CN117975800A - 一种交互式肾穿刺模拟训练模型及其模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交互式肾穿刺模拟训练模型及其模拟方法，属于医学模拟训练模型技术领域，解决了传统的肾穿刺模拟训练模型存在反馈给训练者的操作结果信息单一、粗略，不能较为准确地反馈给训练者在穿刺训练后的穿刺深度、穿刺力度和穿刺位置信息的技术问题，本发明通过设置的仿真肾脏皮质层、仿真肾髓质和仿真肾盂和仿真血管，仿真肾脏器官设有穿刺通道，穿刺通道的肾脏皮质层第一传感器和第二传感器获取穿刺针的穿刺位置和穿刺深度，再通过交互式控制系统将穿刺训练的结果信息反馈显示给训练者，能够大大提高训练者学习和训练的有效性，从而提高模拟训练的效率，使用更方便快速地给出反馈信息，提高使用体验的效果。

Description

一种交互式肾穿刺模拟训练模型及其模拟方法

技术领域

本发明属于医学模拟训练模型技术领域，具体涉及一种交互式肾穿刺模拟训练模型及其模拟方法。

背景技术

肾穿刺又称肾活检穿刺术，目前最常用的方法是在超声的引导下，用穿刺针，于患者肾脏上取少量组织进行病理诊断的医学技术。人体肾脏可分为三个部分：皮质、髓质和肾盂，其中，肾小球位于肾皮质中，为血液过滤器，从内到外有三层结构：内层为内皮细胞层，为附着在肾小球基底膜内的扁平细胞，上有无数孔径大小不等的小孔，小孔有一层极薄的隔膜；中层为肾小球基膜，髓质包含数百万计产尿的微管，肾盂呈漏斗形能够收集并输出尿液。肾穿刺实际取样是通过临床对人体取样，传统的学习操作方式由经验丰富的临床穿刺医生帮带学习穿刺技术，对于教学、学习或者实习训练都受到限制，目前已有通过模拟训练模型，实现学习和模拟训练，如申请号为201320172374.2的专利文件公开的用于模拟肾穿刺的肾活检穿刺模型，训练或测试者通过在模型上操作也能够得到操作质量的反馈。

包括上述专利文件公开的目前现有的模拟训练模型，传统的肾穿刺模拟训练模型往往结构简单，导致训练效果不尽如人意。此外，这些模型往往缺乏与真实临床操作的结合，使得训练者在面对实际操作时仍感到困惑。因此，本发明通过引入多种先进技术和系统，旨在打造一种更贴近实际临床操作的肾穿刺模拟训练模型，以提高训练者的操作技能和应对复杂情况的能力。

大部分结构较为简单，不但使用不方便或不够智能化，更没有对肾脏的部位进行区分，又如申请号为201320172374.2的专利文件仅仅通过将肾脏不同的部位标记为不同颜色，穿刺取样后只能得出大概穿刺于哪个部位的粗略反馈信息，对于训练者的穿刺力度、穿刺深度、是否准确穿刺于目标取样部位都没有给出训练反馈，而且导致训练或教学的低效率化，并且不同的肾病取样部位不同，不同取样部位的模拟操作对于训练者学习掌握不同病例类别的穿刺技术具有重要意义，目前传统的肾穿刺模拟训练模型研发一种操作人性化且能够较为准确、更全面的训练反馈信息的肾穿刺模拟训练模型或模拟训练方式成为医学模拟训练设计技术领域需要解决的问题。

发明内容

本发明公开了一种交互式肾穿刺模拟训练模型及其模拟方法，拟解决传统的肾穿刺模拟训练模型存在反馈给训练者的操作结果信息单一、粗略，不能较为准确地反馈给训练者在穿刺训练后的穿刺深度、穿刺力度和穿刺位置信息的技术问题。

为解决上述存在的技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种交互式肾穿刺模拟训练模型，包括包括仿真人体模型外壳、与人体肾脏周围位置对应的仿真骨骼、仿真肾脏外部组织、仿真肾脏器官和设于仿真人体模型外壳的交互式控制系统；所述仿真肾脏器官包括至少一组由外到内依次设置的仿真肾脏皮质层、仿真肾髓质和仿真肾盂和仿真血管；所述仿真肾脏器官设有至少一组依次由仿真人体模型外壳至仿真肾盂的穿刺通道；所述穿刺通道的肾脏皮质层入口和出口处分别设置第一传感器和第二传感器；所述第一传感器和所述第二传感器分别用于获取穿刺针的第一位置和第二位置；在所述穿刺通道的内壁设有距离所述出口距离不等的若干个第三传感器，所述第三传感器为触觉传感器用于获取穿刺针的第三位置和穿刺力度；所述交互式控制系统用于将所述第一传感器、所述第二传感器和所述第三传感器获取的数据转换为第一位置数据的值、第二位置数据的值、所述第三位置数据的值、第一位置数据的值与每个所述第三位置数据的差值、力度数据值，并交互式输出为刺入位置是否合格、刺出位置是否合格、刺入深度和刺入力度反馈给训练者。

本发明所述交互式肾穿刺模拟训练模型，在设置仿造人体上半身的仿真人体模型外壳、人体肾脏周围对应位置的仿真骨骼、仿真肾脏外部组织和仿真肾脏器官的基础上，通过将所述仿真肾脏器官设置为包括至少一组由外到内依次设置的仿真肾脏皮质层、仿真肾髓质和仿真肾盂和仿真血管；所述仿真肾脏器官设有至少一组依次由仿真人体模型外壳至仿真肾盂的穿刺通道；不仅仅为穿刺模拟训练提供了训练的穿刺针肾脏皮质层入口，而且，所述穿刺通道的肾脏皮质层入口和出口处分别设置第一传感器和第二传感器，所述第一传感器和所述第二传感器用于获取穿刺针位置，使训练者在使用穿刺针刺入仿真肾脏皮质后，第一传感器通过交互式控制系统能够给出刺入的位置信息、是否刺入所述穿刺通道出口位置信息，能够较为准确的得到是否刺入通道出口，从而判断是否达到刺入标准，并通过在所述穿刺通道的外壁设距离所述出口距离不等的若干个第三传感器，所述第三传感器能够获取所述穿刺通道外壁所受的侧向挤压力，不同的所述第三传感器由于距离所述出口距离不等，从而得出穿刺针所处的位置，从而测得穿刺针在所述穿刺通道内的深度，并且第三传感器为触觉传感器，能够获得穿刺的力度，通过设置第一传感器、第二传感器和第三传感器再通过信号电路传输于所述交互式控制系统，所述交互式控制系统对操作训练的数据根据预设的穿刺模式中的标准操作参数进行比对，能够反馈给训练者本次操作训练刺入位置是否合格、以及与预设标准的偏差，还能给训练者提供穿刺力度和入针深度的数据，相比于传统的肾穿刺模型，不但能够反馈给训练者操作是否合格信息，并且能够给出刺入位置是否正确及偏差值，这对训练者通过训练后进行下一次训练提供了操作改进的重要信息，能够大大提高训练者学习和训练的有效性，从而提高模拟训练的效率。

