基于觸覺臨場感的血管介入手術(shù)醫(yī)生訓(xùn)練系統(tǒng).pdf

1、腦血管疾病現(xiàn)在已經(jīng)嚴(yán)重威脅著人們的健康。血管介入手術(shù)因?yàn)槠鋭?chuàng)傷小，恢復(fù)快和效果好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。該手術(shù)是在病人的股靜脈處穿刺，將手術(shù)導(dǎo)管送達(dá)病變位置，同時(shí)，醫(yī)生在手術(shù)過程中通過X射線顯影技術(shù)產(chǎn)生的圖像進(jìn)行指引。但是，介入手術(shù)時(shí)間比較長，醫(yī)生容易產(chǎn)生疲勞感和生理顫抖，影響手術(shù)的安全性。在傳統(tǒng)微創(chuàng)手術(shù)中，醫(yī)生必須有豐富的經(jīng)驗(yàn)來精確地操作導(dǎo)管以保證手術(shù)的安全。通過采用虛擬現(xiàn)實(shí)（VR,Virtual Reality）技術(shù)的血管介入手術(shù)醫(yī)生訓(xùn)練

2、系統(tǒng)，能夠有效的解決這些問題。為了提高醫(yī)生的手術(shù)技巧，我們提出了一種基于觸覺臨場感的血管介入手術(shù)醫(yī)生訓(xùn)練系統(tǒng)。
　　針對顯影技術(shù)產(chǎn)生的二維圖像在操作過程中辨認(rèn)不精確的問題，本文建立了虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，能夠允許醫(yī)生直觀的觀察手術(shù)過程中的導(dǎo)管的運(yùn)作，使醫(yī)生在手術(shù)中積累的經(jīng)驗(yàn)和技巧得以充分的利用。通過建立的高精度模型的碰撞檢測來判斷醫(yī)生的下一步操作，防止刺穿血管，使血管介入手術(shù)更安全可靠。
　　醫(yī)生在手術(shù)時(shí)推進(jìn)導(dǎo)管會(huì)有慣性，而且手術(shù)疲

3、勞也會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)管沒有按期操作，本文在建立了力反饋模型的同時(shí)加入了力反饋數(shù)據(jù)手套（CyberGlove）來實(shí)現(xiàn)力反饋。醫(yī)生在手術(shù)時(shí)，虛擬環(huán)境中的導(dǎo)管模型會(huì)對醫(yī)生操作的導(dǎo)管進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，當(dāng)導(dǎo)管模型與血管模型發(fā)生碰撞時(shí)，PC機(jī)會(huì)根據(jù)建立的力反饋模型計(jì)算出力反饋，并傳遞給力反饋數(shù)據(jù)手套使其震動(dòng)。當(dāng)血管的形變量越大，意味著導(dǎo)管越有可能刺穿血管，相應(yīng)數(shù)據(jù)手套的震動(dòng)頻率就越高。
　　本文通過導(dǎo)管模型跟隨性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了血管介入手術(shù)醫(yī)生訓(xùn)練系統(tǒng)中導(dǎo)管模

4、型跟隨性，實(shí)驗(yàn)表明導(dǎo)管模型能很好地完成對手術(shù)中醫(yī)生操作導(dǎo)管的跟蹤，當(dāng)導(dǎo)管進(jìn)行軸向位移操作時(shí)，最大誤差為1mm，平均誤差在0.4mm左右，誤差值相對來說已經(jīng)比較小。當(dāng)導(dǎo)管進(jìn)行徑向旋轉(zhuǎn)操作時(shí)，旋轉(zhuǎn)角度的最大誤差為1°，平均誤差在0.5°左右，滿足醫(yī)生訓(xùn)練系統(tǒng)的要求。
　　論文的最后進(jìn)行了力反饋實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明系統(tǒng)能逼真地模擬醫(yī)生手術(shù)訓(xùn)練過程，當(dāng)導(dǎo)管和血管模型發(fā)生碰撞時(shí)，CyberGlove能立即震動(dòng)，并且當(dāng)血管最大形變量給定為0.5