仿真手术刀在虚拟手术系统中的应用
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[摘要] 本文介绍培训了外科实习医生快速正确掌握手术刀使用的方法，依照外科医生手术习惯，研制了一套手术刀的虚拟外科模拟手术训练系统。通过细化各种结构设计、三维定位跟踪、力反馈选型，设计生成了虚拟软件系统，从而达到逼真的三维操作环境，并完成了一系列在仿真手术刀支持下进行的外科手术，实现了一个完整的虚拟手术环境，保证了教学质量，延伸了教育内涵，还为今后进一步对于各种常用手术器械的虚拟化建模研究提供了理论依据。
[关键词] 虚拟手术；仿真手术刀；力反馈
[中图分类号] R608 [文献标识码] C [文章编号] 1673-7210(2013)05(a)-0146-02
当前，虚拟仿真手术是虚拟现实技术在医学中的一项新的应用，也是世界各国研究热点问题之一[1-2]，其是根据生物医学工程学的知识，使得医生能够真实地置身于计算机重建生成的“灵境”中，然后从仿真手术器械的使用着手，学习如何进行各种仿真手术和处理各种突发情况。如何正确使用手术刀进行手术是外科实习医生必备的训练课程。医生在执行手术时，离不开手术刀的操作。自2011年以来，经过长江大学附属第一医院研究人员的辛勤工作，建成了一个利用虚拟手术刀实现虚拟外科手术的系统平台，保证了进修医师和医学生可以重复进行各种常规操作训练，并得到专家手术指导，降低了手术的风险，节约了培训医生的费用，大大提升了教学的质量和效果。
1 仿真手术刀的研制
仿真手术刀的研制主要考虑了其在使用方式上与实际手术刀必须保持一致，训练的目的才能真正地实现。首先，常用的抓持手术刀方式，①琴弓式：琴弓式是最常用的一种执刀方式，动作范围广而灵活，用力涉及整个上肢，主要在腕部。用于较长的皮肤切口和腹直肌前鞘的切开等。②执笔式：用力轻柔，操作灵活准确，便于控制刀的动度，其动作和力量主要在手指。用于短小切口及精细手术，如解剖血管、神经及切开腹膜等。③握持式：全手握持刀柄，拇指与食指紧捏刀柄刻痕处，此法控刀比较稳定，操作的主要活动力点是肩关节。用于切割范围广、组织坚厚、用力较大的切开，如截肢、肌腱切开、较长的皮肤切口等。④反挑式：是执反挑式、笔式的一种转换形式，刀刃向上挑开，以免损伤深部组织，操作时先刺入，动点在手指。用于切开脓肿、血管、气管、胆总管或输尿管等空腔脏器，切断钳夹的组织或扩大皮肤切口等。⑤指压式：用力重，食指压住刀柄前端 ......
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