基于3D打印技术的腹腔镜手术教学训练平台及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种基于3D打印技术的腹腔镜手术教学训练平台及其使用方法，该平台包括人体模型、手术模块以及辅助设备；人体模型具有脊柱和腹壁外皮，脊柱位于人体模型的腹腔内壁的正中线上，腹壁外皮粘合于人体模型的腹壁位置，可被手术刀切割和穿刺器插入；手术模块由3D打印制作而成，与人体模型的脊柱可拆卸连接；手术模块包括目的器官和病灶部位；病灶部位位于目的器官上，可被操作者从目的器官上切除；辅助设备包括监视器和声音输出设备，监视器用于显示腹腔镜的摄影图像，声音输出设备用于发出提示音。本发明专利技术通过模块化组装手术模块，满足不同的手术训练需求，并且可以提醒操作者模拟训练中存在的错误操作，从而帮助操作者缩短学习曲线。者缩短学习曲线。者缩短学习曲线。

【技术实现步骤摘要】
基于3D打印技术的腹腔镜手术教学训练平台及其使用方法


[0001]本专利技术涉及医学教学训练的
，具体涉及一种基于3D打印技术的腹腔镜手术教学训练平台及其使用方法。

技术介绍

[0002]作为新兴的微创方法，腹腔镜手术由于具有多种优势而被广泛运用于泌尿外科、肝胆外科、胰腺外科等多个领域的手术治疗中。然而在腹腔镜手术中，医师需借助监视器完成三维空间手术操作，存在触感反馈差、空间有限、与开放式手术操作习惯差异、不适用于传统手把手教学方式等难题。因此进行腹腔镜手术前，医师必须进行大量重复的腹腔镜手术技能训练。
[0003]在这种情况下，腹腔镜模拟训练器的使用不仅能帮助医师快速熟悉各种器械操作，还能帮助锻炼其空间定向和眼手协调等能力。但是市面上已有的腹腔镜训练器材存在以下不足，并不能有效解决当前腹腔镜手术的学习曲线过长问题：
[0004](1)多为简单的正常器官模型，只能进行简单的腹腔镜器械的操作训练，无法进行腹腔镜手术的完整流程模拟训练；
[0005](2)模型仿真度低，不能有效还原真实的腹腔镜手术环境；
[0006](3)所用的器官模型多不可拆卸、种类单一，不能满足医师多样的手术训练需求；
[0007](4)缺乏反馈系统，操作者无法纠正腹腔镜手术训练中的错误操作。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服上述
技术介绍
的不足，提供一种基于3D打印技术的腹腔镜手术教学训练平台及其使用方法，该平台能提供接近模拟手术操作时真实的腹腔镜手术操作环境，从而进行腹腔镜手术的完整步骤的训练；操作者通过模块化组装手术模块，可以满足不同的手术训练需求，并且该平台可以提醒操作者模拟训练中存在的错误操作，从而来帮助操作者缩短学习曲线，快速掌握腹腔镜手术的操作。
[0009]为实现上述目的，本专利技术所设计的一种基于3D打印技术的腹腔镜手术教学训练平台，包括人体模型、手术模块以及辅助设备；
[0010]所述人体模型具有脊柱和腹壁外皮，所述脊柱位于人体模型的腹腔内壁的正中线上，所述腹壁外皮粘合于人体模型的腹壁位置，可被手术刀切割和穿刺器插入；
[0011]所述手术模块由3D打印制作而成，与人体模型的脊柱可拆卸连接；所述手术模块包括目的器官和病灶部位；所述病灶部位位于目的器官上，可被操作者从目的器官上切除；
[0012]所述辅助设备包括监视器和声音输出设备，所述监视器用于显示腹腔镜的摄影图像，所述声音输出设备用于发出提示音。手术模块可以根据操作者不同的训练需求，通过3D打印定制不同的器官模型，并组装在人体模型内。定制的目的器官可以是正常器官的模拟，也可以是不同病理状态的器官的模拟。并且这种组装是可活动、可拆卸的，方便操作者调整器官位置或者替换其他的器官模型来进行手术训练。辅助设备可以用于指导操作者进行腹
腔镜手术操作训练。
[0013]进一步地，所述腹壁外皮包括皮肤组织和肌肉组织，所述肌肉组织贴于皮肤组织的内部。腹壁外皮通过粘合剂粘合在人体模型的腹壁处，可被手术刀切割和穿刺器插入。该腹壁外皮可以替换，因此每次进行腹腔镜手术时只需更换人体模型中的腹壁外皮，可以降低费用。
[0014]进一步地，所述手术模块还包括毗邻结构，所述毗邻结构与目的器官相连。
[0015]进一步地，所述脊柱上设置有若干个固定孔，所述手术模块上设置有若干个与固定孔匹配的固定柱，所述手术模块通过固定柱拆入固定孔内与脊柱可拆卸连接。这样，脊柱上设置多个固定孔，可用于不同腹腔位置的腹腔器官固定在人体模型中的对应位置。手术模块含有固定柱，通过插入固定孔内可拆卸地安装在所述的人体模型的腹腔内部，因此可以进行不同类型的手术模块的替换。
[0016]进一步地，所述手术模块上还设置有若干个传感装置，所述传感装置用于监测手术模块受到挤压或碰撞时的压力值，所述传感装置与辅助设备电连接。
[0017]进一步地，所述传感装置可发送电信号至辅助设备以判断正常组织是否损伤以及病灶部位是否切除，并通过声音输出设备发出提示音提供反馈。
[0018]进一步地，所述监视器与放置于人体模型腹腔内的腹腔镜电连接，通过监视器显示腹腔镜的摄影图像。
[0019]再进一步地，所述人体模型为密封结构，其内部可填充气体。人体模型的密封性良好，可以进行二氧化碳的充填，因而可以来模拟腹腔镜手术建立人工气腹。
