专利名称：一种产钳操作模拟训练器及其操作方法
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。其特征在于在三维场景中设置有多个视窗，从多个角度对产钳操作进行监视，通过三维场景实时地将产妇产道内部产钳与胎头的动作及移动轨迹在显示设备上显示出来。其特征在于三维场景中产妇盆腔3D模型与胎头3D模型结合处设置有钳叶优选置入路径，系统以图像、声音文字的形式实时地引导钳叶置入路径的修正。其特征在于系统设置有钳叶置入路径记录模块，记录钳叶的移动轨迹，对操作技术进行评分考核。其特征在于其特征在于设有产力模拟模块，根据设定参数模拟出不同类型的间歇性的产力，并以图表或者文字的方式显示。其特征在于产钳操作模拟训练器设置有力反馈通道，将操作者所施加的牵引力与模拟的产妇产力曲线进行对比，操作者可以根据曲线来修正其对产钳施力的时间点，从而使产钳的牵引力与给定的产妇产力达到同步，达到训练目的。其特征在于系统设置有产钳牵引力记录模块，完整记录操作者通过产钳对胎头施加的牵引力大小及时间，以时间点为参考与给定的产妇产力对比，对操作技术进行评分考核。本发明的另一技术方案是一种产钳操作模拟训练器的操作方法，其特征在于将产钳分解成两片钳叶，按照三维场景中产妇盆腔3D模型与胎头3D模型结合处标记的钳叶优选插入路径依次置入钳叶，插入过程中，根据与实际操作同步的三维场景的图形、文字的提示修正钳叶的移动路径以及放置的位置，从而达到科学训练的目的，将钳叶移动轨迹以及放置位置与预设路径以及目标位置进行对比、评估，实现对钳叶置入技能的评估和考核。其还在于产钳已经被正确放置后，根据产力模拟模块生成的表示产妇所发出的间歇性的产力曲线，协同该曲线所表示的产妇产力操作产钳对胎头施加一个同步的牵引力，根据力反馈通道的反馈提示修正施力动作，使牵引力与产力趋于同步，从而达到训练操作者的产钳助产技能的目的，将牵引力与产妇产力的同步性、大小以及产钳夹紧力等进行计算来实现对操作者的考核评价。本发明的技术方案是产钳操作模拟训练器系统包括一台高性能计算机系统、一套三维空间跟踪定位器、一个下位机系统、一个牵引力传感器和一个夹紧力传感器以及胎头驱动装置，高性能计算机系统为整个模拟训练器系统的核心，负责整个系统的控制、显示以及交互，三维空间跟踪定位器用于产钳以及胎头的位置姿态的检测，它由主机盒以及定位探头组成，将定位探头分别固定在产钳以及胎头上，主机盒接受定位探头信号并处理后通过串口发送给计算机，下位机系统主控制器可为单片机或PLC控制器，负责产钳夹紧力·传感器以及牵引力传感器的数据处理、传送，还负责执行计算机系统发出的驱动指令，下位机系统与计算机之间通过串口连接。在传统的训练方式甚至在临床上，由于产钳已进入到产妇体内，操作者无法观察到产钳所到达的胎儿头部的位置，因而使得这一技术非常难以掌握。本发明采用3D可视化技术，操作者可以在显示器上从多个角度观察产钳在产妇体内的实时姿态和位置，从而可以不断的对产钳片的操作进行修正，同时，还可以通过图像、文字、声音的提示，引导操作者按照适当的路径将钳叶依次放置于胎儿头部的正确位置。此外，高性能计算机通过各个模块还能将操作者操作的产钳放置路径与参考的专家路径相对比，完成对操作者的操作技能进行评价。在产钳助产过程中的，操作者的助产力施加手法非常重要，经验丰富的产科医生能配合产妇自身所产生的产力(包括子宫自然收缩产生的力和产妇有意识的腹部施力)，通过产钳对胎儿施加一个外来的辅助牵引力，在产力和牵引力的合力下帮助产妇完成分娩过程。在助产过程中，关键在于操作者能根据产妇身体所产生的产力施加一个同步的外来牵引力，在合力的作用下，帮助胎头在产道内向外移动。为此，本发明设计的模拟训练系统，能模拟产妇在生产过程中所产生的周期性的产力，操作者能根据显示器上所显示的产力曲线，操作产钳给胎头施加一个同步的牵引力，通过力传感器以及位姿传感器将操作参数反馈至计算机系统，操作者根据系统提示的图形、曲线、文字信息来修正自己的施力动作，使施加的牵引力与产妇自身产力趋于同步，从而达到训练操作者的产钳助产技能的目的。
图I为本发明产钳操作模拟训练器硬件结构的结构框图；图2为本发明产钳操作模拟训练器软件模块的框图；图3为本发明采用的某型产钳的结构示意图4为本发明产钳传感器布局示意图；图5为本发明胎儿系统连接结构不意图；图6为本发明产妇系统和胎儿系统结构与布局不意图；图7为本发明产钳操作模拟训练器电气系统结构图。本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
