一種機(jī)器人臂直腸鏡系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)器人臂直腸鏡系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上使用的高端機(jī)器人系統(tǒng)是美國(guó)IntuitiveSurgical，Inc.公司開(kāi)發(fā)完成的達(dá)芬奇機(jī)器人輔助外科手術(shù)系統(tǒng)，自從1998年12月第一臺(tái)達(dá)芬奇機(jī)器人輔助外科手術(shù)系統(tǒng)問(wèn)世以來(lái)，目前已有超過(guò)390臺(tái)應(yīng)用于世界各地。
[0003]達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)主要由醫(yī)生控制臺(tái)(surgeon console)、一個(gè)裝有四支7自由度交互手臂的床旁機(jī)械臂塔(patient cart)和一個(gè)高精度的3D HD視覺(jué)系統(tǒng)(vis1ncart)構(gòu)成。借助于高清立體成像、多關(guān)節(jié)臂自動(dòng)化控制及光纜信號(hào)傳送等高科技設(shè)備，使其具備了三維高清術(shù)野、手臂無(wú)抖動(dòng)、鏡頭固定、活動(dòng)范圍廣、器械移動(dòng)度大等優(yōu)點(diǎn)，并且改變了手術(shù)者站在手術(shù)臺(tái)旁操作的傳統(tǒng)模式，由主刀醫(yī)師坐在控制臺(tái)前完成手術(shù)全過(guò)程，符合人體工程學(xué)原理，更適合于長(zhǎng)時(shí)間復(fù)雜手術(shù)。
[0004]控制臺(tái)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、手術(shù)操作監(jiān)視器、機(jī)器人控制監(jiān)視器、操作手柄和輸入輸出設(shè)備等組成，手術(shù)時(shí)外科醫(yī)生可坐在遠(yuǎn)離手術(shù)臺(tái)的控制臺(tái)前，頭靠在視野框上，雙眼接受來(lái)自不同攝像機(jī)的完整圖像，共同合成術(shù)野的三維立體圖。醫(yī)生雙手控制操作桿，手部動(dòng)作傳達(dá)到機(jī)器人臂的尖端，完成手術(shù)操作，從而增加操作的精確性和平穩(wěn)性，這是一種新的主一仆式遠(yuǎn)距離操作模式。
[0005]現(xiàn)在，達(dá)芬奇機(jī)器人輔助外科手術(shù)系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)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(shù)領(lǐng)域也日益發(fā)展，但是仍沒(méi)有機(jī)器人臂與直腸鏡有機(jī)結(jié)合后進(jìn)行檢查或手術(shù)的技術(shù)，因此，本實(shí)用新型提出一個(gè)將機(jī)器人臂集成到直腸鏡以達(dá)到降低手術(shù)難度和提高手術(shù)安全系數(shù)的機(jī)器人臂直腸鏡系統(tǒng)技術(shù)迫在眉睫。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，公開(kāi)一種機(jī)器人臂直腸鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)有效地將機(jī)器人臂集成到直腸鏡以達(dá)到降低手術(shù)難度和提高手術(shù)安全系數(shù)，而且在可控機(jī)器人臂的協(xié)助下，直腸鏡可以被穩(wěn)定控制，減少了醫(yī)生的手部持鏡時(shí)間，避免醫(yī)生因呼吸等原因引起的直腸鏡輕微抖動(dòng)，提高手術(shù)準(zhǔn)確率和手術(shù)安全系數(shù)，可達(dá)到臨床快捷、安全、舒適的要求，造福廣大患者。
