[发明专利]基于无创式实时手术定位导航设备的骨科手术机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于无创式实时手术定位导航设备的骨科手术机器人。

背景技术

传统手术方式下，医生主要凭借视觉的主观判断和积累的手术临床经验来决定手术路径。特别是针对一些较为隐蔽的器官，即使经验很丰富的外科医生有时在手术中也不能完全确认手术器械当前所在的准确位置，存在一定的失败率，尤其是高难度手术，比如颈椎手术，存在一定死亡率和致残率。此外，长时间的手术操作，会医生会是一个极大的体力负担，医生容易发生疲劳，影响手术效果。

目前，世界上很多国家都致力于开发各种手术机器人，来克服人手操作的不足。手术机器人具有人手无法比拟的高稳定性和精准度，超越了肉眼和人手的局限，且由此完成的手术创伤更小、失血更少，患者在术后恢复更快，愈合更好，能缩短住院时间。

目前手术机器人的建构方式主要是三维图像导航与机械臂相结合。专利号为02158691.8的专利，“计算机辅助髓内钉远端锁定系统”，利用计算机视觉的三维导航原理，实现手术路径的快速定位，从而实现髓内钉固定的半自动化。专利号为200910237998.6的专利“骨科手术机器人辅助装置及定位系统”，同样也是利用三维导航实现了多个位置的骨固定术。

但由于采用这种建构方式，这类手术机器人在使用过程中存在缺陷与不足：1.需要固定参考架，不仅给患者带来额外的创伤，而且如果参考架术中移位（骨折块移动、骨折疏松等），则会发生定位错位，影响手术精度；2.需要三维重建，这不仅增加患者额外的辐射暴露，图像采集及三维重建同样也增加了手术时间。

为了改进现有技术中存在的不足，我们拟开发的手术机器人，采用了一种创新的建构模型--二维图像导航，精度高、辐射低、实时、无创。该设备适配二维转三维装置，实现极低辐射的三维导航。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于无创式实时手术定位导航设备的骨科手术机器人的技术方案，能够快速、精确的建立微创手术的手术通道，增加手术安全性，提高手术准确率，同时减少辐射暴露及减少手术创伤。

所述的基于无创式实时手术定位导航设备的骨科手术机器人，其特征在于包括手术床、固定装置、执行机构、机械臂和机械手，手术床上滑动设置固定装置，固定装置上方设置执行机构，执行机构一侧设置机械臂，机械臂内卡接设置机械手。

所述的基于无创式实时手术定位导航设备的骨科手术机器人，其特征在于：

所述的手术床，其与固定装置通过轨道连接，轨道上具有锁定装置，能在轨道的任意位置进行锁定；

所述的固定装置，其包括水平移动机构、垂直移动机构和肢体夹紧装置，水平移动机构通过轨道副与手术床连接，用于机器人的初步定位；垂直运动机构通过螺旋副来控制升降，用于适用不同体厚的患者；肢体夹紧装置为一对固定夹，通过手柄调整固定夹位置能够夹紧患者的肢体；

所述的执行机构，安装于固定装置的平台上，用于激光线的捕捉和把持；执行机构包括上平面运动机构和下平面运动机构，上平面运动机构包括了上平面X向移动机构和上平面Y向移动机构，上平面X向移动机构上设有上平面激光点捕捉面板；下平面运动机构包括了下平面X向移动机构和下平面Y向移动机构，下平面X向移动机构上设有下平面激光点捕捉面板；

所述的机械臂，其与执行机构、机械手连接，具有绕正交两轴旋转的自由度，旋转中心点在夹持的机械手的几何轴线上；机械臂包括机械臂基座、旋转轴和圆弧型夹持机构，圆弧型夹持机构设置在机械臂基座内，旋转轴一端连接机械臂基座，旋转轴另一端连接上平面X向移动机构或下平面X向移动机构，旋转轴能够在上平面X向移动机构或下平面X向移动机构内转动；圆弧型夹持机构包括相向设置的一对带外齿弧形爪、小齿轮、复位弹簧和齿条，小齿轮通过轴转动设置在圆弧型夹持机构的壳体上，带外齿弧形爪与齿条通过小齿轮啮合且带外齿弧形爪与齿条相向运动，齿条与圆弧型夹持机构的壳体侧壁之间设置用于对齿条复位的复位弹簧；