优选的，所述交互式控制系统包括：数据处理模块、交互式控制模块、数据分析模块、电源模块、交互式输出模块；所述交互式控制模块通过信号电路控制所述数据处理模块、所述数据分析模块、所述电源模块和所述交互式输出模块的运行；所述数据处理模块用于获取所述第一传感器传输的第一位置数据、第二传感器传输的第二位置数据、所第三传感器传输的第三位置数据和所述第三传感器传输的力度数据，并分类整理成第二数据传输于所述数据分析模块；所述数据分析模块用于分析所述第二数据中的第一位置数据的值、分析所述第二位置数据的值、每个所述第三位置数据的值、计算所述第一位置数据的值与每个所述第三位置数据的差值、分析每个所述力度数据值，并形成第三数据传输于所述交互式输出模块；所述交互式输出模块用于将所述第三数据交互式反馈给训练者。

并且，本发明所述交互式肾穿刺模拟训练模型，通过交互式控制系统，预先对需要训练的模式进行预设，预设模式中输入刺入深度、位置、力度和入针角度等标准参数，实现设定一个标准参考模式，通过所述第一、第二、第三传感器和所述触觉传感器通过信号电路传输第一数据于所述数据处理模块；所述数据处理模块能够将所述第一数据分类整理并传输第二数据于所述数据分析模块，所述数据分析模块能够根据所述交互式控制模块所执行的穿刺模式对所述第二数据进行计算；所述数据分析模块能够将计算得到的第三数据传输于所述交互式输出模块；所述交互式控制模块通过信号电路控制所述交互式输出模块将第三数据于人机交互模式反馈显示，相比于传统的手动计算分析模式，不但给出的数据信息较为准确，并且，由于穿刺的真实场景应是对于患者人身体，通过上述特定的人机交互模式反馈显示，有助于训练者快速读取训练或测试信息，还能提高训练者的使用体验感，相比于传统的人机交互模式，本发明所述的此场景中配合穿刺模型的其他部件设置，具有适用性更强，使用更方便快速地给出反馈信息，提高使用体验的效果，进一步提高了训练者模拟训练的效率。

优选的，本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，所述第二传感器包括与所述肾脏皮质层入口中心偏离角度不同的若干个角度传感器单元；每个所述角度传感器单元能够通过不同的编号被所述交互式控制系统识别。

本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型的优选方案，通过设置若干个与所述肾脏皮质层入口中心偏离角度不同的角度传感器单元，所述穿刺通道足够宽能够使若干个所述角度传感器单元都位于出口处，则训练者从所述肾脏皮质层入口刺入穿刺针的过程中如果穿刺针偏离了肾脏皮质层入口的中心位置则会刺向偏离中心位置角度所对应的角度传感器单元，不同的角度传感器单元通过编号被所述交互式控制系统识别，所述交互式控制系统通过比对所述角度传感器单元的原位置参数，能够计算得到刺入末端偏离所述肾脏皮质层入口中心的角度，从而实现对训练者刺入角度偏向的反馈，进一步增加了一项穿刺训练者能够获取的训练信息，增加交互式肾穿刺模拟训练模型的功能，增强了该交互式穿刺模拟系统的适用性。

优选的，本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，靠近所述穿刺通道的仿真血管设有第四传感器，所述第四传感器为触觉传感器；所述第四传感器通过电信号连接于所述交互式控制系统。

本优选方案，通过在靠近所述穿刺通道的仿真血管设置第四传感器，当所述模拟训练者的穿刺针由于刺入偏向而触碰所述第四传感器后，所述第四传感器将获取到的信号数据传输于所述交互式控制系统，使所述交互式控制系统识别并通过预设模式和交互式输出模块向训练者输出该触碰信息，例如通过语音和报警提示音提示训练者已经操作失误穿刺于血管，给出警示，给模拟训练者提供一种操作安全性的提示，使拟训练者能够获取到穿刺触碰血管的失误信息，从而提高了该交互式肾穿刺模拟训练模型使用的安全性。

优选的，本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，所述仿真肾脏外部组织的外部设有仿真呼吸气囊，所述仿真人体外壳内设有微型充吸气机，所述微型充吸气机能够通过气管给所述仿真呼吸气囊充气；所述仿真呼吸气囊设充吸气开关；所述充吸气开关和所述微型充吸气机通过电信号受控于所述交互式控制系统；所述交互式控制系统通过控制吸气和充气的时间进而模拟人体呼吸。

本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型的优选方案，通过仿真肾脏外部组织的外部设有仿真呼吸气囊，通过所述微型充吸气机的作用，所述交互式控制系统通过控制吸气和充气的时间进而模拟人体呼吸，由于在肾穿刺实际临床操作中，需要配合患者的呼吸进行刺针或拔针，相比于传统的其他模拟训练模型或传统结构简单的肾穿刺模型，能够更贴合实际应用场景的真实情况，而且在肾穿刺训练中，配合患者的呼吸是重要的训练项目，通过优选方案，达到了该项目的便捷有效实现。

优选的，本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，还包括：超声仪模型和设于仿真肾脏器官内的至少一组超声传感器；所述超声仪模型能够接收所述超声传感器的传输信号；所述超声仪模型能够通过所述交互式控制系统输出与所述仿真肾脏器官的超声影像。

本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型的优选方案，通过设置超声传感器和超声仪模型，使所述仿真肾脏器官通过超声传感器在所述超声仪模型中形成超声影像，将模型的内部结构转化为超声影像，超声仪模型通过高分辨率显示屏相连，通过传感器采集的信号，实时生成超声影像并在显示屏上展示，使模拟训练更贴近于实际临床操作，使模拟训练更具有针对性，进一步提高训练者训练的时效。

优选的，本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，还包括虚拟现实系统和增强现实系统；所述虚拟现实系统和所述增强现实系统通过集成电路受控于所述交互式控制系统。

本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型的优选方案，通过设置虚拟现实系统和增强现实系统，通过交互式控制系统控制所述虚拟现实系统和增强现实系统，能够构建一个多人协作的模拟环境，学生可以通过头戴设备和其他交互设备进行操作，使该模拟训练模型使用能够场景化，训练者可以通过虚拟现实系统和增强现实系统选择角色、接收任务，提高了训练者使用的便捷性，增强训练者对场景的体验感。

优选的，本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，还包括集成专家系统，所述集成专家系统通过网络协议获取专家设备终端的链接，进而获取专家设备终端的专家技术指导信息。

