一种体内组织直接修复与成形的医疗系统及其修复方法技术方案

一种体内组织直接修复与成形的医疗系统及其修复方法，所述的医疗系统包括支撑台、成像单元、执行单元、成形单元和控制单元。根据成像单元实时采集的信息，操控控制单元，驱动包括三个六自由度机械臂及其端部的执行器械在内的执行单元进行操作，以此来进行病变组织的切除和新组织的修复与成形。本发明专利技术基于微创手术和组织成形原理，先将病变需要切除的组织切除，并从体内抽吸出来，再将含细胞的高分子溶液喷涂在设定位置形成细胞层，最后在细胞层外面喷涂高分子溶液形成保护膜。按照设定的步骤，进行组织修复与成形。本发明专利技术对患者造成的创伤较小，并且可实现多种材料和多种细胞在体内位置上的准确定位，快速修复体内病变组织并恢复其组织功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在患者体内使用的医疗系统，特别涉及。
本专利技术涉及一种在患者体内使用的医疗系统，属于医疗设备
。
技术介绍
大块软组织及内脏器官(如心、肝、脾、肺、肾等)，是人体的重要组成部分，由于疾病、创伤和老化引起的相关损伤和功能障碍，严重危害人体健康和生命质量。传统的手术，需要以刀、剪、针等器械在人体局部进行操作，是外科的主要治疗方法，俗称“开刀”。目的是医治或诊断疾病，如去除病变组织、修复损伤、移植器官、改善机体的功能和形态等，是一种破坏组织完整性(切开)，或使完整性受到破坏的组织复原(缝合)的操作。因此传统手术有较大的缺陷:I)创口大:传统长切口≥10cm，疤痕呈长线状，影响美观；2)疼痛大:传统手术需要开腹，术后切口部位常伴有疼痛、酸胀、麻木感；3)恢复慢:传 统手术由于切口大，且会造成切口附近肌肉、血管和相应神经的损伤，有可能伴随某些组织感染并发症，因此患者恢复速度慢。4)住院时间长:术后24小时下床，7-15天出院，费用相对高。5)出血多:传统手术分离组织广泛，出血量比较大。传统开刀的切口感染或脂肪液化、切口裂开，一直是无法避免的问题。为了克服传统手术的缺陷，出现了微创手术，即通过腹腔镜、胸腔镜等内窥镜在人体内施行手术的一种新技术。微创手术无须开刀，只需在病人身上开1-3个0.5-1厘米的小孔，病人不留疤痕、无疼痛感、只需3-5天便可完成检查、治疗、康复全过程。降低了传统手术对人体的伤害，极大地减少了疾病给患者给来的不便和痛苦。微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快的优越性。微创手术是在小尺度范围内进行高精确的操作，这就要求主刀医师的经验和体力有着非常高的要求。如果引入基于微创技术的医疗系统则可以很好的解决这种困难，微创手术医疗系统可以凭借机器人系统自身的高稳定性和高精度来保持端部操作的准确，通过体外CT扫描和体内内窥镜的引导实时显示良好的手术图像。申请号201110166848.8的专利文献公布了一种微创医疗装置。该装置包括工具端、操作端、侦测单元、信号处理模块、信息控制模块和警示装置。此种设计可以让医师参考屏幕上显示的应力、应变和温度等信号来进行手术而不是自身的感觉，从而让手术更精确、更安全。但是，此种装置也有一定的不足之处:①功能不够完善，一般组织病变坏死需要切除后，也需要进行细胞打印、组织修复并恢复其应有的功能。②只有一个操作端，实际手术过程中需要用到的医疗器械有切除、弓丨流、止血、内窥镜等装置，这就至少需要三套机械臂进行相互配合。③自由度较低，六自由度操作装置才能有效的模拟人的手臂的运动，保证手术顺畅、高效的完成。
技术实现思路
