NI LabVIEW 进 行机器手臂辅助式腹 腔镜检查

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1、NILabVIEW进行机器手臂辅助式腹腔镜检查"NI提供的各式训练课程，让原本就容易操作的LabVIEW平台更能轻松上手，这点是其他的解决方案无法提供的。"-JosephKa-ChunSiu,PhD,HPERBiomechanicsLaboratory,UniversityofNebraskaatOmahaTheChallenge:训练医生使用达文西外科手术系统(daVinciSurgicalSystem,dVSS)进行机器手臂辅助式腹腔镜检查。TheSolution:使用NILabVIEW开发平台，确保医科

2、学生与新手医师能使用正确的动作进行机器手臂辅助式腹腔镜检查，以保障病患的安全。dVSS系统可在手术操作台工作时，通过在显示器上观测3D图像实时获取手术台情况Author(s):JosephKa-ChunSiu,PhD-HPERBiomechanicsLaboratory,UniversityofNebraskaatOmahaNickStergiouPhD-UniversityofNebraskaatOmahaDmitryOleynikovMD-UniversityofNebraskaMedicalCenter

3、腹腔镜检查是1种使用长型仪器插入小切口的低侵入性手术。跟传统的剖腹手术相比，腹腔镜检查彻底颠覆了腹部病变的治疗方式，因为其恢复期较短、疼痛较少，而且沾黏减少，让术后的生活质量大为提高。然而，徒手进行腹腔镜检查也有几项限制，包含缺乏判别距离的能力、镜头控制不当、仪器头部的自由度受限，而且手部与仪器的动作是颠倒的。这些限制会导致不自然且费力的手术姿势，而产生手术疲劳。使用IntuitiveSurgical,Inc.公司的dVSS进行的机器手臂辅助手术，让医生克服了徒手腹腔镜检查的某些限制。进行机器手臂辅助式腹腔镜

4、检查时，医师坐在操纵台，透过手术机器人遥控内视镜仪器。3D视觉仿真能判断距离，手腕式的仪器接合能减少震动、比例运动(scaledmotion)，并增加动作范围，以提高医师的灵敏度。跟徒手腹腔镜检查相比，使用机器系统可以让手部与仪器的动作一致，减少腹腔镜医师的训练时间。目前dVSS已经通过美国食品及药物管理局的核准，可用于胃肠、胸廓、泌尿、妇科与心脏手术。训练医师操作使用LabVIEW的dVSS虽然机器手臂辅助手术蔚为风行，但是训练计划的发展仍然有限，而建立1项机器手臂辅助手术的训练计划便能满足此需求。我们认为

5、机器技术的学习应该纳入医学院的课程。在奥马哈市内布拉斯加大学HPER生物力学实验室的内布拉斯加生物力学核心实验室中，我们与该校医疗中心的机器人手术实验室合作，开发1项机器人手术训练计划，供新手医师学习使用这门先进的技术。我们使用LabVIEW软件，开发了2座训练平台。第一座平台是用来监控并记录医师在训练计划中的表现，以确保手术的过程正确无误。以LabVIEW为架构的训练平台也会产生实时视觉回馈，让学员清楚他们在训练任务或活体组织上施展了多少力气。这种视觉回馈能协助学员在手术时减少对组织的伤害。我们也使用Lab

6、VIEW在虚拟现实中创造适合训练的工作环境。而第二座训练平台则给予我们进行调查所需的弹性，透过以太网络在虚拟仿真装置中收集数据并调整训练任务。虚拟机人手术训练可以让多名医师同时受训，并提供问题导向训练计划，供新手医师学习机器人辅助手术。我们透过TCP/IP連結dVSS，以取得机器人手术系统的所有数据。我们也使用NIUSB-6009数据撷取卡来链接肌电系统与电子量角器，以取得生理量测数据，如医师的肌肉活化与关节角度等。我们之所以使用LabVIEW软件与NI数据撷取硬件进行图形化系统设计，有几个原因：NI提供的各

7、式训练课程，让原本就容易操作的LabVIEW平台更能轻松上手，这点是其他的解决方案无法提供的；虽然我们2位开发平台的工程师已经很熟悉LabVIEW的程序编写，但是他们更能藉由参加奥玛哈市与林肯市举办的训练研讨会，进一步提升技术并缩短开发时间；此外，因为透过软件定义的硬件采用模块式结构，所以我们能够持续改进训练系统。有了这套系统，研究人员与医疗人员就能客观评估在参加机器人手术训练计划之后，手术的熟练度提高了多少。并因此减少手术疲劳并降低腹腔镜手术时的组织受损，这项应用可以协助训练医师，让医师与病人同时受惠。Au

8、thorInformation:JosephKa-ChunSiu,PhDHPERBiomechanicsLaboratory,UniversityofNebraskaatOmaha6001DodgeSt.Omaha,NE68182-0216UnitedStatesTel:402-554-3773Fax:402-554-3693ksiu@mail.unomaha.edu1/3dVSS系统可在手术操作台