射频消融模拟训练装置的制作方法

1.本发明涉及消融模拟技术领域，尤其涉及一种射频消融模拟训练装置。


背景技术：

2.射频等离子消融技术作为一种新兴技术,自出现以来就得到了微创医疗界的广泛关注,在国内外占据着巨大的市场,但这一技术目前在国内并不成熟，绝大多数依赖进口。针对这一情况,我们研制了射频消融设备,并对消融设备输出效果建模，同时增加了手术室内的目标追踪功能,共同提高消融手术的成功率。
3.在进行实际手术时由于存在风险，通常学生会通过射频消融模拟训练装置来模拟手术场景，进行相应地操作，以提高在手术中的熟练度，降低实际手术过程中的风险，使得在射频消融模拟训练装置的训练下，提供模拟训练的有效数据，使得模拟训练的数据为实际手术提供参考。
4.但是现有的射频消融模拟训练装置，功能单一，仅为学生模拟训练提供操作平台，并将操作的数据进行收集，以对学生的操作流程进行评估，但是在进行消融过程中，通常消融位置与仿生部之间存在凹陷，只是电极的作用无法作用于消融位置，使得电极作用大打折扣，影响消融效果。


技术实现要素：

5.为此，本发明提供一种射频消融模拟训练装置，可以解决现有的电极作用在仿生凹陷，致使电极作用不精准的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种射频消融模拟训练装置，包括：
7.仿生件，用以对若干待仿生部进行模拟，接收电极作用，所述仿生部之间形成仿生凹陷；
8.支撑组件，包括底座和支架，所述支架上设置有所述仿生件，所述支架设置在所述底座上，用以对所述仿生件进行支撑；
9.高度调节机构，设置在所述支架上，用以对所述仿生件的高度进行调节；
10.壳体，设置在所述底座上，用以对设置在壳体内部的仿生件进行保护；
11.旋转机构，设置在所述壳体的顶部，贯穿所述壳体，用以对仿生件进行旋转控制；
12.摄像组件，设置在所述壳体内壁的周向上，用以对在模拟训练状态下的仿真件进行拍摄，得到拍摄图像，获取实时消融状态；
13.中控模块，分别与所述摄像组件、高度调节机构、旋转机构、电极连接，用以根据所述消融状态调整所述仿生件的高度、旋转角度以及电极的电流强度；
14.在模拟消融过程中，根据拍摄图像获取电极所在位置，根据当前电极所在位置与目标位置的距离，调整仿生件的高度和旋转角度；
15.在调整仿生件的高度和旋转角度的过程中，当所述电极置于所述仿生凹陷内时，降低电极的电流强度；
16.当电极置于所述仿生部上时作用预设时间后，对比消融图像与目标图像的差异，若消融图像达到目标图像的状态，则无需对电极的电流强度进行调整；
17.若消融图像未达到目标图像的状态，则提高电极的电流强度。
18.进一步地，所述根据拍摄图像获取电极所在位置，根据当前电极所在位置与目标位置的距离，调整仿生件的高度和旋转角度包括：
19.以所述当前电极所在位置为坐标原点，建立第一空间坐标系，判定目标位置位于第一空间坐标系的位置；
20.若目标位置的纵向坐标值大于0，则将仿生件向上移动，若目标位置的纵向坐标值小于0，则将仿生件向下移动；
21.若目标位置的横向坐标大于0，则逆向转动；若目标位置的横向坐标小于0，则正向转动；
22.在上下移动过程中，判定当前位置与目标位置之间的仿生凹陷的第一数量n1，在转动过程中，判定当前位置与目标位置之间的仿生凹陷的第二数量n2；
23.若第一数量n1》第二数量n2，则优先调整旋转机构；
24.若第一数量n1《第二数量n2，则优先调整高度调节机构；
25.若第一数量n1等于第二数量n2，则旋转机构和高度调节机构的调整先后顺序无需进行限定。
