[发明专利]一种介入手术机器人从端推进装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种介入手术机器人从端推进装置及其控制方法：搓动部、夹紧部、导管转动部和移动步进电机部安装固定在外壳上；传动部用于将移动步进电机部的扭力传动到滑动部和推动部上，滑动部用于带动导丝往复运动，推动部和夹紧部配合，用于实现对导丝的夹持和打开；搓动部用于驱动导丝旋转；导管转动部用于夹持导管并将导管推进血管内或从血管内抽出。本发明可以实现血管介入手术中对导管和导丝的推进和撤回，以及同时旋转导丝，并能通过往复运动的结构，实现连续动作；操作简单，控制精准；能够满足医生在血管介入手术中对导丝的操作，达到远程遥控机器人完成手术，大大降低了接受较多X射线的风险，保护医生的身体。

技术领域

本发明涉及微创血管介入手术技术领域，更具体的说是涉及介入手术中机器人从端推进中导管导丝的控制技术，即一种介入手术机器人从端推进装置及其控制方法。

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。

介入手术存在以下两点问题，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。

国外血管介入手术机器人研究相对较早，但尚未完全实现临床应用。国内相关研究起步较晚，主要有北京理工大学、天津理工大学、北京航空航天大学和哈尔滨工业大学等。

目前血管介入手术机器人主要采用主从端操作结构，以将医生与放射性隔离，如天津理工大学的申请号为：201410206956.7，公开日为：2014年9月17日的发明专利，公开了一种主从微创血管介入手术辅助系统从操作装置，它包括轴向推送单元、旋转单元、夹取单元、手术导管、操作力检测单元和倾角可调底座，其工作方法包括信号检测、传递、处理、动作。优越性为可以模仿医生的介入操作动作，操作精度高，有效提高手术安全性，介入位置均能调整角度，采用铝合金材料，尺寸小、质量轻。该发明能够很好的完成导丝的推送，并且采用磁流变液来实现力反馈。又如，北京航空航天大学申请的申请号为：201210510169.2，公开日为：2014年9月17日的专利文献，公开了一种主从式遥操作血管介入手术机器人，包括主端操控机构、从端推进机构、PMAC控制器；主端操控机构为医生的操作端；从端推进机构作为机器人的执行机构，完成导管的运动功能；PMAC控制箱用来实现主端操控机构与从端推进机构间的信息传递，其采用主从遥操作方式辅助医生实施手术，从端推进机构实现导管的轴向进给和周向旋转运动。

但是，上述方案仍然存在如下几个方面的问题：(1)对机器人的消毒较为繁琐，不符合实际手术需求；(2)结构相对比较臃肿复杂，体积大，安装不便，不够灵活方便；(3)导管导丝的拆装不方便，不易于手术中更换导管导丝；(4)无法做到同时推进和旋转导丝，这个操作在实际手术中非常实用；(5)装置对导丝的推进中容易出现打滑现象，影响手术效果。

因此，如何提供一种便于对导管和导丝的移动和旋转控制的介入手术机器人从端推进装置及其控制方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容