本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)教育實(shí)訓(xùn)操作領(lǐng)域，具體涉及一種基于嵌入式和三維可視化結(jié)合的氣管插管操作自動(dòng)評(píng)估的訓(xùn)練系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的氣管插管訓(xùn)練過(guò)程的判定是由專業(yè)教師現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估。通過(guò)教師的經(jīng)驗(yàn)判斷學(xué)員插管的位置、力度、深度、速度是否正確，然而這樣的訓(xùn)練方式存在下列5個(gè)問(wèn)題：(1)對(duì)教師及教師的經(jīng)驗(yàn)依賴程度高；(2)難以對(duì)實(shí)操訓(xùn)練效果標(biāo)準(zhǔn)量化；(3)訓(xùn)練枯燥乏味，訓(xùn)練的模型沒(méi)有互動(dòng)，學(xué)生的積極性不高；(4)只能課上訓(xùn)練，受場(chǎng)地、時(shí)間的限制，每個(gè)學(xué)生并不能都能得到教師的課上指導(dǎo)。(5)對(duì)于氣管插管，由于有模型的遮蓋，教師無(wú)法直接判斷學(xué)員操作的正確性。

2、隨著科技進(jìn)步、三維仿真技術(shù)的成熟、嵌入式的模塊化等多個(gè)學(xué)科融合得到關(guān)注，其在醫(yī)學(xué)教育實(shí)訓(xùn)領(lǐng)域有極大的應(yīng)用潛力。然而，目前缺乏一種能夠通過(guò)三維仿真技術(shù)及嵌入想結(jié)合的訓(xùn)練系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于嵌入式和三維可視化結(jié)合的氣管插管操作自動(dòng)評(píng)估的訓(xùn)練系統(tǒng)及方法，提高訓(xùn)練效率和效果。

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

3、一方面，本發(fā)明提供一種基于嵌入式和三維可視化結(jié)合的氣管插管操作自動(dòng)評(píng)估的訓(xùn)練系統(tǒng)，其包括模擬人體結(jié)構(gòu)的氣管模型和食道模型，所述氣管模型包括聲門、主氣管、左支氣管和右支氣管，在所述聲門、主氣管、左主支氣管、右主支氣管和食道位置安裝有金屬檢測(cè)傳感器，所述金屬檢測(cè)傳感器用于檢測(cè)是否有金屬經(jīng)過(guò)其所在部分的通道，并且金屬檢測(cè)傳感器連接嵌入式控制系統(tǒng)，將檢測(cè)到的信息發(fā)送至嵌入式控制系統(tǒng)。

4、進(jìn)一步的，所述嵌入式控制系統(tǒng)包括主控制器、傳感器控制模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊和顯示模塊。

5、更進(jìn)一步的，所述嵌入式控制器通過(guò)wifi網(wǎng)絡(luò)連接到后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

6、進(jìn)一步的，在進(jìn)行氣管插管模擬操作時(shí)，通過(guò)金屬檢測(cè)傳感器檢測(cè)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與記錄，系統(tǒng)分析金屬導(dǎo)管通過(guò)哪個(gè)部分的金屬檢測(cè)傳感器，如果通過(guò)聲門、氣管則判定結(jié)果為正確，如果通過(guò)主支氣管則判定結(jié)果未插入過(guò)深，如果通過(guò)食道則判定結(jié)果為錯(cuò)誤。

7、進(jìn)一步的，所述金屬檢測(cè)傳感器通過(guò)檢測(cè)電感變化來(lái)判斷是否被觸發(fā)，從而確定插管所在的位置；所述嵌入式控制系統(tǒng)通過(guò)引腳中斷事件得到金屬檢測(cè)傳感器被觸發(fā)的消息，并將插管位置數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，所述服務(wù)器控制三維應(yīng)用播放不同的動(dòng)畫(huà)，實(shí)現(xiàn)直觀、及時(shí)的效果展示。

8、進(jìn)一步的，使用塑料材質(zhì)模擬聲門、氣管、主支氣管以及食道，使用硅膠材質(zhì)模擬皮膚肌肉組織，整體架構(gòu)模擬人體基本結(jié)構(gòu)。

