CN110349464A - 医学模拟教学装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种医学模拟教学装置，涉及医学教具，包括：模型人本体和系统基座；引导模块，设置于所述模型人本体下方；操作模块，设置于所述模型人本体表面并可在所述模型人体表面上移动；扫描模块，用于扫描所述操作模块在所述模型人本体上的位置信息；处理模块，用于接收、分析并处理由所述扫描模块发送的位置信息；以及控制模块，用于接收所述处理模块发送的信号并控制所述引导模块；本发明能够实时扫描操作模块的具体位置与速度，并且通过引导模块模拟拔罐后皮肤表面红润、充血的现象，在学员正确进行走罐操作后可以对学员拔罐的手法进行自动记录和评判。

Description

医学模拟教学装置及方法

技术领域

本发明创造涉及一种医学教学领域，尤其涉及一种医学模拟教学装置及方法。

背景技术

拔罐法是一种中医传统治疗方法，早在汉代就有关于拔罐法治病的记述，是中医治疗中不可缺少的组成部分。走罐是拔罐疗法中的一种重要手法，走罐不仅具有传统拔罐法的疗效，还具有一定的推拿、刮痧作用，临床应用非常广泛。

走罐的手法也称为推罐法、行罐法。走罐时，通常以闪火法吸罐，其具体操作方法为：先在治疗部位的皮肤表面以及罐口处涂抹具有润滑作用的介质，如凡士林等。拔罐医师以闪火法将罐体吸在患者皮肤上，然后拔罐医师单手或双手握住罐体，使罐体在皮肤表面的一定范围内移动数次，至局部皮肤红润、充血。走罐法适宜在肌肉面积较大、丰厚且平坦的位置进行，如脊背、腰臀等部位。

罐体的运动方法通常有：推罐、拉罐、滑罐、漂罐、摇罐等。罐体的运动轨迹通常为“S”形或“之”字形，走罐的过程中可能会在一定的部位上突然停止，停止位置多为病灶处，根据治疗需要可能还需在病灶部位摇动罐体。

走罐的技法涉及的要素很多，其中最重要的是走罐的位置与速度。传统的中医教学通常采用讲师教授与操作实训相结合的方式。学员先在课堂上学习穴位辨识与拔罐走罐手法，具有一定的知识基础后在志愿者上进行拔罐走罐训练。由于拔罐走罐对皮肤的刺激性较大，无法在一名志愿者上进行多次走罐。通常也采用一些以有机高分子材料制作的人体模型来进行辅助训练。这些人体模型起到了很好的辅助训练作用，减轻了志愿者的劳动强度。但是普通人体模型不具有任何检测功能，对于走罐手法的评判还是要依赖于教师的主观判断，学员无法独立进行训练。因此传统中医走罐手法的教学面临着效率低、一致性差的问题，非常不利于传统中医的继承和发扬。

