本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)用具，具體涉及一種胸腔鏡手術(shù)模擬訓(xùn)練箱。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)微創(chuàng)理念的發(fā)展，微創(chuàng)技術(shù)被越來越廣泛的應(yīng)用于各類外科手術(shù)中。胸腔鏡被譽(yù)為上個(gè)世紀(jì)胸外科界的重大突破之一，是胸部微創(chuàng)外科的代表性手術(shù)。然而電視胸腔鏡手術(shù)和常規(guī)開胸手術(shù)有很大區(qū)別，難度要大得多。他通常是在3-4個(gè)1.5cm左右的胸壁小切口下進(jìn)行，醫(yī)生通過觀察電視中顯示的腔鏡視野使用特殊的手術(shù)器械完成手術(shù)。但是患者胸腔內(nèi)部的影像經(jīng)過腔鏡采集、電視顯像后，其空間感和方向感較之傳統(tǒng)的開胸手術(shù)的裸露視野有很大的不同。醫(yī)生必須經(jīng)過大量的腔鏡下手術(shù)訓(xùn)練才能準(zhǔn)確的在臨床上完成胸腔鏡手術(shù)。

胸腔鏡手術(shù)訓(xùn)練在進(jìn)入臨床訓(xùn)練之前需要進(jìn)行大量的基礎(chǔ)操作訓(xùn)練，該階段常用的訓(xùn)練裝置為腔鏡模擬訓(xùn)練箱。傳統(tǒng)的腔鏡模擬訓(xùn)練箱主體是一個(gè)長(zhǎng)方體的盒子，在盒子的頂部留有數(shù)個(gè)手術(shù)器械入口。通過這種裝置模擬一個(gè)在腔鏡視野下操作手術(shù)器械的環(huán)境。然而這種訓(xùn)練箱由于結(jié)構(gòu)和功能單一，受訓(xùn)者無法受到最接近真實(shí)手術(shù)環(huán)境的訓(xùn)練；于是就出現(xiàn)了內(nèi)設(shè)有各種模型的訓(xùn)練箱，但是每訓(xùn)練一次就需要重新做一次模型，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，在訓(xùn)練的過程中也無法得到針對(duì)性的參數(shù)數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行手術(shù)方案的修訂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種胸腔鏡手術(shù)模擬訓(xùn)練箱，通過三維生成模塊的應(yīng)用，可以根據(jù)需要生成各種人體胸腔和手術(shù)器械三維模型，從而滿足不同的訓(xùn)練的要求，同時(shí)模型構(gòu)建簡(jiǎn)單，通過紅外感應(yīng)模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)手術(shù)器械運(yùn)動(dòng)軌跡的采集，從而根據(jù)其運(yùn)動(dòng)軌跡驅(qū)動(dòng)三維模型的針對(duì)性變化，通過自定義的仿真分析模塊、虛擬參數(shù)模塊以及虛擬參數(shù)作動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)各種手術(shù)方案的仿真分析，從而為手術(shù)方案的修訂提供了針對(duì)性的意見；同時(shí)也可以在手術(shù)的過程中進(jìn)行各種參數(shù)的顯示，并與醫(yī)護(hù)人員根據(jù)數(shù)據(jù)提示進(jìn)行下一步手術(shù)步驟的調(diào)整。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種胸腔鏡手術(shù)模擬訓(xùn)練箱，包括箱體，還包括安裝在箱體內(nèi)的

三維圖像生成模塊，包括180°立體柱狀環(huán)幕、高性能圖形集群服務(wù)器、六組3d投影儀和素材數(shù)據(jù)庫，面向六通道同步并行圖像運(yùn)算，涵蓋各種人體胸腔和手術(shù)器械圖像，并予以詳細(xì)刻畫；

轉(zhuǎn)移節(jié)點(diǎn)模塊，與三維圖像生成模塊中的各元素相連，通過改變轉(zhuǎn)移節(jié)點(diǎn)的位置、方向設(shè)置，使三維模型產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)；

紅外感應(yīng)模塊，包括對(duì)稱設(shè)計(jì)的發(fā)射柱和接收柱，發(fā)射柱內(nèi)側(cè)均勻設(shè)置有一列萬向節(jié)，每個(gè)萬向節(jié)的頂部設(shè)置有一個(gè)紅外線發(fā)射器，萬向節(jié)的外側(cè)設(shè)置有平光鏡，平光鏡外側(cè)平行設(shè)置有若干列相互獨(dú)立的透鏡，每個(gè)透鏡滑動(dòng)設(shè)置在滑軌上，接收柱的內(nèi)側(cè)設(shè)置有一個(gè)紅外ccd面板；

