CN107049500B - 一种血管介入手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种血管介入手术机器人，首先，第一机械臂末端设置有夹持机构，第二机械臂末端设置有送丝机构，第一机械臂和第二机械臂均具有至少六个自由度，可以实现类人手臂的移动、扭转等动作，保证介入手术中插管的准确性、安全性与高效性；其次，影像设备与监控系统电连接，医生在手术室外即可通过监控系统观察手术操作情况，以为医生提供机器人操作过程的判断；最后，第一机械臂、第二机械臂以及送丝机构也与监控系统电连接，医生在手术室外通过监控系统远程操控第一机械臂和第二机械臂协同运动，实现导丝在导管内送丝、退丝、旋转切换血管管路等手术动作，避免了在手术现场遭受X射线辐射，为医生提供了安全保障。

Description

一种血管介入手术机器人

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种血管介入手术机器人。

背景技术

血管介入手术是用于恶性滋养细胞肿瘤的手术治疗。血管介入技术是近十年来逐渐兴起的有效的治疗方法，其创伤小，操作简便，介入部位准确，使一些不能耐受大手术及耐药患者得到了治疗，在恶性滋养细胞肿瘤治疗中亦日益增多。传统的血管介入手术是医生借助X射线获得的二维引导图像进行介入操作，操纵导管、导丝到达病变的靶血管部位进行后续手术操作。

随着科学技术的发展与患者数量的增多，传统的介入手术逐渐暴露出一些缺点，主要集中在以下几点：(1)传统手术需要医生在手术现场，但现场手术环境较差，且人为插管的精度与安全性难以得到保障；(2)异地患者日益增多，但具有熟练插管技能的医生数量有限，不能满足异地患者手术的需要；(3)传统的引导图像是通过X光照射获得的二维影像，过多的X光照射会对手术操作医生的身体造成一定影响。

针对以上不足，传统的手术方法及手段已经限制了微创介入手术发展，需要一种解决方案和技术方法，尽量减小X光使用以降低对医生的损伤，能够将医生从手术现场解放出来，并能实现医生在控制室对异地患者实施手术，且在控制室内医生能够获得更加直观的手术现场的信息，能够更好地辅助医生进行手术操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种血管介入手术机器人，以解决现有技术存在的人为插管精度和安全性难以保障、医生数量与患者数量不匹配以及X光照射对患者和医生的身体造成影响的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种血管介入手术机器人，包括：

基座、第一机械臂、第二机械臂、夹持机构、送丝机构、影像设备和监控系统，其中，所述第一机械臂和所述第二机械臂设置于所述基座上，所述第一机械臂和第二机械臂均具有至少六个自由度，所述第一机械臂末端设置有所述夹持机构，用于夹持导管，所述第二机械臂的末端设置有所述送丝机构，用于输送导丝；所述影像设备设置于所述机器人的头部，所述监控系统设置于手术室外；所述影像设备、第一机械臂、第二机械臂以及送丝机构均与所述监控系统电连接。

作为优选，所述送丝机构包括壳体以及设置于所述壳体内的上、下两组输送轮，所述上、下两组输送轮之间形成所述导丝的输送通道。

作为优选，位于上方的一组输送轮为被动轮，位于下方的输送轮中的一个为主动轮，其他为固定轮。

作为优选，所述主动轮由驱动电机通过皮带驱动。

作为优选，所述送丝机构还包括张紧轮，用于张紧所述皮带。

作为优选，至少一个所述输送轮上设置有编码器，所述编码器与所述监控系统电连接。

作为优选，至少一个所述输送轮上设置有力矩传感器，所述力矩传感器与所述监控系统电连接。

作为优选，所述影像设备为摄像机。

作为优选，所述基座底部设置有轮子。

本发明的有益效果：

本发明提供的血管介入手术机器人，首先，第一机械臂末端设置有夹持机构，用于夹持导管，第二机械臂末端设置有送丝机构，用于输送导丝，第一机械臂和第二机械臂均具有至少六个自由度，可以实现类人手臂的移动、扭转等动作，保证介入手术中插管的准确性、安全性与高效性；其次，影像设备与监控系统电连接，医生在手术室外即可通过监控系统观察手术操作情况，以为医生提供机器人操作过程的判断；最后，第一机械臂、第二机械臂以及送丝机构也与监控系统电连接，医生在手术室外通过监控系统远程操控第一机械臂和第二机械臂协同运动，实现导丝在导管内送丝、退丝、旋转切换血管管路等手术动作，避免了在手术现场遭受X射线辐射，为医生提供了安全保障。

附图说明

图1是本发明提供的血管介入手术机器人的结构示意图；

图2是本发明提供的夹持机构和送丝机构的结构示意图；

图3是本发明提供的血管介入手术机器人的使用状态示意图。

图中：

100-基座；200-第一机械臂；300-第二机械臂；400-夹持机构；500-送丝机构；600-影像设备；700-导管；800-导丝；900-监控系统；

501-壳体；502-被动轮；503-主动轮；504-固定轮；505-驱动电机；506-皮带；507-张紧轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