[0020]更进一步地，所述手术模块由3D打印制作的方法如下：
[0021]S1：获取数据，获取真实病例的增强CT的医学影像数据，并导入医学影像三维重建软件；
[0022]S2：处理数据，选择对目的器官和其毗邻结构的医学影像数据进行提取和处理，并保存stl格式的三维数据格式；
[0023]S3：辅助设计，根据脊柱的原始三维数据及步骤S2得到的三维数据，按照目的器官在人体的解剖位置，通过计算机模拟匹配，在手术模块三维构造上设计增添多个固定柱，确保手术模块能借助固定柱正确与脊柱连接，数据保存为stl格式的三维匹配数据；
[0024]S4：制作手术模块，将步骤S3所得的stl数据导入3D打印机，3D打印制作手术模块。
[0025]本专利技术还提供一种上述的基于3D打印技术的腹腔镜手术教学训练平台的使用方法，包括如下步骤：
[0026]S1：操作者先将人体模型摆放为正确的手术体位，并固定在手术床上；
[0027]S2：将目的手术区域进行消毒；
[0028]S3：置入气腹针，通过气腹针向腹腔内注入CO2气体，使腹壁膨隆，建立人工气腹；
[0029]S4：操作者根据手术方式在腹壁外皮处进行切割打孔，置入穿刺管及穿刺套管；
[0030]S5：置入腹腔镜，然后依照监视器的图像和声音输出设备的指示进行腹腔镜手术训练；
[0031]S6：插入手术器械，对病灶周围组织进行切割和分离来完全游离病灶部位；
[0032]S7：操作者在腹壁外皮做切口，将病灶部位由此切口完整取出；
[0033]S8：放出CO2气体，退出穿刺套管后，最后操作者在腹壁外皮处进行缝合切口。
[0034]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0035]其一，本专利技术基于3D打印技术的腹腔镜手术教学训练平台的能够模拟手术真实的环境，提供腹腔镜手术全过程的训练，并且配有感应装置用于提示操作者错误操作，能帮助操作者快速掌握腹腔镜手术的流程和操作，缩短学习曲线。
[0036]其二，本专利技术能够根据操作者的训练需求，进行个性化定制手术模块，并可拆卸地组装在人体模型内，可实现针对化训练，用于复杂疾病的术前模拟和教学训练。
[0037]其三，本专利技术的手术模块与人体模型的脊柱组装是可活动、可拆卸的，方便操作者调整器官位置或者替换其他的器官模型来进行手术训练，辅助设备可以用于指导操作者进行腹腔镜手术操作训练。
[0038]其四，本专利技术的腹壁外皮通过粘合剂粘合在人体模型的腹壁处，可被手术刀切割和穿刺器插入，该腹壁外皮可以替换，因此每次进行腹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印技术的腹腔镜手术教学训练平台，其特征在于：包括人体模型(1)、手术模块(2)以及辅助设备(3)；所述人体模型(1)具有脊柱(1.1)和腹壁外皮(1.2)，所述脊柱(1.1)位于人体模型(1)的腹腔内壁的正中线上，所述腹壁外皮(1.2)粘合于人体模型(1)的腹壁位置，可被手术刀切割和穿刺器插入；所述手术模块(2)由3D打印制作而成，与人体模型(1)的脊柱(1.1)可拆卸连接；所述手术模块(2)包括目的器官(2.1)和病灶部位(2.2)；所述病灶部位(2.2)位于目的器官(2.1)上，可被操作者从目的器官(2.1)上切除；所述辅助设备(3)包括监视器(3.1)和声音输出设备(3.2)，所述监视器(3.1)用于显示腹腔镜的摄影图像，所述声音输出设备(3.2)用于发出提示音。2.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的腹腔镜手术教学训练平台，其特征在于：所述腹壁外皮(1.2)包括皮肤组织(1.21)和肌肉组织(1.22)，所述肌肉组织(1.22)贴于皮肤组织(1.21)的内部。3.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的腹腔镜手术教学训练平台，其特征在于：所述手术模块(2)还包括毗邻结构(2.3)，所述毗邻结构(2.3)与目的器官(2.1)相连。4.根据权利要求1或2或3所述的基于3D打印技术的腹腔镜手术教学训练平台，其特征在于：所述脊柱(1.1)上设置有若干个固定孔(1.11)，所述手术模块(2)上设置有若干个与固定孔(1.11)匹配的固定柱(2.4)，所述手术模块(2)通过固定柱(2.4)拆入固定孔(1.11)内与脊柱(1.1)可拆卸连接。5.根据权利要求4所述的基于3D打印技术的腹腔镜手术教学训练平台，其特征在于：所述手术模块(2)上还设置有若干个传感装置(2.5)，所述传感装置(2.5)用于监测手术模块(2)受到挤压或碰撞时的压力值，所述传感装置(2.5)与辅助设备(3)电连接。6.根据权利要求5所述的基于3D打印技术的腹腔镜手术教学训练平台，其特征在于：所述传感装置(2.5)可发送电信号至辅助设备(3)以判断正常组织是否损伤以及病...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，詹涛，杜龙宇，刘贝宁，
申请(专利权)人：华中科技大学同济医学院附属同济医院，
类型：发明
国别省市：