一种心内科手术模拟训练系统技术方案

本发明专利技术公开了一种心内科手术模拟训练系统,其手术箱本体内安装有3D打印生成的胸腔骨架、用于模拟血管的红外线组、用于模拟心脏的全息投影系统和用于采集整个手术模拟过程的摄像头；还包括设置有薄膜式角度传感器的导丝、支架，设置有三维姿态传感器的球囊、手套和腕带，薄膜式角度传感器用于采集导丝、支架弯转的角度，三维姿态传感器用于采集球囊、医护人员手指、手腕的运动轨迹，全息投影系统用于根据角度和运动轨迹投放不同的心脏模型。本发明专利技术通过三维姿态传感器实现导丝、球囊、支架以及医护人员手指、手腕的运动轨迹的采集，从而可以实现手术操作步骤的准确捕捉，通过全息投影系统根据所述运动轨迹投放不同的心脏模型，从而实现及时反馈。

A simulation training system of cardiac surgery

【技术实现步骤摘要】
一种心内科手术模拟训练系统
本专利技术涉及医学领域，具体涉及一种心内科手术模拟训练系统。
技术介绍
随着现代医学条件的进步，人们对健康的要求越来越高。在各类医疗手段中，心内科手术的需求也越来越大。目前大多数心内科手术模拟训练系统普遍存在即时性较差，训练中训练者的操作得不到准确的反馈等缺陷，从而降低了训练效率，不利于医师技术水平的提升。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种心内科手术模拟训练系统，可实现每一个手术操作步骤的准确捕捉和及时反馈。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种心内科手术模拟训练系统,包括手术操作台、安装在手术操作台上的全透明手术箱本体和显示屏，手术箱本体前侧面开设有若干组手术口，所述手术箱本体内安装有3D打印生成的胸腔骨架、用于模拟血管的红外线组、用于模拟心脏的全息投影系统和用于采集整个手术模拟过程的摄像头；还包括设置有薄膜式角度传感器的导丝、支架，设置有三维姿态传感器的球囊、手套和腕带，所述薄膜式角度传感器用于采集导丝、支架弯转的角度，所述三维姿态传感器用于采集球囊、医护人员手指、手腕的运动轨迹，所述全息投影系统用于根据所述角度、运动轨迹投放不同的心脏模型。进一步地，所述薄膜式角度传感器贴附在导丝、支架的表面，两端与导丝、支架齐平，所述三维姿态传感器安装在球囊的内中心处、五个手指套的上侧面上以及腕带内。进一步地，所述显示屏用于播放手术教学视频、模拟手术训练视频并显示手术模拟训练界面，手术模拟训练界面用于用户选择不同的模拟场景。进一步地，所述全息投影系统还用于根据用户选择的模拟场景投放不同的心脏模型。进一步地，还包括一语音报警器，用于在红外线组检测到导丝、球囊、支架伤害到血管的信号时启动，播放相应的音频数据。进一步地，所述红外线组包括红外线投放组和红外线接收组，红外线投放组由若干红外线发射柱构成，每一种血管对应一个型号的红外线发射柱，红外线接收组由若干红外线接收板构成。进一步地，所述红外线组、全息投影系统以及摄像头安装时需避免影响手术视野，摄像头安装在手术箱角落，全息投影系统安装在胸腔骨架内壁的上侧内壁、下侧内壁、前后两侧以及左右两侧内壁上，采用内嵌黏贴的方式安装，可以根据手术器械所在的位置调用不同位置的全息投影系统，从而避免由于手术器械遮挡导致投影图像的不完整；红外线组安装在3D打印生成的胸腔骨架的前后两侧、左右两侧内壁上，采用内嵌黏贴的方式安装。进一步地，所述3D打印生成的胸腔骨架可替换成3D打印生成的胸腔模型，其皮肤层、采用透明材质。本专利技术具有以下有益效果：通过薄膜式角度传感器导丝、支架弯曲角度（即形状）的采集，基于三维姿态传感器实现球囊以及医护人员手指、手腕的运动轨迹的采集，从而可以实现手术操作步骤的准确捕捉，通过全息投影系统根据所述运动轨迹投放不同的心脏模型，从而实现及时反馈。附图说明图1为本专利技术实施例一种心内科手术模拟训练系统的外部结构示意图。图2为本专利技术实施例一种心内科手术模拟训练系统的系统框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种心内科手术模拟训练系统,包括手术操作台1、安装在手术操作台1上的全透明手术箱本体2和显示屏3，手术箱本体1前侧面开设有若干组手术口，所述手术箱本体1内安装有3D打印生成的胸腔骨架（胸腔骨架通过螺栓与手术箱本体的内底面固接，以避免在模拟过程中发生偏移）、用于模拟血管的红外线组、用于模拟心脏的全息投影系统和用于采集整个手术模拟过程的摄像头；还包括设置有薄膜式角度传感器的导丝、支架，设置有三维姿态传感器的球囊、手套和腕带，所述薄膜式角度传感器用于采集导丝、支架弯转的角度，所述三维姿态传感器用于采集球囊、医护人员手指、手腕的运动轨迹，并将采集到的角度、运动轨迹实时传输给中央控制器，所述中央控制器通过PYTHON脚本直接计算角度、运动轨迹的特征数据，然后基于BP神经网络模型输出对应的控制命令至全息投影系统，所述全息投影系统根据所述控制命令在数据库内调用相应的素材投放不同的心脏模型，还用于根据用户选择的模拟场景投放不同的心脏模型。