DE102005062611A1 - Stimulation device for stimulating penetration process of e.g. needle, has drive device controlled based on signals such that pressure and/or haptic sensation is provided during pressing of instruments against body by surgeon - Google Patents

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Abstract

The device has a computing and control unit signally connected with a drive device, and comprising a memory storing body specific identification information and a computer program. The controllable drive device is provided for defining a needle with respect to a handle (1). The drive device is arranged in or at the handle. The drive device is controlled based on actual position and force signals such that same counter pressure and/or haptic sensation is provided during pressing of instruments (2, 4) e.g. needles, against the model body by a surgeon.

Description

Die Erfindung betrifft eine Simulationsvorrichtung zur Simulation von Eindringvorgängen, die mittels eines nadel- oder stiftartigen Instruments oder Werkzeugs ausgeführt werden, wobei nachfolgend nur noch der Begriff Instrument verwendet wird.The The invention relates to a simulation device for simulating Eindringvorgängen, by means of a needle or pen-like instrument or tool accomplished only the term instrument is used below becomes.

Zum Beispiel im Bereich der Medizin ist die Einführung von Instrumenten, wie Nadeln und Kathetern in einen menschlichen oder tierischen Körper eine der häufigsten Routinen im Klinikalltag. Die Durchführung solcher Routinen ist übungsbedürftig, da der Ausführende, d. h. der Operateur ohne zusätzliche Hilfsmittel keine visuelle Information über die Lage der Nadel- oder Katheterspitze bekommt, sondern sich nur auf seine haptische Empfindung verlassen muß.To the Example in the field of medicine is the introduction of instruments, such as Needles and catheters in a human or animal body the most common Routines in everyday hospital life. The implementation of such routines is in need of exercise because the performer, d. H. the surgeon without additional Aids no visual information about the location of the needle or Catheter tip gets, but only on his haptic sensation must leave.

Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Injektionssimulatoren bekannt, die für unterschiedliche Übungsfälle konstruiert sind, wie z. B. aus der DE 44 14 832 ein Modell zum Üben des Einstechens in Blutgefäße.From the prior art, a variety of injection simulators are known, which are designed for different practice cases, such. B. from the DE 44 14 832 a model for practicing piercing into blood vessels.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen sind jedoch entweder mechanisch relativ aufwendig oder wenig anwenderfreundlich.The However, devices known from the prior art are either mechanically relatively complex or not very user-friendly.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Simulationsvorrichtung zu schaffen, mit der in Verbindung mit einem Modell die Durchführung von Eindringvorgängen realistisch simuliert und somit geübt werden kann.It Therefore, the object of the invention is a simulation device to create, with which in connection with a model the implementation of Eindringvorgängen realistic simulated and thus can be practiced.

Diese Aufgabe wird mit einer Simulationsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.These The object is achieved with a simulation device according to claim 1.

Die Simulationsvorrichtung hat einen Handgriff, mit dem die Simulationsvorrichtung von dem Operateur mit der Hand geführt wird. Das Instrument ist mit dem Handgriff verbunden, wobei das Instrument bezüglich des Handgriffs in einer vorbestimmten Verschieberichtung verschiebbar ausgebildet ist, d. h. wenn das Instrument gegen einen Körper gedrückt wird, schiebt es sich in den Handgriff. Dadurch entsteht für einen Beobachter der optische Eindruck, als wenn das Instrument in den Körper eindringt, obwohl es in den Handgriff einfährt.The Simulation device has a handle with which the simulation device is guided by the surgeon by hand. The instrument is connected to the handle, the instrument relative to the Handle displaceable in a predetermined displacement direction is formed, d. H. when the instrument is pressed against a body, pushes it into the handle. This creates for one Observers the visual impression, as if the instrument in the body penetrates, even though it enters the handle.

Weiterhin ist ein Modellkörper vorgesehen, an dem die Simulation durchgeführt wird. Als Modellkörper können z. B. anatomische Lehrmodell aus Kunststoff verwendet werden.Farther is a model body provided on which the simulation is carried out. As a model body z. B. anatomical teaching model made of plastic.

