CN206630673U - 手术机器人手术器械夹持导引装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种手术机器人手术器械夹持导引装置，包括：手术平台，所述手术平台设置有导轨；固定持针器和移动持针器，所述固定持针器固定于所述导轨上，所述移动持针器滑动安装于所述导轨上。本实用新型所揭示的手术器械夹持导引装置帮助手术机器人提高了手术实际穿刺路径与设定穿刺路径的一致性，便于保持无菌手术操作，减少了反复穿刺和反复CT扫描验证，减少了电离辐射与手术并发症、手术时间和患者痛苦，显著提高了手术取材的准确性与手术治疗效果。

Description

手术机器人手术器械夹持导引装置

技术领域

本实用新型涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种适用于非血管经皮介入诊疗机器人的手术器械夹持导引装置。

背景技术

非血管介入诊疗就是在医学图像设备的引导下，将特制的穿刺针等精密器械，引入人体，对体内病变进行诊断和局部治疗，临床上应用广泛，是现代医学发展的一个必然趋势。目前非血管介入诊疗存在的问题是，国内大多数医院采用CT常规横断面内定位引导穿刺，路径选择相对单一，穿刺针无角度指示，往往凭操作者的经验选择穿刺路径，进行盲穿，进针角度把握不准，误差较大，一次穿刺成功率较低，一般需要多次穿刺，多次CT扫描，操作及不规范，并发症较多，患者接受的辐射剂量较大。常规穿刺的一次穿刺成功率一般在40％左右，并发症发生率在45％左右。手术的关键在于定位手术路径和实施穿刺时穿刺路径的一致性，也就是说，准确建立手术通道成为介入微创手术成功的关键。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型提供一种手术机器人手术器械夹持导引装置，以帮助手术机器人提高手术实际穿刺路径与设定穿刺路径的一致性。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种手术机器人手术器械夹持导引装置，包括：手术平台，所述手术平台设置有导轨；固定持针器和移动持针器，所述固定持针器固定于所述导轨上，所述移动持针器滑动安装于所述导轨上。

其中，所述固定持针器或移动持针器包括上压盖和下连接座，所述固定持针器的下连接座固定于所述导轨上，所述移动持针器的下连接座滑动安装于所述导轨上，所述上压盖与所述下连接座铰接，所述上压盖与所述下连接座之间弹性夹持有导引套，所述导引套设置有手术器械导引孔。

其中，所述导引套的材料是透X光材料。

其中，所述固定持针器或移动持针器是一体式结构，所述固定持针器或移动持针器的本体上开设有手术器械导引孔。

其中，所述固定持针器或移动持针器的材料是透X光的材料。

其中，所述移动持针器连接有电动驱动装置。

其中，所述导轨设置有刻度。

采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型所揭示的手术器械夹持导引装置帮助手术机器人提高了手术实际穿刺路径与设定穿刺路径的一致性，便于保持无菌手术操作，减少了反复穿刺和反复CT扫描验证，减少了电离辐射与手术并发症、手术时间和患者痛苦，显著提高了手术取材的准确性与手术治疗效果，建立了一个规范、高效三维数字化手术平台，是微创手术的发展方向，具有广阔的推广应用前景，具有较高社会效益与经济效益。

附图说明

图1是一种非血管经皮介入诊疗手术机器人的结构示意图；

图2是图1中手术器械夹持导引装置的结构剖视图；

图3是另一种手术器械夹持导引装置的结构剖视图；

图中：1-万向机械臂，11-机械臂末端，2-底座，21-水平调节机构，22- 水平仪，3-手术平台，4-导轨，5-移动持针器，51-上压盖，52-下连接座， 6-固定持针器，61-上压盖，62-下连接座，7-导引套，8-手术器械。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1示出了一种落地式手术机器人，用于实施通过三维数字化规划与定位系统所确定的穿刺路径，可以提高实际穿刺路径与定位手术路径的一致性。

三维数字化规划与定位手术路径系统，由多层螺旋CT(multisliecs helieal CT,MSCT)、医学图像工作站以及体表定位格栅等组成。多层螺旋CT (MSCT)能够进行1mm层厚、1mm间隔薄层快速扫描与重建；医学图像作站接受MSCT的DICOM格式数据，窗宽窗位调节，具有多平面重建(MPR)、长度测量等功能，能进行患者入录、资料统计、各种图像处理、保存、打印、网络传输。机器人三维数字化规划与定位经皮介入手术路径，并获得其三维坐标数据。

