一种穿刺模拟隧道智能化教学系统及其应用方法

1.本公开涉及医学虚拟应用技术领域，尤其涉及一种穿刺模拟隧道智能化教学系统及其应用方法和电子设备。


背景技术：

2.血管通路是维持性血液透析患者赖以生存的生命线，其中自体动静脉内瘘因其使用寿命长、并发症少等优点，是透析患者理想的血管通路。内瘘使用寿命的长短不仅依赖血管条件、手术技巧，还取决于内瘘穿刺的方法，不恰当的穿刺会增加内瘘血管的损伤，易于出现血管瘤、血栓形成、感染等而缩短内瘘使用寿命。
3.内瘘穿刺方法包括绳梯法、扣眼法、区域法，每种穿刺法各有优劣。扣眼穿刺法关键是建立稳定的皮下隧道。如附图1所示，皮下隧道连接皮肤与血管的穿刺口，隧道建成后，采用没有切割作用的钝针进行穿刺，因此不仅降低对血管的长度要求，而且保护血管壁不会发生血管瘤，降低疼痛感，国内外指南中均有推荐这项技术。
4.扣眼穿刺技术在于每次穿刺在固定的通道进行穿刺，区别于以往的常规锐针穿刺，需要掌握特有的穿刺手法，保证成功的穿刺，避免因穿刺手法不正确而导致的假隧道生成，影响穿刺的成功率，不仅增加患者的疼痛，更增加隧道感染的风险，因此扣眼穿刺成为临床的工作难点。能否成功穿刺取决于正确的穿刺手法(需要捻转的方式慢慢穿刺)、掌握患者穿刺的反向和角度，因此需要规范训练这项穿刺技术，降低穿刺相关并发症，
5.目前临床中没有针对扣眼穿刺这项技术的训练的教具。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本技术提出一种穿刺模拟隧道智能化教学系统及其应用方法。
7.本技术一方面，提出一种穿刺模拟隧道智能化教学系统，包括：
8.手臂教具，其内预设有若干不同深浅长度与内径的血管以及穿刺隧道，且所述血管以及穿刺隧道内设有分布式部署的感应器；
9.穿刺针，其内设有可与所述感应器进行近场感应的接收器，当所述穿刺针进入所述血管以及穿刺隧道进行穿刺之时，所述接收器与所述感应器互感并接收到对应的感应信号，并将所述感应信号实时发送至控制器；
10.控制器，用于接收并处理所述感应信号，并将所述感应信号反馈至信息教学后台；
11.信息教学后台，用于接收当前用户对所述血管以及穿刺隧道进行穿刺所生成的所述感应信号，并基于所述感应信号形成当前用户的穿刺训练数据；以及根据所述穿刺训练数据生成当前用户的动态穿刺图像，将所述动态穿刺图像保存并绑定在当前用户的账户之下；
12.可视化模块，用于调取并实时可视化展示绑定在当前用户的账户之下的所述动态穿刺图像。
13.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述控制器，包括：
14.mcu，用于逻辑控制和运算；
15.电源模块，用于为系统供电；
16.时钟模块，用于记录每次接收到所述感应信号的穿刺时间；
17.信号发射模块，用于将每次接收并处理后的所述感应信号及其穿刺时间，上报至所述信息教学后台；
18.所述接收器或者所述感应器，电源模块，时钟模块，信号发射模块分别与所述mcu电连接。
19.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述控制器，还包括：
20.角速度传感器，设于所述穿刺针内部且与所述mcu电连接，用于在每次所述接收器与所述感应器进行近场感应之时，采集当前所述穿刺针的角速度信息，并将所述穿刺针的角速度信息发送至mcu，通过mcu转发至所述信号发射模块并由所述信号发射模块上报至所述信息教学后台。
21.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述信息教学后台，还用于：
22.在当前用户登录后台之后，记录并保存当前用户所登录的账户至账户信息数据库中；
23.将所述穿刺训练数据以及当前用户的动态穿刺图像，保存并绑定在当前用户的账户之下。
24.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述信息教学后台，还用于：
