模型，心脏微创介入手术的导管装置，用于定位导管头位置的定位系统以及含有心电信号上位机翻译程序的上位机；其中心腔模型通过定位系统连接上位机，心腔模型还连接导管装置，根据上位机中预存心电信号、心脏内部位置的预设绑定关系特征，在上位机上利用心电信号上位机翻译程序翻译并显示心腔模型与导管装置中导管头触碰点所对应的心电信号。本发明专利技术弥补了心脏介入手术中理论培训与动物实验之间的空白，安全无辐射、透明直观的操作体验、真实的反馈手感、实时准确的心电信号反馈，提高了医生的培训效率，从而可以在单位时间内提供更多经验丰富的医师。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及心脏电生理领域，具体是一种心脏电生理信号模拟系统及其模拟方法。
技术介绍
由于熟练心脏外科医生的数量较少，当前心脏病患者有机会得到手术治疗的几率只有6％，其中很大一部分患者在等待的过程中贻误时机而去逝，绝大部分患者则在高危中带病生存。为解除病患的疾苦，在短时间内培养足量的外科手术医生就显得尤为重要。而心脏手术自身的复杂性与危险性，使得导管在心腔模型的操作风险极高，在真实病人或其他动物活体很难圆满完成医学临床实践训练。电生理医生要熟练掌握导管操作技巧，熟悉心腔模型的各个解剖部位，需要数百例手术的积累。目前以色列专利技术的carto机只能通过在心腔模型内部定位采点得出心腔模型的三维电子模型，利用GPS磁导航原理在病人心腔模型外放置三块磁极仿三颗卫星，而具有接收装置的导管头可以实时定位自身的位置，从而可以通过Carto机得出动物活体实验的心脏三维真实数据。医生若要获得真实的操作体验，只能通过病人或者其他活体动物的心脏手术，冒着长期暴露在X光辐射环境下的危险通过传统的二维拍片结合心电图机的电位输出，来操作导管并不断强化训练记忆特征与手感。如何避免医疗事故的高昂代价，来自活体动物实验的伦理挑战与现实经济压力，长时间辐射暴露的威胁，漫长的培养周期等一系列问题，改变传统的心脏病手术医师的培养方法既不经济也不健康，且难以满足当前的大量医师缺口的需求的现状，是本专利技术系统及方法要着重解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种心脏电生理信号模拟系统及其模拟方法，本专利技术把器官、组织的兴奋所产生的动作电位作为活动指标，把心腔模型的三维建模与实时的电位图结合起来，使操作者仅通过电生理信号模拟系统即可获得全真模拟活体实验时的操作体验与真实手感，大大缩短了实习医生成为熟练外科医生所需要的培训周期。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种心脏电生理信号模拟系统，包含：透明的心腔模型，心脏微创介入手术的导管装置，用于定位导管头位置的定位系统以及含有心电信号上位机翻译程序的上位机；其中心腔模型通过定位系统连接上位机，心腔模型还连接导管装置，定位系统由支座、传感系统、集成电路信号处理器组成；根据上位机中预存心电信号、心脏内部位置的预设绑定关系特征，在上位机上利用心电信号上位机翻译程序翻译并显示心腔模型与导管装置中导管头触碰点所对应的心电信号。作为本专利技术进一步的方案：用户通过数据库、界面指定、文本对应关系输入这三种方式中的任意一种来指定心电信号与心腔模型内部位置的绑定关系。作为本专利技术进一步的方案：所述定位系统采用光学摄像头视频识别方式定位、声音到时间差、GPS磁导航定位、内置透明电路与传感器计算定位中的任意一种定位方式来定位导管装置中导管头的位置。作为本专利技术进一步的方案：所述定位系统通过在导管装置尾端引出所需信号组成回路，以判断导管装置中的导管头是否触碰心腔模型内壁并计算出触碰点所对应心腔模型位置。作为本专利技术进一步的方案：在集成电路信号处理器中将不同特征区域分区匹配对应心电信号，从而在获取触碰点时直接调取显示相应区域的心电信号。作为本专利技术进一步的方案：在上位机对应的反应程序内建有心腔模型的空间模型，通过空间位置计算还原导管头是否与心腔模型内壁发生触碰。本专利技术的另一目的是提供一种心脏电生理信号模拟的方法，包括以下步骤：1)定位系统检测导管头位置，并将导管头位置信息发送至上位机；2)所述上位机判断导管头位置是否位于心腔模型内部：如果不在，则终止本次心脏电生理信号模拟；如果存在，则执行步骤3)；3)通过空间位置、传感信号反馈信息来计算导管头与心腔模型内壁发生触碰的置信度；如果置信度小于预设的触碰置信度，则终止本次心脏电生理信号模拟；如果置信度不小于预设的触碰置信度，则执行步骤4)；4)采用数据库、界面指定信息或者输入文本对应关系中的任意一种查询方式来查询对应的心电信号数据，并通过上位机显示屏显示心电信号数据；从而完成心腔模型内不同位置(即当前导管头触碰到的位置)的心电信号还原；作为本专利技术进一步的方案：在所述步骤(3)计算出导管头与心腔模型内壁发生触碰的情况下，通过紧贴与心腔模型外壁的麦克风传感器、振动传感器或内部电路传感器中的任意一种传感器采集的信号来判断是否存在该信号幅度超过预设倍数的激增，进一步提高判断发生触碰的置信度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术安全无辐射、透明直观的操作体验、真实的反馈手感、实时准确的心电信号反馈，使医生摆脱了通过真实病患或者活体动物练手获取经验的途径限制，使得实习医生可以随时随地的进行仿真手术训练，从而大大提高了医生的培训效率，缩短了他们的成长周期，从而可以在单位时间内提供更多经验丰富的医师，为更多的心脏病患者及时地解除痛苦。