神经内镜仿真模拟训练装置及其系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及医疗外科器械领域，尤其涉及一种神经内镜仿真模拟训练装置，包括：内镜姿态调整平台，设置在所述内镜姿态调整平台上的镜鞘平动模块和器械操作模块，以及通过镜鞘连接在镜鞘平动模块和器械操作模块上的仿真内镜。本发明专利技术还公开一种基于上述神经内镜仿真模拟训练装置的系统，包括：脑部三维数据模型系统，手术操作系统和中央控制系统。采用本发明专利技术的有益效果是：在神经内镜培训方式上具有更加接近真实器械的操作手感，并配合脑部三维数据模型系统给被培训者一种更加真实的手术临场感；解决了神经内镜这一微创手术器械的操作培训仅采用观摩、观看录像和尸头训练等方法，而不能提供实际操作的问题；缩短了培训时间，降低培训成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗外科器械领域，尤其涉及一种神经内镜仿真模拟训练装置及其系统。
技术介绍
如今，神经内镜在脑外 科手术上得到大量的应用，它属微创神经外科范畴，代表着神经外科的发展方向。神经内镜手术较传统神经外科手术，具有可直视下精细操作、创伤小、费时短、恢复快、预后好等优点，在某些方面具备显微神经外科手术不可替代的优势。随着现代光学技术、神经影像技术及显微手术器械的快速发展，神经内镜与立体定向、神经导航、激光、人工智能及显微外科技术相结合，现已遍及神经外科各领域。神经内镜的广泛使用，也催生了对其培训的需求，目前市场上，没有特别正对神经内镜的操作培训系统或者设备，大多采用培训班的方式，集中观摩培训，或者是“师徒制”的一对一的辅导，培训的效果和效率都比较低。从现有的其他内镜系统(比如腹腔镜、宫腔镜等)培训所使用的人机交互设备的系统构成上来看，目前内窥镜手术虚拟仿真系统主要是以并联机构和串联机构组成的通用机器人设备为主。如已进入主流消费品市场，并得到广泛应用的是美国Sensable公司的PHANToM, 3DI_ersion公司的CyberForce,以及Dimension公司的ForceDimension系列产品，已经广泛的被应用在内窥镜和腹腔镜手术训练系统中。相对于神经内镜这一特殊手术场合使用的内镜系统，这些具有并联机构或者串联机构的通用机器人设备，存在与实际的手术场景不符，操作方式大相径庭，推广和使用上受到很大局限。终上所述，目前，虽然已经建立了规范的包括神经内镜在内的内镜手术操作培训机构，但神经内镜的的培训还基本处在集中授课培训、视频讲解观摩培训以及“师徒制”的培训这些传统的医疗手术培训阶段。针对神经内镜这一手术器械的培训还没有成熟的产品。由于神经内镜这一手术器械价格昂贵、手术条件潜在风险较大，现有的培训方式存在培训受众小，培训过程与实际操作不能融为一体、培训效果差、培训周期长等缺点。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于，设计一套在操作方式、使用力感等方面上和实际手术使用场合匹配的人机交互装置。本专利技术的目的还在于提供一种具有上述装置的系统，培训者除能够完成内镜手术的基本操作动作外，还能够通过该装置和与之匹配的虚拟脑部数据库系统结合，体会到手术过程中的视觉、力觉信息，使培训过程更加逼真、增强培训效果、缩短培训周期。为达到以上目的，本专利技术采用如下技术方案。神经内镜仿真模拟训练装置，其特征在于，包括内镜姿态调整平台，设置在所述内镜姿态调整平台上的镜鞘平动模块和器械操作模块，以及通过镜鞘连接在镜鞘平动模块和器械操作模块上的仿真内镜。作为改进地，所述仿真内镜包括镜鞘，设置在镜鞘前端的镜鞘接口、器械接口，设置在镜鞘后端的器械操作钳、操作手柄，位于镜鞘接口和器械接口之间的器械接口连杆，以及从前至后依次设置在器械操作钳和操作手柄之间的器械旋转操作柄，无接触旋转磁码盘。作为改进地，所述镜鞘，镜鞘接口，器械接口，器械接口连杆和器械旋转操作柄共轴线；所述仿真内镜的材质为304不锈钢材质。 作为改进地，所述内镜姿态调整平台包括支撑底座，设置在支撑底座上的偏摆姿态调整模块，设置偏摆姿态调整模块上的俯仰姿态调整模块，以及连接偏摆姿态调整模块和俯仰姿态调整模块支撑法兰。