[发明专利]介入机器人

说明书

本发明公开了一种介入机器人，包括主端、从端以及与主端和从端连接的控制装置，主端包括操作装置、操作检测装置和阻力发生装置，操作装置与阻力发生装置通过单向传动机构传动连接，操作检测装置与控制装置连接，控制装置采集操作检测装置的测量信号控制从端；从端包括固定平台，固定平台上设置有导轨，以及与导轨对应的导轨驱动机构，导轨上设置输送机构，导轨驱动机构驱动输送机构沿导轨滑动，从端还包括阻力检测装置，阻力检测装置与控制装置连接，控制装置采集阻力检测装置的测量信号控制阻力发生装置。本发明通过没有方向的阻力发生装置模拟出有方向性的阻力。

技术领域

本发明涉及介入技术领域，特别涉及一种介入机器人。

背景技术

介入技术是应用现代高科技手段进行的一种微创性治疗，是在医学影像的引导下，将特制的导管，导丝等精密器械引入人体，对体内病灶进行诊断和局部治疗。介入治疗的多数项目都是在血管内进行的，它不需开刀，只需要在血管、皮肤上作直径微小的创口，把特制的导管、导丝插入血管内即可治疗过去无法治疗，必须手术治疗或内科治疗疗效欠佳的疾病，如肿瘤，血管瘤，各种出血，脑血管畸形等。

对于某种疾病类型，例如动脉硬化，患者的心脏的图像可显示一个或多个冠状动脉受阻。诊断程序之后，可对患者进行基于导管的介入治疗。介入治疗方法通常是，导丝被插入到血管内，然后推送导丝到达期望位置。导管随后沿着导丝被插入，并到达患者病灶位置。某些治疗中，导管配备有用于安装在人体的支架以及安装支架所需的球囊。在肿瘤治疗中，可以通过该导管灌注化疗药物，以及灌注用于栓塞的栓塞剂。

对于手动插入导丝，医生在导丝的近端施加轴向推力和转矩，用于控制导丝到达期望的位置。在此操作时，需要影像设备的辅助来帮助医生确定导丝在血管中的位置。目前常用的影像设备为DSA，该设备使用具有对人有辐射伤害的X射线进行成像。长期处于X射线的照射下会对医生的眼睛，皮肤，生殖系统造成不可逆的伤害。采用远程控制的机器人可以将医生从辐射环境中隔离出来，避免受到的辐射。

目前血管介入手术机器人主要采用主从端操作结构。主端即为医生操作端，从端即为执行端，主端和从端通过控制装置连接，医生通过操作主端的操作手柄等装置从而通过控制装置驱动从端的导管及导丝运动，然后通过控制装置将相应的影像反馈到主端的显示系统。通过主端和从端的设置，从而将医生从辐射环境中隔离出来。

主端的操作手柄是医生和机器人的交互工具，通过操作手柄将医生的动作信息传递给机器人，进而机器人操作导管导丝。开发可靠安全、操作友好的操作手柄是介入手术机器人发展的关键环节之一。

Sensi机器人导管系统是最早使用的血管介入手术机器人，医生在三维图像引导下，对导管进行遥控操作，操作医生有力觉反馈。Catheter Robotics公司开发的血管介入手术机器人系统手柄可以控制导管轴向运动、旋转运动以及导管前端弯曲角度，可以进入角度比较刁钻的血管。加拿大西安大略大学开发了以真实导管导丝作为操作手柄的往返和转动操作装置，没有力反馈。中国哈尔滨工业大学利用摩擦对滚的方式进行管丝输运，利用主手感知力反馈。深圳先进技术研究院使用电机进行力反馈实现主端操作。

从各种资料来看，血管介入手术机器人操作手柄，第一功能需求是需要能够操作导管导丝的旋转、推拉以及二者的混合，第二功能需求是需要能够将病人侧导管导丝在介入过程中的阻力或者阻力矩反馈到医生操作装置，增强医生的手感和临场感，增加手术操作的安全性和稳定性。目前，满足第一功能需求的方法比较多，也比较成熟，但是能够同时满足第二功能需求仍然存在一些困难，例如加载力和力矩的动态范围调整、力和力矩之间的相合等，需要探索新的结构和原理。