本专利技术具体的优点或积极效果1.极大地降低X光曝光量；2.透明直观，便于三维理念的建立；3.可实时反馈不同心腔模型不同位置的或正常或病理状态下的电生理信号，灵敏度高；4.可模拟反馈手术时的真实手感；5.缩短学习曲线，使临床医生的实践训练周期大大缩短；6.避免了动物活体实验的伦理问题，并极大地缓解经济支出压力；7.简单快捷，随时随地可进行模拟训练；8.可以根据病人个性化定制解决方案，预先演练，提高手术时的安全性。附图说明图1是心脏电生理信号模拟系统的结构示意图；图2是心脏电生理信号模拟系统的方法流程图；图3是行列扫描法电路布置示意图；图4是行列扫描方法流程图；图5是区域检测法电路布置示意图；图6是区域检测方法流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本专利技术实施例中，本专利技术的心脏电生理信号模拟系统能够提供给实习外科医生一个全仿真的手术模拟环境，从而大大缩短了他们的成长周期，实现了短期内培养足量熟练外科手术医生的目的。请参阅图1，一种心脏电生理信号模拟系统，包含：一个透明的心腔模型，心脏微创介入手术的导管装置，一个用于定位导管头位置的定位系统以及含有心电信号上位机翻译程序的上位机；其中心腔模型通过定位系统连接上位机，心腔模型还连接导管装置，定位系统由支座、传感系统、集成电路信号处理器组成；根据上位机中预存心电信号、心脏内部位置的预设绑定关系特征，在上位机上利用心电信号上位机翻译程序翻译并显示心腔模型与导管装置中导管头触碰点所对应的心电信号。本专利技术的模拟系统根据真人的CT扫描数据，通过打印的1:1心腔模型来模拟人体心脏，使用专用的支架和塑料软管来模拟人体血管，配之以手术中使用的消融导管，进入心腔模型内部进行全仿真的手术训练。心腔模型使用全透明的材料，使医生获得更直观的三维视觉操作体验。心腔模型与正常人心脏结构完全一样，最大程度上还原了真实手术的手感。该信号模拟系统能够使导管头不触碰心腔模型内壁(仿心肌)时，上位机屏幕端呈现的心电信号为无电位信号；而导管头触碰心腔模型内壁时，即时通过上位机程序调用在屏幕端呈现相应的心电信号。如此，外科医生可以在操作导管时获得真实的操作体验，同时也能得到实时且真实的反馈心电信号。在真实病人操作之前，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种心脏电生理信号模拟系统，其特征在于，包含：透明的心腔模型、心脏微创介入手术的导管装置、用于定位导管头位置的定位系统以及含有心电信号上位机翻译程序的上位机；其中心腔模型通过定位系统连接上位机，心腔模型还连接导管装置，定位系统由支座、传感系统、集成电路信号处理器组成；根据上位机中预存心电信号、心脏内部位置的预设绑定关系特征，在上位机上利用心电信号上位机翻译程序翻译并显示心腔模型与导管装置中导管头触碰点所对应的心电信号。

【技术特征摘要】
1.一种心脏电生理信号模拟系统，其特征在于，包含：透明的心腔模型、心脏微创介入手术的导管装置、用于定位导管头位置的定位系统以及含有心电信号上位机翻译程序的上位机；其中心腔模型通过定位系统连接上位机，心腔模型还连接导管装置，定位系统由支座、传感系统、集成电路信号处理器组成；根据上位机中预存心电信号、心脏内部位置的预设绑定关系特征，在上位机上利用心电信号上位机翻译程序翻译并显示心腔模型与导管装置中导管头触碰点所对应的心电信号。2.根据权利要求1所述的心脏电生理信号模拟系统，其特征在于，用户通过数据库、界面指定、文本对应关系输入这三种方式中的任意一种来指定心电信号与心腔模型内部位置的绑定关系。3.根据权利要求1所述的心脏电生理信号模拟系统，其特征在于，所述定位系统采用光学摄像头视频识别方式定位、声音到时间差、GPS磁导航定位、内置透明电路与传感器计算定位中的任意一种定位方式来定位导管装置中导管头的位置。4.根据权利要求1所述的心脏电生理信号模拟系统，其特征在于，所述定位系统通过在导管装置尾端引出所需信号组成回路，以判断导管装置中的导管头是否触碰心腔模型内壁并计算出触碰点所对应心腔模型位置。5.根据权利要求1所述的心脏电生理信号模拟系统，其特征在于，在集成电路信号处理器中将不同特征区域分区匹配对应心电信号，从而在获取触碰...

【专利技术属性】
技术研发人员：高跃技，
申请(专利权)人：高跃技，
类型：发明
国别省市：上海;31