25.预设用户对所述血管以及穿刺隧道进行穿刺的标准穿刺图像并保存在后台数据库中；
26.调取并查看当前用户的所述动态穿刺图像，并将所述动态穿刺图像与所述标准穿刺图像进行实时比较，并输出对应的对比判断结果；
27.根据所述对比判断结果为当前用户的所述动态穿刺图像打分，并将分数记录并绑定在当前用户的账户之下。
28.本技术另一方面，提出一种穿刺模拟隧道智能化教学系统的应用方法，包括如下步骤：
29.当前用户登录信息教学后台，由账户信息数据库对当前用户所登录的账户进行记录并保存，登录之后开始操作穿刺针在手臂教具内的血管以及穿刺隧道中进行穿刺训练，并开始采集数据；
30.当穿刺针中的接收器靠近感应器之时，基于近场感应采集得到一个感应信号，并将所述感应信号发送至控制器；
31.控制器接收当前的感应信号并通过时钟模块对其穿刺时间进行记录，进行转换运算后通过信号发射模块将当前的所述感应信号以及对应的穿刺时间上报至所述信息教学后台；
32.所述信息教学后台接收并基于所述感应信号以及对应的穿刺时间，并在训练完毕后生成当前用户的穿刺训练数据，并根据所述穿刺训练数据进行模拟仿真，生成当前用户的动态穿刺图像，将所述动态穿刺图像保存并绑定在当前用户的账户之下。
33.作为本技术的一可选实施方案，可选地，在生成当前用户的穿刺训练数据之时，还
包括：
34.通过角速度传感器采集当前所述穿刺针的角速度信息，并将所述穿刺针的角速度信息发送至mcu，通过mcu转发至所述信号发射模块并由所述信号发射模块上报至所述信息教学后台；
35.所述信息教学后台会同所述感应信号以及对应的穿刺时间和所述穿刺针的角速度信息，共同生成当前用户的穿刺训练数据，所述穿刺训练数据包含：
36.基于所述感应信号所反馈的所述穿刺针的穿刺位置；
37.基于所述穿刺时间所反馈的所述穿刺针穿过血管以及穿刺隧道内不同位置时的穿刺时间；
38.基于所述角速度信息所反馈的所述穿刺针穿过血管以及穿刺隧道内不同位置时的穿刺角度和方向。
39.作为本技术的一可选实施方案，可选地，根据所述穿刺训练数据进行模拟仿真，生成当前用户的动态穿刺图像，包括：
40.采集并保存当前用户操作所述穿刺针经过每个所述感应器后的所述穿刺训练数据；
41.所述信息教学后台根据所述穿刺时间，生成当前用户的动态穿刺记录数据；
42.将所述动态穿刺记录数据导入动态模拟仿真系统，模拟仿真生成当前用户的所述动态穿刺图像。
43.作为本技术的一可选实施方案，可选地，在根据所述穿刺训练数据进行模拟仿真，生成当前用户的动态穿刺图像之后，还包括：
44.预设用户对所述血管以及穿刺隧道进行穿刺的标准穿刺图像并保存在所述信息教学后台的后台数据库中；
45.调取并查看当前用户的所述动态穿刺图像，并将所述动态穿刺图像与所述标准穿刺图像进行实时比较，并输出对应的对比判断结果；
46.根据所述对比判断结果为当前用户的所述动态穿刺图像打分，并将分数记录并绑定在当前用户的账户之下
47.本技术另一方面，还提出一种电子设备，包括：
48.处理器；
49.用于存储处理器可执行指令的存储器；
50.其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令时实现所述的应用方法。
51.本发明的技术效果：
52.本技术通过手臂教具以及穿刺针之间的互感，由控制器和后台采集并完成当前用户学员在穿刺过程中的动态穿刺数据的收集，在穿刺完毕之后，可以得到护士等学员在不同穿刺位置上的穿刺位置、角度和方向、角速度、时间等信息，以此形成当前用户的穿刺训练数据。后台可以结合当前用户的动态穿刺训练数据来模拟生成当前用户进行手臂穿扣眼穿刺的仿真仿真图像，该动态穿刺仿真图像将用于模拟当前用户在本次操作中的穿刺操作模拟画面，实现穿刺过程的可视化展示，来让后台管理员或者当前用户对自己的操作路径以及穿刺位置、速度、方向等，进行各模式下的教学评估和可视化学习，以此达到良好的科研、穿刺教学效果。