本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型的优选方案，通过集成专家系统，从专家设备终端获取专家的指导，够根据学生的操作情况提供实时的指导和反馈，所述专家系统还可以为学生提供解决复杂问题的策略和方法。

本发明还通过集成专家系统，从专家设备终端获取专家的指导信息。这种设计能够根据学生的操作情况提供实时的指导和反馈，帮助学生解决复杂问题，进一步提高他们的操作技能。

优选的，本发明所述的本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，还包括设于仿真人体模型外壳的温度传感器、湿度传感器，所述温度传感器和所述湿度传感器通过电信号传输温度数据和湿度数据于所述交互式控制系统。

本发明所述的本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型的优选方案，所述述为了确保与其他设备和系统的互操作性，我们将遵循行业标准和规范进行设计和开发，考虑到模拟训练可能在不同环境条件下进行，我们将确保传感器布局方案具有良好的环境适应性。这包括对温度、湿度、压力等环境因素的适应能力，以确保传感器在各种条件下都能提供准确的数据。

具体而言，本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，不仅具备仿真人体模型外壳，还集成了温度传感器、湿度传感器等多种传感器，以实时获取并传输环境数据。这些传感器经过精心布局，具有良好的环境适应性，能够在各种条件下提供准确的数据，确保模拟训练的准确性和可靠性。

优选的，本发明所述的本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，还包括校准调试系统，所述校准调试系统通过电路信号链接于所述交互式控制系统；所述校准调试系统包括定期清洁时间提醒输出模块、定期检查输出模块。

优选的，本发明还引入了校准调试系统，通过电路信号链接于交互式控制系统。该系统能够定期提醒清洁、检查和校准模型内的参数，确保模型始终处于最佳工作状态。同时，人机交互的设计也使得使用者能够更加方便地进行操作和维护。

本发明所述的本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型的优选方案，为了该模型使用的更长期性和准确性，通过设置校准调试系统，所述校准调试系统通过电路信号链接于所述交互式控制系统，通过在所述交互式控制系统设置定期清洁、检查和校准的时间参数，交互式控制系统通过控制所述校准调试系统对模型内的参数进行调整和校准，也可通过人机交互的方式，包括声音或画面提醒使用者定期清洁、检查和校准部件，以确保它们始终处于最佳工作状态。

本发明还集成了虚拟现实系统和增强现实系统，通过交互式控制系统控制这些系统，能够构建一个多人协作的模拟环境。训练者可以通过头戴设备和其他交互设备进行操作，选择角色、接收任务，使模拟训练更加场景化、便捷化。这种设计不仅提高了训练者的使用体验，还增强了他们对场景的体验感。

本发明在提供上述交互式肾穿刺模拟训练模型的基础上，还提供了一种交互式肾穿刺模拟训练模型的模拟方法，包括以下步骤：

S1：在所述交互式控制系统中的输入不同取样位置的标准参数，得到所述标准参数对应的预设模式；所述标准参数包括：所述第一位置数据标准值、低温位置数据标准值、刺入深度标准值范围、刺入力度标准范围。

S2：将所述第一位置数据值与所述第一位置数据标准值比对，相等则得出训练者刺入位置合格，不相等则得出训练者刺入位置不合格；

将所述第二位置数据值与所述第二位置数据标准值比对，相等则得出训练者刺入位置合格，不相等则得出训练者刺入位置不合格；

将所述将所述第三数据中的每个第三位置数据的值分别与所述第一位置数据的值进行计算，得到与每个所述第三位置对应的深度值，并计算得出其中的最大深度值作为训练者实际刺入深度值；将所述实际刺入深度值与刺入深度标准范围比对计算，得出实际刺入值与刺入深度标准范围的刺入深度偏差值；

将所述第三数据中的每个刺入力度数据值求取平均值得到刺入力度数据平均值，将刺入力度平均值与刺入力度标准值比对计算，得出实际刺入力度值与与刺入力度标准值的刺入力度偏差值；

S3：通过交互式输出模块将所述刺入位置是否合格信息、刺入深度值、刺入深度偏差值、刺入力度偏差值反馈于训练者。

本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型的模拟方法，通过在所述交互式控制系统中的输入不同取样位置的标准参数，使训练者在训练开始前能够具有标准操作的具体参照标准值，再通过三个不同的传感器获取三种不同的信号，再将三种不同的信号分别与对应的预设参数对比，通过交互式控制系统能够计算并得到穿刺位置的准确值和穿刺位置的偏差值、刺入深度及刺入深度的偏差值、穿刺力度数据及穿刺力度偏差值，将所述第一位置数据、第二位置数据、刺入深度数据和穿刺力度数据以及他们的偏差值进行计算，得到训练者操作的达标程度，并将训练者操作的达标程度以及第三数据通过交互式输出模块并反馈给训练者，使该模型的模拟方法更简单而高效地模型使用，并且，该模拟方法参数误差小，数据传输路径不复杂，能够快速、准确地得出训练者需要的反馈信息，与该模型结合能够运转更高效、便捷。

优选的，本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型的模拟方法，所述标准参数还包括：每个所述角度传感器单元与所述肾脏皮质层入口中心的偏离角度值；标记每个所述角度传感器单元为对应的记号，使每个记号对应一个角度偏离值；获取到刺入信号的其中一个所述角度传感器单元将确认刺入信号传输于交互式控制系统，所述交互式控制系统识别传输所述确认刺入信号的角度传感器单元的第一记号，再提取所述第一记号下的偏离角度值；将该角度偏离值交互式输出为刺入角度反馈给训练者。

本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型的模拟方法，通过设置若干个与所述肾脏皮质层入口中心偏离角度不同的角度传感器单元，所述穿刺通道足够宽能够使若干个所述角度传感器单元都位于出口处，则训练者从所述肾脏皮质层入口刺入穿刺针的过程中如果穿刺针偏离了肾脏皮质层入口的中心位置则会刺向偏离中心位置角度所对应的角度传感器单元，不同的角度传感器单元通过编号被所述交互式控制系统识别，所述交互式控制系统通过比对所述角度传感器单元的原位置参数，能够计算得到刺入末端偏离所述肾脏皮质层入口中心的角度，从而实现对训练者刺入角度偏向的反馈，进一步增加了一项穿刺训练者能够获取的训练信息，增加交互式肾穿刺模拟训练模型的功能，模拟训练方法适用性高。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、相比于传统的肾穿刺模型，本发明不但能够反馈给训练者操作是否合格信息，并且能够给出刺入位置是否正确及偏差值，这对训练者通过训练后进行下一次训练提供了操作改进的重要信息，能够大大提高训练者学习和训练的有效性，从而提高模拟训练的效率。

