6、外科手术与人体躯干监测技术的创新发展

外科手术与人体躯干监测技术的创新发展

1. 虚拟手术机器人系统模拟器

虚拟手术机器人系统模拟器是为单切口腹腔镜手术（SILS）设计的。其目的在于为外科手术机器人系统应用新型控制方式，让使用者在虚拟环境中训练，提升在真实环境中操作该机器人系统的能力。

1.1 系统控制与验证

• 用户界面与控制 ：开发了一个用户界面，通过 TCP/IP 通信协议与虚拟现实应用相连。用户使用带麦克风的耳机通过语音命令激活界面上的控制。
• 任务定义与性能测量 ：为测试该系统，定义了一项医学相关任务，即操作者需借助两个活动器械和腹腔镜，触摸虚拟人体患者肾脏附近的三个点。用户界面上每个器械对应一个元素，触摸点时元素背景颜色从蓝色变为黄色。使用秒表测量用户触摸三个点所需的时间，以此评估 VR 模拟器的性能。

1.2 虚拟环境中的运动分析

• 三阶段运动 ：从医学程序角度，机器人系统的运动分为三个阶段：
  1. 从空间任意点移动到末端执行器（内窥镜摄像头）进入患者身体的入口点，到达远程中心运动（RCM）时需使末端执行器垂直定位以便插入。
  2. 末端执行器在体内沿线性（垂直）轨迹插入。
  3. 固定入口点，在体内定位末端执行器，并根据目标轨迹和固定入口点计算角度 φ 和 θ。
• 模拟输入与轨迹生成 ：模拟的输入数据在每个运动步骤使用适当的数据定义。