发明内容

因此，本发明提供一种医学模拟教学装置，以达到对医护人员进行走罐训练的目的。

本发明提供的一种医学模拟教学装置，包括模型人本体和系统基座,还包括：

引导模块，设置于所述模型人本体下方；

操作模块，设置于所述模型人本体表面并可在所述模型人本体表面上移动；

扫描模块，用于扫描所述操作模块在所述模型人本体上的位置信息；

处理模块，用于接收、分析并处理由所述扫描模块发送的位置信息；以及

控制模块，用于接收所述处理模块发送的信号并控制所述引导模块。

其中，所述引导模块是采用矩阵排列放置的LED灯组。

其中，所述的引导模块与所述模型人本体采用卡扣连接，所述模型人本体置于系统基座上方。

其中，所述系统基座箱体内放置所述控制模块和所述处理模块，所述控制模块通过导线分别与所述引导模块、所述扫描模块和所述处理模块连接。

其中，所述的操作模块为拔罐器。

其中，所述扫描模块为激光雷达，置于所述系统基座一侧的支架上，所述支架可升降或不可升降。

本发明还公开了一种医学模拟教学方法，包括：

扫描模块扫描操作模块在模型人本体上的位置信息，并将所述位置信息发送给处理模块；

所述处理模块根据所述位置信息确定所述操作模块的边缘相对所述扫描模块的位置；

根据所述操作模块边缘的位置确定所述操作模块中心点的位置；

根据所述操作模块中心点的坐标值确定所述操作模块在所述模型人本体上的运行轨迹；以及

所述处理模块控制所述模型人本体运行轨迹下的引导模块发光。

其中，所述处理模块根据所述位置信息确定所述操作模块的边缘相对扫描模块的位置，包括：所述处理模块将获取的所述扫描模块扫描到的操作模块的位置信息进行筛选，筛选出最小值，所述最小值代表的位置即为所述操作模块的边缘相对扫描模块的位置。

其中，根据所述操作模块边缘的位置确定所述操作模块中心点的位置，包括：根据下述计算公式分别确定所述操作模块中心点的坐标值X和Y：

X轴坐标值Xa

Y轴坐标值Ya

其中，S为所述扫描模块单次全方位扫描的所述模型人本体上的最小值，

d 为所述操作模块的直径；

α为所述扫描模块单次扫描时最小值S对应的扫描角度。

其中，根据所述操作模块中心点的位置确定所述操作模块在所述模型人本体上的运行轨迹,包括：根据所述扫描模块依次扫描并获得所述操作模块中心位置各个周期内的坐标值进行拟合，确定操作模块在所述模型人本体上的运行轨迹。

本发明创造的有益效果在于，采用激光雷达，能够实时扫描拔罐器的位置与速度，得出一次走罐后拔罐器的运行轨迹及运行速度，并且可模拟拔罐后皮肤表面红润、充血的现象，学员走罐操作结束后，处理模块将学员的走罐运行轨迹与提前预设好的医学标准走罐运行轨迹进行比对，给出学员的操作评分和改进建议，可由显示单元显示走罐轨迹图，本发明能够实现学员的自主训练和自动考试，提高了医学教学的效率，大幅度降低了中医志愿者和中医讲师的劳动强度。

说明书附图

附图1为实施例医学模拟教学装置的整体结构图。

附图2为实施例医学模拟教学装置的模块连接图.

附图3-4为实施例中激光雷达安装位置图。

附图5-6为实施例中确定人体背部模型可操作区域的示意图。

附图7为实施例中确定拔罐器中心坐标值的示意图。

附图8-9为实施例中拔罐器的运行轨迹图。

其中，1-系统基座；2-人体背部模型；3-激光雷达；4-拔罐器；5-LED灯组；6-不可升降支架；61-可升降支架；7-控制器；8-PC机。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明创造作进一步的详细说明。

如图1所示的一种中医拔罐教学装置，包括：系统基座1，人体背部模型2，激光雷达3，拔罐器4，LED灯组5，控制器7和PC机8；其中，

如图2所示，所述控制器7分别与激光雷达3、LED灯组5和PC机8通过导线连接，所述控制器7和所述PC机8置于所述系统基座1箱体内。

所述人体背部模型2置于所述系统基座1上，采用模仿人体质感与弹性的有机高分子材料（如硅橡胶，TPE）制作，能够吸附拔罐器4，能够更加仿真拔罐器拔于正常人体后背的效果，所述人体背部模型2为人体后背，长度区域为从颈部到大腿根部，宽度区域为至人体两腋窝。人体背部模型2与正常人体背部比例为1:1，人体背部模型2也可更换为其它教学模型（例如腿部模型、幼儿背部模型等）用来模拟不同患者进行拔罐训练。

所述LED灯组5置于人体背部模型2下方，人体背部模型2与LED灯组5通过卡扣连接，LED灯组5内部为一组或多组发光二极管矩形阵列，其面积可覆盖整个人体背部模型2，LED灯组5可以具有多种颜色，LED灯组5发出紫色光，可以模拟罐印紫黑而暗、供血不足、行经不畅有血淤现象；如果是红色光，模拟阴虚、气血两虚或阴虚火旺现象。

