CN103106831A - 一种内腔体微创手术训练操作装置 - Google Patents

一种内腔体微创手术训练操作装置 Download PDF

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傅强
朱彤辉
王洪
吴寒梅
陈明
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Abstract

本发明公开了一种内腔体微创手术训练操作装置，该装置由依次连接的内腔体手术训练钳、垂直转动台和水平转动台组成，其特征在于，所述的内腔体手术训练钳由操作手柄、磁性操作杆和伸缩装置组成；所述的垂直转动台由水平底座、分列于水平底座两端的T形支架、轴向插接在T形支架上的垂直转动传感器和与垂直转动传感器固定连接的连接板组成；所述的水平转动台包括柱形台、转动齿轮组、转动轴和水平转动传感器，其中内腔体手术训练钳的伸缩装置与连接板连接，垂直转动台通过水平底座的矩形中心的转动孔套接在水平转动台的转动轴上。使用该装置可以同时模拟各种内腔体手术动作，而且结构简单，大大缩短了手术医生的训练时间，增强了训练效果。

Description

一种内腔体微创手术训练操作装置
技术领域
本发明涉及教学训练设备技术领域，具体涉及一种医学仿真训练装置。
背景技术
手术仿真，是虚拟现实技术在医学领域中的一种应用。它通过计算机真实的表现出人体器官在手术时的结构、位置、各种物理特征和生理特征，手术仿真模拟出手术过程中各种可能遇到的情况，为医务训练者提供一个虚拟的手术场景，通过交互设备使训练者与虚拟器官进行交互，从而完成对手术过程的模拟。
而目前内腔体微创手术，特别是腹腔和耳鼻喉的医疗设备价格昂贵，而且这类患者的手术需求增多，但是目前能够熟练进行手术的医生较少，主要是由于手术操作难度较高，没有经过长期训练且具有经验的医生是难以胜任的。因此，需要一个成本低廉且更加贴近现实的内腔体微创手术操作环境为医务训练者随时提供相关手术的训练。然而，目前国内内腔体微创手术的仿真训练仍处于发展阶段，交互仿真设备发展严重滞后，有时甚至不得不采用动物作为训练对象，但这样往往会导致训练者产生麻痹心理，对训练者以后真正进行手术会产生不小的影响。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明提供一种内腔体微创手术训练操作装置，该装置能够根据不同训练者的操作习惯，实时、准确的获取训练者的操作动作，从而达到逼真模拟内腔体手术的效果。本发明结构简单、成本低廉。
本发明解决上述问题的技术方案如下：
一种内腔体微创手术训练操作装置，该装置由依次连接的内腔体手术训练钳、垂直转动台和水平转动台组成，其特征在于，
所述的内腔体手术训练钳由一操作手柄、磁性操作杆和伸缩装置组成，其中，
操作手柄呈钳形，操作手柄（1）的两个把手的衔接处设有一夹动传感器，操作手柄的钳身通过一轴向转动传感器与磁性操作杆的一端连接，伸缩装置中心设有一与磁性操作杆杆径大小相当的通孔，磁性操作杆的自由端穿过该通孔，伸缩装置内部位于磁性操作杆***方向的两侧各设有一滚动轴承，两侧的滚动轴承通过滚动轴承内孔中套接的一伸出至伸缩装置外部的滚杆连接，滚杆的杆芯为一通孔，通孔的开口处位于伸缩装置外部的两侧，两侧的开口处分别插有一滚动传感器和一力反馈装置；
所述的垂直转动台由水平底座、分列于水平底座两端的T形支架、轴向插接在T形支架上的垂直转动传感器和与垂直转动传感器固定连接的连接板组成，其中，
连接板上设有多个固定孔，伸缩装置通过固定孔安装于连接板的上端，垂直转动传感器通过固定孔连接在连接板的下端，垂直转动传感器沿长轴方向向外各伸出有一转轴，两个转轴穿过一垫片后***两端T形支架上的插孔中，水平底座呈矩形，两个T形支架固定安装在水平底座上端长轴方向的两侧，水平底座上设有一限位孔和一位于矩形中心的转动孔，限位孔中设有一限制垂直转动台转角的限位端子，垂直转动台通过矩形中心的转动孔套接于水平转动台上；
所述的水平转动台包括一柱形台、转动齿轮组、转动轴和水平转动传感器，其中，转动齿轮组为安装于柱形台上表面的一个主齿轮和一个副齿轮，两个齿轮相互咬合且围绕各自轴心转动，转动轴固定于主齿轮上部的中心，垂直转动台的水平底座上的转动孔套接于转动轴上，水平转动传感器固定安装于柱形台内的主齿轮下部。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：由于本发明所提供的内腔体微创手术训练操作装置分别设有夹动传感器、轴向转动传感器、滚动传感器、垂直转动传感器和水平转动传感器，因此内腔体微创手术训练操作装置进行医务训练者在仿真学***翻动等各种手术动作，再配合仿真训练***生成的内腔体仿真模型，从而达到真实模拟内腔体手术的效果，不仅如此，本发明结构简单，易于安装，在降低培训成本的同时大大缩短了手术医生的训练时间，增强了培训的效果。
