2導(dǎo)絲受力模擬裝置

　　導(dǎo)絲在血管中移動與血管壁發(fā)生碰撞時，前進會受到阻力，因此，想要更加逼真地模擬血管內(nèi)介入治療的過程就要增加力反饋，本文自主設(shè)計了一個導(dǎo)絲受力模擬裝置。該裝置的作用是將上位機虛擬手術(shù)軟件系統(tǒng)中，導(dǎo)絲模型與血管模型發(fā)生碰撞后對導(dǎo)絲模型所產(chǎn)生的阻力施加于真實的導(dǎo)絲，模擬真實的手術(shù)環(huán)境。使訓(xùn)練者感受到反饋力后，及時調(diào)整操作動作，從而達(dá)到訓(xùn)練的目的。由于導(dǎo)絲在血管中運動只存在單一方向的移動和轉(zhuǎn)動，具有兩個自由度。用一個二維的受力反饋裝置即可滿足要求。為了安裝和使用方便，將位移信息采集裝置和受力模擬裝置一起封裝在一個大的塑料盒中，只將金屬管通道和一些接口留出，與單片機控制系統(tǒng)裝置連接和通信。本文設(shè)計的導(dǎo)絲受力模擬裝置如圖5所示。

　　在本裝置的設(shè)計中傳動裝置包括轉(zhuǎn)軸、連桿、滑塊1和滑塊2以及導(dǎo)軌。

　　滑塊1套在轉(zhuǎn)軸上，連桿通過兩個螺母將滑塊1和滑塊2連接起來，滑塊1的運動通過連桿帶動嵌在導(dǎo)軌上的滑塊2左右運動。力反饋裝置執(zhí)行過程是這樣的，通過步進電機轉(zhuǎn)動，帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，從而使轉(zhuǎn)軸上的滑塊1向外和向內(nèi)運動。步進電機正轉(zhuǎn)，滑塊1向內(nèi)運動，帶動連桿使其推動滑塊2在導(dǎo)軌上向右運動，鑲嵌在滑塊2上的彈性塑料板向右擠壓穿過凹槽結(jié)構(gòu)的導(dǎo)絲，導(dǎo)絲受到壓力后運動會受到影響，表現(xiàn)在用手推導(dǎo)絲時有一種阻力感，不同的壓力阻力感不同，從而使操作者改變對導(dǎo)絲的操作。步進電機反轉(zhuǎn)則過程相反。

　　3系統(tǒng)測試

　　上位機虛擬手術(shù)軟件系統(tǒng)主要包括根據(jù)真實數(shù)據(jù)進行血管分割、血管建模、導(dǎo)管和導(dǎo)絲建模、支架和氣囊建模、碰撞檢測等。本系統(tǒng)與上位機虛擬介入手術(shù)軟件系統(tǒng)連接后進行測試，測試結(jié)果如圖6和圖7所示。

　　訓(xùn)練者在操作金屬管通道里真實的導(dǎo)絲運動時，上位機軟件系統(tǒng)中的虛擬導(dǎo)絲能夠在虛擬血管里同步運動，發(fā)生碰撞后能將碰撞信號發(fā)送給單片機處理，給導(dǎo)絲施加對應(yīng)的壓力，從而模擬真實的導(dǎo)絲在血管中運動所受到的阻力。

　　系統(tǒng)運行效果基本滿意，能夠基本滿足訓(xùn)練者的練習(xí)。當(dāng)然系統(tǒng)還存在許多需要改進的地方，如增加多個位移采集裝置、更加靈敏的受力反饋裝置的設(shè)計、更加優(yōu)美的上位機軟件界面設(shè)計等，以更好的滿足當(dāng)代醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)的需求。

　　4結(jié)語

　　本文所闡述的血管介入手術(shù)器械運動控制系統(tǒng)，為介入手術(shù)醫(yī)生的培訓(xùn)提供了很大的幫助。該系統(tǒng)具有一定程度的通用性，以后在對血管介入手術(shù)模擬教學(xué)系統(tǒng)進行研究時，可以在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行進一步的開發(fā)，增加和擴展功能，降低研發(fā)成本，縮短開發(fā)周期。