[发明专利]基于力反馈的遥控手术装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种医疗自动化技术领域的装置，具体是一种基于力反馈的遥控手术装置。

背景技术

在很多临床手术中，患者需要在自己医疗过程中接受射线反射。若无隔离操作平台，医生和患者都需要暴露在放射环境中。而医生通常平均每天要操作多个类似的手术。长期连续或者间断超大容量的射线照射会引起不同程度的反射性损伤，如出现严重的身体损伤，如造血功能障碍、生殖内分泌系统和物质代谢变化等。医护人员的安全性问题已经成为医学医疗中的不可忽略的问题之一。

特别是在血管介入放射医疗中，介入导丝或者导管需要医生用手动进行操作。传统保护医疗人员的措施是穿着或佩戴各种防护材料，如铅衣、隔离屏、铅手套等。在实际操作中，这些防护材料非常笨重，不仅给手术带来不便，而且也未能从根本上解决医疗中的反射带来的健康问题。

在某些手术操作中，如果将所有防护设备戴全，进行长时间的介入血管操作是不可能的。所以这时医护人员不能戴齐防护设备，健康收到极大损害。除此之外，要通过介入设备得到更清晰的图像，势必需要增加射线剂量；医生要获得最佳的医疗效果，操作必须耐心细致，操作时间必定要延长，这些都对医护人员的健康造成困扰。

随着机电一体化技术在医疗设备中的应用和发展，隔离医疗已经成为解决医生在介入放射医疗中的辐射问题的方法之一。隔离手术在切割手术应用已久，而且发展得较快，例如在鼻镜手术中的应用。本发明实现了将隔离手术应用于血管介入医疗中导丝或导管的输送和换向操作。但是，早期此类隔离手术未能实现较精确的力的反馈，而力反馈与力重构在医疗隔离操作中又很重要。因为力反馈与重构的触感可以使医生感受到手术室里存在的真实的反馈力，必要时可以将微小的力按照所设定的比例放大后使医生更好的感知实际状况，保证了手术的安全性。

现在介入手术中采用的带有力反馈和重构的相关设备，还处于实验阶段，没有在临床医学中投入使用。医疗系统清洁度要求较高，不宜采用工业中常用的液压法来实现力的精确传导和控制。所以通常采用的再现力的方法有弹性系统法和电磁力法。使用弹性系统法构建拉力时，在拉力的大小和实时性控制方面难以令人满意，在实际应用时有一定局限性。电磁力法如果控制方法不佳，也难以解决该难题。而本发明采用高性能的实时控制系统，建立在大量实验的基础上，开发出一套行之有效的设备，较完美的解决这方面的问题。

经对现有技术的文献检索发现，公开号为CN1559347A的专利文献记载了一种“用于临床血管内介入的导管隔室自动操作系统及操作方法”，搭建了临床医学中血管内介入的导管隔离自动操作系统并建立了一套操作方法，通过远程操控手柄的遥控，实现两个自由度的控制，当导管定位完成后，进行药物的定量注射。该系统没有力反馈与重构的设备，即医生无法通过前进时所受阻力来判断是否操作合理，一旦失手用力过度，导致刺破血管，将造成医疗事故。根据我们对主要医疗机构的调查，该专利并没有大规模投入应用，说明可靠性问题未得到良好解决。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于力反馈的遥控手术装置，可以实现介入医疗中的具有力反馈与重构的隔离操作，从而达到医疗过程中对医护人员的射线防护，比如基于股动脉血管、动脉血管投放放射性药物以治疗癌变部位的介入手术。该装置的控制算法可以实现两个自由度的精确遥控，并能够反馈和重构前进方向的阻力。本套装置通过右手的单手操作，可以远程操控腹腔镜等复杂的设备，具有良好的应用前景。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：遥控送丝机构、力反馈操作平台、控制系统、监视装置和电源管理系统，其中：控制系统、电源管理系统以及力反馈操作平台位于操作端，遥控送丝机构和监视装置位于手术端，操作端和手术端之间设有防辐射装置，控制系统与监视装置相连以获取实时操作图像，控制系统与遥控送丝机构相连以接收位置运动参数并输出导丝换向和输送的遥控制指令，控制系统与力反馈操作平台相连以获取操作参数并输出精确重构操作指令，电源管理系统分别与遥控送丝机构、力反馈操作平台、控制系统和监视装置相连。

所述的遥控送丝机构由导丝换向机构和与之相连接的输送机构组成，实现输送机构以导丝为中心轴的绕动，完成导丝在血管中转动的动作。