[發明專利]心血管介入虛擬手術力反饋系統

有效

• 申請號: 201310161780.3
• 申請日: 2013-05-03
• 公開（公告）號: CN103280145A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 謝叻;神祥龍;吳朝麗;周朝政
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G09B23/28
• 分類號: G09B23/28
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

1.一種基于力反饋的心血管介入虛擬手術仿真系統，其特征在于，包括：位移采集單元、力反饋機構、電機驅動器、處理器和計算機，所述位移采集單元包括導絲位移采集單元、球囊導管位移采集單元和指引導管位移采集單元；所述力反饋機構包括導絲力反饋機構、球囊導管力反饋機構和球囊導管力反饋機構，其中：

所述導絲力反饋機構由導絲推拉力反饋機構和捻旋力反饋機構構成，所述推拉力反饋機構提供給導絲大小可調的推拉反饋力，所述捻旋力反饋機構提供給導絲大小可調的旋轉力反饋；

所述球囊導管力反饋機構、所述指引導管力反饋機構均由對應器械的推拉力反饋機構、捻旋力反饋機構以及插入導向機構組成，此處推拉力反饋機構分別提供給球囊導管、指引導管大小可調的推拉反饋力，捻旋力反饋機構分別提供給球囊導管、指引導管大小可調的旋轉力反饋；所述插入導向機構引導介入器械進入對應的所述力反饋機構，之后復位；

所述導絲位移采集單元、所述球囊導管位移采集單元以及所述指引導管位移采集單元用于測量插入本仿真系統的三種介入器械即導絲、球囊導管以及指引導管的位移，并將采集到的三種介入器械的軸向位移和旋轉位移，并傳送給計算機進行計算分析；

所述計算機根據計算分析的結果發送控制信號給處理器；

所述處理器接受計算機發送的控制信號，并轉換成相應的控制信號發送給電機驅動器；

所述電機驅動器接收處理器發出的控制信號，轉換成電機工作的驅動信號，用于驅動所述導絲力反饋機構、所述球囊導管力反饋機構和所述指引導管力反饋機構力中的電機，帶動這三個力反饋機構對所述導絲、所述球囊導管和所述指引導管施加運動阻力，即為人手感知到的反饋力。

2.根據權利要求1所述的基于力反饋的心血管介入虛擬手術仿真系統，其特征在于，所述導絲位移采集單元、球囊導管位移采集單元和指引導管位移采集單元，以及所述導絲力反饋機構、球囊導管力反饋機構和球囊導管力反饋機構均位于底座上。

3.根據權利要求2所述的基于力反饋的心血管介入虛擬手術仿真系統，其特征在于，所述導絲、球囊導管以及指引導管對應的推拉力反饋機構結構相同，均包括：推拉夾緊機構、楔形塊基座、推拉聯軸器、推拉微型絲杠、推拉微型直線導軌、推拉限位塊和推拉電機；推拉夾緊機構的固定端固定于所述底座，移動端通過軸承配合固定在楔形塊基座右上方，推拉微型直線導軌的移動滑塊通過螺紋連接固定在楔形塊基座左下方，推拉微型直線導軌的固定導槽固定在所述底座上，推拉限位塊固定在推拉微型直線導軌固定導槽的末端，推拉微型絲杠的絲杠螺母通過螺紋連接固定在楔形塊基座左上方，推拉微型絲杠的絲杠軸末端通過推拉聯軸器與推拉電機的輸出軸末端進行連接，推拉聯軸器位于推拉限位塊后方，推拉電機固定在推拉聯軸器后方的擋板上。

4.根據權利要求2所述的基于力反饋的心血管介入虛擬手術仿真系統，其特征在于，所述導絲、球囊導管以及指引導管對應的捻旋力反饋機構結構相同，均包括：旋轉夾緊機構、動滑輪基座、旋轉聯軸器、旋轉微型絲杠、旋轉微型直線導軌、旋轉限位塊和旋轉電機，旋轉夾緊機構的定滑輪固定于所述底座，動滑輪通過軸承配合固定在動滑輪基座右下方，旋轉微型直線導軌的移動滑塊通過螺紋連接固定在動滑輪基座左下方，旋轉微型直線導軌的固定導槽固定在所述底座上，旋轉限位塊固定在旋轉微型直線導軌固定導槽的末端，旋轉微型絲杠的絲杠螺母通過螺紋連接固定在動滑輪基座左上方，旋轉微型絲杠的絲杠軸末端通過旋轉聯軸器與旋轉電機的輸出軸末端進行連接，旋轉聯軸器位于旋轉限位塊后方，旋轉電機固定在旋轉聯軸器后方的擋板上。

5.根據權利要求2所述的基于力反饋的心血管介入虛擬手術仿真系統，其特征在于，所述球囊導管以及指引導管對應的插入導向機構結構相同，均包括：滑動塊、傳動線、導柱、導向管、導向機構基板和導向電機，導向機構基板固定在基座上，導柱穿過基板上的安裝孔，導柱末端用螺母壓緊在導向機構基板上，傳動線纏繞在導向機構基板上的滑輪內槽，滑動塊通過四個安裝孔分別與導柱和傳動線進行軸孔配合，導向管穿過滑動塊下方的導向孔，導向電機固定在導向機構基板的后上方。

6.根據權利要求1-5任一項所述的基于力反饋的心血管介入虛擬手術仿真系統，其特征在于，所述位移采集單元采用非接觸位移測量方式，用于測量插入本仿真系統的三種介入器械的位移。

7.根據權利要求6所述的基于力反饋的心血管介入虛擬手術仿真系統，其特征在于，所述位移采集單元采用激光鼠標位移傳感器。