基于腹腔镜手术模拟系统的双手合作移动定位训练方法及系统

摘要

本发明提供了一种基于腹腔镜手术模拟系统的双手合作移动定位训练方法及系统，其中训练方法包括：S1、预设训练场景；S2、加载训练场景，设置左手器械和右手器械均为抓钳；S3、操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间内，用抓钳实现标本的移动定位；S4、判断所有标本是否都实现了移动定位，若是，则训练成功，若否，则训练失败。本发明通过操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在预设场景内用抓钳夹起标本两手互相传递完成移动定位，有效地供医生练习左右手相互协调，相互配合的能力，提高了医生的手术水平。

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟手术技术领域，尤其涉及一种基于腹腔镜手术模拟系统的 双手合作移动定位训练方法及系统。

背景技术

科学技术的飞速发展使得计算机技术渗透到生产和生活的各个领域，传统 制造业、金融行业、娱乐影视业、医药卫生业、生物技术等都由于计算机技术 的应用而呈现新的活力，产生了一个个新型的市场。虚拟手术培训系统是计算 机技术在现代医学中的应用，该系统融合了计算机技术、图形图像学、传感器 技术、生物力学、现代医学、计算机视觉、机器人学等多种学科的交叉领域。

先进的手术方式既可解除病人的病患，又减小了手术过程中病人的痛苦。 采用先进的手术方式，使得手术过程变得更加安全，同时也大大加快了病人手 术后的康复过程。内窥镜手术便是其中之一，它之所以在国内外都很受欢迎， 其原因就在于它可以最大限度地缩小手术创口和减小手术过程中病人的痛苦。 在腹腔镜手术中，医生将一个细小的电视摄影镜头插入病人的腹部以得到手术 过程中手术部位的图像，同时也将30厘米长的手术刀和其它特殊的手术器械通 过两个细小的切口伸入患者体内，然后在摄像镜头连接的监视器上观察病人体 内的病灶部位，双手操作手术刀实施手术，这样，手术过程中就不必有大的创 口，大大地减轻了病人的痛苦，创口的愈合过程也大大加快。

但是，在微创手术中，医生的操作困难，如左右手相互协调及相互配合等 操作，手术过程精确度难以保障，人为因素对手术的影响很大。一般的医生难 以胜任这个工作，这就要经过不断的实践和训练，在学习过程中得到经验，提 高医生的行医水平。然而，传统对新医生的训练和培训，除了使用尸体和动物 以外，就没有更好的训练模拟手段。运用动物进行培训，就存在很多缺点，其 中最主要的是动物的解剖结构和人体的解剖结构是不同的，而人的尸体又不能 多次使用，为了解决现实中存在的这种缺陷，就促使了腹腔镜手术模拟系统的 产生，且腹腔镜手术模拟系统能够用于训练左右手相互协调和相互配合操作能 力。

有鉴于此，有必要提供一种基于腹腔镜手术模拟系统的双手合作移动定位 训练方法及系统以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于腹腔镜手术模拟系统的双手合作移动定位 训练方法及系统。

本发明的一种基于腹腔镜手术模拟系统的双手合作移动定位训练方法，所 述方法包括以下步骤：

S1、预设训练场景，所述训练场景包括底面和侧壁，以及固定柱和标本， 所述底面上设有等量的第一颜色固定柱、第二颜色固定柱及等量的第一颜色标 本、第二颜色标本，所述第一颜色标本套设在第二颜色固定柱上，第二颜色标 本套设在第一颜色固定柱上；

S2、加载训练场景，设置左手器械和右手器械均为抓钳；

S3、操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间内，用抓钳实现标本的移 动定位，用左手抓钳夹起第一颜色固定柱上的第二颜色标本，传递给右手抓钳， 右手钳夹起第二颜色标本后将第二颜色标本套设在第二颜色固定柱上，用右手 抓钳夹起第二颜色固定柱上的第一颜色标本，传递给左手抓钳，左手钳夹起第 一颜色标本后将第一颜色标本套设在第一颜色固定柱上；

S4、判断所有标本是否都实现了移动定位，即第一颜色标本是否全部套设 在第一颜色固定柱上，第二颜色标本是否全部套设在第二颜色固定柱上，若是， 则训练成功，若否，则训练失败。