53.根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
54.包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
55.图1示出为现有扣眼皮下穿刺的示意图；
56.图2示出为本发明手臂教具中血管以及穿刺隧道模型的应用结构示意图；
57.图3示出为本发明穿刺针模型的应用结构示意图；
58.图4示出为本发明穿刺的应用示意图；
59.图5示出为本发明其中一种感应方式的控制器控制示意图；
60.图6示出为本发明另一种感应方式的控制器控制示意图。
具体实施方式
61.以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
62.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
63.另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
64.实施例1
65.本技术一方面，提出一种穿刺模拟隧道智能化教学系统，包括：
66.手臂教具，其内预设有若干不同深浅长度与内径的血管以及穿刺隧道，且所述血管以及穿刺隧道内设有分布式部署的感应器；
67.穿刺针，其内设有可与所述感应器进行近场感应的接收器，当所述穿刺针进入所述血管以及穿刺隧道进行穿刺之时，所述接收器与所述感应器互感并接收到对应的感应信号，并将所述感应信号实时发送至控制器；
68.控制器，用于接收并处理所述感应信号，并将所述感应信号反馈至信息教学后台；
69.信息教学后台，用于接收当前用户对所述血管以及穿刺隧道进行穿刺所生成的所述感应信号，并基于所述感应信号形成当前用户的穿刺训练数据；以及根据所述穿刺训练数据生成当前用户的动态穿刺图像，将所述动态穿刺图像保存并绑定在当前用户的账户之下；
70.可视化模块，用于调取并实时可视化展示绑定在当前用户的账户之下的所述动态穿刺图像。
71.如图2所示，手臂教具可以采用医学手臂教具模型，因此可以方便施展本方案，其内的血管以及穿刺隧道的模型内部(血管模型内部和穿刺隧道模型内部)设置若干感应器。感应器可以接入本方案的控制芯片上，由mcu进行启动控制。具体手臂教具的设计：
72.模拟手臂，手臂上设置多条血管，分布不同角度、方向的模拟隧道；
73.隧道特点：隧道内部表面不光滑、不规则，直径大约1.0-2.0mm左右；需要读取穿刺过程信息，因此需要在隧道壁分布感应器，但需做好防护，避免感应器的损伤。
74.如图3所示，穿刺针内部分布有可与感应器进行互感的接收器，能够读取穿刺过程信息及收集信息。
75.感应器和接收器之间的互感方式，可以是rfid近场通信、红外感应或者电磁感应技术。本实施例优选近场感应。
76.如图4所示，用户学员在后台登录自己的账户之后，可以开始操作，通过实操或者在机器上进行模拟操作，具体的方式可以由部署的硬件设备进行。在穿刺针进入隧道进行穿刺之时，穿刺针上的接收器将于与血管以及穿刺隧道内部分布式所布置的各个感应器之间进行互感，在每经过一个感应器所处的位置之时，穿刺针将会接收到一个穿刺信号，用于表示当前穿刺针经过血管以及穿刺隧道中的当前位置、角度和方向。该感应信号将由接收器反馈至控制器，由控制器的mcu进行信号电平值计算，并通过信号发射模块上传至信息教学后台，由后台对当前学员穿刺针的穿刺位置(感应信号)进行记录，同时可以由控制器的时钟模块来对本经过本当前位置的穿刺时间进行记录，并同步发送至后台进行记录。
77.基于本实施例的实施，在穿刺针中还设置有角速度传感器，可以对当前穿刺针经过当前位置的角速度进行感应，采集角速度后同步发送至后台，由后台对当前学员操作穿刺针经过每一血管以及穿刺隧道位置的穿刺数据进行收集，因此在穿刺完毕之后，可以得到护士等学员在不同穿刺位置上的穿刺位置、角速度(角度和方向)、穿刺时间等信息，以此可以形成当前用户的穿刺训练数据。穿刺针经过当前位置(感应器)时，进行角速度感应，采集经过当前位置感应器的穿刺角度和穿刺方向，角速度经过后台配置的公式(后台自定义配置)计算后，可以得到当前位置处的穿刺角度和穿刺方向。穿刺时间已经由时钟模块进行计时，mcu接收一次感应信号，则计时经过当前穿刺位置的穿刺时间。