中央處理器，用于接收人機(jī)操作模塊輸入的控制命令，并將其按照預(yù)設(shè)的算法發(fā)送到指定的模塊，用于接收紅外感應(yīng)模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的算法生成對(duì)應(yīng)的控制命令到三維圖像生成模塊和轉(zhuǎn)移節(jié)點(diǎn)模塊；

虛擬參數(shù)作動(dòng)模塊，用于驅(qū)動(dòng)參數(shù)變化的，與三維圖像生成模塊中的各元素建立關(guān)系后，可以在指定的范圍內(nèi)對(duì)參數(shù)進(jìn)行變動(dòng)，從而可以驅(qū)動(dòng)仿真分析方法針對(duì)不同的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算求解；

虛擬參數(shù)模塊，為在三維模型中插入的各類型的能達(dá)到直接獲取相應(yīng)的結(jié)果或信息的目標(biāo)的邏輯單元；

仿真分析模塊，用于輸入可以分解為設(shè)計(jì)變量、設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)約束的參數(shù)、算法，并將輸入?yún)?shù)、算法劃分為單元、特性和載荷，分別作用到指定的模塊上；并用于根據(jù)接收的控制命令進(jìn)行三維模型的分解、切割、放大和縮小

所述虛擬參數(shù)作動(dòng)模塊通過循環(huán)執(zhí)行仿真分析模塊，將結(jié)果反饋給仿真分析模塊，仿真分析模塊提取結(jié)果，并將結(jié)果發(fā)送到所述虛擬參數(shù)模塊，所述虛擬參數(shù)模塊接收結(jié)果并自動(dòng)顯示結(jié)果數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述人機(jī)操作模塊采用觸摸屏，安裝在箱體的外壁上。

優(yōu)選地，所述發(fā)射柱和接收柱堆成安裝在箱體的左右內(nèi)側(cè)壁上。

優(yōu)選地，所述素材數(shù)據(jù)庫連接有一數(shù)據(jù)更新模塊，用于通過有線或無線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)的更新。

優(yōu)選地，所述箱體上端邊緣還安裝有一攝像頭，用于采集整個(gè)手術(shù)的過程數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)庫進(jìn)行儲(chǔ)存。

優(yōu)選地，還包括一數(shù)據(jù)共享模塊，用于通過下載或無線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行數(shù)據(jù)庫和素材數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)的共享。

本發(fā)明具有以下有益效果：

通過三維生成模塊的應(yīng)用，可以根據(jù)需要生成各種人體胸腔和手術(shù)器械三維模型，從而滿足不同的訓(xùn)練的要求，同時(shí)模型構(gòu)建簡(jiǎn)單，通過紅外感應(yīng)模塊的設(shè)計(jì)，通過萬向節(jié)改變紅外線的射出方向，通過透鏡組將紅外線進(jìn)行透射，改變紅外線的光路，從而形成一個(gè)紅外線光幕，并通過紅外ccd面板接收，通過調(diào)整萬向節(jié)和透鏡的位置，可以形成不同的紅外線光幕，實(shí)現(xiàn)了對(duì)手術(shù)器械運(yùn)動(dòng)軌跡的采集，從而根據(jù)其運(yùn)動(dòng)軌跡驅(qū)動(dòng)三維模型的針對(duì)性變化，通過自定義的仿真分析模塊、虛擬參數(shù)模塊以及虛擬參數(shù)作動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)各種手術(shù)方案的仿真分析，從而為手術(shù)方案的修訂提供了針對(duì)性的意見；同時(shí)也可以在手術(shù)的過程中進(jìn)行各種參數(shù)的顯示，并與醫(yī)護(hù)人員根據(jù)數(shù)據(jù)提示進(jìn)行下一步手術(shù)步驟的調(diào)整。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)框圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中紅外感應(yīng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

一種胸腔鏡手術(shù)模擬訓(xùn)練箱，包括箱體，箱體為立方體或橢圓形箱體，且上端開口，側(cè)面設(shè)有若干用于手術(shù)器械進(jìn)行的通孔，還包括安裝在箱體內(nèi)的

三維圖像生成模塊，包括180°立體柱狀環(huán)幕、高性能圖形集群服務(wù)器、六組3d投影儀和素材數(shù)據(jù)庫，面向六通道同步并行圖像運(yùn)算，涵蓋各種人體胸腔和手術(shù)器械圖像，并予以詳細(xì)刻畫；

