[发明专利]一种具备力反馈功能的软镜介入手术机器人系统

说明书

本发明提供一种具备力反馈功能的软镜介入手术机器人系统，包括主操控端和机器人，主操控端包括显示操纵模块、处理模块和通讯模块；显示操纵模块用于接收并显示手术控制信息；处理模块用于处理手术控制信息；通讯模块用于将处理后的手术控制信息发送至机器人；机器人用于实现术中灌流功能和辅助手术器械递送功能并带动软镜进行竖直移动、水平移动、旋转移动及末端弯曲，并将机器人状态信息发送至通讯模块，机器人状态信息至少包括力信息；通讯模块还用于将机器人状态信息发送至处理模块进行处理，并将处理后的机器人状态信息发送至显示操纵模块。本发明具备安全、智能的灌流功能，和完整、准确的力反馈功能，能够提高手术安全性和效率。

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体地，涉及一种具备力反馈功能的软镜介入手术机器人系统。

背景技术

输尿管软镜术是泌尿外科中的一项重要介入诊疗技术，能够用于诊断和治疗多种泌尿系统疾病。由于其具有微创、患者术后恢复快的显著优势，在临床上被广泛应用，患者需求量大。手术中，医生手持输尿管软镜，将软镜细长部分从患者的尿道经膀胱递入输尿管和肾脏，在X射线和激光光纤等辅助下进行诊疗操作。然而，该手术仍存在诸多挑战：操作需要在X射线的辅助下进行，医护人员受到X射线辐射的伤害；肾内空间复杂、辨识度低，软镜操控不够精细，对术者要求高；需要多位助手协助完成诸如灌流、光纤递送等操作，难以单人完成手术；手术人机功效学不佳，医生需要长时间站立操作，劳动负荷大；术中灌流易导致肾内压强超出正常范围，存在肾内压强过高或过低进而导致并发症的风险。

随着手术机器人技术的发展，本领域的技术人员致力于开发出能解决上述临床难题的手术机器人系统。通过对现有技术的检索发现：申请公布号为CN105283144A的专利公开了一种能远程操纵输尿管软镜的机器人操纵器系统，可避免医生受射线辐射；申请公布号为CN106983560A的专利也公开了一种软镜手术辅助机器人系统，以提高机器人的控制精度和通用性；申请公布号为CN111557737A的专利公开了一种可将驱动装置受到的阻力转为可检测电信号的输尿管软镜手术机械臂系统，以提高机械臂辅助手术的安全性。

然而，上述专利仍然存在明显不足：手术机器人辅助进行远程手术时，由于医生不再直接接触输尿管软镜，医生将无法感受到软镜和人体接触产生的交互力，这将对医生操作、手术安全和器械安全带来重大挑战，手术机器人的力反馈功是重新建立医生力觉感受的重要途径，然而现有专利文献中所提出的软镜机器人系统均没有较好的力反馈功能。具体地，公开号为CN105283144A的专利只针对软镜末端偏转设计了力反馈功能，而在软镜水平运动和旋转运动上缺乏力反馈；公开号为CN111557737A的专利通过在软镜内部集成压力光纤或在机器人内置传感器实现力觉反馈，然而这两种方案均存在问题，软镜内部集成压力光纤对压力的测量会受到软镜主动弯曲的干扰，而在机器人中设计的力传感器会受到机器人机构本身运动的干扰，这些均会导致力反馈误差增大。此外，上述专利中的系统仍然需要医生控制灌流，不能根据手术需求智能调节灌流，机器人辅助手术的效率仍有待提高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种具备力反馈功能的软镜介入手术机器人系统，该系统更加智能高效，不仅可以用于输尿管软镜术，还可用于支气管软镜术等软镜介入手术。

本发明是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的一个方面，提供一种具备力反馈功能的软镜介入手术机器人系统，主操控端和与所述主操控端通讯连接的机器人，所述主操控端包括显示操纵模块、处理模块和通讯模块；所述显示操纵模块用于接收并显示手术控制信息；所述处理模块用于处理所述手术控制信息；所述通讯模块用于将处理后的手术控制信息发送至所述机器人；所述机器人用于根据处理后的手术控制信息，实现术中灌流功能和辅助手术器械递送功能并带动软镜进行竖直移动、水平移动、旋转移动及末端弯曲中的一种或多种，并将机器人状态信息发送至所述通讯模块，所述机器人状态信息至少包括力信息；所述通讯模块还用于将所述机器人状态信息发送至所述处理模块进行处理，并将处理后的机器人状态信息发送至所述显示操纵模块。