78.在后台服务器上可以配置对应的模拟仿真软件，可以结合当前用户的动态穿刺训练数据来模拟生成当前用户进行手臂穿扣眼穿刺的仿真仿真图像，该动态穿刺仿真图像将用于模拟当前用户在本次操作中的穿刺操作模拟画面，实现穿刺过程的可视化展示，来让后台管理员或者是当前用户对自己的操作路径以及穿刺位置、速度、方向等，进行各模式下的计算和可视化显示，以此达到良好的科研、穿刺教学效果。
79.可视化模块，可以由信息教学系统的前端进行显示，后台生成当前用户的动态穿刺图像之后，立即将当前用户的动态穿刺图像发送至前端，由前端进行可视化显示。经过每处穿刺位置的当前用户的动态穿刺图像，实时显示在前端显示器上。
80.本实施例的可视化模块，也可以是mr设备。mr登录后台后，通过信息教学后台将当前用户的动态穿刺图像实时同步传输至mr设备的管理后台，由mr设备的管理后台将当前用户的动态穿刺图像处理为mr展示的图像格式后，发送并展示在mr眼镜上即可。至于mr设备的管理后台和本方案中信息教学系统后台之间的通信访问，本实施例不做限定。
81.具体仿真模拟的应用，可以由部署在后台上的仿真系统完成。
82.后台还可以根据当前用户经过前后两个感应位置之间的穿刺时间的差值，以及两个感应器之间的距离来计算其穿刺速度。两个感应器的位置参数可以在后台上进行设定并保存，在采集到用户操作穿刺针经过前后两个感应位置之后，可以基于经过前后两个感应
位置之间的穿刺时间的差值，以及后台所记录的两个感应位置之间的距离来计算穿刺针经过该两个位置点的穿刺平均速度。穿刺平均速度可以记录并绑定在用户账户之下，作为穿刺训练数据中一个元素。
83.通过信息教学后台，可以实现：
84.可视化操作，护士操作时可以看到自己的操作路径，系统显示穿刺的方向与角度，和穿刺的速度等。可以设置多模式，也可以不显示以上信息的提示，用于训练；
85.实现多账户使用，用于每个学员独立的学习数据库，收集每次穿刺信息并记录，可以识别操作的正确率，总结出操作存在的问题，起到智慧化分析。
86.每个学员登录后，将在后台为每个学员分配独立的数据库地址，单独保存各个学员的穿刺训练数据和仿真图像，对各个学员的穿刺数据单独记录并保存。
87.如图5所示，作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述控制器，包括：
88.mcu，用于逻辑控制和运算；
89.电源模块，用于为系统供电；
90.时钟模块，用于记录每次接收到所述感应信号的穿刺时间；
91.信号发射模块，用于将每次接收并处理后的所述感应信号及其穿刺时间，上报至所述信息教学后台；
92.所述接收器或者所述感应器，电源模块，时钟模块，信号发射模块分别与所述mcu电连接。
93.控制器可以对接收器与各个感应器之间的感应信号进行接收和逻辑运算，并通过信号发射模块将感应信号以及对每次感应信号的穿刺时间进行记录，当接收到一个感应信号之时，时钟模块可以对该接收的感应信号的时间进行记录并作为其穿刺时间，并同步发送至信息教学后台服务器上。角速度传感器设置在穿刺针上，可以同步对穿刺针的角速度进行采集，并原路同步发送至后台。mcu芯片以及电源模块等的具体选择类型，本实施例不做限定。
94.本实施例优先选择由穿刺针的接收器与分布在血管以及穿刺隧道内部的各个感应器之间进行感应，由接收器来将感应信号发送至mcu。
95.同理，本实施例也可以采用相反的方式，如图6所示，由感应器来接收各个穿刺针感应产生的感应信号，并由各个感应器在接收到感应的感应信号之后，由各个感应器将感应信号发送至mcu，具体的感应信号的感应以及反馈模式可以自行设定。