轉(zhuǎn)移節(jié)點(diǎn)模塊，與三維圖像生成模塊中的各元素相連，通過改變轉(zhuǎn)移節(jié)點(diǎn)的位置、方向設(shè)置，使三維模型產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)；

紅外感應(yīng)模塊，包括對(duì)稱設(shè)計(jì)的發(fā)射柱2和接收柱3，發(fā)射柱2內(nèi)側(cè)均勻設(shè)置有一列萬向節(jié)4，每個(gè)萬向節(jié)4的頂部設(shè)置有一個(gè)紅外線發(fā)射器5，萬向節(jié)4的外側(cè)設(shè)置有平光鏡6，平光鏡6外側(cè)平行設(shè)置有若干列相互獨(dú)立的透鏡7，每個(gè)透鏡7滑動(dòng)設(shè)置在滑軌8上，接收柱3的內(nèi)側(cè)設(shè)置有一個(gè)紅外ccd面板1；

中央處理器，用于接收人機(jī)操作模塊輸入的控制命令，并將其按照預(yù)設(shè)的算法發(fā)送到指定的模塊，用于接收紅外感應(yīng)模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的算法生成對(duì)應(yīng)的控制命令到三維圖像生成模塊和轉(zhuǎn)移節(jié)點(diǎn)模塊；

虛擬參數(shù)作動(dòng)模塊，用于驅(qū)動(dòng)參數(shù)變化的，與三維圖像生成模塊中的各元素建立關(guān)系后，可以在指定的范圍內(nèi)對(duì)參數(shù)進(jìn)行變動(dòng)，從而可以驅(qū)動(dòng)仿真分析方法針對(duì)不同的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算求解；

虛擬參數(shù)模塊，為在三維模型中插入的各類型的能達(dá)到直接獲取相應(yīng)的結(jié)果或信息的目標(biāo)的邏輯單元；

仿真分析模塊，用于輸入可以分解為設(shè)計(jì)變量、設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)約束的參數(shù)、算法，并將輸入?yún)?shù)、算法劃分為單元、特性和載荷，分別作用到指定的模塊上；并用于根據(jù)接收的控制命令進(jìn)行三維模型的分解、切割、放大和縮小

所述虛擬參數(shù)作動(dòng)模塊通過循環(huán)執(zhí)行仿真分析模塊，將結(jié)果反饋給仿真分析模塊，仿真分析模塊提取結(jié)果，并將結(jié)果發(fā)送到所述虛擬參數(shù)模塊，所述虛擬參數(shù)模塊接收結(jié)果并自動(dòng)顯示結(jié)果數(shù)據(jù)。

所述人機(jī)操作模塊采用觸摸屏，安裝在箱體的外壁上。

所述發(fā)射柱2和接收柱3堆成安裝在箱體的左右內(nèi)側(cè)壁上。

所述素材數(shù)據(jù)庫連接有一數(shù)據(jù)更新模塊，用于通過有線或無線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)的更新。

所述箱體上端邊緣還安裝有一攝像頭，用于采集整個(gè)手術(shù)的過程數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)庫進(jìn)行儲(chǔ)存。

還包括一數(shù)據(jù)共享模塊，用于通過下載或無線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行數(shù)據(jù)庫和素材數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)的共享。

所述設(shè)計(jì)變量、設(shè)計(jì)目標(biāo)以及設(shè)計(jì)約束與仿真分析模塊中相關(guān)元素有著直接或間接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。所述仿真分析模塊內(nèi)設(shè)有element：廣義單元為仿真分析的真實(shí)對(duì)象；property：特性為一些分析對(duì)象上靜態(tài)的共用屬性信息；load：載荷為加載在這些分析載荷上外部影響因素或條件；analysis：分析為各類具體的仿真分析方法和評(píng)估方法；result：計(jì)算得到的數(shù)據(jù)以及基于數(shù)據(jù)處理的表格、云圖、報(bào)告；variable：設(shè)計(jì)變量是模型中可變量的標(biāo)識(shí)；target：設(shè)計(jì)目標(biāo)是最終用于衡量模型的好壞或合理性的指標(biāo)或指標(biāo)的處理結(jié)果；constraint：設(shè)計(jì)約束是系統(tǒng)在考慮優(yōu)化時(shí)需要遵守的規(guī)則；optalgorithm：優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是各類進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體算法；optresult：優(yōu)化結(jié)果通過優(yōu)化計(jì)算得到的設(shè)計(jì)變量的最優(yōu)取值。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。