一種具有執(zhí)刀手法識別功能的手術(shù)刀電子訓(xùn)練系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于臨床解剖教具技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有執(zhí)刀手法識別功能的手術(shù)刀電子訓(xùn)練系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在醫(yī)學(xué)解剖學(xué)及外科學(xué)教學(xué)及實驗中，根據(jù)規(guī)范性教材《局部解剖學(xué)》、《外科手術(shù)學(xué)》的教學(xué)要求，要求對受訓(xùn)者進(jìn)行手術(shù)刀四種執(zhí)刀手法(執(zhí)弓式、握持式、執(zhí)筆式、反挑式)下的持刀、入刀、行刀及出刀的方法訓(xùn)練。為了培訓(xùn)正確的手術(shù)刀運(yùn)用及操作方法，培訓(xùn)者通過口述講解要求受訓(xùn)者注意手術(shù)刀把握的手型，還需要求受訓(xùn)者精細(xì)把握手術(shù)刀操作力度、傾斜度、手術(shù)刀操作節(jié)律(走向、運(yùn)動速度、距離)等等。因此，單憑口述指導(dǎo)及有限的實驗室環(huán)境下訓(xùn)練，要使受訓(xùn)者能迅速精細(xì)界定和把握手術(shù)刀運(yùn)用及操作方法有一定難度，常會出現(xiàn)受訓(xùn)者把握不準(zhǔn)、不精細(xì)、效率低下的問題，而且人工進(jìn)行解剖及手術(shù)訓(xùn)練教學(xué)對教學(xué)環(huán)境要求高，這些問題都制約著解剖教學(xué)的質(zhì)量的提升。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種具有執(zhí)刀手法識別功能的手術(shù)刀電子訓(xùn)練系統(tǒng)。該訓(xùn)練系統(tǒng)用于臨床解剖教學(xué)和解剖練習(xí)，通過交互式的智能化訓(xùn)練和檢測極大地提高了教學(xué)效果和解剖訓(xùn)練的精準(zhǔn)度，解決了原有人工指導(dǎo)解剖手術(shù)訓(xùn)練帶來的不精細(xì)、培訓(xùn)效率低、解剖操作把握不準(zhǔn)、訓(xùn)練環(huán)境受限制等問題。
[0004]為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型采用的一個技術(shù)方案是，一種具有執(zhí)刀手法識別功能的手術(shù)刀電子訓(xùn)練系統(tǒng)，包括由工程塑料制成的模擬手術(shù)刀，模擬手術(shù)刀的刀柄上固定有手型傳感器，模擬手術(shù)刀的刀柄尾端固定有傾角傳感器；手型傳感器和傾角傳感器均與處理器連接，處理器還連接有行刀感應(yīng)板、顯示器、語音放音模塊、FM無線調(diào)頻發(fā)射器、FM無線耳機(jī)和電池。
[0005]本實用新型還具有以下特點(diǎn):
[0006]手型傳感器采用點(diǎn)陣式壓力傳感器，為筒形傳感器，套在模擬手術(shù)刀的刀柄外并用緊固件固定。
[0007]手型傳感器沿軸向向著刀柄末端的方向依次分為A、B、C三個區(qū)，三個區(qū)內(nèi)按照成年人正常執(zhí)刀手型共劃分有八個標(biāo)準(zhǔn)感應(yīng)區(qū)域。以右手持刀且刀頭向下為模擬手術(shù)刀的標(biāo)準(zhǔn)方式，A區(qū)劃分有四個標(biāo)準(zhǔn)感應(yīng)區(qū)域，分別為位于手型傳感器的上、下、左、右方向的標(biāo)準(zhǔn)感應(yīng)區(qū)域a、b、c、d;B區(qū)劃分有三個標(biāo)準(zhǔn)感應(yīng)區(qū)域，分別為位于手型傳感器的下、左、右方向的標(biāo)準(zhǔn)感應(yīng)區(qū)域e、f、g ;C區(qū)劃分有一個標(biāo)準(zhǔn)感應(yīng)區(qū)域，為位于手型傳感器的下方的標(biāo)準(zhǔn)感應(yīng)區(qū)域h。
