一種人體綜合穿刺計算機仿真訓練及考核裝置制造方法及圖紙

一種人體綜合穿刺計算機仿真訓練及考核裝置，包括仿真計算機系統、三維虛擬仿真軟件、三維空間跟蹤定位器、穿刺針、醫療綜合穿刺橡膠模型，本發明專利技術采用3D可視化技術，操作者可以在顯示器上從多個角度觀察穿刺針在患者體內的實時姿態和位置，從而可以不斷的對穿刺針的操作進行修正，避開骨骼、筋膜、血管等重要組織器官，以恰當的穿刺路徑、穿刺深度完成穿刺操作，同時，還可以圖形、顏色、線條等直觀形式對進針點、穿刺角度、穿刺路徑以及穿刺深度等技能要點進行提示和引導，此外，本裝置的還可以對穿刺操作的進針點、穿刺角度、穿刺路徑以及穿刺深度等技能要點數據進行記錄，實現對穿刺技能的智能評價和考核。

A computer simulation training and examination device for human body comprehensive puncture

The invention relates to a human body comprehensive puncture computer simulation training and assessment device, which comprises a simulation computer system, a three-dimensional virtual simulation software, a three-dimensional space tracking locator, a puncture needle, and a medical comprehensive puncture rubber model. The invention adopts the 3D visualization technology, and the operator can observe the real-time posture and position of the puncture needle in the patient's body from multiple angles on the display device, so that the user can not The broken needle can correct the operation of the puncture needle, avoid the bones, fascia, blood vessels and other important tissues and organs, and complete the puncture operation with appropriate puncture path and depth. At the same time, it can also prompt and guide the key technical points of the puncture point, puncture angle, puncture path and puncture depth in the form of graph, color, line and other intuitive forms. In addition, the device can also puncture the needle The data of key technical points such as needle entry point, puncture angle, puncture path and puncture depth are recorded to realize the intelligent evaluation and examination of puncture skills.

