[發明專利]一種神經外科虛擬手術訓練系統

有效

• 申請號: 201910045922.7
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109637252B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 田志華;茹小紅;郭志華;段志斌;陳貴平;李海峰;申劍波;李敏;崔杰;段海峰;張浩;黃可豐
• 申請（專利權）人: 晉城市人民醫院
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種神經外科虛擬手術訓練系統，包括手術箱本體(1)，所述手術箱本體(1)的上頂面采用透光玻璃材質，前側面和后側面對稱開設有兩組手術口(2)，其特征在于，所述手術箱本體(1)的左右兩側內壁上對稱安裝有一組光幕系統，該光幕系統形成的紅外線光幕覆蓋整個手術箱本體內部；

所述手術箱本體(1)內部八個角內均內嵌安裝有一3D投影儀，所述手術箱本體(1)的內底面內安裝有一空氣屏幕生成系統，所述3D投影儀和空氣屏幕生成系統構成立體模型投放模塊，用于完成各種立體模型的投放；

所述手術箱本體(1)的右側外壁上安裝有一人機操作模塊，用于輸入各種控制命令；

還包括：

立體模型生成模塊，用于根據接收到的控制命令以及導入的影像數據在素材數據庫內調用相應的素材構建各種人體中樞神經系統模型、周圍神經系統模型和植物神經系統模型；

虛擬作動模塊，用于驅動參數變化的，與立體模型生成模塊中的各元素建立關系后，在指定的范圍內對參數進行變動，從而驅動仿真分析方法針對不同的參數進行計算求解；

手術刀具，通過蛇形機械臂安裝在手術箱本體(1)內；

中央處理器，用于接收光幕系統、人機操作模塊輸入的各種控制命令，并根據預設的分類方法將控制命令分別發送到立體模型生成模塊、3D投影儀、空氣屏幕生成系統和蛇形機械臂，從而驅動人體中樞神經系統模型、周圍神經系統模型和植物神經系統模型作出相應的移動和改變，驅動蛇形機械臂施加不同方向的力給手術刀，從而模擬手術過程中不同手術步驟所帶來的手術刀實際操作感；

所述立體模型上設有若干用于直接獲取相應的結果或信息的邏輯單元，用于顯示所述虛擬作動模塊通過執行仿真分析方法針對不同的參數獲取的計算求解結果；

所述手術箱本體(1)上端安裝有一攝像頭，用于進行訓練過程視頻數據的采集；

所述人體中樞神經系統模型、周圍神經系統模型和植物神經系統模型均以整人體模型為背景載體構建。

2.如權利要求1所述的一種神經外科虛擬手術訓練系統，其特征在于：所述手術刀具通過彈簧安裝在蛇形機械臂的首端，彈簧一端與手術刀固接，另一端通過拉力傳感器與所述蛇形機械臂相連，所述中央處理器用于根據拉力傳感器檢測到的數據輸出對應的控制命令到立體模型生成模塊，進行手術結果模型的及時構建反饋。

3.如權利要求1所述的一種神經外科虛擬手術訓練系統，其特征在于：手術刀的每一步操作均對應一個具體的立體模型，當手術操作出現嚴重錯誤時，蜂鳴報警器即啟動。

4.如權利要求1所述的一種神經外科虛擬手術訓練系統，其特征在于：所述手術口內安裝有一海綿套，用于實現訓練時手臂的有效支撐。