[發明專利]一種可穿戴式醫學仿真穿刺技能訓練系統及方法

在審

• 申請號: 202010980776.X
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112071149A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 趙文崗;王芹;魏煒;代亮;邢國棟
• 申請（專利權）人: 蘇州智昕醫教科技有限公司
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;G09B23/28
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 楊慧林

本發明公開了一種可穿戴式醫學仿真穿刺技能訓練系統及方法，該系統包括回縮式力反饋仿真器械、力反饋裝置、皮膚模型和主機，回縮式力反饋仿真器械設有回縮式針頭和第一陀螺儀，回縮式力反饋仿真器械通過力反饋裝置與主機連接，皮膚模型固定于真人身體相應部位，皮膚模型包括仿真皮膚層和基材層，仿真皮膚層和基材層之間設有壓力傳感器、第二陀螺儀、通訊模塊，通訊模塊與主機連接。本發明可穿戴式醫學仿真穿刺技能訓練系統可在真人身體上進行醫學模擬穿刺操作，既能夠有針刺入皮膚的效果，讓操作者體驗穿刺的手感，又能夠客觀地判斷穿刺位置、穿刺針與皮膚的角度、穿刺深度、穿刺速度等是否正確，真實性強，教學效果好。

技術領域

本發明涉及醫教技術領域，特別涉及一種可穿戴式醫學仿真穿刺技能訓練系統及方法。

背景技術

醫學上的穿刺是一種有創操作，需要將穿刺針從特定部位刺入人體，從體內抽取液體、注入藥物等。根據醫學分類不同，臨床醫學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、關節腔穿刺等；護理學需要掌握的穿刺技能包括：靜脈穿刺(采血、注射、輸液)、注射(肌肉注射、皮內注射、皮下注射等)。

醫學穿刺技能的訓練無法在真人身體上操作，目前主要采用仿真訓練，目前存在四種形式：

第一種是模型訓練，操作者使用真實的穿刺針、注射器，在模型肢體或者模型人上進行訓練，某些高級模型可以在穿刺后出現生理反饋，比如流出類似血液或體液的液體。

這種訓練方式無法獲知操作流程、手法是否正確，無法對操作者進行評價，與在真實人體上的操作手感有明顯的區別，仿真性不高；同時，反復刺入操作極易造成模擬皮膚損壞。

第二種是穿戴式模型訓練，將特定部位模型穿戴到真人身上，操作者在模型上訓練。這種方式仿真性有所提高，但是操作者同樣無法自己判斷操作流程、手法是否正確。

第三種是通過虛實仿真設備訓練，這種設備由力反饋裝置、電腦主機、觸屏顯示器組成，操作者可以在觸屏上進行流程操作，當進行到穿刺步驟，將模型穿刺針與力反饋裝置相連，系統可以檢測出模擬器械的角度、進入深度，模擬注射器的抽吸和推注等參數，這些參數與動畫同步，力反饋裝置同時反饋不同的力，讓操作者體驗到穿刺的手感。

這種設備外觀與真實人體差距太大，通過力反饋裝置、可觸摸顯示器交互的方式與真實操作差異巨大，無法真實場景匹配，訓練效果一般。

第四種是將回縮式力穿刺裝置(仿真注射器、輸液器等)和裝有感知元件的模型集成為一套設備，操作者使用仿真器械在模型上進行訓練，可以檢測出模擬器械的角度、進入深度，模擬注射器的抽吸和推注等參數，這些參數與動畫同步，力反饋裝置同時反饋不同的力，讓操作者體驗到穿刺的手感。

這種裝置仿真性較高，但是具體操作是在模型上，操作時的沉浸感和真實性不足。

發明內容

本發明要解決的問題是提供一種真實性強，教學效果好的可穿戴式醫學仿真穿刺技能訓練系統及方法。

為了解決上述問題，本發明提供了一種可穿戴式醫學仿真穿刺技能訓練系統，其包括回縮式力反饋仿真器械、力反饋裝置、皮膚模型和主機，所述回縮式力反饋仿真器械設有回縮式針頭和第一陀螺儀，所述回縮式力反饋仿真器械通過力反饋裝置與主機連接，所述皮膚模型固定于真人身體相應部位，所述皮膚模型包括仿真皮膚層和基材層，所述仿真皮膚層和基材層之間設有壓力傳感器、第二陀螺儀、通訊模塊，所述通訊模塊與所述主機連接；

所述主機可根據所述壓力傳感器反饋的壓力信號判斷穿刺位置是否正確，還可根據所述第一陀螺儀和第二陀螺儀反饋的位置信號判斷入針角度是否正確，所述主機可控制力反饋裝置向所述回縮式力反饋仿真器械施加持續的進針反饋力，并通過力反饋裝置獲取所述回縮式針頭的進針速度和行程，并在進針行程達到設定值時控制力反饋裝置向所述回縮式力反饋仿真器械施加突破力。