一種導絲運動檢測與控制系統技術方案

一種導絲運動檢測與控制系統，包括導絲位移信息采集裝置、導絲受力模擬裝置；所述導絲位移信息采集裝置包括鋼管通道、傳感器電路板、激光位移傳感芯片、基座；激光位移傳感芯片焊接在傳感器電路板上，電路板固定在基座上，帶有凹槽的金屬通道在電路板下穿過，電路板上有采集接口和電源接口分別與外部單片機引腳和供電電源連接；所述導絲受力模擬裝置包括轉軸、連桿、第一滑塊和第二滑塊以及導軌；第一滑塊套在轉軸上，連桿通過兩個螺母將第一滑塊和第二滑塊連接起來，第一滑塊的運動通過連桿帶動嵌在導軌上的第二滑塊左右運動。

Wire motion detection and control system

A guide wire motion detection and control system, including the guide wire displacement information acquisition device, guide wire stress simulation device; the guide wire displacement information acquisition device comprises a steel pipe channel, sensor circuit board, laser displacement sensor chip, base; laser displacement sensor chip welding in the sensor circuit board, the circuit board is fixed on the base on the metal channel with a groove through the circuit board, the circuit board has acquisition interface and power interface are respectively connected with the microcontroller pin and external power supply; the guide wire simulation device comprises a rotating shaft, connecting rod, the first and the second slider slider and guide force; the first slide block is sheathed on the rotating shaft by a connecting rod two the nut connects the first block and a second block, the first movement of the slider block second drives the slider in the guide rail on the left and right movement through the connecting rod.