26.进一步地，在进行调整仿生件的高度和旋转角度的过程中，根据电极电流的曲线形状以及仿生凹陷的位置调整旋转机构和高度调节机构的顺序；
27.在确定将仿生件向上移动和正向转动时；
28.确定以标准移动速度和标准转动速度进行调整时，确定转动过程和移动过程遇到仿生凹陷的先后顺序；
29.若当前的电极电流的形状处于上升阶段，则优先执行后遇到仿生凹陷的过程,
30.若当前的电极电流的形状处于下降阶段，则优先执行先遇到仿生凹陷的过程。
31.进一步地，所述降低电极的电流强度包括：
32.根据电极与仿生部的实际接触面积设置降低电流强度的幅度，设置所述电极的面积为s0，中控单元内设置有第一面积s1，第二面积s2和第三面积s3，且s0》s1》s2》s3》0,还设置有第一调节系数k1，第二调节系数k2、第三调节系数k4和第四调节系数k4，且k1》k2》k3》k4，当电极置于仿生凹陷，则使电极与仿生部的接触面积缩小；
33.若电极与仿生部的实际接触面积s≥第一面积s1，则选择第一调节系数k1对电极的电流强度进行降低；
34.若第一面积s1》电极与仿生部的实际接触面积s≥第二面积s2，则选择第二调节系数k2对电极的电流强度进行降低；
35.若第二面积s2》电极与仿生部的实际接触面积s≥第三面积s3，则选择第三调节系数k3对电极的电流强度进行降低；
36.若电极与仿生部的实际接触面积s《第三面积s3，则选择第四调节系数k4对电极的电流强度进行降低。
37.进一步地，所述第一面积s1＝0.8
×
s0，所述第二面积s2＝0.6
×
s0，所述第三面积s3＝0.4
×
s0；
38.所述利用第一调节系数k1对电极的电流强度进行降低后的电流强度为i1＝i0
×
(1-k1)；
39.所述利用第二调节系数k2对电极的电流强度进行降低后的电流强度为i2＝i0
×
(1-k2)；
40.所述利用第三调节系数k3对电极的电流强度进行降低后的电流强度为i3＝i0
×
(1-k3)；
41.所述利用第四调节系数k4对电极的电流强度进行降低后的电流强度为i4＝i0
×
(1-k4)，其中i0表示标准电流强度。
42.进一步地，所述第一调节系数k1的计算方式为k1＝s0/(s1 s2 s3)；
43.所述第二调节系数k2的计算方式为k2＝s1/(s1 s2 s3)；
44.所述第三调节系数k3的计算方式为k3＝s2/(s1 s2 s3)；
45.所述第四调节系数k4的计算方式为k4＝s3/(s1 s2 s3)。
46.进一步地，所述提高电极的电流强度包括：
47.检测目标图像的灰度和消融图像目标位置的灰度，计算灰度差值δg，根据灰度差值与预设标准灰度差值δg0的大小确定提高电极的电流强度的幅度；
48.中控单元内设置有第一幅度r1和第二幅度r2，且r1》r2，若δg≥δg0，则采用第一幅度r1提高电流强度；
49.若δg《δg0，则采用第二幅度r2提高电流强度。
50.所述采用第一幅度r1提高电流强度i11＝i0
×
(1 r1)；采用第二幅度r2提高电流强度i22＝i0
×
(1 r2)。
51.所述高度调节机构包括转把、丝杆和固定杆，所述固定杆与壳体固定连接，丝杆与固定杆螺接，以使与固定杆固定连接的壳体沿着丝杆上下移动；
52.所述旋转机构包括转筒和套筒，转筒活动连接在所述套筒的上方，所述套筒固定在支撑组件上，所述转筒套设在所述套筒的内部，在所述套筒内设置有驱动电机，用以驱动转筒转动，以实现与所述转筒固定连接的仿生件的转动。