进一步改进地，所述偏摆姿态调整模块包括安装在支撑底座上的偏转模块支撑座，安装在偏转模块支撑座侧面的第一电机，以及通过驱动螺杆与第一电机连接的驱动线轮；所述驱动螺杆和驱动线轮之间的连接方式为钢丝连接，该驱动螺杆和驱动线轮之间的传动比为100:16 ;所述偏摆姿态调整模块的安装结构为驱动线轮的底部设有偏摆旋转轴，该偏摆旋转轴插入在偏转模块支撑座的中间通孔内；所述通孔的底部设有位于支撑底座上的无接触旋转磁码装置；所述通孔内壁的上、下端部位置设有径向支撑轴承，所述通孔的上端部设有轴向止推轴承；所述驱动线轮、偏摆旋转轴和支撑法兰间通过销轴固定；所述支撑法兰上设置光电开关挡片，所述偏摆模块支撑座上设置有光电开关。进一步改进地，所述俯仰姿态调整模块包括安装在支撑法兰上的俯仰模块支撑座，设置在俯仰模块支撑座上的第二电机，以及通过螺杆与第二电机连接的驱动线轮；所述驱动螺杆和驱动线轮之间的连接方式为钢丝连接，该驱动螺杆和驱动线轮之间的传动比为200:16 ;所述俯仰模块支撑座的形状为“U”形座；第二电机安装在“U”座的底部，该第二电机的驱动螺杆伸出到“U”形座侧壁外；俯仰平台架设在“U”形座的开口处，该俯仰平台一侧的紧定螺钉上设有与第二电机驱动螺杆连接的俯仰线轮；在俯仰平台另一侧的紧定螺钉上设有无接触旋转磁码装置和光电检测限位装置。作为改进地，所述镜鞘平动模块包括镜鞘平动平台，设置在镜鞘平动平台上的镜鞘承载装置和位于镜鞘平动平台前端的镜鞘平移位移检测装置；该镜鞘平动平台包括支撑板，设置在支撑板上的线轨，设置在线轨上的滑块，与滑块固定连接用来安装镜鞘承载装置和器械操作模块的安装座，以及驱动滑块往复运动的第三电机；所述第三电机通过传动带连接有力传感器和镜鞘平移位移检测装置，该该力传感器通过螺钉与安装座固定连接；该镜鞘承载装置包括镜鞘接口轨道、设置在镜鞘接口轨道一个侧面上的行程触发开关，设置在镜鞘接口轨道端部的限位板，以及分别位于镜鞘接口轨道另一侧面和底部的一组锁紧电磁铁；该平移位移监测装置为基于霍尔传感器的直线位移测量装置，将直线位移的测量转换为旋转角度的测量。作为改进地，所述器械操作模块包括器械平动平台，位于器械平动平台前端的器械平动位移测量装置，以及设置在器械平动平台上的器械旋转平台；所述器械平动平台包括支撑板，设置在支撑板上的线轨，设置在线轨上的滑块，与滑块固定连接用来安装器械旋转平台的平动支撑块，以及驱动滑块往复运动的第四电机；所述第四电机通过传动带连接有力传感器和器械平移位移检测装置，该该力传感器通过螺钉与安装座固定连接；所述器械旋转平台通过平动支撑块安装在器械平动平台的滑块上；该器械旋转平台包括设置在平动支撑块上的第五电机，被第五电机驱动的张紧轮，与张紧轮咬合的驱动带轮，以及通过传动带与驱动带轮连接的从动轮；所述从动轮上固定有回转轴，该回转轴的两端分别连接无接触角度测量磁码盘模块和器械安装口。本专利技术还提供一种具有前述神经内镜仿真模拟训练装置的系统，其特征在于，包括脑部三维数据模型系统，手术操作系统和中央控制系统；所述手术操作系统包括仿真内镜，内镜姿态调整平台，镜鞘平动模块和器械操作模块。本专利技术还提供给一种上述系统的操作方法，包括第一步，开机运行；第二步，姿态调整，通过内镜姿态调整平台对内镜进入病灶前的姿态进行调整；第三步，镜鞘进给，通过镜鞘平动模块将镜鞘单独进给到达目标位；第四步，病灶处理，包括利用器械操作平台使器械在病灶中平动和/或旋转；第五步，人机信息交互，实时传输器械姿态及位置给脑部三 维数据模型系统接口，根据器械姿态及位置关系进行力反馈；第六步，器械姿态调整，根据反馈力度再次调整器械姿态，并重复第四步和第五步；第七步，结束关机。采用本专利技术的有益效果是本专利技术开创性地设计一种神经内镜仿真模拟训练装置及其系统，实现在神经内镜培训方式这一领域具有更加接近真实器械的操作手感、配合高度真实的脑部数据给被培训者一种更加真实的手术临场感；解决了神经内镜这一微创本文档来自技高网...

【技术保护点】
神经内镜仿真模拟训练装置，其特征在于，包括：内镜姿态调整平台，设置在所述内镜姿态调整平台上的镜鞘平动模块和器械操作模块，以及通过镜鞘连接在镜鞘平动模块和器械操作模块上的仿真内镜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：秦磊，王书付，杨振九，
申请(专利权)人：佛山市金天皓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：