專利名稱：經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于醫(yī)用器械領域，具體涉及經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中包括兩套內(nèi)鏡系統(tǒng)，分別是智能電子經(jīng)皮腎鏡系統(tǒng)和智能電子關節(jié)鏡系統(tǒng)。
現(xiàn)有技術目前在醫(yī)學領域上使用的高端機器人系統(tǒng)是美國htuitive Surgical，he.公司開發(fā)完成的達芬奇機器人輔助外科手術系統(tǒng)，自從1998年12月第一臺達芬奇機器人輔助外科手術系統(tǒng)問世以來，目前已有超過390臺應用于世界各地。達芬奇機器人手術系統(tǒng)主要由醫(yī)生控制臺(surgeon console)；—個裝有四支7 自由度交互手臂的床旁機械臂塔(patient cart)和一個高精度的3D HD視覺系統(tǒng)(vision cart)構(gòu)成。借助于高清立體成像、多關節(jié)臂自動化控制及光纜信號傳送等高科技設備，使其具備了三維高清術野、手臂無抖動、鏡頭固定、活動范圍廣、器械移動度大等優(yōu)點，并且改變了術者站在手術臺旁操作的傳統(tǒng)模式，由主刀醫(yī)師坐在控制臺前完成手術全過程，符合人體工程學原理，更適合于長時間復雜手術?？刂婆_由計算機系統(tǒng)、手術操作監(jiān)視器、機器人控制監(jiān)視器、操作手柄和輸入輸出設備等組成。手術時外科醫(yī)生可坐在遠離手術臺的控制臺前，頭靠在視野框上，雙眼接受來自不同攝像機的完整圖像，共同合成術野的三維立體圖。醫(yī)生雙手控制操作桿，手部動作傳達到機械臂的尖端，完成手術操作，從而增加操作的精確性和平穩(wěn)性，這是一種新提出的主-仆式遠距離操作模式?，F(xiàn)在，達芬奇機器人輔助外科手術系統(tǒng)已被廣泛應用于普外科、心外科、泌尿外科、婦科和小兒外科。目前，內(nèi)鏡技術領域也日益發(fā)展，但是仍沒有機器手與經(jīng)人工通道的內(nèi)窺鏡例如關節(jié)鏡、經(jīng)皮腎鏡有機結(jié)合后進行關節(jié)疾病或輸尿管疾病診斷和治療的技術，因此，將機器手集成到關節(jié)鏡、經(jīng)皮腎鏡以達到精密進行手術治療的技術迫在眉睫。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術的目的，提供的一種經(jīng)人工通道進入的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，該智能電子內(nèi)窺鏡通過智能機器手和計算機技術的有機結(jié)合，在醫(yī)生的經(jīng)驗技術指導下進行關節(jié)疾病或腎臟和輸尿管疾病手術，達到精密地進行手術治療的目的， 進一步提高手術準確率。為了解決上述技術問題，本實用新型是按以下技術方案實現(xiàn)的本實用新型所述的經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括以下兩種形式，智能電子經(jīng)皮腎鏡系統(tǒng)和智能電子關節(jié)鏡系統(tǒng)。本實用新型所述的經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括電子內(nèi)窺鏡、內(nèi)鏡夾持機械臂、移動式調(diào)整手術平臺、自動供液系統(tǒng)、智能機器手、控制臺及中央處理系統(tǒng)等。所述電子內(nèi)窺鏡為介入人體手術區(qū)域的、為智能機器手進入手術區(qū)域提供平臺和為醫(yī)生提供視覺圖像。所述電子內(nèi)窺鏡包括內(nèi)鏡主體、硬質(zhì)工作端，置于內(nèi)鏡主體末端并貫穿硬質(zhì)工作端部的機器手通道，以及進水通道、出水通道等其他輔助通道。本實用新型的經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖，包括以下兩種形式智能電子經(jīng)皮腎鏡系統(tǒng)和智能電子關節(jié)鏡系統(tǒng)，即其對應的電子內(nèi)窺鏡根據(jù)形式和應用范圍的不同，主要可以分為電子經(jīng)皮腎鏡和電子關節(jié)鏡兩個不同形式第一、對于電子關節(jié)鏡，其硬質(zhì)工作端部硬質(zhì)圓管狀，所述硬質(zhì)工作端部的外徑小于等于12mm，長度150 200mm。