[发明专利]一种智能化电子模拟纤维支气管镜训练装置

权利要求书

1.一种智能化电子模拟纤维支气管镜训练装置，其特征在于，该训练装置包括模拟纤维支气管镜、模拟假体模型、主机和显示器；

所述模拟纤维支气管镜的最前端固定设置两信号发射器，两所述信号发射器分别用于追踪所述模拟纤维支气管镜的位置和方向并发送到所述主机；所述模拟假体模型包括模拟人头以及用于模拟人体气道结构的假体框架，所述模拟纤维支气管镜通过所述模拟人头的口或鼻进入所述假体框架，所述假体框架根据预设范围限定所述模拟纤维支气管镜的运动轨迹，所述假体框架的入口处还设置有阻力提供装置，用于对所述模拟纤维支气管镜的行进进行限制；

所述主机内设置有一纤维支气管镜训练系统，所述纤维支气管镜训练系统包括上气道数据库、训练模式设定模块、图像匹配模块、路径判断模块、管镜模型、过程反馈模块、试验记录模块和评分模块；所述上气道数据库用于对志愿者上气道解剖结构进行CT重建，医生根据CT重建的上气道解剖结构判断气道类型，建立符合中国人解剖特点的上气道数据库；所述训练模式设定模块用于操作者设定训练模式，不同训练模式对应生成不同场景；所述图像匹配模块用于将实际操作空间即所述模拟纤维支气管镜和模拟假体模型和CT图像空间即上气道模型联系起来，将实际操作空间的操作映射到CT图像空间，并通过所述显示器实时显示；所述管镜模型用于在CT图像空间对所述信号发射器发射的位置进行映射，跟踪所述模拟纤维支气管镜的位置，并判断所述模拟纤维支气管镜镜头的指向；所述路径判断模块用于对所述管镜模型的运动情况进行判断进而判断所述模拟纤维支气管镜的运动状态和空间位置，并将判断结果发送到所述过程反馈模块和试验记录模块；所述过程反馈模块用于根据设定运动阈值范围对所述模拟纤维支气管镜的不合理轨迹反馈给予限定和提示并通过所述显示器显示，确保所述模拟纤维支气管镜始终在CT图像空间所建立的上气道结构内行进，当所述模拟纤维支气管镜触碰气道壁或软组织时，所述显示器进行警示显示，所述过程反馈模块发送信号到所述阻力提供装置提高进入所述假体框架的阻力，限制所述模拟纤维支气管镜进一步前进，所述模拟纤维支气管镜回退后，所述显示器恢复正常显示；同时，所述过程反馈模块根据训练模式对应的场景，通过所述显示器实时显示场景对应模式；所述试验记录模块用于记录操作者的操作时间、操作状态以及所述模拟纤维支气管镜的移动轨迹；

所述纤维支气管镜训练系统还包括一评分模块，所述评分模块用于根据设定标准对所述试验记录模块中记录的数据进行判断，给出评价结果，具体评价过程为：根据对大量操作者进行训练及测定，制定适于该训练系统的学习曲线如下：

ln(γ)＝1.139e^-0.184n+2.233 (1)

式中，γ为完成操作过程所需时间，n为获得经验情况，随着操作经验n的增加，操作完成时间γ不断减少，其等价函数可表示为：

n＝ln{[ln(γ)-2.233]/1.139}/-0.184 (2)

当取操作经验n为整数，操作完成时间γ四舍五入保留至小数点后2位时，通过公式(1)可计算：操作经验n＝0次时，操作时间γ＝29.14秒；通过公式(2)可计算：操作时间γ＝9.33秒时，操作经验n＝46次；

以操作时间γ≥29.14秒，视为操作者操作经验趋近于0次，评分为0分；以操作时间γ≤9.33秒，视为操作者操作时间趋近于理论最优操作时间，其对应操作经验n为46次，评分为100分；

所述评分模块通过公式(2)以操作者的操作完成时间γ计算该操作者所掌握的操作经验n，进而计算操作者该次操作对应评分：操作时间γ≤9.33秒，评分100分；操作时间γ≥29.14秒，评分0分；当9.33秒＜γ＜29.14秒时，评分＝100-(γ-9.33)/[(29.14-9.33)/100]，并将操作者该次操作对应的以n为横坐标，γ为纵坐标的该次操作坐标点显示在通过公式(1)绘制的学习曲线上，同时显示该次操作的操作经验n及操作完成时间γ，并同时显示该次操作过程中所述模拟纤维支气管镜镜头碰撞气道壁的次数及累计碰触气道壁的时长，根据碰触情况调用主机预置内容向操作者提出操作建议，该次操作评估成绩被所述试验记录模块进行记录。

2.如权利要求1所述的一种智能化电子模拟纤维支气管镜训练装置，其特征在于，所述模拟纤维支气管镜与临床实际应用纤维支气管镜具有相同外形结构及操作功能，通过控制所述模拟纤维支气管镜在其前端在同一平面内的240°范围弯曲，即从中立位0°向前后两个方向各实现120°的弯曲。