2、相比于传统的手动计算分析，本发明不但给出的数据信息较为准确，并且，由于穿刺的真实场景应是对于患者人身体，通过上述特定的人机交互模式反馈显示，有助于训练者快速读取训练或测试信息，还能提高训练者的使用体验感，相比于传统的人机交互模式，本发明所述的此场景中配合穿刺模型的其他部件设置，具有适用性更强，使用更方便快速地给出反馈信息，提高使用体验的效果，进一步提高了训练者模拟训练的效率。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1：本发明所述交互式肾穿刺模拟训练模型的局部结构图；

图2：本发明所述交互式肾穿刺模拟训练模型的仿真肾脏器官截面图a；

图3：本发明所述交互式肾穿刺模拟训练模型的仿真肾脏器官截面图b；

图4：本发明所述交互式肾穿刺模拟训练模型的仿真肾脏器官截面图c；

图5：本发明所述交互式肾穿刺模拟训练模型的交互式控制系统连接示意图；

图6：本发明所述交互式肾穿刺模拟训练模型使用状态示意图。

附图标记：

0-穿刺针；1-仿真人体模型外壳；2-仿真骨骼；3-仿真肾脏外部组织；31-仿真肾筋膜层；311-第五传感器；4-仿真肾脏器官；41-仿真肾脏皮质层；42-仿真肾髓质；43-仿真肾盂；44-仿真血管；441-第四传感器；5-穿刺通道；51-肾脏皮质层入口；511-第一传感器；512-第二传感器；513-第三传感器；514-角度传感器单元；52-出口；6-交互式控制系统；7-仿真呼吸气囊；71-充吸气开关；8-超声传感器；9-超声仪模型。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例及附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和标示出的本申请实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合图1-图5对本发明作详细说明。

实施例1

如图1-图2所示，一种交互式肾穿刺模拟训练模型，包括仿真人体模型外壳1、与人体肾脏周围位置对应的仿真骨骼2、仿真肾脏外部组织3、仿真肾脏器官4和设于仿真人体模型外壳1的交互式控制系统6；所述仿真肾脏器官包括至少一组由外到内依次设置的仿真肾脏皮质层41、仿真肾髓质42和仿真肾盂43和仿真血管44；所述仿真肾脏器官4设有至少一组依次由仿真人体模型外壳1至仿真肾盂43的穿刺通道5；所述穿刺通道5的肾脏皮质层入口51和出口52处分别设置第一传感器511和第二传感器512；所述第一传感器511和所述第二传感器512分别用于获取穿刺针0的第一位置和第二位置；在所述穿刺通道5的内壁设有距离所述出口52距离不等的若干个第三传感器513，所述第三传感器513为触觉传感器用于获取穿刺针0的第三位置和穿刺力度；所述交互式控制系统用于将所述第一传感器511、所述第二传感器512和所述第三传感器513获取的数据转换为第一位置数据的值、第二位置数据的值、所述第三位置数据的值、第一位置数据的值与每个所述第三位置数据的差值、力度数据值，并交互式输出为刺入位置是否合格、刺出位置是否合格、刺入深度和刺入力度反馈给训练者。

需要说明的是，所述第一位置为穿刺入口位置，所述第二位置为所述穿刺通道5的出口位置；所述第三传感器513用于获取穿刺针0的第三位置可理解为，若干个所述第三传感器513的若干个位置，实现方式为：所述第三传感器513在预设模式中标记为距离所述肾脏皮质层入口51距离不等的若干个，每个所述第三传感器513对应一个第三位置，穿刺针0刺入深度不同则触及位置不同的第三传感器，传输于交互式控制系统，交互式控制系统通过数据处理模块能够对第三位置与所对应的第三传感器的标记编号对应，预设中已知了编号对应的第三传感器与所述第一位置的距离，其差值即可得到刺入深度值，两个所述第三传感器之间的距离可通过使所述第三传感器密集减小间距，来减小误差。

第二传感器在交互式肾穿刺模拟训练模型中的具体应用和作用主要体现在以下几个方面：

首先，第二传感器能够精准捕捉训练者在穿刺过程中的细微操作变化。例如，它可以实时检测训练者手部的微小移动、力度的变化以及穿刺角度的调整等。这种对细节的捕捉能力使得模型能够更准确地模拟真实手术环境，为训练者提供更为逼真的训练体验。

其次，第二传感器通过实时反馈机制，为训练者提供即时的操作评估和指导。当训练者在穿刺过程中出现操作不当或技巧不足时，第二传感器能够迅速识别并发出提示，帮助训练者及时纠正错误，优化操作技巧。这种实时的反馈和指导有助于训练者更快地掌握正确的操作方法，提升手术技能。

此外，第二传感器还具备数据记录和分析功能。它可以持续收集训练者的操作数据，包括穿刺的速度、力度、角度以及成功率等。通过对这些数据的分析，训练者可以更加清晰地了解自己的操作习惯和技巧水平，找出潜在的问题和改进空间。同时，这些数据也可以作为教练或教师评估训练者技能水平的重要依据，为个性化教学提供有力支持。

最后，第二传感器还具有自适应学习功能。它能够根据训练者的操作数据和反馈，自动调整模型的难度和反馈方式，以适应不同训练者的需求。这种个性化训练模式有助于激发训练者的学习兴趣和积极性，提高训练效果。

所述交互式控制系统用于将所述第一传感器511、所述第二传感器512和所述第三传感器513获取的数据转换成刺入位置达标信息、穿刺深度信息和穿刺力度信息反馈给训练者。本实施例中如图5所示，所述交互式控制系统6包括：所述交互式控制系统6包括：数据处理模块、交互式控制模块、数据分析模块、电源模块、交互式输出模块；所述交互式控制模块通过信号电路控制所述数据处理模块、所述数据分析模块、所述电源模块和所述交互式输出模块的运行；所述数据处理模块用于获取所述第一传感器511传输的第一位置数据、第二传感器512传输的第二位置数据、所第三传感器513传输的第三位置数据和所述第三传感器传输的力度数据，并分类整理成第二数据传输于所述数据分析模块；所述数据分析模块用于分析所述第二数据中的第一位置数据的值、分析所述第二位置数据的值、每个所述第三位置数据的值、计算所述第一位置数据的值与每个所述第三位置数据的差值、分析每个所述力度数据值，并形成第三数据传输于所述交互式输出模块；所述交互式输出模块用于将所述第三数据交互式反馈给训练者。

本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型的数据传输链接逻辑，参考图5所示，所述交互式控制模块分别控制数据处理模块、数据分析模块、交互式输出模块和电源模块；所述电源模块分别给予数据处理模块、数据分析模块、交互式输出模块提供电源；数据处理模块传输数据于数据分析模块、数据分析模块传输数据于交互式输出模块；

交互式肾穿刺模拟训练模型的控制系统，可以说是整个模型的“大脑”和“心脏”，它承载着处理复杂指令、驱动模型响应以及提供精准反馈等多重任务。深入剖析其工作原理，我们可以发现更多令人赞叹的细节。