第二、對于電子經(jīng)皮腎鏡，其硬質(zhì)工作端部因為硬質(zhì)圓管狀，所述硬質(zhì)工作端部的外徑小于等于8mm，長度200 350mm。在本實用新型中，所述電子內(nèi)窺鏡硬質(zhì)工作端部的前端為先端部，先端部前部設計安裝雙目立體電子光學系統(tǒng)或者多CCD陣列電子光學系統(tǒng)，或者非立體的電子攝像系統(tǒng)，先端部的端面和圓周面設計有若干個測距器，用于監(jiān)控先端部在手術區(qū)域內(nèi)的位置，先端部設計有豐富的傳感器，如壓力傳感器，溫度傳感器等，用于監(jiān)控手術區(qū)域內(nèi)的狀態(tài)，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線提供給中央處理器處理，以作參考。所述機器手通道的內(nèi)徑大于等于5. 0mm，其獨立的進水通道和出水通道，內(nèi)徑大于等于1. 0mm。所述電子內(nèi)窺鏡的內(nèi)鏡主體通過連接結(jié)構(gòu)與內(nèi)鏡夾持機械臂配合。所述的內(nèi)鏡夾持機械臂的結(jié)構(gòu)至少包括兩種第一種是包括基座、帶關節(jié)的臂部及末端執(zhí)行器；第二種是包括可卡死在可移動調(diào)整手術平臺邊緣的卡口部分、帶關節(jié)的臂部及末端執(zhí)行器。所述末端執(zhí)行器與內(nèi)鏡主體所設的連接結(jié)構(gòu)緊密配合，從而使得內(nèi)鏡夾持機械臂將電子內(nèi)窺鏡緊密連接。對于第一種結(jié)構(gòu)其基座內(nèi)部設計有給內(nèi)鏡夾持機械臂提供運動動能的驅(qū)動元件，包括傳動結(jié)構(gòu)、液壓元件、氣動元件、伺服電機和步進電機等，自身能做旋轉(zhuǎn)運動和升降運動；對于第二種結(jié)構(gòu)所述卡口部分可以緊緊鎖死在手術平臺邊緣為支撐。上述兩種結(jié)構(gòu)中所述帶關節(jié)的臂部的一端連接在基座或者卡口部分上，另外一端成為末端執(zhí)行器，內(nèi)窺末端執(zhí)行器通過連接結(jié)構(gòu)與電子內(nèi)窺鏡配合，臂部至少包括三個關節(jié)，至少7個自由度，內(nèi)鏡夾持機械臂的進給精度小于等于1mm，其工作半徑至少500mm， 工作的垂直高度0 500mm(以移動式調(diào)整手術平臺平面為參考面)，內(nèi)鏡夾持機械臂的末端執(zhí)行器與電子內(nèi)窺鏡配合后，能驅(qū)動電子內(nèi)窺鏡的先端部達到上述工作空間內(nèi)的任何一點，通過電子內(nèi)窺鏡先端部端面和周面的測距器和相應傳感器的反饋形成閉環(huán)控制，增加操作的安全系數(shù)，內(nèi)鏡夾持機械臂設計有防抖功能、越程警報功能和鎖死功能，增加操作的安全系數(shù)。內(nèi)鏡夾持機械臂的控制方式可以分為鍵盤自動控制和聲音控制等形式。鍵盤自動控制是指通過控制手把或者鍵盤的操控，控制內(nèi)鏡夾持機械臂進行前進、后退和旋轉(zhuǎn)等的動作；聲音控制形式是指通過麥克風接收操控者的聲音指令，達到制內(nèi)鏡夾持機械臂進行前進、后退和旋轉(zhuǎn)等的動作。所述移動式調(diào)整手術平臺，其高低可以通過調(diào)整結(jié)構(gòu)調(diào)整，其平面能作不同角度的傾斜，配合電子內(nèi)窺鏡進行手術，進一步地，移動式調(diào)整手術平臺能通過固定結(jié)構(gòu)固定夾持式內(nèi)鏡夾持機械臂。所述自動供液系統(tǒng)，包括底座、連接在底座上可伸縮的支撐結(jié)構(gòu)，置于可伸縮的支撐結(jié)構(gòu)頂部的儲液罐，設在儲液罐上壓力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和供液管道等。自動供液系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線與中央處理系統(tǒng)連接，通過對手術區(qū)的壓力數(shù)據(jù)進行反饋，自動控制可伸縮的支撐結(jié)構(gòu)做上下伸展運動來調(diào)節(jié)液流的速度和強度，也能配合壓力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過改變儲液罐的壓力來調(diào)節(jié)也留的速度和強度。所述智能機器手是通過電子內(nèi)窺鏡的機器手通道進入手術區(qū)域進行手術操作的。所述智能機器手包括機器爪、執(zhí)行結(jié)構(gòu)、傳輸結(jié)構(gòu)和外部控制部分等。