CN108113757B - 穿戴式血管介入手术机器人装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于医疗器械领域，提供了一种穿戴式血管介入手术机器人装置，包括主架、胳膊放置部件和推进装置，手术器件连接在推进装置上，推进装置通过第一转动组件转动连接在主架上，胳膊放置部件相邻推进装置连接在主架上，主架上还连接有用于供手掌持握并能下压手掌的压手部件，胳膊放置部件和压手部件上均设置有用于检测胳膊的运动趋势、并依据检测到的运动趋势同步控制调整推进装置工作位置的状态检测组件。本发明所提供一种穿戴式血管介入手术机器人装置，其定位方便，手术过程稳定性好，能够精确定位手术位置和调整角度，提升了手术精度和手术的质量，有利于疾病的治疗，而且占用的空间小，能够用于小范围环境下的使用，应用范围得到提升。

Description

穿戴式血管介入手术机器人装置

技术领域

本发明属于医疗器械领域，尤其涉及一种穿戴式血管介入手术机器人装置。

背景技术

现今用于微创手术的机器人装置当中，介入手术机器人是微创手术机器人的一类，一般是在主从操作方式下，通过机器人推进机构将导管/导丝插入到特定分支血管的病灶位置，其性能取决于术中导管/导丝精准操控、可视化导航及多模病理信息获取的综合水平，其适应症主要是冠状动脉球囊扩张/支架植入、经皮冠脉血管成形和心房震颤/心动过速的心脏射频消融。通过主从式设计，介入手术机器人大幅度降低了手术过程X线对医生的伤害，减少医生疲劳和人手操作不稳定等主观因素对手术质量的影响。但是，目前临床正在使用的介入手术机器人系统导丝的空间定位精度还不足，只能完成心脏射频消融、冠心病A型病变介入手术等对定位精度要求较低、风险等级较低的介入手术，对可以优化手术方案的精确定位介入手术、风险等级高(例如，药物洗脱支架血管成型术)甚至超高的介入手术来说是不够的，究其原因可知其缺乏有效的力反馈和其手术精度不高。

现有的技术中，血管介入手术机器人系统中的定位机械臂是不可或缺的，其用于抓取血管介入手术中的推送机构，用于导管/导丝的推进和捻旋，如已经商用化的Corpath、Amigo和Sensei X，其中：Corpath主要用于冠状动脉球囊扩张支架植入术(PCI)，Amigo主要用于电生理介入手术，Sensei X主要用于治疗心房震颤，心动过速的心脏射频消融术，从中可以发现目前商用的介入手术机器人的适应症很少，只能完成简单的介入手术。并且这些血管介入机器人体外导管/导丝部分至少有半米的悬置，很容易受到外界的扰动而影响介入手术的精度，进而降低了手术质量，有时甚至引起患者的血管痉挛。而且定位机械臂的存在，就需要实时自校准并且存在一定的误差，对于整个血管介入手术机器人系统来说，就增大了系统误差，影响了手续精度；另外，因为定位机械臂占有一定的空间，不能适用于空间狭小的环境中。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种穿戴式血管介入手术机器人装置，其定位方便，手术过程稳定性好，能够精确定位手术位置和调整角度，提升了手术精度和手术的质量，有利于疾病的治疗，而且占用的空间小，能够用于小范围环境下的使用，应用范围得到提升。

本发明是这样实现的：一种穿戴式血管介入手术机器人装置，包括主架、用于承载待手术胳膊的胳膊放置部件和用于将手术器件输入到胳膊内进行手术的推进装置，所述手术器件连接在所述推进装置上，所述推进装置通过第一转动组件转动连接在所述主架上，所述胳膊放置部件相邻所述推进装置连接在所述主架上，所述主架上还连接有用于供手掌持握并能下压手掌的压手部件，所述胳膊放置部件和所述压手部件上均设置有用于检测胳膊的运动趋势、并依据检测到的运动趋势同步控制调整所述推进装置工作位置的状态检测组件。

可选地，所述主架呈“弧形”状弯曲形成有两个相对的第一连接端和第二连接端，所述推进装置和所述压手部件连接在所述第一连接端上，所述胳膊放置部件连接在所述第二连接端上，所述压手部件设置在所述推进装置的下方。

可选地，所述第一转动组件设置在所述主架上，所述第一转动组件上设置有用于自动锁定或解锁所述推进装置转动调位的第一定位器。

可选地，所述推进装置包括连接架和用于与所述手术器件连接的推动块，所述连接架和所述推动块之间设置有用于导向所述推动块往复移动的导向组件，所述连接架连接在所述第一转动组件上。

