[發(fā)明專利]基于無創(chuàng)式實時手術(shù)定位導航設(shè)備的骨科手術(shù)機器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610047353.6
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105434048B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何濱;沈麗萍;許碩貴;童睿
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州三壇醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B90/14;A61B17/56
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙)33213
• 代理人: 李靈鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于無創(chuàng)式實時手術(shù)定位導航設(shè)備的骨科手術(shù)機器人。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)手術(shù)方式下，醫(yī)生主要憑借視覺的主觀判斷和積累的手術(shù)臨床經(jīng)驗來決定手術(shù)路徑。特別是針對一些較為隱蔽的器官，即使經(jīng)驗很豐富的外科醫(yī)生有時在手術(shù)中也不能完全確認手術(shù)器械當前所在的準確位置，存在一定的失敗率，尤其是高難度手術(shù)，比如頸椎手術(shù)，存在一定死亡率和致殘率。此外，長時間的手術(shù)操作，會醫(yī)生會是一個極大的體力負擔，醫(yī)生容易發(fā)生疲勞，影響手術(shù)效果。

目前，世界上很多國家都致力于開發(fā)各種手術(shù)機器人，來克服人手操作的不足。手術(shù)機器人具有人手無法比擬的高穩(wěn)定性和精準度，超越了肉眼和人手的局限，且由此完成的手術(shù)創(chuàng)傷更小、失血更少，患者在術(shù)后恢復(fù)更快，愈合更好，能縮短住院時間。

目前手術(shù)機器人的建構(gòu)方式主要是三維圖像導航與機械臂相結(jié)合。專利號為02158691.8的專利，“計算機輔助髓內(nèi)釘遠端鎖定系統(tǒng)”，利用計算機視覺的三維導航原理，實現(xiàn)手術(shù)路徑的快速定位，從而實現(xiàn)髓內(nèi)釘固定的半自動化。專利號為200910237998.6的專利“骨科手術(shù)機器人輔助裝置及定位系統(tǒng)”，同樣也是利用三維導航實現(xiàn)了多個位置的骨固定術(shù)。

但由于采用這種建構(gòu)方式，這類手術(shù)機器人在使用過程中存在缺陷與不足：1.需要固定參考架，不僅給患者帶來額外的創(chuàng)傷，而且如果參考架術(shù)中移位（骨折塊移動、骨折疏松等），則會發(fā)生定位錯位，影響手術(shù)精度；2.需要三維重建，這不僅增加患者額外的輻射暴露，圖像采集及三維重建同樣也增加了手術(shù)時間。

為了改進現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，我們擬開發(fā)的手術(shù)機器人，采用了一種創(chuàng)新的建構(gòu)模型--二維圖像導航，精度高、輻射低、實時、無創(chuàng)。該設(shè)備適配二維轉(zhuǎn)三維裝置，實現(xiàn)極低輻射的三維導航。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于無創(chuàng)式實時手術(shù)定位導航設(shè)備的骨科手術(shù)機器人的技術(shù)方案，能夠快速、精確的建立微創(chuàng)手術(shù)的手術(shù)通道，增加手術(shù)安全性，提高手術(shù)準確率，同時減少輻射暴露及減少手術(shù)創(chuàng)傷。

所述的基于無創(chuàng)式實時手術(shù)定位導航設(shè)備的骨科手術(shù)機器人，其特征在于包括手術(shù)床、固定裝置、執(zhí)行機構(gòu)、機械臂和機械手，手術(shù)床上滑動設(shè)置固定裝置，固定裝置上方設(shè)置執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)一側(cè)設(shè)置機械臂，機械臂內(nèi)卡接設(shè)置機械手。

所述的基于無創(chuàng)式實時手術(shù)定位導航設(shè)備的骨科手術(shù)機器人，其特征在于：

所述的手術(shù)床，其與固定裝置通過軌道連接，軌道上具有鎖定裝置，能在軌道的任意位置進行鎖定；

所述的固定裝置，其包括水平移動機構(gòu)、垂直移動機構(gòu)和肢體夾緊裝置，水平移動機構(gòu)通過軌道副與手術(shù)床連接，用于機器人的初步定位；垂直運動機構(gòu)通過螺旋副來控制升降，用于適用不同體厚的患者；肢體夾緊裝置為一對固定夾，通過手柄調(diào)整固定夾位置能夠夾緊患者的肢體；

所述的執(zhí)行機構(gòu)，安裝于固定裝置的平臺上，用于激光線的捕捉和把持；執(zhí)行機構(gòu)包括上平面運動機構(gòu)和下平面運動機構(gòu)，上平面運動機構(gòu)包括了上平面X向移動機構(gòu)和上平面Y向移動機構(gòu)，上平面X向移動機構(gòu)上設(shè)有上平面激光點捕捉面板；下平面運動機構(gòu)包括了下平面X向移動機構(gòu)和下平面Y向移動機構(gòu)，下平面X向移動機構(gòu)上設(shè)有下平面激光點捕捉面板；

所述的機械臂，其與執(zhí)行機構(gòu)、機械手連接，具有繞正交兩軸旋轉(zhuǎn)的自由度，旋轉(zhuǎn)中心點在夾持的機械手的幾何軸線上；機械臂包括機械臂基座、旋轉(zhuǎn)軸和圓弧型夾持機構(gòu)，圓弧型夾持機構(gòu)設(shè)置在機械臂基座內(nèi)，旋轉(zhuǎn)軸一端連接機械臂基座，旋轉(zhuǎn)軸另一端連接上平面X向移動機構(gòu)或下平面X向移動機構(gòu)，旋轉(zhuǎn)軸能夠在上平面X向移動機構(gòu)或下平面X向移動機構(gòu)內(nèi)轉(zhuǎn)動；圓弧型夾持機構(gòu)包括相向設(shè)置的一對帶外齒弧形爪、小齒輪、復(fù)位彈簧和齒條，小齒輪通過軸轉(zhuǎn)動設(shè)置在圓弧型夾持機構(gòu)的殼體上，帶外齒弧形爪與齒條通過小齒輪嚙合且?guī)恺X弧形爪與齒條相向運動，齒條與圓弧型夾持機構(gòu)的殼體側(cè)壁之間設(shè)置用于對齒條復(fù)位的復(fù)位彈簧；