智能機器手的至少包括兩個能對合動作的機器爪，智能機器手在機器爪全部閉合的狀態(tài)下，其最大外徑應該大于等于5. 0mm，并小于等于電子內(nèi)窺鏡的機器手通道的直徑。在本實用新型中，智能機器手的特點是多功能，其功能包括(1)至少一個機器爪的端部帶有導電和絕緣材料做成的電凝部分，可以作為單極電凝器械或者通過對合的兩個機器爪作為一個雙極電凝器械，對病變進行電切除和止血治療；(2)兩個能對合的機器爪能完成手術鉗的功能，能取活檢組織、摘除病變等；(3)所述智能機器手的適當位置設置有用于切除腔體內(nèi)病變組織的電切設備，電切設備不使用時與智能機器手組合成一體，使用時伸出，做切割病變組織的作用；(4)智能機器手的正中或者適當位置設計有一直徑小于等于2. Omm的通道能作為充當外部負壓作用的通道，也能通入微波探頭設備或者激光探頭設備，用于微波止血和激光切割等操作，也可通入帶電凝的套圈，用于同時切除腔內(nèi)息肉和凝固切口出血部位，能進入擴張導器，對輸尿管進行擴張，便于智能機器手操作；(5)所述智能機器手的每個機器爪都安裝有微型傳感器，包括溫度傳感器，壓力傳感器等，目的是了解智能機器手的狀態(tài)，以獲得手術區(qū)域的詳細信息，為控制提供數(shù)據(jù)參考，使得機器手的使用更加安全，所述的智能機器手的動作精度至少達到1. 0mm。在本實用新型中，所述智能機器手的執(zhí)行結(jié)構(gòu)的動作通過微型氣動元件或者微型液壓元件等實現(xiàn)，元件可以安裝在機器爪的前端或者通過微型管道連接在智能機器手的外部。智能機器手的各個機器爪部分都安裝有豐富的傳感器，所述智能機器手的傳輸結(jié)構(gòu)是一段外徑小于電子內(nèi)窺鏡的機器手通道內(nèi)鏡的傳輸管線，其性質(zhì)可以是軟性或者硬性，管線為智能機器手的抓取和剪切等動作傳輸動力，為機器爪的電凝治療動作提供符合安全的電壓，管線中還包括微型傳感器的傳輸線路等。所述智能機器手的外部控制部分與中央處理系統(tǒng)共用。智能機器手的控制方式可以分為人工控制和自動控制等形式。人工控制是指通過控制手把、鍵盤的操控，控制機器手進行前進、后退、旋轉(zhuǎn)和電凝等的動作；自動控制形式是指除人工控制外的控制形式。所述經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的控制臺，其結(jié)構(gòu)至少包括顯示屏、手部操作和若干控制按鈕及鍵盤等。通過手持手部操作和觀看顯示屏上的三維立體圖像，對經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中的內(nèi)鏡夾持機械臂、手術平臺和智能機械手進行控制； 通過電子內(nèi)窺鏡的光學系統(tǒng)，顯示屏能輸出5倍以上的高清圖像，醫(yī)生在高清的圖像指導下的操作更加安全。所述經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的中央處理系統(tǒng)，其內(nèi)核采用具有高速運算性能的多核處理器，連接控制臺、電子內(nèi)窺鏡、內(nèi)鏡夾持機械臂、移動式調(diào)整手術平臺和智能機械手于一體，是整個系統(tǒng)的大腦。中央處理系統(tǒng)的作用是根據(jù)醫(yī)生對控制臺的操作控制分解成指令，控制內(nèi)鏡夾持機械臂、移動式調(diào)整手術平臺和智能機械手相互配合，達到進行手術的最優(yōu)位置，中央處理系統(tǒng)通過電子內(nèi)窺鏡返回的高清2D或者3D圖像，給提供醫(yī)生手術處理的最佳圖像依據(jù)；通過電子內(nèi)窺鏡、智能機械手等裝置的微型傳感器反饋的狀態(tài)信息，中央處理器內(nèi)的報警裝置能可以實時控制電子內(nèi)窺鏡及智能機械手在腔體內(nèi)的運動，以使得手術的安全進行。以下就本實用新型所述的兩套不同的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)進行說明對于經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中的智能電子經(jīng)皮腎鏡系統(tǒng)，其手術入路如下所述術前，先將電子經(jīng)皮腎鏡安裝在內(nèi)鏡夾持機械臂的末端執(zhí)行器上，并將進水通道連接在自動供液系統(tǒng)的供液管道，出水通道連接在負壓器設備，調(diào)試完好后作待機準備；病人在移動式調(diào)整手術平臺上采用適當體位，術處作消毒麻醉后，醫(yī)生首