[發明專利]手術刀空間軌跡的物聯預測控制方法與裝置

有效

• 申請號: 201310395311.8
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103536362A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 史建剛;沈逸林
• 申請（專利權）人: 史建剛;沈逸林;王元
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

技術領域

本發明涉及醫療器械領域，具體而言涉及一種手術刀空間軌跡的物聯預測控制方法與裝置。

背景技術

外科手術器械當中，手術刀無疑是應用最為廣泛的一種，它幾乎是在外科手術操作過程中，在組織或器官上造成切口的唯一工具，而如何在不穩定醫療手術環境中安全正確使用手術刀進行手術急需相關技術提供支持。目前在世界范圍研發的外科手術安全控制與分析技術主要集中在：從手術力學分析入手，借助于外科手術醫務人員的實際臨床操作經驗，通過手術器械仿真和改進手術刀具以安全有效地進行各種手術，形成應付各種突發情況的方法，根據功能不同，改進后的外科手術方法和刀具具有特殊的功能，而國內外外科手術刀安全控制與分析技術相關的研究包括，基于虛擬外科手術系統的仿真手術刀設計，臨床手術的三維跟蹤實現和基于手術力學分析的多功能外科手術刀具等方面。

現有的外科臨床用手術刀以及改進后的多功能手術刀，只是完成簡單的外科臨床手術安全操作輔助功能，對手術刀軌跡的異常識別能力有限，無法對環境的不穩定和手術空間切割區域進行全方位的實時全權監控，而基于虛擬外科手術系統的仿真手術刀，能夠完成復雜的外科手術動作分析，但仿真結構復雜，主要完成一些特定的分析任務，不是針對外科臨床手術全方位的實時全權監控設計的，臨床手術刀通過三維跟蹤實現的智能化程度也有限，并且無法感知外科臨床手術環境信息，不能對外科臨床手術情況進行實時綜合分析，從而進行全方位的監控服務。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明旨在于提供一種手術刀空間軌跡的物聯預測控制方法與系統，基于外科手術刀空間軌跡的全方位物聯預測控制和外科臨床環境信息的監測控制，提供可控外科手術刀滿足抗環境動態抖動的解決方案。

本發明的另一目的在于提供一種伸縮式手術刀的手柄裝置。

為達成上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種伸縮式手術刀的手柄裝置，包括刀柄主體和位于主體內的刀柄控制系統，該刀柄控制系統包括微控制器、電磁傳動裝置、探測器、無線信號收發器和電源，電源提供前述微控制器、電磁傳動裝置、探測器和無線信號收發器的工作電壓，其中：前述微控制器用于控制手術刀的工作模式并發出控制信號，前述電磁傳動裝置用于根據前述控制信號驅動手術刀伸縮，前述探測器用于檢測手術刀的空間位置，前述無線信號收發器用于與外部的通訊和交互。

進一步，前述手柄裝置還包括一模式控制開關連接至前述微處理器，用于從外部可接近地操作以設定手術刀的工作模式。

進一步，前述探測器自動或可控制地檢測手術刀的空間位置，并通過前述無線信號收發器發送檢測信號。

進一步，前述無線信號收發器自動或可控制地接收外部主控設備發送的對手術刀的控制命令信號，前述微處理器根據該控制命令信號控制電磁傳動裝置實現對手術刀的伸縮控制。

進一步，前述電源為可充電式電池，容納在一電池盒內。該電池盒全部或至少部分地容納在刀柄主體內。

進一步，前述手柄裝置還包括一個或多個指示器，該指示器置于前述刀柄主體表面上或刀柄主體內并由微處理器控制，微處理器基于手術刀的不同工作模式和/或前述電源的工作狀態而激活所述指示器以提供視覺指示。

本發明的另一方面還提出一種手術刀空間軌跡的物聯預測控制系統，包括伸縮式手術刀、刀柄控制系統以及手術刀空間主控系統，刀柄控制系統與手術刀空間主控系統之間通過各自的無線信號收發器建立信號傳輸鏈接，其中：

刀柄控制系統包括微控制器、電磁傳動裝置、探測器和第一無線信號收發器，前述微控制器用于控制手術刀的工作模式并發出控制信號，前述電磁傳動裝置用于根據前述控制信號驅動手術刀伸縮，前述探測器用于檢測手術刀的空間位置；

手術刀空間主控系統具有一手術刀空間物聯控制裝置，該裝置包括環境動態平衡傳感器、平衡分析模塊、模式分析模塊、手術刀伸縮控制指令模塊和第二無線信號收發器，前述平衡分析模塊基于環境動態平衡傳感器檢測的手術環境判斷穩定狀態，存在異常狀態時通過第二無線信號收發器向刀柄控制系統發送安全控制指令信號，前述模式分析模塊基于前述探測器檢測的空間位置信號與預設手術方案軌跡的比較結果，控制通過前述第二無線信號收發器向刀柄控制系統發送手術刀工作模式驅動控制指令信號，前述安全控制指令信號和手術刀工作模式驅動控制指令信號在手術刀伸縮控制指令模塊中生成；

前述刀柄控制系統中的微控制器基于前述安全控制指令信號或手術刀工作模式驅動控制指令信號控制電磁傳動裝置驅動手術刀伸縮。

進一步，前述手術刀工作模式驅動控制指令信號中包括手術刀的伸縮距離和伸縮速度信號。