[0007]為了滿足以上技術(shù)目的，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本實(shí)用新型所述的一種機(jī)器人臂直腸鏡系統(tǒng)，包括帶鞘管的直腸鏡，所述直腸鏡包括直腸鏡主體、鞘管、硬質(zhì)工作端部、置于直腸鏡主體上相互獨(dú)立的充氣通道和出氣通道，所述直腸鏡主體的末端還設(shè)有一條貫穿硬質(zhì)工作端部的直線型器械通道，還包括機(jī)器人臂以及移動(dòng)式可調(diào)手術(shù)平臺(tái)、移動(dòng)式控制臺(tái)車、光源主機(jī)、攝像主機(jī)、中央控制系統(tǒng)、顯示器，所述機(jī)器人臂包括基座、帶關(guān)節(jié)的臂部和能與直腸鏡配合用于固定直腸鏡鞘管的末端夾持機(jī)構(gòu)，所述基座固定在移動(dòng)式可調(diào)手術(shù)平臺(tái)或者移動(dòng)式控制臺(tái)車上，所述直腸鏡、機(jī)器人臂、移動(dòng)式控制臺(tái)車均與中央控制系統(tǒng)連接。
[0009]作為上述技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述鞘管卡接在直腸鏡主體的硬質(zhì)工作端部上，保護(hù)直腸不受直腸鏡運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦傷害，所述直腸鏡主體上的鞘管由末端夾持機(jī)構(gòu)固定住，鞘管呈硬質(zhì)圓筒狀，其內(nèi)徑大于20mm，長(zhǎng)度為200-450mm。
[0010]作為上述技術(shù)的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述直腸鏡的硬質(zhì)工作端部為硬質(zhì)圓管狀，其外徑小于等于20mm，長(zhǎng)度為200-450mm，所述直腸鏡內(nèi)的器械通道內(nèi)徑小于5.0mm，充氣通道、出氣通道內(nèi)徑大于1.0_。
[0011]在本實(shí)用新型中，所述直腸鏡的硬質(zhì)工作端部的先端部集成有光學(xué)成像系統(tǒng)、充氣通道出口、出氣通道出口、器械通道出口，所述先端部安裝的光學(xué)成像系統(tǒng)為立體電子光學(xué)系統(tǒng)或者多CCD陣列電子光學(xué)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可以設(shè)計(jì)有若干個(gè)測(cè)距傳感器，用于監(jiān)控前端部在手術(shù)區(qū)域內(nèi)的位置;先端部也可以設(shè)計(jì)有不同的傳感器，如壓力傳感器，溫度傳感器等，用于監(jiān)控手術(shù)區(qū)域內(nèi)的狀態(tài)，數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸至中央控制系統(tǒng)，顯示器能輸出5倍以上的高清圖像，醫(yī)生在高清的圖像指導(dǎo)下進(jìn)行操作會(huì)更加安全。
[0012]在本實(shí)用新型中，所述直腸鏡鞘管的末端夾持機(jī)構(gòu)形式至少包括兩種:
[0013]第一種，所述末端夾持機(jī)構(gòu)為鞘管插入夾持機(jī)構(gòu)，所述末端夾持機(jī)構(gòu)通過(guò)軸向螺紋連接后鎖緊固定鞘管，并與直腸鏡主體對(duì)應(yīng)卡接。
[0014]第二種，所述直腸鏡鞘管的末端夾持機(jī)構(gòu)通過(guò)兩個(gè)不同方向的螺絲逼緊鞘管，固定鞘管后再與直腸鏡卡接。
[0015]此外，在本實(shí)用新型中，所述機(jī)器人臂的臂部至少包括三個(gè)關(guān)節(jié)和七個(gè)自由度，所述末端夾持機(jī)構(gòu)的進(jìn)給精度小于1.0mm，其工作半徑至少500mm，工作的垂直高度O?500mm(以可移動(dòng)調(diào)整的手術(shù)平臺(tái)平面為參考面)，機(jī)器人臂的夾持機(jī)構(gòu)與直腸鏡配合后，能驅(qū)動(dòng)直腸鏡的先端部達(dá)到上述工作空間內(nèi)的任何一點(diǎn)，機(jī)器人臂設(shè)計(jì)具有防抖功能、越程警報(bào)功能和鎖死功能，增加操作的安全系數(shù)。所述中央控制系統(tǒng)至少包括顯示器、控制手把和若干控制按鈕及鍵盤，機(jī)器人臂的控制方式可以設(shè)計(jì)成鍵盤自動(dòng)控制和聲音控制等形式。鍵盤自動(dòng)控制是指通過(guò)控制手把或者鍵盤的操控，控制機(jī)器人臂進(jìn)行前進(jìn)、后退和旋轉(zhuǎn)等的動(dòng)作;聲音控制形式是指通過(guò)麥克風(fēng)接收操控者的聲音指令，達(dá)到控制機(jī)器人臂進(jìn)行前進(jìn)、后退和旋轉(zhuǎn)等的動(dòng)作。
