一种手术培训方法、系统及操作手柄技术方案

本发明专利技术涉及医疗器械的技术领域，公开了一种手术培训方法、系统及操作手柄，本申请中操作者通过操作手柄，人机交互系统与计算机虚拟现实系统进行互动。计算机虚拟现实系统根据即时的实际操作手柄的位移和方向进行虚拟操作工具的成像以及虚拟可形变人体器官的成像并计算出即时的力反馈值。人机交互系统将实际操作手柄的位移、方向和速度即时的发送至计算机虚拟现实系统，然后将计算机虚拟现实系统计算出的力反馈值真实的在操作手柄上体现，给予操作者极高的真实感，这种培训方式及系统可重复性高且效率得到极大的提高。性高且效率得到极大的提高。性高且效率得到极大的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种手术培训方法、系统及操作手柄


[0001]本专利技术涉及医疗器械领域，尤其是一种手术培训方法、系统及操作手柄。

技术介绍

[0002]消化内镜粘膜下剥离术是近年来出现的一项新的治疗手段，由于消化内镜手术操作复杂，年轻医生很难在短时间内熟练掌握，需要大量临床实践才能达到独立操作消化内镜进行手术的要求。因此，消化内镜手术培训提高年轻医生手术技能，是很有必要的事情。传统的消化内镜手术培训模式多为讲课、见习、手把手教学。培训多在塑料、硅胶模型或在动物上进行，真实性差，可重复性差，不可标准化且效率低下，无法高质高效地培育市场急需的消化内镜临床医生人才。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种手术培训方法、系统及操作手柄，旨在解决现有技术中消化内镜手术培训真实性差、可重复性差及效率低的问题。
[0004]本专利技术是这样实现的，提供一种手术培训方法，包括以下步骤：操作手柄插接至人机交互系统，在人机交互系统中进行多个自由度方向上的物理运动，形成实时运动数据；人机交互系统将实时运动数据即时发送至计算机虚拟环境系统；计算机虚拟环境系统根据实时运动数据进行虚拟操作工具的成像以及虚拟可形变人体器官的成像并计算出即时的力反馈值；计算机虚拟环境系统将力反馈值发送至人机交互系统；人机交互系统将力反馈值发送至操作手柄。
[0005]还提供一种手术培训系统，应用上述手术培训方法，包括：操作手柄，用于手持操作，可进行多个自由度方向上的运动；人机交互单元，用于接收操作手柄的实时运动数据，传输至计算机虚拟现实单元，以及从计算机虚拟现实单元中接收力反馈值并发送至操作手柄；计算机虚拟现实单元，用于处理操作手柄的实时运动数据，并将实时运动数据赋予虚拟操作工具成像，同时根据实时运动数据进行虚拟可形变人体器官的成像。
[0006]还提供一种操作手柄，应用于上述手术培训系统，包括操作部、插入管、安装部、入口、连接管以及连接部，操作部一端与插入管连接，另一端与连接管连接；连接部位于连接管的另一端，用于连接人机交互系统中的主机设备；入口位于操作部与插入管之间，用于安装活检器械；安装部安装于插入管另一端，安装于主机设备接口；插入管连接主机设备。
[0007]优选的，插入管包括多个惯性测量单元，惯性测量单元用于测量插入管位置的相对变化。
[0008]优选的，操作部包括放大缩小按钮、冻结屏幕按钮、吸入阀、CVR按钮以及上下旋钮。
[0009]优选的，还包括上壳体、传动部、下壳体，传动部位于上壳体与下壳体之间，放大缩小按钮、冻结屏幕按钮、吸入阀、CVR按钮均设置于上壳体与下壳体之间形成的多个安装孔内。
[0010]优选的，传动部还包括力致动器、PCB板、复位装置以及阻尼器，力致动器与复位装置均安装于PCB板上；阻尼器用于调节上下旋钮的返回速度；复位装置使上下旋钮回到初始位置。
[0011]优选的，操作部包括锁紧旋钮、第一控制旋钮及第二控制旋钮，锁紧旋钮用于对第一控制旋钮施加压力锁定或解锁；第一控制旋钮与第二控制旋钮靠近设置，第一控制旋钮用于控制左右方向的移动，第二控制旋钮用于控制上下方向的移动。
[0012]优选的，操作部一侧还安装有冻结屏幕按钮、放大缩小按钮、吸引阀门以及水气阀门，另一侧安装有录像控制按钮。
[0013]优选的，操作部还包括左右旋转力致动器和上下移动力致动器，左右旋转力致动器和上下移动力致动器分别与主机设备内部控制系统中的电驱动器电连接，左右旋转力致动器通过传动机构与第一控制旋钮之间进行力传递，上下移动力致动器设于第二控制旋钮内部。