Es ist eine Verschiebungspositionsermittlungsvorrichtung vorgesehen, die die aktuelle Position des Instruments bezüglich des Handgriffs ermittelt und ein aktuelles Positionssignal erzeugt.It a displacement position determining device is provided, which determines the current position of the instrument with respect to the handle and generates a current position signal.

Es ist eine Kraftermittlungsvorrichtung vorgesehen, die die Kraft ermittelt, mit der das Instrument mittels des Handgriffs gegen den Modellkörper gedrückt wird, wobei die Kraftermittlungsvorrichtung ein aktuelles Kraftsignal erzeugt. Die Kraftermittlungsvorrichtung ist ein Kraftsensor, der mit dem Modellkörper so verbunden ist, daß die auf den Modellkörper aufgebrachte Kraft von dem Kraftsensor detektiert und als elektrisches Kraftsignal bereitgestellt wird.It a force-determining device is provided which determines the force with which the instrument is pressed by means of the handle against the model body, wherein the force-determining device is a current force signal generated. The force determination device is a force sensor that with the model body is so connected that the on the model body applied force detected by the force sensor and as electrical Force signal is provided.

Es ist eine rechnergesteuerte Antriebsvorrichtung vorgesehen, die bewirkt, daß das Instrument nur gegen eine vorbestimmte Kraft in den Handgriff eingefahren werden kann. Diese Antriebsvorrichtung ist mit der Positionsermittlungsvorrichtung, mit der Kraftermittlungsvorrichtung und dem Rechner signaltechnisch verbunden.It a computer-controlled drive device is provided, which causes that this Instrument retracted only against a predetermined force in the handle can be. This drive device is connected to the position-determining device, with the Kraftermittlungsvorrichtung and the computer signal technology connected.

Die Antriebsvorrichtung wird unter Auswertung des aktuellen Kraft- und Positionssignals gesteuert. Dazu wird ein Rechenprogramm eingesetzt, das die Materialeigenschaften des Körpers in Form von Steuersignalen für die Antriebsvorrichtung nachbildet. Dieser Zusammenhang wird nachfolgend noch näher beschrieben.The Drive device is under evaluation of the current force and Position signal controlled. For this purpose, a computer program is used, the the material properties of the body in the form of control signals for simulates the drive device. This relationship will be discussed below described in more detail.

Die Antriebsvorrichtung ist entweder in dem Handgriff integriert, oder von außen über eine Koppelvorrichtung mit dem Handgriff verbunden. Als Koppelvorrichtung ist z. B. ein Hydraulikschlauch geeignet.The Drive device is either integrated in the handle, or from the outside over one Coupling device connected to the handle. As a coupling device is z. B. a hydraulic hose suitable.

Nachfolgend sollen die Regelungsphilosophie so weit qualitativ beschrieben werden, daß ein Fachmann für Steuerungs- und Regelungstechnik die Simulationsvorrichtung aufbauen kann.following should the regulatory philosophy be described qualitatively so far, that a specialist for control and control technology can build the simulation device.

Es soll das Eindringen einer Nadel in einen menschlichen oder tierischen lebenden Körperabschnitt simuliert werden. Es soll simuliert werden, daß der Körperabschnitt an seiner Oberfläche mit einer Haut bedeckt ist, anschließend soll z. B. ein Fettgewebe folgen, dann soll eine Bindegewebsschicht durchstoßen werden, danach folgt ein dickes Muskelgewebe und dann ein festes Knochengewebe. Alle vorstehend genannten Gewebeabschnitte des Körpers sind aber fiktiv, d. h. nur als Softwaremodell in dem Rechner repräsentiert.It intended to penetrate a needle into a human or animal living body section be simulated. It should be simulated that the body portion on its surface with a skin is covered, then z. B. an adipose tissue follow, then a connective tissue layer is to be pierced, This is followed by a thick muscle tissue and then a solid bone tissue. All of the aforementioned tissue sections of the body are fictitious, i. H. only represented as a software model in the calculator.

