CN203825921U - 一种血管介入手术器械运动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种血管介入手术器械运动控制系统，包括导丝位移信息采集控制装置和导丝受力模拟装置；导丝位移信息采集装置包括激光位移传感器和安装在其上的镜头，激光位移传感器、镜头和与其连接的支架一同安装在钢管通道上，钢管通道安装在基座上，钢管通道在采集电路板下方穿过，导丝位移信息控制装置包括单片机电路板、外壳和设置在外壳上的开关；导丝受力模拟装置包括基座和安装在基座上的钢管通道、导丝，导丝一侧与滑块二相邻，所述滑块二通过螺母与连杆、导轨一端相连，连杆另一端通过螺母与滑块一相连，滑块一套在转轴上，转轴安装在步进电机上。其通用性好、能真实医学培训目的，有效解决了现有技术的不足。

Description

一种血管介入手术器械运动控制系统

技术领域

本实用新型属于一种医院内科医疗用品，具体涉及一种血管介入手术器械运动控制系统。

背景技术

血管类疾病已经成为严重威胁人类生命的疾病之一。目前放射介入疗法对治疗此类疾病效果明显，针对传统介入手术医生的培训无法经常在临床环境下进行的问题，国内已经出现介入手术模拟教学系统用于手术培训。医学教育是非常重视实践操作的，没有临床实践就不能培养出合格的医生。现代医学人才培养的瓶颈之一就是学生被迫远离了临床真实环境下的操作练习，特别是血管内介入治疗这种要求高精确度的手术技术。常见的血管介入手术器械有各种型号的导丝、导管、造影器、气囊、支架等，由于导丝在引导导管进入血管和放置支架、球囊等手术器械中起着非常重要的作用,但是目前没有一套成熟完整的血管介入手术器械操作平台，严重阻碍了针对血管类疾病教学实践的发展。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种血管介入手术器械运动控制系统。本实用新型的血管介入手术器械运动控制系统能够将介入手术器械导丝的位移信号发送给上位机，准确描述上位机软件系统中虚拟导丝的位移，实现同步运动。同时导丝受力反馈装置的设计能够模拟导丝在血管中运动时遇到的阻力，提供良好的手感，达到真实医学培训目的，为介入手术医生的培训提供了很大的帮助。其通用性好、实用性强、成本较低、能以较简单的模拟操作达到真实医学培训目的，有效解决了现有技术的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种血管介入手术器械运动控制系统，其特征是：包括导丝通道装置、导丝位移信息采集装置、单片机控制系统装置和导丝受力模拟装置；所述导丝通道装置由激光位移传感器、镜头、基座、弹簧挡片固定装置、导丝、钢管通道组成，所述镜头安装在激光位移传感器上，所述激光位移传感器、镜头和与其连接的支架一同安装在钢管通道上，所述导丝贯穿于钢管通道中，所述钢管通道安装在基座上，所述钢管通道下方设置有弹簧挡片固定装置；所述导丝位移信息采集装置包括焊接在采集电路板上的激光位移传感器、位移采集板接口、传感器电源，所述钢管通道在采集电路板下方穿过；所述单片机控制系统装置包括电路板、外壳和设置在外壳上的开关，所述电路板上焊接有位移采集板接口、单片机、串口转换模块、RS232串口、步进电机控制接口、电源模块和探针；所述导丝受力模拟装置包括基座和安装在基座上的钢管通道、导丝，所述导丝一侧与滑块二相邻，所述滑块二通过螺母与连杆、导轨一端相连，所述连杆另一端通过螺母与滑块一相连，所述滑块一套在转轴上，所述转轴安装在步进电机上。

上述的一种血管介入手术器械运动控制系统,其特征是：所述激光位移传感器采用ADNS-7530。

上述的一种血管介入手术器械运动控制系统,其特征是：所述串口转换模块采用MAX232。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

