[发明专利]一种自动模拟呼吸周期的体模及包含其的穿刺导航系统

说明书

本发明公开了一种自动模拟呼吸周期的体模，其包括电机控制器和电机驱动装置，所述电机控制器根据录入的真人呼吸数据控制所述电机驱动装置运动，所述电机驱动装置运动带动所述体模的模拟皮肤进行模拟呼吸的起伏运动。本发明公开的体模可复制模拟真实呼吸周期信号，结合穿刺导航系统，可用于模拟胸腹腔穿刺导航实验，可以解决现有技术中利用气囊变形来模拟仿真呼吸时人体变化情况存在的精确控制气压、气流大小以及充吸气频率难度较大，难以模拟匹配真实的呼吸周期信号，而且气囊多次使用后会产生永久性形变，对实验效果产生影响的问题。

技术领域

本发明涉及医疗领域，具体涉及一种自动模拟呼吸周期的体模，以及包含该体膜的穿刺导航系统。

背景技术

伴随微创介入治疗技术和影像技术的发展，在面对胸腹腔经皮穿刺手术时，呼吸跟踪和补偿变得尤为重要，这是因为体内病灶靶区会随着呼吸产生周期运动。如果没有呼吸跟踪辅助，医生在执行介入穿刺手术时会面临以下困境：

(1)医生无法准确定位病灶靶区位置，主要依靠个人技能和临床经验，导致手术时间延长，增加手术风险；

(2)考虑到手术安全和准确性，医生需多次暂停手术过程，去扫描影像确认并修正穿刺路径，导致病患接受更多的射线照射，导致手术过程可能引入其他隐患。

因此，带呼吸跟踪的穿刺导航系统应运而生，该系统配有体模，使得医生在术前可进行大量的手术模拟训练，提升手术技能和熟练度。中国专利文献CN 110706570 A公开了一种用于穿刺手术实验的肺部组织模型，中国专利文献CN 110473440 A公开了一种肿瘤呼吸运动模拟平台及肿瘤位置估计方法，即是应用于这种手术模拟训练。

但现有技术又存在以下问题：

第一、目前体模的呼吸模拟手段大都是对气囊充吸气，利用气囊变形来模拟仿真呼吸时人体变化情况。此类方案想要精确控制气压、气流大小以及充吸气频率难度较大，难以模拟匹配真实的呼吸周期信号，而且气囊多次使用后会产生永久性形变，也会对实验效果产生影响；

第二、目前用于经皮穿刺实验的体模大都为静态模型，此类体模存在如下问题：穿刺若干次后表皮产生永久性损伤，且不可修复，体模需要整体更换，导致实验成本增加。

发明内容

本发明提供一种可自动模拟呼吸周期的体模，该体模可复制模拟真实呼吸周期信号，结合穿刺导航系统，可用于模拟胸腹腔穿刺导航实验，可以解决现有技术中的上述缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种自动模拟呼吸周期的体模，其包括电机控制器和电机驱动装置，所述电机控制器根据录入的真人呼吸数据控制所述电机驱动装置运动，所述电机驱动装置运动带动所述体模的模拟皮肤进行模拟呼吸的起伏运动。

作为所述的自动模拟呼吸周期的体模的一种优选，所述电机控制器与所述电机驱动装置通过电机控制器排线进行电连接。

作为所述的自动模拟呼吸周期的体模的一种优选，所述电机控制器支持数据录入和控制编程。

作为所述的自动模拟呼吸周期的体模的一种优选，所述电机驱动装置包括驱动电机、导轨、丝杆螺母组件和托盘，所述驱动电机能够被所述电机控制器控制进行正转或反转，所述丝杆螺母组件用于将所述驱动电机的转动运动转换为直线运动，所述导轨用于引导所述丝杆螺母组件的直线运动，所述托盘与所述模拟皮肤相连接，所述丝杆螺母组件直线运动时能够带动所述托盘运动进而带动所述模拟皮肤进行模拟呼吸的起伏运动。

作为所述的自动模拟呼吸周期的体模的一种优选，所述丝杆螺母组件包括丝杆和螺母滑动组件，其中，所述丝杆由所述驱动电机带动进行正转或反转，所述丝杆正反转能够驱动所述螺母滑动组件进行直线方向的往复运动，所述螺母滑动组件的往复运动带动所述托盘运动进而带动所述模拟皮肤进行模拟呼吸的起伏运动。