[發明專利]并行漸進可替換式的心血管介入手術機器人及控制方法

有效

• 申請號: 202111036296.9
• 申請日: 2021-09-06
• 公開（公告）號: CN113729966B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 謝叻;王爽
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B34/37
• 分類號: A61B34/37;A61M25/01;A61M25/09
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

本發明提供一種并行漸進可替換式的心血管介入手術機器人及控制方法，包括：導絲操作模塊，該模塊包括導絲推送機構和導絲更換機構，所述導絲推送機構完成導引導絲或治療導絲的前進、后退及旋轉操作，所述導絲更換機構完成導引導絲更換為治療導絲的操作，所述導絲推送機構再將治療導絲遞送到指定位置；造影導管的推送機構，實現造影導管的前進、后退及旋轉操作；球囊導管的推送機構，實現攜帶支架的球囊導管的前進、后退操作；所述球囊導管和治療導絲采用交替漸進驅動的協同遞送，所述造影導管和導引導絲采用并行驅動的協同遞送。本發明采用交替漸進式和并行驅動的推送方式，極大的縮短了機構長度，能保證導絲的可更換性和力反饋功能。

技術領域

本發明涉及醫療器械領域，具體地，涉及一種并行漸進可替換式的心血管介入手術機器人及其控制方法。

背景技術

隨著社會經濟的發展，心血管疾病已經成為世界上死亡率最高的疾病。目前，心血管介入手術治療已經廣泛應用于血管疾病的治療。外科醫生在手術過程中需要穿戴厚重的鉛衣用來阻礙X射線的輻射，長時間高強度的手術會造成腰椎勞損。同時，面部和手臂仍然暴露在輻射之下，這對外科醫生的身體安全造成了極大的損害。

在血管介入手術過程中，主要包括股動脈/橈動脈血管穿刺、導引導絲和造影導管的協同遞進、數字減影血管造影(DSA)、治療導絲(PTCA)和球囊導管的協同遞進、血管支架的安放等五個步驟。其中導引導絲和造影導管的協同遞進以及治療導絲和球囊導管的協同遞進是手術過程中耗時較長的環節，也是需要在X射線輔助影像導航下進行的環節。

血管介入手術機器人，可以有效替代醫生的雙手，完成導絲/導管等醫療器械的遞送和旋捻操作。一方面，血管介入手術機器人準確度高，可控性強，另一方面采用主從控制的方式，可以隔斷X射線對醫生的輻射，保護外科醫生的身體安全。然而，主從控制方式阻斷了醫生雙手天然的力反饋功能，即“手感”。

基于對現有血管介入機器人的研究發現，為完成導管和導絲的遞送過程，大多采用前后串聯式的設計，結構冗長。為了測得導絲的反饋力信息，需要添加多個傳感器和導電滑環，繞線復雜并且導絲的安放需要穿過很多結構，為外科醫生的操作增加了工作量，無法滿足手術過程中需要頻繁的更換導絲以及消毒功能。因此，研制一款結構簡單，具有可更換性和力反饋功能的血管介入手術機器人具有廣泛的研發和應用前景。

經過對現有技術的檢索發現，中國發明專利CN201780000453.6，名稱為：“血管介入手術機器人的導管推送控制方法及導管推送設備”，安裝壓力傳感器測摩擦塊對導絲的推力，在支撐座設置扭矩傳感器用以檢測導絲所受扭矩。其不足之處在于只能完成對導管的遞送，無法完成完整的手術操作。

進一步檢索中發現，中國發明專利CN201810108561.1，名稱為：“一種漸進式的心腦血管介入手術機器人”，包括推送導絲機構和旋轉導絲機構，球囊導管推進機構，造影劑注射模塊，同時旋轉導絲機構可提供實時力反饋功能。其不足之處一方面在于導絲的放置需要穿過多個閉口機構，增加醫生工作量，無法保證消毒和更換導絲功能，另一方面為保證完整功能，整體結構冗長。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種并行漸進可替換式的心血管介入手術機器人及控制方法，能完成造影導管和導引導絲的協同遞送以及球囊導管和治療導絲的協同遞送完整手術流程，且保證導絲的可更換性以及進一步的力反饋功能。

本發明的第一方面，提供一種并行漸進可替換式的心血管介入手術機器人，包括：

導絲操作模塊，該模塊包括導絲推送機構和導絲更換機構，所述導絲推送機構完成導引導絲或治療導絲的前進、后退及旋轉操作，所述導絲更換機構將導引導絲更換為治療導絲的操作，所述導絲推送機構再將治療導絲遞送到指定位置；

造影導管的推送機構，實現造影導管的前進、后退及旋轉功能；

球囊導管的推送機構，實現攜帶支架的球囊導管的前進、后退操作；