可选地，所述导向组件包括滑块和滑轨，所述推动块连接在所述滑块上，所述滑轨设置在所述连接架上。

可选地，所述压手部件包括压手环和连接轴，所述连接轴上连接有用于驱使所述压手环保持下压状态的弹性件，所述主架上设置有连接耳，所述压手环通过所述连接轴与所述连接耳转动连接。

可选地，所述胳膊放置部件包括承载架和用于将所述承载架转动连接在所述第二连接端上的第二转动组件，所述第二转动组件穿设在所述承载架和所述第二连接端上，所述承载架上设置有与手臂形状相符的容纳槽。

可选地，所述第二转动组件上设置有用于自动锁定或解锁所述承载架转动调位的第二定位器。

可选地，所述状态检测组件包括设置在所述压手环上的第一状态检测传感器和设置在所述承载架上的第二状态检测传感器。

可选地，所述第一状态检测传感器设置有多个、且间隔设置；所述第二状态检测传感器设置有多个、且间隔分布在所述容纳槽内。

本发明所提供的一种穿戴式血管介入手术机器人装置，通过设置有胳膊放置部件，该胳膊放置部件能够穿戴在胳膊上，从而省去了传统定位机械臂需要实时校准和存在误差对手术精度所带来的影响，而且通过相邻胳膊放置部件而设置有推进装置，便能大大缩短了手术器件需要悬空的长度，降低了外界扰动对手术器件在手术当中的影响，提高了手术的精度。并且，通过设置有状态检测组件，可以预测患者手术过程中胳膊的运动趋势，使介入手术的推进装置与患者胳膊之间的角度位置能够实现自调节，确保两者间的位置保持在最佳手术位置，进而降低血管痉挛和提高手术精度。同时，该穿戴式血管介入手术机器人装置整体结构紧凑，体积小巧，携带方便，占用空间小，能够用于小范围环境下的使用，能够用于不同大小空间下的使用，应用范围广。

附图说明

图1是本发明实施例提供的戴式血管介入手术机器人装置的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的戴式血管介入手术机器人装置除去推动块后的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

如图1和图2所示，本发明实施例中所提供的穿戴式血管介入手术机器人装置，包括主架11、用于承载待手术胳膊的胳膊放置部件12和用于将手术器件13输入到胳膊内进行手术的推进装置14，手术器件13连接在推进装置14上，推进装置14通过第一转动组件15转动连接在主架11上，而胳膊放置部件12则相邻该推进装置14连接在主架11上，并在主架11上还连接有用于供手掌持握并能下压手掌的压手部件16，同时还在胳膊放置部件12和压手部件16上均设置有用于检测胳膊的运动趋势、并依据检测到的运动趋势同步控制调整推进装置14工作位置的状态检测组件(图中未标示)。该穿戴式血管介入手术机器人装置主要用于血管手术的治疗，因而手术过程中使用的手术器件13主要为导管或导丝。而通过此种结构设置，由于将推进装置14和胳膊放置部件12采用相邻设置的方式连接在主架11上，从而当通过推进装置14来将手术器件13插入到胳膊内时，两者间相邻设置，便能够大大缩短手术器件13需要悬空在体外的长度，降低了外界扰动对手术器件13在手术当中的影响，提高了手术的精度。而且推动装置是转动连接在主架11上的，压手部件16能够在手术的过程中对患者的手掌进行下压固定，能对手术过程中患者的胳膊进行位置限定。同时结合在压手部件16和胳膊放置部件12上设置有状态检测组件。这样，在状态检测组件实时的检测作用下，能够对患者的胳膊运动趋势进行实时监测，并能够根据该运动趋势来自动调节胳膊放置部件12和推进装置14之间的位置保持在最佳角度，提升了手术的精度。

可选地，如图1和图2所示，在本发明实施例中，该第一转动组件15不仅能够实现推进装置14与主架11之间的连接，而且能够提供旋转力而使推进装置14与患者胳膊之间的位置角度发生变动，根据手术需要，该变动的方位大致与胳膊长度的方向相垂直，从而能够满足向手臂内推进和捻旋手术器件13。该第一转动组件15可以是由电机、转轴与轴承等零件的组合而实现推进装置14与主架11之间的转动连接以及实现推进装置14位置角度的自动调整。状态检测组件所检测到胳膊运动趋势的信号经过系统处理后传输到电机上而实现对电机运动状态的控制。

