专利名称：神经内镜仿真模拟训练装置及其系统的制作方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于，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。本发明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，本发明采用如下技术方案。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。本发明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。本发明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。采用本发明的有益效果是本发明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，不能提供实际操作的问题；极大地缩短了培训时间，降低培训成本。同时，仿真内镜通过设置镜鞘接口，方便实现与镜鞘平动模块的快速连接和脱离，通过设置器械接口，方便实现与器械操作模块的快速连接和脱离；安装使用便捷。此外，本发明采用基于霍尔传感器的直线位移测量装置，将直线位移的测量装换为旋转角度的测量，减小了系统传感器的安装尺寸，在保证测量精度和系统位移分辨率的基础上，进一步保证了系统的紧凑型性，轻巧。
图I所示为本发明提供的神经内镜仿真模拟训练装置结构示意 图2所示为仿真内镜结构示意 图3所示为内镜姿态调整平台结构示意 图4所示为内镜姿态调整平台剖视 图5所示为镜鞘平动模块结构示意 图6所示为镜鞘平动模块的镜鞘承载装置结构放大 图7所示为镜鞘平动模块结构剖视 图8所示为器械操作模块结构示意 图9所示为本发明提供的神经内镜仿真模拟训练系统原理示意 图10所示为本发明提供的神经内镜仿真模拟训练系统使用流程图。附图标记说明
I、仿真内镜2、内镜姿态调整平台 3、镜鞘平动模块 4、器械操作模块
II、镜鞘12、镜鞘接口 13、器械接口 14、器械操作钳 15、操作手柄 16、器械接口连接杆 17、器械旋转操作柄 18、无接触旋转磁码盘
21、偏摆姿态调整模块 22、俯仰姿态调整模块 23、支撑底座 24、支撑法兰211、偏转模块支撑座 212、第一电机 213、驱动线轮 214、偏摆旋转轴 215、无接触旋转磁码装置 216、径向支撑轴承 217、轴向支撑轴承 218、销轴 221、俯仰模块支撑座 222、第二电机 223、俯仰线轮 224、俯仰平台
31、镜鞘承载装置 32、镜鞘平动平台 33、镜鞘平移位移检测装置 311、镜鞘接口轨道 312、行程触发开关 313、限位板 314、锁紧电磁铁 321、支撑板 322、线轨 323、滑块 324、安装座 325、第三电机 326、力传感器 327、机械限位块328、光电开关
41、器械平动平台 42、器械平动位移测量装置 43、器械旋转平台 44、平动支撑块 411、第四电机 431、第五电机 432、张紧轮 433、驱动带轮 434、从动轮435、无接触角度测量磁码盘模块 436、器械安装口。
具体实施例方式
为进一步阐述本发明的实质，结合附图对本发明的具体实施方式
说明如下。仿真模拟装置实施例
如图I所示，一种神经内镜仿真模拟训练装置包括内镜姿态调整平台2，设置在所述内镜姿态调整平台2上的镜鞘平动模块3和器械操作模块4，以及通过镜鞘连接在镜鞘平动模块3和器械操作模块4上的仿真内镜I。其中，如图2所示，所述仿真内镜I主要包括镜鞘11，设置在镜鞘11前端的镜鞘接口 12、器械接口 13，设置在镜鞘后端的器械操作钳14和操作手柄15，位于镜鞘接口 12和器械接口 13间设有器械接口连杆16，连接在器械操作钳14和操作手柄15之间器械旋转操作柄17，无接触旋转磁码盘18。优选地，所述镜鞘11，镜鞘接口 12，器械接口 13，器械接口连杆16和器械旋转操作柄17共轴线；所述仿真内镜I的零部件都采用304不锈钢材质。实际操作时，使用者一只手握操作手柄15,另外一只手操作器械操作钳14在镜鞘11的轴向通道内自转和/或前后往复移动，实现真实器械的操作动作。特别地，和真实的内镜操作使用相同，使用者旋动整个器械操作钳14时，器械接口连杆16和器械旋转操作柄17不会随之转动；将器械接口连杆16通过螺钉和器械旋转操作柄17固结，单独旋转器械旋转操作柄17时，带动器械接口连杆16、器械接口 13 —起旋转，无接触旋转磁码盘18实时监测器械接口 13的旋转角度。其他实施方式中，整个器械操作钳14可以换成其他操作培训器械，比如电凝，止血钳等在操作方式上大多有直线运动和旋转运动来完成的器械。如图3所示，所述内镜姿态调整平台2包括支撑底座23，设置在支撑底座23上的偏摆姿态调整模块21，设置偏摆姿态调整模块21上的俯仰姿态调整模块22，以及连接偏摆姿态调整模块21和俯仰姿态调整模块22支撑法兰24。其他实施方式中，所述偏摆姿态调整模块21位于俯仰姿态调整模块22的上方，所述俯仰姿态调整模块22设置在支撑底座23上，不限于本实施例。