【技術實現步驟摘要】
一種人體綜合穿刺計算機仿真訓練及考核裝置
本專利技術涉及臨床醫學教學
，特別涉及一種人體綜合穿刺計算機仿真訓練及考核裝置。
技術介紹
臨床醫學上經常需要采用穿刺術從體腔中取出體液用于醫學病檢、向體腔內注入藥物用于臨床治療、向人體體腔內注入氣體或造影劑做造影檢查等，常用的穿刺術包括腦或脊髓腔穿刺、胸部體腔穿刺、腹部體腔和臟器穿刺、骨髓穿刺、淋巴結穿刺、關節腔穿刺、血管穿刺、鼻腔穿刺等，雖然當前已有一些自動化或者機器人介入穿刺的臨床實踐，然而，人工穿刺術仍然是目前非常重要的醫學臨床操作技能，在人工穿刺術中，醫護人員一般根據醫學影像確定的目標點，結合自身臨床經驗并根據器官組織學特性避開骨骼、筋膜、血管等重要組織器官進而確定進針點、穿刺角度、穿刺路徑以及穿刺深度等，該技能嚴重依賴醫護人員的實踐經驗和不斷的總結提高，由于人作為醫療對象的特殊性，初級醫護人員在培訓穿刺術時沒有條件在人體上進行反復練習，一般采用醫療模型進行練習，目前各種穿刺模型均為橡膠制品，模型內設置多個空腔并注入不同顏色液體來模擬不同的區域，操作者以此來判斷穿刺路徑及穿刺效果，實際上，在操作過程中操作者并不能清晰的了解穿刺針頭的路徑，進而也就無從知曉在穿刺過程中是否避開了筋膜、血管等重要組織器官，與臨床要求差距較大，訓練效果欠佳，且當前的訓練手段在穿刺技能考核時無法對穿刺技能進行精確的記錄和自動評價，教學自動化程度不高。因此，非常有必要發開一種能夠新型的人體綜合穿刺計算機仿真訓練及考核裝置，能在初學者進行穿刺技能練習過程中對進針點、穿刺角度、穿刺路徑以及穿刺深度等技能要點進行引導，進而能對穿刺過程中操作者的穿刺技能進行科學準確的評價，這樣有助于擺脫傳統的手把手的、只可意會不可言傳的低效的傳授方式，使初學者能快速高水平的掌握穿刺技能，提高穿刺技能的訓練效率和質量。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種人體綜合穿刺計算機仿真訓練及考核裝置，本專利技術改變了傳統的低效的穿刺術訓練方式，將現代高度發展的計算機技術應用到穿刺技能的訓練中，以虛擬現實技術為基礎，將計算機圖像處理技術與臨床穿刺技術相結合，形成了一套具有高科技含量、良好訓練效果的人體綜合穿刺計算機仿真訓練及考核裝置。本專利技術的技術方案是：一種人體綜合穿刺計算機仿真訓練及考核裝置，包括仿真計算機系統、三維虛擬仿真軟件、三維空間跟蹤定位器、穿刺針、醫療綜合穿刺橡膠模型、大屏幕電視機，三維空間跟蹤定位器的定位探頭安置于穿刺針針筒靠近活塞手柄端處，三維空間跟蹤定位器數據輸出端接仿真計算機系統的USB接口，三維虛擬仿真軟件運行于仿真計算機系統，大屏幕電視機通過DHMI接口與仿真計算機系統連接，三維虛擬仿真軟件包括醫療綜合穿刺橡膠模型的3D模型、穿刺針3D模型、數據通訊模塊、三維模型驅動模塊、信息提示模塊、技能示教模塊、技能評價模塊，醫療綜合穿刺橡膠模型的3D模型在虛擬場景中固定不動，其坐標與三維空間跟蹤定位器的坐標重合，穿刺針3D模型跟隨穿刺針同步同姿態移動，當操作者依據臨床要求操作穿刺針進行穿刺操作時，固定于穿刺針針筒靠近活塞手柄端處的三維空間跟蹤定位器定位探頭位姿發生同步變化，三維空間跟蹤定位器測得穿刺針的位姿數據，通過數據輸出端口將位姿數據實時發送至仿真計算機系統，三維虛擬仿真軟件的數據通訊模塊負責接收該數據，三維模型驅動模塊根據該位姿數據在大屏幕電視機顯示的虛擬場景中對穿刺針3D模型位姿進行刷新，使其位姿與真實穿刺針位姿保持一致。裝置上電后，穿刺技能示教功能啟動，操作者在裝有定位探頭的穿刺針在醫療綜合穿刺橡膠模型上進行穿刺操作，三維空間跟蹤定位器通過定位探頭采集到穿刺針位姿數據，三維虛擬仿真軟件獲取到穿刺針位姿數據后，驅動虛擬場景中穿刺針3D模型進行同步動作，當針頭進入醫療綜合穿刺橡膠模型內部后，操作者無法從該橡膠模型上觀察到針頭位置、穿刺路徑以及穿刺深度等，此時，在大屏幕電視機顯示的虛擬場景中，醫療綜合穿刺3D模型的穿刺區域進行半透明化顯示，操作者可以在虛擬場景中觀察到針頭所到位置以及周圍的器官和組織分布，操作者根據此引導完成穿刺操作，對于初學者，技能示教模塊根據專家經驗事先設置了最優的進針點、穿刺角度、穿刺路徑以及穿刺深度等信息，在初學者進行操作時，該模塊以圖形、顏色、線條等直觀形式對進針點、穿刺角度、穿刺路徑以及穿刺深度等技能要點進行提示和引導，初學者根據提示即可完成穿刺操作，當初學者掌握穿刺必要技能點后即可去掉提示信息進行練習。穿刺技能評價功能啟動后，操作者在裝有定位探頭的穿刺針在醫療綜合穿刺橡膠模型上進行穿刺操作，三維空間跟蹤定位器通過定位探頭采集到穿刺針位姿數據，三維虛擬仿真軟件獲取到穿刺針位姿數據后，驅動虛擬場景中穿刺針3D模型進行同步動作，醫療綜合穿刺3D模型為非透明顯示，技能評價模塊記錄下穿刺針的進針點、穿刺角度、穿刺路徑以及穿刺深度等技能要點數據，并結合穿刺點的骨骼、筋膜、血管等重要組織器官分布情況設置評分點，從而完成對穿刺操作技能的評價以及考核。與現有技術相比，本專利技術的優點在于：在傳統的訓練方式和臨床實踐上，由于穿刺針已進入到模型或者患者體內，操作者無法觀察到穿刺針的穿刺路徑、穿刺深度及骨骼、筋膜、血管等重要組織器官等，進而無法對穿刺技能進行精確全面的評價，使得傳統的穿刺技能培訓效率低下、效果欠佳。本專利技術提供的人體綜合穿刺計算機仿真訓練及考核裝置采用3D可視化技術，操作者可以在顯示器上從多個角度觀察穿刺針在患者體內的實時姿態和位置，從而可以不斷的對穿刺針的操作進行修正，避開骨骼、筋膜、血管等重要組織器官，以恰當的穿刺路徑、穿刺深度完成穿刺操作，同時，還可以圖形、顏色、線條等直觀形式對進針點、穿刺角度、穿刺路徑以及穿刺深度等技能要點進行提示和引導，此外，本裝置的還可以對穿刺操作的進針點、穿刺角度、穿刺路徑以及穿刺深度等技能要點數據進行記錄，實現對穿刺技能的智能評價和考核。附圖說明圖1為本專利技術的構成框圖。圖2為本專利技術的軟件結構示意圖。圖3為本專利技術的電氣連接圖。圖4為本專利技術的穿刺針及定位探頭布置圖。圖5為本專利技術的醫療綜合穿刺橡膠模型圖。圖6為本專利技術中的方法流程圖。具體實施方式以下結合說明書附圖和具體實施例對本專利技術作進一步描述。如圖1至圖6所示，本實施例的人體綜合穿刺計算機仿真訓練及考核裝置，包括仿真計算機系統、三維虛擬仿真軟件、三維空間跟蹤定位器、穿刺針、醫療綜合穿刺橡膠模型、大屏幕電視機，三維空間跟蹤定位器的定位探頭安置于穿刺針針筒靠近活塞手柄端處，三維空間跟蹤定位器數據輸出端接仿真計算機系統的USB接口，三維虛擬仿真軟件運行于仿真計算機系統，大屏幕電視機通過DHMI接口與仿真計算機系統連接，三維虛擬仿真軟件包括醫療綜合穿刺橡膠模型的3D模型、穿刺針3D模型、數據通訊模塊、三維模型驅動模塊、信息提示模塊、技能示教模塊、技能評價模塊，醫療綜合穿刺橡膠模型的3D模型在虛擬場景中固定不動，其坐標與三維空間跟蹤定位器的坐標重合，穿刺針3D模型跟隨穿刺針同步同姿態移動，當操作者依據臨床要本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種人體綜合穿刺計算機仿真訓練及考核裝置，其特征在于包括仿真計算機系統、三維虛擬仿真軟件、三維空間跟蹤定位器、穿刺針、醫療穿刺橡膠模型、大屏幕電視機，所述三維空間跟蹤定位器的定位探頭安置于所述穿刺針針筒靠近活塞手柄端處，所述三維空間跟蹤定位器數據輸出端接所述仿真計算機系統的USB接口，所述三維虛擬仿真軟件運行于所述仿真計算機系統，所述大屏幕電視機通過DHMI 接口與所述仿真計算機系統連接，所述三維虛擬仿真軟件包括醫療穿刺橡膠模型的3D模型、穿刺針3D模型、數據通訊模塊、三維模型驅動模塊、信息提示模塊、技能示教模塊、技能評價模塊，醫療穿刺橡膠模型的3D模型在虛擬場景中固定不動，其坐標與三維空間跟蹤定位器的坐標重合，穿刺針3D模型跟隨穿刺針同步同姿態移動，當操作者依據臨床要求操作穿刺針進行穿刺操作時，固定于穿刺針針筒靠近活塞手柄端處的三維空間跟蹤定位器定位探頭位姿發生同步變化，三維空間跟蹤定位器測得穿刺針的位姿數據，通過數據輸出端口將位姿數據實時發送至仿真計算機系統，三維虛擬仿真軟件的數據通訊模塊負責接收該數據，三維模型驅動模塊根據該位姿數據在大屏幕電視機顯示的虛擬場景中對穿刺針3D模型位姿進行刷新，使其位姿與真實穿刺針位姿保持一致。/n...

