[發(fā)明專利]體內(nèi)醫(yī)療器械自動引導機器人系統(tǒng)及其自動引導方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010120178.5
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111281544B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設計）人: 宋璐;衛(wèi)亞博;馮艷平;宋燕燕;孫艷敏
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西中醫(yī)藥大學
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B34/20;A61B34/32
• 代理公司: 西安瀚匯專利代理事務所(普通合伙) 61279
• 代理人: 汪重慶

本發(fā)明提供了一種體內(nèi)醫(yī)療器械自動引導機器人系統(tǒng)，包括：驅(qū)動器，與柔性器械驅(qū)動連接，用于驅(qū)動柔性器械在解剖結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生直線運動和旋轉(zhuǎn)運動；柔性器械，用于插入解剖結(jié)構(gòu)的目標位置；跟蹤模塊，用于獲得柔性器械在患者解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)的位置；計算機模塊，用于輸出對驅(qū)動器的控制指令。同時提供了一種基于上述體內(nèi)醫(yī)療器械自動引導機器人系統(tǒng)實現(xiàn)的自動引導方法。本發(fā)明顯著減少了對患者和醫(yī)生的X射線照射；最小化了柔性器械和機器人部件之間的摩擦；減小了機器人系統(tǒng)的總體尺寸；降低了生產(chǎn)成本；縮短了臨床操作的持續(xù)時間，并能夠?qū)Ⅲw內(nèi)醫(yī)療器械精確地引導至目標位置。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領域，具體地，涉及一種體內(nèi)醫(yī)療器械自動引導機器人系統(tǒng)及其自動引導方法。

背景技術(shù)

醫(yī)療干預，如血管內(nèi)手術(shù)、肺結(jié)節(jié)活檢或任何其他需要在人體內(nèi)插入導管的手術(shù)，需要使用CT和透視成像指導，這將導致患者和醫(yī)生長時間暴露在X射線的照射下，有潛在的不安全因素。肺癌是全球最常見的癌癥，每年診斷出的新病例超過200萬。幸運的是如果及早發(fā)現(xiàn)，存活的可能性大大提高。如果在I期診斷，5年內(nèi)存活率75％，而在IV期診斷，存活率僅為1％。早期診斷需要發(fā)現(xiàn)并取樣(活檢)位于肺實質(zhì)和主要位于支氣管周圍的小結(jié)節(jié)。目前，患者在接受肺部放射成像識別到可疑結(jié)節(jié)后，經(jīng)常提示需要進一步診斷。在支氣管鏡檢查中，攝像機被插入氣道，但由于體積大它無法到達小氣道中的惡性肺結(jié)節(jié)附近。為了進行活檢，支氣管鏡必須通過一個尖銳的活檢針或者鉗盲目地朝有結(jié)節(jié)肺組織的大致方向推進。為了提高手術(shù)的準確性，一般會實時近距離的行x射線(透視)檢查，使病人和醫(yī)生暴露在有害的輻射下。

計算機輔助技術(shù)和醫(yī)療機器人技術(shù)提出了可行的解決方案，但目前還不是最優(yōu)的?，F(xiàn)有的計算機輔助技術(shù)和醫(yī)療機器人技術(shù)，在進行介入治療時，一般是采用影像設備來監(jiān)控導管在患者體內(nèi)的位置，然后由操作者按照主觀判斷來實時調(diào)整方向和控制速度，通常存在如下問題：技術(shù)成本和使用條件高，使用復雜，瞄準精度低，系統(tǒng)尺寸大，缺乏合適的儀器和特定的引導，增加了導管樣儀器和機器人部件之間的摩擦，且病人和醫(yī)生仍然需要暴露在X射線的照射下。

目前沒有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術(shù)的說明或報道，也尚未收集到國內(nèi)外類似的資料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種體內(nèi)醫(yī)療器械自動引導機器人系統(tǒng)及其自動引導方法。該系統(tǒng)及方法通過配置插入裝置和旋轉(zhuǎn)裝置，使柔性器械在插入解剖結(jié)構(gòu)時能夠以旋轉(zhuǎn)的方式前進，通過放置在柔性器械尖端的跟蹤傳感器，將柔性器械定位到解剖結(jié)構(gòu)的目標位置。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種體內(nèi)醫(yī)療器械自動引導機器人系統(tǒng)，包括：

驅(qū)動器；與柔性器械驅(qū)動連接，用于驅(qū)動柔性器械在解剖結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生直線運動和旋轉(zhuǎn)運動；

跟蹤模塊；用于獲得柔性器械在患者解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)的位置；

計算機模塊：用于輸出對驅(qū)動器的控制指令。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動器包括導線、插入裝置、旋轉(zhuǎn)裝置、驅(qū)動器控制器以及多關(guān)節(jié)臂；其中：

所述導線沿著柔性器械運行，并分別與柔性器械和跟蹤模塊連接，用于將柔性器械連接至跟蹤模塊；

所述插入裝置用于實現(xiàn)柔性器械的直線運動；

所述旋轉(zhuǎn)裝置用于實現(xiàn)柔性器械的旋轉(zhuǎn)運動；

所述驅(qū)動器控制器分別與插入裝置和旋轉(zhuǎn)裝置控制連接；

所述多關(guān)節(jié)臂用于支撐及固定插入裝置和旋轉(zhuǎn)裝置。

優(yōu)選地，所述插入裝置包括：卷筒、插入電機、第一齒輪、第二齒輪、卷筒第一外殼、卷筒第二外殼、插入裝置支架和插入裝置外殼；其中：