CN116983091A - 用于血管介入导航手术系统的力复现系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于血管介入导航手术系统的力复现系统，所述力复现系统包括力复现系统主端部和力复现系统从端部，所述力复现系统从端部包括导丝固定器，所述导丝固定器用于夹持固定导丝；压力感应器，所述压力感应器包括压力感应片，以及滑套组件，所述滑套组件包括第一滑套件和第二滑套件，所述第一滑套件的一端与所述导丝固定器固定连接，所述第一滑套件相对所述第二滑套件可滑动使得所述第一滑套件的另一端可选择性地抵靠所述压力感应片。本发明的力复现系统能够有效检测导丝在血管中的阻力，通过对所述阻力进行处理，判断导丝的进一步运动状态，提高了血管介入手术的安全性。

Description

用于血管介入导航手术系统的力复现系统

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，更具体地涉及一种用于血管介入导航手术系统的力复现系统。

背景技术

血管介入导航手术系统是一种具有高安全性的辅助医生进行血管介入手术的机器人系统，能够避免手术中因医生生理颤抖和误操作而导致的严重后果，且可以使医生免受X射线辐射。

在手术过程中，医生与病人分离，通过远程操作控制血管介入导航手术系统进行手术。导丝在血管中运动时会与血管壁接触从而受到阻力。机械化操作使医生并不能很好地感测到导丝在血管中运动时的阻力。这就增加了血管介入手术中的刺穿血管等的风险。

因此，本领域尚缺乏一种用于血管介入导航手术系统的力复现系统，以有效检测导丝在血管中的阻力，并提供进一步的操作方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于血管介入导航手术系统的力复现系统，本发明的力复现系统能够有效检测导丝在血管中的阻力，通过对所述阻力进行处理，判断导丝的进一步运动状态，提高了血管介入手术的安全性和操作效率。

在本发明的第一方面，提供了一种用于血管介入导航手术系统的力复现系统，所述复现系统包括力复现系统从端部，所述力复现系统从端部包括：导丝固定器，所述导丝固定器用于夹持固定导丝；压力感应器，所述压力感应器包括压力感应片，以及滑套组件，所述滑套组件包括第一滑套件和第二滑套件，所述第一滑套件的一端与所述导丝固定器固定连接，所述第一滑套件相对所述第二滑套件可滑动使得所述第一滑套件的另一端可选择性地抵靠所述压力感应片。

在另一优选例中，所述血管介入导航手术系统包括导丝控制模块，用于控制导丝的前进、后退及旋转，所述导丝控制模块包括：转动组件，用于控制所述导丝的旋转，所述转动组件包括转动轮组、与所述转动轮组同心连接的转动轴，套设在所述转动轴上、随所述转动轴转动且相对于所述转动轴可滑动的行星轮，和与所述行星轮啮合的太阳轮，其中所述太阳轮上设有线槽，所述线槽由所述太阳轮的齿与齿之间的谷底开至所述太阳轮圆心，所述线槽用于嵌入所述导丝并保证所述导丝转动的同轴性；和行进组件，用于控制所述导丝的前进或后退，所述行进组件包括行进轮组、与所述行进轮组同心连接的传动丝杆，和与所述传动丝杆螺纹配合连接且用于支撑所述太阳轮的固定盘。

在另一优选例中，所述力复现系统从端部固定在所述太阳轮上，随所述太阳轮一起前进、后退及旋转。

在另一优选例中，所述力复现系统从端部与所述导丝一起前进和转动。

在另一优选例中，所述力复现系统从端部包括电感应磁圈，其中，所述电感应磁圈与所述导丝固定器和/或所述第一滑套件相互吸引。

在另一优选例中，所述滑套组件与所述压力感应器同轴设置。

在另一优选例中，所述导丝固定器和所述滑套组件偏心设置。

在另一优选例中，所述导丝固定器为套管，所述套管为前后贯通的中空管，所述导丝穿过所述套管被所述套管内壁夹持固定。

在另一优选例中，所述套管的内壁为橡胶表面，所述内壁通过摩擦力夹持固定所述导丝。

在另一优选例中，所述力复现系统还包括力复现系统主端部，所述力复现系统主端部包括轮组和置于所述轮组间的模拟导丝，其中所述轮组对所述模拟导丝的阻力等同于所述导丝在前进过程中受到的阻力。也就是说，所述轮组对所述模拟导丝的阻力与所述压力感应器感测到的力值相等。