先使用穿刺針經(jīng)輔助儀器，如CT、X光的輔助下在適當部位進行穿刺，進入腎收集系統(tǒng)，將針芯取出，導出尿液后，控制電子經(jīng)皮腎鏡的硬質(zhì)工作端部進入人體，做好定位，然后醫(yī)生通過顯示屏的高清圖像顯示，操作手部控制和相關控制按鈕等，可以控制內(nèi)鏡夾持機械臂、移動式調(diào)整手術平臺，使得電子經(jīng)皮腎鏡能在手術區(qū)內(nèi)進行觀察，醫(yī)生還能操作智能機器手靠近輸尿管，然后通過智能智能機器手前端的通道通入擴張器，對纖細的輸尿管進行擴張，便于機器手進入操作，對較大結(jié)石可以做擊碎處理，對息肉等病變可以控制機器手摘除，灼燒和止血等，此外，激光和微波設備也能進入術區(qū)進行操作。智能化電子經(jīng)皮腎鏡手術系統(tǒng)的智能機器手相當于醫(yī)生手部的延伸，電子經(jīng)皮腎鏡的光學系統(tǒng)則相當于醫(yī)生眼睛的延伸，通過精密的操控，可以在放大至少5倍的環(huán)境下對腎臟和輸尿管的病變進行處理，而且由于系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以極大地提高手術的安全性。而對于經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中的智能電子關節(jié)鏡系統(tǒng)，其手術入路如下所述術前，先將電子關節(jié)鏡安裝在內(nèi)鏡夾持機械臂的末端執(zhí)行器上，并將進水通道和出水通道等連接上相應的設備，調(diào)試完好后作待機準備；病人平躺于移動式調(diào)整手術平臺上或端坐手術椅，固定關節(jié)部位，術處作消毒麻醉后，醫(yī)生首先在患處做小切口，然后控制電子關節(jié)鏡并內(nèi)鏡夾持機械臂移動到切口入口處并定位，即可通過控制臺控制內(nèi)鏡小心精確地進入關節(jié)腔內(nèi)，醫(yī)生通過返回顯示屏的高清圖像顯示，操作手部控制和相關控制按鈕等，可以控制內(nèi)鏡夾持機械臂、移動式調(diào)整手術平臺及智能機器手，使得智能機器手在關節(jié)腔內(nèi)靈巧、精確地運行，進行炎癥的清理、病變摘除和止血等操作。智能化電子關節(jié)鏡手術系統(tǒng)的智能機器手相當于醫(yī)生手部的延伸，電子關節(jié)鏡的光學系統(tǒng)則相當于醫(yī)生眼睛的延伸，通過精密的操控，可以在放大至少5倍的環(huán)境下對關節(jié)腔內(nèi)的病變進行處理，而且由于系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以極大地提高手術的安全性。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)通過人工通道通入電子內(nèi)窺鏡，通過攝像系統(tǒng)能清晰觀察到臟器腔體的真實情況，以電子內(nèi)窺鏡的機器手通道為平臺通入智能機器手進
7入，智能機器手3的微型化、可變形、可變向和同時具有若干種手術器械功能(如手術抓鉗、 電切設備和電凝設備等)，則決定不需要通入其他器械便能做多種手術處理，減少手術的難度和病人的痛苦，達到精密地進行手術治療的目的，進一步提高手術準確率。

圖1是本實用新型所述經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖。圖2A是本實用新型中第一種內(nèi)鏡夾持機械臂結(jié)構(gòu)示意圖。圖2B是本實用新型中第二種內(nèi)鏡夾持機械臂的第二種形式結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型中電子經(jīng)皮腎鏡結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實用新型中電子關節(jié)鏡結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實用新型中自動供液系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖。圖6是本實用新型中智能機器手結(jié)構(gòu)簡圖及與電子內(nèi)窺鏡配合使用圖。圖6A是上述圖6中智能機器手閉合狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本實用新型中移動式調(diào)整手術臺示意圖。圖8A是本實用新型中智能電子經(jīng)皮腎鏡系統(tǒng)的手術示意圖。