附图说明
图1为本发明所述的一种内腔体微创手术训练操作装置的一个具体实施例的立体结构示意图；
图2为图1中内腔体手术训练钳的侧面结构示意图，图3为图2中的伸缩装置A-A剖面视图，图4为图2中的轴向转动传感器的B-B剖面视图，图5为图2中的夹动传感器的C-C剖面视图；
图6为图1中垂直转动台立体结构示意图；
图7为水平转动台的立体结构示意图，图8为图7中水平转动台的垂直剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述：
参见图1，一种内腔体微创手术训练操作装置，该装置由依次连接的内腔体手术训练钳、垂直转动台和水平转动台组成，其中，
如图2所示，所述的内腔体手术训练钳由一操作手柄1、磁性操作杆2和伸缩装置3组成，其中，
操作手柄1呈钳形，其中操作手柄1的两个把手由一个动手柄和一个静手柄组成，动手柄和静手柄的衔接处设有一夹动传感器4，操作手柄1的钳身通过一轴向转动传感器5与磁性操作杆2的一端连接，伸缩装置3中部设有一与磁性操作杆2杆径大小相当的通孔，磁性操作杆2的自由端穿过该通孔，如图3所示，伸缩装置3的内部位于磁性操作杆2***方向的两侧各设有一滚动轴承7、8，两侧的滚动轴承7、8通过其轴承内孔中套接的一伸出至伸缩装置外部的滚杆9连接，滚杆9的杆芯为一通孔，通孔的开口处位于伸缩装置3外部的两侧，两侧的开口处分别插有一滚动传感器6和一力反馈装置10。当训练者通过手柄使磁性操作杆2在伸缩装置3的通孔中前后伸缩时，滚杆9随着磁性操作杆同时前后滚动，由滚杆9带动滚动传感器6前后滚动，仿真训练***通过滚动传感器6前后滚动的角度和圈数，再根据***生成的手术模型模拟出内腔体手术时手术钳（手术剪）在腹腔或耳鼻喉内前后拉扯等手术动作。
如图4所示，所述的轴向转动传感器为由外壳23、轴承24和环状角度位移传感器25组成，环状角度位移传感器25与轴承24同轴固定连接后套接在磁性操作杆2上，训练者通过转动手柄使得环状角度位移传感器25与磁性操作杆2同轴转动，仿真训练***通过该传感器测得磁性操作杆2的转动角度和方向，从而根据生成的手术模型模拟出相应的手术刀（手术钳）拧动的手术动作。
如图5所示，夹动传感器为一个用螺栓22固定于动手柄上衔接处的角度位移传感器，训练者通过夹动手柄使得该传感器与动手柄同时动作，仿真训练***通过该传感器测得动手柄绕衔接处的转动角度和方向，从而根据生成的手术模型计算相应的手术刀（手术钳）的剪力（夹紧力）。
参见图6，所述的垂直转动台由水平底座11、分列于水平底座11两端的T形支架12、13、轴向插接在T形支架上的垂直转动传感器14和与垂直转动传感器14固定连接的连接板15组成，其中，
连接板15上设有多个固定孔，伸缩装置3通过固定孔安装于连接板15的上端，垂直转动传感器14通过固定孔连接在连接板15的下端，垂直转动传感器14沿长轴方向向外各伸出有一转轴，两个转轴分别穿过一垫片16后***两端T形支架12、13上的插孔中，水平底座11呈矩形，两个T形支架12、13固定安装在水平底座11上端长轴方向的两侧，水平底座上设有一限位孔和一位于矩形中心的转动孔，限位孔中设有一限制垂直转动台转角的限位端子17，垂直转动台通过矩形中心的转动孔套接于水平转动台上。训练者手持手柄使得垂直转动台上的垂直转动传感器14绕伸出的转轴做顺时针或逆时针转动时，仿真训练***通过该传感器测得垂直转动台转动的幅度和方向，从而根据生成的手术模型模拟出内腔体手术时手术钳（手术剪）在腹腔或耳鼻喉内上下翻动等手术动作。
参见图7和图8，所述的水平转动台包括一柱形台18、转动齿轮组19、20、转动轴21和水平转动传感器22，其中，转动齿轮组19、20为安装于柱形台18上表面的一个主齿轮19和一个副齿轮20，两个齿轮相互咬合且可以围绕各自轴心转动，转动轴21固定于主齿轮19上部的中心，垂直转动台的水平底座11上的转动孔套接于转动轴21上，水平转动传感器22固定安装于柱形台18内的主齿轮19下部。训练者手持手柄水平拉动使得水平转动台上的主齿轮19和副齿轮20作出相应的转动时，仿真训练***通过主齿轮19下部的水平转动传感器22测得水平转动台转动的幅度和方向，从而根据生成的手术模型模拟出内腔体手术时手术钳（手术剪）在腹腔或耳鼻喉内水平翻动等手术动作。

