本发明专利技术提供一种全真模拟关节镜手术的教学装置及方法，包括：主机，固定于放置在地面上的一台车上；关节解剖模型，可拆卸连接于主机的一侧；至少一模拟器械，台车于主机的两侧分别设置有一安装座，模拟器械通过一力反馈器安装于安装座上；键盘，连接主机，键盘固定于关节解剖模型远离主机的一端；显示器，连接主机，显示器固定于台车远离关节解剖模型的一侧；数据处理模块，根据训练操作及一操作后三维模型处理得到各评价指标；教学评价模块，根据各评价指标及预设的一评价标准处理得到一训练评价。有益效果是根据各评价指标及评价标准处理得到训练评价，以真实反映用户的手术能力。以真实反映用户的手术能力。以真实反映用户的手术能力。
【技术实现步骤摘要】
一种全真模拟关节镜手术的教学装置及方法
[0001]本专利技术涉及医疗教学设备的领域，尤其涉及一种全真模拟关节镜手术的教学装置及方法。
技术介绍
[0002]关节镜手术是一种新兴的手术技术，通过在一根操作管的端部安装一个透镜，并将操作管插入关节内部的方式，使得关节内部的结构通过成像系统在显视器上显示出来。用户可通过不同角度入路对关节内病变进行全方位观察，能够看到关节内几乎所有的部位，由于图像经过放大，因而看的更准确，具有切口小、创伤小、疤痕少、康复快、并发症少等优点，深受广大骨科医师及患者青睐。
[0003]由于手术操作需要在镜下完成，操作难度较大，对手术医生要求较高，需要医生进行大量的训练才能熟练掌握手、眼协调，及视野与手术器械操作的配合。
[0004]目前，手术医生通过各种关节镜训练提高手术相关能力，关节镜训练包括：实际手术操作、尸体操作训练、动物操作训练、虚拟现实技术建立的手术仿真训练系统及模拟设备训练五种。
[0005]其中，模拟设备训练存在手术内容单一的缺陷，且用户通过模拟设备进行关节镜手术训练后，缺少评判标准，难以有效得知自身的训练效果。
技术实现思路
[0006]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种全真模拟关节镜手术的教学装置，包括：
[0007]主机，固定于放置在地面上的一台车上；
[0008]关节解剖模型，可拆卸连接于所述主机的一侧，所述关节解剖模型的外表面上开设有至少一手术入路，所述手术入路连通所述关节解剖模型内的一关节腔；
[0009]至少一模拟器械，所述台车于所述主机的两侧分别设置有一安装座，所述模拟器械通过一力反馈器安装于所述安装座上，所述模拟器械的外径适配于所述手术入路的内径；
[0010]键盘，连接所述主机，所述键盘固定于所述关节解剖模型远离所述主机的一端；
[0011]显示器，连接所述主机，所述显示器固定于所述台车远离所述关节解剖模型的一侧；
[0012]数据处理模块，分别连接所述关节解剖模型、所述模拟器械、所述键盘及所述显示器，所述数据处理模块搭载于所述主机内；
[0013]所述数据处理模块根据一用户的训练操作及预设的一三维数据模型处理得到一操作后三维模型，所述三维数据模型为所述关节解剖模型的数据模型，并根据所述训练操作及所述操作后三维模型处理得到各评价指标；
[0014]教学评价模块，连接所述数据处理模块，根据各所述评价指标及预设的一评价标
准处理得到一训练评价。
[0015]优选的，所述模拟器械上设置有一定位器，所述定位器实时采集所述模拟器械的位置信息并发送至所述数据处理模块，则所述数据处理模块根据所述位置信息及所述模拟器械的手术用途对所述三维数据模型进行调整，得到所述操作后三维模型，并根据所述操作后三维模型及所述模拟器械对应的虚拟工具模型处理得到一模拟图像，由所述显示器显示所述模拟图像。
[0016]优选的，所述力反馈器的底座固定于所述安装座上，所述模拟器械则安装于所述力反馈器的旋臂远端；
[0017]所述力反馈器的底座对应一标定坐标系，所述关节解剖模型对应一模型坐标系；
[0018]根据所述模拟器械的器械尖端在所述标定坐标系中的坐标数据及所述台车的尺寸数据处理得到所述器械尖端在所述模型坐标系中的坐标数据，并作为所述位置信息输出。
[0019]优选的，所述关节解剖模型包括一固定端模型及至少一调节端模型，所述固定端模型的一端可拆卸连接所述主机的一侧，所述调节端模型的一端转动连接所述固定端模型远离所述主机的一端，则所述用户调整所述调节端模型与所述固定端模型之间的屈伸角度时，所述调节端模型输出一角度变化信息；
[0020]所述数据处理模块根据所述角度变化信息及所述关节解剖模型对应的三维模型处理得到一屈伸后三维模型，并根据所述训练操作及所述屈伸后三维模型处理得所述操作后三维模型。
[0021]优选的，各所述调节端模型内设置有一位姿传感器，所述位姿传感器采集所述用户调节所述屈伸角度时产生的所述角度变化信息并输出。
[0022]优选的，所述模拟器械远离所述器械尖端的一端可拆卸连接有一操作手柄，所述操作手柄采集所述训练操作并输出。
[0023]优选的，所述数据处理模块内储存有各所述虚拟工具模型，所述用户通过所述操作手柄输出一执行信号，所述数据处理模块根据所述执行信号及所述位置信息控制所述虚拟工具模型对所述三维数据模型内的各模拟组织进行对应的手术动作，并根据所述手术动作对所述模拟组织进行调整，将调整后的所述三维数据模型作为所述操作后三维模型。