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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，胎儿系统包括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。其特征在于在三维场景中设置有多个视窗，从多个角度对产钳操作进行监视，通过三维场景实时地将产妇产道内部产钳与胎头的动作及移动轨迹在显示设备上显示出来。其特征在于三维场景中产妇盆腔3D模型与胎头3D模型结合处设置有钳叶优选置入路径，系统以图像、声音文字的形式实时地引导钳叶置入路径的修正。
其特征在于系统设置有钳叶置入路径记录模块，记录钳叶的移动轨迹，对操作技术进行评分考核。其特征在于其特征在于设有产力模拟模块，根据设定参数模拟出不同类型的间歇性的产力，并以图表或者文字的方式显示。其特征在于产钳操作模拟训练器设置有力反馈通道，将操作者所施加的牵引力与模拟的产妇产力曲线进行对比，操作者可以根据曲线来修正其对产钳施力的时间点，从而使产钳的牵引力与给定的产妇产力达到同步，达到训练目的。其特征在于系统设置有产钳牵引力记录模块，完整记录操作者通过产钳对胎头施加的牵引力大小及时间，以时间点为参考与给定的产妇产力对比，对操作技术进行评分考核。产钳操作模拟训练器的操作方法，其特征在于将产钳分解成两片钳叶，按照医学要求依次将钳叶沿优选路径插入产妇骨盆模型的产道并放置在胎儿模型的胎头的目标位·置。虚拟场景显示端，产妇盆腔3D模型与胎头3D模型结合处标记有钳叶优选插入路径，弓丨导钳叶科学准确置入。钳叶移动时，安置与钳叶上的三维空间跟踪定位探头感知到钳叶位姿的变化，计算机数据采集模块将钳叶的位姿数据传送给3D图形驱动模块，3D图形驱动引擎驱动钳叶3D模型，对其位姿进行实时刷新，实现计算机的虚拟场景与现实环境同步。显示屏被划分为若干个显示区，从多个角度对产妇骨盆3D模型、胎头3D模型以及产钳3D模型进行监视，操作者可以从显示设备上通过虚拟环境实时的观察到产妇产道内部钳叶与胎头的动作及移动轨迹，根据虚拟场景中的图形或者文字提示来修正钳叶的移动路径以及放置的位置，从而达到科学训练的目的。将钳叶移动轨迹以及放置位置与预设路径以及目标位置进行对比、评估，实现对钳叶置入技能的评估和考核。其还在于产钳已经被正确放置后，使用产钳实施助产的产钳操作技能模拟训练方法。系统生成用于表示临床情况下产妇所发出的间歇性的产力的曲线，操作者协同该曲线所表示的产妇产力操作产钳对胎头施加一个同步的牵引力，处于胎头与驱动杆之间的牵引力传感器检测出胎头所承受的牵引力，系统通过数据采集模块读取该牵引力的数值，将该力与虚拟的产力进行相应计算处理后输出控制胎头驱动机构，驱动胎头移动，如此反复，将胎头牵引至目标位置，在此过程中，产钳和胎头的位置姿态信息通过三维空间跟踪定位器实时的传送至计算机系统，图形驱动模块驱动相对应的3D模型进行位姿更新，同时，产钳施加的牵引力与产妇产力曲线对比显示，产钳对胎头施加的夹紧力通过夹紧力传感器传送至计算机并显示，操作者根据图形、曲线、文字信息来修正自己的施力动作，从而达到训练操作者的产钳助产技能的目的。将牵引力与产妇产力的同步性、大小等进行计算来实现对操作者的考核评价。图I为本发明产钳操作模拟训练器硬件结构的结构框图；图2为本发明产钳操作模拟训练器软件模块的框图。如图1、2所述，本发明主要具有两项功能第一，产钳钳叶置入的训练及评估；第二，产钳助产过程中产钳操作技能的训练及评估。产钳钳叶置入训练及评估工作原理目的在于训练操作者的钳叶置入技能。操作者将产钳分解成两片钳叶，按照产钳助产程序依次将钳叶沿优选路径插入产妇骨盆模型的产道并放置在胎儿模型的胎头的目标位置，三维场景中产妇盆腔3D模型与胎头3D模型结合处标记有钳叶优选插入路径，引导钳叶科学准确置入，钳叶移动时，图形驱动引擎驱动三维场景中各3D模型跟随运动，使实际操作动作在三维场景中实时同步再现，显示设备的显示屏被划分为若干个显示区，从多个角度对产钳操作进行监视，三维场景实时的显示产妇产道内部钳叶与胎头的动作及移动轨迹，系统以图形或者文字的形式给操作者提示，引导操作者修正钳叶的移动路径以及放置的位置，这在传统的训练方式以及真实产房里都没法实现，这样，对于新手来说，可以进行诱导式的训练，操作者可以根据虚拟场景中的图形或者文字提示来修正产钳的移动路径以及放置的位置，从而达到训练目的。将新手操作的产钳移动路径以及放置位置与标准的路径以及位置进行对比、评估，可以实现对新手操作的评估和考核。