Setzt der Operateur die Nadel auf die Oberfläche des anatomischen Kunststoffmodells auf und drückt gegen die imaginäre Haut, wird dieser Druck von der Kraftermittlungsvorrichtung ermittelt. Drückt der Operateur stärker, wird das Durchstoßen der imaginäre Haut simuliert, indem die Antriebsvorrichtung die Nadel plötzlich ein Stück in den Handgriff einfährt, d. h. es wird das leichte Durchdringen der Haut und des dahinter liegenden Fettgewebes simuliert, so daß anschließend die Nadel an dem simulierten Bindegewebe ansteht. Die Antriebsvorrichtung läßt ein weiteres Verschieben der Nadel in den Handgriff erst dann zu, wenn der Operateur die Nadel mit der in der Realität erforderlichen Durchstoßkraft gegen das relativ feste Bindegewebe drückt. Dann kommt das Muskelgewebe, dessen Durchdringen erneut durch ein spezifisches Einfahren der Nadel simuliert wird. Nun steht die Nadel an dem Knochengewebe, das nicht durchdrungen werden kann, so daß der Operateur auch bei stärkerem Drücken einen festen Widerstand spürt.If the surgeon places the needle on the surface of the anatomical plastic model and pushes against the imaginary skin, this pressure is determined by the force-determining device. If the surgeon presses more heavily, the puncturing of the imaginary skin is simulated by the drive device suddenly pushing the needle into the handle a little, ie it simulates the easy penetration of the skin and the underlying fatty tissue, so that subsequently the needle on the simulated bin degewebe pending. The drive device allows further movement of the needle into the handle only when the surgeon presses the needle with the penetration force required in reality against the relatively strong connective tissue. Then comes the muscle tissue, whose penetration is simulated again by a specific retraction of the needle. Now the needle is on the bone tissue, which can not be penetrated, so that the surgeon feels a firm resistance even with stronger pressures.

Wegen der besseren Anschaulichkeit wurde ein Simulationsbeispiel gewählt, bei dem die Nadel bzw. ein anderes Instrument oder Werkzeug Gewebeschichten mit unterschiedlicher Festigkeit durchdringt. Es ist klar, daß die gleiche Regelungsphilosophie auch für Gewebe und Materialien einsetzbar ist, die nur geringe oder kei ne Inhomogenitäten aufweisen. Außerdem ist klar, daß die benötigten Kräfte nicht nur von der Eindringtiefe, sondern auch von der Eindringgeschwindigkeit abhängig sind. Bei der Wiederaufnahme einer Eindringbewegung, z. B. nach einem Absetzen (Stoppen der Bewegung) können größere Kräfte zum Überwinden der Haftreibung benötigt werden, d. h. es treten sogenannte „Stick-und-Slip-Effekte" auf, die ebenfalls simulierbar sind. Weiterhin ist dem Fachmann klar, daß auch die Form und die Beschaffenheit des Instruments berücksichtig werden muß.Because of For better clarity, a simulation example was chosen the needle or other instrument or tool tissue layers penetrates with different strength. It is clear that the same Regulatory philosophy also for Tissue and materials can be used, the little or no kei ne inhomogeneities exhibit. Furthermore it is clear that the required Forces not only on the penetration depth, but also on the penetration speed dependent are. When resuming a penetration movement, z. B. after settling (stopping the movement) may require larger forces to overcome stiction, d. H. so-called "stick-and-slip effects" occur, as well can be simulated. Furthermore, it is clear to the person skilled in the art that the shape and the nature of the instrument must be taken into account.

Die konkrete Ausbildung der einzelnen Komponenten der Simulationsvorrichtung, d. h. der Handgriff, das Instrument, die Führung des Instruments, die Positionsermittlungsvorrichtung, die Kraftermittlungsvorrichtung und die Antriebsvorrichtung wird vom Fachmann an Hand der geometrisch-konstruktiven Erfordernisse ausgewählt, die der Modellkörper erfordert.The Concrete design of the individual components of the simulation device, d. H. the handle, the instrument, the guide of the instrument, the Position determining device, the force determination device and the drive device is the expert in the hand of the geometric-constructive Requirements selected, which requires the model body.

