[發明專利]一種電磁式力反饋穿刺手術輔助裝置及機器人穿刺系統

有效

• 申請號: 201810971749.9
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN109009444B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 曾國華;胡鵬;馬建強
• 申請（專利權）人: 廣州醫科大學附屬第一醫院;廣州市美太貿易有限公司;貴州泰誠科技發展有限公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B17/34
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;麥小嬋

本發明公開了一種電磁式力反饋穿刺手術輔助裝置，包括處理器、穿刺針裝置以及力反饋控制裝置；穿刺針裝置包括穿刺針和電動缸，穿刺針的針體連接在電動缸的滑塊上，且滑塊上設有用于檢測穿刺針在穿刺進針時阻力信號的力傳感器，電動缸的驅動端、力傳感器的輸出端分別與處理器電連接；力反饋控制裝置包括手柄和電磁制動器，手柄連接在電磁制動器的制動軸連接，且手柄上設有用于檢測手柄轉動角位移信號的角位移傳感器，電磁制動器、角位移傳感器輸出端分別與處理器電連接。本發明能夠有效地實現穿刺針在進針過程中的力反饋，便于手術醫生掌握穿刺針在進針過程中力的大小，從而有利于提供虛擬真實的手術環境，并降低穿刺手術的風險性。

技術領域

本發明涉及自動化技術領域，尤其是涉及一種電磁式力反饋穿刺手術輔助裝置及機器人穿刺系統。

背景技術

目前，穿刺手術屬于一種微創手術，如經皮腎穿刺手術、經皮神經外科穿刺術、經皮骨科穿刺術等，用于建立進入體腔的人工通道。在穿刺手術中，主要通過穿刺針在患者皮膚的切口處穿透體壁進入體腔，通常需要醫生握持穿刺針并施加較大的穿刺操作力，用于克服刺破和割開組織的阻力，以及擴張和脹大組織的阻力，由于醫生的人工穿刺需要借助X光機進行，醫生會暴露在X光線的照射下，穿刺過程在一定程度上會影響到手術醫生的身體健康。

為保證醫護人員的身體健康，穿刺手術機器人代替醫生的手動操作，醫生可以遠離X光機，在鉛屏的保護下，一方面通過顯示屏觀察手術情況，另一方面通過操作臺控制機器人操縱穿刺針執行穿刺手術動作。

然而，這種穿刺手術機器人雖然能夠代替醫生手動操作穿刺手術，但是在進行穿刺手術時，醫生卻無法感知到穿刺針在穿透體壁進入體腔的過程中其力度的大小變化，僅僅依賴于人眼觀察顯示屏上的圖像，導致醫生只能通過操作臺控制穿刺針的進入體腔的程度，而無法掌握穿刺針在進針過程中力的大小，不能全方位的掌握手術狀況。這不僅導致這種穿刺手術的操作難度較大，且仍然具有一定的手術風險性。

發明內容

本發明實施例提供了一種電磁式力反饋穿刺手術輔助裝置及機器人穿刺系統，以解決現有的穿刺手術機器人無法向手術醫生反饋穿刺針在進針過程中力的大小的技術問題，從而有效地實現穿刺針在進針過程中的力反饋，便于手術醫生掌握穿刺針在進針過程中力的大小，進而有利于提供虛擬真實的手術環境，降低穿刺手術的風險性。

為了解決上述技術問題，本發明一方面提供了一種電磁式力反饋穿刺手術輔助裝置，包括處理器、穿刺針裝置以及力反饋控制裝置；

所述穿刺針裝置包括穿刺針和電動缸，所述穿刺針的針體連接在所述電動缸的滑塊上，且所述滑塊上設有用于檢測所述穿刺針在穿刺進針時阻力信號的力傳感器，所述電動缸的驅動端、所述力傳感器的輸出端分別與所述處理器電連接；

所述力反饋控制裝置包括手柄和電磁制動器，所述手柄的一端連接在所述電磁制動器的制動軸連接，且所述手柄的一端上設有用于檢測所述手柄轉動角位移信號的角位移傳感器，所述電磁制動器的驅動端、所述角位移傳感器輸出端分別與所述處理器電連接。

作為優選方案，所述電動缸包括電機、缸體、絲桿、內磁性滑塊以及滑塊；

所述絲桿設于所述缸體的空腔內，且所述絲桿的一端可轉動地連接在所述缸體的一端側壁上，所述絲桿的另一端穿過所述缸體的另一端側壁連接在所述電機的轉軸上；

所述內磁性滑塊可移動地連接在所述絲桿上，所述滑塊的材質為磁性材質，所述滑塊與所述內磁性滑塊磁性吸附并連接在所述缸體上，且可帶動所述穿刺針沿所述缸體的軸向往返運動。

作為優選方案，所述角位移傳感器包括編碼器。

作為優選方案，所述力反饋控制裝置還包括安裝架，所述電磁制動器安裝在所述安裝架上。

作為優選方案，所述穿刺針的中心軸線與所述缸體的中心軸線平行，且所述穿刺針的尖端與所述磁性滑塊的運動方向一致。