[發(fā)明專利]一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)裝置及控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110161778.0
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112807085A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡琦逸;紀(jì)曉勇
• 申請（專利權(quán)）人: 上海閱行醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B34/30
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張換君

本發(fā)明公開一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)裝置及控制方法，包括病床和手術(shù)機(jī)器人，手術(shù)機(jī)器人包括X射線機(jī)，機(jī)械臂和標(biāo)尺；機(jī)械臂的基座通過連接基座安裝在X射線機(jī)上，機(jī)械臂的活動末端安裝有標(biāo)尺；X射線機(jī)包括驅(qū)動裝置和C臂；機(jī)械臂設(shè)置于C臂一側(cè)。本發(fā)明有效整合醫(yī)學(xué)影像和手術(shù)機(jī)器人，輔助醫(yī)生更安全精準(zhǔn)完成骨科手術(shù)，復(fù)雜手術(shù)簡單化，常規(guī)手術(shù)微創(chuàng)化；且大幅減少機(jī)器使用物料成本及使用空間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)裝置及控制方法。

背景技術(shù)

全球骨科疾病發(fā)病率近年來逐步提高，精準(zhǔn)治療成為骨科手術(shù)未來的發(fā)展方向。隨著醫(yī)療影像和器械技術(shù)的進(jìn)步，基于機(jī)械臂技術(shù)的手術(shù)機(jī)器人被越來越多地與醫(yī)療影像數(shù)據(jù)結(jié)合，并參與輔助醫(yī)生的手術(shù)過程，極大方便了醫(yī)生的操作，同時提升了手術(shù)精度。由于傳統(tǒng)手術(shù)機(jī)器人輔助系統(tǒng)與醫(yī)學(xué)成像設(shè)備各自是一套完整系統(tǒng)，術(shù)前需要在病人的患病部位附近放入標(biāo)尺進(jìn)行術(shù)中三維掃描，便于兩者坐標(biāo)配準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)已經(jīng)過規(guī)劃的手術(shù)導(dǎo)航方案。

目前現(xiàn)有的系統(tǒng)解決方案下，醫(yī)學(xué)成像設(shè)備和機(jī)器人是兩套分離的系統(tǒng)，均會占用緊張的床邊空間資源。同時為了保證兩套系統(tǒng)對靶點(diǎn)物理空間位置的一致性，標(biāo)尺是術(shù)前甚至術(shù)中必需的配準(zhǔn)工具。一旦病人手術(shù)部位產(chǎn)生位移，則必須重新配準(zhǔn)校驗(yàn)，以免植入發(fā)生偏差。而標(biāo)尺的使用會同時占用不大的可用成像視野和實(shí)際物理空間，對于手術(shù)實(shí)施造成一定的局限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)裝置及控制方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，能夠?qū)崿F(xiàn)有效整合醫(yī)學(xué)影像和手術(shù)機(jī)器人，輔助醫(yī)生更安全精準(zhǔn)完成骨科手術(shù)，復(fù)雜手術(shù)簡單化，常規(guī)手術(shù)微創(chuàng)化。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)裝置，包括病床和手術(shù)機(jī)器人，所述手術(shù)機(jī)器人包括X射線機(jī)，機(jī)械臂和標(biāo)尺；所述機(jī)械臂的基座通過連接基座安裝在所述X射線機(jī)上，所述機(jī)械臂的活動末端安裝有所述標(biāo)尺；所述X射線機(jī)包括驅(qū)動裝置和C臂；所述機(jī)械臂設(shè)置于所述C臂一側(cè)。

所述機(jī)械臂還包括肩部，肘部和至少三個活動腕；且所述基座，肩部，肘部和活動腕依次轉(zhuǎn)動連接。

優(yōu)選的，所述機(jī)械臂至少為6軸機(jī)械臂，以保證工作時存在足夠的自由度，使標(biāo)尺的坐標(biāo)精確。

所述驅(qū)動裝置包括機(jī)架，底座，電機(jī)軸和滑車機(jī)構(gòu)；所述機(jī)架固定安裝于所述底座上；所述電機(jī)軸水平設(shè)置，且電機(jī)軸的輸出端與所述滑車機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動連接；所述滑車機(jī)構(gòu)的連接軌道與所述C臂滑動連接。

優(yōu)選的，通過電機(jī)軸水平方向的位移實(shí)現(xiàn)整機(jī)的推進(jìn)，通過滑車機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)C臂的調(diào)度選定，及滑車機(jī)構(gòu)自身的旋轉(zhuǎn)擴(kuò)大C壁調(diào)節(jié)自由度。

優(yōu)選的，由于系統(tǒng)之間在軟硬件層面的一體化設(shè)計(jì)，初始化階段已經(jīng)通過在機(jī)架內(nèi)安裝控制單元和外部標(biāo)尺將作為術(shù)中二維/三維成像系統(tǒng)的C臂和作為手術(shù)輔助執(zhí)行系統(tǒng)的機(jī)械臂結(jié)合，無須使用第三方紅外追蹤系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人夾持器械末端的精確導(dǎo)航以及與成像系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)匹配。整個操作中僅需要術(shù)前對一套設(shè)備進(jìn)行擺位，掃描并重建手術(shù)部位的三維圖像，無須再進(jìn)行圖像系統(tǒng)和機(jī)械臂系統(tǒng)坐標(biāo)配準(zhǔn)。進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃后按流程執(zhí)行手術(shù)。

所述機(jī)架內(nèi)還設(shè)置有升降機(jī)構(gòu)；所述升降機(jī)構(gòu)貫穿所述機(jī)架頂面與所述電機(jī)軸底部固定連接。

所述連接基座包括機(jī)械臂安裝板，L型底座和固定安裝板；所述機(jī)械臂安裝板上開設(shè)有兩組安裝孔組，一組所述安裝孔組固定安裝有所述機(jī)械臂，另一所述安裝孔組與所述底座螺紋連接；所述固定安裝板固定安裝于所述電機(jī)軸上，且所述固定安裝板側(cè)壁與所述L型底座固定連接。

所述L型底座上開設(shè)有與所述安裝孔組對應(yīng)的孔組；且所述L型底座孔組通孔的個數(shù)大于所述安裝孔組通孔的個數(shù)。

所述C臂上安裝有射線源，探測器和手持部；且所述射線源和探測器分別設(shè)置于所述C臂兩端，且分設(shè)于所述病床兩側(cè)；所述手持部對稱安裝于所述C臂兩側(cè)，且彎曲弧度與所述C臂適配。