本实用新型的血管介入手术器械运动控制系统能够将介入手术器械导丝的位移信号发送给上位机，准确描述上位机软件系统中虚拟导丝的位移，实现同步运动。同时导丝受力反馈装置的设计能够模拟导丝在血管中运动时遇到的阻力，提供良好的手感，达到真实医学培训目的，为介入手术医生的培训提供了很大的帮助。该系统具有一定程度的通用性，以后在对血管介入手术模拟教学系统进行研究时，可以在本系统的基础上进行进一步的开发，增加和扩展功能，降低研发成本，缩短开发周期，有效解决了现有技术的不足。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的激光位移传感器工作原理图；

图2为本实用新型的导丝通道装置示意图；

图3为本实用新型的导丝位移信息采集装置示意图；

图4为本实用新型的单片机控制系统装置示意图；

图5为本实用新型的导丝受力模拟装置示意图。

附图标记说明:

1-激光位移传感器；2-镜头；3-激光发射器；4-采集表面；5-基座；

6-弹簧挡片固定装置；7-导丝；8-钢管通道；9-位移采集板接口；

10-传感器电源；11-采集电路板；12-单片机；13-电路板；

14-串口转换模块；15-RS232串口；16-步进电机控制接口；

17-电源模块；18-探针；19-开关；20-外壳；21-滑块二；

22-滑块一；23-连杆；24-导轨；25-转轴；26-步进电机。

具体实施方式

如图1所示，一种血管介入手术器械运动控制系统，其特征是：包括导丝通道装置、导丝位移信息采集装置、单片机控制系统装置和导丝受力模拟装置；所述导丝通道装置由激光位移传感器1、镜头2、基座5、弹簧挡片固定装置6、导丝7、钢管通道8组成，所述镜头2安装在激光位移传感器1上，所述激光位移传感器1、镜头2和与其连接的支架一同安装在钢管通道8上，所述导丝7贯穿于钢管通道8中，所述钢管通道8安装在基座5上，所述钢管通道8下方设置有弹簧挡片固定装置6；所述导丝位移信息采集装置包括焊接在采集电路板11上的激光位移传感器1、位移采集板接口9、传感器电源10，所述钢管通道8在采集电路板11下方穿过；所述单片机控制系统装置包括电路板13、外壳20和设置在外壳20上的开关19，所述电路板13上焊接有位移采集板接口9、单片机12、串口转换模块14、RS232串口15、步进电机控制接口16、电源模块17和探针18；所述导丝受力模拟装置包括基座5和安装在基座5上的钢管通道8、导丝7，所述导丝7一侧与滑块二21相邻，所述滑块二21通过螺母与连杆23、导轨24一端相连，所述连杆23另一端通过螺母与滑块一22相连，所述滑块一22套在转轴25上，所述转轴25安装在步进电机26上。

本实施例中，所述激光位移传感器1采用ADNS-7530。

本实施例中，所述串口转换模块14采用MAX232。

如图1所示为ADNS-7530工作示意图。当有物体在镜头采集距离内移动时，激光发射器3向物体表面4发射激光，经反射后由激光位移传感器1通过镜头2接收，通过光学原理获取连续物体表面图像，然后根据前后两张图像变化信息，自动计算出物体表面移动的方向和增量并存储在内部寄存器里。

如图4所示，位移信息采集装置中，采集电路主要是激光位移传感器1与单片机12之间的通信电路，包括单片机12对激光位移传感器1内的寄存器进行初始化操作，以及读取激光位移传感器1采集到的导丝7实时的位移信息；再就是单片机12与上位机软件系统的串口通信电路，单片机12将位移信息处理打包后通过串口发送给上位机。激光位移传感器1采集位移信息时，将位移信息以二进制形式存储在了内部寄存器Delta_X_L、Delta_Y_L、Delta_XY_H中，单片机12通过SPI方式读取上述寄存器中的位移数据。激光位移传感器1要正常工作，准确采集导丝7的位移信息，必须先对其内部的寄存器按照一定的顺序进行配置。