本专利技术针对已有技术的不足之处，提供，本专利技术基于微创手术和细胞打印技术，先将病变需要切除的组织切除，并从体内抽吸出来，然后再将含细胞的高分子溶液喷涂在设定位置形成细胞层，最后在细胞层外面喷涂高分子溶液形成保护膜。按照设定的步骤，进行组织修复与成形。本专利技术能大幅减少医师在手术时的体力消耗，动作准确稳定，给病人造成的身体创伤小，组织功能恢复快。本专利技术的技术方案如下:一种体内组织直接修复与成形的医疗系统包括支撑台、成像单元、执行单元、成形单元和控制单元；成像单元包括显示屏、体外摄像头和内窥镜；执行单元包括三个机械臂及其端部的执行器械；所述的三个机械臂是六自由度机械臂，分别为一号机械臂、二号机械臂和三号机械臂，机械臂的六个自由度由六个伺服电机作为动力源，每个伺服电机的后端安装有光电码盘，光电码盘通过线路与控制单元连接，机械臂端部安装有卡紧器；执行器械为手术器械；成形单元包括高压气体源、喷涂枪和喷头控制器；三个机械臂安装在支撑台上，内窥镜安装在其中的一个机械臂的端部，喷涂枪和手术器械分别安装在其余两个机械臂端部；高压气体源通过管路与喷头控制器；所述喷头控制器通过连接管路与喷涂枪相连接，并通过线路接收控制单元的控制信号；体外摄像头安装在支撑台的顶端位置，将拍摄画面通过线路输送到显示屏；控制单元与显示屏集成安装在一起。本专利技术的另一技术特征是:所述的执行器械还包括激光照射头，激光照射头和内窥镜安装在同一个机械臂 的端部。基于技术方案I所述系统的一种体内组织直接修复方法，包括如下步骤:I)首先对患者进行CT扫描，确定病变组织的位置，然后提取健康细胞进行细胞体外增殖，制成含细胞的高分子溶液，备用；2) 一号机械臂107和二号机械臂110的端部安装手术器械，通过微创手术切除病变组织，并将切除后的组织移除体外；3) 一号机械臂107和二号机械臂110的端部换装喷涂枪，一号机械臂107带动端部器械到达设定位置并喷射出含细胞的高分子溶液，三号机械臂108上的喷涂枪在指定位置上喷涂交联剂使材料固化并形成组织结构；4) 二号机械臂110带动端部器械到达设定位置并喷射装有不含细胞的高分子溶液，在步骤3)形成的组织结构表面喷涂并在成形体外表面形成一层保护膜，最终实现在体内直接对病变组织进行修复。所述的含细胞的高分子溶液和交联剂分别为含细胞的海藻酸钠溶液和氯化钙溶液，或为含细胞的纤维蛋白原溶液和凝血酶溶液，其中，海藻酸钠溶液的质量体积浓度为0.1-5% (w/v)，氯化钙溶液的质量体积浓度为1-10% (w/v)，纤维蛋白原溶液的质量体积浓度为0.01-5% (w/v)，凝血酶溶液的质量体积浓度为50-200U/mL，其中细胞密度为I X IO5个/mL-Ι X IO7个/mL，所述的细胞是成体细胞、胚胎干细胞、骨髓间充质干细胞和脂肪干细胞中的一种或几种的组合，所述的成体细胞为成骨细胞、肝细胞、心肌细胞、星状细胞或成纤维细胞；步骤4)中所述的不含细胞的高分子溶液为聚氨酯溶液或乳酸与乙醇酸共聚物溶液，聚氨酯或乳酸与乙醇酸共聚物溶于有机溶剂制成质量百分浓度为1^-30%的溶液，所述的有机溶剂采用二甲基亚砜、四乙二醇或1.4 二氧六环。基于技术方案2所述系统的一种体内组织直接修复方法，包括如下步骤:I)首先 对患者进行CT扫描，确定病变组织的位置，然后提取健康细胞进行细胞体外增殖，制成含细胞的高分子溶液，备用；2)利用内窥镜(301)和体外摄像头(109)分别检查体内和体外状态，利用一号机械臂(107)和二号机械臂(110)端部安装的手术器械将病变组织切除并移除体外；3)再在一号机械臂(107)和二号机械臂(110)的端部分别安装喷涂枪，一号机械臂(107)端部的喷涂枪装有含细胞的高分子溶液，二号机械臂(110)端部的喷涂枪装有不含细胞的高分子溶液；4) 一号机械臂(107)端部的喷涂枪在病变组织上喷涂含细胞的高分子溶液，然后通过三号机械臂(103)上的激光照射头照射，使喷涂的高分子溶液固化并形成组织结构；然后利用二号机械臂(110)的喷涂枪在固化并形成的组织结构表面喷涂不含细胞的高分子溶液，最终在体内实现直接修复病变组织。