[0008]傾角傳感器由微型的三軸重力加速度傳感器芯片、接口調(diào)理及穩(wěn)壓電路組成，采用帽式封裝結(jié)構(gòu)，套在刀柄末端。
[0009]行刀感應(yīng)板為電阻式壓力板，劃分有行刀訓(xùn)練操作區(qū)和按鍵區(qū)，按鍵區(qū)設(shè)有各種執(zhí)刀手法的選擇按鍵。
[0010]處理器采用內(nèi)部帶有A/D變換器的單片機(jī)。
[0011]語音放音模塊由ISD系列可尋址的語音錄放芯片及外圍錄放電路組成。
[0012]無線調(diào)頻發(fā)射器采用多頻點(diǎn)可選的FM調(diào)頻發(fā)射器。
[0013]無線耳機(jī)采用多頻點(diǎn)可選的頭戴式FM無線耳機(jī)。
[0014]本實用新型的有益效果是:⑴本實用新型手術(shù)刀電子訓(xùn)練系統(tǒng)具有執(zhí)刀手法識別功能，想法新穎、結(jié)構(gòu)簡單、智能性好、精確度高，訓(xùn)練環(huán)境要求低、操作趣味性強(qiáng)、既便于個體化訓(xùn)練又適合群體化教學(xué)等優(yōu)點(diǎn)，是一種低功耗、低成本、易于實現(xiàn)的手術(shù)刀電子訓(xùn)練教具。(2)采用本實用新型的手術(shù)刀電子訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)和訓(xùn)練，可不受環(huán)境限制，交互式訓(xùn)練可使操作者更直觀、精細(xì)地體會操作方法，有利于提高執(zhí)刀手法的培訓(xùn)效率和效果。
(3)本實用新型的手術(shù)刀電子訓(xùn)練系統(tǒng)具有用戶自拓展功能，用戶可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容需要更改或拓展教學(xué)訓(xùn)練內(nèi)容，也可通過更改系統(tǒng)語音、顯示提示信息及訓(xùn)練預(yù)案數(shù)據(jù)，來增加其它執(zhí)刀手法訓(xùn)練或經(jīng)典手術(shù)模仿訓(xùn)練預(yù)案以拓展該教學(xué)系統(tǒng)的功能。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的手術(shù)刀電子訓(xùn)練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實用新型的手術(shù)刀電子訓(xùn)練系統(tǒng)中模擬手術(shù)刀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本實用新型的手術(shù)刀電子訓(xùn)練系統(tǒng)中行刀感應(yīng)板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中，1.模擬手術(shù)刀，2.手型傳感器，3.傾角傳感器，4.處理器，5.行刀感應(yīng)板，6.顯示器，7.語音放音模塊，8.FM無線調(diào)頻發(fā)射器，9.FM無線耳機(jī)，10.電源，11.刀頭，12.刀柄，13.數(shù)據(jù)線。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0020]按照現(xiàn)有解剖教學(xué)和實驗要求，受訓(xùn)者需要掌握執(zhí)弓式、執(zhí)筆式、握持式、反挑式四種執(zhí)刀手法的運(yùn)用，下面以這四種執(zhí)刀手法為例，說明本實用新型的手術(shù)刀電子訓(xùn)練系統(tǒng)，但本實用新型并不限于這四種執(zhí)刀手法。
