具有執刀手法識別功能的手術刀電子訓練系統及訓練方法技術方案

本發明專利技術公開了一種具有執刀手法識別功能的手術刀電子訓練系統及訓練方法。該訓練系統包括由工程塑料制成的模擬手術刀，模擬手術刀的刀柄上固定有手型傳感器，手型傳感器上按照各執刀手法的標準執刀手型劃分有對應的標準感應區域，刀柄尾端固定有傾角傳感器；手型傳感器和傾角傳感器均與處理器連接，處理器還連接有行刀感應板、顯示器、語音放音模塊、FM無線調頻發射器、FM無線耳機和電池。該訓練方法為受訓者使用模擬手術刀在行刀感應板上進行模擬解剖訓練，處理器根據各傳感器反饋的操作數據判斷操作是否合格。該訓練系統結構簡單、智能性好，通過交互式的智能化訓練和檢測極大地提高了教學效果和解剖訓練的精準度。

【技術實現步驟摘要】
【專利說明】技術背景本專利技術屬于臨床解剖教具
，具體涉及一種具有執刀手法識別功能的手術刀電子訓練系統，還涉及使用該手術刀電子訓練系統進行執刀手法訓練的訓練方法。
技術介紹
近年來，在醫學解剖學及外科學教學及實驗中，根據規范性教材《局部解剖學》、《外科手術學》的教學要求，要求對受訓者進行手術刀四種執刀方式(執弓式、握持式、執筆式、反挑式)下的持刀、入刀、行刀及出刀的方法訓練。為了培訓正確的手術刀運用及操作方法，培訓者通過口述講解要求受訓者注意手術刀把握的手型，還需要求受訓者精細把握手術刀操作力度、傾斜度、手術刀操作節律(走向、運動速度、距離)等等。因此，單憑口述指導及有限的實驗室環境下訓練，要使受訓者能迅速精細界定和把握手術刀運用及操作方法有一定難度，常會出現受訓者把握不準、不精細、效率低下的問題，而且人工進行解剖及手術訓練教學對教學環境要求高，這些問題都制約著解剖教學的質量的提升。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種具有執刀手法識別功能的手術刀電子訓練系統。本專利技術的另一目的是提供使用上述手術刀電子訓練系統進行執刀手法訓練的訓練方法。該訓練系統用于臨床解剖教學和解剖練習，通過交互式的智能化訓練和檢測極大地提高了教學效果和解剖訓練的精準度；該訓練方法也有效的解決了原有人工指導解剖手術訓練帶來的不精細、培訓效率低、解剖操作把握不準、訓練環境受限制等問題。為了實現以上目的，本專利技術采用的一個技術方案是，一種具有執刀手法識別功能的手術刀電子訓練系統，包括由工程塑料制成的模擬手術刀，模擬手術刀的刀柄上固定有手型傳感器，模擬手術刀的刀柄尾端固定有傾角傳感器；手型傳感器和傾角傳感器均與處理器連接，處理器還連接有行刀感應板、顯示器、語音放音模塊、FM無線調頻發射器、FM無線耳機和電池。本專利技術還具有以下特點:手型傳感器采用點陣式壓力傳感器，為筒形傳感器，套在模擬手術刀的刀柄外并用緊固件固定。手型傳感器上按照各執刀手法的標準執刀手型劃分有對應的標準感應區域，具體為:手型傳感器沿軸向向著刀柄末端的方向依次分為A、B、C三個區，三個區內按照成年人正常執刀手型共劃分有八個標準感應區域。以右手持刀且刀頭向下為模擬手術刀的標準方式，A區劃分有四個標準感應區域，分別為位于手型傳感器的上、下、左、右方向的標準感應區域a、b、c、d;B區劃分有三個標準感應區域，分別為位于手型傳感器的下、左、右方向的標準感應區域e、f、g ;C區劃分有一個標準感應區域，為位于手型傳感器2的下方的標準感應區域h。傾角傳感器由微型的三軸重力加速度傳感器芯片、接口調理及穩壓電路組成，為帽式封裝結構，套在刀柄末端。行刀感應板為電阻式壓力板，劃分有行刀訓練操作區和按鍵區，按鍵區設有各種執刀手法的選擇按鍵。處理器采用內部帶有A/D變換器的單片機。語音放音模塊由ISD系列可尋址的語音錄放芯片及外圍錄放電路組成；無線調頻發射器采用多頻點可選的FM調頻發射器；無線耳機采用多頻點可選的頭戴式FM無線耳機。本專利技術采用的另一個技術方案是，使用上述手術刀電子訓練系統進行執刀手法訓練的訓練方法，包括以下步驟:步驟I，選擇訓練內容。處理器將訓練提示信息傳送給顯示器和FM無線耳機，受訓者按照訓練提示信息在行刀感應板的按鍵區中從多種執刀手法訓練方式中選擇一種工作，系統便進入該執刀手法訓練工作。步驟2，模擬訓練。