作为本发明的进一步改进，所述训练场景还包括若干第三颜色固定柱。

作为本发明的进一步改进，所述每个固定柱上最多套设一个标本。

作为本发明的进一步改进，所述第一颜色固定柱至少有一个未套设第二颜 色标本，第二颜色固定柱至少有一个未套设第一颜色标本。

作为本发明的进一步改进，所述标本中空呈柱状体，底面截面为等边三角 形。

作为本发明的进一步改进，所述抓钳和固定柱不可交叉穿过，且碰撞有力 反馈。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4中，规定时间设置为5～30分钟。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4还包括：根据规定时间内正确移动 定位的标本数量进行评分，并将评分结果显示在屏幕上。

相应地，一种基于腹腔镜手术模拟系统的双手合作移动定位训练系统，所 述系统包括：

预设训练场景单元，用于预设训练场景的单元，所述训练场景包括底面和 侧壁，以及固定柱和标本，所述底面上设有等量的第一颜色固定柱、第二颜色 固定柱及等量的第一颜色标本、第二颜色标本，所述第一颜色标本套设在第二 颜色固定柱上，第二颜色标本套设在第一颜色固定柱上；

模拟系统设置单元，用于加载训练场景，设置左手器械和右手器械均为抓 钳的单元；

模拟系统操作单元，用于操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间内， 用抓钳实现标本的移动定位的单元，用左手抓钳夹起第一颜色固定柱上的第二 颜色标本，传递给右手抓钳，右手钳夹起第二颜色标本后将第二颜色标本套设 在第二颜色固定柱上，用右手抓钳夹起第二颜色固定柱上的第一颜色标本，传 递给左手抓钳，左手钳夹起第一颜色标本后将第一颜色标本套设在第一颜色固 定柱上；

训练成功判断单元，用于判断所有标本是否都实现了移动定位，即第一颜 色标本是否全部套设在第一颜色固定柱上，第二颜色标本是否全部套设在第二 颜色固定柱上，若是，则训练成功，若否，则训练失败的单元。

作为本发明的进一步改进，所述系统还包括评分单元，用于根据规定时间 内正确移动定位的标本数量进行评分，并将评分结果显示在屏幕上。

本发明的有益效果是：通过操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在预设场景内 用抓钳夹起标本两手互相传递完成移动定位，有效地供医生练习左右手相互协 调，相互配合的能力，提高了医生的手术水平。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于腹腔镜手术模拟系统的双手合作移动定位训练方法的流 程示意图。

图2为本发明基于腹腔镜手术模拟系统的双手合作移动定位训练系统的模 块示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本 申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基 于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

参图1所示，本发明的一实施方式中基于腹腔镜手术模拟系统的双手合作 移动定位训练方法，包括以下步骤：

S1、预设训练场景，所述训练场景包括底面和侧壁，以及固定柱和标本， 所述底面上设有等量的第一颜色固定柱、第二颜色固定柱及等量的第一颜色标 本、第二颜色标本，所述第一颜色标本套设在第二颜色固定柱上，第二颜色标 本套设在第一颜色固定柱上；

S2、加载训练场景，设置左手器械和右手器械均为抓钳；

S3、操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间内，用抓钳实现标本的移 动定位，用左手抓钳夹起第一颜色固定柱上的第二颜色标本，传递给右手抓钳， 右手钳夹起第二颜色标本后将第二颜色标本套设在第二颜色固定柱上，用右手 抓钳夹起第二颜色固定柱上的第一颜色标本，传递给左手抓钳，左手钳夹起第 一颜色标本后将第一颜色标本套设在第一颜色固定柱上；

S4、判断所有标本是否都实现了移动定位，即第一颜色标本是否全部套设 在第一颜色固定柱上，第二颜色标本是否全部套设在第二颜色固定柱上，若是， 则训练成功，若否，则训练失败。

在该实施方式中，训练场景定义如下：

底面和侧壁为灰白相间的普通硬性材质，不可被器械穿透，占据模拟器显 示界面的整幅画面；

固定柱为圆柱体棍状，包括第一颜色为红色的固定柱，第二颜色为绿色的 固定柱，还可以包括第三颜色为灰色的固定柱，其中不同颜色的固定柱位于不 同的区域，灰色固定柱所在的区域位于红色和绿色所在区域的中间。在本实施 方式中红色、绿色和灰色固定柱均设为4个；