9、另一方面，本發(fā)明還提供一種基于嵌入式和三維可視化結(jié)合的氣管插管操作自動(dòng)評(píng)估的訓(xùn)練方法，訓(xùn)練步驟為：

10、步驟1，啟動(dòng)攝像頭，將攝像頭角度調(diào)整到合適角度，能夠完整拍攝到操作區(qū)域；

11、步驟2，打開(kāi)web端程序，以賬號(hào)和密碼登錄氣管插管三維訓(xùn)練平臺(tái)，登錄后檢查攝像頭拍攝是否正常；

12、步驟3，打開(kāi)氣管插管模擬人裝置上的嵌入式控制器；

13、步驟4，完成以上的操作后點(diǎn)擊頁(yè)面上的開(kāi)始按鈕然后進(jìn)行訓(xùn)練，在操作時(shí)安裝在模擬人聲門、氣管、左主支氣管、右主支氣管和食道的金屬檢測(cè)傳感器會(huì)檢測(cè)到金屬插管的所在位置，之后嵌入式控制器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將當(dāng)前信息傳輸?shù)胶笈_(tái)服務(wù)器；

14、步驟5，每次訓(xùn)練結(jié)束后，進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)記錄；自動(dòng)保存訓(xùn)練的視頻，用于后期回放。

15、進(jìn)一步的，通過(guò)區(qū)分模型材質(zhì)和氣管插管操作使用的導(dǎo)管材質(zhì)，營(yíng)造使用金屬檢測(cè)傳感器檢測(cè)出導(dǎo)管的條件。

16、進(jìn)一步的，通過(guò)使用金屬檢測(cè)傳感器檢測(cè)操作的導(dǎo)管從而分辨并判定該導(dǎo)管所在模型的具體位置。

17、更進(jìn)一步的，根據(jù)操作的結(jié)果分以下判別標(biāo)準(zhǔn)：(1)聲門觸發(fā)：說(shuō)明插管開(kāi)始進(jìn)入主氣管，正常操作；(2)氣管觸發(fā)：插管位于主氣管，正常操作；(3)左主支氣管、右主支氣管觸發(fā)：插管通過(guò)了主氣管，進(jìn)入了支氣管，是過(guò)度操作；(4)食道觸發(fā)：插管沒(méi)有進(jìn)入主氣管，而是進(jìn)入了食道，是錯(cuò)誤操作。

18、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明使得醫(yī)護(hù)人員可以直觀的判斷自己的操作是否正確和標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到訓(xùn)練的目的。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了插管所在關(guān)鍵位置的檢測(cè)，以及本系統(tǒng)可與三維可視化進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)直觀、及時(shí)的效果展示。

技術(shù)特征：

1.一種基于嵌入式和三維可視化結(jié)合的氣管插管操作自動(dòng)評(píng)估的訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，包括模擬人體結(jié)構(gòu)的氣管模型和食道模型，所述氣管模型包括聲門、主氣管、左支氣管和右支氣管，在所述聲門、主氣管、左主支氣管、右主支氣管和食道位置安裝有金屬檢測(cè)傳感器，所述金屬檢測(cè)傳感器用于檢測(cè)是否有金屬經(jīng)過(guò)其所在部分的通道，并且金屬檢測(cè)傳感器連接嵌入式控制系統(tǒng)，將檢測(cè)到的信息發(fā)送至嵌入式控制系統(tǒng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式和三維可視化結(jié)合的氣管插管操作自動(dòng)評(píng)估的訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述嵌入式控制系統(tǒng)包括主控制器、傳感器控制模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊和顯示模塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于嵌入式和三維可視化結(jié)合的氣管插管操作自動(dòng)評(píng)估的訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述嵌入式控制器通過(guò)wifi網(wǎng)絡(luò)連接到后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式和三維可視化結(jié)合的氣管插管操作自動(dòng)評(píng)估的訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，在進(jìn)行氣管插管模擬操作時(shí)，通過(guò)金屬檢測(cè)傳感器檢測(cè)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與記錄，系統(tǒng)分析金屬導(dǎo)管通過(guò)哪個(gè)部分的金屬檢測(cè)傳感器，如果通過(guò)聲門、氣管則判定結(jié)果為正確，如果通過(guò)主支氣管則判定結(jié)果未插入過(guò)深，如果通過(guò)食道則判定結(jié)果為錯(cuò)誤。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式和三維可視化結(jié)合的氣管插管操作自動(dòng)評(píng)估的訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬檢測(cè)傳感器通過(guò)檢測(cè)電感變化來(lái)判斷是否被觸發(fā)，從而確定插管所在的位置；所述嵌入式控制系統(tǒng)通過(guò)引腳中斷事件得到金屬檢測(cè)傳感器被觸發(fā)的消息，并將插管位置數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，所述服務(wù)器控制三維應(yīng)用播放不同的動(dòng)畫(huà)，實(shí)現(xiàn)直觀、及時(shí)的效果展示。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式和三維可視化結(jié)合的氣管插管操作自動(dòng)評(píng)估的訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，使用塑料材質(zhì)模擬聲門、氣管、主支氣管以及食道，使用硅膠材質(zhì)模擬皮膚肌肉組織，整體架構(gòu)模擬人體基本結(jié)構(gòu)。

