虛擬消化道內窺鏡訓練系統(tǒng).pdf

1、內窺鏡技術是一種需侵入人體，在人體中能來回游走并做醫(yī)學觀察診斷和手術治療的醫(yī)療手段，由于其手術過程創(chuàng)傷面小，病人術后康復迅速，在國內外廣泛用于臨床診斷和治療。但這種手術方式的技術難度很大，臨床實際經驗不足的醫(yī)生，很可能會在操作中認錯方向而增加手術時間甚至發(fā)生穿孔的危險，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窺鏡檢查訓練方面的技術，然而所有這些技術都存在昂貴，實用性差的缺點。傳統(tǒng)的內窺鏡訓練課程限于模擬器操作和動物實

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

3、訓者手眼協(xié)調的能力。另外，近年來比較熱門的關于虛擬內窺鏡系統(tǒng)[1，2]的研究，也只是提供一個由病人三維斷層醫(yī)學影像重構出體內組織供醫(yī)生進行檢查，以取代傳統(tǒng)內窺鏡檢查，但這種方法無法采取活組織作病理檢查，或進行某些治療，如止血、切除息肉、取出結石等。真實內窺鏡手術能起到X線檢查、同位素掃描、虛擬內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)真實的內窺鏡為病人進行內窺鏡手術。 本文介紹一種應用虛擬現(xiàn)實技術實現(xiàn)消化道內窺

4、鏡訓練功能的系統(tǒng)。主要討論了通過計算機三維可視技術，對醫(yī)學斷層影像重建得到三維訓練模型，并講解系統(tǒng)外設實現(xiàn)操作量采集和力反饋的工作原理，以及系統(tǒng)仿真軟件采用的質點-彈簧/阻尼物理仿真模型，來仿真手術仿真中模型形變和計算產生力反饋。最終實現(xiàn)了通過計算機三維可視技術來仿真內窺鏡手術過程，又將真實內窺鏡器械和各種機電控制方法相結合，為新手醫(yī)生提供一個具有視覺、聽覺、觸覺反饋，較真實的內窺鏡手術訓練環(huán)境。采用真實的光學纖維內窺鏡訓練手柄，讓受訓