圖8B是本實用新型中智能電子關節(jié)鏡系統(tǒng)的手術示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳述如圖1所示為本實用新型所述的經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。所述經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括電子內(nèi)窺鏡2、智能機器手3、內(nèi)鏡夾持機械臂1、可移動調(diào)整手術平臺4、自動供液系統(tǒng)5、控制臺8、中央處理系統(tǒng)6和系統(tǒng)附件7等。本實用新型所述經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括以下兩種形式智能電子經(jīng)皮腎鏡系統(tǒng)、智能電子關節(jié)鏡系統(tǒng)，即對應的電子內(nèi)窺鏡2是電子經(jīng)皮腎鏡和電子關節(jié)
^Mi ο在本實用新型中，所述內(nèi)鏡夾持機械臂按其結(jié)構(gòu)的不同也分為兩種不同形式第一種結(jié)構(gòu)如圖2A所示，所述內(nèi)鏡夾持機械臂1包括基座11，各帶關節(jié)的臂部 12和與內(nèi)窺鏡2配合的末端執(zhí)行器13，具體是帶關節(jié)14的臂部12 —端連接在基座11上， 另外一端成為末端執(zhí)行器13，末端執(zhí)行器13通過連接結(jié)構(gòu)與電子內(nèi)窺鏡2緊密配合。所述基座11內(nèi)部設計有大部分提供內(nèi)鏡夾持機械臂運動動能的執(zhí)行元件，包括傳動結(jié)構(gòu)、液壓元件、氣動元件、伺服電機和步進電機等，自身能做旋轉(zhuǎn)運動和升降運動，使得內(nèi)鏡夾持機械臂1帶動電子內(nèi)窺鏡2 —起能做旋轉(zhuǎn)運動和升降運動。第二種結(jié)構(gòu)如圖2B所示，所述內(nèi)鏡夾持機械臂1’包括帶卡口的基座11’、帶關節(jié) 14’的臂部12’及末端執(zhí)行器13’所述帶卡口的基座11’的卡口部分可以緊緊鎖死在移動式調(diào)整手術平臺4邊緣為支撐，所述的帶關節(jié)的臂部12’ 一端連接在卡口基座11’部分上， 另外一端成為末端執(zhí)行器13’，末端執(zhí)行器13’通過連接結(jié)構(gòu)與電子內(nèi)窺鏡2緊密配合，該種結(jié)構(gòu)的內(nèi)鏡夾持機械臂1’的臂部12’同樣也設有提供內(nèi)鏡夾持機械臂1運動動能的執(zhí)行元件，包括傳動結(jié)構(gòu)、液壓元件、氣動元件、伺服電機和步進電機等，使得內(nèi)鏡夾持機械臂 1帶動電子內(nèi)窺鏡2 —起能做旋轉(zhuǎn)運動和升降運動。[0064]由圖2A和圖2B可知，上述兩種結(jié)構(gòu)的內(nèi)鏡夾持機械臂1、1，的臂部12、12，至少包括三個關節(jié)，至少7個自由度，內(nèi)鏡夾持機械臂1的進給精度小于等于1mm，其工作半徑至少500mm，工作的垂直高度0 500mm(以移動式調(diào)整手術平臺平面為參考面)，內(nèi)鏡夾持機械臂1的末端執(zhí)行器13或者13’與電子內(nèi)窺鏡2配合后，能驅(qū)動電子內(nèi)窺鏡2的先端部達到上述工作空間內(nèi)的任何一點，通過電子內(nèi)窺鏡2先端部端面和周面的測距器和相應傳感器的反饋形成閉環(huán)控制，增加操作的安全系數(shù)。此外，內(nèi)鏡夾持機械臂1還設計有防抖功能、越程警報功能和鎖死功能，增加操作的安全系數(shù)。內(nèi)鏡夾持機械臂1的控制方式還可以分為鍵盤自動控制和聲音控制等形式。鍵盤自動控制是指通過控制手把或者鍵盤的操控， 控制內(nèi)鏡夾持機械臂1進行前進、后退和旋轉(zhuǎn)等的動作；聲音控制形式是指通過麥克風接收操控者的聲音指令，達到控制內(nèi)鏡夾持機械臂1進行前進、后退和旋轉(zhuǎn)等的動作。如圖3，圖4為電子經(jīng)皮腎鏡和電子關節(jié)鏡結(jié)構(gòu)簡圖。由圖可知，電子經(jīng)皮腎鏡和電子關節(jié)鏡均對應包括硬質(zhì)工作端部21、內(nèi)鏡主體 22，與內(nèi)鏡夾持機械臂1配合的連接器M和機器手通道及其他輔助通道23等。在本實用新型中，根據(jù)實際的需要，電子經(jīng)皮腎鏡的硬質(zhì)工作端部21為硬質(zhì)圓管狀，硬質(zhì)工作端部21外徑小于等于8mm，其長度200 350mm。