一種采用微創(chuàng)手術(shù)智能化器械的手術(shù)操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微創(chuàng)手術(shù)智能化器械，特別是一種采用微創(chuàng)手術(shù)智能化器械的手術(shù)操作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在機器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)過程中，醫(yī)生借助細(xì)長的微創(chuàng)手術(shù)器械實施手術(shù)操作任務(wù)。手術(shù)器械的一端安放在機器人從操作手末端的快換接口裝置上，另一端通過人體表面的微小切口探入到體內(nèi)進行手術(shù)操作的，因此，手術(shù)器械是唯一與人體病變組織相接觸的部分，也是直接執(zhí)行手術(shù)操作的機器人部分。在手術(shù)實施中，為滿足不同手術(shù)操作任務(wù)(夾持、縫合、打結(jié)等)的動作需求，機器人應(yīng)隨時更換與要求相配套的器械，所以快速高效的器械更換功能也是體現(xiàn)微創(chuàng)手術(shù)機器人系統(tǒng)整體性能水平的關(guān)鍵因素之一。機器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)以其所具有的優(yōu)勢，成為了微創(chuàng)手術(shù)的發(fā)展趨勢之一。
[0003]但是，機器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)技術(shù)的普及并不是一蹴而就的，限制機器人輔助微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)普及的一些因素有:微創(chuàng)外科手術(shù)機器人造價昂貴，目前已有產(chǎn)品以daVinci手術(shù)機器人為例，一臺手術(shù)機器人在中國售價為2000萬人民幣，高昂的設(shè)備費用導(dǎo)致多數(shù)醫(yī)院沒有條件購置手術(shù)機器人或患者負(fù)擔(dān)不起高昂的手術(shù)費用；實施機器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)的醫(yī)生需要經(jīng)過嚴(yán)格而系統(tǒng)的培訓(xùn)，且機器人輔助手術(shù)的操作方式與傳統(tǒng)微創(chuàng)手術(shù)的操作方式有較大不同，醫(yī)生的操作習(xí)慣須經(jīng)過長期訓(xùn)練以適應(yīng)機器人輔助手術(shù)的操作方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的不足，提供一種兼有機器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)和傳統(tǒng)微創(chuàng)手術(shù)的優(yōu)點，設(shè)備成本及使用維護費用低，直覺操作，能夠輸出復(fù)雜手術(shù)動作，操作方便、結(jié)構(gòu)簡單、靈活性高、可操作性好的采用微創(chuàng)手術(shù)智能化器械的手術(shù)操作方法。
[0005]本發(fā)明的一種采用微創(chuàng)手術(shù)智能化器械的手術(shù)操作方法，它包括以下步驟:
[0006](I)手持微創(chuàng)手術(shù)智能化器械使器械的末端運動關(guān)節(jié)進入人體內(nèi)進行手術(shù)操作，手持操作過程包括通過人手操作器械的手柄驅(qū)動裝置，然后將檢測到的人手操作手柄驅(qū)動裝置的空間多自由度運動控制信號通過控制器以及驅(qū)動器輸出給驅(qū)動電機；
[0007](2)所述的驅(qū)動電機根據(jù)空間多自由度運動控制信號帶動傳動裝置運動將人手操作動作傳遞至末端運動關(guān)節(jié)，由末端運動關(guān)節(jié)輸出空間多自由度運動，手柄驅(qū)動裝置上的手持操作運動與所述末端運動關(guān)節(jié)輸出的空間多自由度運動一一對應(yīng)，完成微創(chuàng)手術(shù)智能化器械手術(shù)下的多個手術(shù)動作。