可选地，该穿戴式血管介入手术机器人装置的基本工作原理为：在进行介入手术时，以手掌向上的方式把患者的胳膊放置在胳膊放置部件12上面，手腕要超出胳膊放置部件12一段距离，以压手部件16能向下压住患者的手为合适距离，患者的手掌握住压手部件16，而压手部件16向下摆动的角度以绷紧患者胳膊桡动脉处的肌肉为宜，然后通过推进装置14而将手术器件13(导管或导丝)插入到血管内进行手术。在手术的过程当中，设置在压手部件16和胳膊放置部件12上的状态检测组件能够患者胳膊的运动趋势进行检测，当患者胳膊发生抖动或稍大幅度的运动时，胳膊放置部件12和压手部件16处的状态检测组件检测到这个运动趋势，从而第一转动的组件便能根据对应的信号而自动转动调整推进装置14与患者胳膊的位置角度，实现了胳膊和推进装置14间角度的自调节功能，确保手术过程能一直保持在最佳位置，提升手术的精度。

本发明实施例中所提供的穿戴式血管介入手术机器人装置，胳膊放置部件12采用穿戴式设计后，胳膊放置部件12能够直接套设在患者的胳膊上，而且将推进装置14和胳膊放置部件12共同连接在同一个主架11上，并且两者相邻设置，从而对推进装置14和患者胳膊之间的相对位置实现了限定，省去了传统的定位机械臂需要实时校准和存在定位误差对手术精度造成的影响，也大大缩短了体外手术器件13需要悬空的长度，降低了外界扰动对其的影响，提高了手术精度。同时，通过在胳膊放置部件12和压手部件16上设置有状态检测组件，可以预测患者手术过程中的运动情况，使推进装置14和患者胳膊之间的位置实现自动调节，进而降低了血管痉挛和提高了手术精度，有利于疾病的治疗。并且，该穿戴式血管介入手术机器人装置因其便于携带，占用空间小，可用于空间狭小的手术环境中，如空间站等，应用范围广，满足了不同情况下的手术需求。

可选地，如图1和图2所示，在本发明实施例中，该主架11呈“弧形”状弯曲而形成有两个相对的第一连接端111和第二连接端112，将推进装置14和压手部件16连接在第一连接端111上，而胳膊放置部件12连接在第二连接端112上，压手部件16设置在推进装置14的下方。这样，确保推进装置14能够位于胳膊的正前方，从而使手术器件13能够顺利插入到胳膊内进行手术。而将压手部件16设置在推进装置14的下方，位置高度符合在将胳膊放置在胳膊放置部件12上后，便于手掌的抓取持握为宜。该主架11呈“弧形”状弯曲，整体美观性好，也节省了需要占据的空间，有利于该装置整体体积的减小。当然，也可以是将主架11设置成其它规则的形状，如在满足装配使用的前提下，设置成“凹”字形或“工”字形等形状。而在其他实施例中，也可以采用将第一连接端111和第二连接端112不相对设置，然后通过其它的辅助装置来确保推动装置能够顺利输入到患者胳膊内，同样能够满足使用需求。

可选地，如图1和图2所示，第一转动组件15设置在主架11上，第一转动组件15上设置有用于自动锁定或解锁推进装置14转动调位的第一定位器18。推进装置14是活动连接在主架11上的，以能够满足在需要调整推进装置14的位置时能够转动调整。而当不需要调整时，便需要对推进装置14与主架11之间的位置进行锁定。因而，在第一转动组件15上设置有第一定位器18，该第一定位器18在接收到控制信号时，能够抱死第一转动组件15而无法转动或解除锁定而使推进装置14能够相对主架11转动。通过设置该第一定位器18，并结合状态检测组件而实现了推进装置14与主架11之间位置角度的自动调节功能。在本发明实施例中，第一定位器18常态下是处于将第一转动组件15锁定不能转动的状态，而在接收到解锁信号时，便能够实现解除锁定。

可选地，如图1和图2所示，在本发明实施例中，该推进装置14包括连接架141和用于与手术器件13连接的推动块142，连接架141和推动块142之间设置有用于导向推动块142往复移动的导向组件143，连接架141连接在第一转动组件15上。连接架141用于固定支撑该推进装置14的其它零件，其用于与第一转动组件15相连的一端设置有连接板，以能够供第一转动组件15穿入而实现与主架11的连接。推动块142上设置有能够夹持推送手术器件13的结构，从而在导向组件143的运动导向下，推动块142在相对连接架141往复移动的过程中，实现不断将手术器件13输入到胳膊内的使用需求。