[0021]本實用新型提供了一種具有執(zhí)刀手法識別功能的手術(shù)刀電子訓(xùn)練系統(tǒng)，如圖1所示，包括模擬手術(shù)刀1，模擬手術(shù)刀的刀柄12上固定有手型傳感器2，模擬手術(shù)刀1的刀柄12尾端固定有傾角傳感器3 ;手型傳感器2和傾角傳感器3均與處理器4連接，處理器4還連接有行刀感應(yīng)板5、顯示器6、語音放音模塊7、FM無線調(diào)頻發(fā)射器8、FM無線耳機(jī)9和電池10。
[0022]如圖2所示，模擬手術(shù)刀1由刀頭11和刀柄12組成，刀頭11和刀柄12均由聚乙烯塑料制成，能在行刀感應(yīng)板5上作模擬行刀操作。模擬手術(shù)刀1的形狀、尺寸與真實手術(shù)刀一致。刀頭11和刀柄12的形狀、尺寸可采用常用的22號柳葉刀和四號手術(shù)刀柄，也可采用其他型號的刀頭和刀柄。
[0023]本實施方式的手型傳感器2采用薄型筒形傳感器，套在刀柄外并用緊固件固定；手型傳感器2采用能分辨毫米級間隔精度的點(diǎn)陣式壓力傳感器，可以感應(yīng)出作用于傳感器上手指按壓的個數(shù)、位置、區(qū)域大小、壓力大小等參數(shù)，并將這些參數(shù)傳輸給處理器4進(jìn)行變換識別。
[0024]當(dāng)然，本實用新型的手型傳感器2還可以采用其它結(jié)構(gòu)，或其他類型的壓力傳感器。只要能測試起到測試手型的作用均可。例如，手型傳感器2還可以采用薄型片式結(jié)構(gòu)的傳感器，貼在刀柄12上。
[0025]傾角傳感器3為多參數(shù)輸入部件，通過數(shù)據(jù)線13將信息傳給處理4，通過對傾角傳感器3的數(shù)據(jù)讀入和解算，可實現(xiàn)對手術(shù)刀現(xiàn)行傾斜角測量。為了掌握解剖過程中手木刀的持刀傾角，又能保持刀柄的原有尺寸大小，不影響操作的手感，本實用新型中的傾角傳感器3采用緊湊型帽式包裝形式，使用時可方便地套在刀柄尾端。為縮小傾角傳感器體積，其內(nèi)部由微型的三軸重力加速度傳感器芯片、接口調(diào)理及穩(wěn)壓電路組成。
[0026]當(dāng)然，傾角傳感器3還可以采用其它結(jié)構(gòu)，或其他類型的傾角傳感器。只要能起到測試模擬手術(shù)刀角度變化的作用、不影響操作效果即可。
[0027]手型傳感器2和傾角傳感器3均通過數(shù)據(jù)線13將感應(yīng)信息傳送給處理器4。
[0028]處理器4為內(nèi)部帶有A/D變換器的單片機(jī)，單機(jī)片內(nèi)裝有教學(xué)訓(xùn)練用的手術(shù)刀操作訓(xùn)練預(yù)案和各種執(zhí)刀手法操作參數(shù)限定值。對不同執(zhí)刀手法的判別，可通過對手型傳感器2、傾角傳感器3及行刀感應(yīng)板5傳來的感應(yīng)信號進(jìn)行判斷，即可方便、精確地判別出執(zhí)刀手型是否規(guī)范。
[0029]行刀感應(yīng)板5如圖3所示，采用7-9寸大小的電阻式壓力板，為模擬式位置及壓力參數(shù)輸入部件。分為行刀訓(xùn)練操作區(qū)和按鍵區(qū)，按鍵區(qū)設(shè)有不同執(zhí)刀手法訓(xùn)練的選擇按鍵，行刀訓(xùn)練操作區(qū)為執(zhí)刀手法訓(xùn)練區(qū)，在訓(xùn)練時可直接使用模擬手術(shù)刀在行刀訓(xùn)練操作區(qū)進(jìn)行接觸式模擬解剖操作，電阻式壓力板將操作者的行刀數(shù)據(jù)輸入給處理器4中的A/D變換器進(jìn)行變換識別，從而感知模擬手術(shù)刀操作的入刀、行刀、方向、手術(shù)刀操作力度大小等參數(shù)。
[0030]顯示器6為7-9寸大小的IXD顯示屏，