而電子關節(jié)鏡硬質(zhì)工作端部 21的外徑小于等于12mm，其長度150 200mm。如圖5所示，所述自動供液系統(tǒng)5，包括底座1、安裝在底座1上可伸縮的支撐結(jié)構(gòu) 52、置于可伸縮的支撐結(jié)構(gòu)52上的儲液罐54，以及設于儲液罐M上的壓力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)53和供液管道55等。自動供液系統(tǒng)5通過數(shù)據(jù)線與中央處理系統(tǒng)連接，通過對手術區(qū)的壓力數(shù)據(jù)進行反饋，自動控制可伸縮的支撐結(jié)構(gòu)52做上下伸展運動來調(diào)節(jié)液流的速度和強度，也能配合壓力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)53，通過改變儲液罐M的壓力來調(diào)節(jié)液流的速度和強度。圖6為智能機器手3的結(jié)構(gòu)簡圖及與電子內(nèi)窺鏡配合使用示意圖圖。所述智能機器手3是通過電子經(jīng)皮腎鏡和電子關節(jié)鏡的專用機器手通道23進入手術區(qū)域進行手術操作的。所述智能機器手3的結(jié)構(gòu)包括機器爪33、34、執(zhí)行結(jié)構(gòu)、傳輸結(jié)構(gòu)31和外部控制部分 38等。智能機器手3的包括兩個能對合動作的機器爪33、34，智能機器手3在機器爪33、34 全部閉合的狀態(tài)下(如圖6A所示)，其最大外徑應該大于等于5. Omm,并小于等于電子內(nèi)窺鏡的機器手通道的直徑。本實用新型中，所述智能機器手3的特點是多功能，其功能包括(1)至少一個機器爪33、34的端部帶有導電和絕緣材料做成的電凝部分，可以作為單極電凝器械，或者通過對合的兩個機器爪作為一個雙極電凝器械，對病變進行電切除和止血治療；(2)兩個能對合的機器爪33、34能完成手術鉗的功能，能取活檢組織、摘除病變等；(3)所述智能機器手3的適當位置設置有用于切除腔體內(nèi)病變組織的電切設備 35，電切設備35不使用時與智能機器手3組合成一體，使用時伸出，做切割病變組織的作用；(4)智能機器手3的正中或者適當位置設計有一直徑小于等于2. Omm的通道能作為充當外部負壓作用的通道，也能通入微波探頭設備或者激光探頭設備36，用于微波止血和激光切割等操作。[0075](5)智能機器手3的每個機器爪33、34都安裝有微型傳感器，包括溫度傳感器， 壓力傳感器等，以獲得手術區(qū)域的詳細信息，了解智能機器手3的狀態(tài)，為控制提供數(shù)據(jù)參考，使得智能機器手3的使用更加安全，所述的智能機器手3的動作精度至少達到1. 0mm。(6)智能機器手3的執(zhí)行結(jié)構(gòu)的動作通過微型氣動元件或者微型液壓元件等實現(xiàn)，元件可以裝置在前端或者通過微型管道連接在智能機器手3的外部。所述智能機器手3的傳輸結(jié)構(gòu)是一段外徑小于電子內(nèi)窺鏡的機器手通道內(nèi)鏡的傳輸管線，其性質(zhì)可以是軟性或者硬性，管線為智能機器手3的抓取和剪切等動作傳輸動力，為機器爪的電凝治療動作提供符合安全的電壓，管線中還包括微型傳感器的傳輸線路等。所述智能機器手3的外部控制部分37與系統(tǒng)的中央處理系統(tǒng)6共用。智能機器手3的控制方式可以分為人工控制和自動控制等形式。人工控制是指通過控制手將、鍵盤的操控，控制機器手3進行前進、后退、旋轉(zhuǎn)和電凝等的動作；自動控制形式是指除人工控制外的控制形式。如圖7為移動式調(diào)整手術平臺4，其高低可以通過調(diào)整結(jié)構(gòu)42調(diào)整，其平面能作不同角度的傾斜，配合電子內(nèi)窺鏡進行手術，進一步地，手術臺4能通過固定結(jié)構(gòu)43固定夾持式內(nèi)鏡夾持機械臂12。如圖8A和8B分別是本實用新型的智能電子經(jīng)皮腎鏡系統(tǒng)和智能電子關節(jié)鏡系統(tǒng)的手術示意圖。