标本中空呈柱状体，截面为等边三角形，侧面为正方形。标本包括第一颜 色为红色的标本和第二颜色为绿色的标本，标本套设在固定柱上，在初始训练 场景中，红色的标本套设在绿色的固定柱上，绿色的标本套设在红色的固定柱 上，但是每个固定柱上最多套设一个标本，且红固定柱至少有一个未套设绿色 标本，绿色固定柱至少有一个未套设红色标本。在本实施方式中红色和绿色标 本均设为3个。

上述训练场景的定义仅为本发明的一优选实施方式，在其他实施方式中， 底面、侧壁的形状、颜色，固定柱、标本的形状、数量、颜色等参数均可进行 变换。

在训练时，设置左手器械和右手器械均为抓钳，抓钳和固定柱不可交叉穿 过，且碰撞有力反馈。操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间5～30分钟内， 用抓钳实现标本的移动定位，优选地，规定时间设为20分钟。具体操作为用左 手抓钳夹起红色固定柱上的绿色标本，传递给右手抓钳，右手钳夹起绿色标本 后将绿色标本套设在绿色固定柱上，用右手抓钳夹起绿色固定柱上的红色标本， 传递给左手抓钳，左手钳夹起红色标本后将红色标本套设在红色固定柱上。

在训练过程中，具体操作定义为：

若抓钳挤压除标本外的任何物体有很大的力反馈，器械无法按原方向前进；

若抓钳挤压标本，标本跟随挤压的方向发生位置的改变；

若抓钳夹起标本，标本跟随抓钳的移动发生位置的改变。

全部操作完成或达到规定时间后，判断所有标本是否都实现了移动定位， 即红色标本是否全部套设在红色固定柱上，绿色标本是否全部套设在绿色固定 柱上，若是，则训练成功，若否，则训练失败。

另外，还可以根据规定时间内正确移动定位的标本数量进行评分，并将评 分结果显示在屏幕上。比如定义满分为100分，其中一个红色标本移动定位到 红色固定柱上得15分，一个绿色标本移动定位到绿色固定柱上得15分，6个标 本都在正确的固定柱上时得10分，另外，定义一个标本在灰色的钉子上时扣3 分，左手抓钳或右手抓钳夹起的次数超过在正确位置的标本数时一次扣2分。 这样系统可以根据规定时间内正确移动定位的标本数量及其他操作给出相应的 分数，以对操作者的水平进行进一步评估。

参图2所示，本发明的一实施方式中基于腹腔镜手术模拟系统的双手合作 移动定位训练系统100，包括：

预设训练场景单元10，用于预设训练场景的单元，所述训练场景包括底面 和侧壁，以及固定柱和标本，所述底面上设有等量的第一颜色固定柱、第二颜 色固定柱及等量的第一颜色标本、第二颜色标本，所述第一颜色标本套设在第 二颜色固定柱上，第二颜色标本套设在第一颜色固定柱上；

模拟系统设置单元20，用于加载训练场景，设置左手器械和右手器械均为 抓钳的单元；

模拟系统操作单元30，用于操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间内， 用抓钳实现标本的移动定位的单元，用左手抓钳夹起第一颜色固定柱上的第二 颜色标本，传递给右手抓钳，右手钳夹起第二颜色标本后将第二颜色标本套设 在第二颜色固定柱上，用右手抓钳夹起第二颜色固定柱上的第一颜色标本，传 递给左手抓钳，左手钳夹起第一颜色标本后将第一颜色标本套设在第一颜色固 定柱上；

训练成功判断单元40，用于判断所有标本是否都实现了移动定位，即第一 颜色标本是否全部套设在第一颜色固定柱上，第二颜色标本是否全部套设在第 二颜色固定柱上，若是，则训练成功，若否，则训练失败的单元。

优选地，上述系统还包括评分单元，用于根据规定时间内正确移动定位的 标本数量进行评分，并将评分结果显示在屏幕上。

由上述技术方案可以看出，本发明通过操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在 预设场景内用抓钳夹起标本两手互相传递完成移动定位，有效地供医生练习左 右手相互协调，相互配合的能力，提高了医生的手术水平。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现 本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的， 本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它 实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要 符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。