96.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述控制器，还包括：
97.角速度传感器，设于所述穿刺针内部且与所述mcu电连接，用于在每次所述接收器与所述感应器进行近场感应之时，采集当前所述穿刺针的角速度信息，并将所述穿刺针的角速度信息发送至mcu，通过mcu转发至所述信号发射模块并由所述信号发射模块上报至所述信息教学后台。
98.角速度传感器参见上述描述。利用角速度求解不同位置处的角度，可以参见现有角速度和时间进行转换计算，计算得到角度后可以知道穿刺针的角度，获知穿刺方向。具体计算可以由程序进行就散，本实施例不做描述。
99.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述信息教学后台，还用于：
100.在当前用户登录后台之后，记录并保存当前用户所登录的账户至账户信息数据库
中；
101.将所述穿刺训练数据以及当前用户的动态穿刺图像，保存并绑定在当前用户的账户之下。
102.采用上述接收器与感应器之间的互感，并用控制器来对经过每个感应位置的感应信号，以及所对应的穿刺时间和角速度进行采集并上报至信息教学后台，之后后台可以获知当前用户操作穿刺针经过不同感应位置的时间，以及角速度，后台还可以根据经过前后两个感应位置之间的感应时间差值以及距离来初步计算经过不同感应位置之间的穿刺速度。
103.在穿刺完毕之后，后台可以基于当前用户的动态穿刺训练数据，得到当前用户的穿刺训练数据。
104.该穿刺训练数据中包含用户经过每一个穿刺位感应位置的时间、位置，以及角速度和平均速度，在后台对当前用户的穿刺教学过程进行可视化展示，记录和保存。
105.后台还可以结合当前用户的动态穿刺数据，在后台部署的应用仿真系统中进行穿刺仿真。可以在仿真系统中将手臂教具模型以及血管模型进行预先部署，后续再根据当前用户的穿刺训练数据，在仿真模型中模拟生成当前用户的动态穿刺图像，即当前用户的动态穿刺仿真图像，可以用来模拟展示当前用户的穿刺教学过程。通过仿真系统的参数输入模块，可以在仿真图像上同步显示在各个位置点的穿刺训练数据，比如经过感应器2之时的穿刺角速度、平均速度和位置、时间。
106.作为本技术的一可选实施方案，可选地，所述信息教学后台，还用于：
107.预设用户对所述血管以及穿刺隧道进行穿刺的标准穿刺图像并保存在后台数据库中；
108.调取并查看当前用户的所述动态穿刺图像，并将所述动态穿刺图像与所述标准穿刺图像进行实时比较，并输出对应的对比判断结果；
109.根据所述对比判断结果为当前用户的所述动态穿刺图像打分，并将分数记录并绑定在当前用户的账户之下。
110.在当前用户完成本次的扣眼穿刺教学之后，由后台为当前用户生成对应的穿刺训练数据，以及基于该穿刺训练数据所仿真生成的动态穿刺图像。将该仿真生成的动态穿刺图像与后台管理员提前预先生成并保存在后台数据库中的标准穿刺图像进行图像对比和识别，由后台管理员来判断当前用户经过每一感应位置之时的穿刺操作内容是否与标准穿刺图像上的穿刺内容相匹配，并对每处位置的穿刺数据进行打分和评估标注。比如可以将当前用户在每一感应位置上的穿刺针的速度，与标准穿刺图像上所要求的穿刺条件进行比判断，由后台管理员对用当前用户在各个感应位置的数据进行打分，并记录在信息后台数据库中，后续将计算所有感应位置上的打分分数。
111.后台对当前用户的动态穿刺图像中当中的每一个感应位置进行打分之后，可以对各个感应位置的打分分值进行求和计算，将该总分数作为当前用户的穿刺训练训练教学评估结果。后续后台管理员可以将出现问题的感应位置的评估结果同步发送并绑定在用户账户之下。
112.后台管理员可以对当前用户的每一穿刺感应位置进行批注以及教学评估批注，并将批注保存在后台数据库中，并绑定在当前用户的账户之下。
113.在后续当前用户进行登录后台之后，可以查看自己的动态穿刺图像，以及其图像上的评分以及评估标注结果。还可以登录之后可以查看到自己的穿刺训练数据。
