[發明專利]一種血管介入手術機器人導管導絲協同控制系統及方法

在審

• 申請號: 201910171441.0
• 申請日: 2019-03-07
• 公開（公告）號: CN109730779A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 郭健;郭書祥;孟鋮;詹琦;金曉亮
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: A61B34/37
• 分類號: A61B34/37
• 代理公司: 天津市尚文知識產權代理有限公司 12222
• 代理人: 程昊

一種血管介入手術機器人導管導絲協同控制系統，包括主端子系統和從端子系統，能同時控制導管和導絲進行協同操作；其方法包括：主操作器檢測醫生的操作信息；導管及導絲的軸向運動信息和旋轉距離信息的傳遞；從操作器執行介入；從操作器的受力檢測；操作信息的采集過程；主操作器的力反饋過程；符合醫生操作習慣，操作方法容易實現，精度高，且結構簡單穩定。

(一)技術領域：

本發明屬于主從微創血管介入手術機器人技術領域，是一種全新的主從操作系統，可以實現從端中導管導絲控制技術以及主端力反饋的實現，特別是一種血管介入手術機器人導管導絲協同控制系統及方法。

(二)背景技術：

目前中國已逐步進入老齡化社會，同時伴隨著全國城市化的發展，心腦血管疾病危險性越發增加。在每年人類患病死亡總數中，心腦血管疾病占比高達42％，嚴重威脅居民健康。伴隨著心腦血管疾病發病率的升高，也同時使其有治療效手段血管介入手術的需求增加，相關研究也逐年增長。

血管介入手術是指醫生借助血管造影及X光影像導航，將導管/導絲通過血管深入人體病變處，再對血管內病灶處進行診斷與治療。與傳統開刀手術比，具有手術傷口小、恢復快、相關并發癥少、安全系數高等優點。但同時，該手術也存在明顯的缺點：醫生在手術工作中，將處于射線環境下，雖然穿著鉛衣，但是長期操作仍會對身體造成很大的傷害。另外，由于手術操作復雜，且手術時間較長，將導致醫生疲勞及人手操作不穩定等因素，這將直接影響手術的質量。這些缺點在一定程度造成醫院患者多、醫生少的局面。

近些年，隨著機器人技術迅速發展。國內外已經有很多機構研發了用于輔助醫生手術操作的手術機器人，這在臨床上有很大的應用前景。血管介入手術機器人一般包括主手和從手，使醫生不用在X光的照射下便可完成手術，而且機器人的自身控制穩定性避免了手術時的人手抖動帶來的安全隱患。

在眾多研究中，介入手術機器人從端方面，大多數研究只實現了導管的推送，而實際手術過程中醫生需要同時控制導管及導絲，且基于摩擦滾輪的方式推送導絲容易產生推進誤差。因此，從端的導管和導絲在手術過程中受力信息的采集是研究重點之一，很多研究中忽視了對導管或者導絲受力信息的反饋，這很大程度上限制了醫生在手術過程中的臨場感。介入手術機器人主端方面，很多研究中采用的是目前市面上已有的力反饋裝置，但是這類裝置不符合醫生在手術過程中的操作習慣。綜上所述，設計一款符合醫生操作習慣且能夠實現導管、導絲協同操作的介入手術機器人很有必要。

(三)發明內容：

本發明的目的在于提供一種血管介入手術機器人導管導絲協同控制系統及方法，它可以克服現有技術的不足，結構簡單易實現，且操作方便，是一種符合醫生操作習慣且能夠實現導管、導絲協同操作的主從微創血管介入手術機器人，它可以實現導管、導絲的協同介入動作，并且使醫生能夠像在進行傳統手術一樣去操作，符合醫生的操作習慣，還能將實時的力覺信息和視覺信息直觀的反饋給醫生，增加醫生在手術中的臨場感，提高介入手術的安全性和可操作性，且結構簡單易實現。

本發明的技術方案：一種血管介入手術機器人導管導絲協同控制系統，其特征在于它包括主端子系統和從端子系統，能同時控制導管和導絲進行協同操作；其中，所述主端子系統是由主操作器、主控制器和PC(PersonalComputer，個人計算機)顯示屏構成；所述主操作器是由導管操作裝置和導絲操作裝置構成，用于實現對導管和導絲的操作；所述導管操作裝置和導絲操作裝置分別由醫生的左右手控制操作，其輸入端接收醫生雙手的操作信號和主控制器的控制信號，其輸出端連接主控制器，將操作信息發送給主控制器；所述主控制器與主操作器之間呈雙向數據連接，用于實現主控制器對導管和導絲的操作控制，將力反饋控制信息實時傳遞給醫生；所述PC顯示屏用于顯示血管介入手術中的病灶信息和機器人的手術狀態；