Nach Anspruch 2 ist die Antriebsvorrichtung im oder am Handgriff angeordnet. Nach Anspruch 3 ist die Positionsermittlungsvorrichtung im oder am Handgriff angeordnet.To Claim 2, the drive device is arranged in or on the handle. According to claim 3, the position detecting device is in or arranged on the handle.

Nach Anspruch 4 ist eine Lageermittlungsvorrichtung vorgesehen, die die aktuelle räumliche Lage des Instruments bezüglich des Modellkörpers ermittelt und ein elektrisches Lagesignal erzeugt, welches der Rechen- und Steuereinheit zugeführt wird. Derartige Lageermittlungsvorrichtungen sind dem Fachmann allgemein als sogenannte Navigationseinrichtungen oder Tracking-Systeme bekannt, so daß lediglich die zum jeweiligen Anwendungsfall passende Lageermittlungsvorrichtung auszuwählen und signaltechnisch anzupassen ist. Durch diese Weiterbildung der Erfindung ist es z. B. möglich, richtungsabhängige Körpereigenschaften zu simulieren, oder es kann erlernt werden, das Instrument an dem medizinisch richtigen Punkt der Körperoberfläche (z. B. im Bereich der Wirbelsäule) aufzusetzen und im medizinisch richtigen Raumwinkel simulativ in den Modellkörper einzustechen.To Claim 4, a position determining device is provided which the current spatial location of the instrument of the model body and generates an electrical position signal which the computational and Control unit is supplied. Such position-determining devices are generally known to the person skilled in the art known as so-called navigation devices or tracking systems, so that only the suitable for each application situation detecting device to select and is technically adaptable. By this development of the invention is it z. Possible, directional state properties or it can be learned to simulate the instrument at the medical right point of the body surface (eg in the area of the spine) to set up and simulated in the medically correct solid angle the model body stab.

Nach Anspruch 5 ist der Kraftsensor der Kraftermittlungsvorrichtung als 6-Komponenten-Kraftsensor ausgebildet, so daß die bei der Simulation entstehenden Kräfte und Momente erfaßbar sind. Mittels eines Algorithmus wird der Kraftangriffspunkt, die Stärke der Kraft und die Kraftrichtung des Instruments, d. h. die Wirkrichtung, ermittelt, so daß daraus die räumliche Lage des Instruments ableitbar ist. Diese Ausführungsform einer Lageermittlungsvorrichtung ist besonders vorteilhaft, da keine äußeren Navigationseinrichtungen verwendet werden müssen, so daß die Simulationsvorrichtung insgesamt sehr robust, kompakt und preisgünstig gebaut werden kann.To Claim 5 is the force sensor of the force determination device as 6-component force sensor trained, so that the in the simulation resulting forces and moments can be detected. By means of an algorithm, the force application point, the strength of the Force and the direction of force of the instrument, d. H. the effective direction, determined so that from it the spatial Location of the instrument is derivable. This embodiment of a position determining device is particularly advantageous because no external navigation devices must be used So that the Overall simulation device are very robust, compact and inexpensive to be built can.

Nach Anspruch 6 ist zusätzlich ein Display vorgesehen, auf dem die gerade vorgenommen Simulation als grafische Animation z. B. in Echtzeit ablaufen kann. Dadurch wird der Lern- und Übungseffekt verbessert.To Claim 6 is additional a display is provided on which the simulation just made as graphic animation z. B. can run in real time. Thereby becomes the learning and practice effect improved.

Nach Anspruch 7 ist zusätzlich ein Tongenerator mit einem Lautsprecher vorgesehen, so daß Geräusche oder Schmerzenslaute, die im realen Fall auftreten können, einspielbar sind. Dadurch wird der Lern- und Übungseffekt weiter verbessert.To Claim 7 is additional a tone generator provided with a speaker so that sounds or Pain sounds, which can occur in the real case, are playable. Thereby becomes the learning and practice effect further improved.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.The The invention will be described below with reference to a schematic drawing explained in more detail.