产钳牵引助产技能训练及评估工作原理主要用于在产钳已经被正确放置后，训练操作者通过产钳实施助产的操作技能。产钳助产的关键在于把握产妇自身所产生的周期性的产力的频率，同时通过产钳给胎头施加一个与产妇产力同步的牵引力来达到助产的目的。本发明包括一个产力模拟模块，用于模拟在真实临床情况下产妇所发出的间歇性的产力，同时，在显示器上对该产力曲线进行显示，操作者可以根据该曲线变化协同产妇自身的产力来施加一个同步的牵引力，从而达到训练操作者的产钳助产技能的目的。当操作者完成产钳定位放置后，产力模拟模块生成用于表示临床情况下产妇所发出的间歇性的产力的曲线，协同该曲线所表示的产妇产力操作产钳对胎头施加一个同步的牵引力，处于胎头与·驱动杆之间的牵引力传感器检测出胎头所承受的牵引力，系统通过数据采集模块读取该牵引力的数值，将该力与模拟的产力进行计算处理后输出控制胎头驱动装置，驱动胎头移动，如此反复，将胎头牵引至目标位置，在此过程中，产钳和胎头的位置姿态信息通过三维空间跟踪定位器实时的传送至计算机系统，图形驱动模块驱动三维场景中各3D模型进行位姿更新，同时，产钳施加的牵引力与产妇产力以时间点为参考对比显示，产钳对胎头施加的夹紧力通过夹紧力传感器传送至计算机并显示，系统根据图形、曲线、文字信息来修正施力动作，从而达到训练操作者的产钳助产技能的目的，将牵引力与产妇产力的同步性、大小以及产钳夹紧力等进行计算来实现对操作者的考核评价。图3为本发明采用的某型产钳的结构示意图，图4为本发明产钳传感器布局示意图。本发明采用如图3所示类型的产钳，但在使用中不局限于该类型。图4为产钳传感器布局示意图，为了检测助产时产钳对胎儿模型胎头施加的夹紧力以及产钳的位置姿态，在钳叶前段安装了压力传感器，在钳叶片把手端安装了三维空间跟踪器的探头，通过数据采集设备将感测到的压力及位姿数据传送至高性能计算机的系统。如图4所示，在产钳钳叶前段内侧处安置了测力传感器21，此处测力传感器可为单一的，如应变片式压力传感器，也可以为阵列式的，如碳电荷压力传感器等，在钳叶的把手端钳柄安置了三维空间跟踪器探头22，用于感测产钳位置及姿态数据。图5为本发明胎儿系统连接结构示意图，如图5所示，胎头31由医学模型组成；32为三维空间跟踪器探头，用于实时检测胎头31的位置姿态变化；牵引力传感器33用于检测产钳施加在胎头上的牵引力；由多自由度机械关节34连接胎头部分与传动杆的连接，胎头31能以关节中心点为原点在任意方向上转动；柔性管35套在连接关节32上，起辅助支承作用；传动杆36传递驱动装置的驱动力；驱动装置37为以电动机、气压或液压为动力源的驱动机构。三维空间跟踪器探头32固定于胎头31上，胎头31连接牵引力传感器33，牵引力传感器33连接多自由度机械关节34，多自由度机械关节34上套有柔性管35，传动杆36的一端连接多自由度机械关节34，传动杆36的另一端连接驱动装置37。图6为本发明产妇系统和胎儿系统结构与布局示意图，如图6所示，产妇盆腔模型41采用医学助产模型，产妇盆腔模型41内设置有至少两个气囊42，气囊42置于产妇盆腔及产道两侧，气囊具有气压监视设备，可手动或自动进行气压调节，用于模拟不同情况下产妇的盆腔及产道肌肉，胎头31纵向轴与产妇盆腔模型41的产道纵向轴平行。图7为本发明产钳操作模拟训练器电气系统结构图，如图7所示，产钳操作模拟训练器系统包括一台高性能计算机系统、一套三维空间跟踪定位器、一个下位机系统、一个牵引力传感器和一个夹紧力传感器以及胎头驱动装置，高性能计算机系统为整个模拟训练器系统的核心，负责整个系统的控制、显示以及交互，三维空间跟踪定位器用于产钳以及胎头的位置姿态的检测，它由主机盒以及定位探头组成，将定位探头分别固定在产钳以及胎头上，主机盒接受定位探头信号并处理后通过串口发送给计算机，下位机系统主控制器可为单片机或PLC控制器，负责产钳夹紧力传感器以及牵引力传感器的数据处理、传送，还负责执行计算机系统发出的驱动指令，下位机系统与计算机之间通过串口连接。
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权利要求