處理器將該執刀手法的操作要領及訓練任務信息傳送給顯示器和FM無線耳機，受訓者按照操作要領及訓練任務的要求用模擬手術刀在行刀感應板的行刀訓練操作區進行模擬訓練；模擬訓練過程中，手型傳感器和傾角傳感器分別獲取把握的手型和持刀的角度信息，行刀感應板的行刀訓練操作區獲取行刀長度和行刀力度信息；處理器接收到以上信息后，根據受訓者的訓練步驟依次對模擬手術刀把握的手型、持刀的垂直度、行刀長度和行刀力度進行標準符合度檢驗，每一步驟的檢驗結果都通過顯示器和FM無線耳機提示，前一項檢驗不合格不進行下一項檢驗，受訓者需繼續當前步驟的訓練，直到檢驗合格才進行下一項檢驗。步驟3、訓練評判。當模擬訓練結束后，處理器判斷整個模擬訓練所用的時間是否符合設定的時間，并將判斷結果傳輸給顯示器和FM無線耳機播放；然后返回步驟1，受訓者繼續選擇任一執刀手法訓練方式進行模擬訓練和檢驗，或直接退出系統結束訓練。本專利技術還具有以下特點:步驟2中各訓練步驟標準符合度的檢驗方法為，處理器識別從手型傳感器、傾角傳感器和行刀感應板傳來的信息，將其與預先設定的數據進行對比并計算出結果。具體檢驗方法如下:把握的手型標準符合度的檢驗方法為:處理器從手型傳感器上獲取壓力點的位置，并檢驗在當前執刀手法下手型傳感器上對應的各標準感應區域內是否均有壓力信號，如果是，則判斷為合格；如果任意一個標準感應區域內缺少壓力信號，則判斷為不合格。持刀垂直度標準符合度檢驗方法為:處理器由傾角傳感器獲取模擬手術刀的角度信息，并將其與預設的標準角度進行對比，角度誤差不大于預設誤差判斷為合格，角度誤差大于預設誤差判斷為不合格。行刀長度標準符合度的檢驗方法為:處理器由行刀感應板獲取行刀長度信息，并將其與預設的標準長度進行對比，長度誤差不大于預設誤差判斷為合格，長度誤差大于預設誤差判斷為不合格。行刀力度標準符合度的檢驗方法為:處理器由行刀感應板獲取行刀力度信息，并將其與預設的標準力度進行對比，力度誤差不大于預設誤差判斷為合格，力度誤差大于預設誤差判斷為不合格。不同執刀手法所對應的手型傳感器上壓力感應情況定義如下:以右手持刀且刀頭向下為模擬手術刀的標準方式，當執刀手法為執弓式時，手型傳感器上的標準感應區域a、e和f這三個標準感應區域內均有壓力信號；當執刀手法為執筆式時，手型傳感器上的標準感應區域a、f和h這三個標準感應區域內均有壓力信號；當執刀手法為握持式時，手型傳感器上的標準感應區域d、c和g這三個標準感應區域內均有壓力信號；當執刀手法為反挑式時，手型傳感器上的標準感應區域b、f和h這三個標準感應區域內均有壓力信號。本專利技術的有益效果是:(1)本專利技術手術刀電子訓練系統具有執刀手法識別功能，想法新穎、結構簡單、智能性好、精確度高，訓練環境要求低、操作趣味性強、既便于個體化訓練又適合群體化教學等優點，是一種低功耗、低成本、易于實現的手術刀電子訓練教具。(2)本專利技術的手術刀電子訓練方法不受環境限制，其采用的交互式訓練方法更可使操作者直觀、精細地體會操作方法，有利于提高執刀手法的培訓效率和效果。(3)本專利技術的手術刀電子訓練系統具有用戶自拓展功能，用戶可根據教學內容需要更改或拓展教學訓練內容，也可通過更改系統語音、顯示提示信息及訓練預案數據，來增加其它執刀手法訓練或經典手術模仿訓練預案以拓展該教學系統的功能。【附圖說明】圖1為本專利技術的手術刀電子訓練系統的結構示意圖；圖2為本專利技術的手術刀電子訓練系統中模擬手術刀的結構示意圖；圖3為圖2的模擬手術刀中手型傳感器上各標準感應區域的示意圖；圖4為本專利技術的手術刀電子訓練系統中行刀感應板的結構示意圖。圖中，1.模擬手術刀，2.手型傳感器，3.當前第1頁1 2 3 4 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有執刀手法識別功能的手術刀電子訓練系統，其特征在于，包括由過程塑料制成的模擬手術刀(1)，模擬手術刀(1)的刀柄(12)上固定有手型傳感器(2)，模擬手術刀(1)的刀柄(12)尾端固定有傾角傳感器(3)；手型傳感器(2)和傾角傳感器(3)均與處理器(4)連接，處理器(4)還連接有行刀感應板(5)、顯示器(6)、語音放音模塊(7)、無線調頻發射器(8)、無線耳機(9)和電池(10)。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：余夢，張鵬，李浩旭，蔡楊，劉樂華，王忠敬，
申請(專利權)人：西安醫學院，
類型：發明
國別省市：陜西;61