醫學教育重實操：血管介入手術器械運動控制系統

醫學教育是非常重視實踐操作的，沒有臨床實踐就不能培養出合格的醫生。現代醫學人才培養的瓶頸之一就是學生被迫遠離了臨床真實環境下的操作練習，特別是血管內介入治療這種要求高精確度的手術技術。

為了配合用于介入手術培訓的血管介入手術模擬教學系統，自主開發了一套血管介入手術器械運動控制系統。該系統能夠將介入手術器械導絲的位移信號發送給上位機，準確描述上位機軟件系統中虛擬導絲的位移，實現同步運動。同時導絲受力反饋裝置的設計能夠模擬導絲在血管中運動時遇到的阻力，提供良好的手感，達到真實醫學培訓目的。

0引言

血管類疾病已經成為嚴重威脅人類生命的疾病之一。目前放射介入療法對治療此類疾病效果明顯，針對傳統介入手術醫生的培訓無法經常在臨床環境下進行的問題，國內已經出現介入手術模擬教學系統用于手術培訓。血管介入治療模擬教學系統由介入手術器械運動控制系統和虛擬介入手術軟件系統組成，本課題主要對前者進行了研究，自主設計開發了一種血管介入手術器械運動控制系統。常見的血管介入手術器械有各種型號的導絲、導管、造影器、氣囊、支架等。由于導絲在引導導管進入血管和放置支架、球囊等手術器械中起著非常重要的作用，因此本文中論述的介入手術器械以導絲為例。系統由導絲位移信息采集裝置和導絲受力模擬裝置兩部分組成。

1導絲位移信息采集裝置

位移采集裝置的作用是在進行介入手術模擬時，能夠準確采集訓練者對導絲的推拉旋轉產生的導絲位移信息，然后單片機讀取位移信息處理后發送給上位機軟件系統。

1.1采集原理

采用光學傳感器可以進行無接觸式測量和采集信息，但是普通光學傳感器靈敏度較小，對采集物體的表面也有很高的要求，對小型精細物體如導管、導絲等的運動信息采集不夠精確，所以經過對比，本文使用激光位移傳感器芯片ADNS-7530，進行無接觸式測量，測量精度、耐用性、靈活性等方面得到了很大的提高。

ADNS-7530工作示意圖如圖1所示。當有物體在鏡頭采集距離內移動時，激光發射器VCSEL向物體表面發射激光，經反射后由傳感器接收，通過光學原理獲取連續物體表面圖像，然后根據前后兩張圖像變化信息，自動計算出物體表面移動的方向和增量并存儲在內部寄存器里。