Claims (1)

1.一种内腔体微创手术训练操作装置，该装置由依次连接的内腔体手术训练钳、垂直转动台和水平转动台组成，其特征在于，
所述的内腔体手术训练钳由一操作手柄（1）、磁性操作杆（2）和伸缩装置（3）组成，其中，
操作手柄（1）呈钳形，操作手柄（1）的两个把手的衔接处设有一夹动传感器（4），操作手柄（1）的钳身通过一轴向转动传感器（5）与磁性操作杆（2）的一端连接，伸缩装置（3）中心设有一与磁性操作杆（2）杆径大小相当的通孔，磁性操作杆（2）的自由端穿过该通孔，伸缩装置（3）内部位于磁性操作杆（2）***方向的两侧各设有一滚动轴承（7、8），两侧的滚动轴承（7、8）通过滚动轴承（7、8）内孔中套接的一伸出至伸缩装置外部的滚杆（9）连接，滚杆（9）的杆芯为一通孔，通孔的开口处位于伸缩装置（3）外部的两侧，两侧的开口处分别插有一滚动传感器（6）和一力反馈装置（10）；
所述的垂直转动台由水平底座（11）、分列于水平底座（11）两端的T形支架（12、13）、轴向插接在T形支架上的垂直转动传感器（14）和与垂直转动传感器（14）固定连接的连接板（15）组成，其中，
连接板（15）上设有多个固定孔，伸缩装置（3）通过固定孔安装于连接板（15）的上端，垂直转动传感器（14）通过固定孔连接在连接板（15）的下端，垂直转动传感器（14）沿长轴方向向外各伸出有一转轴，两个转轴穿过一垫片（16）后***两端T形支架（12、13）上的插孔中，水平底座（11）呈矩形，两个T形支架（12、13）固定安装在水平底座（11）上端长轴方向的两侧，水平底座（11）上设有一限位孔和一位于矩形中心的转动孔，限位孔中设有一限制垂直转动台转角的限位端子（17），垂直转动台通过矩形中心的转动孔套接于水平转动台上；
所述的水平转动台包括一柱形台（18）、转动齿轮组（19、20）、转动轴（21）和水平转动传感器（22），其中，转动齿轮组（19、20）为安装于柱形台（18）上表面的一个主齿轮（19）和一个副齿轮（20），两个齿轮相互咬合且围绕各自轴心转动，转动轴（21）固定于主齿轮（19）上部的中心，垂直转动台的水平底座（11）上的转动孔套接于转动轴（21）上，水平转动传感器（22）固定安装于柱形台（18）内的主齿轮（19）下部。
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