[发明专利]脑外科手术模拟训练系统的数据采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及脑外科手术模拟训练系统的数据采集领域。

背景技术

脑外科手术模拟训练系统可显示病人的脑区分布情况，帮助医生制定合适的手术方案，同时，也为医生进行手术模拟提供平台，帮助医生降低手术风险。手术模拟训练系统包括：用于控制虚手术刀的手术操作仪、用于采集手术刀数据的数据采集系统、用于显示虚拟手术环境的模拟手术软件。本发明涉及手术模拟训练系统中的数据采集系统，可实现采集手术刀的实时位置与转动信息，并对其进行实时更新，为模拟手术软件中显示手术刀的实时信息提供数据来源，并真正模拟手术训练环境，帮助医生实现脑外科手术模拟训练。

目前没有应用于脑外科手术模拟训练系统的数据采集装置。因此，数据采集装置的提出将完善脑外科手术模拟训练系统。

发明内容

为了解决目前没有应用于脑外科手术模拟训练系统的数据采集装置的技术问题，真正实现脑外科手术的模拟训练，本发明提供一种低成本、实时性好、高精度、结构简单、可操作性高、使用寿命长的脑外科手术模拟训练系统的数据采集装置。

本发明装置采用的技术方案是：

一种本脑外科手术模拟训练系统的数据采集装置，其特征在于：所述数据采集装置包括：用于采集手术刀实时动作信息的数据采集模块、用于数据处理和传输的数据处理模块。

其中，所述的数据采集模块包括：

位置采集单元，用于采集手术刀的实时位置信息，并将所获得的数据传送给数据处理单元。该单元通过位置传感器实现。

动作采集单元，用于检测手术刀在各自由度上的微小动作，并将所获得的数据传送给数据处理单元。该单元由霍尔式旋转编码器构成。

所述的数据处理模块包括：

数据接收单元，用于实时接收数据采集单元的数据，并传递给单片机。该单元由可编程并行接口8255A芯片组成，并行接收数据。

数据处理单元，用于接收可编程并行接口8255A芯片的数据，将数据接收单元的并行数据转化为串行数据，并对其编码，传给数据发送单元。该单元通过单片机实现。

数据传输单元，将数据处理单元得到的串行数据按照我们定义的通信协议传给上位机的软件，用于模拟三维手术刀的实时位置姿态的显示。该单元通过USB串口实现。

所述的数据采集单元，其技术方案采用霍尔式旋转编码器，可以检测手术刀的微小动作。

所述的数据接收单元，其技术方案采用并行接收方式，接收由权利要求1中数据采集单元采集的霍尔式旋转编码器的数据，将其存入单片机中。

所述的数据处理单元，其技术方案采用并行转串行方式，将权利要求1中数据接收单元接收的并行数据转化为串行数据，并按照规定的编码规则对数据进行编码和打包，以减少传送过程中的数据量。

所述的数据发送单元，其技术方案采用串行方式，将权利要求1中数据处理单元生成的实时串行数据发送至上位机。

本发明的有益效果主要表现在：

1.选用的数据采集单元霍尔式旋转编码器角度分辨率高，能够实现模拟手术刀的高角度显示；数据处理单元单片机成本低，性能好且稳定，使用寿命长；。因此，本发明具有成本低，可靠性高，精度高，性能稳定，使用寿命长的优点。

2.跟踪手术刀的位置，获取其转动实时信息，为在加载病人脑区数据的三维软件中显示手术刀实时信息提供数据来源，帮助实现手术刀实时数据的采集和更新显示，能够真正实现手术模拟训练。

3.可多次训练医生进行基础手术训练，如：手术刀的使用，帮助医生熟练掌握手术器械使用方法、使用技巧以及使用环境，了解手术入刀深度，熟悉手术过程，为医生进行手术训练提供平台。

4.通过数据采集装置，医生通过操作手术刀，结合能显示患者脑部结构和手术刀当前情况的三维软件，直观的了解手术进展，从而完成手术模拟训练，帮助医生确定手术方案风险大小。

5.可实现术前模拟演练，帮助医生选择最优手术方案，有助于减少对临近组织和重要组织的损伤，为复杂手术提供演练平台，可提高手术成功率和安全性，减小患者损伤。

6.本发明普遍适用于脑外科手术模拟训练系统。

附图说明

图1是本发明的数据采集装置原理图

图2是本发明的数据采集装置结构图

具体实施方式

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明：

参照附图1-2，