在控制逻辑层面，控制系统不仅拥有高度精细化的算法，还融入了丰富的医学知识和经验。它深谙肾穿刺手术的每一个细节，从穿刺针0的角度的微调，到力度的精确控制，再到肾脏组织的形变模拟，都能得心应手地应对。这种深度的医学知识融合，使得控制系统能够更准确地模拟真实手术场景，为训练者提供更具针对性的训练体验。

在数据处理流程上，控制系统展现出了强大的数据处理能力和实时响应速度。传感器传来的数据经过高速处理和分析后，会立即转化为模型的运动指令，实现毫秒级的响应。这种高效的数据处理能力，不仅保证了模型的实时性，也使得训练者能够更直观地感受到自己的操作效果。

此外，控制系统的自适应学习能力更是令人瞩目。它不仅能够根据训练者的操作习惯和技能水平调整控制逻辑和数据处理流程，还能够通过机器学习算法不断优化自身的性能。随着使用时间的增长，控制系统会越来越“了解”训练者的需求，提供更贴合个性化需求的训练体验。

同时，控制系统在情感交流方面也有着不俗的表现。它通过精心设计的操作界面、逼真的视觉反馈和触觉模拟，为训练者营造出一个真实、沉浸的手术环境。这种情感化的设计，不仅提升了训练者的操作体验，也增强了他们对手术流程的感知和理解。

最后，值得一提的是，控制系统的稳定性和可靠性也经过了严格的测试和验证。无论是在高温、低温还是高湿等恶劣环境下，控制系统都能保持稳定的性能，确保模型的持续运行。这种出色的稳定性和可靠性，使得模型能够在各种场景下为训练者提供稳定、可靠的训练支持。

需要说明的是，通过交互式控制系统的控制所述交互式输出模块，能够将所述第一位置数据值反馈给训练者刺入位置是否合格，例如所述第一位置数据的值为1，而第一位置数据的标准值为1，则交互式输出刺入位置合格，第一位置数据的值为0，则刺入偏了或者未刺入穿刺通道；

通过交互式控制系统的控制所述交互式输出模块，能够将所述第二位置信息交互式输出为刺出位置是否合格，例如所述第二位置数据为1，而第二位置的标准数据值为0，则刺出深度超出了穿刺通道的末端，已经穿出了仿真肾脏皮质层41，所述交互式输出模块反馈训练者刺出位置不合格，第二位置数据的值为0，则刺入判断没有获取到信号，说明穿刺针0没有刺入第二传感器的位置，反馈出刺出位置合格；

通过交互式控制系统的控制所述交互式输出模块，能够将所述第三数据中的每个第三位置数据的值分别与所述第一位置数据的值进行计算，得到与每个第三位置对应的深度值，并计算得出其中的最大深度值作为训练者实际刺入深度值；再通过交互式输出反馈给训练者实际刺入深度信息；

通过交互式控制系统的控制所述交互式输出模块，能够将所述第三数据中的每个所述力度数据值通过交互式反馈给训练者多个刺入力度数据。

需要说明的是，人体肾脏各个部分器官包括：肾脏外缘隆起，内缘凹陷，凹陷中央称肾门，是肾血管、淋巴管、输尿管及神经出入肾脏的部位。在肾脏额状切面上，肾实质分为表层的肾皮质及内侧的肾髓质，肾髓质形成底端朝向肾皮质，由15-20个肾锥体组成。肾锥体的尖端伸向肾乳头。触觉传感器：该传感器对触摸、压力或其表面的任何力都很敏感。该传感器通常以电容或电阻等电气参数的形式检测上述特性。然后经过进一步处理后，为上述特征创建虚拟映像。这是通过使用其他电路来完成的，我们也称之为相关电路。

需要说明的是，所述“仿真”理解为物理结构形状与人体器官相似，但材质为耐腐蚀等无机材料制成的器件，如需要制造具有弹性的部件，可使用海绵层或硅胶层材料制成，所述血管可采用塑料制成，可参考其他医学模型的材质进行选取。

交互式肾穿刺模拟训练模型在结构设计上充分展现了精湛的工艺与深思熟虑的实用性考量，特别是在部件连接与材料选择方面下足了功夫，以确保模型不仅稳定耐用，而且仿真度极高。

外壳与仿真骨骼之间，采用了高强度、耐腐蚀的精密螺丝与特制锁紧装置相结合的方式，这种连接方式既保证了结构的稳固性，又实现了便捷拆卸，方便运输、存储及清洁维护。外壳材质选用了经过特殊工艺处理的工程塑料，既保证了出色的抗压性和耐磨性，又确保了质轻且触感接近真实人体，为训练者提供沉浸式操作体验。

仿真肾脏外部组织与仿真骨骼的连接则采用了先进的医用级柔性粘合剂技术，确保组织能够紧密贴合骨骼，同时保持足够的弹性与韧性，真实模拟肾脏的动态变化过程。组织材料选用了医用级硅胶，具有极佳的生物相容性和触感，能够高度还原真实肾脏的质地和外观，让训练者仿佛置身于真实的手术环境之中。

所述穿刺通道5指的是为穿刺训练者提供穿刺针0的刺入通道，如肾脏皮质层入口51和出口52。

需要说明的是，所述穿刺通道内壁采用了光滑、耐腐蚀的不锈钢材料，确保穿刺针0能够顺畅无阻地进入。同时，通道与肾脏器官的连接处采用了高度密封的橡胶垫圈设计，有效防止了液体外泄和细菌侵入，保证了模拟训练的安全性。

所述预设模式是指在所述交互式控制系统6中根据不同患者制定不同的预设模式，例如女性病例和男性病例输入不同的参数，较胖病例较瘦病例输入不同的参数，输入如穿刺位置、穿刺深度和穿刺力度的标准数据。

所述穿刺位置通过所述第一传感器511和所述第二传感器512获取，例如穿刺训练中，穿刺针0刺入所述肾脏皮质层入口51，则所述第一传感器511能够获取已刺入入口位置，如果第二传感器512也获得刺入信号，说明训练者穿刺深度已经超出了肾皮质层，如果所述第二传感器512未获得刺入信号，而对应穿刺通道5某个位置的一个所述第三传感器513获得刺入信号，则即通过交互式控制系统6的计算和控制作用，能够输出给训练者一组刺入深度数据和一组刺入位置是否正确的信息。

此外，模型中的传感器、电路等关键部件采用了先进的防水、防尘、防震设计，能够在各种恶劣环境下保持稳定的性能。这些部件的材质选用了耐高温、耐腐蚀的特种塑料，确保了模型在长时间使用中的稳定性和可靠性。

需要说明的是，所述穿刺通道5(穿刺路劲)至少为一组，图2中为清楚显示，仅展示一组，可以理解为在模型中设置多个穿刺通道5在不同的位置，每个通道具有不同的路径和难度，能够适合多个学员同时操作。