1 zeigt die Erfindung in einer erweiterten Ausbaustufe 1 shows the invention in an extended stage

In 1 ist mit Bezugszeichen 1 ein anatomisches Modell aus Kunststoff bezeichnet, auf das mit einem nadelartigen Instrument 2, 4 simulativ eingewirkt werden soll, wobei ein Operateur den Handriff 2 in der Hand hält und das Instrument gegen den Modellkörper drückt. Die Nadel 2 ist bezüglich des Handgriffs 1 in Richtung des Doppelpfeils verschiebbar ausgebildet ist. In dem Handgriff 2 ist als Antriebsvorrichtung eine Spindel-Mutter-Anordnung integriert (nicht gezeigt), wobei die Spindel von einem ebenfalls in dem Handgriff 1 integrierten Elektromotor (nicht gezeigt) angetrieben wird. Die auf der Spindel laufende Mutter ist über einen Kraftsensor mit dem Instrument 4 fest verbunden. An den Elektromotor ist ein inkrementales Winkelmeßsystem (nicht gezeigt) gekoppelt. Wenn der Elektromotor die Spindel dreht, wird die Mutter in Richtung des Doppelpfeils vorwärts oder rückwärts bewegt. Aus der Gewindesteigung der Spindel und der vom Winkelmeßsystem gemessenen Winkeländerung kann der Verschiebeweg des Instruments 4 ermittelt werden.In 1 is with reference numerals 1 An anatomical model made of plastic, referred to with a needle-like instrument 2 . 4 should be acted simulatively, with an operator the hand grip 2 holds in his hand and pushes the instrument against the model body. The needle 2 is relative to the handle 1 is formed displaceable in the direction of the double arrow. In the handle 2 is integrated as a drive device, a spindle-nut assembly (not shown), wherein the spindle of a likewise in the handle 1 integrated electric motor (not shown) is driven. The running on the spindle nut is a force sensor with the instrument 4 firmly connected. An incremental angle measuring system (not shown) is coupled to the electric motor. When the electric motor rotates the spindle, the nut is moved forward or backward in the direction of the double arrow. From the thread pitch of the spindle and measured by the angle measuring angle change of the displacement of the instrument 4 be determined.

Wenn das Einführen des Instruments 4 in die aus der 1 entnehmbaren Stelle eines menschlichen Körpers geübt werden soll, drückt der Operateur das Instrument gegen die adäquate Stelle an dem Kunststoffmodell 1. Die dabei auftretenden Kräfte und Momente werden von dem 6-Komponenten-Kraftsensor 3 erfaßt und an eine programmierbare Speicher- und Auswerteeinheit weitergeleitet. Mittels eines Algorithmus wird daraus zuerst der Kraftangriffspunkt errechnet und auf dem Display 5 zusätzlich angezeigt, das über eine grafische Animation gesteuert wird. Gleichzeitig wird auch die Kraftrichtung ermittelt, d. h. die Richtung, in die die Instrumentenkraft wirkt. Dann wird die Software aktiviert, die dafür vorgesehen ist, die Materialeigenschaften genau an der Stelle des Kraftangriffspunktes bei Berücksichtigung der Kraftrichtung zu simulieren.When inserting the instrument 4 in the from the 1 removable position of a human body to be practiced, the surgeon presses the instrument against the appropriate location on the plastic model 1 , The occurring forces and moments are from the 6-component force sensor 3 detected and forwarded to a programmable storage and evaluation. Using an algorithm, the force application point is calculated first and displayed 5 additionally displayed, which is controlled by a graphic animation. At the same time the force direction is determined, ie the direction in which the instrument force acts. Then the software is activated, which is intended to simulate the material properties exactly at the point of the force application point in consideration of the direction of force.

