[发明专利]一种用于血管内微创介入手术的导管机器人系统

摘要

一种用于血管内微创介入手术的导管机器人系统，它涉及一种辅助血管内微创介入手术的机器人系统。为降低手术现场患者和医生的辐射危害，实现隔室异地介入手术，反馈导管输送力。主手手柄及计算机主机置于控制室内，控制柜、导管手柄、主从介入装置、磁场发生器及可控导管置于手术室内，主手手柄位姿信号经计算机主机处理后传递给控制柜，控制柜内有运动控制卡和驱动器，运动控制卡接收命令发送指令到驱动器，驱动器将控制信号传递给主从介入装置的各个电机，进而控制介入装置实现可控导管的推/拉、旋转和弯曲操作，位姿传感器采集到可控弯曲段的位姿信息，位姿信号经运动控制卡传给计算机主机进行信号处理。本发明用于血管内微创介入手术中。

主权项

一种用于血管内微创介入手术的导管机器人系统，所述系统包括显示三维虚拟引导图像的显示器(2)、主手手柄(3)和计算机主机(4)；其特征在于：所述系统还包括内安装有运动控制卡和驱动器的控制柜(6)、机械臂(7)、导管手柄(8)、主从介入装置(9)、磁场发生器(10)、可控导管(12)和机械臂固定底座(14)；主从介入装置(9)包括手柄操纵机构(9‑1)和导管操纵机构(9‑2)；显示三维虚拟引导图像的显示器(2)、主手手柄(3)和计算机主机(4)均分别设置在控制室(11)内，内安装有运动控制卡和驱动器的控制柜(6)、机械臂(7)、导管手柄(8)、主从介入装置(9)、磁场发生器(10)、可控导管(12)以及机械臂固定底座(14)均分别设置在手术室(5)内，主手手柄(3)的主手位姿信号输出端与计算机主机(4)的主手位姿信号输入端连接，计算机主机(4)对主手位姿信号进行处理，处理后的主手位姿信号通过计算机主机(4)的主手位姿信号输出端与该控制柜(6)内的运动控制卡的主手位姿信号输入端连接，该运动控制卡的主手位姿信号输出端与该控制柜(6)内的驱动器的主手位姿信号输入端连接，该驱动器的多个电机驱动信号输出端分别与手柄操纵机构(9‑1)中的三个手柄操纵电机以及导管操纵机构(9‑2)中的两个导管操纵电机的信号输入端连接；机械臂(7)包括长臂(7‑1)、短臂(7‑2)和底盘(7‑3)；长臂(7‑1)的后端与短臂(7‑2)的上端铰接，短臂(7‑2)的下端与底盘(7‑2)铰接，底盘(7‑2)固定装在机械臂固定底座(14)的上端面上，长臂(7‑1)的前端设置在手术床(13)上，手柄操纵机构(9‑1)和导管操纵机构(9‑2)由后至前设置且均固装在长臂(7‑1)的上端面上，当手柄操纵机构(9‑1)中的前端卡爪(9‑1‑18)处于闭合状态时，导管手柄(8)中的手柄内滑套(8‑1)通过手柄操纵机构(9‑1)中的前端卡爪(9‑1‑18)夹紧在手柄操纵机构(9‑1)中的前端轴(9‑1‑21)上；当手柄操纵机构(9‑1)中的后端卡爪(9‑1‑14)处于闭合状态时，导管手柄(8)中的手柄外滑套(8‑3)通过手柄操纵机构(9‑1)中的后端卡爪(9‑1‑14)夹紧在手柄操纵机构(9‑1)中的后端轴(9‑1‑8)上，可控导管(12)中的牵引钢丝(12‑6)的一端与该手柄外滑套(8‑3)固接，可控导管(12)的导管头部段(12‑1)设置在导管操纵机构(9‑2)中的主动摩擦外轮(9‑2‑26‑2)与从动摩擦轮(9‑2‑29)之间，磁场发生器(10)设置在手术床(13)上，可控导管(12)中的位姿传感器(12‑4)采集得到的可控导管(12)的弯曲可控段(12‑3)的弯曲位姿信号通过该位姿传感器(12‑4)的弯曲位姿信号输出端与主从介入装置(9)中的第三导电滑环(9‑1‑7)内圈的输入端连接，第三导电滑环(9‑1‑7)外圈的输出端与控制柜(6)内的运动控制卡的弯曲位姿信号输入端连接，控制柜(6)内的运动控制卡的弯曲位姿信号输出端与计算机主机(4)的弯曲位姿信号输入端连接，计算机主机(4)将弯曲位姿信号处理成虚拟图像信号，该虚拟图像信号通过计算机主机(4)的虚拟图像信号输出端与显示三维虚拟引导图像的显示器(2)的信号输入端连接。