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导丝受力模拟装置 - 血管介入手术器械运动控制系统
来源：互联网
作者：日 10:33
[导读] 导丝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，本文自主设计了一个导丝受力模拟装置。
　　2导丝受力模拟装置
　　导丝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，本文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。本文设计的导丝受力模拟装置如图5所示。
　　在本装置的设计中传动装置包括转轴、连杆、滑块1和滑块2以及导轨。
　　滑块1套在转轴上，连杆通过两个螺母将滑块1和滑块2连接起来，滑块1的运动通过连杆带动嵌在导轨上的滑块2左右运动。力反馈装置执行过程是这样的，通过步进电机转动，带动转轴转动，从而使转轴上的滑块1向外和向内运动。步进电机正转，滑块1向内运动，带动连杆使其推动滑块2在导轨上向右运动，镶嵌在滑块2上的弹性塑料板向右挤压穿过凹槽结构的导丝，导丝受到压力后运动会受到影响，表现在用手推导丝时有一种阻力感，不同的压力阻力感不同，从而使操作者改变对导丝的操作。步进电机反转则过程相反。
　　3系统测试
　　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。本系统与上位机虚拟介入手术软件系统连接后进行测试，测试结果如图6和图7所示。
　　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。
　　系统运行效果基本满意，能够基本满足训练者的练习。当然系统还存在许多需要改进的地方，如增加多个位移采集装置、更加灵敏的受力反馈装置的设计、更加优美的上位机软件界面设计等，以更好的满足当代医学模拟教学的需求。
　　本文所阐述的血管介入手术器械运动控制系统，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。
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