所述系统基座1上方一侧还固定一支架，用于固定激光雷达3，所述支架为可升降或不可升降。

如图3所示，所述激光雷达3安装于不可升降支架6上，位于拔罐器4（直径d=66mm）接触于人体背部模型2上高度的二分之一处，A点为二分之一位置。

如图4所示，所述激光雷达3安装于可升降支架61上，下降支架，所述激光雷达3向下移动，所述激光雷达3能够扫描人体背部模型2距激光雷达3中心点的距离数据和对应角度数据，从而确定人体背部模型2的可操作区域；上升支架，使所述激光雷达3向上移动，位于拔罐器4接触于人体背部模型2上高度的二分之一处，A点为二分之一位置。

在进行具体的走罐训练时，具体流程如下：

首先，所述激光雷达3开始360°全方位的扫描人体背部模型2，激光雷达3将扫描的数据通过控制器7发送给PC机8，所述数据为扫描时的所有角度值和所有距离值。

所述PC机8将接收的数据进行筛选，保留其人体背部模型2可操作区域的数据，确定人体背部模型2可操作区域的方法有两种方式：

（一）如图5所示，所述激光雷达3安装于不可升降支架6上，在进行放置人体背部模型2时，根据人体背部模型2的具体尺寸，使用者定义人体背部模型2上虚线所构成的区域为走罐区域（使用者也可以自定义其它区域作为走罐区域），通过预先测量激光雷达3中心点到走罐区域的最短距离L_a，激光雷达3中心到走罐区域左端的最长距离L_b1,激光雷达3中心到走罐区域右端的最长距离L_b2,通过以下公式，得到激光雷达3扫描角度α范围：

所需的激光雷达3扫描角度α范围为∠a1与∠a2之和。

所述激光雷达3扫描角度α所覆盖区域为人体背部模型2可操作区域，本实施例中激光雷达3扫描角度α为120°。

（二）如图6所示，所述激光雷达3安装于可升降支架61时，下降支架后，所述激光雷达3扫描到人体背部模型2的最左侧至最右侧构成的角度γ区域为人体背部模型2可操作区域。

其次，所述PC机8从保留人体背部模型2可操作区域的数据中再次筛选，筛选出其中最短距离数据S和对应角度β，所述最短距离为拔罐器4边缘至激光雷达3的距离。

再次，为了滤除扫描噪声,防止激光雷达3会扫描到其它障碍物而影响其拔罐结果，需判断该所述角度β前后的角度对应在距离数据之间误差是否为4mm；如果是，得出以激光雷达3中心为原点O的拔罐器4中心点的坐标值（Xa，Ya）；所述拔罐器4中心点的坐标值为拔罐器4口径所在平面的圆心坐标值。

如图7所示，所述拔罐器4中心点的直角坐标值按下式计算可得：

X轴坐标值Xa

Y轴坐标值Ya

式中S为激光雷达3单次360°扫描人体背部模型2上的最短距离值；

d 为拔罐器4口径的直径；

β为激光雷达3测距单次扫描时最短距离值S对应的扫描角度。

拔罐器4中心点的坐标值（Xa，Ya）是激光雷达3单次扫描时得出的坐标值。

再次，学员在进行具体走罐（沿督脉）操作时，可以将激光雷达3的测距频率设置为10Hz（测距频率可自行设置），即每秒进行10次扫描，PC机重复若干次计算（本实施例中例进行了17次）得出激光雷达3进行扫描时拔罐器4中心点的坐标值，并且将每次拔罐器4中心的若干个坐标值通过连线方法拟合成一条曲线；如图8所示的拟合的曲线即为当前拔罐器4在人体背部模型2可操作区域上的运行轨迹，对应的拔罐器4中心坐标值如下表。

并且通过以上17个拔罐器4所在平面的圆心坐标值（Xa，Ya）可以得出拔罐器4在人体背部模型2上进行走罐时的走罐速度：

（i=1,2,3...n,n=17）

速度（v）的单位为:mm/s

最后，所述PC机8计算得到拔罐器4在人体背部模型2的运行轨迹后，发送信号给控制器7，控制器7控制人体背部模型2下方的与拔罐器4的运行轨迹的对应的LED灯组发光，红光透过使人体背部模型2表面使走罐区域呈现红色，模拟人体拔罐后皮肤红润、充血效果。

