[发明专利]一种远程血管介入手术训练系统

权利要求书

1.一种远程血管介入手术训练系统，其特征在于，包括：主端手动操作模块、虚拟从端模块以及场景视觉反馈模块；主端手动操作模块包括由真实导丝和真实导管组成的血管介入手术器材、位移传感器、力反馈装置、主端信息处理模块和两个套筒；

所述位移传感器，用于采集在操作者的操作下血管介入手术器材所产生的真实位移数据；

所述主端信息处理模块，用于将所述位移数据转化为电信号发送给虚拟从端模块，还用于将虚拟从端模块反馈的接触力数据发送给力反馈装置；

所述力反馈装置，用于将所述接触力数据加载至所述血管介入手术器材，为操作者提供触觉力的感知；

所述虚拟从端模块内设有血管介入手术器材模型和血管模型，用于利用所述位移数据驱动血管介入手术器材模型产生位移，所述血管介入手术器材模型在发生位移的过程中与所述血管模型接触，产生接触力数据，反馈给所述主端信息处理模块；

所述场景视觉反馈模块，用于采集虚拟从端模块的操作动作与过程的图像视频以及操作环境状况，实时传输并展示给操作者；

两个套筒中的一个刚性连接所述真实导丝，另一个刚性连接所述真实导管；所述力反馈装置用于根据接触力数据向套筒施加真实的反馈力，使得操作者可以直接感受触觉力。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述力反馈装置包括周向力反馈实现装置和轴向力反馈实现装置；两侧套筒的自由部通过周向力反馈实现装置安装在基座上；轴向力反馈实现装置和位移传感器也设置在基座上，并位于所述套筒处；所述周向力反馈实现装置和所述轴向力反馈实现装置用于根据接触力数据向套筒施加真实的径向反馈力和轴向反馈力，使得操作者可以直接感受触觉力；所述位移传感器用于检测套筒的轴向位移数据和旋转位移数据。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述轴向力反馈装置含有三个相同的轴向力反馈机构组合而成，同轴安装；根据操作者的感知灵敏度选择参与工作的轴向力反馈机构个数。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括训练操作模式选择模块和主端自动操作模块；

所述训练操作模式选择模块根据外部选择，确定操作模式；当为手动操作模式，则触发主端手动操作模块工作；当为自动操作模式，则触发主端自动操作模块工作；

所述主端自动操作模块，用于接收来自虚拟从端模块的接触力数据，利用人工智能算法根据接触力数据确定作为控制量的位移数据，输出给虚拟从端模块，从而对虚拟从端模块中的血管介入手术器材模型在血管模型中发生的位移运动进行控制。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述主端自动操作模块采用神经网络算法实现；神经网络输入为接触力数据，输出为位移数据。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括安全预警模块，用于对虚拟从端模块产生的接触力数据进行预警判断，将判断结果通过声、光和/或振动的方式提示操作者。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述安全预警模块包括信号灯预警模块和振动器预警模块；

所述信号灯预警模块针对接触力数据大小提供红、黄、绿三种颜色的信号灯，其中红色代表接触力过大，警示将会刺破血管，危险性较高；黄色表示接触力偏大，具有一定的危险性；绿色表示接触力较小，操作动作合理、无危险性；

所述振动器预警模块采用佩戴式振动器，振动器通过建立接触力与振动强度的映射关系将接触力数据转化为振动器的振动强度，以实现危险预警。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述场景视觉反馈模块包括图像采集设备、无线通信网络和显示设备；所述图像采集设备用于采集虚拟从端模块的操作动作与过程的图像视频以及操作环境状况；无线通信网络实现图像采集设备与显示设备的连通；显示设备用于显示图像采集设备采集的图像视频。