经皮介入手术患者三维数字化定位前，根据以往图像资料确定定位与穿刺体位，如仰卧位、俯卧位、侧卧位，以及定位的标准平面，如冠状位或矢状位；定位时常规充气模具固定患者，血压、心率、血氧饱和度检测，呼吸训练，在病灶区粘贴体表定位器，多层螺旋CT(MSCT)增强扫描，依1mm层厚,1mm间隔，重建参数B31f medium smooth+，进行薄层重建，将以DICOM格式的数据传输到医学图像工作站，进行多平面重建。通过多平面重建(MPR)技术可以将病变区域肢体进行任意平面切割，获得病变区域的冠状面、矢状面和任意角度斜矢状面、斜横断面图像，全面地了解病变内部结构、形态大小、其与周围组织的毗邻、特别是血管的关系，以病灶的实质部分中心为目标点，在其三维空间内，依据病灶与周围组织的解剖特点，以及微创手术路径的最优化原则，能较好避开骨骼、血管、心脏、肺大泡、叶间裂等重要组织与器官，且穿刺距离最短，准确规划与选择微创介入手术路径，其与皮肤的交点就是穿刺进针点，目标点与入穿点两点连线就是微创手术路径，并通过MPR的多平面平面旋转技术，在仰卧位与俯卧位穿刺时找出通过这条直线相交的横断面与矢状面平面、斜横断面与斜矢状面；在侧卧位穿刺时找出通过这条直线相交的横断面与冠状面平面、斜横断面与斜冠状面，并通过平面显示得到这条直线的三维角度；然后再利用长度测量软件，测量出手术路径的深度，这样就获得了介入手术路径空间坐标。皮肤入穿点的标记，在病变范围的皮肤上粘贴格栅定位器，进行CT 扫描后，依据病灶穿刺目标点CT图像平面的床位数值，以及穿刺路径与体表定位器上纵向与横向的铅条位置的关系，并进行长度测量，在该位置打开CT激光定位线，找准皮肤入穿点并做好标记；这样就完成了三维数字化微创手术路径规划与定位，三维定位的标准平面是水平面。

非血管经皮介入机器人手术包括三个坐标系：医学图像坐标系、机器人坐标系和手术坐标系。三个坐标系相统一才能进行介入机器人手术。

如图1所示，底座2是坐标系调控系统的一部分，其上设置有水平调节机构21和水平仪22，水平调节机构21可调节底座2水平，通过水平仪22可观察底座2的状态，保证底座2以水平面为基准，水平仪22最好是数字显示式水平仪，以提高调整精度。

根据患者介入手术的需要，手术机器人到达指定位置后，调平底座2。手术患者在CT检查床上由真空充气固定床垫保持固定不动，进行CT扫描，随后，手术就在CT检查床上进行。由于三维定位的标准平面与机器人运行的标准平面都是水平面且手术就在CT检查床上进行，这样医学图像三维定位坐标系、机器人坐标系、手术坐标系就在同一个坐标系中，机器人运行数据真实反映定位数据，实现了定位数据与手术路径的一致性。

如图1和图2共同所示，万向机械臂1的末端11固定连接手术平台3，万向机械臂1具有六个自由度关节，由电驱动，能在控制器的控制下运行自如，能做空间任何姿态，且能随时锁止，能够根据定位数据准确运行到标准空间位置，并能保持空间姿态不变，导引手术器械的方向与位置，直到完成介入手术操作。手术平台3设置有导轨4，图中示出的是单轨结构，也可以是双轨，手术器械夹持导引装置就安装在导轨4上。手术器械夹持导引装置能够挟持各类穿刺活检针、射频穿刺治疗针、放射性粒子植入针、骨性穿刺针、骨钻等手术器械，且对手术器械方向起导引作用，由于导轨4上设置了刻度，因此也能指示出手术器械进入深度。

如图2所示，固定持针器6固定于导轨4上，移动持针器5滑动安装于导轨4上。落地式介入手术机器人的手术器械夹持导引装置设计为开合式，固定持针器6的下连接座62固定于导轨4上，移动持针器5的下连接座52滑动安装于所述导轨4上.上压盖51与下连接座52铰接，上压盖61与下连接座62 铰接，上压盖51与下连接座52之间以及上压盖61与下连接座62之间弹性夹持有导引套7，导引套7设置有手术器械导引孔，导引套7的材料是透X光材料(如塑料、碳纤维等),手术器械8从手术器械导引孔中穿出。两个导引套7 的轴心在一条直线上，并平行于手术平台3。在手术需要CT扫描验证时，可以随时打开，释放手术器械8，防止产生金属伪影，影响手术图像质量。且上压盖51、61与下连接座52、62可分别用无菌罩罩起来，便于在持针器在开合时也能保持无菌手术操作。

