一种力反馈内窥镜检虚拟训练系统技术方案

本发明专利技术提供了一种力反馈内窥镜检虚拟训练系统，包括主控器，与所述主控器电连接的训练专用内窥镜头、训练专用模拟箱和用于显示3D诊测图像的显示器，所述训练专用模拟箱上设有用于引导所述训练专用内窥镜头进入的入口、用于模拟待内窥软组织系统的触觉应力的力反馈装置和用于探测训练专用内窥镜头进入深度的测量传感器，所述主控器还电连接输入设备、微型打印机和声音输入装置，所述训练专用内窥镜头上设有镜检辅助工具接头，所述主控器上设有与镜检辅助工具点连接的通讯接口。本发明专利技术带有教学内容的预编程任务和课程、实时模拟触觉学和模拟后评估指标均有助于为学员打造一次综合全面的训练经历，在虚拟患者环境中学习为学生和教师提供安全练习。

A virtual training system for force feedback endoscopy

The invention provides a virtual training system for a force feedback endoscopy, including a master controller, a training special endoscope, a training special simulation box and a display for displaying a 3D diagnosis image electrically connected with the master controller. The training special simulation box is provided with an entrance to guide the training special endoscope lens to enter. A force feedback device for simulating the tactile stress of an endoscopy soft tissue system and a measuring sensor for exploring the depth of a special endoscope lens. The main controller is electrically connected to an input device, a micro printer, and a sound input device. The training special endoscope is provided with a mirror inspection assistant tool joint. The main controller is provided with a communication interface connected with the auxiliary tool points for microscopic inspection. The pre programmed tasks and courses with teaching content, real time simulation tactile and post simulation evaluation indicators help to create a comprehensive and comprehensive training experience for the students and provide safety exercises for students and teachers in the virtual patient environment.

