[发明专利]一种产钳操作模拟训练器及其操作方法

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，特别涉及产钳操作模拟训练器及其操作方法。

背景技术

目前，我国产妇剖宫产率为50-60％，有的医院甚至道道了80％，远高于世界卫生组织认为合理的15％的剖宫产率。剖宫产率过高所引发的母儿的术中和术后的并发症以及远期预后的问题越来越受到人们的关注。阴道分娩相对于剖宫产而言，对母亲和胎儿的近期和远期的预后都有不可比拟的优点，而产钳术则是难产接生的一个重要的手段，它可以让许多难产避免剖宫产转而阴道分娩。产钳术是指使用产钳牵引胎头帮助胎儿娩出的手术，是一种常规的难产助产手段。产钳术有它不可替代的优越性，快捷、成功率高，对胎儿的影响比胎头吸引小，特别是对胎儿宫内的窘迫的助产，能快速的终止妊娠，大大地改善胎儿的预后。

然而，由于当前我国剖宫产率长期居高不下，致使产科医生们缺乏临床经验，年轻医生们更是没有机会在临床上实践产钳助产术，产钳术慢慢变成了一项绝技。因而，产科学界急需一种能提高产科医生产钳术的训练手段，目前来说，医科院校以及医院主要使用物理的产妇盆腔模型来训练产科医生的产钳使用技术，由于这种传统的训练方式缺乏精确的产钳操作技术评估标准以及反馈途径，它的教学和训练效果欠佳，大部分产科医生的实际操作技能只能在接产室里学习到的，而一个能熟练使用产钳的医生需要长期的接产实践，这样就一定程度的增加了伤害母亲和胎儿的风险。

目前非常有必要开发一种能够多层次提升产科从业人员的产钳使用技术的模拟训练系统，使产钳术不再是一门神秘的助产技术，该模拟器应该能在训练中对在助产时产钳使用的技术要点进行引导，进而能对助产过程中的产钳使用技术进行科学准确的评估，这样有助于摆脱传统的手把手的、只可意会不可言传的低效的传授方式，使广大产科从业者能快速、高水平的掌握产钳使用技术，提高产钳术的训练效率和质量，促进产钳助产术的发展。因此，设计一种产钳操作模拟训练器及其操作方法已经成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种产钳操作模拟训练器及其操作方法。本发明改变了传统的、低效的产钳术训练方式，将现代高度发展的计算机技术应用到产钳术的训练中，以虚拟现实技术为基础，将计算机图像处理技术与产科技术相结合，形成了一套具有高科技含量、良好训练效果的产钳操作模拟训练器及其操作方法。

本发明的技术方案是：一种产钳操作模拟训练器，其特征在于包括高性能计算机系统及显示设备、下位机系统、产妇系统、胎儿系统以及产钳系统，高性能计算机系统由硬件系统与软件系统组成，软件系统包括三维场景模型以及控制程序，显示设备为投影仪或大屏幕高分辨率显示器，下位机系统由控制器及外围电路组成，产妇系统由产妇盆腔模型以及若干个用于模拟盆腔及产道肌肉的气囊组成，胎儿系统由带有胎头的胎儿模型、胎头三维空间跟踪定位器、牵引力传感器、关节连接装置以及驱动装置组成，产钳系统由产钳以及夹紧力传感器和产钳三维空间跟踪定位器组成，外力通过产钳作用于胎头，产钳和胎头的位置及姿态参数通过三维空间跟踪定位器传输至计算机，胎头所受牵引力及所受产钳夹紧力分别通过牵引力传感器和夹紧力传感器传输至下位机系统，下位机系统将数据传送至计算机，运行于高性能计算机平台的软件系统根据所采集的位置姿态数据对三维场景中各3D模型的位置姿态进行更新，将实际操作动作在三维场景中实时同步再现，系统依据受力数据产生胎头移动控制指令发送至下位机系统，下位机系统控制胎头驱动装置驱动胎头移动。

其特征在于产妇系统设置有若干个气囊，气囊置于产妇盆腔模型的盆腔以及产道边缘处，气囊具有气压监控设备，对气囊气压进行手动或自动调节，实现模拟不同情况下的产妇盆腔及产道肌肉。

其特征在于胎儿系统置于产妇盆腔模型内部，胎头纵向轴与产妇盆腔模型的产道纵向轴平行，胎头三维空间跟踪定位器的定位探头置于胎头的中轴线上，胎头与牵引力传感器相连，牵引力传感器连接多自由度机械关节，多自由度机械关节上套有柔性管，传动杆一端连接多自由度机械关节，另一端连接胎头驱动装置，驱动装置为电动机或气压液压机构。

其特征在于夹紧力传感器安置于产钳的钳叶前端内侧，产钳三维空间跟踪定位器的定位探头安置于产钳的手柄端。

其特征在于高性能计算机系统中建立有至少由产妇盆腔3D模型、胎儿3D模型以及产钳3D模型组成的三维场景，计算机系统中的图形驱动模块根据三维空间跟踪定位器获取的位置姿态信息负责对三维场景中各3D模型的位置姿态进行更新，将实际操作动作在三维场景中实时同步再现。