[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于人眼視網(wǎng)膜下注射的機(jī)器人遠(yuǎn)程定點(diǎn)控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110063385.6
• 申請(qǐng)日: 2021-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112891058A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃凱;林浩添;倪歡琦;夏俊;王婷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中山大學(xué);中山大學(xué)中山眼科中心
• 主分類(lèi)號(hào): A61F9/007
• 分類(lèi)號(hào): A61F9/007;B25J9/16;B25J11/00
• 代理公司: 廣州粵高專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 黃志鋮

本發(fā)明涉及一種用于人眼視網(wǎng)膜下注射的機(jī)器人遠(yuǎn)程定點(diǎn)控制方法，包括如下步驟：步驟一：選定入針位置，并設(shè)定機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)路徑；步驟二：另注射器獲得注射液；步驟三：控制機(jī)械臂沿著設(shè)定的運(yùn)動(dòng)路徑運(yùn)動(dòng)，令針尖末端沿著運(yùn)動(dòng)路徑移動(dòng)至轉(zhuǎn)折點(diǎn)；步驟四：通過(guò)機(jī)械臂帶動(dòng)針尖末端在轉(zhuǎn)折點(diǎn)處執(zhí)行RCM運(yùn)動(dòng)；步驟五：機(jī)械臂帶動(dòng)針尖末端繼續(xù)按照步驟二中設(shè)定的運(yùn)動(dòng)路徑運(yùn)行至視網(wǎng)膜層的目標(biāo)位置；步驟六：向目標(biāo)位置注射定量的注射液。該方法提供一種在存在阻力的高精度環(huán)境下，既能保證機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)自由度，又能夠精準(zhǔn)完成閉環(huán)運(yùn)動(dòng)的控制方式，克服了人手操作機(jī)械臂完成視網(wǎng)膜注射手術(shù)的精度限制，提高了精度，降低了人工操作的難度，避免了不必要的損傷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械臂控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于人眼視網(wǎng)膜下注射的機(jī)器人遠(yuǎn)程定點(diǎn)控制方法。

背景技術(shù)

視網(wǎng)膜注射是一種新型的眼底疾病治療方法，與玻璃體注射療法相比，采用視網(wǎng)膜注射能夠更精準(zhǔn)地將藥物運(yùn)輸?shù)窖鄣撞^(qū)，既能提升療效，也能夠降低副作用。但由于其操作難度大，精度限制高，對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生來(lái)說(shuō)完成視網(wǎng)膜注射操作依然十分困難。

公開(kāi)號(hào)為“CN109602499A”，公開(kāi)日為2019年4月12日的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種人機(jī)協(xié)作型眼科顯微手術(shù)輔助機(jī)器人系統(tǒng)操作方法，步驟一：粗?jǐn)[位階段；在眼科顯微手術(shù)的粗?jǐn)[位階段，采用手持模式手動(dòng)拖動(dòng)雙操作臂機(jī)器人的末端執(zhí)行器，通過(guò)六維力傳感器感知力的方向，控制雙操作臂機(jī)器人移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)末端執(zhí)行器的粗略位姿調(diào)整；步驟二：精擺位階段；踩下腳踏切換開(kāi)關(guān)，借助3D顯微裝置，利用主刀醫(yī)生控制面板上的搖桿，使手術(shù)注射器進(jìn)入患者眼部鞏膜上的孔膜中，并在副操作臂上的光源的照明下進(jìn)行手術(shù)注射器的姿態(tài)調(diào)整，對(duì)準(zhǔn)病灶的位置；步驟三：藥物注射。本發(fā)明用于眼底顯微手術(shù)。

但是在上述的方法中，主刀醫(yī)生需要手動(dòng)操控機(jī)器人，即使通過(guò)機(jī)器人的輔助提高的精度，可以降低視網(wǎng)膜注射的難度，但還是會(huì)受限于人工操作的，因?yàn)閷?duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生來(lái)說(shuō)完成視網(wǎng)膜注射操作依然不容易，容易在進(jìn)刀出刀的時(shí)候?qū)ι锝M織造成損傷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)中人工操控機(jī)器人進(jìn)行視網(wǎng)膜注射操作困難的問(wèn)題，提供一種用于人眼視網(wǎng)膜下注射的機(jī)器人遠(yuǎn)程定點(diǎn)控制方法，通過(guò)機(jī)械臂自動(dòng)控制注射器對(duì)視網(wǎng)膜層進(jìn)行注射，無(wú)需人工操作，提高視網(wǎng)膜注射的精度和操作難度。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供一種用于人眼視網(wǎng)膜下注射的機(jī)器人遠(yuǎn)程定點(diǎn)控制方法，包括機(jī)械臂和安裝于所述機(jī)械臂上的注射器，所述機(jī)械臂包括夾持所述注射器的夾持裝置和驅(qū)動(dòng)所述夾持裝置擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)臂；所述驅(qū)動(dòng)臂包括第一關(guān)節(jié)和與所述第一關(guān)節(jié)連接的第二關(guān)節(jié)，所述第一關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)所述夾持裝置擺動(dòng)，所述第二關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)所述第一關(guān)節(jié)擺動(dòng)；所述第一關(guān)節(jié)包括第一線性電機(jī)和第二線性電機(jī)；所述第二關(guān)節(jié)包括第三線性電機(jī)和第四線性電機(jī)；所述夾持裝置設(shè)置有驅(qū)動(dòng)所述注射器直線運(yùn)動(dòng)的第五線性電機(jī)和驅(qū)動(dòng)所述注射器活塞運(yùn)動(dòng)的第六線性電機(jī)；包括如下步驟：

步驟一：選定入針位置，并設(shè)定機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)路徑；

步驟二：控制第六線性電機(jī)帶動(dòng)注射器活塞后退，吸取注射液；然后再控制活塞前進(jìn)，排出注射器內(nèi)空氣；

步驟三：控制機(jī)械臂沿著設(shè)定的運(yùn)動(dòng)路徑運(yùn)動(dòng)，令機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)注射器的針尖末端沿著運(yùn)動(dòng)路徑移動(dòng)至轉(zhuǎn)折點(diǎn)；

步驟四：通過(guò)機(jī)械臂帶動(dòng)針尖末端在轉(zhuǎn)折點(diǎn)處執(zhí)行RCM運(yùn)動(dòng)，完成30-40度轉(zhuǎn)角，并令針尖末端與水平面呈60-80度傾角下接近視網(wǎng)膜層；針尖通過(guò)眼球表面鞏膜上的入針?biāo)淼肋M(jìn)入眼內(nèi)時(shí)，需要呈一個(gè)相對(duì)垂直的角度，進(jìn)入眼內(nèi)之后，為了能夠不破壞玻璃體到達(dá)眼底視網(wǎng)膜層，需要完成一個(gè)30-40度的轉(zhuǎn)角，讓針以與垂直面較大的一個(gè)傾角前進(jìn)到眼底區(qū)域。為了針尖在眼內(nèi)的移動(dòng)路徑不破壞玻璃體，造成玻璃體混濁等損傷，完成此傾角后可減少針在玻璃體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。由于視網(wǎng)膜層是弧形的并且位于眼球的后端，到達(dá)視網(wǎng)膜層后需要以文中所述與水平面呈30-40度的角度，才能進(jìn)入視網(wǎng)膜層并完成注射。