[0008]1.本發(fā)明方法，采用手持操作，電機驅(qū)動，通過操作手柄驅(qū)動裝置為末端執(zhí)行裝置提供控制信號，驅(qū)動末端運動關(guān)節(jié)部分的空間多自由度運動，同傳統(tǒng)微創(chuàng)手術(shù)器械相比，本發(fā)明能夠輸出空間多自由度手術(shù)動作，動作靈活，更適于進行動作復(fù)雜的微創(chuàng)手術(shù)；
[0009]2.本發(fā)明方法，將傳統(tǒng)主從式微創(chuàng)手術(shù)機器人的主操作端與從操作端集成為一體，直覺操作，設(shè)備價格低、維護使用費用低、對醫(yī)生操作技術(shù)要求低、與醫(yī)生操作習(xí)慣相同；
[0010]3.本發(fā)明可作為機器人輔助微創(chuàng)手術(shù)取代傳統(tǒng)微創(chuàng)手術(shù)過程中的一種新形式，或一種電動智能化的腔鏡手術(shù)器械，具有廣闊市場前景。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明一種采用微創(chuàng)手術(shù)智能化器械的手術(shù)操作方法中采用的微創(chuàng)手術(shù)智能化器械整體示意圖；
[0012]圖2-1為圖1所示的器械的手術(shù)操作示意圖；
[0013]圖2-2為圖2-1所示的器械的末端運動關(guān)節(jié)部分的示意圖；
[0014]圖3為本發(fā)明一種采用微創(chuàng)手術(shù)智能化器械的手術(shù)操作方法中采用的微創(chuàng)手術(shù)智能化器械的功能單元示意圖；
[0015]圖4A為圖3所示的器械的手柄驅(qū)動裝置運動示意圖；
[0016]圖4B為圖3所示的器械的末端執(zhí)行裝置運動示意圖；
[0017]圖5為本發(fā)明一種采用微創(chuàng)手術(shù)智能化器械的手術(shù)操作方法中采用的微創(chuàng)手術(shù)智能化器械的手柄驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖6為本發(fā)明一種采用微創(chuàng)手術(shù)智能化器械的手術(shù)操作方法中采用的微創(chuàng)手術(shù)智能化器械的中間連接裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖7為本發(fā)明一種采用微創(chuàng)手術(shù)智能化器械的手術(shù)操作方法中采用的微創(chuàng)手術(shù)智能化器械的末端執(zhí)行裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖8-1、8-2、8_3為本發(fā)明一種采用微創(chuàng)手術(shù)智能化器械的手術(shù)操作方法中采用的微創(chuàng)手術(shù)智能化器械的末端運動關(guān)節(jié)部分運動示意圖。
【具體實施方式】
[0021 ] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細(xì)說明。
[0022]如附圖所示的本發(fā)明的一種采用微創(chuàng)手術(shù)智能化器械的手術(shù)操作方法，它包括以下步驟:
[0023](I)手持微創(chuàng)手術(shù)智能化器械使器械的末端運動關(guān)節(jié)進入人體內(nèi)進行手術(shù)操作，手持操作過程包括通過人手操作器械的手柄驅(qū)動裝置，然后將檢測到的人手操作手柄驅(qū)動裝置的空間多自由度運動控制信號通過控制器以及驅(qū)動器輸出給驅(qū)動電機；
[0024](2)所述的驅(qū)動電機根據(jù)空間多自由度運動控制信號帶動傳動裝置運動，將人手操作動作傳遞至末端運動關(guān)節(jié)，由末端運動關(guān)節(jié)輸出空間多自由度運動，手柄驅(qū)動裝置上的手持操作運動與所述末端運動關(guān)節(jié)輸出的空間多自由度運動一一對應(yīng)，完成微創(chuàng)手術(shù)智能化器械手術(shù)下的多個手術(shù)動作。如:切割、縫合、打結(jié)等動作。
