[发明专利]一种人体综合穿刺计算机仿真训练及考核装置

说明书

一种人体综合穿刺计算机仿真训练及考核装置，包括仿真计算机系统、三维虚拟仿真软件、三维空间跟踪定位器、穿刺针、医疗综合穿刺橡胶模型，本发明采用3D可视化技术，操作者可以在显示器上从多个角度观察穿刺针在患者体内的实时姿态和位置，从而可以不断的对穿刺针的操作进行修正，避开骨骼、筋膜、血管等重要组织器官，以恰当的穿刺路径、穿刺深度完成穿刺操作，同时，还可以图形、颜色、线条等直观形式对进针点、穿刺角度、穿刺路径以及穿刺深度等技能要点进行提示和引导，此外，本装置的还可以对穿刺操作的进针点、穿刺角度、穿刺路径以及穿刺深度等技能要点数据进行记录，实现对穿刺技能的智能评价和考核。

技术领域

本发明涉及临床医学教学技术领域，特别涉及一种人体综合穿刺计算机仿真训练及考核装置。

背景技术

临床医学上经常需要采用穿刺术从体腔中取出体液用于医学病检、向体腔内注入药物用于临床治疗、向人体体腔内注入气体或造影剂做造影检查等，常用的穿刺术包括脑或脊髓腔穿刺、胸部体腔穿刺、腹部体腔和脏器穿刺、骨髓穿刺、淋巴结穿刺、关节腔穿刺、血管穿刺、鼻腔穿刺等，虽然当前已有一些自动化或者机器人介入穿刺的临床实践，然而，人工穿刺术仍然是目前非常重要的医学临床操作技能，在人工穿刺术中，医护人员一般根据医学影像确定的目标点，结合自身临床经验并根据器官组织学特性避开骨骼、筋膜、血管等重要组织器官进而确定进针点、穿刺角度、穿刺路径以及穿刺深度等，该技能严重依赖医护人员的实践经验和不断的总结提高，由于人作为医疗对象的特殊性，初级医护人员在培训穿刺术时没有条件在人体上进行反复练习，一般采用医疗模型进行练习，目前各种穿刺模型均为橡胶制品，模型内设置多个空腔并注入不同颜色液体来模拟不同的区域，操作者以此来判断穿刺路径及穿刺效果，实际上，在操作过程中操作者并不能清晰的了解穿刺针头的路径，进而也就无从知晓在穿刺过程中是否避开了筋膜、血管等重要组织器官，与临床要求差距较大，训练效果欠佳，且当前的训练手段在穿刺技能考核时无法对穿刺技能进行精确的记录和自动评价，教学自动化程度不高。

因此，非常有必要发开一种能够新型的人体综合穿刺计算机仿真训练及考核装置，能在初学者进行穿刺技能练习过程中对进针点、穿刺角度、穿刺路径以及穿刺深度等技能要点进行引导，进而能对穿刺过程中操作者的穿刺技能进行科学准确的评价，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，使初学者能快速高水平的掌握穿刺技能，提高穿刺技能的训练效率和质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种人体综合穿刺计算机仿真训练及考核装置，本发明改变了传统的低效的穿刺术训练方式，将现代高度发展的计算机技术应用到穿刺技能的训练中，以虚拟现实技术为基础，将计算机图像处理技术与临床穿刺技术相结合，形成了一套具有高科技含量、良好训练效果的人体综合穿刺计算机仿真训练及考核装置。

本发明的技术方案是：一种人体综合穿刺计算机仿真训练及考核装置，包括仿真计算机系统、三维虚拟仿真软件、三维空间跟踪定位器、穿刺针、医疗综合穿刺橡胶模型、大屏幕电视机，三维空间跟踪定位器的定位探头安置于穿刺针针筒靠近活塞手柄端处，三维空间跟踪定位器数据输出端接仿真计算机系统的USB接口，三维虚拟仿真软件运行于仿真计算机系统，大屏幕电视机通过DHMI 接口与仿真计算机系统连接，三维虚拟仿真软件包括医疗综合穿刺橡胶模型的3D模型、穿刺针3D模型、数据通讯模块、三维模型驱动模块、信息提示模块、技能示教模块、技能评价模块，医疗综合穿刺橡胶模型的3D模型在虚拟场景中固定不动，其坐标与三维空间跟踪定位器的坐标重合，穿刺针3D模型跟随穿刺针同步同姿态移动，当操作者依据临床要求操作穿刺针进行穿刺操作时，固定于穿刺针针筒靠近活塞手柄端处的三维空间跟踪定位器定位探头位姿发生同步变化，三维空间跟踪定位器测得穿刺针的位姿数据，通过数据输出端口将位姿数据实时发送至仿真计算机系统，三维虚拟仿真软件的数据通讯模块负责接收该数据，三维模型驱动模块根据该位姿数据在大屏幕电视机显示的虚拟场景中对穿刺针3D模型位姿进行刷新，使其位姿与真实穿刺针位姿保持一致。