需要说明的是，所述第一传感器511和所述第二传感器512能够采用力觉传感器或触觉传感器，所述第一传感器511设于所述穿刺通道5的外侧壁相连接，穿刺针0刺入穿刺通道5通过挤压所述穿刺通道5的侧壁，即给所述第一传感器511产生侧壁作用力或者触觉感应，从而使第一传感器511产生触发信号，实现获取穿刺位置信息；所述第二传感器512通过设置在所述出口52出的末端，通过弹性件挡在所述第二传感器512接收穿刺针0刺入的一端，防止穿刺针0刺入而损坏所述第二传感器512，也可通过预设模式中的穿刺深度的初步估测，训练者穿刺深度有粗略估计，避免穿刺超出最深位置而损坏第二传感器512。

本实施例中，本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，还可以在所述仿真肾脏外部组织3设有仿真肾筋膜层31，所述仿真肾筋膜层31的表面设有若干第五传感器311，所述第三传感器513为触觉传感器；所述触觉传感器通过电信号连接于所述交互式控制系统6。

需要说明的是通过将所述仿真肾脏外部组织3设置为具有弹性的海绵层，且能够受所述穿刺针0刺入，例如硅胶层或海绵层，所述仿真肾筋膜层31为具有弹性的塑料层，对于简单的练习穿刺力度练习，能够通过仿真肾筋膜层31外部设置的第五传感器311进行获取穿刺作用力大小，所述第五传感器311能够设置为压力传感器。

本发明所述交互式肾穿刺模拟训练模型，通过在所述仿真肾脏外部组织3设仿真肾筋膜层31，通过第三传感器513对肾筋膜层进行触压力测试，再将触压力测试的数据通过电信号传输于交互式控制系统6，交互式控制系统6控制其他模块进行分析，能够获取得到训练者穿刺到仿真肾筋膜层31的力度，由于实际穿刺中，医生是通过感受肾筋膜层的顶触感来判断穿刺针0刺入的阶段，刺入肾筋膜层开始刺入肾脂肪层才达到肾被膜层，是肾穿刺的关键步骤，需要医生具有丰富的经验才能达到预测，训练中需要反复训练，是传统肾穿刺训练模型中难以训练到的项目，本发明通过上述设置，很容易就能够获得穿刺到肾筋膜层的深度，反馈的信息较为关键，对训练者的模拟训练实效较高。

本实施例中，本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，靠近所述穿刺通道5的仿真血管44设有第四传感器441，所述第四传感器441为触觉传感器；所述第四传感器441通过电信号连接于所述交互式控制系统6。需要说明的是所述第四传感器441可设置为触觉传感器，靠近所述穿刺通道5理解为设于所述穿刺通道5周围的血管，穿刺通道5如果被训练者刺破并刺入血管，则所述第四传感器441则能够探测和传输信号。

本实施例中，本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，所述仿真肾脏外部组织33的外部设有仿真呼吸气囊7，所述仿真人体外壳1内设有微型充吸气机，所述微型充吸气机能够通过气管给所述仿真呼吸气囊7充气；所述仿真呼吸气囊7设充吸气开关71；所述充吸气开关71和所述微型充吸气机通过电信号受控于所述交互式控制系统6；所述交互式控制系统6通过控制吸气和充气的时间进而模拟人体呼吸。

需要说明的是，所述仿真呼吸气囊7通过粘接或预埋设置于所述仿真人体外壳内部，仿真呼吸气囊7使用弹性材料制成，能够通过微型充吸气机充气而膨胀，吸气而压缩，仿真人体呼吸，通过控制充吸气开关71就能够控制充气和吸气的频率，仿真人体呼吸。

本实施例中，所述仿真呼吸气囊的设计充分考虑了真实人体呼吸系统的特点，能够模拟出呼吸时的起伏变化以及胸腔的扩张与收缩。当训练者进行肾穿刺操作时，仿真呼吸气囊会根据预设的呼吸模式进行模拟呼吸，为训练者提供一个更为接近真实手术环境的操作体验。

与交互式控制系统的结合是仿真呼吸气囊发挥作用的关键。控制系统通过传感器实时监测仿真呼吸气囊的状态，包括呼吸频率、呼吸深度等参数。根据这些参数，控制系统能够精准地控制模型的响应，模拟出在不同呼吸阶段下肾脏组织的运动状态。例如，在呼吸过程中，肾脏的位置和形态会发生微妙的变化，这些变化都会通过模型的反馈系统实时传达给训练者。

此外，交互式控制系统还能够根据训练者的操作对仿真呼吸气囊进行动态调整。当训练者进行穿刺操作时，控制系统会根据穿刺针0的位置和深度，实时调整仿真呼吸气囊的呼吸模式和力度，以模拟出更为真实的穿刺体验。这种动态的调整机制使得模型能够更好地适应不同操作场景，提升模拟的真实性和可信度。

本实施例中，本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，还包括：超声仪模型9和设于仿真肾脏器官4内的至少一组超声传感器8；所述超声仪模型9能够接收所述超声传感器8的传输信号；所述超声仪模型9能够通过所述交互式控制系统6输出与所述仿真肾脏器官4的超声影像。需要说明的是，所述超声传感器8理解为与所述超声仪模型9匹配的触发传感器，即理解为当所述超声仪的探测件接触所述超声传感器8，且所述超声传感器8设置为位移或距离传感器，能够感知所述超声仪模型9的探测件移动的距离，则所述超声仪模型9则在所述交互式控制系统6输出原本所述超声仪模型9中储存的肾脏超声影像，通过移动探测件，则超声仪模型9中通过微型计算器处理将肾脏超声影像移动相似比例的距离，从而模拟超声探测的功能。

本实施例中，首先，超声仪模型在设计和制造过程中严格遵循真实超声设备的规范和标准，确保了其外观和操作流程与真实超声仪的高度一致。从外观上看，超声仪模型采用了与真实超声仪相同的材质和颜色，使得训练者在操作时能够感受到真实的触感和视觉效果。在操作流程方面，超声仪模型模拟了真实超声仪的开关机、探头选择、参数调节等各个环节，让训练者能够在模拟环境中完整地体验超声引导肾穿刺的全过程。

超声仪模型不仅能够提供与真实超声仪相似的外观和操作流程，更重要的是，它还能够模拟出真实的超声图像。这得益于模型内部高度精确的图像生成系统，该系统能够根据模拟肾脏的实际情况，生成清晰、逼真的超声图像。这些图像不仅具有真实的纹理和层次感，还能够实时反映肾脏的位置、大小和形态变化。这种直观的视觉反馈使得训练者能够更加准确地判断肾脏的情况，为后续的穿刺操作提供有力的支持。

