[发明专利]具有主端力反馈的远程交互式超声引导穿刺系统及方法

权利要求书

1.一种具有主端力反馈的远程交互式超声引导穿刺系统，其特征在于，包括：

假体，所述假体用于模拟真实人体；

主端操作臂，具有主端医生操作的握持部，所述握持部与所述假体接触实现模拟操作；所述主端操作臂设置有编码器、测距传感器、倾角传感器和主端多维力传感器，基于所述编码器、测距传感器和倾角传感器监测的数据，获取所述握持部的位置、姿态信息；所述主端多维力传感器用于实时检测所述握持部的受力信息；

模拟手术台，所述模拟手术台包括台面和驱动机构，所述台面用于支撑所述假体，所述驱动机构用于驱动所述台面在空间范围内移动；

从端机器人，设有从端多维力传感器，用于实时检测贴合力；所述从端机器人与所述主端操作臂互联通信，根据所述握持部的位置、姿态和受力信息实时动作；

显示单元，实时显示包括主端姿态信息、主端多维力信息、从端现场音视频信息、从端医疗影像和从端机器人力信号。

2.如权利要求1所述的具有主端力反馈的远程交互式超声引导穿刺系统，其特征在于，所述驱动机构包括升降驱动机构，所述升降驱动机构的顶端与所述台面连接，所述升降驱动机构的底端固定于底座上。

3.如权利要求2所述的具有主端力反馈的远程交互式超声引导穿刺系统，其特征在于，所述升降驱动机构的数量为多个，多个所述升降驱动机构均匀布置，且所述升降驱动机构的顶端与所述台面转动连接。

4.如权利要求2或3所述的具有主端力反馈的远程交互式超声引导穿刺系统，其特征在于，所述驱动机构还包括旋转机构，所述旋转机构用于驱动所述台面旋转。

5.如权利要求4所述的具有主端力反馈的远程交互式超声引导穿刺系统，其特征在于，所述升降驱动机构通过安装板设于旋转机构的上方，所述旋转机构的顶端与所述安装板的下表面固定连接，所述升降驱动机构的底端固定设于所述安装板的上表面。

6.如权利要求4所述的具有主端力反馈的远程交互式超声引导穿刺系统，其特征在于，所述台面包括平行设置的第一层和第二层，所述第一层与所述第二层通过所述旋转机构连接，所述第二层的下表面与所述升降驱动机构的顶端连接。

7.如权利要求2-3、5-6任一项所述的具有主端力反馈的远程交互式超声引导穿刺系统，其特征在于，所述升降驱动机构采用液压缸驱动或电机驱动。

8.如权利要求1所述的具有主端力反馈的远程交互式超声引导穿刺系统，其特征在于，主端操作臂包括基座、大臂、小臂和手控联动部，所述基座与大臂转动连接、大臂与小臂转动连接，所述手控联动部与小臂通过万向节连接；所述大臂转动轴处设置有第一编码器，所述大臂与小臂连接处设置有第二编码器，所述手控联动部上设置有所述倾角传感器和所述主端多维力传感器。

9.如权利要求8所述的具有主端力反馈的远程交互式超声引导穿刺系统，其特征在于，所述主端操作臂还包括升降机构，所述手控联动部通过升降机构与所述小臂连接；所述升降机构上、基座与大臂的转动处、大臂与小臂的转动处均设置有可调阻尼。

10.一种远程交互式超声引导穿刺方法，其特征在于，利用权利要求1至9任一项所述的远程主从交互式医疗系统，所述方法包括如下步骤：

1)术前，由从端机器人测量人体形面，得到患者手术区域三维形面信息。

2)主端医生根据操作需要，控制驱动机构调整假体的空间位置以及姿态，医生操作主端操作臂在假体上运动，主端计算单元采集主端多传感器计算的得到主端操作臂的位置、姿态、力的信号经处理后反馈给从端机器人；

3)从端机器人根据接收到的位姿信号执行动作，并根据之前的型面三维数据和从端实时力信号，修正位姿，直到从端受力大小与主端一致；

4)主端医生根据显示单元显示的从端医学影像和从端三维力数据调整操作和施力；

5)重复步骤2)-4)直至达到合适定位点。