[发明专利]一种远程血管介入手术训练系统

说明书

本发明公开了一种远程血管介入手术训练系统，血管介入手术器材在操作者的操作下产生位移，位移传感器检测位移数据通过主端信息处理模块发送给虚拟从端模块；虚拟从端模块内设有血管介入手术器材模型和血管模型，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，通过主端信息处理模块反馈至主端；接触力数据通过力反馈装置加载至血管介入手术器材，为操作者提供触觉力的感知。本发明采用实际血管介入手术器材与虚拟从端相结合的方式，解决了样本数量少、种类单一的问题，对于医生有效改善手术训练方式和提高医生血管介入手术技能具有较大的实用价值。

技术领域

本发明涉及医疗手术机器人设计领域，尤其涉及一种远程血管介入手术训练系统。

背景技术

血管疾病具有发病率高、致残率高、病死率高等“三高”特点。我国心血管疾病患者已达2.9亿，且患者年龄呈逐年下降趋势，同时每年900万心脑血管疾病患者中就有250万人死亡，且患病人数仍呈现上升趋势。目前，血管介入微创手术是血管疾病诊断治疗的主要技术手段。在传统的血管介入手术过程中，医生遭受X射线辐射且需长时间穿戴20Kg重的铅制防辐射衣，将严重影响医生的身体健康。为了减少辐射量，采用远程医疗手段、提高手术过程的流畅度与操作精度对医生进行相应的手术操作训练十分必要。

目前，医生进行血管介入手术操作训练时主要是利用尸体、病患者、动物和人体仿生模型，上述四种模型都有不同程度的技术限制。样本数量少、种类单一是远程血管介入手术操作训练所面临的重大问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种远程血管介入手术训练系统，采用实际血管介入手术器材与虚拟从端相结合的方式，解决了样本数量少、种类单一的问题，对于医生有效改善手术训练方式和提高医生血管介入手术技能具有较大的实用价值。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种远程血管介入手术训练系统，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导管组成的血管介入手术器材、位移传感器、力反馈装置和主端信息处理模块；

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。

优选地，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；

血管介入手术器材两端分别刚性连接一端套筒，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。

优选地，两端的套筒一端接入导丝，另一端接入导管。

优选地，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。