超声传感器是实现超声引导功能的核心部件。它采用先进的超声接收技术，能够实时捕捉来自模拟肾脏的超声信号。当训练者使用超声仪模型对模拟肾脏进行扫描时，超声传感器会迅速响应并接收这些信号，然后通过内部处理系统将其转化为模拟的超声图像。这一过程与真实手术中的超声引导操作完全一致，使得训练者能够在模拟环境中充分了解和掌握超声引导的技巧。

通过超声仪模型与超声传感器的结合，训练者可以在模拟环境中进行真实的超声引导肾穿刺操作。他们可以通过调节超声仪的参数和观察超声图像，熟悉超声图像的解读技巧，准确判断肾脏的位置和形态。同时，他们还可以根据超声图像的引导，选择合适的穿刺路径和角度，提高穿刺的准确性和成功率。这种模拟训练不仅有助于提升训练者的操作技巧，还能够增强他们对超声引导肾穿刺手术流程的理解和掌握。

此外，超声仪模型与超声传感器的结合还为训练者提供了实时的反馈和评估机制。系统能够精确记录训练者在操作过程中的每一个步骤和细节，包括扫描的角度、力度、穿刺路径等。通过内置的反馈系统，系统能够为训练者提供详细的操作分析和建议，帮助他们及时了解自己的不足之处，并有针对性地进行改进。这种实时的反馈和评估机制使得训练者能够更加高效地提升自己的操作水平，为未来的手术操作做好充分的准备。

本实施例中，本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，还包括虚拟现实系统和增强现实系统；所述虚拟现实系统和所述增强现实系统通过集成电路受控于所述交互式控制系统6。训练者可以通过头戴设备和其他交互设备进行操作，通过虚拟现实和增强现实系统，实现与其他学生和虚拟角色的实时交流和协作。

本实施例中，本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，还包括集成专家系统，所述集成专家系统通过网络协议获取专家设备终端的链接，进而获取专家设备终端的专家技术指导信息。

本实施例中，本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，还包括设于仿真人体模型外壳1的温度传感器、湿度传感器，所述温度传感器和所述湿度传感器通过电信号传输温度数据和湿度数据于所述交互式控制系统6。

本实施例中，参考图6，所述的本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型的使用方法：在所述交互式控制系统6中的输入所述第一位置数据标准值、低温位置数据标准值、刺入深度标准值范围、刺入力度标准范围等参数。使用超声仪模型探测肾穿刺模型中的仿真肾器官位置，手持穿刺针0刺入穿刺通道入口。

所述标准参数还包括：每个所述角度传感器单元514所述肾脏皮质层入口51中心的偏离角度值；标记每个所述角度传感器单元514为对应的记号，使每个记号对应一个角度偏离值；

获取到刺入信号的其中一个所述角度传感器单元514将确认刺入信号传输于交互式控制系统6，所述交互式控制系统6识别传输所述确认刺入信号的角度传感器单元的第一记号，再提取所述第一记号下的偏离角度值；将该角度偏离值交互式输出为刺入角度反馈给训练者。

本实施例中，本发明所述的本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，还包括校准调试系统，所述校准调试系统通过电路信号链接于所述交互式控制系统6；所述校准调试系统包括定期清洁时间提醒输出模块、定期检查输出模块。

实施例2

在实施例1的基础上，本发明所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，如图2所示，所述第二传感器512包括与所述肾脏皮质层入口51中心偏离角度不同的若干个角度传感器单元514；每个所述角度传感器单元514能够通过不同的编号被所述交互式控制系统6识别。

本实施例中，通过所述第二传感器512中的每个所述角度传感器单元514获取到穿刺针0是否刺入信号传输于所述交互式控制系统，通过对每个所述角度传感器单元514标记为对应的记号，例如当所述穿刺针0刺入标记号为a的角度传感器单元514，则所述交互式控制系统识别记号而得到该角度传感器单元514的偏离角度，从而给出穿刺针0刺入角度数据，并通过交互式控制系统反馈给训练者。

需要说明的是，首先，在传感器精度层面，我们选用了业内顶级的高精度传感器技术，确保能够捕捉到穿刺过程中最细微的变化。这些传感器不仅具有出色的测量精度，能够准确记录穿刺针0的位置、深度和力度等信息，而且具备卓越的稳定性，能够在长时间使用中保持性能稳定，为训练者提供持续、可靠的反馈。

其次，在传感器的校准方面，我们采用了先进的多点、多维度校准技术。通过对传感器在不同位置、不同深度和不同角度下的多点标定，我们能够全面减小误差，确保传感器的测量精度达到最高水平。此外，我们还为模型配备了智能化的校准系统，能够自动检测传感器的状态并进行实时校准，确保模型在使用过程中始终保持最佳性能。

在传感器的布局和安装方面，我们同样进行了精心设计和优化。我们根据肾穿刺手术的实际需求，将传感器巧妙地布置在肾脏模型的关键位置，以全面捕捉穿刺过程中的各种信息。同时，我们采用了独特的固定结构和防震设计，确保传感器在模型使用过程中不易受到外界干扰或损坏，进一步提高了模型的稳定性和耐用性。

需要说明的是，本实施例中所述的肾脏皮质层入口51能够设置为宽度较宽的入口，使入口宽度和出口52宽度相等，出口52宽度能容纳所设置的若干个角度传感器单元514，例如图2中所示，宽度能够容纳角度偏离所述肾脏皮质层入口51中心角度10-20度的三个角度传感器单元514。所述角度传感器单元514理解为角度不同的传感器，传感器还是可以选取压力传感器或触觉传感器。

实施例3

在实施例1和2的基础上，本发明还提供了一种交互式肾穿刺模拟训练模型的模拟方法，包括以下步骤：

S1：在所述交互式控制系统6中的输入不同取样位置的标准参数，得到所述标准参数对应的预设模式；所述标准参数包括：所述第一位置数据标准值、低温位置数据标准值、刺入深度标准值范围、刺入力度标准范围。

S2：将所述第一位置数据值与所述第一位置数据标准值比对，相等则得出训练者刺入位置合格，不相等则得出训练者刺入位置不合格；

将所述第二位置数据值与所述第二位置数据标准值比对，相等则得出训练者刺入位置合格，不相等则得出训练者刺入位置不合格；

将所述将所述第三数据中的每个第三位置数据的值分别与所述第一位置数据的值进行计算，得到与每个所述第三位置对应的深度值，并计算得出其中的最大深度值作为训练者实际刺入深度值；将所述实际刺入深度值与刺入深度标准范围比对计算，得出实际刺入值与刺入深度标准范围的刺入深度偏差值；

将所述第三数据中的每个刺入力度数据值求取平均值得到刺入力度数据平均值，将刺入力度平均值与刺入力度标准值比对计算，得出实际刺入力度值与与刺入力度标准值的刺入力度偏差值；

