[发明专利]手术刀空间轨迹的物联预测控制方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体而言涉及一种手术刀空间轨迹的物联预测控制方法与装置。

背景技术

外科手术器械当中，手术刀无疑是应用最为广泛的一种，它几乎是在外科手术操作过程中，在组织或器官上造成切口的唯一工具，而如何在不稳定医疗手术环境中安全正确使用手术刀进行手术急需相关技术提供支持。目前在世界范围研发的外科手术安全控制与分析技术主要集中在：从手术力学分析入手，借助于外科手术医务人员的实际临床操作经验，通过手术器械仿真和改进手术刀具以安全有效地进行各种手术，形成应付各种突发情况的方法，根据功能不同，改进后的外科手术方法和刀具具有特殊的功能，而国内外外科手术刀安全控制与分析技术相关的研究包括，基于虚拟外科手术系统的仿真手术刀设计，临床手术的三维跟踪实现和基于手术力学分析的多功能外科手术刀具等方面。

现有的外科临床用手术刀以及改进后的多功能手术刀，只是完成简单的外科临床手术安全操作辅助功能，对手术刀轨迹的异常识别能力有限，无法对环境的不稳定和手术空间切割区域进行全方位的实时全权监控，而基于虚拟外科手术系统的仿真手术刀，能够完成复杂的外科手术动作分析，但仿真结构复杂，主要完成一些特定的分析任务，不是针对外科临床手术全方位的实时全权监控设计的，临床手术刀通过三维跟踪实现的智能化程度也有限，并且无法感知外科临床手术环境信息，不能对外科临床手术情况进行实时综合分析，从而进行全方位的监控服务。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在于提供一种手术刀空间轨迹的物联预测控制方法与系统，基于外科手术刀空间轨迹的全方位物联预测控制和外科临床环境信息的监测控制，提供可控外科手术刀满足抗环境动态抖动的解决方案。

本发明的另一目的在于提供一种伸缩式手术刀的手柄装置。

为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种伸缩式手术刀的手柄装置，包括刀柄主体和位于主体内的刀柄控制系统，该刀柄控制系统包括微控制器、电磁传动装置、探测器、无线信号收发器和电源，电源提供前述微控制器、电磁传动装置、探测器和无线信号收发器的工作电压，其中：前述微控制器用于控制手术刀的工作模式并发出控制信号，前述电磁传动装置用于根据前述控制信号驱动手术刀伸缩，前述探测器用于检测手术刀的空间位置，前述无线信号收发器用于与外部的通讯和交互。

进一步，前述手柄装置还包括一模式控制开关连接至前述微处理器，用于从外部可接近地操作以设定手术刀的工作模式。

进一步，前述探测器自动或可控制地检测手术刀的空间位置，并通过前述无线信号收发器发送检测信号。

进一步，前述无线信号收发器自动或可控制地接收外部主控设备发送的对手术刀的控制命令信号，前述微处理器根据该控制命令信号控制电磁传动装置实现对手术刀的伸缩控制。

进一步，前述电源为可充电式电池，容纳在一电池盒内。该电池盒全部或至少部分地容纳在刀柄主体内。

进一步，前述手柄装置还包括一个或多个指示器，该指示器置于前述刀柄主体表面上或刀柄主体内并由微处理器控制，微处理器基于手术刀的不同工作模式和/或前述电源的工作状态而激活所述指示器以提供视觉指示。

本发明的另一方面还提出一种手术刀空间轨迹的物联预测控制系统，包括伸缩式手术刀、刀柄控制系统以及手术刀空间主控系统，刀柄控制系统与手术刀空间主控系统之间通过各自的无线信号收发器建立信号传输链接，其中：

刀柄控制系统包括微控制器、电磁传动装置、探测器和第一无线信号收发器，前述微控制器用于控制手术刀的工作模式并发出控制信号，前述电磁传动装置用于根据前述控制信号驱动手术刀伸缩，前述探测器用于检测手术刀的空间位置；

手术刀空间主控系统具有一手术刀空间物联控制装置，该装置包括环境动态平衡传感器、平衡分析模块、模式分析模块、手术刀伸缩控制指令模块和第二无线信号收发器，前述平衡分析模块基于环境动态平衡传感器检测的手术环境判断稳定状态，存在异常状态时通过第二无线信号收发器向刀柄控制系统发送安全控制指令信号，前述模式分析模块基于前述探测器检测的空间位置信号与预设手术方案轨迹的比较结果，控制通过前述第二无线信号收发器向刀柄控制系统发送手术刀工作模式驱动控制指令信号，前述安全控制指令信号和手术刀工作模式驱动控制指令信号在手术刀伸缩控制指令模块中生成；

前述刀柄控制系统中的微控制器基于前述安全控制指令信号或手术刀工作模式驱动控制指令信号控制电磁传动装置驱动手术刀伸缩。

进一步，前述手术刀工作模式驱动控制指令信号中包括手术刀的伸缩距离和伸缩速度信号。