可选地，如图1和图2所示，该导向组件143包括滑块1431和滑轨1432，推动块142连接在滑块1431上，滑轨1432设置在连接架141上。这样，通过滑动与滑轨1432的运动配合，稳定、可靠地实现了导向推动块142往复移动推送手术机器的功能。当然，可以理解地，作为导向组件143的另一种实现方式，还可将导向组件143设置成包括丝杆机构或齿条齿轮结构等，然后通过正反转的反射来实现往复运动。

可选地，如图1和图2所示，在本发明实施例中，压手部件16包括压手环161和连接轴162，连接轴162上连接有用于驱使压手环161保持下压状态的弹性件，主架11上设置有连接耳，压手环161通过连接轴162与连接耳转动连接。由于在弹性件的作用下，使压手环161处于下压的状态，从而在手持握在压手环161上后，发生形变的弹性件能够产生向下压紧手掌的力，而这样，不仅能够对手掌的位置起到固定的作用，还能够将患者胳膊桡动脉处的肌肉绷紧，以便手术能够顺进行。该弹性件可以是涡卷弹簧或弹片等。

可选地，为了提高患者持握压手环161的舒适性，可在压手环161上设置有橡胶层或硅胶层等软质的材料，从而在持握压手环161时舒适性好。

可选地，如图1和图2所示，胳膊放置部件12包括承载架121和用于将承载架121转动连接在第二连接端112上的第二转动组件122，第二转动组件122穿设在承载架121和第二连接端112上，承载架121上设置有与手臂形状相符的容纳槽123。容纳槽123供患者胳膊的放置，而且与手臂形状相同，符合人体工程，舒适性好。而且，还可以在容纳内设置有橡胶、海绵或硅胶等软质材料层，起到提高胳膊放置后舒适性的功能。而第二转动组件122可以只是单一的将承载架121与主架11连接，在连接好之后，承载架121和主架11之间的位置不能变动。在本发明实施例中，该二转动组件可以是由电机、转轴与轴承等零件的组合，从而实现了承载架121和主架11之间的转动连接，能够调整承载架121与主架11之间位置，起到辅助调整推进装置14推送手术器件13位置角度的功能。

可选地，如图1和图2所示，同样，为了实现对主架11与承载架121之间连接位置的定位锁定，在第二转动组件122上设置有用于自动锁定或解锁承载架121转动调位的第二定位器19。该第二定位器19在接收到控制信号时，能够抱死第二转动组件122而无法转动或解除锁定而使承载架121能够相对主架11转动。通过设置该第二定位器19，并结合状态检测组件而实现了承载架121与主架11之间位置角度的自动调节功能。在本发明实施例中，第二定位器19常态下是处于将第二转动组件122锁定不能转动的状态，而在接收到解锁信号时，便能够实现解除锁定。

可选地，如图1和图2所示，在本发明实施例中，状态检测组件包括设置在压手环161上的第一状态检测传感器171和设置在承载架121上的第二状态检测传感器172。这样，通过第一状态检测传感器171来检测持握在压手环161上手掌的运动情况，而通过第二状态检测传感器172来检测放置在容纳槽123内手臂的运动情况，并在两者共同检测作用下而实现对手术过程中的胳膊运动趋势进行实时检测，并同时根据检测到的运动信息来自动调整连接架141与主架11以及承载架121与主架11之间的位置角度，确保手术位置能够保持在最佳状态，提高手术的精度。

可选地，为了到达准确、及时对胳膊的运动趋势进行检测的使用目的，将第一状态检测传感器171设置有多个、且间隔设置；而第二状态检测传感器172设置有多个、且间隔分布在容纳槽123内。从而能够多方位同时进行检测，准确性好。在本发明实施例中，设置在压手环161上的第一状态检测传感器171有三个，设置在容纳槽123内的第二状态检测传感器172设置有六个，并均分为两列而设置在容纳槽123的两侧上。

优选地，在本发明实施例中，该第一状态检测传感器171和第二状态检测传感器172均为MEMS传感器。MEMS传感器即为微机电系统(MicroelectroMechanical Systems)，智能化程度高，能够有效、可靠地实现对胳膊运动状态进行检测，使用可靠性好。

可选地，在实际手术过程当中，当患者胳膊发生抖动或稍大幅度的运动时，胳膊放置部件12和压手部件16处的MEMS传感器检测到这个运动趋势，主架11与连接架141处的第一定位器18由抱死状态改为自由状态，此时连接架141跟主架11之间可以旋转，实现了胳膊和推进装置14的自动调节功能。同样，承载架121与主架11之间为转动连接，用于辅助调节推进装置14的介入角度的，不需要调节时，第二定位器19处于抱死状态，承载架121与主架11之间不能相对转动，当需要辅助调节介入角度时，第二定位器19不起作用，承载架121与主架11可以相对转动，进而辅助调节了推进装置14的介入角度。

