[发明专利]一种虚拟血管造影手术力反馈注射器装置

说明书

本发明提出了一种虚拟血管造影手术力反馈注射器装置，包括注射器力反馈机构、电源模块、微处理单元、步进电机驱动器，所述注射器力反馈机构包括注射器、气缸、步进电机、梯形丝杠、空气压强传感器、滑动电位器；电源模块包括直流电源、压降模块、电平转换模块。本发明用于模拟血管造影手术中造影剂注射过程中的注射状态和力觉感，解决了虚拟造影手术中血管造影过程中视觉和力觉协调的难题，手术精确度高，重复性好，可以缩短医生的培养周期，降低手术风险。

技术领域

本发明涉及一种虚拟血管造影手术力反馈注射器装置，属于力反馈、虚拟手术领域。

背景技术

心血管疾病目前是世界上死亡人数第一的疾病，其中动脉粥样硬化是心血管疾病中最常见且危害较大的一种疾病。微创介入手术是现代医学手术的一个巨大突破，其能够有效的治疗各类心血管疾病并且具有出血少、创伤低、恢复快、并发症少等优点。其中血管造影术是微创介入手术中一个非常重要的部分，手术通过注射器将造影剂通过导管注射到病变位置并在X-ray下进行显影，这样医生就可以清晰的看到血管病变处的血管结构和病变位置以便对病变血管进行诊断和治疗。但是，这个手术是一个非常复杂且精细的过程，需要长时间的训练才能熟悉手术的整个操作过程，并且采用传统的在病人身上进行训练的方式具有较大的风险。因此采用虚拟现实技术对血管造影术进行训练是一个便捷且有效的手段，手术中造影剂的注射是造影过程的起始，造影剂注射剂量、速度的大小决定了之后的造影图像的结果，同时注射器注射造影剂的力触觉是医生训练注射手感的决定性因素。

经对现有技术的检索发现有研究者提出了相关的虚拟血管造影剂注射训练设备，Y. Wang在“Simulation of blood flow and contrast medium propagation for avascular interventional radiology simulator”（Master’s thesis, Department ofComputing: Imperial College London, 2009）一文中描述了一个造影注射器，其中在注射器设计以恒定的速度进行造影剂的注射，并且没有考虑注射过程的力触觉对手术真实感的影响。

发明内容

鉴于以上已有的虚拟血管造影手术注射器设备的不足，本发明的目的在于提供一种虚拟血管造影手术力反馈注射器装置，为虚拟血管造影手术训练提供逼真训练环境以及力触觉效果，能够实时的得到造影剂注射的状态以及注射器逼真的注射手感。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种虚拟血管造影手术力反馈注射器装置，包括注射器力反馈机构、电源模块、微处理单元、步进电机驱动器，所述注射器力反馈机构连接微处理单元和步进电机驱动器，所述步进电机驱动器通过电源模块中的电平转换模块连接微处理单元；所述微处理单元从注射器力反馈机构中的空气压强传感器和滑动电位器获取数据，并发送脉冲控制信号给步进电机驱动器；所述步进电机驱动器将微处理单元产生的脉冲信号，转换成步进电机的工作的驱动信号，用于驱动步进电机运作。