虛擬膝關節(jié)鏡手術交互裝置設計及系統(tǒng)研發(fā).pdf

1、內窺鏡手術的發(fā)展為外科手術帶來了革命性的改變，由于內窺鏡手術微創(chuàng)的特性，使得越來越多的患者選擇內窺鏡手術作為主要的治療手段。隨著內窺鏡手術社會需求的增大，對熟練操作內窺鏡手術醫(yī)生的需求也與日俱增。然而由于內窺鏡手術的特性，培養(yǎng)和訓練合格的醫(yī)生往往存在很大的困難。本文針對膝關節(jié)鏡手術，基于虛擬現(xiàn)實技術和虛擬顯示軟件，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)定運行的交互裝置系統(tǒng)，模擬膝關節(jié)鏡手術的操作過程。論文主要從以下幾個方面進行分

2、析和研究：
　　 (1)對膝關節(jié)鏡手術的自由度進行深入分析，設計和構建一套用于模擬膝關節(jié)鏡手術的硬件交互裝置。在此基礎上進行進一步的需求分析和結構改進，最終開發(fā)出一套符合模塊化設計思想，并且可以通用于所有內窺鏡手術的硬件交互裝置。
　　 (2)針對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行功能模塊分析，結合數(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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件模塊設計。在硬件模塊的基礎上，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)對交互控制進行理論分析，建立數(shù)學模型。在模塊分析的基礎上進行結合于虛擬膝關節(jié)鏡手術的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開發(fā)，通過一系列的關鍵技術研發(fā)，最終實現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
　　 (4)利用虛擬現(xiàn)實軟件，結合編程開發(fā)工具，設計出一套虛擬膝關節(jié)鏡手術系統(tǒng)。此系統(tǒng)用于模擬內窺鏡手術操作中，關節(jié)腔內的各種組織結構的情況。此系統(tǒng)具有交互式特性，可以引導使用者進行各種操作，并且可以在系統(tǒng)中進行知識的瀏覽和