[实用新型]一种超声引导针穿刺手术模拟训练系统

说明书

技术领域

本实用新型属于医疗器械领域，尤其涉及一种超声引导针穿刺手术模拟训练系统。

背景技术

针穿刺手术是介入式治疗中常用的手段，一般应用于组织活检、局部麻醉、近距治疗等。针穿刺手术大多以实时超声图像为引导，但穿刺过程仍然伴随较高的手术风险，因此要求手术医生具备熟练的手术技巧，包括高水平的空间想象力、手和眼睛协同工作能力，才能保证手术的成功率和病人的安全。建立一个可靠的针穿刺手术训练系统，可以帮助医生提高针穿刺手术技能。由于使用病人来做针穿刺手术的训练风险高，可行性很低，因此开发一种可靠的针穿刺手术模拟训练系统，是当前提高针穿刺手术技能的有效途径。

以往的一些研究中有对针穿刺手术的计算机有限元仿真，然而很少有研究针对针穿刺手术的模拟训练。一个可靠的针穿刺手术模拟训练系统，必须能够做到实时地提供触觉和视觉反馈，并且保证其触觉和视觉反馈的有效性，如此才能有效训练手术者对穿刺针的使用以及图像设备的认知熟练程度。

针对超声引导针穿刺手术训练需求，本实用新型提出一种超声引导针穿刺手术模拟训练系统，该系统的目标是提供一套接近真实情况的针穿刺手术模拟训练方式，在该系统训练得到的针穿刺手术技能可以较快地迁移至真实手术中。本系统可以在手术训练过程中，模拟较为真实的穿刺针触觉反馈，以及二维超声图像视觉反馈，能够提高训练者的针穿刺手术技能。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能够较好模拟针穿刺手术过程、训练方式简便、训练效率高且易于推广的超声引导针穿刺手术模拟训练系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种超声引导针穿刺手术模拟训练系统，它包括气缸、红外激光器、穿刺针、手柄、双轴二环架、连杆臂、带滚轮底座、超声探头模型、假体模型、六自由度磁定位仪、第一磁定位仪传感器、第二磁定位仪传感器、计算机和气缸控制单元；其中，所述连杆臂一端固定在带滚轮底座上，另一端固定连接双轴二环架，气缸固定在双轴二环架上，红外激光器、穿刺针和第一磁定位仪传感器均安装在气缸上，手柄与气缸的活塞固定连接。超声探头模型与第二磁定位仪传感器固定连接，第一磁定位仪传感器和第二磁定位仪传感器均与六自由度磁定位仪相连，六自由度磁定位仪与计算机相连，气缸通过气缸控制单元与计算机相连。

进一步地，所述气缸控制单元包括控制器、压力传感器、位移传感器、比例阀和气源；压力传感器安装在气缸导气管上，位移传感器安装在气缸的活塞杆上，比例阀的进气口与气源相连，出气口与气缸差动连接，比例阀的比例电磁铁与控制器的模拟输出模块相连，压力传感器和位移传感器均与控制器的模拟输入模块相连。

本实用新型的有益效果是，本实用新型由于采取以上技术方案，针穿刺手术过程模拟较为真实，可以为手术医师模拟训练针穿刺手术技能，具有较高的技能训练效率，能够为临床医学中针穿刺手术的技能训练提供有效工具。

附图说明

图1是本实用新型的系统框架图；

图2是本实用新型的系统硬件结构示意图；

图3是本实用新型的气缸控制单元结构示意图；

图4是本实用新型的气缸控制算法原理图；

图中，气缸1、红外激光器2、穿刺针3、手柄4、双轴二环架5、连杆臂6、带滚轮底座7、超声探头模型8、假体模型9、六自由度磁定位仪10、第一磁定位仪传感器11、第二磁定位仪传感器12、计算机13、控制器14、压力传感器15、位移传感器16、比例阀17、气源18。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的目的和效果将变得更加明显。

如图2所示，所述超声引导针穿刺手术模拟训练系统包括气缸1、红外激光器2、穿刺针3、手柄4、双轴二环架5、连杆臂6、带滚轮底座7、超声探头模型8、假体模型9、六自由度磁定位仪10、第一磁定位仪传感器11、第二磁定位仪传感器12、计算机13和气缸控制单元。

连杆臂6一端固定在带滚轮底座7上，另一端固定连接双轴二环架5，气缸1固定在双轴二环架5上，红外激光器2、穿刺针3和第一磁定位仪传感器11均安装在气缸上，手柄4与气缸1的活塞杆固定连接。超声探头模型8与第二磁定位仪传感器12固定连接，第一磁定位仪传感器11和第二磁定位仪传感器12均与六自由度磁定位仪10相连，六自由度磁定位仪10与计算机13相连，气缸1通过气缸控制单元与计算机13相连。