导管-导丝协同操作介入手术辅助系统从端控制器技术方案

本发明专利技术公开了一种导管-导丝协同操作介入手术辅助系统从端控制器，属于医疗设备技术领域；它包括：导丝、导丝操作器、导管、导管操作器、滑动支架、轴向运动控制器及外壳；所述导丝操作器用于对手术用的导丝进行旋转、夹紧及放松操作；所述导管操作器用于对手术用的导管进行旋转、夹紧及放松操作；所述滑动支架用于对导丝和导管进行支撑，并限制导丝在进入导管之前的运动轨迹，防止导丝在进入导管之前发生弯曲；所述轴向运动控制器用于控制导管和导丝的轴向运动；所述外壳用于对导丝操作器、导管操作器和滑动支架进行支撑；本发明专利技术根据医生的操作信息完成介入动作，并能将实时的触觉信息直观的反馈给医生，能够提高介入手术的安全性和可操作性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医疗设备
，具体涉及一种导管-导丝协同操作介入手术辅助系统从端控制器。
技术介绍
心血管系统疾病是人类最为常见的一类疾病，是目前世界人口的一大死因，严重威胁人类健康。血管疾病的情况主要有血管肿瘤、血栓堵塞、血管畸形、血管收缩、血管硬化等。血管微创介入手术是一项主要用于诊断和治疗心脑血管病症的内科手术。其是在医学影像设备的引导下，借助于介入导管沿血管的管腔到达较远的病变部位，如冠状动脉、脑部、肝脏和肾脏的血管内，然后对病变部位实行微创治疗的一种新兴医疗手术。管微创介入手术不仅能有效地解决血管病症，而且还有不开刀、创伤小、恢复快、效果好的特点。因此，血管微创介入手术已经广泛应用于临床血管造影、血管成形术、血栓或异物的摘除、治疗肿瘤或血管畸形、血栓溶解等方面。虽然介入手术有诸多优点，但仍然存在许多不足之处。目前，在手术插管过程中，较为普遍的做法是在X光影像或其他灰度图像的监控和引导下，直接由技术熟练的操作人员手工完成导管的插入过程。然而，作为一种新技术，它需要大量的操作技巧。首先，对手术人员来说，使导丝快速而又准确地到达目标位置是一个十分困难的工作。错误或重复的操作可能会对人体血管造成一定的损伤，给手术带来了一定的风险。此外，操作进行身体内部，它是不可能直接监控。医生插入导管需要更多的技能和经验。在操作上，例如导管插入到病人的血管。任何错误都会伤害患者造成的损害。一个有经验的神经外科医生可以实现精密的手术约2mm。然而，血管和导管之间的接触力不能被检测的。并且，在操作过程中X-射线相机被使用，长时间的手术过程会对病人造成损伤。更重要的是进行心血管介入治疗时，专业医师也需要在X线照射下进行手术操作。尽管医生穿防护服，但这是非常难保护到医生被X射线辐射的手和脸。而且医护人员接受放射线照射机会更是与病人，目前医疗防护条件差，从事心血管介入治疗的专业医师和医护人员的心身健康都会不同程度地受到损害。主从微创血管介入手术辅助操作系统，即将医生与患者分离开，可以使介入手术中插管过程更加容易和准确，同时减少X线对专业医师和医护人员造成的伤害。医生操作主端系统，从端系统接受到指令后，操作导管对患者进行介入手术。同时在从端上安装各种传感器以获取体内特别是血管内的特定信息。主从微创血管介入手术辅助系统能够有效解决上述问题，医生可以在一个安全不受X光辐射的环境中操作手术，医生的生理颤抖和误操作都可以通过系统过滤掉，减少了医生的培训时间。近年来，遥操作主从微创血管介入手术辅助系统已成为一个研究热点。