所述的含细胞的高分子溶液为含聚乙二醇丙烯酸酯、樟脑醌、聚乙二醇、明胶、生长因子和细胞的水溶液，其中，聚乙二醇丙烯酸酯和聚乙二醇的质量百分浓度分别为30% -60%和5% -10%，樟脑醌质量百分浓度为3% -5% ;明胶的质量体积浓度为0.05g-0.5g/ml，生长因子质量体积浓度为10-50ng/ml，细胞浓度为I X IO5个/ml_本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种体内组织直接修复与成形的医疗系统，其特征在于：所述的医疗系统包括支撑台(111)、成像单元、执行单元、成形单元和控制单元；成像单元包括显示屏(101)、体外摄像头(109)和内窥镜(301)；执行单元包括三个机械臂及其端部的执行器械；所述的三个机械臂是六自由度机械臂，分别为一号机械臂(107)、二号机械臂(110)和三号机械臂(108)，机械臂的六个自由度由六个伺服电机作为动力源，每个伺服电机的后端安装有光电码盘，光电码盘通过线路与控制单元连接，机械臂端部安装有卡紧器(201)；执行器械为手术器械；成形单元包括高压气体源、喷涂枪和喷头控制器；三个机械臂安装在支撑台(111)上，内窥镜(301)安装在其中的一个机械臂的端部，喷涂枪和手术器械分别安装在其余两个机械臂端部；高压气体源通过管路与喷头控制器；所述喷头控制器通过连接管路与喷涂枪相连接，并通过线路接收控制单元的控制信号；体外摄像头(109)安装在支撑台(111)的顶端位置，将拍摄画面通过线路输送到显示屏；控制单元与显示屏集成安装在一起。

【技术特征摘要】
1.一种体内组织直接修复与成形的医疗系统，其特征在于:所述的医疗系统包括支撑台(111)、成像单元、执行单元、成形单元和控制单元；成像单元包括显示屏(101)、体外摄像头(109)和内窥镜(301);执行单元包括三个机械臂及其端部的执行器械；所述的三个机械臂是六自由度机械臂，分别为一号机械臂(107)、二号机械臂(110)和三号机械臂(108)，机械臂的六个自由度由六个伺服电机作为动力源，每个伺服电机的后端安装有光电码盘，光电码盘通过线路与控制单元连接，机械臂端部安装有卡紧器(201);执行器械为手术器械；成形单元包括高压气体源、喷涂枪和喷头控制器；三个机械臂安装在支撑台(111)上，内窥镜(301)安装在其中的一个机械臂的端部，喷涂枪和手术器械分别安装在其余两个机械臂端部；高压气体源通过管路与喷头控制器；所述喷头控制器通过连接管路与喷涂枪相连接，并通过线路接收控制单元的控制信号；体外摄像头(109)安装在支撑台(111)的顶端位置，将拍摄画面通过线路输送到显示屏；控制单元与显示屏集成安装在一起。2.按照权利要求1所述的一种体内组织直接修复与成形的医疗系统，其特征在于:所述的执行器械还包括激光照射头，内窥镜(301)和激光照射头安装在同一个机械臂的端部。3.采用如权利要求1所述系统的一种体内组织直接修复方法，其特征在于该方法包括如下步骤: 1)首先对患者进行CT扫描，确定病变组织的位置，然后提取健康细胞进行细胞体外增殖，制成含细胞的高分子溶液，备用； 2)一号机械臂(107)和二号机械臂(110)的端部安装手术器械，通过微创手术切除病变组织，并将切除后的组织移除体外； 3)—号机械臂(107)和二号机械臂(110)的端部换装喷涂枪，一号机械臂(107)带动喷涂枪到达设定位置并喷射出含细胞的高分子溶液，三号机械臂(108)上的喷涂枪在指定位置上喷涂交联剂使材料固化并形成组织结构； 4)二号机械臂(110)带动喷涂枪到达设定位置并喷射装有不含细胞的高分子溶液，在步骤3)形成的组织结构表面喷涂一层保护膜，最终实现在体内直接对病变组织进行修复。4.如权利要求3所述的一种体内组织直接修复方法，其特征在于:所述的含细胞的高分子溶液和交联剂分别为含细胞的海藻酸钠溶液和氯化钙溶液，或为含细胞的纤维蛋白原溶液和凝血酶溶液，其中，海藻酸钠溶液的质量体积浓度为0.1-5% (w/v)，氯化钙溶液的质量体积浓度为1-10% (w/v)，纤维蛋白原溶液的质量体积浓度为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：王小红，刘利彪，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11