[發明專利]宮腔鏡手術模擬器

在審

• 申請號: 201310386467.X
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN104424838A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 王堯
• 申請（專利權）人: 王堯
• 主分類號: G09B23/28
• 分類號: G09B23/28;G09B9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及醫學教學儀器領域，確切的說它是一種宮腔鏡手術模擬器。

背景技術：

宮腔鏡檢查和手術是一門近年來新興起的婦科微創診療技術，已開始在國內醫院使用，用于診斷和治療子宮疾病。不僅能確定病變的部位、范圍、外觀狀態，而且能對病灶表面進行細微的觀察，抓取病變組織活檢，還能進行定位刮宮、電切、電凝手術治療多種子宮疾病。這種微創檢查手術有不必麻醉、不須住院、不痛或微痛，出血少、不傷子宮、手術時間短等顯著優點，深受病人和醫生的歡迎。學習這門新興技術往往是由技術熟練的醫生，用真的宮腔鏡在病人身上進行傳、幫、帶式的技能培訓。然而，由于近年來病人法律知識和自我保護意識的提高，往往拒絕實習醫生操作，國外己研制出虛擬宮腔鏡手術模擬設備，能解決這個問題。國外有研究表明，經過模擬教學培訓的醫生為病人手術的質量有明顯提高，手術時間縮短了一半。但是由于進口設備的價格十分昂貴，一般醫院的經濟能力很難購買，嚴重地限制了宮腔鏡手術這門新興技術的推廣應用。

發明內容；

本發明的目的是提供一種宮腔鏡手術模擬器，它能形象地模擬具有高度真實感的虛擬人體組織、器官和病灶，微創手術器械高度仿真，使用者可操作器械對虛擬組織器官進行多方向、多角度運動，進行電切、電凝、活檢、異物抓取、插管等各種操作，視覺、力覺效果真實自然，操作者有進行真實手術的體驗。

該成果解決了宮腔鏡診療技術培訓的難題，是一種效果逼真、功能完備、價格低廉、容易推廣的宮腔鏡手術模擬器。

它包括：檢查臺、仿真女性人體模型、宮腔電切鏡、旋轉傳感器、位移傳感器、力反饋觸覺模擬器、數據接收處理設備、3D模型處理服務器、3D平臺系統服務器、顯示設備。其特征在于：檢查臺(1)上放置的女性人體模型(2)內，通過陰道窺器(3)置入宮腔電切鏡(4)鏡體下部的桿上設有位移傳感器(5)、旋轉傳感器(6)，其末端插入力反饋觸覺模擬器(7)內襯橡膠套(14)的鋼管(13))內，均與檢查臺(1)內設置的數據接收處理設備(8)雙向聯系。通過3D平臺系統服務器(9)，采用三維重建技術構建、編輯的虛擬宮腔正常組織和疾病的3D立體模型、手術過程的3D模型及宮腔鏡檢查、手術操作界面、錄入及回放軟件，經3D模型處理服務器(10)存儲處理，輸出到顯示設備(11)上，呈現出逼真的虛擬3D圖像。所述的力反饋觸覺模擬器(7)為電磁鐵(12)一端磁極固定在模型內，另一端磁極通過磁力連接鋼管(13)，其內壁襯橡膠套(14)。檢查臺(1)的臺面上設有顯示設備(11)、鍵盤(15)、鼠標(16)；底座下設有四個具有剎車功能的腳輪(17)，其上還設有電控箱(18)并通過導線(19)與腳踏開關(20)及操作臺(1)側面的電源開關(21)、服務器開關(22)相連。

本發明的優點是：功能完備、性能可靠、高度仿真，能虛擬具有高度真實感的人體組織器官、宮腔微創手術器械、軟組織損傷。使用者可以用宮腔鏡在子宮內進出、鏡頭可旋轉、對宮腔組織器官進行檢查和手術，可多方向運動，向左、右旋轉。在對數十種宮腔疾病的檢查和手術的全過程中，電切時產生煙霧，操作不當可引起出血，不僅具有良好的視覺效果，而且有力反饋的逼真虛擬觸覺效果，完全貼近臨床。可大大提高學員的學習興趣，顯著提高宮腔鏡檢查、手術技能訓練和考核的效果，特別適用于在醫學院校和醫院培訓中心推廣使用。

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

附圖說明：

圖1為本發明的整體外觀結構示意圖。

圖2為本發明的宮腔電切鏡結構示意圖。

圖3為本發明的宮腔電切鏡與位移傳感器、旋轉傳感器及力反饋觸覺模擬器配接示意圖。

圖4為本發明的結構及工作原理示意圖。

具體實施方式

本發明實施時，須將各種常見婦科宮腔疾病的宮腔鏡檢查所見及手術過程的檢查數據，按正常人和疾病患者進行數據采集，對圖像數據應用EMC存儲設備進行存儲，用3D平臺系統服務器(9)對這些醫學數據進行幾何建模、物理建模、計算建模及變形建模、圖形渲染等；采用三維重建技術構建虛擬的宮腔正常組織生理特性及病灶，并進行碰撞檢測和圖形繪制，使組織表面富有彈性和伸縮、形變特性；通過VRML語言編寫虛擬手術工具如：各種形態電極、活檢鉗、異物抓取鉗等，所制成的三維圖形儲存在3D模型處理服務器(10)中。檢查臺(1)用塑料制作，仿真女性人體模型(2)用硅橡膠或PVC模具成型，內襯骨架用硬PVC或樹脂制作，力反饋觸覺模擬器(7)用電磁鐵(12)和鋼管(13)內襯富有彈性的橡膠套(14)制作，其它零部件市場有售。備齊附圖所示零部件后，參照附圖裝配即可。使用時，使用者打開操作臺(1)電源開關(21)、服務器開關(22)并操作鍵盤(15)、鼠標(16)，在顯示設備(11)上根據需要選擇性調出相關病例，然后邊看三維動態圖像，邊操作宮腔電切鏡(4)找出病灶并觀察病變狀態，根據病情確定手術方式。手術時踏下電控箱(18)的腳踏開關(17)即接通了相關電源，可進行電切、電凝、抓取組織活檢、刮宮、異物取出或插管等手術操作。數據接收處理設備(8)進行數據接收和及反饋信號處理，將操作中輸出的力反饋信息，傳至3D模型處理服務器(9)經分析處理后，使屏幕上的三維畫面出現宮腔鏡向前、后、左、右、上、下等各方向運動，向左旋轉、向右旋轉等與操作一致的動作變化及軟組織形變，還可以實現宮腔內壁由淺入深的電切，淺表到肌層過度顏色的變化，電切時電極變紅并有煙霧產生，如操作不當可發生流血。在操作中檢查和手術的過程中，操作的每個動作均通過旋轉傳感器(6)、位移傳感器(5)轉化為電信號，經數字接收處理設備(8)的模/數(A/D)轉換器轉換為數字量，然后通過3D平臺系統服務器(9)控制虛擬器械的運動。所輸出的力反饋指令經數據接收處理設備(8)的數/模(D/A)轉換器，將反饋力數字量轉換為模擬量，從而控制力反饋觸覺模擬器中電磁鐵的電流強度，使磁力發生相應改變，力反饋觸覺模擬器(7)中電磁鐵(12)及鋼管(13)對鋼制可導磁的宮腔電切鏡(4)具有吸力，對使用者在操作鏡體的手部產生反饋力，象觸到真病人一樣，與臨床真實操作相同，因此宮腔鏡手術模擬器的模擬效果非常逼真，可顯著提高技能培訓和考核質量。