[發(fā)明專利]一種基于VR技術(shù)的穿刺手術(shù)訓練系統(tǒng)及訓練方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210150847.2
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114627705A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹海輝
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽省立醫(yī)院（中國科學技術(shù)大學附屬第一醫(yī)院）
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;G09B23/28;G06F3/01;G06T17/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡闊雷

1.一種基于VR技術(shù)的穿刺手術(shù)訓練系統(tǒng)，其特征在于，包括：

3D建模模塊(10)，包括場景數(shù)據(jù)庫(101)、場景輸出裝置(102)和VR穿戴終端(103)，所述場景數(shù)據(jù)庫(101)包含虛擬的三維穿刺訓練模型和穿刺所需要的虛擬醫(yī)療用具，所述場景輸出裝置(102)包含三維穿刺訓練模型和人體的手指部分，所述場景數(shù)據(jù)庫(101)與所述場景輸出裝置(102)連接，所述場景輸出裝置(102)與所述VR穿戴終端(103)連接；

穿刺姿態(tài)采集模塊(20)，用于獲取手持的穿刺針的穿刺夾角以及所述穿刺針的刺入長度；

虛擬現(xiàn)實交互模塊(30)，用于將所述穿刺姿態(tài)采集模塊(20)獲取的穿刺夾角和刺入長度與所述場景輸出裝置(102)交互，形成穿刺針與所述三維穿刺訓練模型之間的穿刺夾角，以及穿刺針與三維穿刺訓練模型之間的刺入長度；

訓練操作仿真模塊(40)，用于采集每次訓練操作時的三維穿刺訓練模型的輸出信號，并收集所述信息采集模塊獲取的刺入長度和穿刺夾角，統(tǒng)計所述三維穿刺訓練模型的輸出信號表示穿刺成功對應的穿刺夾角和刺入長度，以及所述三維穿刺訓練模型表示穿刺不成功對應的穿刺夾角；

訓練結(jié)果分析模塊(50)，用于分析處理所述三維穿刺訓練模型的輸出信號與所述穿刺夾角之間的對應關(guān)系，確定穿刺手術(shù)的穿刺夾角范圍。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于VR技術(shù)的穿刺手術(shù)訓練系統(tǒng)，其特征在于：所述VR穿戴終端(103)內(nèi)還設(shè)有語音提醒模塊(104)，將所述信息采集模塊采集到的穿刺針的刺入長度與標準長度進行對比，所述語音提醒模塊(104)在所述穿刺針的刺入長度小于標準長度時發(fā)出語音提示，以使得所述使用人員將所述穿刺針按照標準長度刺入血管內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于VR技術(shù)的穿刺手術(shù)訓練系統(tǒng)，其特征在于：所述三維穿刺訓練模型包括底座(1)以及設(shè)置在底座(1)上的模擬硅膠皮(2)，所述底座(1)的上表面設(shè)有用于容納模擬血管(3)的上開槽(4)，且所述模擬硅膠皮(2)的下表面設(shè)有用于容納所述模擬血管(3)的下開槽(5)，所述上開槽(4)的內(nèi)部安裝有用于檢測針頭穿刺位置的檢測軌道(6)；

所述檢測軌道(6)包括半圓軌體(61)，以及至少兩個均勻分布在所述半圓軌體(61)表面的線性開口(62)，所述線性開口(62)內(nèi)安裝有壓力檢測塊(63)，且兩個所述壓力檢測塊(63)之間通過弧形彎板(64)連接，所述弧形彎板(64)的中心位置兩側(cè)均設(shè)有移動卡尺(65)，所述移動卡尺(65)帶動所述壓力檢測塊(63)以所述半圓軌體(61)的中心位置為原點進行往復移動，以檢測血管不同位置的穿刺訓練結(jié)果。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于VR技術(shù)的穿刺手術(shù)訓練系統(tǒng)，其特征在于：所述上開槽(4)的底部中心位置設(shè)有限位沉槽(7)，所述移動卡尺(65)設(shè)置在所述限位沉槽(7)內(nèi)并沿著所述限位沉槽(7)移動。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于VR技術(shù)的穿刺手術(shù)訓練系統(tǒng)，其特征在于：所述移動卡尺(65)的上表面設(shè)有位移刻度(8)，且所述位移刻度(8)以遠離與所述弧形彎板(64)連接的一端為零點，所述模擬硅膠皮(2)的上表面設(shè)有位置標號(9)，且所述位置標號(9)以所述模擬硅膠皮(2)的中心位置為零點。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于VR技術(shù)的穿刺手術(shù)訓練系統(tǒng)，其特征在于：所述壓力檢測塊(63)包括空腔板塊(631)、安裝在所述空腔板塊(631)內(nèi)部的壓力傳感器(632)，以及用于封蓋所述壓力傳感器(632)的擠壓板(633)，所述壓力傳感器(632)用于檢測所述擠壓板(633)在靜脈穿刺針的推動作用下的推力。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于VR技術(shù)的穿刺手術(shù)訓練系統(tǒng)，其特征在于，所述訓練操作仿真模塊(40)用于根據(jù)所述穿刺針的插入位置來仿真所述壓力檢測塊(63)的輸出結(jié)果，所述穿刺針的端部在虛擬場景中與所述壓力檢測塊(63)接觸時，所述壓力檢測塊(63)的輸出信號表示穿刺失敗，所述穿刺針的端部在虛擬場景中與所述壓力檢測塊(63)不接觸，且所述穿刺針在虛擬場景中的穿刺長度達到標準長度時，所述壓力檢測塊(63)的輸出信號表示穿刺成功。