[0016]所述機(jī)器人臂直腸鏡系統(tǒng)的中央控制系統(tǒng)，其內(nèi)核采用具有高速運(yùn)算性能的多核處理器，連接直腸鏡、直腸鏡夾持機(jī)構(gòu)、移動(dòng)式可調(diào)手術(shù)平臺(tái)于一體，是整個(gè)系統(tǒng)的大腦，中央控制系統(tǒng)的作用是醫(yī)生對(duì)機(jī)器人臂直腸鏡系統(tǒng)的操作控制分解成指令傳輸至中央控制系統(tǒng)，來(lái)控制直腸鏡夾持機(jī)構(gòu)、可移動(dòng)調(diào)整的手術(shù)平臺(tái)和手術(shù)器械相互配合，達(dá)到進(jìn)行手術(shù)的最優(yōu)位置，中央控制系統(tǒng)通過(guò)直腸鏡內(nèi)置光學(xué)鏡頭返回的高清2D或者3D圖像，實(shí)時(shí)監(jiān)控直腸鏡及手術(shù)器械在直腸道內(nèi)的動(dòng)作，給醫(yī)生提供手術(shù)處理的最佳圖像依據(jù)。
[0017]本實(shí)用新型所述的機(jī)器人臂肛腸鏡系統(tǒng)，其手術(shù)時(shí)的步驟如下所述:
[0018]術(shù)前，先將鞘管安裝固定在機(jī)器人臂的末端夾持機(jī)構(gòu)上，再卡接好直腸鏡，并把充氣通道和出氣通道等連接上相應(yīng)的設(shè)備，調(diào)試完好后作待機(jī)準(zhǔn)備；
[0019]然后，病人在移動(dòng)調(diào)整的手術(shù)平臺(tái)上采用適當(dāng)體位，手術(shù)處作消毒麻醉后，醫(yī)生鍵盤自動(dòng)控制和聲音控制等形式控制機(jī)器人臂夾持的直腸鏡緩慢通過(guò)患者肛門，進(jìn)入直腸內(nèi)，定位并啟動(dòng)控制系統(tǒng)，則可以對(duì)直腸內(nèi)病況做一個(gè)全面診斷；
[0020]最后，通入手術(shù)器械對(duì)相應(yīng)病變進(jìn)行處理。
[0021 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0022]本實(shí)用新型不需要對(duì)患者進(jìn)行開(kāi)刀，直腸鏡通過(guò)自然腔道通入直腸，以末端夾持機(jī)構(gòu)固定直腸鏡代替人手持鏡，在可控機(jī)器人臂的協(xié)助下，直腸鏡可以被穩(wěn)定控制，減少了醫(yī)生的手部持鏡時(shí)間，避免醫(yī)生因呼吸等原因引起的直腸鏡輕微抖動(dòng)影響到手術(shù)效果，降低手術(shù)的難度和減少病人的痛苦，是結(jié)合醫(yī)學(xué)方法、精密機(jī)械技術(shù)和軟件技術(shù)的新一代手術(shù)系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0024]圖1是本實(shí)用新型所述的機(jī)器人臂直腸鏡系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖；
[0025]圖2是本實(shí)用新型中直腸鏡末端夾持機(jī)構(gòu)第一種形式結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是本實(shí)用新型中直腸鏡末端夾持機(jī)構(gòu)第二種形式結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是本實(shí)用新型中機(jī)器人臂結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5是本實(shí)用新型中直腸鏡結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖6是本實(shí)用新型中直腸鏡鞘管示意圖；
[0030]圖7是本實(shí)用新型中直腸鏡先端部示意圖；
[0031 ]圖8是本實(shí)用新型所述的機(jī)器人臂直腸鏡系統(tǒng)的手術(shù)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述:
[0033]如圖1至圖