[发明专利]一种介入手术机器人主端操作装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种介入手术机器人主端操作装置，包括：壳体，以及安装在壳体上的操纵部、监测部、力反馈及复位部和测量部；操纵部用于控制导管导丝进行推进和旋转动作；监测部用于监测判断手指是否抓住操纵部的控制杆；力反馈及复位部用于控制控制杆复位或限制控制杆移动；测量部用于测量控制杆的移动距离和旋转角度。本发明用于介入手术中医生在手术室外对手术室内的导管和导丝的移动和旋转的控制，通过主端操作装置发出的控制指令，控制机器人的推进装置推动导管和导丝进入患者体内，从而实现介入手术治疗的目的；能够真实模拟手术环境，且具有主端力反馈功能，操作简单，使用精度高。

技术领域

本发明涉及微创血管介入手术技术领域，更具体的说是涉及一种介入手术机器人主端操作装置及控制方法。

背景技术

全球每年有近3000万人死于心脑血管疾病，占所有疾病死亡率的30％左右，其中，我国患有心脑血管疾病人数近3亿。心脑血管疾病已经成为人类疾病死亡的三大原因之一，严重影响着国民健康和人们的正常生活。

心脑血管微创介入疗法是针对心脑血管疾病的主要治疗手段。和传统外科手术相比，有着切口小、术后恢复时间短等明显优势。心脑血管介入手术是由医生手动将导管、导丝以及支架等器械送入病患体内来完成治疗的过程。

介入手术存在以下2点问题，第一，在手术过程中，由于DSA会发出X射线，医生体力下降较快，注意力及稳定性也会下降，将导致操作精度下降，易发生因推送力不当引起的血管内膜损伤、血管穿孔破裂等事故，导致病人生命危险。其次，长期电离辐射的积累伤害会大幅地增加医生患白血病、癌症以及急性白内障的几率。医生因为做介入手术而不断积累射线的现象，已经成为损害医生职业生命、制约介入手术发展不可忽视的问题。

通过借助机器人技术进行导管、导丝遥操作的手术方法能够有效应对这一问题，还可以大幅提高手术操作的精度与稳定性，同时能够有效降低放射线对介入医生的伤害，降低术中事故的发生几率。因此，心脑血管遥操作介入手术辅助机器人越来越多的被人们所关注，逐渐成为当今各科技强国在医疗机器人领域的重点研发对象。

很多主端操作装置采用摇杆的形式，大部分没有力反馈的设置，操作系统的触觉信息无法反馈给医生，很有可能会因操作不当或过猛损坏和穿刺血管。有一些有力反馈的手柄，但是力反馈的设置是在手腕的力，而医生在实际介入手术中，是靠指尖的力反馈，这两者是有很明显的差别，手腕上的力反馈摇杆无法真实反映出医生实际手术中的感觉，无法运用已有经验来操作。还有，摇杆或手柄的主端操作装置，和真实的介入手术操作方式有着明显的差异，即医生无法直观的感受到导管导丝的移动和旋转，这样会导致学习和适应时间的大大增加，不利于实际手术的需要。此外，也有一些设计是用真实导管来代替操作手柄来实现操作，但是真实的导管很长，在医生实际使用中很不方便。而且需要医生来回推拉导管来完成手术操作，增加了手术中的不稳定因素，不符合实际使用要求。

目前国内对于血管介入手术机器人主端操作装置的研究存在如下几个方面的问题：(1)多数采用摇杆或手柄，在主端无法真实还原医生对导管导丝的实际操作，非手指间的控制导致无法运用已有的经验；(2)多数主端装置没有力反馈，安全性不够，容易在手术中因误操作而发生意外；(3)采用力反馈的手柄或摇杆，其力反馈是在手腕上，不符合实际介入手术中医生在手指间感觉到的力；(4)采用真实导管来操作，涉及导管在工作台上占据空间大，不利于重复使用，造成实际使用中很不方便；(5)采用真实导管来操作，需要反复复位导管，在实际使用中很繁琐，而且容易产生误操作。

因此，如何提供一种能够符合实际手术要求，能真实模拟手术环境，且具有主端力反馈的介入手术机器人主端操作装置及控制方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种介入手术机器人主端操作装置，能够真实模拟手术环境，且具有主端力反馈功能，操作简单，使用精度高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：