手术模拟器

手术模拟装置能够提供手术的真实感觉，这对训练有明显的好处。以下是一家公司如何帮助临床医生完善这种做法。

沉浸医疗(Gaithersburg, MD)设计和制造外科模拟器。类似于飞行员的飞行模拟器，外科模拟器允许医学生在没有伤害病人威胁的情况下练习整个手术过程。模拟训练还被发现可以减少训练成本，因为它节省了程序和教员的时间，减少了错误，从而减少了并发症，并有助于更快地提高能力和减少设备损坏。

该公司最新的模拟产品是腹腔镜vr™(LapVR)虚拟现实手术模拟器。腹腔镜虚拟现实手术模拟器是通过回顾美国胃肠内窥镜外科医生协会认可的腹腔镜手术基础课程，接受世界知名机构外科医生的输入，并深入研究培训需求而设计的，为虚拟现实培训提供了一个平台。该系统的硬件和软件接口模拟腹腔镜手术，并提供腹腔镜手术所需的基本技能的虚拟现实培训。模拟器来打包作为一个完整的系统与选定的软件模块和高度可调车，监控摆动，脚踏板，相机和工具。

LapVR手术模拟器记录的性能指标允许医疗机构评估个人和团队的表现。该模拟器支持三种完整的工具——两个带有可互换模拟工具头的套管和一个内窥镜摄像机，配有0.30度和45度镜头，以及高速光学跟踪技术，以准确监控工具的运动。

Immersion从头开始完成了设备的整个设计和建造，只在必要时从其他供应商购买组件。基础腹腔镜手术模拟器包括一个基本技能模块(15个技能练习)，一个腹腔镜胆囊切除术(LapChole)模块(18个病例)和一个管理模块(提供个性化教学设计和跟踪)。基本技能模块包括独特的练习，发展相机导航，切割，剪辑，胶粘剂溶解，和手转移技能。LapChole模块为胆囊切除术提供了一个模拟环境，胆囊切除术是美国最常见的腹腔镜手术类型之一

通过使用触觉或力反馈，腹腔镜虚拟现实系统逼真地模拟了在进行腹腔镜手术时可能遇到的力的感觉。这意味着模拟过程中的反馈必须尽可能接近现实。沉浸感称之为“接触触觉”。产生这种程度的感觉所需的触觉反馈需要具有非常特定特征的马达。

在研究市场上可用的各种产品之后，沉浸式选择和由Maxon Precision Motors（Fall River，MA）设计和制造的电机。“我们以独特的方式使用电机，而不是使用大部分标准电机的使用方式，”沉浸式经营开发总监Rob Cohen说。大多数DC电动机通过预期产生所需的力，扭矩和驱动负载所需的速度，旋转工具或提供线性致动所需的传输装置，以高速运行。根据Rob，“我们的应用程序不同。我们几乎总是在停滞状态下运行电机。电机不会移动，这是我们需要它产生扭矩的时候。“

此外，该公司没有奢侈使用高齿轮传动比变速箱，因为这样的设备也必须是后驾车。这意味着在模拟的适当时间内，用户必须能够在没有任何阻力或电机齿槽的情况下移动代理手术器械。马克森的直流电动机以其无齿槽运行和低背景摩擦的能力而闻名。

Maxon的稀土磁体直流电机的其他特点包括菱形动圈设计，这提供了长寿命，低电气噪音，快速加速和高效率。它是无铁转子，允许电机的零齿和简单的控制。

Maxon电机也是“扭矩密集”的，这意味着对于给定尺寸的电机和功率，这些部件会产生大量的扭矩。这使得在马克森线较小的电机产生给定的输出，所有在一个平滑，无齿槽设计。使用Maxon组件的另一个好处(非技术性质)是，该公司“总是按时交付，而且经常提前交付，我们从来没有发生过开箱即用故障，”Rob说。

腹腔镜vr虚拟现实模拟器为用户提供12个自由度，其中10个自由度由Maxon马达驱动。大多数电机在零速度和失速转矩(或最大连续转矩)运行。

据罗伯说，设计中棘手的部分是热量管理。“其中一个发动机位于一个塑料手柄内。马达经常在接近热极限时运转。”由于Immersion Medical在电机产生最多热量的场景中使用电机，因此在软件中采用了许多热管理方法，以确保电机保持在其运行范围内。

对于Immersion Medical来说，扭矩密度一直是一个有吸引力的改进领域。也就是说，是否有一个更小的包装电机，吸引更少的电流和产生更多的扭矩。至于文件，罗伯说，对于受过机电设计技能训练的人来说，马克森的印刷材料“相当好，也很容易使用。”