一種具有執刀手法識別功能的手術刀電子訓練系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于臨床解剖教具技術領域，具體涉及一種具有執刀手法識別功能的手術刀電子訓練系統。
【背景技術】
[0002]近年來，在醫學解剖學及外科學教學及實驗中，根據規范性教材《局部解剖學》、《外科手術學》的教學要求，要求對受訓者進行手術刀四種執刀手法(執弓式、握持式、執筆式、反挑式)下的持刀、入刀、行刀及出刀的方法訓練。為了培訓正確的手術刀運用及操作方法，培訓者通過口述講解要求受訓者注意手術刀把握的手型，還需要求受訓者精細把握手術刀操作力度、傾斜度、手術刀操作節律(走向、運動速度、距離)等等。因此，單憑口述指導及有限的實驗室環境下訓練，要使受訓者能迅速精細界定和把握手術刀運用及操作方法有一定難度，常會出現受訓者把握不準、不精細、效率低下的問題，而且人工進行解剖及手術訓練教學對教學環境要求高，這些問題都制約著解剖教學的質量的提升。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種具有執刀手法識別功能的手術刀電子訓練系統。該訓練系統用于臨床解剖教學和解剖練習，通過交互式的智能化訓練和檢測極大地提高了教學效果和解剖訓練的精準度，解決了原有人工指導解剖手術訓練帶來的不精細、培訓效率低、解剖操作把握不準、訓練環境受限制等問題。
[0004]為了實現以上目的，本實用新型采用的一個技術方案是，一種具有執刀手法識別功能的手術刀電子訓練系統，包括由工程塑料制成的模擬手術刀，模擬手術刀的刀柄上固定有手型傳感器，模擬手術刀的刀柄尾端固定有傾角傳感器；手型傳感器和傾角傳感器均與處理器連接，處理器還連接有行刀感應板、顯示器、語音放音模塊、FM無線調頻發射器、FM無線耳機和電池。
[0005]本實用新型還具有以下特點:
[0006]手型傳感器采用點陣式壓力傳感器，為筒形傳感器，套在模擬手術刀的刀柄外并用緊固件固定。
[0007]手型傳感器沿軸向向著刀柄末端的方向依次分為A、B、C三個區，三個區內按照成年人正常執刀手型共劃分有八個標準感應區域。以右手持刀且刀頭向下為模擬手術刀的標準方式，A區劃分有四個標準感應區域，分別為位于手型傳感器的上、下、左、右方向的標準感應區域a、b、c、d;B區劃分有三個標準感應區域，分別為位于手型傳感器的下、左、右方向的標準感應區域e、f、g ;C區劃分有一個標準感應區域，為位于手型傳感器的下方的標準感應區域h。
[0008]傾角傳感器由微型的三軸重力加速度傳感器芯片、接口調理及穩壓電路組成，采用帽式封裝結構，套在刀柄末端。
[0009]行刀感應板為電阻式壓力板，劃分有行刀訓練操作區和按鍵區，按鍵區設有各種執刀手法的選擇按鍵。
[0010]處理器采用內部帶有A/D變換器的單片機。
[0011]語音放音模塊由ISD系列可尋址的語音錄放芯片及外圍錄放電路組成。
[0012]無線調頻發射器采用多頻點可選的FM調頻發射器。
[0013]無線耳機采用多頻點可選的頭戴式FM無線耳機。
[0014]本實用新型的有益效果是:⑴本實用新型手術刀電子訓練系統具有執刀手法識別功能，想法新穎、結構簡單、智能性好、精確度高，訓練環境要求低、操作趣味性強、既便于個體化訓練又適合群體化教學等優點，是一種低功耗、低成本、易于實現的手術刀電子訓練教具。(2)采用本實用新型的手術刀電子訓練系統進行教學和訓練，可不受環境限制，交互式訓練可使操作者更直觀、精細地體會操作方法，有利于提高執刀手法的培訓效率和效果。
(3)本實用新型的手術刀電子訓練系統具有用戶自拓展功能，用戶可根據教學內容需要更改或拓展教學訓練內容，也可通過更改系統語音、顯示提示信息及訓練預案數據，來增加其它執刀手法訓練或經典手術模仿訓練預案以拓展該教學系統的功能。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的手術刀電子訓練系統的結構示意圖；
