[发明专利]一种基于光纤光栅传感器的微创手术触觉反馈系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于光纤光栅传感器的微创手术触觉反馈系统及方法，一方面，本发明提供了一种基于光纤光栅传感器的微创手术触觉反馈系统，包括用于腹腔镜手术模拟训练的腹腔镜模拟系统，还包括腹腔镜钳、设置于腹腔镜钳的钳尖的光纤光栅传感器、与光纤光栅传感器连接的光纤光栅解调仪和与光纤光栅解调仪连接的控制装置，所述光纤光栅传感器通过光纤与光纤光栅解调仪连接，所述光纤光栅解调仪通过数据线与控制装置连接。另一方面，本发明还提供了一种基于光纤光栅传感器的微创手术触觉反馈系统控制方法。通过本发明能够实时提供力反馈，减小操作过程中的夹持力，提高夹持稳定性，实现夹持力的量化，形成神经反馈，缩短新手的培训周期。

技术领域

本发明属于医用器械领域，尤其涉及一种基于光纤光栅传感器的微创手术触觉反馈系统，还涉及一种基于光纤光栅传感器的微创手术触觉反馈系统控制方法。

背景技术

微创手术是20世纪90年代发展起来的一项新技术，以出血少，术后恢复快，疼痛低，住院天数少，受到医生和患者的推崇。尽管微创手术已在全球迅速广泛普及，但在临床应用中仍然面临一些挑战，存在一些亟待解决的问题。主要包括以下几个方面：1.长时间使用腹腔镜器械时，不适当的人体工学参数或者设计会引起术者疲劳，引发职业损伤。2.不论是腹腔镜或机器人手术，外科医生借助手术器械对病灶组织“隔山打牛”，无法直接触及病灶组织，对于病灶的触觉及手术力度上不能把握，也就是“力触觉丧失”。3.微创外科手术器械力触觉的缺失影响微创外科医生的培养周期。

面对微创手术中力触觉反馈信息的减弱及缺失问题，急需一种微创手术触觉反馈训练系统来满足使用需要。

发明内容

本发明的目的一为提供一种基于光纤光栅传感器的微创手术触觉反馈系统，能够实时提供力反馈，减小操作过程中的夹持力，提高夹持稳定性，实现夹持力的量化，形成神经反馈，缩短新手的培训周期。

本发明的目的二为提供上述系统的一种控制方法。

为实现目的一，本发明提供了一种基于光纤光栅传感器的微创手术触觉反馈系统，包括用于腹腔镜手术模拟训练的腹腔镜模拟系统，还包括用于与腹腔镜模拟系统配合使用的腹腔镜钳、设置于腹腔镜钳的钳尖用于模拟训练时实时检测反馈夹持力大小的光纤光栅传感器、与光纤光栅传感器连接用于实时将光纤光栅传感器的检测信号进行转换的光纤光栅解调仪和与光纤光栅解调仪连接用于将接收到的光纤光栅解调仪夹持力信号进行实时显示及夹持力度状态提醒的控制装置，所述光纤光栅传感器通过光纤与光纤光栅解调仪连接，所述光纤光栅解调仪通过数据线与控制装置连接。

优选地，所述腹腔镜钳还包括连接管和设置于连接管一端的钳把手，所述钳尖设置于连接管上与设置钳把手一端相对的另一端，所述连接管上靠近钳把手一端的侧壁上设置有与连接管内部连通用于光纤出线的出线端口。

优选地，所述出线端口上设置有用于固定光纤的固定塞，所述固定塞设置有垂直贯穿固定塞用于容纳光纤的贯穿口，所述固定塞上还设置有光纤进入贯穿口的安装缝。

优选地，所述固定塞由橡胶材料制成，所述固定塞设置为圆柱梯形。

优选地，所述控制装置设置有提醒显示器和用于夹持力度状态提醒的灯组。

优选地，所述腹腔镜模拟系统包括用于放置模拟试验组件的腹腔镜模拟系统模型、设置于腹腔镜模拟系统模型上端用于腹腔镜钳插入的试验孔和设置于腹腔镜模拟系统模型一侧的腹腔镜模拟系统显示器。

为实现目的二，本发明提供了一种基于光纤光栅传感器的微创手术触觉反馈系统控制方法，该方法包括以下处理步骤，

步骤1：启动该系统，根据不同组织在作用力下受损伤的受力阈值，在控制装置中进行组织受力反馈提醒设置；

步骤2：在腹腔镜模拟系统中选择对应的训练模拟模块，再将腹腔镜钳插入腹腔镜模拟系统进行操作，光纤光栅传感器实时将检测的夹持力信号发送给控制装置；