114.本实施例的穿刺针和手臂教具模型的应用，本实施例不做限定。所部署的电子设备，其类型和部署，本实施例不做要求。
115.上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
116.实施例2
117.基于实施例1的实施原理，本技术另一方面，提出一种穿刺模拟隧道智能化教学系统的应用方法，包括如下步骤：
118.当前用户登录信息教学后台，由账户信息数据库对当前用户所登录的账户进行记录并保存，登录之后开始操作穿刺针在手臂教具内的血管以及穿刺隧道中进行穿刺训练，并开始采集数据；
119.当穿刺针中的接收器靠近感应器之时，基于近场感应采集得到一个感应信号，并将所述感应信号发送至控制器；
120.控制器接收当前的感应信号并通过时钟模块对其穿刺时间进行记录，进行转换运算后通过信号发射模块将当前的所述感应信号以及对应的穿刺时间上报至所述信息教学后台；
121.所述信息教学后台接收并基于所述感应信号以及对应的穿刺时间，并在训练完毕后生成当前用户的穿刺训练数据，并根据所述穿刺训练数据进行模拟仿真，生成当前用户的动态穿刺图像，将所述动态穿刺图像保存并绑定在当前用户的账户之下。
122.作为本技术的一可选实施方案，可选地，在生成当前用户的穿刺训练数据之时，还包括：
123.通过角速度传感器采集当前所述穿刺针的角速度信息，并将所述穿刺针的角速度信息发送至mcu，通过mcu转发至所述信号发射模块并由所述信号发射模块上报至所述信息教学后台；
124.所述信息教学后台会同所述感应信号以及对应的穿刺时间和所述穿刺针的角速度信息，共同生成当前用户的穿刺训练数据，所述穿刺训练数据包含：
125.基于所述感应信号所反馈的所述穿刺针的穿刺位置；
126.基于所述穿刺时间所反馈的所述穿刺针穿过血管以及穿刺隧道内不同位置时的穿刺时间；
127.基于所述角速度信息所反馈的所述穿刺针穿过血管以及穿刺隧道内不同位置时的穿刺角度和方向。
128.作为本技术的一可选实施方案，可选地，根据所述穿刺训练数据进行模拟仿真，生成当前用户的动态穿刺图像，包括：
129.采集并保存当前用户操作所述穿刺针经过每个所述感应器后的所述穿刺训练数据；
130.所述信息教学后台根据所述穿刺时间，生成当前用户的动态穿刺记录数据；
131.将所述动态穿刺记录数据导入动态模拟仿真系统，模拟仿真生成当前用户的所述动态穿刺图像。
132.作为本技术的一可选实施方案，可选地，在根据所述穿刺训练数据进行模拟仿真，生成当前用户的动态穿刺图像之后，还包括：
133.预设用户对所述血管以及穿刺隧道进行穿刺的标准穿刺图像并保存在所述信息教学后台的后台数据库中；
134.调取并查看当前用户的所述动态穿刺图像，并将所述动态穿刺图像与所述标准穿刺图像进行实时比较，并输出对应的对比判断结果；
135.根据所述对比判断结果为当前用户的所述动态穿刺图像打分，并将分数记录并绑定在当前用户的账户之下
136.上述各个步骤的理解，可以结合实施例1的描述进行理解，本实施例不做赘述。
137.显然，本领域的技术人员应该明白，实现上述实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各控制的实施例的流程。本领域技术人员可以理解，实现上述实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各控制的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)、随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flashmemory)、硬盘(harddiskdrive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-statedrive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
