[發(fā)明專利]一種輔助微創(chuàng)手術(shù)中夾持內(nèi)窺鏡的末端執(zhí)行器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510829243.0
• 申請日: 2015-11-25
• 公開（公告）號: CN105250025B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮美;董光友;付宜利;趙繼
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B17/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所23109
• 代理人: 王大為

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微創(chuàng)外科手術(shù)醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輔助微創(chuàng)手術(shù)中夾持內(nèi)窺鏡的末端執(zhí)行器。

背景技術(shù)

在傳統(tǒng)微創(chuàng)手術(shù)中需要助手把持內(nèi)窺鏡為主治醫(yī)生提供視覺引導(dǎo)，這種手術(shù)實(shí)施方式造成醫(yī)生手-眼協(xié)調(diào)性差、且助手長時間的把持內(nèi)窺鏡容易疲勞而引起的手術(shù)圖像的不穩(wěn)定。為解決這個問題，近些年來，機(jī)器人技術(shù)廣泛應(yīng)用到微創(chuàng)手術(shù)中，由此發(fā)展起來的機(jī)器人輔助微創(chuàng)手術(shù)通過手術(shù)機(jī)器人的末端執(zhí)行器來替代醫(yī)生把持手術(shù)器械、替代助手把持內(nèi)窺鏡，醫(yī)生可控制末端執(zhí)行器運(yùn)動來完成手術(shù)圖像視野的變換，這種手術(shù)模式提高了手術(shù)操作精度和靈活度，擴(kuò)展了術(shù)式類別。為保證手術(shù)安全，所研究的末端執(zhí)行器需設(shè)計為遠(yuǎn)心機(jī)構(gòu)形式，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺鏡繞切口做探入運(yùn)動和切口切線方向兩個轉(zhuǎn)動的“定點(diǎn)”運(yùn)動。

專利申請?zhí)枮?00510013171.9、公開號為CN1654174A、公開日為2005年8月17日的發(fā)明專利公開了一種《外科手術(shù)機(jī)器人從操作手》，該專利中所述的末端執(zhí)行器是通過驅(qū)動主要由齒扇、齒輪、弧形導(dǎo)軌組成的圓弧運(yùn)動關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)和弧形導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，使固定在前端的手術(shù)工具包括內(nèi)窺鏡實(shí)現(xiàn)繞切口的運(yùn)動。該末端執(zhí)行器存在末端質(zhì)量大、運(yùn)動角度小的問題。專利申請?zhí)枮镻CT/IT2005/000486、公開號為WO2006016390A1、公開日為2006年2月16日的專利公開了一種《用于控制內(nèi)窺鏡精確操作的機(jī)器人系統(tǒng)》，該專利中所述的夾持內(nèi)窺鏡的末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)是通過主動模式控制保持機(jī)器人實(shí)際位置的三至五個自平衡機(jī)械臂(也可用于被動控制)組成。至少兩個機(jī)械臂支撐微創(chuàng)手術(shù)內(nèi)窺鏡的運(yùn)動系統(tǒng),其中每個機(jī)械臂都能驅(qū)動內(nèi)窺鏡繞兩個相互垂直的軸轉(zhuǎn)動,并能獨(dú)立夾持內(nèi)窺鏡沿切口插入病人的體內(nèi)，然而其不足之處在于：結(jié)構(gòu)復(fù)雜,控制難度較大,生產(chǎn)成本較高。專利申請?zhí)枮?00710072692.0、公開號為CN101112329A、公開日為2008年1月30日的發(fā)明專利公開了一種《主被動式內(nèi)窺鏡操作手術(shù)機(jī)器人》，該專利中所述夾持內(nèi)窺鏡的末端執(zhí)行器是在內(nèi)窺鏡的連接處采用了球鉸鏈裝置，機(jī)器人機(jī)械臂帶動內(nèi)窺鏡運(yùn)動，并在患者切口的約束下，由球關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)繞切口的運(yùn)動。該末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)簡單,制作成本相對不高,然而它存在對患者切口一定的作用力。專利申請?zhí)枮?00810152765.1、公開號CN101396298A、公開日為2009年4月1日的發(fā)明專利公開了《一種用于輔助微創(chuàng)外科手術(shù)的持鏡機(jī)器人系統(tǒng)》，該專利中所述夾持內(nèi)窺鏡的末端執(zhí)行器采用平行四邊形結(jié)構(gòu)，通過驅(qū)動其相鄰兩桿，為機(jī)構(gòu)提供了兩個自由度，結(jié)構(gòu)體積小，但其遠(yuǎn)心運(yùn)動是通過在內(nèi)窺鏡連接處添加了兩個被動旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，依靠切口的約束來滿足手術(shù)自由度要求，其約束作用同樣對患者切口本身產(chǎn)生一定的影響。專利申請?zhí)枮?00710043740.3、公開號為CN100486533C，公開日為2009年5月13日的發(fā)明專利公開了一種《鼻腔手術(shù)內(nèi)窺鏡輔助機(jī)械手》，該專利所述的夾持內(nèi)窺鏡的末端執(zhí)行器由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、俯仰機(jī)構(gòu)組成。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要通過其行星齒輪和中心齒輪嚙合實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，俯仰機(jī)構(gòu)主要是通過其小齒輪與齒條板的內(nèi)齒圈嚙合運(yùn)動實(shí)現(xiàn)俯仰運(yùn)動；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和俯仰機(jī)構(gòu)的運(yùn)動副軸線匯交于一點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)心運(yùn)動。該專利所述的末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，質(zhì)量偏大，其齒輪、齒條的安裝及嚙合對遠(yuǎn)心運(yùn)動影響較大。專利申請?zhí)枮?00910073024.9、公開號為CN101690674A、公開日為2010年4月7日的發(fā)明專利公開了一種《腹腔微創(chuàng)外科手術(shù)用器械夾持機(jī)械手》，該專利所述的手術(shù)工具(包括內(nèi)窺鏡)夾持機(jī)械手是利用軸驅(qū)動關(guān)節(jié)和由驅(qū)動機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、平臺機(jī)構(gòu)組成的單平行四桿關(guān)節(jié)，實(shí)現(xiàn)手術(shù)器械(包括內(nèi)窺鏡)在手術(shù)過程中繞定位板上的定位孔做定點(diǎn)運(yùn)動。該夾持執(zhí)行器提高了手術(shù)的可靠性和安全性，然而它存在擺動過程中容易產(chǎn)生運(yùn)動干涉、夾持機(jī)械手末端質(zhì)量大等不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有外科手術(shù)中夾持內(nèi)窺鏡的裝置重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、擺動過程中容易產(chǎn)生運(yùn)動干涉，對患者的手術(shù)切口存在作用力等問題，進(jìn)而提出一種輔助微創(chuàng)手術(shù)中夾持內(nèi)窺鏡的末端執(zhí)行器。