虛擬膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)交互裝置設(shè)計(jì)及系統(tǒng)研發(fā).pdf

1、內(nèi)窺鏡手術(shù)的發(fā)展為外科手術(shù)帶來(lái)了革命性的改變，由于內(nèi)窺鏡手術(shù)微創(chuàng)的特性，使得越來(lái)越多的患者選擇內(nèi)窺鏡手術(shù)作為主要的治療手段。隨著內(nèi)窺鏡手術(shù)社會(huì)需求的增大，對(duì)熟練操作內(nèi)窺鏡手術(shù)醫(yī)生的需求也與日俱增。然而由于內(nèi)窺鏡手術(shù)的特性，培養(yǎng)和訓(xùn)練合格的醫(yī)生往往存在很大的困難。本文針對(duì)膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和虛擬顯示軟件，采用傳感器和數(shù)據(jù)采集卡的方法，建立一套逼真和穩(wěn)定運(yùn)行的交互裝置系統(tǒng)，模擬膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)的操作過(guò)程。論文主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分

2、析和研究：
　　 (1)對(duì)膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)的自由度進(jìn)行深入分析，設(shè)計(jì)和構(gòu)建一套用于模擬膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)的硬件交互裝置。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的需求分析和結(jié)構(gòu)改進(jìn)，最終開(kāi)發(fā)出一套符合模塊化設(shè)計(jì)思想，并且可以通用于所有內(nèi)窺鏡手術(shù)的硬件交互裝置。
　　 (2)針對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行功能模塊分析，結(jié)合數(shù)據(jù)采集速率和精度的要求，確定傳感器和數(shù)據(jù)采集卡的選型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì)。在硬件模塊的基礎(chǔ)上，深入分析數(shù)據(jù)采集卡的軟件功能，確定多

3、通道數(shù)據(jù)采集的軟件功能模塊。
　　 (3)對(duì)交互控制進(jìn)行理論分析，建立數(shù)學(xué)模型。在模塊分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)合于虛擬膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，通過(guò)一系列的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
　　 (4)利用虛擬現(xiàn)實(shí)軟件，結(jié)合編程開(kāi)發(fā)工具，設(shè)計(jì)出一套虛擬膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)系統(tǒng)。此系統(tǒng)用于模擬內(nèi)窺鏡手術(shù)操作中，關(guān)節(jié)腔內(nèi)的各種組織結(jié)構(gòu)的情況。此系統(tǒng)具有交互式特性，可以引導(dǎo)使用者進(jìn)行各種操作，并且可以在系統(tǒng)中進(jìn)行知識(shí)的瀏覽和