传统手术中医生直接操作手术器械，器械与人体组织的接触信息可以直接传给医生，而微创手术中医生手术中的触觉信息由于手术器械的关系大多很难得到。因此，在微创手术中，医生由于缺少了触觉信息而使得手术增加了危险，可能因操作不当或过猛损坏了病人的器官。触觉反馈在很多研究中都有涉及，但反馈方式传统的直接通过手术器械的方式相差甚远，医生的操作方式和传统的方式也大大不同，通常是直接的发送动作指令。因此，传统介入手术所积累的经验技巧得不到很好的利用，不符合人体工学的要求。而且在实际手术中医生的操作必定是对导管和导丝的操作会进行频繁的更替或者同时进行。在众多研究中，手术现场的导管操作机器人装置设计都基于摩擦滚轮的方式，这种方式容易对导管造成损坏，损坏的导管也可能对血管造成伤害，同时摩擦推动本身存在推进误差。并且也没有对导管和导丝同时进行操作的功能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种导管-导丝协同操作介入手术辅助系统从端控制器，适用于血管造影、血栓或异物的摘除、治疗肿瘤或血管畸形、溶解血栓等方面，能够允许医生像传统手术一样去操作，根据医生的操作信息完成介入动作，并能将实时的触觉信息直观的反馈给医生，能够提高介入手术的安全性和可操作性，且结构简单易实现，并使医生可以同时对导管和导丝进行操作。本专利技术是通过下述技术方案实现的：一种导管-导丝协同操作介入手术辅助系统从端控制器，包括：导丝、导丝操作器、导管、导管操作器、滑动支架、轴向运动控制器及外壳；所述导丝操作器用于对手术用的导丝进行旋转、夹紧及放松操作，并检测导丝在手术中的受力情况；所述导管操作器用于对手术用的导管进行旋转、夹紧及放松操作，并检测导管在手术中的受力情况；所述滑动支架用于对导丝和导管进行支撑，并限制导丝在进入导管之前的运动轨迹，防止导丝在进入导管之前发生弯曲；所述轴向运动控制器用于控制导管和导丝的轴向运动；所述外壳用于对导丝操作器、导管操作器和滑动支架进行支撑。进一步的，所述轴向运动控制器包括：伺服电机、线性滑台及外壳安装台；外壳安装台与线性滑台滑动配合，伺服电机固定在线性滑台上，并控制外壳安装台沿线性滑台的滑动方向运动，其中，线性滑台的滑动方向与导丝的轴向一致；所述外壳固定在外壳安装台上，并随外壳安装台沿线性滑台的滑动方向运动。进一步的，所述滑动支架包括：滑轨和支架；滑轨安装在外壳内，两个以上支架的底端均与滑轨滑动配合，使支架沿滑轨的滑动方向运动，其中，滑轨的滑动方向与导丝的轴向一致；导丝穿过一部分支架的顶端及导管穿过另一部分支架的顶端后，导丝与导管孔轴配合。进一步的，所述导丝操作器和导管操作器均安装在外壳内，且分别位于滑动支架的两端，导丝未与导管配合的一端穿过导丝操作器，导管未与导丝配合的一端穿过导管操作器；其中，所述导丝操作器包括导丝扭转器、导丝扭转器夹持机构、导丝受力检测机构和导丝扭转器旋转机构；所述导丝扭转器实现对导丝的夹紧与放松操作；导丝扭转器包括工作轮及支撑轴；所述工作轮的外圆周面加工有周向齿；所述支撑轴内加工有轴向通孔，轴向通孔内安装有用于夹紧导丝的爪钳；工作轮与支撑轴同轴分布并螺纹连接，通过工作轮与支撑轴的相对旋转，使得径向压紧或放松支撑轴内的爪钳，进而实现对导丝的夹紧或放松；导丝扭转器通过支撑架安装在外壳内，导丝同轴穿过导丝扭转器；所述导丝受力检测机构在导丝的夹紧状态下检测导丝的受力情况，并将数据传输至PC控制端；所述导丝扭转器夹持机构实现对导丝扭转器的支撑轴的夹紧与放松；所述导丝扭转器旋转机构实现对导丝扭转器工作轮的旋转操作：当导丝扭转器被夹紧状态下通过旋转导丝扭转器实现对导丝的夹紧与放松操作；当在导丝被夹紧且导丝扭转器未被夹紧的状态下通过对导丝扭转器的旋转来控制导丝的旋转和轴向运动；所述导管操作器与导丝操作器结构相同。