时位置信息，然后代入曲线方程并计算得到尖端实时位置与标准轨迹线之间的位移偏差，显示器162显示标准轨迹线、实时轨迹线和该位移偏差。然后，进入步骤S5。
[0024]步骤S5，双目视觉导航仪150采集的标记实时位置信息为三维坐标信息，计算得到的尖端实时位置信息也为三维坐标信息(χο，y。，Ztl),以双目视觉导航仪150自身设定三维坐标系，以手术器械130前后运动的方向为X轴，以手术器械130上下运动的方向为Y轴，以手术器械左右运动的方向为Z轴。
[0025]当安装在腹腔镜训练箱120内的为单摄像头时，显示屏110显示的为平面图像，训练者用来进行平面操作训练，因此，只需拟合手术器械130的尖端的三维坐标信息中X轴坐标与Z轴坐标之间的关系，处理器161通过拉格朗日差值多项式拟合得到曲线方程为X =
f (Z) O
[0026]将Ztl代入曲线方程X = f(z)得到f (z 0)值，前后偏移量为Δ X，Δ X = x0-f (z0)，处理器161将前后偏移量为Λ X通过显示屏实时显示。当ΛΧ = O时，说明手术器械130的尖端刚好在标准轨迹上，无需调整；当ΔΧ>0时，说明手术器械130的尖端在标准轨迹的前方，应该向后调整ΔΧ的距离使得ΛΧ = O;当Δχ〈0时，说明手术器械130的尖端在标准轨迹的后方，应该向前调整Δ X的距离使得Λχ = O。
[0027]当安装在腹腔镜训练箱120内的为平行摄像头时，显示屏110显示的为三维图像，训练者用来进行三维操作训练，处理器161通过拉格朗日差值多项式拟合得到的曲线方程为 X = f (Z)和 y = f (X，z) ο
[0028]上下偏移量为Ay = y0-f (χ0+ Δ χ，ζ0)，处理器161将前后偏移量为Δ y通过显示器162实时显示，当Ay = O时，说明手术器械130的尖端刚好在标准轨迹上，无需调整；当Δγ>0时，说明手术器械130的尖端在标准轨迹的上方，应该向下调整Ay的距离使得Ay=O ;当Ay〈0时，说明手术器械130的尖端在标准轨迹的下方，应该向上调整Ay的距离使得Ay = O。
[0029]本实施例中，处理器161和显示器162的功能通过采用电脑160实现，指导人员根据电脑屏幕上显示的前后偏移量为Λχ和上下偏移量Ay指导训练者调整手术器械130的尖端的位置，从而与标准轨迹重合。
[0030]电脑将前后偏移量为Δ χ和上下偏移量Ay导出并存储，从而方便后期的数据分析和处理。处理单元160能够通过存储的前后偏移量为ΔΧ和上下偏移量Ay得到不同个操作者在每次进行腹腔镜模拟手术时的位移偏差沿X轴正偏移量，X轴负偏移量，Y轴正偏移量和Y轴负偏移量的最大值、最小值和平均值，从而更好的了解不同操作者操作的熟练程度，并节省了数据分析的时间。
[0031 ] 当步骤3拟合完曲线方程后，如果变动海绵或是双目视觉导航仪150的位置，那么在步骤4中训练者进行训练时，需要将标准轨迹的初始位置与双目视觉导航仪150采集的初始位置统一，即将标准轨迹平移使得标准轨迹的初始点的坐标与双目视觉导航仪150采集的初始点的坐标相同。
[0032]如果双目视觉导航仪150采集到的手术器械130的尖端的初始坐标为(X’，y’，ζ’)，标准轨迹平移后的曲线方程修正为χ = f(z+z’)+x’，前后偏移量为Δχ =
X0-(f (Z+Z，)+X，) O
[0033]实施例的作用与效果
