[實用新型]一種介入手術機器人的主端操作裝置

有效

• 申請號: 202020130222.6
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN212089719U
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 郭書祥;楊程;郭陽鳴;包賢強
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: A61B34/37
• 分類號: A61B34/37
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 許姣;仇蕾安

本實用新型公開了一種介入手術機器人的主端操作裝置，包括：旋轉檢測機構和扭矩反饋機構，旋轉檢測機構包括：前固定板、前導向管、夾持件、后導向管、光電傳感器、滾珠軸承A、光電碼盤、底座、滾珠軸承B和后固定板；扭矩反饋機構包括：齒輪A、磁粉制動器、滾珠軸承C、齒輪B、聯軸器、齒輪C、齒輪D和轉軸；能夠實現介入手術機器人實際應用時將醫生旋轉導管或導絲的操作傳遞給手術室內的介入手術機器人，同時將介入手術機器人操作時產生的扭矩反饋給醫生，提升遠程操作介入機器人進行手術的安全性。

技術領域

本實用新型涉及介入手術機器人技術領域，具體涉及一種介入手術機器人的主端操作裝置。

背景技術

世界衛生組織發布的世界衛生統計報告顯示，2016年全球有1790萬人死于心腦血管疾病，死亡率位居四大非傳染性疾病之首。現有的心腦血管疾病治療方式主要是介入手術治療。為了避免醫生在介入手術過程受到輻射傷害，使用介入手術機器人輔助醫生完成介入手術已成為國內外研究的熱點。

為解決血管介入手術過程中的醫生健康及手術安全問題，國內外企業、高校等機構紛紛致力于血管介入手術機器人研究，主要涉及機構設計、主從控制、力反饋、手術導航、安全策略等技術。比較成熟的機器人包括X、MagellanTM、AmigoTM、NiobeTM等。

以美國Corindus Vascular Robotics公司在2004年研發出的200血管介入手術機器人系統為例。該系統為遠程控制系統，由醫生控制臺和從端操作器組成。醫生控制臺具有防輻射功能，其包括觸摸屏和控制桿，醫生通過操作觸摸屏和控制桿來實現對從端操作器的控制。從端操作器能夠通過三自由度的機械臂來進行位姿調節，實現導管與血管入口相對位置的調節。該機器人系統利用被動導管(常規導管)來實施血管介入手術。從端操作器利用摩擦輪驅動的方式，來完成對常規導管的夾持，并能夠實現直線運動和旋轉運動兩個自由度的控制。同時，該機器人系統為開放式設置，醫生能夠根據手術的操作需要來選擇不同類型的被動導管進行手術。該機器人系統能夠完成對經皮冠狀動脈介入治療導管的控制，同時能夠實現對支架和球囊導管的推送。在通過臨床實驗驗證后，其完成了美國食品藥品監督管理局(FDA)注冊。Corindus Vascular Robotics公司一直致力于產品的改進，并將機器人系統升級為GRX系統。但該系統仍存在不足，例如機器人只能使用特殊的導管(導管頭端通過電機等機構驅動，能夠實現一定程度的彎曲旋轉)進行手術操作，也無法操作導絲進行手術。

在成熟的商業產品之外，國內外的高校在介入手術機器人這一領域也進行了相關研究。最新的相關研究包括：中國科學院深圳先進技術研究院王磊研究員團隊在2018年設計了一種新型血管介入手術機器人系統，該機器人系統能夠利用直線推動裝置和旋轉驅動裝置來實現手術過程中導管的推送和旋轉；同時，該團隊提出了一種用于心血管通路間隙補償的自適應系統，該自適應系統由神經模糊模塊組成，模塊能夠根據誤差力控制模型中計算的接觸力和運動信號來對血管通路間隙進行預測，通過血管模型實驗驗證了該方法的可行性，其能夠有效減少心血管通路中的側隙。上海交通大學王坤東副教授等人于2018年研制出了一種血管介入手術機器人，該血管介入手術機器人由四個機械手組成，用來模擬醫生和助手共四個手的操作，機械手設置在橫梁上，并通過繩索驅動來控制，每個機械手有三個自由度，可實現推送、旋轉和夾持，機器人通過控制面板的操作搖桿能夠實現對機械手的控制，然而該血管介入手術機器人由于控制面板采用操作搖桿來實現控制，缺乏手術操作力反饋功能。

具體地，現有技術中的介入手術機器人仍存在以下問題：

(1)目前的主端控制器裝置本身在旋轉檢測上存在缺陷：通過操作桿操作，導致醫生在進行導管或導絲旋轉操作過程中無法進行一次性大幅度旋轉操作，這個弊端直接限制醫生自由發揮自身的手術操作技巧。

(2)目前的主端控制器只能實現線性的力反饋，無法實現對扭矩的反饋，而醫生在操作導管或導絲時扭矩也是其操作的安全判斷重要依據。

發明內容