1.一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用于模拟盆腔及产道肌肉的气囊组成，胎儿系统包括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、关节连接装置以及胎头驱动装置，产钳系统包括产钳、夹紧力传感器和产钳三维空间跟踪定位器；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高性能计算机，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高性能计算机，运行于高性能计算机的软件系统平台，软件系统根据所采集的位置姿态数据对三维场景模型的三维场景中各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，软件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。
2.根据权利要求I所述的产钳操作模拟训练器，其特征在于产妇系统设置有至少一个气囊，气囊置于产妇盆腔模型的盆腔以及产道边缘处，气囊设置有气压监控设备，气压监控设备对气囊气压进行手动或自动调节，用于模拟不同情况下的产妇盆腔及产道肌肉；或者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，胎头驱动装置为电动机或气压液压机构。
3.一种产钳操作模拟训练器，其特征在于包括一台高性能计算机系统、一套三维空间跟踪定位器、一个下位机系统、一个牵引力传感器和一个夹紧力传感器以及胎头驱动装置，高性能计算机系统为整个模拟训练器系统的核心，负责整个系统的控制、显示以及交互，三维空间跟踪定位器用于产钳以及胎头的位置姿态的检测，三维空间跟踪定位器由主机盒以及定位探头组成，将定位探头分别固定在产钳以及胎头上，主机盒接受定位探头信号并处理后通过串口发送给高性能计算机，下位机系统主控制器为单片机或PLC控制器，负责产钳夹紧力传感器以及牵引力传感器的数据处理、传送，还负责执行高性能计算机系统发出的驱动指令，下位机系统与计算机之间通过串口连接。
4.根据权利要求1、2或者3所述的产钳操作模拟训练器，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。
5.根据权利要求1、2或者3所述的产钳操作模拟训练器，其特征在于高性能计算机的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；或者在三维场景中设置有多个视窗，从多个角度对产钳操作进行监视，通过三维场景实时地将产妇产道内部产钳与胎头的动作及移动轨迹在显示设备上显示出来；或者三维场景中产妇盆腔3D模型与胎头3D模型结合处设置有钳叶优选置入路径，系统以图像、声音文字的形式实时地引导钳叶置入路径的修正，计算机系统设置有钳叶置入路径记录模块，记录钳叶的移动轨迹，对操作技术进行评分考核。
6.根据权利要求1、2或者3所述的产钳操作模拟训练器，其特征在于其特征在于产妇系统设有产力模拟模块，根据设定参数模拟出不同类型的间歇性的产力，并以图表或者文字的方式显示。
7.根据权利要求1、2或者3所述的产钳操作模拟训练器，其特征在于产钳操作模拟训练器设置有力反馈通道，通过牵引力传感器获取操作者所施加的牵引力后与模拟的产妇产力以时间点为参考进行对比并绘制曲线。
8.根据权利要求1、2或者3所述的产钳操作模拟训练器，其特征在于其特征在于高性能计算机系统设置有产钳牵引力记录模块，记录产钳对胎头施加的牵引力大小及时间，以时间点为参考与给定的产妇产力对比，对操作技术进行评分考核。
9.一种产钳操作模拟训练器的操作方法，其特征在于将产钳分解成两片钳叶，按照三维场景中产妇盆腔3D模型与胎头3D模型结合处标记的钳叶优选插入路径依次置入钳叶，插入过程中，根据与实际操作同步的三维场景的图形、文字的提示修正钳叶的移动路径以及放置的位置，从而达到科学训练的目的，将钳叶移动轨迹以及放置位置与预设路径以及目标位置进行对比、评估，实现对钳叶置入技能的评估和考核。
10.根据权利要求9所述的产钳操作模拟训练器的操作方法，其特征在于根据产力模拟模块生成的表示产妇所发出的间歇性的产力曲线，协同该曲线所表示的产妇产力操作产钳对胎头施加一个同步的牵引力，根据力反馈通道的反馈提示修正施力动作，使牵引力与产力趋于同步，从而达到训练操作者的产钳助产技能的目的，将牵引力与产妇产力的同步性、大小以及产钳夹紧力等进行计算来实现对操作者的考核评价。
全文摘要
一种产钳操作模拟训练器，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。
文档编号G09B19/24GK102789723SQ201210297090
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月20日 优先权日2012年8月20日
发明者李力, 陈刚 申请人:李力, 陈刚