53.与现有技术相比，本发明的有益效果在于，根据电极的实际位置调整仿生件的高度和角度，使得电极的实际位置与目标位置一致，以达到对目标位置对应的组织的作用，以及在调整过程中，基于电极所在位置的不同对电极的电流进行适应性调整，若电极高度调整或角度调整时，置于仿生凹陷则降低电极的电流，以降低电能损耗和对人体造成的损伤，若在目标位置处，电极作用预设时间后，消融图像仍未达到目标图像的状态，则提高电极的电流强度，以使消融图像的状态达到目标图像的理想状态，完成射频消融的模拟。
54.尤其，通过仿生凹陷在各个调整方向上的数量对调整顺序的调整,使得电极的电流状态由稳定向变化转变,提高对于目标位置调整的过程进行精准地控制,实现射频消融模拟训练装置状态调整的高效性,进而保证射频消融模拟训练装置的稳定性。
55.尤其，通过根据电极电流的曲线形状以及各方向的仿生凹陷的位置确定优先执行的过程,使得电流的形状符合实际需要,减少去电流的调整,提高射频消融模拟训练装置的调整频率,降低干预频次,提高射频消融模拟训练装置的使用效率。
56.尤其，通过设置各调节系数,使得根据电极与仿生部的实际接触面积s的大小选择对应的调节系数,使得对于电流强度的调整更为精准,使得射频消融模拟训练的训练精度
更好,提高模拟训练的数据精度。
附图说明
57.图1为本发明实施例提供的射频消融模拟训练装置的组成结构示意图；
58.图2为本发明实施例提供的射频消融模拟训练装置的实际结构示意图；
59.图3为本发明实施例提供的射频消融模拟训练装置的仿生件支架的结构示意图；
60.图4为本发明实施例提供的射频消融模拟训练装置的部分结构示意图。
具体实施方式
61.为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
62.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
63.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
64.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
65.请参阅图1所示，本发明实施例提供的射频消融模拟训练装置包括：
66.仿生件，用以对若干待仿生部进行模拟，接收电极作用，所述仿生部之间形成仿生凹陷；
67.支撑组件，包括底座和支架，所述支架上设置有所述仿生件，所述支架设置在所述底座上，用以对所述仿生件进行支撑；
68.高度调节机构，设置在所述支架上，用以对所述仿生件的高度进行调节；
69.壳体，设置在所述底座上，用以对设置在壳体内部的仿生件进行保护；
70.旋转机构，设置在所述壳体的顶部，贯穿所述壳体，用以对仿生件进行旋转控制；
71.摄像组件，设置在所述壳体内壁的周向上，用以对在模拟训练状态下的仿真件进行拍摄，得到拍摄图像，获取实时消融状态；
72.中控模块，分别与所述摄像组件、高度调节机构、旋转机构、电极连接，用以根据所述消融状态调整所述仿生件的高度、旋转角度以及电极的电流强度；
73.在模拟消融过程中，根据拍摄图像获取电极所在位置，根据当前电极所在位置与目标位置的距离，调整仿生件的高度和旋转角度；
74.在调整仿生件的高度和旋转角度的过程中，当所述电极置于所述仿生凹陷内时，降低电极的电流强度；
75.当电极置于所述仿生部上时作用预设时间后，对比消融图像与目标图像的差异，
若消融图像达到目标图像的状态，则无需对电极的电流强度进行调整；
76.若消融图像未达到目标图像的状态，则提高电极的电流强度。
