[实用新型]一种用于虚拟腹腔镜手术的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于虚拟手术器械领域，更具体地，涉及一种用于虚拟腹腔镜手术的装置、方法及系统。 

背景技术

随着现代科学技术的不断发展，虚拟现实技术的运用领域变得更加广泛。将虚拟现实技术的概念、原理和方法运用到外科手术的新型交叉学科称为虚拟手术。腹腔镜手术的快速发展对医生在的手术技能方面人们又有了新的要求。一般而言，医生娴熟的操作手法来自大量的临床经验。而虚拟腹腔镜手术系统可以通过构建患者腹腔内三维虚拟场景、模拟腹腔镜手术基本过程等方法，帮助训练医生的基本手术技能。与传统的培训方式不同，虚拟腹腔镜手术系统能够反复多次练习而不用担心标本、场地和手术安全等问题，不仅训练代价小，同时缩短了培训周期。有些虚拟手术系统还具有辅助确定手术方案、评估医生手术过程等作用。实施虚拟手术的过程需要机械装置模拟对手术器械进行操作以及控制手术流程。 

中国专利申请号：200510027052.9，名称为多功能虚拟外科手术器械，该专利中通过固定一个立柱在底座上，一个角位移传感器设置在立柱末端，转臂与立柱通过该角位移传感器项链，转臂上设置一角位移传感器，转筒通过该角位移传感器与转臂相连，直线位移传感器与转筒向连，直线位移传感器的末端设置连轴器，一角位移传感器设置外联轴器中，连接筒与该角位移传感器相连，连接后端插入一角位移传感器，剪刀手柄固定在连接筒上，另一剪刀手柄与一角位移传感器相连。但是该设备不适用于腹腔镜手术的模拟，在具体腹腔镜手术中，手术器械的运动自由度是受限制的， 手术器械需要进行的操作位绕着固定点自旋、伸缩以及绕固定点在四个方向的摇摆，并且在手术过程中，不同手术器械会完成不同的操作，比如抓持、切割、电凝、释放钛夹等操作，该专利中的设备都不能实现这些功能且不满足具体腹腔镜手术中器械自由度限制的需求。 

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种用于虚拟腹腔镜手术的装置、方法及系统，其目的在于通过对器械自由度和操作范围进行针对腹腔镜手术的优化设计，由此解决目前的虚拟手术设备无法虚拟腹腔镜手术的技术问题。 

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种用于腹腔镜虚拟手术的装置，包括一对相对设置的机械操作杆，所述机械操作杆包括直杆、C形连接杆和横杆； 

所述直杆上部为手握部分，下部连接C形连接杆，上部和下部之间通过第一套管连接，第一套管中设置有直线位移传感器和第一角位移传感器；所述直线传位移传感器，用于采集直杆伸缩距离；所述第一角位移传感器，用于采集直杆XY平面内的偏转角度；所述直杆下部底端设有第二套管，第二套管内设有第二角位移传感器，用于采集直杆在XZ平面内的旋转角度；所述C形连接杆凹部连接直杆下部，背部通过第三套管连接横杆，所述第三套管中设置有第三角位移传感器；所述第三角位移传感器，用于采集直杆YZ平面内的偏转角度。 

优选地，所述装置，其直杆上部和下部之间可伸缩移动，最大伸缩距离在150mm至300mm之间。 

优选地，所述装置，其一对操作杆之间距离为15cm至20cm。 

优选地，所述装置，其还包括外壳，所述外壳上有一对圆形开孔，所述直杆上部，通过圆形开孔伸出外壳，所述外壳表面设有手术器械控制按钮，用于切换模拟的手术器械或其状态。 

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于对操作杆的自由度、外壳尺寸和交互方法的设计和实现，能够针对腹腔镜手术，虚拟手术器械实现绕固定点自旋、伸缩以及绕固定点受限制的运动的效果，获取操作杆的姿态信息和操作情况具有实时性强、可靠性高、鲁棒性好的有益效果。 

附图说明

图1是本实用新型提供的用于虚拟腹腔镜手术的装置结构示意图； 

图2是机械操作杆的结构示意图。 

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为外壳；2为手术器械控制按钮；3为圆形开孔；4为机械操作杆；5为横杆；6为第三套管，套管中有第三角位移传感器；7为C形连接杆；8为直杆；9为第一角位移传感器；10为直线位移传感器；11为第一套管；12为第二套管，套管中设置有第二角位移传感器。 

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。