如圖8A所示，所述經(jīng)人工通道進入的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中的智能電子經(jīng)皮腎鏡系統(tǒng)，其手術入路如下所述術前，先將電子經(jīng)皮腎鏡安裝在內(nèi)鏡夾持機械臂1的末端執(zhí)行器13或者13’上， 并將進水通道連接在自動供液系統(tǒng)5的供液管道55，出水通道連接在負壓器設備，調(diào)試完好后作待機準備；病人在移動式調(diào)整手術平臺4上采用適當體位，術處作消毒麻醉后，醫(yī)生首先使用穿刺針經(jīng)輔助儀器，如CT、X光的輔助下在適當部位進行穿刺，進入腎收集系統(tǒng)，將針芯取出，導出尿液后，控制電子經(jīng)皮腎鏡2的硬質(zhì)工作端部21進入人體，做好定位，然后醫(yī)生通過顯示屏的高清圖像顯示，操作手部控制和相關控制按鈕等，可以控制內(nèi)鏡夾持機械臂 1、移動式調(diào)整手術平臺4，使得電子經(jīng)皮腎鏡2能在手術區(qū)內(nèi)進行觀察，醫(yī)生還能操作智能機器手3靠近輸尿管，然后通過智能智能機器手3前端的通道通入擴張器，對纖細的輸尿管進行擴張，便于機器手進入操作，對較大結(jié)石可以做擊碎處理，對息肉等病變可以控制機器手摘除，灼燒和止血等，此外，激光和微波設備也能進入術區(qū)進行操作。智能化電子經(jīng)皮腎鏡手術系統(tǒng)的智能機器手3相當于醫(yī)生手部的延伸，電子經(jīng)皮腎鏡2的光學系統(tǒng)則相當于醫(yī)生眼睛的延伸，通過精密的操控，可以在放大至少5倍的環(huán)境下對腎臟和輸尿管9的病變進行處理，而且由于系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以極大地提高手術的安全性。如圖8B所示，所述經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中的智能電子關節(jié)鏡系統(tǒng)， 其手術入路如下所述術前，先將電子關節(jié)鏡安裝在內(nèi)鏡夾持機械臂1的末端執(zhí)行器13或者13’上，并將進水通道和出水通道等連接上相應的設備，調(diào)試完好后作待機準備；病人平躺于移動式調(diào)整手術平臺4上或端坐手術椅，固定關節(jié)部位，術處作消毒麻醉后，醫(yī)生首先在患處做小切口，然后控制電子關節(jié)鏡并內(nèi)鏡夾持機械臂1移動到切口入口處并定位，即可通過控制臺8控制內(nèi)鏡小心精確地進入關節(jié)腔10內(nèi)，醫(yī)生通過返回顯示屏的高清圖像顯示，操作手部控制和相關控制按鈕等，可以控制內(nèi)鏡夾持機械臂1、移動式調(diào)整手術平臺4及智能機器手3，使得智能機器手3在關節(jié)腔內(nèi)靈巧、精確地運行，進行炎癥的清理、病變摘除和止血等操作。智能化電子關節(jié)鏡手術系統(tǒng)的智能機器手3相當于醫(yī)生手部的延伸，電子關節(jié)鏡的光學系統(tǒng)則相當于醫(yī)生眼睛的延伸，通過精密的操控，可以在放大至少5倍的環(huán)境下對關節(jié)腔內(nèi)的病變進行處理，而且由于系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以極大地提高手術的安全性。
權(quán)利要求1.一種經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括電子內(nèi)窺鏡，其特征在于還包括用于固定住電子內(nèi)窺鏡的內(nèi)鏡夾持機械臂、移動式調(diào)整手術平臺、自動供液系統(tǒng)、智能機器手、控制臺及中央處理系統(tǒng)；所述電子內(nèi)窺鏡包括內(nèi)鏡主體、硬質(zhì)工作端部、置于內(nèi)鏡主體上相互獨立的進水通道和出水通道，所述內(nèi)鏡主體的末端還設有一條貫穿硬質(zhì)工作端部的直線型機器手通道，所述智能機器手置于直線型機器手通道內(nèi)并能從硬質(zhì)工作端部的前端伸出，所述內(nèi)鏡主體上連接有用于固定住電子內(nèi)窺鏡的內(nèi)鏡夾持機械臂；所述電子內(nèi)窺鏡、內(nèi)鏡夾持機械臂、移動式調(diào)整手術平臺、自動供液系統(tǒng)、智能機器手、 控制臺均與中央處理系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)鏡夾持機械臂包括基座或卡緊在移動式調(diào)整手術平臺邊緣的卡口部分、帶關節(jié)的臂部及與內(nèi)鏡主體連接的末端執(zhí)行器，所述基座或卡口部分依次連接帶關節(jié)的臂部和末端執(zhí)行器，所述內(nèi)鏡夾持機械臂內(nèi)設有驅(qū)動其自由旋轉(zhuǎn)或升降運動的驅(qū)動元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)鏡夾持機械臂的帶關節(jié)的臂部至少包括三個關節(jié)件，且至少具有七個自由度，所述內(nèi)鏡夾持機械臂的進給精度小于等于1mm，其工作半徑至少500mm，工作的垂直高度0 500mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征包括所述智能機器手包括至少兩個能相互對合動作機器爪、驅(qū)動機器爪動作的執(zhí)行結(jié)構(gòu)、用于傳遞執(zhí)行機構(gòu)的動力傳輸結(jié)構(gòu)以及控制執(zhí)行機構(gòu)動作的外部控制部分，所述智能機器手的執(zhí)行機構(gòu)為微型驅(qū)動元件，所述傳輸結(jié)構(gòu)為一段外徑小于電子內(nèi)窺鏡的機器手通道內(nèi)鏡的傳輸管線，所述傳輸管線中還包括微型傳感器的傳輸線路。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于所述智能機器手的能相互對合的機器爪在機器爪全部閉合的狀態(tài)下，其最大外徑應該大于等于 5. 0mm，并小于等于電子內(nèi)窺鏡的機器手通道的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征包括所述智能機器手的至少一個機器爪的端部設有導電和絕緣材料做成的對病變進行電切除和止血治療的電凝部分，所述智能機器手上還設有電切設備；所述智能機器手的各機器爪上均設有一微型傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于所述智能機器手內(nèi)還設有一條供金屬網(wǎng)籃通過或者充當外部負壓作用的通道或者對細小結(jié)石進行吸取的通道的通道，所述通道直徑小于等于2. 0mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于所述自動供液系統(tǒng)包括依次連接的底座、自動伸縮的支撐支架及置于支撐支架頂部位置的儲液罐， 所述儲液罐內(nèi)設有壓力系統(tǒng)，所述儲液罐上還連接有余電子內(nèi)窺鏡的進水通道連通的供液管道。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于所述電子內(nèi)窺鏡為電子經(jīng)皮腎鏡或電子關節(jié)鏡，硬質(zhì)工作端部的前端為先端部，所述先端部前部安裝有雙目立體電子光學系統(tǒng)，或者多CCD陣列電子光學系統(tǒng)，或者非立體的電子攝像系統(tǒng)， 所述先端部的端面和圓周面設有若干個測距器，所述先端部內(nèi)部設有壓力傳感器或溫度傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)人工通道的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于所述電子內(nèi)窺鏡的直線型機器手通道的內(nèi)徑大于等于5. 0mm，獨立的進水通道和出水通道的內(nèi)徑大于等于1. 0mm。
專利摘要本實用新型屬于醫(yī)療器械領域，具體公開的是兩套經(jīng)人工通道進入人體進行手術的智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，分別是智能電子經(jīng)皮腎鏡系統(tǒng)和智能電子關節(jié)鏡系統(tǒng)。該智能電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括電子內(nèi)窺鏡，還包括用于固定住電子內(nèi)窺鏡的內(nèi)鏡夾持機械臂、移動式調(diào)整手術平臺、自動供液系統(tǒng)、智能機器手、控制臺及中央處理系統(tǒng)。所述電子內(nèi)窺鏡內(nèi)鏡主體的內(nèi)部設計一條寬大的直線型的機器手通道，為智能機器手進入手術區(qū)域提供平臺；智能機器手具備豐富的功能，能根據(jù)手術類型的需要，進行精確和有針對性的處理。該智能電子內(nèi)窺鏡通過智能機器手和計算機技術和軟件技術的有機結(jié)合，在醫(yī)生的經(jīng)驗技術指導下進行手術治療，減少手術的難度和病人的痛苦，達到精密地進行手術治療的目的，進一步提高手術準確率。
文檔編號A61B1/307GK202096192SQ20112018192
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者喬鐵, 黃萬潮 申請人:廣州寶膽醫(yī)療器械科技有限公司