【技術特征摘要】
1.一種人體綜合穿刺計算機仿真訓練及考核裝置，其特征在于包括仿真計算機系統、三維虛擬仿真軟件、三維空間跟蹤定位器、穿刺針、醫療穿刺橡膠模型、大屏幕電視機，所述三維空間跟蹤定位器的定位探頭安置于所述穿刺針針筒靠近活塞手柄端處，所述三維空間跟蹤定位器數據輸出端接所述仿真計算機系統的USB接口，所述三維虛擬仿真軟件運行于所述仿真計算機系統，所述大屏幕電視機通過DHMI接口與所述仿真計算機系統連接，所述三維虛擬仿真軟件包括醫療穿刺橡膠模型的3D模型、穿刺針3D模型、數據通訊模塊、三維模型驅動模塊、信息提示模塊、技能示教模塊、技能評價模塊，醫療穿刺橡膠模型的3D模型在虛擬場景中固定不動，其坐標與三維空間跟蹤定位器的坐標重合，穿刺針3D模型跟隨穿刺針同步同姿態移動，當操作者依據臨床要求操作穿刺針進行穿刺操作時，固定于穿刺針針筒靠近活塞手柄端處的三維空間跟蹤定位器定位探頭位姿發生同步變化，三維空間跟蹤定位器測得穿刺針的位姿數據，通過數據輸出端口將位姿數據實時發送至仿真計算機系統，三維虛擬仿真軟件的數據通訊模塊負責接收該數據，三維模型驅動模塊根據該位姿數據在大屏幕電視機顯示的虛擬場景中對穿刺針3D模型位姿進行刷新，使其位姿與真實...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李力，李玉，
申請(專利權)人：李力，
類型：發明
國別省市：湖南;43