虚拟腹腔镜手术模拟仿真训练
腹腔镜虚拟手术训练系统集虚拟现实(虚拟仿真)、人机交互、生物力学、临床医学、机器人等多门交叉学科技术于一体,能对腹腔镜手术中基本技能和各类典型病例诊疗操作进行模拟操作训练,包括:消化道外科,肝胆外科,妇科,泌尿外科等。目前已有的功能模块包括腹腔镜手术四大基础训练(移动微小物体,剪切,缝合,结扎)、直肠癌切除、胃束带手术、胆囊切除等手术过程模拟训练。利用该系统可极大提高外科医生的腹腔镜手术技能,缩短培训周期。

直肠癌切除手术
在腹部开4-5个小孔,运用电刀或超声刀把肠段和周围一些有支持作用和牵连作用的组织游离开。充分游离后,按照根治的原则,运用腹腔镜下切割吻合器离断肿瘤供应血管根部,即直肠癌还应离断肿瘤远端肠管。然后通过腹壁上一个阑尾大小的切口(长约6cm)把整个肠段和肿瘤取出,在体外进行切除手术,通过自动吻合器来进行肠段的吻合。
直肠癌切除

胃束带手术
通过胸腹部微创小孔将一条柔性硅胶束带环绕于胃的上部,类似于给胃系上一条腰带,把胃分隔成两个部分,两部分之间有一个小开口允许食物通过。进食时,食物快速填满较小的胃上部,当这部分胃填满扩张后,会刺激胃的神经像大脑传递饱食信号,大脑调节中枢会让人出现几个小时的饱腹感,起到强制物理减肥的作用。
胃束带手术

胆囊切除手术
腹腔镜胆囊切除术分为顺行性(由胆囊管开始)切除和逆行性(由胆囊底部开始)切除两种。先将一种特制导管插进腹膜腔,再注入二氧化碳约2-5公升,达到一定压力后再在腹部开4个0.5-1.5cm的小洞,解剖胆囊三角区结构,离断并夹闭胆囊管、胆囊动脉,然后切除包括结石在内的整个胆囊。如果胆囊体积过大,可将胆囊移至腹壁穿刺口,切开胆囊,吸引器吸出胆汁,或夹出结石,胆囊塌陷后,即能将其取出体外。最后于腹腔镜操作下,很仔细小心地取下胆囊。
胆囊切除手术

系统特点

立体显示

利用计算机图形技术构建逼真的腹腔镜三维手术环境,通过高清触摸屏进行3D立体显示和人机界面交互,并使虚拟的手术器械与手部力觉空间精准匹配。

触觉感知

真实的手术器械手柄,通过双手力觉反馈技术进行精细力觉感知,可模拟腹腔镜、抓钳、电凝器、手术剪等多种微创手术器械。

控制踏板

模拟控制手术过程中手术器械的切换、开启、关闭等。

考核评估模块
对于一个腹腔镜手术训练的合理程度,我们给出相应的评分系统以使训练医师能在训练结束后对自己的训练过程有一个合理了解,从而能使医师获取其需要提升的空间。手术的总体评价由手术时间,误操作次数,流血量,器具碰撞等几项评价进行综合后得出。

系统功能技术特点
  • 支持腹腔镜手术操作流程全过程的三维力觉仿真;
  • 支持多种典型病例的腹腔镜手术环境的实时三维逼真绘制;
  • 支持各类腹腔脏器及软组织的物理变形仿真与材质参数耦合;
  • 支持各类微创手术器械:抓钳,手术剪,电凝器,施夹器等的操作模拟;
  • 支持腹腔镜手术辅助设备:脚踏板等的仿真操作;
  • 支持手术中各类视觉、听觉的仿真特效,如烟雾,流血,电声等;
  • 沉浸式的视觉和听觉环境生成
  • 1:1的人体组织器官三维重建
  • 腹腔内器官组织的柔性弹性仿真
  • 双手协同操作过程仿真训练
  • 具备力和触觉反馈能力的操作训练
  • 训练操作数据的记录和考评功能
  • 符合临床要求的医学操作过程仿真
  • 逼真的三维人体组织模拟仿真
  • 图形刷新率:65帧每秒
  • 力反馈刷新率:1000每秒
  • 工作空间(毫米):160x120x70
  • 3D分辨率:0.009mm
  • 硬度:1.26x2.31x1.02(N/mm)
  • 最大施加力(N):3.3 ;连续施加力(N):0.88
软件可模拟腹腔镜手术的三维环境,通过高清显示器进行画面输出,能给受训者带来高沉浸的视觉体验,同时通过力反馈设备进行手术器械的模拟,人机交互方式更加自然。系统包括腹腔镜手术基础训练、消化外科手术训练,(直肠癌切除、胃束带手术)、肝胆外科手术训练(胆囊切除)、手术操作评估等内容。