一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备

摘要

本发明请求保护一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备，其包括有虚拟头盔、操作手柄和仿真操作台，仿真操作台上设置有仿真人体和主控模块，仿真人体内设置有触碰感应模块，主控模块与触碰感应模块耦接，以及通过网络与虚拟头盔和操作手柄建立远程通讯。虚拟头盔通过主控模块建立仿真操作台和仿真人体的虚拟模型画面，触碰感应模块用于感应操作手柄的动作，主控模块通过触碰感应模块接收到的动作显示对应的虚拟模型画面。操作者可以佩戴上虚拟头盔和操作手柄然后再仿真操作台上进行模拟剖宫产操作，通过该剖宫产模拟设备给学生提供仿真模拟的机会，充分发挥了虚拟技术身临其境的优势，即让学生掌握了临床经验，又避免给孕妇造成伤害。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，更具体地说，它涉及一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备。

背景技术

VR眼镜是一种虚拟现实头戴式显示设备，一般分为外接式头显设备、一体式头显设备和移动端头显设备，VR眼镜是利用头戴式显示设备将人对外界的视觉、听觉封闭，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉，其显示原理是左右眼屏幕分别显示左右眼的图像，人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感。目前剖宫产教学都是通过书籍和医师的讲解进行传授，但是实习生在没有实践的情况下掌握手术实操能力的速度较慢，以及较难进入手术室进行手术实操，作为实习医生，掌握足够的临床手术经验是至关重要的，因此，如何让实习医生在学习阶段就能掌握一些剖宫产实操的能力正是本发明需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，一方面，提供一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备，该基于虚拟技术的剖宫产模拟设备具有模拟剖宫产的作用。

为实现上述目的，提供了如下技术方案：

一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备，其包括有虚拟头盔、操作手柄和仿真操作台，仿真操作台上设置有仿真人体和主控模块，仿真人体内设置有触碰感应模块，主控模块与触碰感应模块耦接，以及通过网络与虚拟头盔和操作手柄建立远程通讯。

虚拟头盔通过主控模块建立仿真操作台和仿真人体的虚拟模型画面，触碰感应模块用于感应操作手柄的动作，主控模块通过触碰感应模块接收到的动作显示对应的虚拟模型画面。

综上所述，上述技术方案具有以下有益效果：操作者可以佩戴上虚拟头盔和操作手柄然后再仿真操作台上进行模拟剖宫产操作，虚拟头盔可以显示完全虚拟的虚拟模型画面或显示增强现实的虚拟模型画面或混合现实的虚拟模型画面，不管哪个虚拟模型画面显示的仿真操作台都在其现实中的位置，操作者可以通过操作手柄代替手术刀进行剖腹产模拟操作，仿真人体上的触碰感应模块则会感应操作手柄的动作，并在虚拟画面显示，主控模块记录有多种剖腹产画面，根据操作手柄的动作显示出对应操作后的剖腹产画面，通过该剖宫产模拟设备给学生提供仿真模拟的机会，充分发挥了虚拟技术身临其境的优势，即让学生掌握了临床经验，又避免给孕妇造成伤害。

附图说明

图1为一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备的模块结构示意图；

图2为一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备的仿真操作台结构示意图；

图3为一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备的转动口结构示意图；

图4为一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备的仿真皮肤结构示意图；

图5为一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备的剖腹口结构示意图；

图6为一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备的供皮筒和回收筒结构示意图；

图7为一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备的虚拟头盔结构示意图；

图8为一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备的旋转件结构示意图；

图9为一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备的滑移座剖面结构示意图；

图10为一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备的滑移块结构示意图；

图11为一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备的仿刀件结构示意图；

图12为一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备的卡合槽示意图；

图13为一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备的卡合件结构示意图；

图14为一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备的万向节放大图结构示意图。

附图标记：10、虚拟头盔；11、固定头套；111、固定带；112、连接桥；12、旋转件；13、VR眼镜；14、MR眼镜；15、滑移座；151、滑移槽；152、卡位槽；16、滑移块；161、固定部；162、滑移部；163、卡位部；20、操作手柄；21、操作器；211、卡合槽；22、仿刀件；23、万向节；24、卡合件；241、卡合口；30、仿真操作台；31、转动口；40、仿真人体；41、触碰感应模块；42、间隔层；43、感应体；44、仿真体；441、剖腹口；442、仿真腹腔；443、腹腔开口；45、仿真皮肤；46、供皮筒；461、供皮辊；47、回收筒；471、回收辊；50、主控模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1所示，一种基于虚拟技术的剖宫产模拟设备，其包括有虚拟头盔10、操作手柄20和仿真操作台30，仿真操作台30上设置有仿真人体40和主控模块50，仿真人体40内设置有触碰感应模块41，主控模块50与触碰感应模块41耦接，以及通过网络与虚拟头盔10和操作手柄20建立远程通讯；虚拟头盔10通过主控模块50建立仿真操作台30和仿真人体40的虚拟模型画面，触碰感应模块41用于感应操作手柄20的动作，主控模块50通过触碰感应模块41接收到的动作显示对应的虚拟模型画面。