138.实施例3
139.更进一步地，本技术另一方面，还提出一种电子设备，包括：
140.处理器；
141.用于存储处理器可执行指令的存储器；
142.其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令时实现所述的应用方法。
143.本公开实施例来电子设备包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器。其中，处理器被配置为执行可执行指令时实现前面任一所述的应用方法。
144.此处，应当指出的是，处理器的个数可以为一个或多个。同时，在本公开实施例的电子设备中，还可以包括输入装置和输出装置。其中，处理器、存储器、输入装置和输出装置之间可以通过总线连接，也可以通过其他方式连接，此处不进行具体限定。
145.存储器作为一计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序和各种模块，如：本公开实施例的应用方法所对应的程序或模块。处理器通过运行存储在存储器中的软件程序或模块，从而执行电子设备的各种功能应用及数据处理。
146.输入装置可用于接收输入的数字或信号。其中，信号可以为产生与设备/终端/服务器的用户设置以及功能控制有关的键信号。输出装置可以包括显示屏等显示设备。
147.以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨
在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

技术特征：
1.一种穿刺模拟隧道智能化教学系统，其特征在于，包括：手臂教具，其内预设有若干不同深浅长度与内径的血管以及穿刺隧道，且所述血管以及穿刺隧道内设有分布式部署的感应器；穿刺针，其内设有可与所述感应器进行近场感应的接收器，当所述穿刺针进入所述血管以及穿刺隧道进行穿刺之时，所述接收器与所述感应器互感并接收到对应的感应信号，并将所述感应信号实时发送至控制器；控制器，用于接收并处理所述感应信号，并将所述感应信号反馈至信息教学后台；信息教学后台，用于接收当前用户对所述血管以及穿刺隧道进行穿刺所生成的所述感应信号，并基于所述感应信号形成当前用户的穿刺训练数据；以及根据所述穿刺训练数据生成当前用户的动态穿刺图像，将所述动态穿刺图像保存并绑定在当前用户的账户之下；可视化模块，用于调取并实时可视化展示绑定在当前用户的账户之下的所述动态穿刺图像。2.根据权利要求1所述的一种穿刺模拟隧道智能化教学系统，其特征在于，所述控制器，包括：mcu，用于逻辑控制和运算；电源模块，用于为系统供电；时钟模块，用于记录每次接收到所述感应信号的穿刺时间；信号发射模块，用于将每次接收并处理后的所述感应信号及其穿刺时间，上报至所述信息教学后台；所述接收器或者所述感应器，电源模块，时钟模块，信号发射模块分别与所述mcu电连接。3.根据权利要求2所述的一种穿刺模拟隧道智能化教学系统，其特征在于，所述控制器，还包括：角速度传感器，设于所述穿刺针内部且与所述mcu电连接，用于在每次所述接收器与所述感应器进行近场感应之时，采集当前所述穿刺针的角速度信息，并将所述穿刺针的角速度信息发送至mcu，通过mcu转发至所述信号发射模块并由所述信号发射模块上报至所述信息教学后台。4.根据权利要求3所述的一种穿刺模拟隧道智能化教学系统，其特征在于，所述信息教学后台，还用于：在当前用户登录后台之后，记录并保存当前用户所登录的账户至账户信息数据库中；将所述穿刺训练数据以及当前用户的动态穿刺图像，保存并绑定在当前用户的账户之下。5.根据权利要求1所述的一种穿刺模拟隧道智能化教学系统，其特征在于，所述信息教学后台，还用于：预设用户对所述血管以及穿刺隧道进行穿刺的标准穿刺图像并保存在后台数据库中；调取并查看当前用户的所述动态穿刺图像，并将所述动态穿刺图像与所述标准穿刺图像进行实时比较，并输出对应的对比判断结果；根据所述对比判断结果为当前用户的所述动态穿刺图像打分，并将分数记录并绑定在当前用户的账户之下。