进一步的，所述导丝受力检测机构包括推拉力传感器、传感器支架、U型板、预紧板、<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导管‑导丝协同操作介入手术辅助系统从端控制器，其特征在于，包括：导丝、导丝操作器、导管、导管操作器、滑动支架、轴向运动控制器及外壳；所述导丝操作器用于对手术用的导丝进行旋转、夹紧及放松操作，并检测导丝在手术中的受力情况；所述导管操作器用于对手术用的导管进行旋转、夹紧及放松操作，并检测导管在手术中的受力情况；所述滑动支架用于对导丝和导管进行支撑，并限制导丝在进入导管之前的运动轨迹，防止导丝在进入导管之前发生弯曲；所述轴向运动控制器用于控制导管和导丝的轴向运动；所述外壳用于对导丝操作器、导管操作器和滑动支架进行支撑。

【技术特征摘要】
1.一种导管-导丝协同操作介入手术辅助系统从端控制器，其特征在于，包括：导丝、
导丝操作器、导管、导管操作器、滑动支架、轴向运动控制器及外壳；
所述导丝操作器用于对手术用的导丝进行旋转、夹紧及放松操作，并检测导丝在手术中
的受力情况；
所述导管操作器用于对手术用的导管进行旋转、夹紧及放松操作，并检测导管在手术中
的受力情况；
所述滑动支架用于对导丝和导管进行支撑，并限制导丝在进入导管之前的运动轨迹，防
止导丝在进入导管之前发生弯曲；
所述轴向运动控制器用于控制导管和导丝的轴向运动；
所述外壳用于对导丝操作器、导管操作器和滑动支架进行支撑。
2.如权利要求1所述的一种导管-导丝协同操作介入手术辅助系统从端控制器，其特征
在于，所述轴向运动控制器包括：伺服电机、线性滑台及外壳安装台；外壳安装台与线性滑
台滑动配合，伺服电机固定在线性滑台上，并控制外壳安装台沿线性滑台的滑动方向运动，
其中，线性滑台的滑动方向与导丝的轴向一致；
所述外壳固定在外壳安装台上，并随外壳安装台沿线性滑台的滑动方向运动。
3.如权利要求1所述的一种导管-导丝协同操作介入手术辅助系统从端控制器，其特征
在于，所述滑动支架包括：滑轨和支架；滑轨安装在外壳内，两个以上支架的底端均与滑轨
滑动配合，使支架沿滑轨的滑动方向运动，其中，滑轨的滑动方向与导丝的轴向一致；导丝
穿过一部分支架的顶端及导管穿过另一部分支架的顶端后，导丝与导管孔轴配合。
4.如权利要求1或3所述的一种导管-导丝协同操作介入手术辅助系统从端控制器，其
特征在于，所述导丝操作器和导管操作器均安装在外壳内，且分别位于滑动支架的两端，导
丝未与导管配合的一端穿过导丝操作器，导管未与导丝配合的一端穿过导管操作器；
其中，所述导丝操作器包括导丝扭转器、导丝扭转器夹持机构、导丝受力检测机构和导
丝扭转器旋转机构；
所述导丝扭转器实现对导丝的夹紧与放松操作；导丝扭转器包括工作轮及支撑轴；所述
工作轮的外圆周面加工有周向齿；所述支撑轴内加工有轴向通孔，轴向通孔内安装有用于夹
紧导丝的爪钳；工作轮与支撑轴同轴分布并螺纹连接，通过工作轮与支撑轴的相对旋转，使
得径向压紧或放松支撑轴内的爪钳，进而实现对导丝的夹紧或放松；导丝扭转器通过支撑架