在另一优选例中，当操作者感受到模拟导丝的阻力，依靠自己的经验判断是否继续操作太阳轮控制导丝前进或旋转。

在另一优选例中，所述轮组的后端连接有一个电机，通过所述电机的旋转控制所述轮组间的压力，即控制所述模拟导丝在所述轮组间的阻力大小。

在另一优选例中，所述电机顺时针或逆时针旋转时，所述轮组间的压力会增加或减小，所述模拟导丝在轮组间的阻力会增加或减少。

在另一优选例中，所述力复现系统主端部包括模拟压力感应器，所述模拟压力感应器用于感测操作者对所述模拟导丝的推力，以将所述推力施加到所述导丝。

在另一优选例中，当所述操作者针对所述轮组的阻力来推动所述模拟导丝时，所述模拟导丝的运动带动所述轮组的转动，根据所述模拟压力感应器感测到的所述轮组的转动控制所述太阳轮组的前进或后退，从而带动所述导丝的前进或后退。

在另一优选例中，从所述轮组的转动运动到所述太阳轮组的前进或后退的转动角度到直线距离的转换通过主端控制系统处理完成。

在另一优选例中，所述模拟导丝通过导丝托盘承托。

在另一优选例中，所述模拟导丝首尾相接，被循环推送。

在另一优选例中，所述导丝托盘可以是但不限于环形、圆形或圆弧型。

在另一优选例中，所述导丝托盘有导丝槽，所述导丝嵌在所述导丝槽中；所述导丝托盘设有导丝桥，在所述导丝桥处，所述模拟导丝脱离所述导丝槽，所述操作者在所述导丝桥处抓握推送所述模拟导丝。

在另一优选例中，所述导丝桥的长度是1-20厘米；优选的3-6厘米。

在另一优选例中，所述模拟导丝的直径是0.1-0.7毫米；优选地，0.2-0.5毫米；更佳地，0.3-0.4毫米；最佳地，0.35毫米。

在本发明的第二方面提供了一种用于血管介入导航手术系统的力复现系统的控制方法，所述方法包括：

（a）提供如上所述的用于血管介入导航手术系统的力复现系统；

（b）当力复现系统主端部模拟出导丝受到的阻力，操作者在力复现系统主端部推送模拟导丝克服模拟出的阻力，所产生的推送力值被传送到主端控制系统，主端控制系统给太阳轮组发送前进指令，前进产生的推进力值等于操作者在力复现系统主端部的推送力。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实例中的力复现系统从端部的立体图；

图2是图1中的力复现系统从端部的侧视图；

图3是图2中的力复现系统从端部的A-A截面的剖视图；

图4是导丝固定器为导丝套管形式的力复现系统从端部的立体图；

图5是图4中的力复现系统从端部的爆炸图；

图6是本发明一个实例中的力复现系统主端部的立体图；

图7是图6的力复现系统主端部除去上盖后的立体图。

各附图中，各标示如下：

1-太阳轮；

2-固定盘；

3-导丝固定器；

4-压力感应片；

5-第一滑套件；

6-第二滑套件；

7-连接底座；

8-力复现系统主端部；

9-轮组；

10-模拟导丝；

11-导丝托盘；

12-导丝槽；

13-导丝桥。

具体实施方式

本发明人经过广泛而深入的研究，通过大量筛选，首次开发了一种用于血管介入导航手术系统的力复现系统，本发明的力复现系统能够有效检测导丝在血管中的阻力，通过对所述阻力进行处理，判断导丝的进一步运动状态，提高了血管介入手术的安全性和操作效率，在此基础上完成了本发明。

典型的，本发明的一种用于血管介入手术导航系统的力复现系统用于血管介入治疗，包括远程微机操控端、手术定位机械臂和终端执行系统，其中，终端执行系统固定在手术定位机械臂的末端上，且随手术定位机械臂移动，远程微机操控端控制手术定位机械臂的运动和终端执行系统内部的运动；

终端执行系统用于驱动介入器材的前进、后退和旋转，包括导丝控制模块、球囊/支架控制模块和导引导管控制模块；

力复现系统从端部设置在终端执行系统的导丝控制模块上，用于测量工作导丝在血管内前进或后退时受到的阻力；

力复现系统从端部由压力感应器、导丝串联器、工作导丝、阻力探测导丝及连接底座组成，压力感应器被固定在连接底座上，连接底座被固定在导丝控制模块的太阳轮上。

连接底座上有一条线槽，线槽的底部与太阳轮的圆心在同一水平高度。太阳轮旋转时，连接底座与太阳轮一起同轴旋转，连接底座上的线槽和太阳轮的线槽始终对齐。

导丝串联器是上、下两根平行的导丝套管，在平行套管的一端是固定两根平行套管的固定件，平行套管和固定件组成了一个U型的导丝串联器。

工作导丝套管是一根贯通的套管，工作导丝从套管的前端穿入，从后端穿出，在连接底座处被嵌入连接底座的线槽内，在太阳轮处被嵌入太阳轮上的线槽，工作导丝在穿过太阳轮的圆心后被固定住。工作导丝套管的长度范围是1-100毫米。