77.具体而言，本发明实施例在利用射频消融模拟训练装置进行模拟训练时，根据电极的实际位置调整仿生件的高度和角度，使得电极的实际位置与目标位置一致，以达到对目标位置对应的组织的作用，以及在调整过程中，基于电极所在位置的不同对电极的电流进行适应性调整，若电极高度调整或角度调整时，置于仿生凹陷则降低电极的电流，以降低电能损耗，若在目标位置处，电极作用预设时间后，消融图像仍未达到目标图像的状态，则提高电极的电流强度，以使消融图像的状态达到目标图像的理想状态，完成射频消融的模拟。
78.具体而言，所述根据拍摄图像获取电极所在位置，根据当前电极所在位置与目标位置的距离，调整仿生件的高度和旋转角度包括：
79.以所述当前电极所在位置为坐标原点，建立第一空间坐标系，判定目标位置位于第一空间坐标系的位置；
80.若目标位置的纵向坐标值大于0，则将仿生件向上移动，若目标位置的纵向坐标值小于0，则将仿生件向下移动；
81.若目标位置的横向坐标大于0，则逆向转动；若目标位置的横向坐标小于0，则正向转动；
82.在上下移动过程中，判定当前位置与目标位置之间的仿生凹陷的第一数量n1，在转动过程中，判定当前位置与目标位置之间的仿生凹陷的第二数量n2；
83.若第一数量n1》第二数量n2，则优先调整旋转机构；
84.若第一数量n1《第二数量n2，则优先调整高度调节机构；
85.若第一数量n1等于第二数量n2，则旋转机构和高度调节机构的调整先后顺序无需进行限定。
86.具体而言，本发明实施例通过仿生凹陷在各个调整方向上的数量对调整顺序的调整,使得电极的电流状态由稳定向变化转变,提高对于目标位置调整的过程进行精准地控制,实现射频消融模拟训练装置状态调整的高效性,进而保证射频消融模拟训练装置的稳定性。
87.具体而言，在进行调整仿生件的高度和旋转角度的过程中，根据电极电流的曲线形状以及仿生凹陷的位置调整旋转机构和高度调节机构的顺序；
88.在确定将仿生件向上移动和正向转动时；
89.确定以标准移动速度和标准转动速度进行调整时，确定转动过程和移动过程遇到仿生凹陷的先后顺序；
90.若当前的电极电流的形状处于上升阶段，则优先执行后遇到仿生凹陷的过程,
91.若当前的电极电流的形状处于下降阶段，则优先执行先遇到仿生凹陷的过程。
92.具体而言，本发明实施例通过根据电极电流的曲线形状以及各方向的仿生凹陷的位置确定优先执行的过程,使得电流的形状符合实际需要,减少去电流的调整,提高射频消融模拟训练装置的调整频率,降低干预频次,提高射频消融模拟训练装置的使用效率。
93.具体而言，所述降低电极的电流强度包括：
94.根据电极与仿生部的实际接触面积设置降低电流强度的幅度，设置所述电极的面
积为s0，中控单元内设置有第一面积s1，第二面积s2和第三面积s3，且s0》s1》s2》s3》0,还设置有第一调节系数k1，第二调节系数k2、第三调节系数k4和第四调节系数k4，且k1》k2》k3》k4，当电极置于仿生凹陷，则使电极与仿生部的接触面积缩小；
95.若电极与仿生部的实际接触面积s≥第一面积s1，则选择第一调节系数k1对电极的电流强度进行降低；
96.若第一面积s1》电极与仿生部的实际接触面积s≥第二面积s2，则选择第二调节系数k2对电极的电流强度进行降低；
97.若第二面积s2》电极与仿生部的实际接触面积s≥第三面积s3，则选择第三调节系数k3对电极的电流强度进行降低；
98.若电极与仿生部的实际接触面积s《第三面积s3，则选择第四调节系数k4对电极的电流强度进行降低。
99.具体而言，本发明实施例通过设置各调节系数,使得根据电极与仿生部的实际接触面积s的大小选择对应的调节系数,使得对于电流强度的调整更为精准,使得射频消融模拟训练的训练精度更好,提高模拟训练的数据精度。
100.具体而言，所述第一面积s1＝0.8
×
s0，所述第二面积s2＝0.6
×
s0，所述第三面积s3＝0.4