【技術實現步驟摘要】
一種導絲運動檢測與控制系統
本專利技術涉及一種導絲運動檢測與控制系統，所屬
為醫學血管介入手術模擬教學領域。
技術介紹
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?，F代醫學人才培養最大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，介入醫學人才的培養陷入了尷尬境地。然而，現代醫學模擬技術的快速發展為這種困境開辟了新的途徑。學生可以在血管介入手術模擬教學系統上重復練習，也可以反復觀看專家的手術過程，使得血管介入手術培訓的時間大為縮短。
技術實現思路
本專利技術的目的在于配合用于介入手術培訓的血管介入手術模擬教學系統，提供一種導絲運動檢測與控制系統，該系統通過導絲位移信息的精確采集與處理、力反饋裝置、機械結構設計等技術，可以實現與上位機虛擬手術軟件系統的連接，為操作者提供一個極具真實感和沉浸感的訓練環境，在虛擬的環境中進行手術治療訓練，不會發生嚴重的意外，能夠提高醫生的協作能力。本專利技術的技術方案如下：一種導絲運動檢測與控制系統，其特征在于：包括導絲位移信息采集裝置、導絲受力模擬裝置；所述導絲位移信息采集裝置包括鋼管通道、傳感器電路板、激光位移傳感芯片、基座；激光位移傳感芯片焊接在傳感器電路板上，電路板固定在基座上，帶有凹槽的金屬通道在電路板下穿過，電路板上有采集接口和電源接口分別與外部單片機引腳和供電電源連接；所述導絲受力模擬裝置包括轉軸、連桿、第一滑塊和第二滑塊以及導軌；第一滑塊套在轉軸上，連桿通過兩個螺母將第一滑塊和第二滑塊連接起來，第一滑塊的運動通過連桿帶動嵌在導軌上的第二滑塊左右運動。導絲運動檢測與控制系統為介入手術醫生的培訓提供了很大的幫助，能夠使得介入手術培訓的時間大為縮短，從而培訓更多的介入手術醫生，救治更多的心腦血管病患者。本系統具有一定程度的通用性，以后在對血管介入手術模擬教學系統進行深入研究時，可以在本系統的基礎上進行進一步的開發，增加和擴展功能，降低研發成本，縮短開發周期。本專利技術不僅對于提高現階段醫學模擬教學的水平具有重要的現實意義，同時也具有良好的市場前景。附圖說明圖1是導絲通道結構示意圖；圖2是導絲位移采集裝置結構圖；圖3是單片機控制系統裝置；圖4是導絲受力模擬裝置。具體實施方式導絲運動檢測與控制系統包括導絲位移信息采集裝置、導絲受力模擬裝置。導絲位移信息采集裝置采用了Avago公司生產的ADNS-7530激光位移傳感芯片，實時采集導絲的推、拉和旋轉操作時造成的位移。導絲受力模擬裝置的作用是將上位機虛擬手術系統中，導絲模型與血管模型發生碰撞后對導絲模型所產生的阻力施加于真實的導絲，模擬真實的手術環境。使訓練者感受到反饋力后，及時調整操作動作，從而達到訓練的目的，測試系統使用MFC開發設計，主要是模擬和驗證介入手術訓練系統要求的功能。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系統。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，本專利技術激光位移傳感器芯片采用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。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，內部DSP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。如圖1、圖2所示，本專利技術設計的導絲通道裝置主要包括鋼管通道1、傳感器電路板2、基座3、激光位移傳感芯片4。激光位移傳感器芯片4焊接在采集電路板上，電路板固定在基座上，帶有凹槽的金屬通道在電路板下穿過，電路板上有采集接口5和電源接口6分別與外部單片機引腳和供電電源連接。位移信息采集裝置中，采集電路主要是激光位移傳感器芯片與單片機之間的通信電路，包括單片機對傳感器內的寄存器進行初始化操作，以及讀取傳感器采集到的導絲實時的位移信息；再就是單片機與上位機系統的串口通信電路，單片機將位移信息處理打包后通過串口發送給上位機。激光位移傳感器芯片采集位移信息時，將位移信息以二進制形式存儲在了內部寄存器Delta_X_L、Delta_Y_L、Delta_XY_H中，單片機通過SPI方式讀取上述寄存器中的位移數據。激光位移傳感器芯片ADNS-7530要正常工作，準確采集導絲的位移信息，必須先對其內部的寄存器按照一定的順序進行配置。如圖3所示，為了安裝方便，本專利技術將單片機電路及相應的接口制成PCB電路板安裝在一個金屬外殼7中，只將與導絲受力模擬裝置通信的步進電機控制接口、位移采集板接口、串口、電源、開關接出。2、導絲受力模擬裝置：導絲在血管中移動與血管壁發生碰撞時，前進會受到阻力，因此，想要更加逼真地模擬血管內介入治療的過程就要增加力反饋，本專利技術設計了一個導絲受力模擬裝置。該裝置的作用是將上位機虛擬手術軟件系統中，導絲模型與血管模型發生碰撞后對導絲模型所產生的阻力施加于真實的導絲，模擬真實的手術環境。使訓練者感受到反饋力后，及時調整操作動作，從而達到訓練的目的。本專利技術設計的導絲受力模擬裝置如圖4所示。由于導絲在血管中運動只存在單一方向的移動和轉動，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，與單片機控制系統裝置連接和通信。在本裝置的設計中傳動裝置包括轉軸8、連桿9、第一滑塊10、第二滑塊11以及導軌12。第一滑塊套在轉軸上，連桿通過兩個螺母將第一滑塊和第二滑塊連接起來，第一滑塊的運動通過連桿帶動嵌在導軌上的第二滑塊左右運動。力反饋裝置執行過程是這樣的，通過步進電機轉動，帶動轉軸轉動，從而使轉軸上的第一滑塊向外和向內運動。步進電機正轉，第一滑塊向內運動，帶動連桿使其推動第二滑塊在導軌上向右運動，鑲嵌在第二滑塊上的彈性塑料板向右擠壓穿過凹槽結構的導絲，導絲受到壓力后運動會受到影響，表現在用手推導絲時有一種阻力感，不同的壓力阻力感不同，從而使操作者改變對導絲的操作。步進電機反轉則過程相反。本專利技術上位機虛擬手術系統主要包括根據真實數據進行血管分割、血管建模、導管和導絲建模、支架和氣囊建模、碰撞檢測等。本系統與上位機虛擬介入手術系統連接后進行測試。訓練者在操作金屬管通道里真實的導絲運動時，上位機系統中的虛擬導絲能夠在虛擬血管里同步運動，發生碰撞后能將碰撞信號發送給單片機處理，給導絲施加對應的壓力，從而模擬真實的導絲在血管中運動所受到的阻力。系統運行效果基本滿意，能夠滿足訓練者的練習。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種導絲運動檢測與控制系統，其特征在于：包括導絲位移信息采集裝置、導絲受力模擬裝置；所述導絲位移信息采集裝置包括鋼管通道、傳感器電路板、激光位移傳感芯片、基座；激光位移傳感芯片焊接在傳感器電路板上，電路板固定在基座上，帶有凹槽的金屬通道在電路板下穿過，電路板上有采集接口和電源接口分別與外部單片機引腳和供電電源連接；所述導絲受力模擬裝置包括轉軸、連桿、第一滑塊和第二滑塊以及導軌；第一滑塊套在轉軸上，連桿通過兩個螺母將第一滑塊和第二滑塊連接起來，第一滑塊的運動通過連桿帶動嵌在導軌上的第二滑塊左右運動。

【技術特征摘要】
1.一種導絲運動檢測與控制系統，其特征在于：包括導絲位移信息采集裝置、導絲受力模擬裝置；所述導絲位移信息采集裝置包括鋼管通道、傳感器電路板、激光位移傳感芯片、基座；激光位移傳感芯片焊接在傳感器電路板上，電路板固定在基座上，帶有凹槽的金屬通道在電路板下穿過，電路板上有采集接口和電源接口分別與外部單片機引腳和供電電源...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張軍偉，趙曉偉，
申請(專利權)人：北京航天長峰科技工業集團有限公司，
類型：發明
國別省市：北京,11