可选地，由于在手术的过程中，需要通过X光机对胳膊进行拍片，而X光具有辐射，长期处于X光环境下容易对医护人员的身体造成伤害。因而，在连接架141或主架11或承载架121上连接有降辐挡板20，从而通过该降辐挡板20，可以在手术的过程中降低X光对医护人员的辐射伤害。该降辐挡板20可由碳纤维材料制成。在本发明实施例中，将该降辐挡板20转动连接在连接架141上。

优选地，在本发明实施例中，该第一定位器18和第二定位器19均为电磁抱闸，反应灵敏，能够顺利实现锁定或解锁功能，而且使用可靠性好。

可选地，为了确保手术过程中整个机器人装置安装位置的稳定性，在承载架121的底部还设置有固定座21，通过该固定座21来与手术床上相应的支持部件连接，起到支撑整个机器人装置功能。并且，可以在固定座21上设置有调节槽，从而能够实现支撑位置的调整，满足不同情况下的固定支撑使用需求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种穿戴式血管介入手术机器人装置，其特征在于，包括主架、用于承载待手术胳膊的胳膊放置部件和用于将手术器件输入到胳膊内进行手术的推进装置，所述手术器件连接在所述推进装置上，所述推进装置通过第一转动组件转动连接在所述主架上，所述胳膊放置部件相邻所述推进装置连接在所述主架上，所述主架上还连接有用于供手掌持握并能下压手掌的压手部件，所述胳膊放置部件和所述压手部件上均设置有用于检测胳膊的运动趋势、并依据检测到的运动趋势同步控制调整所述推进装置工作位置的状态检测组件。

2.如权利要求1所述的穿戴式血管介入手术机器人装置，其特征在于，所述主架呈“弧形”状弯曲形成有两个相对的第一连接端和第二连接端，所述推进装置和所述压手部件连接在所述第一连接端上，所述胳膊放置部件连接在所述第二连接端上，所述压手部件设置在所述推进装置的下方。

3.如权利要求1所述的穿戴式血管介入手术机器人装置，其特征在于，所述第一转动组件设置在所述主架上，所述第一转动组件上设置有用于自动锁定或解锁所述推进装置转动调位的第一定位器。

4.如权利要求1所述的穿戴式血管介入手术机器人装置，其特征在于，所述推进装置包括连接架和用于与所述手术器件连接的推动块，所述连接架和所述推动块之间设置有用于导向所述推动块往复移动的导向组件，所述连接架连接在所述第一转动组件上。

5.如权利要求4所述的穿戴式血管介入手术机器人装置，其特征在于，所述导向组件包括滑块和滑轨，所述推动块连接在所述滑块上，所述滑轨设置在所述连接架上。

6.如权利要求3至5中任一项所述的穿戴式血管介入手术机器人装置，其特征在于，所述压手部件包括压手环和连接轴，所述连接轴上连接有用于驱使所述压手环保持下压状态的弹性件，所述主架上设置有连接耳，所述压手环通过所述连接轴与所述连接耳转动连接。

7.如权利要求2所述的穿戴式血管介入手术机器人装置，其特征在于，所述压手部件包括压手环和连接轴，所述连接轴上连接有用于驱使所述压手环保持下压状态的弹性件，所述主架上设置有连接耳，所述压手环通过所述连接轴与所述连接耳转动连接。

8.如权利要求7所述的穿戴式血管介入手术机器人装置，其特征在于，所述胳膊放置部件包括承载架和用于将所述承载架转动连接在所述第二连接端上的第二转动组件，所述第二转动组件穿设在所述承载架和所述第二连接端上，所述承载架上设置有与手臂形状相符的容纳槽。

9.如权利要求8所述的穿戴式血管介入手术机器人装置，其特征在于，所述第二转动组件上设置有用于自动锁定或解锁所述承载架转动调位的第二定位器。

10.如权利要求8所述的穿戴式血管介入手术机器人装置，其特征在于，所述状态检测组件包括设置在所述压手环上的第一状态检测传感器和设置在所述承载架上的第二状态检测传感器。

11.如权利要求10所述的穿戴式血管介入手术机器人装置，其特征在于，所述第一状态检测传感器设置有多个、且间隔设置；所述第二状态检测传感器设置有多个、且间隔分布在所述容纳槽内。

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