[發明專利]一種前列腺穿刺手術機器人

有效

• 申請號: 201710234859.2
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN106901836B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 張旭明;覃瑤
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B10/02;A61B17/34
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

本發明公開了一種前列腺穿刺活檢手術機器人，用于輔助醫生進行前列腺的穿刺活檢手術，包括：升降調節機構、第一直線運動機構、第二直線運動機構、第一角度調節機構、第二角度調節機構、穿刺組件。穿刺角度僅由第一角度調節機構和第二角度調節機構決定，穿刺部位的對準則由升降機構、第一直線運動機構、第二直線運動機構共同完成，穿刺組件控制穿刺針的進給。本發明位置調節與角度調節相互獨立，互不影響，從而使手術操作靈活度高，而六個自由度的控制，在保證手術位置和角度精確的情況下，能夠盡可能的擴大調整范圍，適應不同環境、不同患者的實際需求；位置、角度調整靈活，穿刺過程平穩，提高了穿刺活檢的精度。

技術領域

本發明屬于醫療器械領域，具體涉及一種前列腺穿刺手術機器人，用于輔助醫生進行前列腺的穿刺活檢手術。

背景技術

前列腺癌在全球各種惡性腫瘤中的發病率位列第二，在美國已經超過肺癌，高居第一。近年來，隨著社會和經濟的快速發展，人們生活水平顯著提高，前列腺癌在我國的發病率和死亡率呈明顯上升態勢。經直腸超聲引導下前列腺穿刺活檢術是確診前列腺癌的金標準，但其活檢取樣的結果易受人工扎針精度、活檢針刺入姿態限制等因素的影響。前列腺穿刺活檢機器人將有利于提高活檢樣本的利用率，提升前列腺活檢的扎針精度和縮短手術時間，已成為國內外的研究熱點。目前，國內外高校等科研機構在前列腺穿刺活檢機器人開發方面開展了一定的研究工作：

韓國的Bummo Ahn等人將觸診應用于前列腺穿刺活檢中，開發出一款前列腺穿刺活檢機器人。該機器人通過計算機進行控制，無需手工完成穿刺操作，通過將壓力傳感器加入到探頭前端從而完成醫學上的觸診，甄別出由于腫瘤而使組織硬度增加的區域，然后對這一部分進行穿刺，增強了穿刺的針對性，但是對于這種觸診方式在前列腺腫瘤區域判斷的可靠性還有待考證。

Nikolai Hungr等人開發了基于超聲導引的前列腺癌短程治療的機器人，該機器人超聲探頭和穿刺針相互分離，整個短程治療的穿刺過程無需手工操作，通過計算機控制，最大誤差小于2mm。但是，整個系統體積過于龐大，需要占用較大的空間。

德國的Longquan Chen等人針對MRI成像環境，開發了一款前列腺穿刺手術機器人。該機器人擁有五個自由度，滿足了對前列腺各部分進行穿刺的需求。同時通過MRI進行手術導航，具有較高的定位精度。但是，因應用于MRI成像的環境中，所以整個機器人的材料有特殊要求，成本較高。

2014年，由IEEE成員Dan Stoianovici等人開發了一臺經直腸的前列腺穿刺活檢機器人。該機器人擁有3個自由，采用氣動方式進行驅動，工作在MR的環境中。其中機器人整體結構比較緊湊，可實現部分的位置調整，但是最后的穿刺仍然要靠人工去進行。而且通過直腸進行穿刺活檢相較于經會陰的方法更容易帶來穿刺后的并發癥。

由新加坡南洋理工大學的Wan Sing Ng等人開發的經會陰前列腺穿刺活檢機器人通過超聲進行手術導航，可以提前進行穿刺路徑的手術規劃和前列腺的三維圖像重建。該機器人包含9個自由度。超聲探頭和穿刺模塊相互分離，通過一段弧形導軌來調節穿刺針的穿刺角度，探頭可以在水平和豎直平面內旋轉。雖然機器人較為靈活，但是仍然要靠醫生通過手動去進行一部分的位置調節。

國內，哈爾濱工業大學開發了三維超聲影像引導下的介入手術機器人輔助系統，該系統包括6自由度穿刺機器人、三維超聲及電磁定位模塊三部分。其中，三維超聲用于醫生了解到病灶信息及進針路徑的規劃，而電磁定位模塊用于對機器人末端進行空間定位與實時監測。

天津大學設計了基于二維超聲導引的六自由度前列腺近距離治療機器人，該機器人包括定位模塊和位于定位模塊上的驅動模塊，其中驅動模塊由超聲探頭夾持器和導引模塊組成，機器人能操控導引模塊到達合適位置和旋轉至合適角度。

上述機器人大多存在結構復雜，靈活性不足，可實現的扎針范圍和入針角度有限等缺點，因此研究結構精簡、靈活性好且入針角度調節范圍大的前列腺穿刺活檢手術機器人對提高活檢效率和準確率具有重要價值和意義。