[发明专利]一种模拟激光外科手术的辅助训练系统

说明书

本发明涉及一种模拟激光外科手术的辅助训练系统，包括：病灶仿体；正常组织仿体，位于病灶仿体的两侧；激光手柄，位于病灶仿体的上方；多模态传感器网络，用于实时采集病灶仿体受激光手柄照射后的温度变化数据及激光透过病灶仿体或正常组织仿体后的透过光能量；数据采集模块，用于采集温度变化数据和光能量；摄像头/红外热像头，用于实时探测病灶仿体的表面温度和图像变化情况；上位机，与数据采集模块和摄像头/红外热像头连接，用于接收温度变化数据、光能量及病灶仿体的表面温度和图像变化数据，并对温度变化数据、光能量及病灶仿体的表面温度和图像变化数据进行处理。本发明中的上述系统可对激光手术进行智能辅助训练。

技术领域

本发明涉及激光外科手术领域，特别是涉及一种模拟激光外科手术的辅助训练系统。

背景技术

利用强激光被生物组织吸收来所产生的热效应从而在组织上产生凝结、汽化、碳化、熔融等效应，是激光外科手术的理论基础。激光外科手术具有非接触、流血少、控制精度高等诸多优点，目前已在临床中获得了相当广泛的应用和普及。然而，在激光外科手术中，激光照射组织所产生的热效应也带来了热损伤等副作用，如激光波长、工作模式、功率密度、能量密度等参数选择不当，或在术中操作激光照射到非病灶区域或损伤病灶附近肌肉和神经等正常组织，均有可能造成热损伤等副作用乃至产生严重医疗事故。要最大限度的减小激光外科手术热损伤副作用，有两种解决方案：1.提升激光技术，在激光能量密度相同的情况下尽可能的使能量在病灶区域被高效吸收，产生蚀除等在极小区域上的瞬时热效应，不将热量传给病灶外组织；2.提高医生的施术经验，使之能够针对临床病灶选择更合理的激光参数，进行更合理的操作。针对前者，美国哈佛大学麻省总院的安德森教授等于1983年提出选择性光热解理论，指出针对机体的特定组织、细胞和细胞器上的生色团，采用波长合适(通常是在这些组织、细胞和细胞器上有较高吸收率)、能量密度和脉冲宽度合适的光可造成这些组织的选择性损伤，而对周边其他组织损伤较小。通过这种脉冲激光的选择性吸收可以进行精确的激光微手术。据此，系列针对组织内血红蛋白吸收峰的532nm和1064nm、针对组织内水吸收峰的CO₂(10600nm，9340nm)、ErYAG(2940nm)、Er:HoYAG(2870nm)等激光器被迅速的应用于临床中对血管、皮肤、肿瘤、骨组织和牙体硬组织等的外科手术中。同时，脉冲宽度从微秒到飞秒的提升，使得激光可产生烧蚀等热效应极小，而对组织的精准爆破和切割作用表现优异的新效应。飞秒激光的技术开发者亚瑟·阿斯金由此获得了2018年的诺贝尔奖。然而，激光理论和技术上的提升固然对其临床应用产生了巨大的推动作用，但实际激光手术是由医生来进行操作的，临床医生激光手术操作经验是决定手术效果的重要因素。如临床医生激光手术操作经验不足，其激光手术发生热损伤等副作用乃至产生医疗事故的概率就会相对较大。这样有可能会进一步的使医生因畏惧医疗事故的产生从而选择其他手术技术。由此，这种临床操作经验的不足即有可能导致医疗事故的产生，又限制了激光手术的应用和推广。而针对医生施术经验的提升，目前主要通过有丰富使用经验的教授进行激光医学授课和培训，激光医学学术组织制定临床规范以及医生在动物的对应组织(如猪下颌骨模拟口腔、鸡冠组织模拟血管)中进行模拟实验来提升，尚无可将临床医生实际操作效果进行模拟和实时量化分析的技术解决方案。

为解决上述问题，本发明创造了一种基于多模态传感器网络的激光手术离体仿体光热动态参数检验技术，基于此技术，建立了一个由具有丰富临床操作经验的专家所组成的专家库，利用智能算法，可以实时的对临床医生在离体仿体上的每次操作进行分析，辅助医生迅速提升激光操作经验，从而减少乃至避免热损伤副作用的产生，助力激光手术临床推广和应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟激光外科手术的辅助训练系统，对激光手术进行智能辅助训练。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种模拟激光外科手术的辅助训练系统，所述系统包括：

病灶仿体；

正常组织仿体，位于所述病灶仿体的两侧和/或下方；