腹部触诊教学模拟人的设计与研究

摘要

腹部触诊是一种通过按压腹部病变及正常区域，根据病人疼痛反应判断腹部疾病的方法，对腹部体征的识别和疾病的诊断具有十分重要的作用。在医学教学中腹部触诊是诊断学教学的重点和难点之一，同时也是医科学生和医务人员必须掌握的重要基本技能。随着模拟技术引进医学教学，采用医学模型代替真实病人进行医学教学成为了培养医科类学生临床技能的一种有效途径。
　　传统的腹部触诊教学模拟人由于采用电机驱动，虽具有较好的控制特性，但提示学员腹部触诊力觉与真实反应有较大差异。采用气囊作为模拟器官，可模拟腹部触诊时的腹壁紧张度、压痛、反跳痛等现象。因此，本文根据腹部触诊技能教学的要求，研制了一种新型的气动反应式腹部触诊教学模拟人，设计了模拟器官和嵌入式控制系统，对其机械特性和控制特性进行了仿真和实验研究。
　　首先，根据腹部触诊手法的要求，分析了腹部触诊教学模拟人的功能要求，提出了腹部触诊教学模拟人的总体方案，设计了腹部触诊教学模拟人的气动系统。
　　其次，设计了嵌入式控制系统，包括上/下位机主控芯片选择，电源模块、语音模块、电气比例减压阀模块和传感器模块电路设计。
　　再次，开发了腹部触诊教学模拟人的软件系统，包括上位机操作系统选择、上位机应用程序开发和控制算法编写、下位机程序设计等。
　　然后，建立了模拟器官的数学模型。通过MATLAB和ANSYS软件仿真分析了模拟器官各设计参数对其表面硬度的影响规律，根据分析结果设计制作了模拟器官。
　　最后，仿真和实验研究了模拟器官的机械特性，并实验研究了其内部压力实时控制和延时控制及压痛和反跳痛的控制特性。
　　结果表明:该模拟人能够模拟腹壁紧张度、压痛和反跳痛，具有记忆、学习和纠错功能。该项研究可为开发适用于学员腹部触诊技能训练的教学工具提供指导。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景及意义

1．2 腹部触诊理论

1．3 国内外研究现状

1．4 本文主要研究工作

第二章 腹部触诊教学模拟人气动系统设计

2．1 气动反应式腹部触诊教学模拟人功能要求

2．2 腹部触诊教学模拟人总体方案

2．3 腹部触诊教学模拟人气动系统设计

2．3．1 气动系统组成原理

2．3．2 气动元件选型

2．4 本章小结

第三章 腹部触诊教学模拟人硬件系统设计

3．1 上／下位机主控芯片选择

3．1．1 上位机主控芯片选择

3．1．2 下位机控制器芯片选择

3．2 下位机电路设计

3．2．1 电源模块电路设计

3．2．2 语音模块电路设计

3．2．3 电气比例减压阀模块电路设计

3．3 传感器模块电路设计

3．3．1 力传感器

3．3．2 压力变送器

3．4 本章小结

第四章 腹部触诊教学模拟人软件系统设计

4．1 上位机操作系统

4．2 上位机驱动程序

4．3 上位机应用程序

4．4 下位机程序开发

4．5 本章小结

第五章 模拟器官建模仿真与设计

5．1 模拟器官数学模型

5．1．1 模拟器官建模

5．1．2 模拟器官机械特性方程

5．2 模拟器官MATLAB仿真分析

5．3 模拟器官ANSYS仿真分析

5．4 模拟器官设计

5．5 本章小结

第六章 腹部触诊教学模拟人实验研究

6．1 腹部触诊教学模拟人实验系统

6．2 模拟器官机械特性研究

6．3 腹部触诊教学模拟人控制特性研究

6．3．1 PID反馈控制算法

6．3．2 控制结构

6．3．3 控制程序

6．3．4 实验结果分析

6．4 本章小结

结论

一 总结

二 进一步工作

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果

声明

致谢