【技术实现步骤摘要】
一种力反馈内窥镜检虚拟训练系统
本专利技术涉及内窥镜检
，更具体地，涉及一种力反馈内窥镜检虚拟训练系统。
技术介绍
内窥镜的历史经历了从硬性光学内窥镜到光导纤维内窥镜再到电子内窥镜的过程。随着半导体和计算机技术的飞速发展，1983年美国人首先专利技术了电子内窥镜并应用于临床，被认为是内窥镜发展史上的第三个里程碑。电子内窥镜不是通过光学镜头或光导纤维传导图像，而是通过装在内窥镜先端被称为微型摄像机的光电耦合元件CCD将光能转变为电能，再经过图像处理器"重建"高清晰度的、色彩逼真的图像。随着内窥镜技术的不断发展和应用范围的不断扩大，医技人员的需求也越来越大，那么怎么提高内窥镜医技人员的培养速度和培养质量，是医疗行业亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种力反馈内窥镜检虚拟训练系统，带有教学内容的预编程任务和课程、实时模拟触觉学和模拟后评估指标均有助于为学员打造一次综合全面的训练经历，在虚拟患者环境中学习为学生和教师提供安全练习。本专利技术提供了一种力反馈内窥镜检虚拟训练系统，包括主控器，与所述主控器电连接的训练专用内窥镜头、训练专用模拟箱和用于显示3D诊测图像的显示器，所述训练专用模拟箱上设有用于引导所述训练专用内窥镜头进入的入口、用于模拟待内窥软组织系统的触觉应力的力反馈装置和用于探测训练专用内窥镜头进入深度的测量传感器，所述主控器还电连接输入设备、微型打印机和声音输入装置，所述训练专用内窥镜头上设有镜检辅助工具接头，所述主控器上设有与镜检辅助工具点连接的通讯接口。进一步地，所述力反馈装置包括弹簧反馈装置、电磁反馈装置。进一步地，所述训练专用内窥镜头包括镜杆，所述镜杆的前端设有角度传感器、照明装置和摄像头，所述镜杆的后端设有手持控制端。进一步地，所述主控器还电连接一湿度传感器和报警装置。进一步地，所述输入设备包括键盘、鼠标和触摸输入面板中的一个或多个。进一步地，所述训练专用内窥镜头和所述主控器之间通过航空插头可拆卸连接。进一步地，所述手持控制端包括捕捉按钮、吸引按钮、冻结按钮或拇指控制旋轮。进一步地，所述主控器还电连接一脚踏板，所述脚踏板包括用于在脚踏情形下产生开关控制信号的踏板开关。进一步地，所述主控器还电连接一网络通讯装置。进一步地，所述网络通讯装置包括无线通讯装置和有线通讯装置，所述无线通讯装置包括WIFI装置、ZIGBEE装置和蓝牙装置中的一种或多种，所述有线通讯装置包括网络控制芯片和与所述网络控制芯片电连接的RJ45接口。本专利技术的有益效果：本专利技术内窥镜检虚拟训练系统，通过力反馈装置产生力反馈，用以模仿内窥镜检过程中产生的真实阻力。测量传感器用以探测内窥镜头进入的深度，并将采集的数据反馈给训练软件，该训练软件安装在主控器上，相应地，主控器根据采集的数据通过显示器进行3D技术显示。本专利技术带有教学内容的预编程任务和课程、实时模拟触觉学和模拟后评估指标均有助于为学员打造一次综合全面的训练经历。通过将这些工具结合起来，学员开始识别解剖结构和标志、干预方法和并发症管理。在虚拟患者环境中学习为学生和教师提供了安全练习的机会。可以让医务技术人员在一种模拟条件下，切实感受内窥镜手术操作过程中的触觉和手感，实现虚拟仿真技术在内窥镜领域中的有效应用，提升医务人员的医技水平，降低患者的手术风险。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术实施例内窥镜检虚拟训练系统的系统架构图。附图说明：10、训练专用内窥镜头；20、主控器；30、显示器；40、训练专用模拟箱；410、入口；420、力反馈装置；430、测量传感器；50、声音输入装置；60、输入设备；70、微型打印机。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。参照图1，本专利技术实施例提供了一种力反馈内窥镜检虚拟训练系统，包括主控器20，与所述主控器20电连接的训练专用内窥镜头10、训练专用模拟箱40和用于显示3D诊测图像的显示器30，所述训练专用模拟箱40上设有用于引导所述训练专用内窥镜头10进入的入口410、用于模拟待内窥软组织系统的触觉应力的力反馈装置420和用于探测训练专用内窥镜头10进入深度的测量传感器430，所述主控器20还电连接输入设备60、微型打印机70和声音输入装置50，所述训练专用内窥镜头10上设有镜检辅助工具接头，所述主控器20上设有与镜检辅助工具点连接的通讯接口本专利技术内窥镜检虚拟训练系统，训练软件控制力反馈装置420，通过力反馈装置420产生力反馈，用以模仿内窥镜检过程中产生的真实阻力。测量传感器430用以探测内窥镜头进入的深度，并将采集的数据反馈给训练软件，该训练软件安装在主控器20上，相应地，主控器20根据采集的数据通过显示器30进行3D技术显示。本专利技术带有教学内容的预编程任务和课程、实时模拟触觉学和模拟后评估指标均有助于为学员打造一次综合全面的训练经历。通过将这些工具结合起来，学员开始识别解剖结构和标志、干预方法和并发症管理。在虚拟患者环境中学习为学生和教师提供了安全练习的机会。可以让医务技术人员在一种模拟条件下，切实感受内窥镜手术操作过程中的触觉和手感，实现虚拟仿真技术在内窥镜领域中的有效应用，提升医务人员的医技水平，降低患者的手术风险。其中，软件部分的主要功能是1)建立人体呼吸道虚拟模型、呼吸道病变的经典虚拟模型，提供内窥镜检查的仿真环境；2)建立内窥镜使用模型，根据模型判断误操作是否发生，最终对操作者的检查技巧打分。使用者通过训练专用内窥镜头10与软件进行交互。训练专用模拟箱40可以是一个箱体，待诊测的仿真软组织置于该箱体内，同时力反馈装置420可以设于该仿真软组织的探测进入端，而测量传感器430可以运用光电编码技术或者超声波测距技术实现。镜检辅助工具用于辅助实现本专利技术实施例的训练功能，包括支气管辅助工具、消化道辅助工具，通过这些镜检辅助硬件，用于不同的模块任务。进一步地，所述力反馈装置420包括弹簧反馈装置、电磁反馈装置。弹簧反馈装置中主要通过弹簧的应力来模拟内窥镜头伸入软组织内时的阻力。同理，若采用电磁反馈装置，则在装置内驱动产生一个磁场，训练专用内窥镜的延伸至训练专用模拟箱40内的部分采用永磁体或电磁铁设计，这样可以通过磁性作用力来模拟前述的阻力。进一步地，所述训练专用内窥镜头10包括镜杆，所述镜杆的前端设有角度传感器、照明装置和摄像头，所述镜杆的后端设有手持控制端。照明装置用于照亮训练模拟箱内的仿真软组织，测量传感器430用于测量内窥镜头的镜杆进入到训练模拟箱内的深度。进一步地，所述主控器20还电连接一湿度传感器和报警装置。因为环境湿度过高会导致传感器和电路板的工作性能受到严重影像，而在医疗设备领域，传感器的精确度直接影响到手术时的准确度，所以在环境湿度过高时，本专利技术可以通过报警装置产生警报信号。更优地，本专利技术还可以设置干燥除湿设备，在环境湿度过高时，主控器20可以控制该干燥除湿设备工作。进一步地，所述输入设备60包括键盘、鼠标和触摸输入面板中的一个或多个。通过输入设备60输入操作指令，控制训练软件的各个模拟控制软件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种力反馈内窥镜检虚拟训练系统，其特征在于：包括主控器，与所述主控器电连接的训练专用内窥镜头、训练专用模拟箱和用于显示3D诊测图像的显示器，所述训练专用模拟箱上设有用于引导所述训练专用内窥镜头进入的入口、用于模拟待内窥软组织系统的触觉应力的力反馈装置和用于探测训练专用内窥镜头进入深度的测量传感器，所述主控器还电连接输入设备、微型打印机和声音输入装置，所述训练专用内窥镜头上设有镜检辅助工具接头，所述主控器上设有与镜检辅助工具点连接的通讯接口。