Der Operateur benutzt die Simulationsvorrichtung somit wie ein reales medizinisches Instrument und führt demnach die gleichen medizinisch determinierten Bewegungen wie unter Realbedingungen aus. Bei einem vorbestimmten Druck wird simuliert, daß die Außenhaut durchstochen ist, in dem das Instrument 4 ein Stück in den Griff eingefahren wird. Je nach dem, wie groß die Einstechkraft war und in Abhängigkeit davon, ob der Operateur das Instrument weiter einsticht oder stoppt, d. h. ob die Einwirkkraft beibehalten wird oder nicht, wird das Instrument ein größeres oder ein kleines Stück in den Griff eingefahren. Dem Fachmann für Regelungstechnik ist klar, daß der dazu erforderliche Regelkreis ein solches dynamisches Verhalten aufweisen muß, daß die Instrumentenbewegungen durch den gesteuerten Antrieb genau so schnell erfolgen muß wie bei der Bewegung eines realen Instruments unter realen Bedingungen.The surgeon thus uses the simulation device as a real medical instrument and thus performs the same medically determined movements as under real conditions. At a predetermined pressure it is simulated that the outer skin is pierced, in which the instrument 4 a piece is pulled into the handle. Depending on how large the puncture force was and depending on whether the surgeon continues to puncture or stop the instrument, ie whether the impact force is maintained or not, the instrument is a larger or a small piece retracted into the handle. It is clear to the person skilled in the art of control engineering that the control loop required for this purpose must have such a dynamic behavior that the movements of the instrument by the controlled drive must be as fast as during the movement of a real instrument under real conditions.

Da der Kraftsensor 3 als 6-Komponenten-Kraftsensor ausgebildet ist, kann neben der Kraft auch die räumliche Lage des Instruments 2 ermittelt werden, so daß auf eine zusätzliche Lageermittlungsvorrichtung, wie z. B. auf ein teures und sperriges optisches Navigationssystem verzichtet werden kann.Because the force sensor 3 is designed as a 6-component force sensor, in addition to the force and the spatial position of the instrument 2 be determined so that an additional position determining device such. B. can be dispensed with an expensive and bulky optical navigation system.

Hervorzuheben ist, daß bei dem simulierten Eindringen des Instruments der haptische Effekt, den der Operateur mit der Hand fühlt, verstärkt wird durch den Effekt der optischen Täuschung beim Einfahren des Instruments in den Griff. Somit ent steht durch das gleichzeitige Wirken der beiden Effekte für den Operateur ein äußerst realistischer Gesamteindruck, der einen hohen Lerneffekt bewirkt.highlight is that at the simulated penetration of the instrument the haptic effect, the surgeon feels with his hand, reinforced is caused by the effect of optical illusion when retracting the Instruments under control. Thus ent stands by the simultaneous Acting of the two effects for the surgeon a very realistic Overall impression, which causes a high learning effect.

Claims (7)