[0034]根据本实施例所涉及的腹腔镜模拟手术纠偏方法，因为因为手术器械上贴有标记点的套圈，双目导航仪能够检测到标记点，从而能够计算得到手术器械尖端的位置信息，处理单元能够接收双目导航仪采集的位置信息并将位置信息拟合为曲线方程，做出一条标准轨迹线，然后，不同的操作者进行训练时，双目导航仪将标记点的实时位置信息发送到处理单元，处理单元计算得到位移偏差，并由显示器显示该位移偏差，辅助人员根据显示的位移偏差实时提醒操作者进行纠正，因此，本发明的腹腔镜模拟手术路径纠偏方法能够使操作者从显示器中看到的画面与手术器械应该移动的位置更加了解，从而提高对手术器械操作的熟练程度，进一步，提高腹腔镜模拟手术的训练效率。
[0035]在本实施例中，处理器能够得到不同个操作者在每次进行腹腔镜模拟手术时的位移偏差沿X轴正偏移量，X轴负偏移量，Y轴正偏移量和Y轴负偏移量的最大值、最小值和平均值，从而更好的了解不同操作者操作的熟练程度，并节省了数据分析的时间。
[0036]上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种腹腔镜模拟手术路径纠偏方法，用于在操作者利用模型进行腹腔镜模拟手术时对切割路径进行实时纠正，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，将手术器械上安装贴有至少3个标记点的套圈； 步骤2，将所述模型设置复数个轨迹点，然后固定在腹腔镜训练箱中，用所述手术器械的尖端依次碰触标所述模型上的所述轨迹点，用双目视觉导航仪采集所述标记点的标记位置信息； 步骤3，处理器首先将所述位置信息处理得到所述器械尖端的尖端位置信息，然后将所述尖端位置信息拟合为曲线方程并形成标准轨迹线； 步骤4，所述操作者采用所述手术器械进行模拟训练，所述双目视觉导航仪采集所述标记点的实时位置信息，处理器将所述实时位置信息处理得到所述手术器械的尖端实时位置信息，代入所述曲线方程，计算得到所述尖端实时位置与所述标准轨迹线之间的位移偏差，显示器显示所述位移偏差； 步骤5，所述操作者根据所述位移偏差纠正所述手术器械的位置。2.根据权利要求1所述的腹腔镜模拟手术路径纠偏方法，其特征在于: 其中，所述曲线方程是通过将所述尖端位置信息采用拉格朗日差值多项式拟合算法得到的。3.根据权利要求1所述的腹腔镜模拟手术路径纠偏方法，其特征在于: 其中，步骤4包括: 步骤4-1:所述处理器将所述曲线方程通过预定规则计算得到修正曲线方程，从而使得所述标准轨迹线的初始位置信息与初始时的所述尖端实时位置信息相同； 步骤4-2:所述处理器将所述尖端实时位置信息代入所述修正曲线方程，计算得到所述尖端实时位置与所述标准轨迹线之间的所述位置偏差。4.根据权利要求1所述的腹腔镜模拟手术路径纠偏方法，其特征在于: 其中，所述双目视觉导航仪的追踪精度为0.255mm。
【专利摘要】本发明提供了一种腹腔镜模拟手术路径纠偏方法，因为手术器械上贴有标记点的套圈，双目导航仪能够检测到标记点，从而能够计算得到手术器械尖端的位置信息，处理单元能够接收双目导航仪采集的位置信息并将位置信息拟合为曲线方程，做出一条标准轨迹线，然后，不同的操作者进行训练时，双目导航仪将标记点的实时位置信息发送到处理单元，处理单元计算得到位移偏差，并由显示器显示该位移偏差，辅助人员根据显示的位移偏差实时提醒操作者进行纠正，因此，本发明的腹腔镜模拟手术路径纠偏方法能够使操作者从显示器中看到的画面与手术器械应该移动的位置更加了解，从而提高对手术器械操作的熟练程度，进一步，提高腹腔镜模拟手术的训练效率。
【IPC分类】A61B19/00
【公开号】CN104970886
【申请号】CN201510349735
【发明人】王殊轶, 刘云, 徐明哲, 于成龙, 万传荣, 叶莎莎, 张燕群
【申请人】上海理工大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月23日