【技术特征摘要】
1.一种力反馈内窥镜检虚拟训练系统，其特征在于：包括主控器，与所述主控器电连接的训练专用内窥镜头、训练专用模拟箱和用于显示3D诊测图像的显示器，所述训练专用模拟箱上设有用于引导所述训练专用内窥镜头进入的入口、用于模拟待内窥软组织系统的触觉应力的力反馈装置和用于探测训练专用内窥镜头进入深度的测量传感器，所述主控器还电连接输入设备、微型打印机和声音输入装置，所述训练专用内窥镜头上设有镜检辅助工具接头，所述主控器上设有与镜检辅助工具点连接的通讯接口。2.根据权利要求1所述的力反馈内窥镜检虚拟训练系统，其特征在于：所述力反馈装置包括弹簧反馈装置、电磁反馈装置。3.根据权利要求1所述的力反馈内窥镜检虚拟训练系统，其特征在于：所述训练专用内窥镜头包括镜杆，所述镜杆的前端设有角度传感器、照明装置和摄像头，所述镜杆的后端设有手持控制端。4.根据权利要求1所述的力反馈内窥镜检虚拟训练系统，其特征在于：所述主控器还电连接一湿度传感器和报警装置。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：程远雄，郝立巍，喻德旷，徐昊，孙凌，
申请(专利权)人：程远雄，郝立巍，喻德旷，徐昊，孙凌，
类型：发明
国别省市：广东,44