[發明專利]基于力反饋的埋線提眉整形手術模擬系統

在審

• 申請號: 201610139870.6
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN105719526A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 王沫楠;李榮鵬;陳少勇;毛志勇;荊俊桐
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;G09B23/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及虛擬手術技術領域，具體涉及一種基于力反饋的埋線提眉整形手術模擬系統。

背景技術

采用埋線方法改善眉的形態，改善上瞼皮膚松弛以及祛除上瞼皺紋的整形手術能夠有效的緩解人面部衰老的問題，使人變得漂亮，增加人的自信心。隨著整形熱的出現，安全、可靠、有效的埋線提眉整形手術受到追捧，據有關部門的統計我國每年大約有200萬人進行埋線提眉整形手術。目前，埋線提眉整形手術培訓方式主要是醫院和整形機構通過邀請國外醫生到國內對醫生進行手術培訓或者國內醫生到國外接受培訓的方法來掌握埋線提眉整形手術。邀請國外醫生到國內進行手術培訓，培訓周期短導致新醫生無法熟練掌握手術技術，手術效果不理想。國內醫生到國外進行培訓，培訓費用較高導致手術費用也隨之升高。

虛擬手術系統可以使醫生在虛擬環境中反復練習如何進行手術，力反饋技術使培訓更加真實、準確、可靠，增強了虛擬手術的沉浸感和真實性從而有效解決了上述方式的弊端。目前尚未有專門針對提眉整形手術的模擬系統，即使現有的商業模擬手術系統例如美國公司開發的DaVinci外科機器人系統（售價104萬美元）也可用來模擬此手術但因為其都是綜合性系統沒有針對性所以存在操作復雜、操作感受差、可靠性低、精度低、價格昂貴的缺點從而無法普及。

有鑒于此，有必要提供一種基于力反饋的埋線提眉整形手術模擬系統解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種操作簡單、操作感受性高、可靠性高、精度高、成本較低的基于力反饋的埋線提眉整形手術模擬系統，用于埋線提眉整形手術培訓，幫助醫生迅速掌握埋線提眉整形手術技能。

本發明的一種基于力反饋的埋線提眉整形手術模擬系統，其特征在于，所述系統包括：手術器械、手術平臺、控制裝置、顯示裝置、力反饋裝置；

手術器械包括左手手術器械和右手手術器械，用于用戶操控進行虛擬的埋線提眉整形手術的模擬；左手手術器械和右手手術器械分別插設于手術平臺的兩個通孔內，且分別與兩臺力反饋裝置連接；

手術平臺用于為基于力反饋的埋線提眉整形手術模擬系統中的力反饋裝置、控制裝置提供一個容納空間；

力反饋裝置用于輸出虛擬人體面部軟組織對手術器械反饋的力，使用戶感知反饋力的大小和方向；

控制裝置用于提供用戶與虛擬的埋線提眉整形手術模擬系統之間的觸覺交互和視覺交互；

顯示裝置用于提供用戶進行與埋線提眉整形手術模擬系統之間的視覺交互；

所述力反饋裝置上設有力反饋制動器和三維傳感器，用于提供反饋力，；

所述控制裝置包括，人體面部幾何模型庫、物理建模模塊、碰撞檢測模塊、力反饋計算模塊和可視化模塊；人體面部幾何模型庫用于存儲虛擬的人體面部三維幾何模型；物理建模模塊用于材料屬性的賦值以及邊界條件的施加還用于進行人體面部軟組織的變形計算；力反饋計算用于計算虛擬人體面部軟組織在發生變形和被穿刺時對手術器械反饋的力，并傳送至力反饋裝置中；碰撞檢測模塊用于檢測虛擬手術器械與人體面部軟組織之間的發生碰撞時的點和單元；可視化模塊用于實時刷新人體面部組織的網格節點變化，并傳輸至顯示裝置中；

所述手術平臺底部安裝有滑輪，便于埋線提眉整形手術模擬系統的移動；

所述滑輪上安裝有制動剎，用來固定埋線提眉整形手術模擬系統的位置。

本發明的有益效果是：本發明的模擬系統操作簡單、操作感受性高、精度高、成本較低同時力反饋技術能夠更加準確、逼真的模擬真實手術的場景幫助醫生迅速掌握埋線提眉整形手術技能，不僅節約了醫務培訓的費用和時間，而且大大提高了手術培訓效果。

本發明的模擬系統簡潔、實用、美觀，便于移動與固定。

附圖說明

圖1為本發明的一優選實施方式中基于力反饋的埋線提眉整形手術模擬系統的結構示意圖。

圖2為本發明一優選實施方式中基于力反饋的埋線提眉整形手術模擬系統的模塊示意圖。

圖3為本發明一優選實施方式中基于力反饋的埋線提眉整形手術模擬系統中的控制裝置工作流程示意圖。

其中1-手術器械、2-手術平臺、3-控制裝置、4-顯示裝置、5-力反饋裝置。

具體實施方式

本發明基于力反饋的埋線提眉整形手術模擬系統，所述系統包括：手術平臺，控制裝置，手術器械，力反饋裝置，顯示裝置。

為了對本發明的技術方案有更加清楚地理解，現對照本申請實施例中的附圖1、圖2和圖3對本申請實施例中的技術方案進行表述，顯然，所述的實施例僅僅是本申請的一部分實施例而不是全部實施例。