[发明专利]一种可穿戴式医学仿真穿刺技能训练系统及方法

说明书

本发明公开了一种可穿戴式医学仿真穿刺技能训练系统及方法，该系统包括回缩式力反馈仿真器械、力反馈装置、皮肤模型和主机，回缩式力反馈仿真器械设有回缩式针头和第一陀螺仪，回缩式力反馈仿真器械通过力反馈装置与主机连接，皮肤模型固定于真人身体相应部位，皮肤模型包括仿真皮肤层和基材层，仿真皮肤层和基材层之间设有压力传感器、第二陀螺仪、通讯模块，通讯模块与主机连接。本发明可穿戴式医学仿真穿刺技能训练系统可在真人身体上进行医学模拟穿刺操作，既能够有针刺入皮肤的效果，让操作者体验穿刺的手感，又能够客观地判断穿刺位置、穿刺针与皮肤的角度、穿刺深度、穿刺速度等是否正确，真实性强，教学效果好。

技术领域

本发明涉及医教技术领域，特别涉及一种可穿戴式医学仿真穿刺技能训练系统及方法。

背景技术

医学上的穿刺是一种有创操作，需要将穿刺针从特定部位刺入人体，从体内抽取液体、注入药物等。根据医学分类不同，临床医学需要掌握的穿刺操作包括：胸腔穿刺、腹腔穿刺、腰椎穿刺、骨髓穿刺、关节腔穿刺等；护理学需要掌握的穿刺技能包括：静脉穿刺(采血、注射、输液)、注射(肌肉注射、皮内注射、皮下注射等)。

医学穿刺技能的训练无法在真人身体上操作，目前主要采用仿真训练，目前存在四种形式：

第一种是模型训练，操作者使用真实的穿刺针、注射器，在模型肢体或者模型人上进行训练，某些高级模型可以在穿刺后出现生理反馈，比如流出类似血液或体液的液体。

这种训练方式无法获知操作流程、手法是否正确，无法对操作者进行评价，与在真实人体上的操作手感有明显的区别，仿真性不高；同时，反复刺入操作极易造成模拟皮肤损坏。

第二种是穿戴式模型训练，将特定部位模型穿戴到真人身上，操作者在模型上训练。这种方式仿真性有所提高，但是操作者同样无法自己判断操作流程、手法是否正确。

第三种是通过虚实仿真设备训练，这种设备由力反馈装置、电脑主机、触屏显示器组成，操作者可以在触屏上进行流程操作，当进行到穿刺步骤，将模型穿刺针与力反馈装置相连，系统可以检测出模拟器械的角度、进入深度，模拟注射器的抽吸和推注等参数，这些参数与动画同步，力反馈装置同时反馈不同的力，让操作者体验到穿刺的手感。

这种设备外观与真实人体差距太大，通过力反馈装置、可触摸显示器交互的方式与真实操作差异巨大，无法真实场景匹配，训练效果一般。

第四种是将回缩式力穿刺装置(仿真注射器、输液器等)和装有感知元件的模型集成为一套设备，操作者使用仿真器械在模型上进行训练，可以检测出模拟器械的角度、进入深度，模拟注射器的抽吸和推注等参数，这些参数与动画同步，力反馈装置同时反馈不同的力，让操作者体验到穿刺的手感。

这种装置仿真性较高，但是具体操作是在模型上，操作时的沉浸感和真实性不足。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种真实性强，教学效果好的可穿戴式医学仿真穿刺技能训练系统及方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种可穿戴式医学仿真穿刺技能训练系统，其包括回缩式力反馈仿真器械、力反馈装置、皮肤模型和主机，所述回缩式力反馈仿真器械设有回缩式针头和第一陀螺仪，所述回缩式力反馈仿真器械通过力反馈装置与主机连接，所述皮肤模型固定于真人身体相应部位，所述皮肤模型包括仿真皮肤层和基材层，所述仿真皮肤层和基材层之间设有压力传感器、第二陀螺仪、通讯模块，所述通讯模块与所述主机连接；

所述主机可根据所述压力传感器反馈的压力信号判断穿刺位置是否正确，还可根据所述第一陀螺仪和第二陀螺仪反馈的位置信号判断入针角度是否正确，所述主机可控制力反馈装置向所述回缩式力反馈仿真器械施加持续的进针反馈力，并通过力反馈装置获取所述回缩式针头的进针速度和行程，并在进针行程达到设定值时控制力反馈装置向所述回缩式力反馈仿真器械施加突破力。