优选地，所述偏摆姿态调整模块21包括安装在支撑底座23上的偏转模块支撑座211，安装在偏转模块支撑座211侧面的第一电机212，以及通过传动钢丝与第一电机212驱动螺杆连接的驱动线轮213 ;优选第一电机212的驱动螺杆和驱动线轮213之间的传动比为100:16。所述俯仰姿态调整模块22包括安装在支撑法兰24上的俯仰模块支撑座221，设置在俯仰模块支撑座221上的第二电机222，通过传动钢丝与第二电机连接的俯仰线轮223，以及与俯仰线轮223固定连接的俯仰平台224 ;优选第二电机的驱动螺杆和驱动线轮213之间的传动比为200:16。进一步地，如图4所示，所述偏摆姿态调整模块的具体安装结构为驱动线轮的底部设有偏摆旋转轴214，该偏摆旋转轴214插入在偏转模块支撑座211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215 ;所述通孔内壁的上、下端部位置设有径向支撑轴承216，所述通孔的上端部设有轴向止推轴承217 ;所述驱动线轮、偏摆旋转轴214和支撑法兰24间通过销轴218固定。实际运作时，所述第一电机通过传动钢丝带动驱动线轮213旋转，传动连续、平稳；所述无接触旋转磁码装置215实时监测驱动线轮转过的角度。为进一步检测驱动线轮往复摆动的极限位置，所述支撑法兰24上设置光电开关挡片，所述偏摆模块支撑座211上设置有光电开关，利用光电开关挡片对光电开关的遮挡来实现偏摆极限位置判断。所述俯仰姿态调整模块的具体结构为俯仰模块支撑座221的形状为“U”形座；第二电机222安装在“U”座的底部，该第二电机222的驱动螺杆伸出到“U”形座侧壁外；俯仰平台224架设在“U”形座的开口处，该俯仰平台224 —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223。进一步地，为方便控制俯仰平台224的摆动角度和摆动极限，在俯仰平台224的另一侧上设有无接触旋转磁码装置和光电检测限位装置，所述无接触旋转磁码装置和光电检测装置的结构和工作原理与偏摆姿态调整模块上的类似，不再赘述。如图5-图7所示，所述镜鞘平动模块3包括镜鞘平动平台32，设置在镜鞘平动平台32上的镜鞘承载装置31和位于镜鞘平动平台32前端的镜鞘平移位移检测装置33 ；优选地，所述平移位移检测装置33采用基于霍尔传感器的直线位移测量装置，将直线位移的测量装换为旋转角度的测量。其中，如图6所示，所述镜鞘承载装置31包括镜鞘接口轨道311、设置在镜鞘接口轨道311—个侧面上的行程触发开关312，设置在镜鞘接口轨道311端部的限位板313，以及分别位于镜鞘接口轨道311另一侧面和底部的一组锁紧电磁铁314。如图7所示，所述镜鞘平动平台包括支撑板321，设置在支撑板321上的线轨322，设置在线轨322上的滑块323，与滑块323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324，以及驱动滑块323往复运动的第三电机325。优选地，所述第三电机325通过传动带连接有力传感器326和镜鞘平移位移检测装置33，该该力传感器326通过螺钉与安装座324固定连接。第三电机325运转时，带动力传感器326、安装座324在线轨322上滑动，从而实现镜鞘承载装置31的平动。并且，力传感器326和镜鞘平移位移检测装置33实时检测运动过程中的力信号和位移信号。进一步地，为方便对镜鞘承载装置的初始位置锁定，所述镜鞘平动平台上还设有一个锁紧装置，该锁紧装置由锁紧电磁铁和限位孔构成，利用通电与断电将锁紧电磁铁内部的销缩回或弹出到限位孔里，实现初始位置的锁紧和解锁；为更好对滑块323的极限位置进行限位，所述线轨两端设置有机械限位块327，支撑板321上分别对应机械限位块327设置有光电开关328，光电开关挡片设置在安装座324上运动遮挡光电开关328，进行定位。如图8所示，所述器械操作模块4包括器械平动平台41，位于器械平动平台41前端的器械平动位移测量装置42，以及设置在器械平动平台41上的器械旋转平台43。其中，所述器械平动平台41、器械平动位移测量模块42与镜鞘平动模块中的镜鞘平动平台和镜鞘平移位移检测装置的实现方案类似，这里不再赘述；特别地，第四电机411设置在镜鞘平动平台上方。
本实施例中，所述器械旋转平台43通过平动支撑块44安装在器械平动平台41的滑块上。该器械旋转平台43包括设置在平动支撑块44上的第五电机431，被第五电机驱动的张紧轮432，与张紧轮432咬合的驱动带轮433，以及通过传动带与驱动带轮433连接的从动轮434 ;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435和器械安装口 436。实际安装时，整个器械操作模块4通过螺钉组和镜鞘移动平台上的安装座固定连接，且镜鞘平动模块3和器械操作模块4上的线轨共面；光电开关拨片通过螺钉和平动支撑块固定连接。使用时，操作者操作整个仿真内镜插入镜鞘接口轨道从而使器械接口进入同轴的器械安装口进行配合并张紧。当使用者推动仿真内镜中操作柄时，即可完成整个器械部分在器械平动平台上的往复运动，当使用者旋转仿真内镜中操作手柄时，与之同轴的回转轴一同旋转，即可完成整个器械部分在器械旋转平台上的旋转；同时，通过无接触角度测量磁码盘模块将器械的旋转角度进行检测并上传到中央控制器。当操作器械在虚拟图像系统中出现不符合培训流程违规操作或者误操作时，驱动带轮带动从动轮、对器械的回转运动产 生制动或者相应的操作堵塞感。仿真模拟训练系统实施例
