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外科手術模擬器

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最后更新：2017-09-19
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生產企業：徐州碩博電子科技有限公司

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產品詳細介紹隨著計算機虛擬現實技術和小型電傳動力反饋設備的迅速發展，以及社會對于大量高素質臨床醫護人員的迫切需求，徐州碩博電子科技有限公司在多年虛擬現實技術研發的基礎上，開發研制了一系列帶有精確力覺視覺體驗的醫學仿真模擬器。BH-D式手術模擬器采用雙手六自由度電傳動精密力觸覺設備和實時三維圖形繪制方法，通過多項臨床手術標準和規范，配合大量的教學和實驗數據，能快速地為醫護人員尤其是實習醫護人員提供一套安全、逼真、多樣性、低成本的學習和操作軟硬件環境，可鍛煉受訓人員心理素質和手眼協調性，強化操作規范和特情處理能力。
性能評價是一個虛擬現實手術模擬器走向實際應用需要研究的問題。我公司研制了基于力反饋的牙周操作模擬系統，可模擬典型牙周病診斷和治療，例如牙周袋探診、牙石探查和去除等操作。基于GHOST SDK力覺開發包進行二次開發，實現了手術器械與牙齒/牙齦/牙石等多種組織的實時交互，給操作者提供了較逼真的力覺感受。為了綜合評價該系統的性能，設計了定性與定量相結合的評價指標體系。通過對比醫學院醫生和學生的實驗，結合結構效度（Construct validity）的評價思想對系統的可用性進行定量的評價。通過評價實驗明確了牙周操作手術模擬器中力覺反饋技術進一步研究的關鍵技術問題。
系統功能需求：
牙周組織由牙齦、牙周膜、牙槽骨和牙骨質組成。牙周袋是齦溝（游離齦與牙面之間形成的間隙）的病理性加深，其平均深度為1.8mm，正常探診不超過3mm。牙周袋的產生是牙周炎最重要的病理改變之一，正常牙齒和患牙周病的牙齒對比。牙周袋深度反映了牙周病的嚴重程度。輕度牙周炎的牙周袋深度一般小于4mm，中度牙周炎的牙周袋深度小于6mm，重度牙周炎的牙周袋深度則大于6mm。通過牙周袋深度探查，醫生可以斷定病人是否患有牙周炎及其嚴重程度。
牙菌斑是牙周病的始動因子。牙石是一種沉積于牙面或修復體表面的礦化或正在礦化的菌斑及軟垢，由唾液或齦溝液中的鈣鹽等無機鹽逐漸沉積而成，形成后不易除去)，必須使用專用器械刮除。牙石根據其沉積的部位，以齦緣為界，可分為齦上牙石和齦下牙石。齦上牙石直視可見，而齦下牙石的形態、大小和分布需要醫生通過探查觸覺做出正確判斷，并完成刮除手術。
根據牙周科病理學，牙周病的診斷及治療的步驟包括：1. 牙周探針探診牙周袋深度，以確定患者是否患有牙周炎；2. 尖探針探查牙石的大小、形態和分布；3. 通過潔治和/或刮治去除牙石。
醫生使用專用牙周探針探查牙周袋深度，檢查每個牙齒其牙周破壞程度，并常規記錄6個位點的探診深度。牙周探診時，器械平行于牙齒長軸并緊貼根面進入到牙周袋底部，讀出并記錄每個部位的探診深度數值；牙周探診時醫生的探查力量需要控制在20－25g。
牙石檢查時，正常的牙齒表面光滑平整，若牙齒表面較粗糙，則可能存在牙石。牙石的大小、形態和分布不定，各個位置都可能有牙石沉積，醫生需要通過尖探針探查牙石。
去除齦上牙石的工具為專用潔治器，去除齦下牙石的工具為專用刮治器。牙石整塊刮除會感到突然的力釋放，當工作刃的位置和方向不合適時，工具會從牙齒表面滑脫。操作中可以控制訓練齦下刮治時器械工作面與牙面的角度范圍為70－90°（80°為宜）。同時保證刮治器工作部位位于工作端尖端的1－2mm，以避免損傷軟組織。
系統總體設計：
參照真實牙周操作手術操作流程，力覺反饋模擬系統的總體功能包括：
•模型方面：建立模擬牙周病變的全口腔模型，其中牙齦的色、形、質需要與病變程度相對應。在不同位置預設不同形狀、大小牙石，牙石為黃褐、黑色等多種顏色；牙齦、牙石、牙齒需設置不同物理屬性，并提供尖探針、牙周探針和各種潔治器和刮治器。
•牙周袋深度探診模擬：牙周袋深度探診過程中，工具從開始進入牙周袋到抵達袋底的過程中，阻力應該逐漸增大，直到達到25克左右，系統需實時記錄診斷過程中力的大小；設定醫生的探診力量閾值（20－25g）作為探查標準，如果醫生探診力度超出閾值則給與給予聲音警告以及時糾正錯誤操作。
•牙石去除：塊狀牙石應該整塊刮除，器械工作面與牙面的角度需控制在70－90°，當角度不符合限定值則應給予提示限制操作；牙石去除時的力量應大于某一閾值才能完成去除動作；去除齦下牙石應能模擬臨床根面平整的操作手感和效果。
•附加需求：需要提供出血效果模擬；牙齦軟組織應能夠產生變形；牙周科后續手術主要有切開牙齦軟組織，去除病變肉芽組織、牙槽骨成形、縫合等。
功能特點：
•口腔檢查
檢查口腔內的軟硬組織，如牙齒、牙齦等，查看其健康狀況。
•雙手操作
左手持口鏡牽拉軟組織，充分暴露操作區域，右手持尖探針查牙結石的部分和大小。
•牙周健康情況檢查
用牙周探針檢查牙周袋深度，判斷其健康情況。
•牙周齦上潔治和齦下刮治
結石去除，用合適的工具將附著于牙齦下的牙結石去除，使牙周恢復健康。
•齲齒檢查
用口腔探針檢查牙齒齲壞的范圍、組織軟硬程度、深度等情況。
•牙體缺損充填修復
將齲壞的牙體組織去除干凈，預備成一定的洞型以進行充填修復。
•全冠牙體預備
將牙體表面均勻去除一層牙體組織，用全冠將其恢復。
•視觸覺融合現實效果

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