S3：通过交互式输出模块将所述刺入位置是否合格信息、刺入深度值、刺入深度偏差值、刺入力度偏差值反馈于训练者。

所述标准参数还包括：每个所述角度传感器单元514所述肾脏皮质层入口51中心的偏离角度值；标记每个所述角度传感器单元514为对应的记号，使每个记号对应一个角度偏离值；

获取到刺入信号的其中一个所述角度传感器单元514将确认刺入信号传输于交互式控制系统6，所述交互式控制系统6识别传输所述确认刺入信号的角度传感器单元的第一记号，再提取所述第一记号下的偏离角度值；将该角度偏离值交互式输出为刺入角度反馈给训练者。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种交互式肾穿刺模拟训练模型，其特征在于：包括仿真人体模型外壳(1)、与人体肾脏周围位置对应的仿真骨骼(2)、仿真肾脏外部组织(3)、仿真肾脏器官(4)和设于仿真人体模型外壳(1)的交互式控制系统(6)；所述仿真肾脏器官(4)包括至少一组由外到内依次设置的仿真肾脏皮质层(41)、仿真肾髓质(42)和仿真肾盂(43)和仿真血管(44)；所述仿真肾脏器官(4)设有至少一组依次由仿真人体模型外壳(1)至仿真肾盂(43)的穿刺通道(5)；所述穿刺通道(5)的肾脏皮质层入口(51)和出口(52)处分别设置第一传感器(511)和第二传感器(512)；所述第一传感器(511)和所述第二传感器(512)分别用于获取穿刺针的第一位置和第二位置；在所述穿刺通道(5)的内壁设有距离所述出口(52)距离不等的若干个第三传感器(513)，所述第三传感器(513)为触觉传感器用于获取穿刺针的第三位置和穿刺力度；所述交互式控制系统用于将所述第一传感器(511)、所述第二传感器(512)和所述第三传感器(513)获取的数据转换为第一位置数据的值、第二位置数据的值、所述第三位置数据的值、第一位置数据的值与每个所述第三位置数据的差值、力度数据值，并交互式输出为刺入位置是否合格、刺出位置是否合格、刺入深度和刺入力度反馈给训练者。

2.根据权利要求1所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，其特征在于：所述第二传感器(512)包括与所述肾脏皮质层入口(51)中心偏离角度不同的若干个角度传感器单元(514)；每个所述角度传感器单元(514)能够通过不同的编号被所述交互式控制系统(6)识别。

3.根据权利要求1所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，其特征在于：靠近所述穿刺通道(5)的仿真血管(44)设有第四传感器(441)，所述第四传感器(441)为触觉传感器；所述第四传感器(441)通过电信号连接于所述交互式控制系统(6)。

4.根据权利要求1所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，其特征在于：所述交互式控制系统(6)包括：数据处理模块、交互式控制模块、数据分析模块、电源模块、交互式输出模块；所述交互式控制模块通过信号电路控制所述数据处理模块、所述数据分析模块、所述电源模块和所述交互式输出模块的运行；所述数据处理模块用于获取所述第一传感器(511)传输的第一位置数据、第二传感器(512)传输的第二位置数据、所第三传感器(513)传输的第三位置数据和所述第三传感器传输的力度数据，并分类整理成第二数据传输于所述数据分析模块；所述数据分析模块用于分析所述第二数据中的第一位置数据的值、分析所述第二位置数据的值、每个所述第三位置数据的值、计算所述第一位置数据的值与每个所述第三位置数据的差值、分析每个所述力度数据值，并形成第三数据传输于所述交互式输出模块；所述交互式输出模块用于将所述第三数据交互式反馈给训练者。

5.根据权利要求1所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，其特征在于：所述仿真肾脏外部组织(3)的外部设有仿真呼吸气囊(7)，所述仿真人体外壳内设有微型充吸气机，所述微型充吸气机能够通过气管给所述仿真呼吸气囊(7)充气；所述仿真呼吸气囊(7)设充吸气开关(71)；所述充吸气开关(71)和所述微型充吸气机通过电信号受控于所述交互式控制系统(6)；所述交互式控制系统(6)通过控制吸气和充气的时间进而模拟人体呼吸。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，其特征在于：还包括：超声仪模型(9)和设于仿真肾脏器官(4)内的至少一组超声传感器(8)；所述超声仪模型(9)能够接收所述超声传感器(8)的传输信号；所述超声仪模型(9)能够通过所述交互式控制系统(6)输出与所述仿真肾脏器官(4)的超声影像。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，其特征在于：还包括集成专家系统，所述集成专家系统通过网络协议获取专家设备终端的链接，进而获取专家设备终端的专家技术指导信息。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的交互式肾穿刺模拟训练模型，其特征在于：还包括校准调试系统，所述校准调试系统通过电路信号链接于所述交互式控制系统(6)；所述校准调试系统包括定期清洁时间提醒输出模块、定期检查输出模块。

9.一种如权利要求2所述的交互式肾穿刺模拟训练模型的模拟方法，包括以下步骤：

S1：在所述交互式控制系统(6)中的输入不同取样位置的标准参数，得到所述标准参数对应的预设模式；所述标准参数包括：所述第一位置数据标准值、低温位置数据标准值、刺入深度标准值范围、刺入力度标准范围。

S2：将所述第一位置数据值与所述第一位置数据标准值比对，相等则得出训练者刺入位置合格，不相等则得出训练者刺入位置不合格；

将所述第二位置数据值与所述第二位置数据标准值比对，相等则得出训练者刺入位置合格，不相等则得出训练者刺入位置不合格；

将所述将所述第三数据中的每个第三位置数据的值分别与所述第一位置数据的值进行计算，得到与每个所述第三位置对应的深度值，并计算得出其中的最大深度值作为训练者实际刺入深度值；将所述实际刺入深度值与刺入深度标准范围比对计算，得出实际刺入值与刺入深度标准范围的刺入深度偏差值；

将所述第三数据中的每个刺入力度数据值求取平均值得到刺入力度数据平均值，将刺入力度平均值与刺入力度标准值比对计算，得出实际刺入力度值与与刺入力度标准值的刺入力度偏差值；

S3：通过交互式输出模块将所述刺入位置是否合格信息、刺入深度值、刺入深度偏差值、刺入力度偏差值反馈于训练者。

10.根据权利要求9所述的交互式肾穿刺模拟训练模型的模拟方法，包括以下步骤：

所述标准参数还包括：每个所述角度传感器单元(514)与所述肾脏皮质层入口(51)中心的偏离角度值；标记每个所述角度传感器单元(514)为对应的记号，使每个记号对应一个角度偏离值；

获取到刺入信号的其中一个所述角度传感器单元(514)将确认刺入信号传输于交互式控制系统(6)，所述交互式控制系统(6)识别传输所述确认刺入信号的角度传感器单元的第一记号，再提取所述第一记号下的偏离角度值；将该角度偏离值交互式输出为刺入角度反馈给训练者。