[0025]所述的步驟(I)中的通過人手操作手柄驅(qū)動裝置為驅(qū)動電機提供空間多自由度運動控制信號具體包括以下步驟:
[0026]手動轉(zhuǎn)動手柄驅(qū)動裝置的手柄116，通過安裝在手柄后端上的偏轉(zhuǎn)電位器113檢測手柄116的轉(zhuǎn)動角度及轉(zhuǎn)動速度并向控制器發(fā)出I/O信號，控制器將I/O信號轉(zhuǎn)換成偏轉(zhuǎn)運動控制信號并發(fā)送至驅(qū)動器，驅(qū)動器再將控制信號傳至第一驅(qū)動電機101，第一驅(qū)動電機101啟動；或者手動轉(zhuǎn)動安裝在手柄116前端的自轉(zhuǎn)座125，通過安裝在所述的自轉(zhuǎn)座125的后端上的自轉(zhuǎn)電位器119，檢測自轉(zhuǎn)座125的轉(zhuǎn)動角度及轉(zhuǎn)動速度并向控制器發(fā)出I/O信號，控制器將I/O信號轉(zhuǎn)換成自轉(zhuǎn)運動控制信號并發(fā)送至驅(qū)動器，驅(qū)動器再將控制信號傳至第二驅(qū)動電機101，第二驅(qū)動電機101啟動；或者捏動安裝在開合連接座126上的兩個旋轉(zhuǎn)軸線平行設(shè)置的開合瓣123、124，安裝在開合連接座126上的開合電位器127檢測開合瓣的轉(zhuǎn)動角度及轉(zhuǎn)動速度并向控制器發(fā)出I/O信號，控制器將I/O信號轉(zhuǎn)換成開合運動控制信號并發(fā)送至驅(qū)動器，驅(qū)動器再將控制信號傳至第三驅(qū)動電機101，第三驅(qū)動電機101啟動，其中所述的開合連接座126固定在自轉(zhuǎn)座上，所述的開合瓣123、124之間連接有彈性元件；
[0027]優(yōu)選的當(dāng)手柄116轉(zhuǎn)動或者自轉(zhuǎn)座125轉(zhuǎn)動到達極限位置時，按動安裝在手柄116前端上的按鈕開關(guān)120停止第一驅(qū)動電機或第二驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動；當(dāng)手動將手柄和自轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)動離開極限位置時，按動按鈕開關(guān)120啟動第一驅(qū)動電機或二驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動。
[0028]所述的步驟⑵中的傳動裝置的傳動過程包括以下步驟:驅(qū)動電機分別通過電機輸出軸帶動減速器輸出軸107轉(zhuǎn)動，減速器輸出軸107帶動輸出輪104轉(zhuǎn)動，進而帶動中間傳動輪203、器械傳動輪301、傳動輪連接軸307、緊絲輪303、張緊輪304、抱緊塊305同步轉(zhuǎn)動，緊絲輪303轉(zhuǎn)動拉動纏繞在其上的傳動鋼絲，傳動鋼絲將驅(qū)動力傳遞至末端運動關(guān)節(jié)部分330，從而驅(qū)動末端運動關(guān)節(jié)部分330輸出空間多自由轉(zhuǎn)動，如:偏轉(zhuǎn)運動、自轉(zhuǎn)運動或者開合運動。
[0029]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式:
[0030]所述的控制器包括安全控制模塊，所述的安全控制模塊的工作步驟包括:
[0031]驅(qū)動電機101轉(zhuǎn)動過程中，安全監(jiān)控模塊讀取驅(qū)動電機輸出的電流信號并與設(shè)定值比較，當(dāng)電機實際電流值超過預(yù)設(shè)值時，安全監(jiān)控模塊輸出停止信號控制驅(qū)動電機停止運動，從而使手柄驅(qū)動裝置與末端運動關(guān)節(jié)部分所對應(yīng)的主從映射自動切斷，保證所述驅(qū)動鋼絲不被拉斷以及避免本發(fā)明所述的微創(chuàng)手術(shù)智能器械對人體組織的加持力過大，損傷組織；以及
[0032]當(dāng)手柄以及自轉(zhuǎn)座運動過程中，安全監(jiān)控模塊讀取偏轉(zhuǎn)電位器113以及自轉(zhuǎn)電位器119的位置信號，當(dāng)位置信號值大于設(shè)定值時，安