6.一种穿刺模拟隧道智能化教学系统的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：当前用户登录信息教学后台，由账户信息数据库对当前用户所登录的账户进行记录并保存，登录之后开始操作穿刺针在手臂教具内的血管以及穿刺隧道中进行穿刺训练，并开始采集数据；当穿刺针中的接收器靠近感应器之时，基于近场感应采集得到一个感应信号，并将所述感应信号发送至控制器；控制器接收当前的感应信号并通过时钟模块对其穿刺时间进行记录，进行转换运算后通过信号发射模块将当前的所述感应信号以及对应的穿刺时间上报至所述信息教学后台；所述信息教学后台接收并基于所述感应信号以及对应的穿刺时间，并在训练完毕后生成当前用户的穿刺训练数据，并根据所述穿刺训练数据进行模拟仿真，生成当前用户的动态穿刺图像，将所述动态穿刺图像保存并绑定在当前用户的账户之下。7.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，在生成当前用户的穿刺训练数据之时，还包括：通过角速度传感器采集当前所述穿刺针的角速度信息，并将所述穿刺针的角速度信息发送至mcu，通过mcu转发至所述信号发射模块并由所述信号发射模块上报至所述信息教学后台；所述信息教学后台会同所述感应信号以及对应的穿刺时间和所述穿刺针的角速度信息，共同生成当前用户的穿刺训练数据，所述穿刺训练数据包含：基于所述感应信号所反馈的所述穿刺针的穿刺位置；基于所述穿刺时间所反馈的所述穿刺针穿过血管以及穿刺隧道内不同位置时的穿刺时间；基于所述角速度信息所反馈的所述穿刺针穿过血管以及穿刺隧道内不同位置时的穿刺角度和方向。8.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于，根据所述穿刺训练数据进行模拟仿真，生成当前用户的动态穿刺图像，包括：采集并保存当前用户操作所述穿刺针经过每个所述感应器后的所述穿刺训练数据；所述信息教学后台根据所述穿刺时间，生成当前用户的动态穿刺记录数据；将所述动态穿刺记录数据导入动态模拟仿真系统，模拟仿真生成当前用户的所述动态穿刺图像。9.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于，在根据所述穿刺训练数据进行模拟仿真，生成当前用户的动态穿刺图像之后，还包括：预设用户对所述血管以及穿刺隧道进行穿刺的标准穿刺图像并保存在所述信息教学后台的后台数据库中；调取并查看当前用户的所述动态穿刺图像，并将所述动态穿刺图像与所述标准穿刺图像进行实时比较，并输出对应的对比判断结果；根据所述对比判断结果为当前用户的所述动态穿刺图像打分，并将分数记录并绑定在当前用户的账户之下。10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令时实现权利要求6-9中任一项所述的应用方法。

技术总结
本申请涉及一种穿刺模拟隧道智能化教学系统及其应用方法，通过手臂教具以及穿刺针之间的互感，由控制器和后台采集并完成当前用户学员在穿刺过程中的动态穿刺数据的收集，在穿刺完毕之后，可以得到护士等学员在不同穿刺位置上的穿刺位置、角速度、时间等信息，以此形成当前用户的穿刺训练数据。后台可以结合当前用户的动态穿刺训练数据来模拟生成当前用户进行手臂穿扣眼穿刺的仿真仿真图像，该动态穿刺仿真图像将用于模拟当前用户在本次操作中的穿刺操作模拟画面，实现穿刺过程的可视化展示，来让后台管理员或者当前用户对自己的操作路径以及穿刺位置、速度、方向等，进行各模式下的教学评估和可视化学习，以此达到良好的科研、穿刺教学效果。穿刺教学效果。穿刺教学效果。


技术研发人员：吴春燕 李云美 王晓萍 周鑫
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/9/12