[发明专利]一种用于血管内微创介入手术的导管机器人系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种辅助血管内微创介入手术的机器人系统。

背景技术

传统的血管内微创介入手术是医生借助X射线获得的二维引导图像进行介入操作，操纵导管、导丝到达病变的靶血管部位进行后续手术操作，是对患者进行诊断与治疗的一种医疗手术。随着科学技术的发展与患者数量的增多，传统的介入手术逐渐暴露出一些缺点，主要集中在以下几点：(1)传统手术需要医生在手术现场，但现场手术环境较差，且人为插管的精度与安全性难以得到保障；(2)异地患者日益增多，但具有熟练插管技能的医生数量有限，不能满足异地患者手术的需要；(3)传统的导管远端具有固定的形状，在一定程度上增加了插管手术的难度，对医生的操作技能以及插管经验要求较高；(4)传统的引导图像是二维影像，不直观，为医生提供的辅助参考信息有限，而且二维影像是通过X光照射获得的，过多的X光照射会对患者及手术操作医生的身体造成一定影响。针对以上不足，传统的手术方法及手段已经限制了微创介入手术发展，需要一种解决方案和技术方法，改善导管的操纵能力，提高导管输送的精度，保障插管的安全性，尽量减小X光使用以降低对患者及医生的损伤，能够将医生从手术现场解放出来，并能实现医生在控制室对异地患者实施手术，且在控制室内医生能够获得更加直观的手术现场的信息，能够更好地辅助医生进行手术操作。

发明内容

本发明的目的是为改善用于血管内微创介入手术的导管的操纵性能，降低X光的使用量以减少在手术现场的患者和医生的辐射损伤，并实现隔室异地介入手术，为在控制室内的医生提供患者三维虚拟血管图像、现场导管位姿及输送力，保证手术的高效性、准确性及安全性，进而提供一种用于血管内微创介入手术的导管机器人系统。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明所述系统包括显示三维虚拟引导图像的显示器、主手手柄和计算机主机；本发明所述系统还包括内安装有运动控制卡和驱动器的控制柜、机械臂、导管手柄、主从介入装置、磁场发生器、可控导管和机械臂固定底座；主从介入装置包括手柄操纵机构和导管操纵机构；显示三维虚拟引导图像的显示器、主手手柄和计算机主机均分别设置在控制室内，内安装有运动控制卡和驱动器的控制柜、机械臂、导管手柄、主从介入装置、磁场发生器、可控导管以及机械臂固定底座均分别设置在手术室内，主手手柄的主手位姿信号输出端与计算机主机的主手位姿信号输入端连接，计算机主机对主手位姿信号进行处理，处理后的主手位姿信号通过计算机主机的主手位姿信号输出端与该控制柜内的运动控制卡的主手位姿信号输入端连接，该运动控制卡的主手位姿信号输出端与该控制柜内的驱动器的主手位姿信号输入端连接，该驱动器的多个电机驱动信号输出端分别与手柄操纵机构中的三个手柄操纵电机以及导管操纵机构中的两个导管操纵电机的信号输入端连接；机械臂包括长臂、短臂和底盘；长臂的后端与短臂的上端铰接，短臂的下端与底盘铰接，底盘固定装在机械臂固定底座的上端面上，长臂的前端设置在手术床上，手柄操纵机构和导管操纵机构由后至前设置且均固装在长臂的上端面上，当手柄操纵机构中的前端卡爪处于闭合状态时，导管手柄中的手柄内滑套通过手柄操纵机构中的前端卡爪夹紧在手柄操纵机构中的前端轴上；当手柄操纵机构中的后端卡爪处于闭合状态时，导管手柄中的手柄外滑套通过手柄操纵机构中的后端卡爪夹紧在手柄操纵机构中的后端轴上，可控导管中的牵引钢丝的一端与该手柄外滑套固接，可控导管的导管头部段设置在导管操纵机构中的主动摩擦外轮与从动摩擦轮之间，磁场发生器设置在手术床上，可控导管中的位姿传感器采集得到的可控导管的弯曲可控段的弯曲位姿信号通过该位姿传感器的弯曲位姿信号输出端与主从介入装置中的第三导电滑环内圈的输入端连接，第三导电滑环外圈的输出端与控制柜内的运动控制卡的弯曲位姿信号输入端连接，控制柜内的运动控制卡的弯曲位姿信号输出端与计算机主机的弯曲位姿信号输入端连接，计算机主机将弯曲位姿信号处理成虚拟图像信号，该虚拟图像信号通过计算机主机的虚拟图像信号输出端与显示三维虚拟引导图像的显示器的信号输入端连接。