本实施例的导丝受力模拟装置如图5所示。导丝7在血管中移动与血管壁发生碰撞时，前进会受到阻力，因此，想要更加逼真地模拟血管内介入治疗的过程就要增加力反馈，本实施例自主设计了一个导丝受力模拟装置。该装置的作用是将上位机虚拟手术软件系统中，导丝模型与血管模型发生碰撞后对导丝模型所产生的阻力施加于真实的导丝，模拟真实的手术环境。使训练者感受到反馈力后，及时调整操作动作，从而达到训练的目的。由于导丝在血管中运动只存在单一方向的移动和转动，具有两个自由度。用一个二维的受力反馈装置即可满足要求。为了安装和使用方便，将位移信息采集装置和受力模拟装置一起封装在一个大的塑料盒中，只将金属管通道和一些接口留出，与单片机控制系统装置连接和通信。

在本装置的设计中传动装置包括转轴25、连杆23、滑块一22和滑块二21以及导轨24。滑块一22套在转轴25上，连杆23通过两个螺母将滑块一22和滑块二21连接起来，滑块一22的运动通过连杆23带动嵌在导轨24上的滑块二21左右运动。力反馈装置执行过程是这样的，通过步进电机26转动，带动转轴25转动，从而使转轴25上的滑块一22向外和向内运动。步进电机26正转，滑块一22向内运动，带动连杆24使其推动滑块二21在导轨24上向右运动，镶嵌在滑块二21上的弹性塑料板向右挤压穿过凹槽结构的导丝7，导丝7受到压力后运动会受到影响，表现在用手推导丝7时有一种阻力感，不同的压力阻力感不同，从而使操作者改变对导丝的操作。步进电机26反转则过程相反。

上位机虚拟手术软件系统主要包括根据真实数据进行血管分割、血管建模、导管和导丝建模、支架和气囊建模、碰撞检测等。

训练者在操作金属管通道里真实的导丝运动时，上位机软件系统中的虚拟导丝能够在虚拟血管里同步运动，发生碰撞后能将碰撞信号发送给单片机处理，给导丝施加对应的压力，从而模拟真实的导丝在血管中运动所受到的阻力。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种血管介入手术器械运动控制系统，其特征是：包括导丝通道装置、导丝位移信息采集装置、单片机控制系统装置和导丝受力模拟装置；所述导丝通道装置由激光位移传感器(1)、镜头(2)、基座(5)、弹簧挡片固定装置(6)、导丝(7)、钢管通道(8)组成，所述镜头(2)安装在激光位移传感器(1)上，所述激光位移传感器(1)、镜头(2)和与其连接的支架一同安装在钢管通道(8)上，所述导丝(7)贯穿于钢管通道(8)中，所述钢管通道(8)安装在基座(5)上，所述钢管通道(8)下方设置有弹簧挡片固定装置(6)；所述导丝位移信息采集装置包括焊接在采集电路板(11)上的激光位移传感器(1)、位移采集板接口(9)、传感器电源(10)，所述钢管通道(8)在采集电路板(11)下方穿过；所述单片机控制系统装置包括电路板(13)、外壳(20)和设置在外壳(20)上的开关(19)，所述电路板(13)上焊接有位移采集板接口(9)、单片机(12)、串口转换模块(14)、RS232串口(15)、步进电机控制接口(16)、电源模块(17)和探针(18)；所述导丝受力模拟装置包括基座(5)和安装在基座(5)上的钢管通道(8)、导丝(7)，所述导丝(7)一侧与滑块二(21)相邻，所述滑块二(21)通过螺母与连杆(23)、导轨(24)一端相连，所述连杆(23)另一端通过螺母与滑块一(22)相连，所述滑块一(22)套在转轴(25)上，所述转轴(25)安装在步进电机(26)上。

2.根据权利要求书1所述的一种血管介入手术器械运动控制系统,其特征是：所述激光位移传感器(1)采用ADNS-7530。

3.根据权利要求书1所述的一种血管介入手术器械运动控制系统,其特征是：所述串口转换模块(14)采用MAX232。