阻力探测导丝套管的前端被固定件封住，套管后端插入一根阻力探测导丝。

阻力探测导丝一端固定在阻力探测导丝套管中，另一端插入压力感应器上的阻力探测导丝固定管中，导丝顶端刚好接触压力感应器的接触面。阻力探测套管的长度范围是1-100毫米。

或者，工作导丝和阻力探测导丝用导丝固定夹夹持固定，导丝固定夹的结构是尾部相连的两个夹子，上面夹子固定工作导丝，下面夹子固定阻力探测导丝。

在压力感应器的外周一圈，安装有一个电感应磁圈，通电后磁圈产生磁性，吸住阻力探测导丝固定管。当压力感应器前进后退时，会带着阻力探测导丝和固定管一起前进后退。

远程微机操控端，有一个力复现系统主端部。当压力感应器感应到阻力的数值，力复现系统主端部需要复现一个同等大小的模拟力，医生在手术室外推送力复现系统主端部的模拟导丝，判断真实工作导丝在血管里的前进后退。力复现系统主端部由模拟导丝，轮组，推杆和一个压力感应器组成。轮组包括两个独立的轮子，轮子的轮面相互接触。模拟导丝穿过两个轮子之间，两边的轮子对模拟导丝产生挤压，挤压力即模拟导丝前进后退的阻力。推杆前后移动可以调节两个轮子之间的距离，当推杆前推，两个轮子之间间隙变小，摩擦力变大，当推杆后退，两个轮子之间间隙变大，摩擦力变小。其中一个轮子轮面装有压力感应器，当两个轮子接触时，压力感应器感应到压力，并将压力数值显示出。

当导丝模块前进时，固定在太阳轮上的连接底座推着压力感应器、阻力探测导丝和导丝串联器一起前进。此时，压力感应器上的读数即工作导丝前进的推力。

当工作导丝前端向前运动受阻，受到的阻力增加，这时，导丝串联器将阻力通过阻力探测导丝传递到压力感应器上，压力感应器上的读数即工作导丝前进的推力与受到的阻力。

力复现系统主端部初始时轮组间没有压力，当模拟导丝推动时，带动轮组转动，产生的信号传送到主端控制系统，主端控制系统发送指令给太阳轮组前进或后退，从而带动导丝的前进或后退。

力复现系统主端部使用的模拟导丝直径是0.35毫米。导丝穿过轮组后放置在导丝托盘上，导丝托盘上有导丝槽，使模拟导丝首尾相接，重复推送。导丝托盘是环形的，也可以是圆形或圆弧型。

导丝托盘上有一个缺口，方便术者用手指捏住模拟导丝，推拉或者捻动模拟导丝，缺口的长度是1-20厘米，优选的3-6厘米。

本发明的主要优点包括：

本发明的力复现系统能够有效检测导丝在血管中的阻力，通过对所述阻力进行处理，判断导丝的进一步运动状态，提高了血管介入手术的安全性和操作效率。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，附图为示意图，因此本发明装置和设备的并不受所述示意图的尺寸或比例限制。

需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

实施例

血管介入导航手术系统包括导丝控制模块，用于控制导丝的前进、后退及旋转，导丝控制模块包括：转动组件，用于控制导丝的旋转，转动组件包括转动轮组、与转动轮组同心连接的转动轴，套设在转动轴上、随转动轴转动且相对于转动轴可滑动的行星轮，和与行星轮啮合的太阳轮，其中太阳轮上设有线槽，线槽由太阳轮的齿与齿之间的谷底开至太阳轮圆心，线槽用于嵌入导丝并保证导丝转动的同轴性；和行进组件，用于控制导丝的前进或后退，行进组件包括行进轮组、与行进轮组同心连接的传动丝杆，和与传动丝杆螺纹配合连接且用于支撑太阳轮的固定盘。

血管介入导航手术系统可以是CN 113598947 B所公开的血管介入导航手术系统，其通过整体引用并入本文。

本实施例的用于血管介入导航手术系统的力复现系统如图1-5所示。该力复现系统从端部固定在太阳轮上，随太阳轮，进而随导丝，一起前进、后退及旋转。

本实施例的力复现系统从端部包括导丝固定器、压力感应器和滑套组件。导丝固定器用于夹持固定导丝。压力感应器包括压力感应片。滑套组件包括第一滑套件和第二滑套件，第一滑套件的一端与导丝固定器固定连接，第一滑套件相对第二滑套件可滑动使得第一滑套件的另一端可选择性地抵靠压力感应片。其中，导丝固定器和滑套组件偏心设置，滑套组件与压力感应器同轴设置。

该导丝固定器可以如图1-3所示为夹子结构，可以如图4-5所示为具有较高摩擦力的导丝套管结构，等等。对导丝固定器的具体结构没有特别的限制，只要能够夹持固定住导丝即可。

