虛擬膝關節(jié)鏡手術力反饋交互裝置設計與研究.pdf

1、由于內窺鏡微創(chuàng)手術的先進性，使得越來越多的病患者選擇該類手術作為醫(yī)療手段。隨著患者需求的日益上升，對掌握手術技能的醫(yī)護人員的需求也在增加?；谙リP節(jié)鏡手術的特點，教育與培訓專門的關節(jié)鏡手術人員往往需要很高的投入，存在很大的困難。
　　 虛擬外科手術可以解決醫(yī)療培訓上的難題。在虛擬醫(yī)療培訓中，力覺交互技術有著重要的意義。通過力反饋技術，醫(yī)生與虛擬手術場景進行交互時，可以感覺到力覺信息，使培訓的真實性得到提高，更加準確、可靠。

2、>　　 本課題是基于虛擬現(xiàn)實技術的應用研究，針對膝關節(jié)鏡手術，設計出一款用于手術仿真操作的力反饋交互裝置。主要從以下方面進行了分析和研究:
　　 (1)交互裝置機構設計。通過對實際膝關節(jié)鏡手術操作過程的分析研究，提出了力反饋交互裝置設計上的指標和原則。設計出出力反饋交互裝置機械裝置，并根據需求改良其各項參數，選取合適的器件，加工制造出交互裝置硬件實物。
　　 (2)交互裝置性能分析。圍繞交互裝置的機械結構，以機器人運動

3、學理論對其進行了正解分析，建立交互裝置的數學模型，并根據模型進行反饋力分解運算。圍繞力反饋交互裝置的反饋力生成原理，研究了實現(xiàn)力反饋過程中的電機轉矩輸出原理以及堵轉引起的電機升溫問題，提出了相關使用安全措施。
　　 (3)控制策略研究。對常用控制策略做出研究，選用了PI控制策略作為交互設備的電機控制策略，并進行了電機驅動軟件開發(fā)。
　　 (4)將交互裝置與虛擬手術軟件系統(tǒng)結合，搭建出虛擬手術平臺。
　　 本文完成