如图1至图3所示，本发明提供一种血管介入手术机器人，是模拟医生进行血管介入手术操作的机器人，包括基座100、第一机械臂200、第二机械臂300、夹持机构400、送丝机构500、影像设备600和监控系统900。

第一机械臂200和第二机械臂300设置于基座100上，第一机械臂200和第二机械臂300均具有至少六个自由度，可以实现类人手臂的移动、扭转等动作，保证介入手术中插管的准确性、安全性与高效性；第一机械臂200末端设置有夹持机构400，用于夹持导管700，第二机械臂300的末端设置有送丝机构500，用于输送导丝800，导管700与导丝800之间移动实现在血管内送丝，血管内送丝的速度由送丝机构500来实现。

影像设备600设置于机器人的头部，监控系统900设置于手术室外，影像设备600与监控系统900电连接，影像设备600用于对手术过程进行监拍，并将监拍结果传送至监控系统900，医生在手术室外即可通过监控系统900观察手术操作情况，以为医生提供机器人操作过程的判断。在本实施例中，影像设备600可以为摄像机。

第一机械臂200、第二机械臂300以及送丝机构500也与监控系统900电连接，医生在手术室外通过监控系统900远程操控第一机械臂200和第二机械臂300协同运动，并保持第一机械臂200和第二机械臂300末端位置和姿态的固定，实现医生在手术室外远程操控导丝800在导管700内送丝、退丝、旋转切换血管管路等手术动作，避免了在手术现场遭受X射线辐射，为医生提供了安全保障。

具体的，送丝机构500包括壳体501以及设置于壳体501内的上、下两组输送轮，上、下两组输送轮之间形成导丝800的输送通道。在本实施例中，位于上方的一组输送轮为被动轮502，位于下方的一组输送轮中的一个输送轮为主动轮503，其他为固定轮504。主动轮503转动带动导丝800进行运动，固定轮504与被动轮502引导导丝800进行运动。

主动轮503由驱动电机505驱动其转动，驱动电机505设置于壳体501内，驱动电机505的输出端与主动轮503上套设有皮带506，驱动电机505的输出端通过皮带506驱动主动轮503转动。再进一步的，壳体501内还设置有张紧轮507，皮带506依次套设于驱动电机505的输出端、主动轮503和张紧轮507上，该张紧轮507起张紧皮带的作用，使传动更加稳定安全可靠。

进一步的，在送丝机构500的至少一个被动轮502上设置有编码器，该编码器与监控系统900电连接，用于检测导丝800弯折或打滑现象，当编码器检测到导丝800弯折或打滑现象后会将信号传送给监控系统900，监控系统900根据该信号控制第一机械臂200和/或第二机械臂300转换方向，防止手术过程中由于导丝800弯折或打滑造成送丝过程中对患者血管的伤害。

再进一步的，在送丝机构500的至少一个被动轮502上设置有力矩传感器，用于检测导丝800在血管内的阻力，当力矩传感器检测到导丝800在血管内的阻力值超过设定值时，会将检测信号传送给监控系统900，监控系统900会根据该信号控制送丝机构500的驱动电机505反转退丝，再控制第一机械臂200和/或第二机械臂300转换方向，防止手术中导致的血管破裂。

此外，基座100的底部设置有轮子，便于机器人的移动，可方便的将机器人推至需要的位置。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种血管介入手术机器人，其特征在于，包括：

基座、第一机械臂、第二机械臂、夹持机构、送丝机构、影像设备和监控系统，其中，所述第一机械臂和所述第二机械臂设置于所述基座上，所述第一机械臂和第二机械臂均具有至少六个自由度，所述第一机械臂末端设置有所述夹持机构，用于夹持导管，所述第二机械臂的末端设置有所述送丝机构，用于输送导丝；所述影像设备设置于所述机器人的头部，所述监控系统设置于手术室外；所述影像设备、第一机械臂、第二机械臂以及送丝机构均与所述监控系统电连接；医生在手术室外通过监控系统远程操控第一机械臂和第二机械臂协同运动，并保持第一机械臂和第二机械臂末端位置和姿态的固定，实现医生在手术室外远程操控导丝在导管内送丝、退丝、旋转切换血管管路的手术动作；

所述送丝机构包括壳体以及设置于所述壳体内的上、下两组输送轮，所述上、下两组输送轮之间形成所述导丝的输送通道；

至少一个所述输送轮上设置有编码器，所述编码器与所述监控系统电连接。

2.根据权利要求1所述的血管介入手术机器人，其特征在于，位于上方的一组输送轮为被动轮，位于下方的输送轮中的一个为主动轮，其他为固定轮。

3.根据权利要求2所述的血管介入手术机器人，其特征在于，所述主动轮由驱动电机通过皮带驱动。

4.根据权利要求3所述的血管介入手术机器人，其特征在于，所述送丝机构还包括张紧轮，用于张紧所述皮带。

5.根据权利要求1所述的血管介入手术机器人，其特征在于，至少一个所述输送轮上设置有力矩传感器，所述力矩传感器与所述监控系统电连接。

6.根据权利要求1所述的血管介入手术机器人，其特征在于，所述影像设备为摄像机。

7.根据权利要求1所述的血管介入手术机器人，其特征在于，所述基座底部设置有轮子。