7.一種基于嵌入式和三維可視化結(jié)合的氣管插管操作自動(dòng)評(píng)估的訓(xùn)練方法，其特征在于，訓(xùn)練步驟為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7一種基于嵌入式和三維可視化結(jié)合的氣管插管操作自動(dòng)評(píng)估的訓(xùn)練方法，其特征在于，通過(guò)區(qū)分模型材質(zhì)和氣管插管操作使用的導(dǎo)管材質(zhì)，營(yíng)造使用金屬檢測(cè)傳感器檢測(cè)出導(dǎo)管的條件。

9.根據(jù)權(quán)利要求7一種基于嵌入式和三維可視化結(jié)合的氣管插管操作自動(dòng)評(píng)估的訓(xùn)練方法，其特征在于，通過(guò)使用金屬檢測(cè)傳感器檢測(cè)操作的導(dǎo)管從而分辨并判定該導(dǎo)管所在模型的具體位置。

10.根據(jù)權(quán)利要求9一種基于嵌入式和三維可視化結(jié)合的氣管插管操作自動(dòng)評(píng)估的訓(xùn)練方法，其特征在于，根據(jù)操作的結(jié)果分以下判別標(biāo)準(zhǔn)：(1)聲門觸發(fā)：說(shuō)明插管開(kāi)始進(jìn)入主氣管，正常操作；(2)氣管觸發(fā)：插管位于主氣管，正常操作；(3)左主支氣管、右主支氣管觸發(fā)：插管通過(guò)了主氣管，進(jìn)入了支氣管，是過(guò)度操作；(4)食道觸發(fā)：插管沒(méi)有進(jìn)入主氣管，而是進(jìn)入了食道，是錯(cuò)誤操作。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于嵌入式和三維可視化結(jié)合的氣管插管操作自動(dòng)評(píng)估的訓(xùn)練系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括模擬人體結(jié)構(gòu)的氣管模型和食道模型，所述氣管模型包括聲門、主氣管、左支氣管和右支氣管，在所述聲門、主氣管、左主支氣管、右主支氣管和食道位置安裝有金屬檢測(cè)傳感器，所述金屬檢測(cè)傳感器用于檢測(cè)是否有金屬經(jīng)過(guò)其所在部分的通道，并且金屬檢測(cè)傳感器連接嵌入式控制系統(tǒng)，將檢測(cè)到的信息發(fā)送至嵌入式控制系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)基于插管過(guò)程中的位置、力度、深度、速度等由人眼不能直接觀察到的關(guān)鍵點(diǎn)的感應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸，并和三維仿真模型連通互動(dòng)，將操作過(guò)程以可視化的方式展示，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)評(píng)估，以最終實(shí)現(xiàn)操作考核的可量化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。

技術(shù)研發(fā)人員：王寧,吳昊,陳旭鋒,婁爽,許迪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京醫(yī)科大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26