Simulationsvorrichtung zum Simulieren von Eindringvorgängen eines Instruments (2, 4) in einen Modellkörper (1), wobei die Simulationsvorrichtung aufweist: – einen Handgriff (2), der mit dem Instrument (4) verschiebbar verbunden ist, wobei der Handgriff (2) von einem Operateur gehalten wird, – eine Positionsermittlungsvorrichtung, die die aktuelle Position des Instruments (4) bezüglich des Handgriffs (2) ermittelt und ein aktuelles Positionssignal erzeugt, – eine Kraftermittlungsvorrichtung (3), die mit dem Modellkörper (1) und der Umgebung des Modellkörpers gekoppelt ist, so daß die aktuelle Kraft ermittelbar ist, mit der das Instrument (4) mittels des Handgriffs gegen den Modellkörper gedrückt wird, wobei die Kraftermittlungsvorrichtung ein aktuelles elektrisches Kraftsignal erzeugt, – eine steuerbare Antriebsvorrichtung zum definierten Verschieben der Nadel bezüglich des Handgriffs und – eine Rechen- und Steuereinheit, die signaltechnisch mit der Antriebsvorrichtung verbunden ist, wobei – die Rechen- und Steuereinheit einen Speicher aufweist, in dem körperspezifische Einstechinformationen und ein Rechenprogramm abgelegt sind und ausgehend von den aktuellen Positions- und Kraftsignalen die Antriebsvorrichtung so gesteuert wird, daß beim Druck des Instruments gegen den Modellkörper beim Operateur der gleiche Gegendruck, d. h. die gleiche haptische Empfindung entsteht, wie bei der Handhabung eines realen Instruments, das in einen realen Körper eindringt.Simulation device for simulating penetrations of an instrument ( 2 . 4 ) into a model body ( 1 ), wherein the simulation device comprises: - a handle ( 2 ) with the instrument ( 4 ) is slidably connected, wherein the handle ( 2 ) is held by a surgeon, - a position-determining device that detects the current position of the instrument ( 4 ) with respect to the handle ( 2 ) and generates a current position signal, - a force determination device ( 3 ) with the model body ( 1 ) and the environment of the model body, so that the current force can be determined with which the instrument ( 4 ) is pressed by means of the handle against the model body, wherein the force determination device generates a current electrical force signal, - a controllable drive device for defined displacement of the needle with respect to the handle and - a computing and control unit, which is technically connected to the drive device, wherein - the Computing and control unit has a memory in which body-specific puncture information and a computer program are stored and based on the current position and force signals, the drive device is controlled so that the pressure of the instrument against the model body at the surgeon the same back pressure, ie the same haptic Sensation arises, as in the handling of a real instrument, which penetrates into a real body. Simulationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung im oder am Handgriff angeordnet ist.Simulation device according to claim 1, characterized in that that the Drive device is arranged in or on the handle. Simulationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsermittlungsvorrichtung im oder am Handgriff angeordnet ist.Simulation device according to claim 1 or 2, characterized characterized in that Position detecting device is arranged in or on the handle. Simulationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lageermittlungsvorrichtung vorgesehen ist, die die aktuelle räumliche Lage der Nadel bezüglich des Körpers ermittelt und ein elektrisches Lagesignal erzeugt, welches der Rechen- und Steuereinheit zugeführt wird.Simulation device according to one of the preceding Claims, characterized in that a Lageermittlungsvorrichtung is provided, which is the current spatial Position of the needle with respect to the body determined and generates an electrical position signal which the computational and control unit supplied becomes. Simulationsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftsensor der Kraftermittlungsvorrichtung als 6-Komponenten-Kraftsensor ausgebildet, so daß die bei der Simulation entstehenden Kräfte und Momente erfaßbar sind, wobei mittels eines Algorithmus den Kraftangriffspunkt, die Stärke der Kraft und die Kraftrichtung des Instruments, d. h. die Wirkrichtung, ermittelbar ist, so daß daraus die räumliche Lage des Instruments ableitbar ist.Simulation device according to claim 4, characterized that the Force sensor of the force determination device as a 6-component force sensor trained, so that the in the simulation resulting forces and moments are detectable, wherein by means of an algorithm the force application point, the strength of the Force and the direction of force of the instrument, d. H. the effective direction, can be determined, so that it the spatial Location of the instrument is derivable. Simulationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Erzeugung einer grafischen Animation vorgesehen und ein Display (5) vorgesehen, auf dem die gerade vorgenommen Simulation als grafische Animation darstellbar ist.Simulation device according to one of hergemäß claims, characterized in that a device for generating a graphic animation provided and a display ( 5 ) is provided, on which the simulation just made can be displayed as a graphic animation. Simulationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tongenerator mit einem Lautsprecher (6) vorgesehen ist, so daß Geräusche oder Schmerzenslaute, die im realen Fall auftreten können, einspielbar sind.Simulation device according to one of the preceding claims, characterized in that a tone generator with a loudspeaker ( 6 ) is provided so that noises or pain sounds, which can occur in the real case, are playable.
DE102005062611A 2005-12-23 2005-12-23 Stimulation device for stimulating penetration process of e.g. needle, has drive device controlled based on signals such that pressure and/or haptic sensation is provided during pressing of instruments against body by surgeon Ceased DE102005062611A1 (en)

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