安装在外壳内，导丝同轴穿过导丝扭转器；
所述导丝受力检测机构在导丝的夹紧状态下检测导丝的受力情况，并将数据传输至PC控
制端；
所述导丝扭转器夹持机构实现对导丝扭转器的支撑轴的夹紧与放松；
所述导丝扭转器旋转机构实现对导丝扭转器工作轮的旋转操作：当导丝扭转器被夹紧状
态下通过旋转导丝扭转器实现对导丝的夹紧与放松操作；当在导丝被夹紧且导丝扭转器未被
夹紧的状态下通过对导丝扭转器的旋转来控制导丝的旋转和轴向运动；
所述导管操作器与导丝操作器结构相同。
5.如权利要求4所述的一种导管-导丝协同操作介入手术辅助系统从端控制器，其特征
在于，所述导丝受力检测机构包括推拉力传感器、传感器支架、U型板、预紧板、滑轨A和
滑轨B及支撑连接板；
所述滑轨B由两个导轨及与两个导轨滑动配合的连接架组成；
推拉力传感器通过传感器支架安装在外壳内，滑轨B安装在外壳内，滑轨A位于传感器
支架和滑轨B之间，并通过支撑连接板安装在外壳内，且滑轨A的滑块一端与推拉力传感器
连接，两个U型板分别安装在滑轨A的滑块的另一端和滑轨B的连接架上，且两个U型板平
行；预紧板为楔形块，安装在滑轨B的连接架上，用于与外部的结构抵触，实现对滑轨B轴
向锁紧；导丝扭转器位于两个U型板之间。
6.如权利要求4所述的一种导管-导丝协同操作介入手术辅助系统从端控制器，其特征
在于，所述导丝扭转器夹持机构包括夹齿、凸轮、直流电机I及电机安装架I；
直流电机I通过电机安装架I安装在外壳内；夹齿套装在导丝扭转器的支撑轴上；凸轮
安装在直流电机I的输出轴上，在直流电机I的作用下挤压或放松夹齿。
7.如权利要求4所述的一种导管-导丝协同操作介入手术辅助系统从端控制器，其特征
在于，所述导丝扭转器旋转机构包括：惰轮、直流电机II、旋转齿轮、电机安装架II及惰
轮安装架；
直流电机II通过电机安装架II固定在外壳内，旋转齿轮安装在直流电机II的输出轴
上，并与导丝扭转器的工作轮啮合，旋转齿轮通过直流电机II的旋转控制导丝扭转器的旋
转；惰轮通过惰轮安装架固定在外壳内，并与导丝扭转器的工作轮啮合。
8.基于权利要求1所述的一种导管-导丝协同操作介入手术辅助系统从端控制器的工作
方法，其步骤如下：
第一步，选择操作对象：
在进行手术操作时，根据实际需求选择操作对象为导丝、导管或导丝导管共同操作；
第二步，对操作对象进行夹紧：
若操作对象为导丝，则导丝扭转器夹持机构通过控制直流电机I将导丝扭转器的支撑轴
夹紧后，导丝扭转器旋转机构通过控制直流电机II转动进而控制导丝扭转器的工作轮转动，

\t导丝扭转器夹紧导丝；
若操作对象为导管，则导管扭转器夹持机构通过控制直流电机I将导管扭转器的支撑轴
夹紧后，导管扭转器旋转机构通过控制直流电机II转动进而控制导管扭转器的工作轮转动，
导管扭转器夹紧导管；
若操作对象为导丝导管共同操作，则导丝扭转器夹持机构和导管扭转器夹持机构通过控
制各自的直流电机I将导丝扭转器的支撑轴与导管扭转器的支撑轴夹紧后，导丝扭转器旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭书祥，石立伟，高宝丰，肖楠，汪源，彭维礼，李光轩，秦铭阳，包贤强，张超楠，赵岩，贾斐宇，李姜超，徐昌琦，陈乾睿，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11