[0014]相比现有技术，本申请中操作者通过操作手柄，人机交互系统与计算机虚拟现实系统进行互动。计算机虚拟现实系统根据即时的实际操作手柄的位移和方向进行虚拟操作工具的成像以及虚拟可形变人体器官的成像并计算出即时的力反馈值。人机交互系统将实际操作手柄的位移、方向和速度即时的发送至计算机虚拟现实系统，然后将计算机虚拟现实系统计算出的力反馈值真实的在操作手柄上体现，给予操作者极高的真实感，这种培训方式及系统可重复性高且效率得到极大的提高。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例提供手术培训方法流程示意图；图2是本专利技术实施例提供手术培训系统示意图；图3是本专利技术实施例一提供的操作手柄结构示意图；图4是图3中“A”部分局部放大图；图5是图3中“B”部分局部放大图；图6是本专利技术实施例一提供的安装部示意图；图7是本专利技术实施例一提供的操作手柄分解示意图；图8是本专利技术实施例二提供的操作手柄结构示意图；图9是图8中“C”部分局部放大图；图10是本专利技术实施例二提供的操作手柄分解示意图。
具体实施方式
[0016]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0017]本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述
中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0018]以下结合具体实施例对本专利技术的实现进行详细的描述。
[0019]图1中示出了本专利技术实施例提供的方法的流程图。
[0020]具体的，一种手术培训方法，包括以下步骤：101、操作手柄插接至人机交互系统，在人机交互系统中进行六个自由度方向上的物理运动，形成实时运动数据；具体地，操作手柄末端与人体交互系统连接，操作者按照实际场景移动、推拉、旋转及偏转等六个自由度方向上的物理运动，形成实时运动数据，数据包括但不限于位移和方向。
[0021]102、人机交互系统将操作手柄实际位移、方向和速度即时发送至计算机虚拟环境系统；具体地，在操作手柄操作过程中，人机交互系统将操作手柄实际运动数据即时发送至计算机虚拟环境系统，这样可真实模拟实际手术过程。可选的，人机交互系统可存储相应数据，防止传输过程中断而导致运动数据丢失。
[0022]103、计算机虚拟环境系统根据即时的实际操作手柄的运动数据进行虚拟操作工具的成像以及虚拟可形变人体器官的成像并计算出即时的力反馈值；具体地，接收人机交互系统传输的运动数据的过程中，计算机虚拟环境系统根据即时运动数据进行虚拟操作工具成像，以及虚拟可形变人体器官的成像，并计算出即时的力反馈值。即，计算机虚拟环境系统会设置虚拟操作工具以及虚拟可形变人体器官，将操作手柄的实时运动数据赋予虚拟操作工具，同时模拟出人体器官的形变程度，可使操作者更直观感受运动轨迹及对人体器官的力互动，更贴近现实，给予操作者更真实地操作体验。
[0023]104、计算机虚拟环境系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手术培训方法，其特征在于，包括以下步骤：操作手柄插接至人机交互系统，在所述人机交互系统中进行多个自由度方向上的物理运动，形成实时运动数据；所述人机交互系统将所述实时运动数据即时发送至计算机虚拟环境系统；所述计算机虚拟环境系统根据所述实时运动数据进行虚拟操作工具的成像以及虚拟可形变人体器官的成像并计算出即时的力反馈值；所述计算机虚拟环境系统将所述力反馈值发送至所述人机交互系统；所述人机交互系统将所述力反馈值发送至所述操作手柄。2.一种手术培训系统，应用如权利要求1的手术培训方法，其特征在于，包括：操作手柄，用于手持操作，可进行多个自由度方向上的运动；人机交互单元，用于接收所述操作手柄的实时运动数据，传输至计算机虚拟现实单元，以及从所述计算机虚拟现实单元中接收力反馈值并发送至所述操作手柄；所述计算机虚拟现实单元，用于处理所述操作手柄的所述实时运动数据，并将所述实时运动数据赋予虚拟操作工具成像，同时根据所述实时运动数据进行虚拟可形变人体器官的成像。3.一种操作手柄，应用于如权利要求2所述的手术培训系统，其特征在于，包括操作部、插入管、安装部、入口、连接管以及连接部，所述操作部一端与所述插入管连接，另一端与所述连接管连接；所述连接部位于所述连接管的另一端，用于连接所述人机交互系统中的主机设备；所述入口位于所述操作部与所述插入管之间，用于安装活检器械；所述安装部安装于所述插入管另一端，安装于所述主机设备接口；所述插入管连接所述主机设备。4.如权利要求3所述的操作手柄，其特征在于，所述插入管包括多个惯性测量单元，所述惯性测量单元用于测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐宙明，迪帕克，
申请(专利权)人：深圳智触计算机系统有限公司，
类型：发明
国别省市：