手术操作有手动和电动两种模式，并能实现手术器械8的推进、旋进，依据定位的方向与深度数据，将手术器械8沿手术路径送达手术目标(病灶)，建立介入手术通道，在此手术通道基础上完成活检手术取材、射频治疗手术的电极插入、粒子植入手术的放射性粒子植布、椎体成形手术的骨水泥注入、骨折内固定手术的空心钉植入等各种介入微创手术。采用电动模式时，移动持针器 6与手术平台3之间设置有电机驱动装置，电机驱动装置是本领域普通技术人员所熟知的，在此不做赘述。

总之，由多层螺旋CT(MSCT)对患者进行扫描，由医学图像工作站规划与定位手术路径，并获得其三维数据，将手术路径的三维空间坐标数据作为指令通过控制器传达给万向机械臂1，万向机械臂1根据医学图像工作站传送的数字指令，通过关节转动和机器人的位移，机器臂末端的手术平台3带动手术器械夹持导引装置，找准微创手术皮肤进入点，通过机器人关节编码技术找准微创手术路径空间位置，并通过万向机械臂1带动手术器械8运行至微创手术路径的三维空间姿态，也就是三维定位姿态，并保持这一姿态不动，由手动或电动将手术器械8推入到定位深度，打开开合式持针器，万向机械臂1移出CT 扫描范围。术中CT扫描，实时三维重建，验证手术器械8是否到达手术目标。

上述手术机器人还可以是小型的，底座2设置夹持装置将万向机械臂1夹持在CT检查床床板上(图中未示出)，从而将万向机械臂1固定在CT检查床上 (底座2上也要设置水平调节机构21和水平仪22)，那么万向机械臂1与检查床就可以一起进出CT机架。

如图3所示，如果小型机械臂直接固定在CT的检查床上，可以随检查床一起进出，那么固定持针器6和移动持针器5可利用透X光材料(如塑料、碳纤维等)制作成一体结构，而不用设计成开合式，CT直接扫描验证，也不会产生金属伪影。

上述实施例所揭示的非血管经皮介入诊疗手术机器人，适用人体各部位穿刺活检手术、肿瘤的射频治疗、肿瘤的微波消融治疗、肿瘤的局部化疗、放射性粒子治疗肿瘤、脑血肿微创抽吸手术、股骨颈骨折微创内固定手术、椎体压缩性骨折微创成形治疗术以及椎体转移瘤的微创诊疗等微创手术。

上述实施例所揭示的非血管经皮介入诊疗手术机器人提高了手术实际穿刺路径与定位手术路径的一致性，减少了反复穿刺和反复CT扫描验证，减少了电离辐射与手术并发症、手术时间和患者痛苦，显著提高了手术取材的准确性与手术治疗效果，建立了一个规范、高效三维数字化手术平台，并适合于远程手术，是微创手术的发展方向，具有广阔的推广应用前景，具有较高社会效益与经济效益。

Claims (7)

1.一种手术机器人手术器械夹持导引装置，其特征在于，包括：

手术平台，所述手术平台设置有导轨；

固定持针器和移动持针器，所述固定持针器固定于所述导轨上，所述移动持针器滑动安装于所述导轨上。

2.如权利要求1所述的手术机器人手术器械夹持导引装置，其特征在于，所述固定持针器或移动持针器包括上压盖和下连接座，所述固定持针器的下连接座固定于所述导轨上，所述移动持针器的下连接座滑动安装于所述导轨上，所述上压盖与所述下连接座铰接，所述上压盖与所述下连接座之间弹性夹持有导引套，所述导引套设置有手术器械导引孔。

3.如权利要求2所述的手术机器人手术器械夹持导引装置，其特征在于，所述导引套的材料是透X光材料。

4.如权利要求1所述的手术机器人手术器械夹持导引装置，其特征在于，

所述固定持针器或移动持针器是一体式结构，所述固定持针器或移动持针器的本体上开设有手术器械导引孔。

5.如权利要求4所述的手术机器人手术器械夹持导引装置，其特征在于，所述固定持针器或移动持针器的材料是透X光的材料。

6.如权利要求1所述的手术机器人手术器械夹持导引装置，其特征在于，所述移动持针器与所述手术平台之间设置有电动驱动装置。

7.如权利要求1所述的手术机器人手术器械夹持导引装置，其特征在于，所述导轨设置有刻度。