本实施例中，所述薄膜式角度传感器贴附在导丝、支架的表面，两端与导丝、支架齐平，所述三维姿态传感器安装在球囊的内中心处、五个手指套的上侧面上以及腕带内，所述薄膜式角度传感器、三维姿态传感器通过LoRa无线通信模块与所述中央处理器实现通讯。本实施例中，所述显示屏3用于播放手术教学视频、模拟手术训练视频并显示手术模拟训练界面，手术模拟训练界面用于用户选择不同的模拟场景，使用时，用于通过操作台上的键盘、鼠标进行手术教学视频和/模拟手术训练视频和/模拟场景查询命令以及选择命令的输入。本实施例中，还包括一语音报警器，用于在红外线组检测到导丝、球囊、支架伤害到血管的信号时启动，播放相应的音频数据，不同的血管采用不同的报警音频。本实施例中，所述红外线组包括红外线投放组和红外线接收组，红外线投放组由若干红外线发射柱构成，每一种血管对应一个型号的红外线发射柱，红外线接收组由若干红外线接收板构成。所述红外线组、全息投影系统以及摄像头安装时需避免影响手术视野，摄像头安装在手术箱角落，全息投影系统安装在胸腔骨架内壁的上侧内壁、下侧内壁、前后两侧以及左右两侧内壁上，采用内嵌黏贴的方式安装，可以根据手术器械所在的位置调用不同位置的全息投影系统，从而避免由于手术器械遮挡导致投影图像的不完整；红外线组安装在3D打印生成的胸腔骨架的前后两侧、左右两侧内壁上，采用内嵌黏贴的方式安装。本实施例中，所述中央处理器还用于基于PAC-BP神经网络模型实现手术操作路径的评估，一旦手术操作路径落入预设的危险门限，则语音报警器启动，同时全息投影模块、摄像头、红外线组关闭，该场模拟结束。值得注意的是，所述3D打印生成的胸腔骨架可替换成3D打印生成的胸腔模型，其皮肤层、采用透明材质，该模式下，可以使得训练者能够得到更加真实的触觉反馈。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种心内科手术模拟训练系统,包括手术操作台（1）、安装在手术操作台（1）上的全透明手术箱本体（2）和显示屏（3），手术箱本体（1）前侧面开设有若干组手术口，其特征在于，所述手术箱本体（1）内安装有3D打印生成的胸腔骨架、用于模拟血管的红外线组、用于模拟心脏的全息投影系统和用于采集整个手术模拟过程的摄像头；还包括设置有薄膜式角度传感器的导丝、支架，设置有三维姿态传感器的球囊、手套和腕带，所述薄膜式角度传感器用于采集导丝、支架弯转的角度，所述三维姿态传感器用于采集球囊、医护人员手指、手腕的运动轨迹，所述全息投影系统用于根据所述角度、运动轨迹投放不同的心脏模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种心内科手术模拟训练系统,包括手术操作台（1）、安装在手术操作台（1）上的全透明手术箱本体（2）和显示屏（3），手术箱本体（1）前侧面开设有若干组手术口，其特征在于，所述手术箱本体（1）内安装有3D打印生成的胸腔骨架、用于模拟血管的红外线组、用于模拟心脏的全息投影系统和用于采集整个手术模拟过程的摄像头；还包括设置有薄膜式角度传感器的导丝、支架，设置有三维姿态传感器的球囊、手套和腕带，所述薄膜式角度传感器用于采集导丝、支架弯转的角度，所述三维姿态传感器用于采集球囊、医护人员手指、手腕的运动轨迹，所述全息投影系统用于根据所述角度、运动轨迹投放不同的心脏模型。


2.如权利要求1所述的一种心内科手术模拟训练系统,其特征在于：所述薄膜式角度传感器贴附在导丝、支架的表面，两端与导丝、支架齐平，所述三维姿态传感器安装在球囊的内中心处、五个手指套的上侧面上以及腕带内。


3.如权利要求1所述的一种心内科手术模拟训练系统,其特征在于：所述显示屏（3）用于播放手术教学视频、模拟手术训练视频并显示手术模拟训练界面，手术模拟训练界面用于用户选择不同的模拟场景。


4.如权利要求1所述的一种心内科手术模拟训练系统,其特征在于：所述全息投影系统还...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛嘉虹，万招飞，
申请(专利权)人：西安交通大学医学院第二附属医院，
类型：发明
国别省市：陕西;61