[0024]优选的，所述模拟器械上安装有一加速度角速度传感器，所述加速度角速度传感器实时采集所述用户的训练过程中所述模拟器械的稳定性数据并发送至所述数据处理模块，所述数据处理模块根据所述稳定性数据处理得到所述模拟器械的稳定程度并作为所述评价指标输出至所述教学评价模块。
[0025]优选的，还包括一虚拟现实设备，连接所述数据处理模块，所述数据处理模块根据所述模拟图像及预设的一虚拟现实场景处理得到一关节镜手术训练现场，所述用户穿戴所述虚拟现实设备以进入所述关节镜手术现场进行手术训练。
[0026]优选的，本专利技术还提供一种应用于全真模拟关节镜手术的教学方法，应用于上述任意一项所述的教学装置，所述教学方法包括：
[0027]步骤S1，根据外部输入的一内容选择指令获取对应的关节镜手术训练内容，并根据所述关节镜手术训练内容匹配得到一关节解剖模型对应的三维数据模型；
[0028]步骤S2，实时采集一用户的训练操作、一模拟器械的位置信息及一关节解剖模型
的角度变化信息，并根据所述位置信息、所述角度变化信息及所述三维数据模型处理得到一操作后三维模型；
[0029]步骤S3，根据所述操作后三维模型处理得到一模拟图像并储存；
[0030]步骤S4，根据各所述训练操作及各所述模拟图像分别处理得到对应的评价指标，并根据各所述评价指标及一评价标准处理得到一训练评价。
[0031]上述技术方案具有如下优点或有益效果：
[0032](1)、教学设备通过模拟器械来替代不同的手术器械，降低了用户在手术训练过程中，因硬件设施限制无法使用部分手术器械的几率，提高了教学装置的适用性，并根据用户进行关节镜手术训练后的各项评价指标及评价标准得到训练评价，训练评价真实反映用户的手术能力，用户能够根据训练评价在教学设备上进行针对性的关节镜手术训练，进一步提升自身的手术能力；
[0033](2)、用户选择不同的虚拟工具时，模拟器械对应的手术用途也发生改变，为用户的关节镜手术训练提供便利，通过将不同的手术器械集成在模拟器械上，以减小在关节镜手术训练过程中教学设备占用的空间；
[0034](3)、通过将用户在关节镜手术训练过程中模拟器械的稳定程度加入训练指标，更全面地分析用户的手术能力，进而起到提高训练评价的可靠性的作用。
附图说明
[0035]图1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种全真模拟关节镜手术的教学装置，其特征在于，包括：主机，固定于放置在地面上的一台车上；关节解剖模型，可拆卸连接于所述主机的一侧，所述关节解剖模型的外表面上开设有至少一手术入路，所述手术入路连通所述关节解剖模型内的一关节腔；至少一模拟器械，所述台车于所述主机的两侧分别设置有一安装座，所述模拟器械通过一力反馈器安装于所述安装座上，所述模拟器械的外径适配于所述手术入路的内径；键盘，连接所述主机，所述键盘固定于所述关节解剖模型远离所述主机的一端；显示器，连接所述主机，所述显示器固定于所述台车远离所述关节解剖模型的一侧；数据处理模块，分别连接所述关节解剖模型、所述模拟器械、所述键盘及所述显示器，所述数据处理模块搭载于所述主机内；所述数据处理模块根据一用户的训练操作及预设的一三维数据模型处理得到一操作后三维模型，所述三维数据模型为所述关节解剖模型的数据模型，并根据所述训练操作及所述操作后三维模型处理得到各评价指标；教学评价模块，连接所述数据处理模块，根据各所述评价指标及预设的一评价标准处理得到一训练评价。2.根据权利要求1所述的教学装置，其特征在于，所述模拟器械上设置有一定位器，所述定位器实时采集所述模拟器械的位置信息并发送至所述数据处理模块，则所述数据处理模块根据所述位置信息及所述模拟器械的手术用途对所述三维数据模型进行调整，得到所述操作后三维模型，并根据所述操作后三维模型及所述模拟器械对应的虚拟工具模型处理得到一模拟图像，由所述显示器显示所述模拟图像。3.根据权利要求2所述的教学装置，其特征在于，所述力反馈器的底座固定于所述安装座上，所述模拟器械则安装于所述力反馈器的旋臂远端；所述力反馈器的底座对应一标定坐标系，所述关节解剖模型对应一模型坐标系；根据所述模拟器械的器械尖端在所述标定坐标系中的坐标数据及所述台车的尺寸数据处理得到所述器械尖端在所述模型坐标系中的坐标数据，并作为所述位置信息输出。4.根据权利要求1所述的教学装置，其特征在于，所述关节解剖模型包括一固定端模型及至少一调节端模型，所述固定端模型的一端可拆卸连接所述主机的一侧，所述调节端模型的一端转动连接所述固定端模型远离所述主机的一端，则所述用户调整所述调节端模型与所述固定端模型之间的屈伸角度时，所述调节端模型输出一角度变化信息；所述数据处理模块根据所述角度变化信息及...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵金忠，王少白，张天伦，蒋佳，周武建，侯尧，边智琦，
申请(专利权)人：上海卓昕医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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