[0016]圖2為本實用新型的手術刀電子訓練系統中模擬手術刀的結構示意圖；
[0017]圖3為本實用新型的手術刀電子訓練系統中行刀感應板的結構示意圖。
[0018]圖中，1.模擬手術刀，2.手型傳感器，3.傾角傳感器，4.處理器，5.行刀感應板，6.顯示器，7.語音放音模塊，8.FM無線調頻發射器，9.FM無線耳機，10.電源，11.刀頭，12.刀柄，13.數據線。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0020]按照現有解剖教學和實驗要求，受訓者需要掌握執弓式、執筆式、握持式、反挑式四種執刀手法的運用，下面以這四種執刀手法為例，說明本實用新型的手術刀電子訓練系統，但本實用新型并不限于這四種執刀手法。
[0021]本實用新型提供了一種具有執刀手法識別功能的手術刀電子訓練系統，如圖1所示，包括模擬手術刀1，模擬手術刀的刀柄12上固定有手型傳感器2，模擬手術刀1的刀柄12尾端固定有傾角傳感器3 ;手型傳感器2和傾角傳感器3均與處理器4連接，處理器4還連接有行刀感應板5、顯示器6、語音放音模塊7、FM無線調頻發射器8、FM無線耳機9和電池10。
[0022]如圖2所示，模擬手術刀1由刀頭11和刀柄12組成，刀頭11和刀柄12均由聚乙烯塑料制成，能在行刀感應板5上作模擬行刀操作。模擬手術刀1的形狀、尺寸與真實手術刀一致。刀頭11和刀柄12的形狀、尺寸可采用常用的22號柳葉刀和四號手術刀柄，也可采用其他型號的刀頭和刀柄。
[0023]本實施方式的手型傳感器2采用薄型筒形傳感器，套在刀柄外并用緊固件固定；手型傳感器2采用能分辨毫米級間隔精度的點陣式壓力傳感器，可以感應出作用于傳感器上手指按壓的個數、位置、區域大小、壓力大小等參數，并將這些參數傳輸給處理器4進行變換識別。
[0024]當然，本實用新型的手型傳感器2還可以采用其它結構，或其他類型的壓力傳感器。只要能測試起到測試手型的作用均可。例如，手型傳感器2還可以采用薄型片式結構的傳感器，貼在刀柄12上。
[0025]傾角傳感器3為多參數輸入部件，通過數據線13將信息傳給處理4，通過對傾角傳感器3的數據讀入和解算，可實現對手術刀現行傾斜角測量。為了掌握解剖過程中手木刀的持刀傾角，又能保持刀柄的原有尺寸大小，不影響操作的手感，本實用新型中的傾角傳感器3采用緊湊型帽式包裝形式，使用時可方便地套在刀柄尾端。為縮小傾角傳感器體積，其內部由微型的三軸重力加速度傳感器芯片、接口調理及穩壓電路組成。
[0026]當然，傾角傳感器3還可以采用其它結構，或其他類型的傾角傳感器。只要能起到測試模擬手術刀角度變化的作用、不影響操作效果即可。
[0027]手型傳感器2和傾角傳感器3均通過數據線13將感應信息傳送給處理器4。
[0028]處理器4為內部帶有A/D變換器的單片機，單機片內裝有教學訓練用的手術刀操作訓練預案和各種執刀手法操作參數限定值。對不同執刀手法的判別，可通過對手型傳感器2、傾角傳感器3及行刀感應板5傳來的感應信號進行判斷，即可方便、精確地判別出執刀手型是否規范。
[0029]行刀感應板5如圖3所示，采用7-9寸大小的電阻式壓力板，為模擬式位置及壓力參數輸入部件。分為行刀訓練操作區和按鍵區，按鍵區設有不同執刀手法訓練的選擇按鍵，行刀訓練操作區為執刀手法訓練區，在訓練時可直接使用模擬手術刀在行刀訓練操作區進行接觸式模擬解剖操作，電阻式壓力板將操作者的行刀數據輸入給處理器4中的A/D變換器進行變換識別，從而感知模擬手術刀操作的入刀、行刀、方向、手術刀操作力度大小等參數。
[0030]顯示器6為7-9寸大小的IXD顯示屏，