一种产钳操作模拟训练器及其操作方法技术

一种产钳操作模拟训练器，外力通过产钳作用于胎头，产钳和胎头的位置及姿态参数通过三维空间跟踪定位器传输至计算机，胎头所受牵引力及所受产钳夹紧力分别通过牵引力传感器和夹紧力传感器传输至下位机系统，下位机系统将数据传送至计算机，运行于高性能计算机平台的软件系统根据所采集的位置姿态数据对三维场景中各3D模型的位置姿态进行更新，将实际操作动作在三维场景中实时同步再现，系统依据受力数据产生胎头移动控制指令发送至下位机系统，下位机系统控制胎头驱动装置驱动胎头移动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医疗器械
，特别涉及产钳操作模拟训练器及其操作方法。
技术介绍
目前，我国产妇剖宫产率为50-60%，有的医院甚至道道了 80%，远高于世界卫生组织认为合理的15%的剖宫产率。剖宫产率过高所引发的母儿的术中和术后的并发症以及远期预后的问题越来越受到人们的关注。阴道分娩相对于剖宫产而言，对母亲和胎儿的近期和远期的预后都有不可比拟的优点，而产钳术则是难产接生的一个重要的手段，它可以让许多难产避免剖宫产转而阴道分娩。产钳术是指使用产钳牵引胎头帮助胎儿娩出的手术，是一种常规的难产助产手段。产钳术有它不可替代的优越性，快捷、成功率高，对胎儿的·影响比胎头吸引小，特别是对胎儿宫内的窘迫的助产，能快速的终止妊娠，大大地改善胎儿的预后。然而，由于当前我国剖宫产率长期居高不下，致使产科医生们缺乏临床经验，年轻医生们更是没有机会在临床上实践产钳助产术，产钳术慢慢变成了一项绝技。因而，产科学界急需一种能提高产科医生产钳术的训练手段，目前来说，医科院校以及医院主要使用物理的产妇盆腔模型来训练产科医生的产钳使用技术，由于这种传统的训练方式缺乏精确的产钳操作技术评估标准以及反馈途径，它的教学和训练效果欠佳，大部分产科医生的实际操作技能只能在接产室里学习到的，而一个能熟练使用产钳的医生需要长期的接产实践，这样就一定程度的增加了伤害母亲和胎儿的风险。目前非常有必要开发一种能够多层次提升产科从业人员的产钳使用技术的模拟训练系统，使产钳术不再是一门神秘的助产技术，该模拟器应该能在训练中对在助产时产钳使用的技术要点进行引导，进而能对助产过程中的产钳使用技术进行科学准确的评估，这样有助于摆脱传统的手把手的、只可意会不可言传的低效的传授方式，使广大产科从业者能快速、高水平的掌握产钳使用技术，提高产钳术的训练效率和质量，促进产钳助产术的发展。因此，设计已经成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。本专利技术改变了传统的、低效的产钳术训练方式，将现代高度发展的计算机技术应用到产钳术的训练中，以虚拟现实技术为基础，将计算机图像处理技术与产科技术相结合，形成了一套具有高科技含量、良好训练效果的产钳操作模拟训练器及其操作方法。本专利技术的技术方案是一种产钳操作模拟训练器，其特征在于包括高性能计算机系统及显示设备、下位机系统、产妇系统、胎儿系统以及产钳系统，高性能计算机系统由硬件系统与软件系统组成，软件系统包括三维场景模型以及控制程序，显示设备为投影仪或大屏幕高分辨率显示器，下位机系统由控制器及外围电路组成，产妇系统由产妇盆腔模型以及若干个用于模拟盆腔及产道肌肉的气囊组成，胎儿系统由带有胎头的胎儿模型、胎头三维空间跟踪定位器、牵引力传感器、关节连接装置以及驱动装置组成，产钳系统由产钳以及夹紧力传感器和产钳三维空间跟踪定位器组成，外力通过产钳作用于胎头，产钳和胎头的位置及姿态参数通过三维空间跟踪定位器传输至计算机，胎头所受牵引力及所受产钳夹紧力分别通过牵引力传感器和夹紧力传感器传输至下位机系统，下位机系统将数据传送至计算机，运行于高性能计算机平台的软件系统根据所采集的位置姿态数据对三维场景中各3D模型的位置姿态进行更新，将实际操作动作在三维场景中实时同步再现，系统依据受力数据产生胎头移动控制指令发送至下位机系统，下位机系统控制胎头驱动装置驱动胎头移动。其特征在于产妇系统设置有若干个气囊，气囊置于产妇盆腔模型的盆腔以及产道边缘处，气囊具有气压监控设备，对气囊气压进行手动或自动调节，实现模拟不同情况下的产妇盆腔及产道肌肉。其特征在于胎儿系统置于产妇盆腔模型内部，胎头纵向轴与产妇盆腔模型的产道·纵向轴平行，胎头三维空间跟踪定位器的定位探头置于胎头的中轴线上，胎头与牵引力传感器相连，牵引力传感器连接多自由度机械关节，多自由度机械关节上套有柔性管，传动杆一端连接多自由度机械关节，另一端连接胎头驱动装置，驱动装置为电动机或气压液压机构。