[发明专利]一种基于VR技术的穿刺手术训练系统及训练方法

权利要求书

1.一种基于VR技术的穿刺手术训练系统，其特征在于，包括：

3D建模模块(10)，包括场景数据库(101)、场景输出装置(102)和VR穿戴终端(103)，所述场景数据库(101)包含虚拟的三维穿刺训练模型和穿刺所需要的虚拟医疗用具，所述场景输出装置(102)包含三维穿刺训练模型和人体的手指部分，所述场景数据库(101)与所述场景输出装置(102)连接，所述场景输出装置(102)与所述VR穿戴终端(103)连接；

穿刺姿态采集模块(20)，用于获取手持的穿刺针的穿刺夹角以及所述穿刺针的刺入长度；

虚拟现实交互模块(30)，用于将所述穿刺姿态采集模块(20)获取的穿刺夹角和刺入长度与所述场景输出装置(102)交互，形成穿刺针与所述三维穿刺训练模型之间的穿刺夹角，以及穿刺针与三维穿刺训练模型之间的刺入长度；

训练操作仿真模块(40)，用于采集每次训练操作时的三维穿刺训练模型的输出信号，并收集所述信息采集模块获取的刺入长度和穿刺夹角，统计所述三维穿刺训练模型的输出信号表示穿刺成功对应的穿刺夹角和刺入长度，以及所述三维穿刺训练模型表示穿刺不成功对应的穿刺夹角；

训练结果分析模块(50)，用于分析处理所述三维穿刺训练模型的输出信号与所述穿刺夹角之间的对应关系，确定穿刺手术的穿刺夹角范围。

2.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的穿刺手术训练系统，其特征在于：所述VR穿戴终端(103)内还设有语音提醒模块(104)，将所述信息采集模块采集到的穿刺针的刺入长度与标准长度进行对比，所述语音提醒模块(104)在所述穿刺针的刺入长度小于标准长度时发出语音提示，以使得所述使用人员将所述穿刺针按照标准长度刺入血管内。

3.根据权利要求2所述的一种基于VR技术的穿刺手术训练系统，其特征在于：所述三维穿刺训练模型包括底座(1)以及设置在底座(1)上的模拟硅胶皮(2)，所述底座(1)的上表面设有用于容纳模拟血管(3)的上开槽(4)，且所述模拟硅胶皮(2)的下表面设有用于容纳所述模拟血管(3)的下开槽(5)，所述上开槽(4)的内部安装有用于检测针头穿刺位置的检测轨道(6)；

所述检测轨道(6)包括半圆轨体(61)，以及至少两个均匀分布在所述半圆轨体(61)表面的线性开口(62)，所述线性开口(62)内安装有压力检测块(63)，且两个所述压力检测块(63)之间通过弧形弯板(64)连接，所述弧形弯板(64)的中心位置两侧均设有移动卡尺(65)，所述移动卡尺(65)带动所述压力检测块(63)以所述半圆轨体(61)的中心位置为原点进行往复移动，以检测血管不同位置的穿刺训练结果。

4.根据权利要求3所述的一种基于VR技术的穿刺手术训练系统，其特征在于：所述上开槽(4)的底部中心位置设有限位沉槽(7)，所述移动卡尺(65)设置在所述限位沉槽(7)内并沿着所述限位沉槽(7)移动。

5.根据权利要求3所述的一种基于VR技术的穿刺手术训练系统，其特征在于：所述移动卡尺(65)的上表面设有位移刻度(8)，且所述位移刻度(8)以远离与所述弧形弯板(64)连接的一端为零点，所述模拟硅胶皮(2)的上表面设有位置标号(9)，且所述位置标号(9)以所述模拟硅胶皮(2)的中心位置为零点。

6.根据权利要求3所述的一种基于VR技术的穿刺手术训练系统，其特征在于：所述压力检测块(63)包括空腔板块(631)、安装在所述空腔板块(631)内部的压力传感器(632)，以及用于封盖所述压力传感器(632)的挤压板(633)，所述压力传感器(632)用于检测所述挤压板(633)在静脉穿刺针的推动作用下的推力。

7.根据权利要求3所述的一种基于VR技术的穿刺手术训练系统，其特征在于，所述训练操作仿真模块(40)用于根据所述穿刺针的插入位置来仿真所述压力检测块(63)的输出结果，所述穿刺针的端部在虚拟场景中与所述压力检测块(63)接触时，所述压力检测块(63)的输出信号表示穿刺失败，所述穿刺针的端部在虚拟场景中与所述压力检测块(63)不接触，且所述穿刺针在虚拟场景中的穿刺长度达到标准长度时，所述压力检测块(63)的输出信号表示穿刺成功。