虚拟头盔10显示的虚拟模型画面与仿真操作台30和仿真人体40的位置对应，并能在虚拟模型画面实时显示操作手柄20的位置，当操作手柄20在仿真人体40上进行切除动作时，则触碰感应模块41感应操作手柄20的动作并产生信息反馈给主控模块50，主控模块50根据触碰感应模块41反馈的信息显示相应的虚拟模型画面。触碰感应模块41为密集排布的压力传感器，通过感应操作手柄20产生的动作区域和压力大小感应切割的区域和切割深度。当触碰感应模块41感应到操作手柄20在仿真人体40上切割的距离后，则主控模块50控制虚拟模型画面显示相应长度的切割画面，当触碰感应模块41感应到操作手柄20在仿真人体40上切割的力度后，则主控模块50控制虚拟模型画面显示相应深度的切割画面。

操作者可以佩戴上虚拟头盔10和操作手柄20然后再仿真操作台30上进行模拟剖宫产操作，虚拟头盔10可以显示完全虚拟的虚拟模型画面或显示增强现实的虚拟模型画面或混合现实的虚拟模型画面，不管哪个虚拟模型画面显示的仿真操作台30都在其现实中的位置，操作者可以通过操作手柄20代替手术刀进行剖腹产模拟操作，仿真人体40上的触碰感应模块41则会感应操作手柄20的动作，并在虚拟画面显示，主控模块50记录有多种剖腹产画面，根据操作手柄20的动作显示出对应操作后的剖腹产画面，通过该剖宫产模拟设备给学生提供仿真模拟的机会，充分发挥了虚拟技术身临其境的优势，即让学生掌握了临床经验，又避免给孕妇造成伤害。

主控模块50还能输入患者身高体重BMI，临床一般资料等情况，另外还可以导入各大医院碰见的罕见病例，可以让实习医生、小地方医院的医生通过该设备多接触复杂病例，从而增加他们的经验，在平时的模拟中还可以随机产生临床上的疑难杂症，比如大出血，多疾病合并综合征等突发情况，从而锻炼实习医生应对突发情况的能力。仿真皮肤45可以自由调成层任意形状，用于模拟不同孕妇肚皮的形状，以让基层医生和实习生可以身临其境地感受特殊病例的处理方式。虚拟头盔10显示的虚拟模型画面能够保存，学生根据虚拟模型画面的视频回放可以知道自己步骤做错的地方，可以及时改正。

如图2-4所示，仿真操作台30上开设有转动口31，仿真人体40包括间隔层42、感应体43和仿真体44，感应体43和仿真体44一上一下分别设置在间隔层42的两面，间隔层42转动设置在转动口31内，用于带动感应体43和仿真体44翻转；触碰感应模块41设置于感应体43内。转动口31与仿真人体40相适应，用于供仿真人体40正反面翻转，翻转方向可以沿横向翻转也可以沿纵向翻转，转动口31上设置有凸块，仿真人体40上开设有供凸块配合转动的凹槽，仿真人体40通过手动转动或通过电机连接带动转动。

如图5所示，仿真体44上开设有剖腹口441，剖腹口441上覆盖有仿真皮肤45。仿真体44开设有仿真腹腔442和腹腔开口443，腹腔开口443和剖腹口441均与仿真腹腔442连通，仿真腹腔442内设置有仿真胎体，仿真胎体外包裹有仿真子宫层，仿真胎体通过腹腔开口443自有放入仿真腹腔442，通过剖腹口441模拟剖腹取出。仿真皮肤45用于供操作者模拟剖宫产切割使用，仿真皮肤45可任意更换，其可以通过胶带等粘合物粘贴在仿真体44上。

如图6所示，间隔层42的左侧设置有供皮筒46，右侧设置有回收筒47，供皮筒46和回收筒47上均开设有供仿真皮肤45穿过的开口，供皮筒46内转动设置有供皮辊461，仿真皮肤45的一端缠绕在供皮辊461上，回收筒47内转动设置有回收辊471，仿真皮肤45从供皮筒46内抽出覆盖在仿真体44上，仿真皮肤45的另一端缠绕在回收辊471上。位于剖腹口441的仿真皮肤45切割使用过后，通过转动回收筒47可以将供皮筒46内的仿真皮肤45抽出，将仿真皮肤45上切割使用过的区域卷到回收筒47内，让仿真皮肤45上没有切割使用过的区域移动到剖腹口441处，从而达到更换仿真皮肤45的目的。