×
s0；
101.所述利用第一调节系数k1对电极的电流强度进行降低后的电流强度为i1＝i0
×
(1-k1)；
102.所述利用第二调节系数k2对电极的电流强度进行降低后的电流强度为i2＝i0
×
(1-k2)；
103.所述利用第三调节系数k3对电极的电流强度进行降低后的电流强度为i3＝i0
×
(1-k3)；
104.所述利用第四调节系数k4对电极的电流强度进行降低后的电流强度为i4＝i0
×
(1-k4)，其中i0表示标准电流强度。
105.具体而言，本发明实施例通过设置计算方式对电流强度进行降低后的电流强度进行定义,使得本发明实施例中的射频消融模拟训练装置的电流强度计算更为精准,提高训练数据的精度,使得在进行模拟训练过程中的电流控制更为精确,提高射频消融模拟训练装置的使用效率。
106.具体而言，所述第一调节系数k1的计算方式为k1＝s0/(s1 s2 s3)；
107.所述第二调节系数k2的计算方式为k2＝s1/(s1 s2 s3)；
108.所述第三调节系数k3的计算方式为k3＝s2/(s1 s2 s3)；
109.所述第四调节系数k4的计算方式为k4＝s3/(s1 s2 s3)。
110.具体而言，本发明实施例通过设置各个调节系数的计算方法，且调节系数的确定与电极面积相关，使得对于电流的调节更为精准，提高射频消融模拟训练装置的模拟精确性。
111.具体而言，所述提高电极的电流强度包括：
112.检测目标图像的灰度和消融图像目标位置的灰度，计算灰度差值δg，根据灰度差值与预设标准灰度差值δg0的大小确定提高电极的电流强度的幅度；
113.中控单元内设置有第一幅度r1和第二幅度r2，且r1》r2，若δg≥δg0，则采用第一
幅度r1提高电流强度；
114.若δg《δg0，则采用第二幅度r2提高电流强度。
115.具体而言，本发明实施例通过根据目标图像和消融图像的灰度值，不同的灰度值状态表示在消融过程中电极对仿生部作用的程度，进而产生的组织电离状态也不同，使得根据不同的电离状态确定对应的电流强度幅度，使得对于电极的电流强度的确定更为精准，减少在模拟训练过程中的反应时间，使得模拟训练的周期缩短，提高模拟训练的效率。
116.具体而言，所述采用第一幅度r1提高电流强度i11＝i0
×
(1 r1)；采用第二幅度r2提高电流强度i22＝i0
×
(1 r2)。
117.具体而言，本发明实施例通过采用不同的幅度对电流强度的调整，使得电流强度的计算更为精确，符合实际消融模拟训练实际，提高数据的参考价值。
118.所述高度调节机构包括转把、丝杆和固定杆，所述固定杆与壳体固定连接，丝杆与固定杆螺接，以使与固定杆固定连接的壳体沿着丝杆上下移动；
119.所述旋转机构包括转筒和套筒，转筒活动连接在所述套筒的上方，所述套筒固定在支撑组件上，所述转筒套设在所述套筒的内部，在所述套筒内设置有驱动电机，用以驱动转筒转动，以实现与所述转筒固定连接的仿生件的转动。
120.结合实际应用对本发明进一步说明，请参阅图2-4所示，本发明实施例提供的射频消融模拟训练装置，包括仿生件，仿生件的下方设置有转筒15，转筒15的下方活动连接有套筒16，套筒16的下方贴合有垫圈12，垫圈12一侧设置有防水板17，防水板17的下方设置有基座9，基座9的下方贴合有垫板18，工作时，通过仿生件最大程度的还原了人体内部器官的形状结构，且在后期使用时，通过转筒15与套筒16之间的关系，在使用时，能够有效的控制仿生件进行转动，非常便捷，且通过套筒16与垫圈12之间的关系，在使用时，能够有效的控制外部的水分不会进入该装置的内部，使用安全得到保证，且通过基座9与垫板18之间的关系，在使用时，能够有效的控制基座9平稳放置，不会出现左右偏移的情况，使用安全得到保证，在使用时，外部学员采用射频消融仪器在该装置外部，且经过操作板8处进入，在无法观察内部情况下，通过射频仪显示观察内部的情况，实现训练的目的，且转动转把1控制下方的仿生件的位置升降，且转动转筒15调节仿生件的角度来应对多次训练，达到训练的目的，本发明实施例通过先高度和后角度的调节方式，使得对于仿生件的调节更为精确。