优选地，力复现系统从端部还可以包括电感应磁圈，其中，电感应磁圈与导丝固定器和/或第一滑套件相互吸引。

如图6-7所示，力复现系统主端部包括轮组和置于轮组间的模拟导丝，其中轮组对模拟导丝的阻力等同于导丝在前进过程中受到的阻力。也就是说，轮组对模拟导丝的阻力与压力感应器感测到的力值相等。

当操作者感受到模拟导丝的阻力，依靠自己的经验判断是否继续操作太阳轮控制导丝前进或旋转。轮组的后端连接有一个电机，通过电机的旋转控制轮组间的压力，即控制模拟导丝在轮组间的阻力大小。在另一优选例中，电机顺时针或逆时针旋转时，轮组间的压力会增加或减小，模拟导丝在轮组间的阻力会增加或减少。

力复现系统主端部还包括模拟压力感应器和主端控制系统。模拟压力感应器用于感测操作者对模拟导丝的推力，以将推力施加到导丝。当操作者针对轮组的阻力来推动模拟导丝时，模拟导丝的运动带动轮组的转动，根据模拟压力感应器感测到的轮组的转动控制太阳轮组的前进或后退，从而带动导丝的前进或后退。从轮组的转动运动到太阳轮组的前进或后退的转动角度到直线距离的转换通过主端控制系统处理完成。

模拟导丝通过导丝托盘承托。模拟导丝首尾相接，被循环推送。导丝托盘可以是但不限于环形、圆形或圆弧型。导丝托盘有导丝槽，导丝嵌在导丝槽中；导丝托盘设有导丝桥，在导丝桥处，模拟导丝脱离导丝槽，操作者在导丝桥处抓握推送模拟导丝。导丝桥的长度是1-20厘米；优选的3-6厘米。模拟导丝的直径是0.35毫米。

力复现系统可以将机械化操作的血管介入导航手术系统与临床医生的经验结合起来，在面对穿行阻力较大的血管时，更有效的操作导丝运动，且避免对患者的血管造成损伤，提供手术的安全性。

此外，上述临床医生操作的经验值可以被编号分类，存储在存储器中，方便下次遇到类似情况时直接调用，而不用让临床医生再次手动操作。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种用于血管介入导航手术系统的力复现系统，其特征在于，所述复现系统包括力复现系统从端部，所述力复现系统从端部包括：

导丝固定器，所述导丝固定器用于夹持固定导丝；

压力感应器，所述压力感应器包括压力感应片，以及

滑套组件，所述滑套组件包括第一滑套件和第二滑套件，所述第一滑套件的一端与所述导丝固定器固定连接，所述第一滑套件相对所述第二滑套件可滑动使得所述第一滑套件的另一端可选择性地抵靠所述压力感应片。

2.如权利要求1所述的力复现系统，其特征在于，所述力复现系统从端部与所述导丝一起前进和转动。

3.如权利要求1所述的力复现系统，其特征在于，所述力复现系统从端部包括电感应磁圈，其中，所述电感应磁圈与所述导丝固定器和/或所述第一滑套件相互吸引。

4.如权利要求1所述的力复现系统，其特征在于，所述滑套组件与所述压力感应器同轴设置。

5.如权利要求1所述的力复现系统，其特征在于，所述导丝固定器为套管，所述套管为前后贯通的中空管，所述导丝穿过所述套管被所述套管内壁夹持固定。

6.如权利要求1-5中任一项所述的力复现系统，其特征在于，所述力复现系统还包括力复现系统主端部，所述力复现系统主端部包括轮组和置于所述轮组间的模拟导丝，其中所述轮组对所述模拟导丝的阻力等同于所述导丝在前进过程中受到的阻力。

7.如权利要求6所述的力复现系统，其特征在于，所述力复现系统主端部包括模拟压力感应器，所述模拟压力感应器用于感测操作者对所述模拟导丝的推力，以将所述推力施加到所述导丝。

8.如权利要求7所述的力复现系统，其特征在于，当所述操作者针对所述轮组的阻力来推动所述模拟导丝时，所述模拟导丝的运动带动所述轮组的转动，根据所述模拟压力感应器感测到的所述轮组的转动控制所述太阳轮组的前进或后退，从而带动所述导丝的前进或后退。

9.如权利要求6所述的力复现系统，其特征在于，所述模拟导丝通过导丝托盘承托。

10.如权利要求6所述的力复现系统，其特征在于，所述导丝托盘有导丝槽，所述导丝嵌在所述导丝槽中；所述导丝托盘设有导丝桥，在所述导丝桥处，所述模拟导丝脱离所述导丝槽，所述操作者在所述导丝桥处抓握推送所述模拟导丝。