如图7和图8所示，虚拟头盔10包括有固定头套11、旋转件12、VR眼镜13和MR眼镜14，固定头套11用于供操作者佩戴，旋转件12与固定头套11转动连接，VR眼镜13和MR眼镜14分别设置在旋转件12的两端。VR眼镜13用于显示虚拟的虚拟模型画面，其与感应体43配合使用，MR眼镜14用于显示混合现实的虚拟模型画面，其与仿真体44配合使用。固定头套11用于供操作者佩戴，旋转件12可在固定头套11上在水平面上旋转，从而带动VR眼镜13和MR眼镜14在水平面上旋转，根据需求选择VR眼镜13或MR眼镜14到眼前使用。

固定头套11包括有固定带111和连接桥112，固定带111用于供操作者佩戴，连接桥112弯曲成弧形，连接桥112的两端分别与固定头套11连接；旋转件12弯曲成弧形，旋转件12与连接桥112转动连接，用于带动VR眼镜13和MR眼镜14沿固定带111的周向旋转。固定带111为松紧带等用于佩戴的头带，固定带111可以任意调节适应不同人的头型，连接桥112为塑料或金属等不可形变材质制成，连接桥112与旋转件12通过轴承转动连接，用于供旋转件12在水平面上旋转。

如图9和图10所示，VR眼镜13和MR眼镜14均与旋转件12滑移连接。将VR眼镜13和MR眼镜14旋转至操作者眼睛前后可以任意调节VR眼镜13和MR眼镜14与眼睛之间的距离。

VR眼镜13和MR眼镜14上均设置有滑移座15，旋转件12的两端均设置有滑移块16，滑移块16与滑移座15滑移连接，滑移块16用于供VR眼镜13和MR眼镜14沿固定带111的径向移动。

滑移座15开设有相互连通的滑移槽151和卡位槽152，卡位槽152设置在滑移槽151的下方，卡位槽152的宽度大于滑移槽151的宽度；滑移块16包括固定部161、滑移部162和卡位部163，固定部161用于与旋转件12的两端连接，滑移部162与固定部161连接，卡位部163与滑移部162的连接，卡位部163设置在滑移部162的下方，卡位部163的宽度大于滑移槽151的宽度；滑移部162滑移设置于滑移槽151内，用于沿滑移槽151的长度方向滑移，卡位部163设置于卡位槽152内，用于沿卡位槽152的长度方向滑移。卡位部163的宽度大于滑移槽151的宽度可以让卡位部163卡在卡位槽152内，让VR眼镜13和MR眼镜14不会从滑移块16上掉下来。优选地，卡位部163的宽度等于卡位槽152的宽度，滑移部162的宽度等于滑移槽151的宽度。

如图11所示，操作手柄20包括操作器21和仿刀件22，仿刀件22设置在操作器21上，操作器21通过网络与主控模块50建立远程通讯。主控模块50可以感应操作器21的位置并在VR眼镜13和MR眼镜14上显示出来，也可以是VR眼镜13和MR眼镜14上的摄像头感应操作器21的空间位置。

如图12和图13所示，操作器21的前端开设有卡合槽211，卡合槽211内转动设置有万向节23，仿刀件22设置在万向节23上。仿刀件22具有感应侧和仿真侧，感应侧与感应体43配合使用，其未开刃没有切割作用，仅用于感应触碰感应模块41，仿真侧与仿真体44配合使用，其开刃且具有切割仿真皮肤45作用。万向节23自身可以与卡合槽211转动，万向节23自身还可以360度任意转动，通过转动万向节23可以调节仿刀件22的正反面。

如图14所示，操作器21的后端设置有卡合件24，卡合件24开设有供仿刀件22卡合的卡合口241。将仿刀件22反转到操作器21的下方可以将仿刀件22与卡合卡合件24卡合，从而达到收纳目的。

需要使用感应体43时，将感应体43翻转到仿真操作台30上方，通过虚拟头盔10上的VR眼镜13显示虚拟模型画面，主控模块50通过触碰感应模块41与操作手柄20的互动显示相对应的虚拟模型画面。

需要使用仿真体44时，将仿真体44翻转到仿真操作台30上方，再将仿真胎体放入仿真腹腔442内，通过虚拟头盔10上的MR眼镜14显示虚拟模型画面，通过操作手柄20对仿真皮肤45进行模拟剖宫产手术操作，具体操作顺序为切开腹壁、拉出子宫、切开子宫、拉出胎儿、剥离胎衣、缝合子宫和缝合腹壁，MR眼镜14显示混合现实的虚拟模型画面，让操作者得到身临其境的剖腹产体验。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。