其特征在于夹紧力传感器安置于产钳的钳叶前端内侧，产钳三维空间跟踪定位器的定位探头安置于产钳的手柄端。其特征在于高性能计算机系统中建立有至少由产妇盆腔3D模型、胎儿3D模型以及产钳3D模型组成的三维场景，计算机系统中的图形驱动模块根据三维空间跟踪定位器获取的位置姿态信息负责对三维场景中各3D模型的位置姿态进行更新，将实际操作动作在三维场景中实时同步再现。其特征在于在三维场景中设置有多个视窗，从多个角度对产钳操作进行监视，通过三维场景实时地将产妇产道内部产钳与胎头的动作及移动轨迹在显示设备上显示出来。其特征在于三维场景中产妇盆腔3D模型与胎头3D模型结合处设置有钳叶优选置入路径，系统以图像、声音文字的形式实时地引导钳叶置入路径的修正。其特征在于系统设置有钳叶置入路径记录模块，记录钳叶的移动轨迹，对操作技术进行评分考核。其特征在于其特征在于设有产力模拟模块，根据设定参数模拟出不同类型的间歇性的产力，并以图表或者文字的方式显示。其特征在于产钳操作模拟训练器设置有力反馈通道，将操作者所施加的牵引力与模拟的产妇产力曲线进行对比，操作者可以根据曲线来修正其对产钳施力的时间点，从而使产钳的牵引力与给定的产妇产力达到同步，达到训练目的。其特征在于系统设置有产钳牵引力记录模块，完整记录操作者通过产钳对胎头施加的牵引力大小及时间，以时间点为参考与给定的产妇产力对比，对操作技术进行评分考核。本专利技术的另一技术方案是一种产钳操作模拟训练器的操作方法，其特征在于将产钳分解成两片钳叶，按照三维场景中产妇盆腔3D模型与胎头3D模型结合处标记的钳叶优选插入路径依次置入钳叶，插入过程中，根据与实际操作同步的三维场景的图形、文字的提示修正钳叶的移动路径以及放置的位置，从而达到科学训练的目的，将钳叶移动轨迹以及放置位置与预设路径以及目标位置进行对比、评估，实现对钳叶置入技能的评估和考核。其还在于产钳已经被正确放置后，根据产力模拟模块生成的表示产妇所发出的间歇性的产力曲线，协同该曲线所表示的产妇产力操作产钳对胎头施加一个同步的牵引力，根据力反馈通道的反馈提示修正施力动作，使牵引力与产力趋于同步，从而达到训练操作者的产钳助产技能的目的，将牵引力与产妇产力的同步性、大小以及产钳夹紧力等进行计算来实现对操作者的考核评价。本专利技术的技术方案是产钳操作模拟训练器系统包括一台高性能计算机系统、一套三维空间跟踪定位器、一个下位机系统、一个牵引力传感器和一个夹紧力传感器以及胎头驱动装置，高性能计算机系统为整个模拟训练器系统的核心，负责整个系统的控制、显示以及交互，三维空间跟踪定位器用于产钳以及胎头的位置姿态的检测，它由主机盒以及定位探头组成，将定位探头分别固定在产钳以及胎头上，主机盒接受定位探头信号并处理后通过串口发送给计算机，下位机系统主控制器可为单片机或PLC控制器，负责产钳夹紧力·传感器以及牵引力传感器的数据处理、传送，还负责执行计算机系统发出的驱动指令，下位机系统与计算机之间通过串口连接。在传统的训练方式甚至在临床上，由于产钳已进入到产妇体内，操作者无法观察到产钳所到达的胎儿头部的位置，因而使得这一技术非常难以掌握。本专利技术采用3D可视化技术，操作者可以在显示器上从多个角度观察产钳在产妇体内的实时姿态和位置，从而可以不断的对产钳片的操作进行修正，同时，还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产钳操作模拟训练器，其特征在于包括高性能计算机系统及显示设备、下位机系统、产妇系统、胎儿系统以及产钳系统，高性能计算机系统由硬件系统与软件系统组成，软件系统包括三维场景模型以及控制程序，显示设备为投影仪或大屏幕高分辨率显示器，下位机系统由控制器及外围电路组成，产妇系统由产妇盆腔模型以及用于模拟盆腔及产道肌肉的气囊组成，胎儿系统包括带有胎头的胎儿模型、胎头三维空间跟踪定位器、牵引力传感器、关节连接装置以及胎头驱动装置，产钳系统包括产钳、夹紧力传感器和产钳三维空间跟踪定位器；外力通过产钳作用于胎头，产钳和胎头的位置及姿态参数通过三维空间跟踪定位器传输至高性能计算机，胎头所受牵引力及所受产钳夹紧力分别通过牵引力传感器和夹紧力传感器传输至下位机系统，下位机系统将数据传送至高性能计算机，运行于高性能计算机的软件系统平台，软件系统根据所采集的位置姿态数据对三维场景模型的三维场景中各3D模型的位置姿态进行更新，将实际操作动作在三维场景中实时同步再现，软件系统依据受力数据产生胎头移动控制指令发送至下位机系统，下位机系统控制胎头驱动装置驱动胎头移动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，李力，
申请(专利权)人：陈刚，李力，
类型：发明
国别省市：