121.具体而言，在实际使用中仿生件可以是仿生器官，例如为仿生肝脏、肾脏、心脏，还可以是其他待进行射频消融的仿生器官，在此不一一列举。
122.具体而言，在所述套筒16的内壁上设置有多个截止件，用以在仿生件的高度确定之后，固定对应的实时高度，使得经过调节后的高度稳定后，再进行角度的调节，提高调节效率。当无需对高度进行调节时，则直接进行角度的调节，提高高度调节的稳定性。
123.具体而言，防水板17的上方固定连接有侧板4，侧板4的一侧贴合有通风板5，侧板4的前端贴合有前面板7，前面板7的前端贴合有操作板8，操作板8的后端设置有卡合柱20，卡合柱20的上方设置有罩体19，罩体19的上方固定连接有探杆21，通过防水板17与侧板4之间的关系，在使用时，能够有效的控制外部的水分不会进入该装置的内部，使用安全得到保证，且通过侧板4与通风板5之间的关系，在使用时，内部通风性良好。
124.具体而言，前面板7的上方设置有密封板6，密封板6的上方贴合有固定杆3，固定杆3的上方贯穿有丝杆2，丝杆2的上方固定连接有转把1，通过前面板7与密封板6之间的关系，
在使用时，能够有效的控制外部的杂质不会进入该装置的内部。
125.具体而言，转把1通过丝杆2与固定杆3构成旋转结构，且固定杆3与密封板6之间为一体式结构，通过转把1与丝杆2之间的关系，在使用时，能够人为控制内部的仿生件进行移动，非常便捷，且不易出现断裂的情况。
126.具体而言，仿生件通过转筒15与套筒16构成旋转结构，且套筒16的中轴线与垫圈12的中轴线之间相重合，通过仿生件与转筒15和套筒16之间的配合，在使用时，能够有效的控制仿生件进行转动，且转筒15为螺旋形状，能够控制仿生件转动，且能够保持升降。
127.具体而言，防水板17与基座9之间为一体式结构，且基座9与垫板18之间为可拆卸结构，通过防水板17与基座9之间的关系，在使用时，能够有效的控制外部的水分不会进入该装置的内部，使用安全得到保证，且便于后期进行快速拆卸。
128.具体而言，前面板7与操作板8之间为一体式结构，且垫板18之间关于操作板8的中轴线相对称，通过前面板7与操作板8之间的关系，在使用时，能够方便学生通过操作板8对内部的仿生件进行快速模拟手术，非常便捷。
129.本实施例，固定杆3通过密封板6构成贯穿结构，且固定杆3的内部尺寸大于丝杆2的外部尺寸，通过固定杆3与密封板6之间的关系，在使用时，能够人为转动固定杆3对下方的仿生件进行位置调节，便于多个学生实验，且在使用时，能够最大程度的防止外部杂质进入该装置的内部。
130.工作原理，将该装置在使用前，首先，外部学员采用射频消融仪器在该装置外部，且经过操作板8处进入，在无法观察内部情况下，通过射频仪显示观察内部的情况，实现训练的目的，且转动转把1控制下方的仿生件的位置升降，且转动转筒15调节仿生件的角度来应对多次训练，达到训练的目的。
131.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
132.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。