学员走罐操作结束后，PC机将学员的走罐轨迹与提前预设好的医学标准轨迹进行比对，给出学员的操作评分，由显示单元显示走罐轨迹图。

如图9为拔罐器4在人体背部模型2上任意走罐后的运行轨迹图。

本实施例中的激光雷达3和人体背部模型2的安装方式也可以是激光雷达3安装于固定支架上，人体背部模型2及下方的LED灯组置于可升降的平台上，再置于系统基座上，通过升降人体背部模型2进行扫描。

另外，本实施例还可用于模拟心肺听诊操作，将拔罐器更换为模拟听诊器，人体背部模型更为人体正面模型，通过PC机将激光雷达扫描到的数据进行处理分析得到的模拟听诊器听诊头中心位置的坐标值，将当前坐标值的信息与预先设好的标准信息进行匹配，从而判断听诊位置是否准确。

Claims (10)

1.一种医学模拟教学装置，包括模型人本体和系统基座,其特征在于，还包括：

引导模块，设置于所述模型人本体下方；

操作模块，设置于所述模型人本体表面并可在所述模型人本体表面上移动；

扫描模块，用于扫描所述操作模块在所述模型人本体上的位置信息；

处理模块，用于接收、分析并处理由所述扫描模块发送的位置信息；以及

控制模块，用于接收所述处理模块发送的信号并控制所述引导模块。

2.根据权利要求1所述的医学模拟教学装置，其特征在于，所述引导模块是采用矩阵排列放置的LED灯组。

3.根据权利要求2所述的医学模拟教学装置，其特征在于，所述的引导模块与所述模型人本体采用卡扣连接，所述模型人本体置于所述系统基座上方。

4.根据权利要求3所述的医学模拟教学装置，其特征在于，所述系统基座箱体内放置所述控制模块和所述处理模块，所述控制模块通过导线分别与所述引导模块、所述扫描模块和所述处理模块连接。

5.根据权利要求1所述的医学模拟教学装置，其特征在于，所述的操作模块为拔罐器。

6.根据权利要求1所述的医学模拟教学装置，其特征在于，所述扫描模块为激光雷达，置于所述系统基座一侧的支架上，所述支架可升降或不可升降。

7.一种医学模拟教学方法，其特征在于，包括：

扫描模块扫描操作模块在模型人本体上的位置信息，并将所述位置信息发送给处理模块；

所述处理模块根据所述位置信息确定所述操作模块的边缘相对所述扫描模块的位置；

根据所述操作模块边缘的位置确定所述操作模块中心点的位置；

根据所述操作模块中心点的坐标值确定所述操作模块在所述模型人本体上的运行轨迹；以及

所述处理模块控制所述模型人本体运行轨迹下的引导模块发光。

8.根据权利要求7所述的医学模拟教学方法，其特征在于，所述处理模块根据所述位置信息确定所述操作模块的边缘相对扫描模块的位置，包括：

所述处理模块将获取的所述扫描模块扫描到的操作模块的位置信息进行筛选，筛选出最小值，所述最小值代表的位置即为所述操作模块的边缘相对扫描模块的位置。

9.根据权利要求7所述的医学模拟教学方法，其特征在于，根据所述操作模块边缘的位置确定所述操作模块中心点的位置，包括：根据下述计算公式分别确定所述操作模块中心点的坐标值X和Y：

X轴坐标值Xa

Y轴坐标值Ya

其中，S为所述扫描模块单次全方位扫描的所述模型人本体上的最小值，

d 为所述操作模块的直径；

α为所述扫描模块单次扫描时最小值S对应的扫描角度。

10.根据权利要求7所述的医学模拟教学方法，其特征在于，根据所述操作模块中心点的位置确定所述操作模块在所述模型人本体上的运行轨迹,包括：

根据所述扫描模块依次扫描并获得所述操作模块中心位置各个周期内的坐标值进行拟合，确定操作模块在所述模型人本体上的运行轨迹。