如图9所示，一种神经内镜仿真模拟训练系统，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；其特征在于，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。具体原理为使用者操作内镜姿态调整平台，调整手术操作系统进入脑部三维数据模型系统的初始姿态；推动仿真内镜在镜鞘平动模块上移动，模拟实现真实的镜鞘沿着病灶方向水平移动，同时中央控制系统实时跟踪平动的位移和推动的交互力信息；等待镜鞘到达目标病灶位置后，镜鞘不动，操作者操作器械操作模块进行动作，模拟对病灶的处理，同时中央控制系统实时跟踪平动的位移和推动的交互力信息。在上述的动作中，中央控制系统实时的将各个关节的位移信息，力信息反馈到与其配合使用脑部三维数据模型数据库系统，脑部三维数据模型数据库系统根据收到的各个关节位移信息作出力反馈回手术操作系统，实现本发明这一人机交互装置与虚拟数据信息的实时交互。如图10所示，整个仿真模拟训练系统的使用步骤包括第一步，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。以上具体实施方式
对本发明的实质进行了详细说明，但并不能以此来对保护范围进行限制。显而易见地，在本发明实质的启示下，本技术领域普通技术人员还可进行许多改进和修饰，比如，在所有的带轮驱动或传动均设置张紧装置；在所有平动的初始位置都能通过锁紧电磁铁上的销轴是否插入相应锁紧销孔座来实现锁紧和解锁；需要注意的是，这些改进和修饰都落在本专利的权利要求保护范围之内。还需要说明的是，本专利中的“第一、第二、第三、第四、第五”仅为了描述方便而做的相对定义，并非具体位置的特别定义。
权利要求
1.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。
2.根据权利要求I所述的神经内镜仿真模拟训练装置，其特征在于，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。
3.根据权利要求2所述的神经内镜仿真模拟训练装置，其特征在于，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。
4.根据权利要求I所述的神经内镜仿真模拟训练装置，其特征在于，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。
5.根据权利要求4所述的神经内镜仿真模拟训练装置，其特征在于，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。
6.根据权利要求4所述的神经内镜仿真模拟训练装置，其特征在于，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。
7.根据权利要求I所述的神经内镜仿真模拟训练装置，其特征在于，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。
8.根据权利要求I所述的神经内镜仿真模拟训练装置，其特征在于，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；设置在器械平动平台端部的限位板，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；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；所述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。
9.一种具有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。
10.根据权利要求9所述的具有神经内镜仿真模拟训练装置的系统，其特征在于，该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。
全文摘要
本发明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。
文档编号G09B23/28GK102855799SQ20121034036
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月6日
发明者秦磊, 王书付, 杨振九 申请人:佛山市金天皓科技有限公司