虛擬消化道內(nèi)窺鏡訓(xùn)練系統(tǒng).pdf

1、內(nèi)窺鏡技術(shù)是一種需侵入人體，在人體中能來回游走并做醫(yī)學(xué)觀察診斷和手術(shù)治療的醫(yī)療手段，由于其手術(shù)過程創(chuàng)傷面小，病人術(shù)后康復(fù)迅速，在國內(nèi)外廣泛用于臨床診斷和治療。但這種手術(shù)方式的技術(shù)難度很大，臨床實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足的醫(yī)生，很可能會在操作中認(rèn)錯方向而增加手術(shù)時間甚至發(fā)生穿孔的危險(xiǎn)，從而引起病人不滿和極大痛苦，激化醫(yī)患矛盾。雖然目前已有很多內(nèi)窺鏡檢查訓(xùn)練方面的技術(shù)，然而所有這些技術(shù)都存在昂貴，實(shí)用性差的缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡訓(xùn)練課程限于模擬器操作和動物實(shí)

2、驗(yàn)，單純模擬器訓(xùn)練過于簡單，而以動物實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練為主的模式又受人力物力的限制難以推廣。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在飛行員訓(xùn)練方面有著很廣泛的應(yīng)用。近年來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又在內(nèi)窺鏡檢查訓(xùn)練方面得到了應(yīng)用。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺鏡仿真的方法可以加強(qiáng)內(nèi)窺鏡操作訓(xùn)練，使得醫(yī)生培訓(xùn)的時間縮短，降低訓(xùn)練費(fèi)用。但是，以往內(nèi)窺鏡仿真系統(tǒng)大多只是提供一個仿真界面，模擬顯示真實(shí)內(nèi)窺鏡手術(shù)中可能遇到的情景，這種系統(tǒng)能較好地訓(xùn)練受訓(xùn)者的方向認(rèn)知能力，但缺點(diǎn)是無法訓(xùn)練受

3、訓(xùn)者手眼協(xié)調(diào)的能力。另外，近年來比較熱門的關(guān)于虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)[1，2]的研究，也只是提供一個由病人三維斷層醫(yī)學(xué)影像重構(gòu)出體內(nèi)組織供醫(yī)生進(jìn)行檢查，以取代傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡檢查，但這種方法無法采取活組織作病理檢查，或進(jìn)行某些治療，如止血、切除息肉、取出結(jié)石等。真實(shí)內(nèi)窺鏡手術(shù)能起到X線檢查、同位素掃描、虛擬內(nèi)窺鏡檢查等無法起到的作用。目前為止臨床醫(yī)生還是需要操作傳統(tǒng)真實(shí)的內(nèi)窺鏡為病人進(jìn)行內(nèi)窺鏡手術(shù)。 本文介紹一種應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)消化道內(nèi)窺

4、鏡訓(xùn)練功能的系統(tǒng)。主要討論了通過計(jì)算機(jī)三維可視技術(shù)，對醫(yī)學(xué)斷層影像重建得到三維訓(xùn)練模型，并講解系統(tǒng)外設(shè)實(shí)現(xiàn)操作量采集和力反饋的工作原理，以及系統(tǒng)仿真軟件采用的質(zhì)點(diǎn)-彈簧/阻尼物理仿真模型，來仿真手術(shù)仿真中模型形變和計(jì)算產(chǎn)生力反饋。最終實(shí)現(xiàn)了通過計(jì)算機(jī)三維可視技術(shù)來仿真內(nèi)窺鏡手術(shù)過程，又將真實(shí)內(nèi)窺鏡器械和各種機(jī)電控制方法相結(jié)合，為新手醫(yī)生提供一個具有視覺、聽覺、觸覺反饋，較真實(shí)的內(nèi)窺鏡手術(shù)訓(xùn)練環(huán)境。采用真實(shí)的光學(xué)纖維內(nèi)窺鏡訓(xùn)練手柄，讓受訓(xùn)