医学教育重实操:血管介入手术器械运动控制系统

2014-01-26 11:44 来源:电子信息网 作者:蒲公英

医学教育是非常重视实践操作的,没有临床实践就不能培养出合格的医生。现代医学人才培养的瓶颈之一就是学生被迫远离了临床真实环境下的操作练习,特别是血管内介入治疗这种要求高精确度的手术技术。

为了配合用于介入手术培训的血管介入手术模拟教学系统,自主开发了一套血管介入手术器械运动控制系统。该系统能够将介入手术器械导丝的位移信号发送给上位机,准确描述上位机软件系统中虚拟导丝的位移,实现同步运动。同时导丝受力反馈装置的设计能够模拟导丝在血管中运动时遇到的阻力,提供良好的手感,达到真实医学培训目的。

0引言

血管类疾病已经成为严重威胁人类生命的疾病之一。目前放射介入疗法对治疗此类疾病效果明显,针对传统介入手术医生的培训无法经常在临床环境下进行的问题,国内已经出现介入手术模拟教学系统用于手术培训。血管介入治疗模拟教学系统由介入手术器械运动控制系统和虚拟介入手术软件系统组成,本课题主要对前者进行了研究,自主设计开发了一种血管介入手术器械运动控制系统。常见的血管介入手术器械有各种型号的导丝、导管、造影器、气囊、支架等。由于导丝在引导导管进入血管和放置支架、球囊等手术器械中起着非常重要的作用,因此本文中论述的介入手术器械以导丝为例。系统由导丝位移信息采集装置和导丝受力模拟装置两部分组成。

1导丝位移信息采集装置

位移采集装置的作用是在进行介入手术模拟时,能够准确采集训练者对导丝的推拉旋转产生的导丝位移信息,然后单片机读取位移信息处理后发送给上位机软件系统。

1.1采集原理

采用光学传感器可以进行无接触式测量和采集信息,但是普通光学传感器灵敏度较小,对采集物体的表面也有很高的要求,对小型精细物体如导管、导丝等的运动信息采集不够精确,所以经过对比,本文使用激光位移传感器芯片ADNS-7530,进行无接触式测量,测量精度、耐用性、灵活性等方面得到了很大的提高。

ADNS-7530工作示意图如图1所示。当有物体在镜头采集距离内移动时,激光发射器VCSEL向物体表面发射激光,经反射后由传感器接收,通过光学原理获取连续物体表面图像,然后根据前后两张图像变化信息,自动计算出物体表面移动的方向和增量并存储在内部寄存器里。

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器械运动控制 激光位移传感器 ADNS-7530

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