一种导丝控制器及其操作方法技术

本发明专利技术公开了一种介入手术机器人从端装置中的导丝控制器及其使用方法，属于微创血管介入手术技术领域。该导丝控制器包括导丝控制器基座，以及安装在导丝控制器基座上的导丝夹紧装置和夹紧切换机构；导丝夹紧装置用于夹紧导丝，夹紧切换机构用于驱使导丝夹紧装置松开对导丝的夹紧；导丝锁止器采用特殊的锥面、锥孔结构，实现对导丝的夹紧。基座安装在高度可调节的底座上，基座上还有导丝扭转装置和测力组件。本发明专利技术整体结构简单，采用模块化结构设计，拆装组合简便，结构紧凑，整体重量轻便，制造成本较低。

A guide wire controller and its operation method

【技术实现步骤摘要】
一种导丝控制器及其操作方法
本专利技术属于微创血管介入手术
，涉及一种导丝控制器及其控制方法。该导丝控制器可以用于造影、介入手术虚拟现实手术培训及手术实际操作中。
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。心脑血管疾病已经成为人类疾病死亡的三大原因之一，每年我国900万心脑血管疾病患者中有250万人死亡。心脑血管微创介入疗法是针对心脑血管疾病的主要治疗手段，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。在血管介入治疗过程中，医生需要借助基于X射线的数字剪影血管造影(DSA)的导引来完成手术，医生虽然配备含铅防护服，但是仍然无法保护医生的上肢和头部不受X射线辐射；且由于血管介入治疗的复杂性，往往需要长时间暴露于X射线环境中操作，医生的累计辐射量大；而且长时间穿着沉重的含铅防护服，加大了脊柱的压力负荷，已有较多报道显示血管介入医生的甲状腺癌、放射性晶状体损伤、腰椎病等的发生率明显高于其它学科的医生。全国从事血管腔内治疗操作的医护人员约70万人，全国每年进行血管腔内治疗超过一千万台次，与X射线相关的职业损伤已成为一个不可回避的问题，严重威胁着医生的健康状况和血管介入治疗学的长远发展。借助机器人技术进行导管、导丝遥操作的手术方法能够有效应对这一问题，可以大幅提高手术操作的精度与稳定性，同时能有效降低放射线对主刀医生的伤害，降低术中事故的发生几率。因此，心脑血管介入手术辅助机器人越来越多的被人们所关注，逐渐成为各国在医疗机器人领域的重点研发对象。目前血管介入手术机器人主要采用主从端操作结构，以将医生与放射线隔离，如天津理工大学申请的申请号为：201410206956.7的专利技术专利，公开了一种主从微创血管介入手术辅助系统从操作器装置，它包括轴向推送单元、旋转单元、夹取单元、手术导管、操作力检测单元和角度调节底座，其工作方法包括信号检测、传递、处理、动作。优越性在于：可以模仿医生的介入操作动作，操作精度高，有效提高手术安全性；可以保证不同的接受治疗者或者不同的介入位置均能调整到操作者所期望的角度。又如，哈尔滨工业大学于申请的名称为一种用于血管内微创介入手术的导管机器人系统的专利，采用了可控导管，可获得可控导管弯曲可控段的位姿信息，保证可控导管前端的灵活性以及插管手术的可操纵性，同时通过主手手柄控制主从介入装置实现可控导管的推\拉、旋转和弯曲动作，并能获得手术室可控导管输送力信息，保证插管的精确性与稳定性。如北京理工大学申请的申请号为：201610119761.8，名称为：主从微创血管介入手术机器人从端及其控制方法，包括从端控制机构和从端移动平台，从端控制机构由夹持驱动机构Ⅰ、推力反馈机构Ⅱ、无损夹持机构Ⅲ、夹持控制机构Ⅳ组成。该方案通过设计了无损夹持机构、夹持控制机构、夹持驱动机构和推力反馈机构，来完成手术过程中导丝的夹持、放松、旋转、推送、推送力测量等操作，增加了推送力测量的准确性，提高了导丝夹持的可靠性，但是其结构相对复杂，易拆装性也未有太大提高，同时在推送过程中导管或导丝头端与血管壁之间的相对位置问题也没有得到很好的解决。上述方案都是对于国内对于血管介入手术机器人较为先进的研究，但它们都存在如下几方面问题：(1)对于导丝的夹持力较差；(2)结构相对比较臃肿复杂，不仅制造成本高，而且影响操作精度；(3)导丝的拆装不方便，不易于手术中更换导丝，不方便对导丝和接口进行消毒处理；(4)手术中无法知晓导丝在血管内的相对位置和受力，手术风险较高。专利技术人与北京理工大学进行合作研究，持续对介入手术机器人的技术进行研究，致力于改善装置的操作方式，更符合医生实际需求，结构更简单，易于拆装的装置。
技术实现思路
本专利技术提供一种导丝控制器及其控制方法，该导丝控制器目的在于解决现有技术中导丝夹持结构的复杂和夹持不方便的问题，无法直观感受导丝旋转角度、受力情况。该导丝控制器采用模块化设计，结构简单，拆装方便，便于更换和消毒；该方法采用导丝夹紧装置和夹紧切换机构完成对导丝的夹紧和松开，安装有六轴力传感器，解决现有机器人难以完成对导管和导丝协同操作及无法直观感受手术操作的问题，用于介入手术或造影，提高介入手术或造影的安全性和可操作性，结构简单易实现，同时该装置还能够用于手术训练、教学或培训。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种导丝控制器，其特征在于：包括导丝控制器基座(6)和安装在导丝控制器基座(6)上的导丝夹紧装置(7)、安装在导丝控制器基座(6)上的夹紧切换机构(8)、六轴力传感器测力装置(9)，基座下安装有角度调节底座(10)，导丝夹紧装置(7)用于夹紧导丝，夹紧切换机构(8)用于驱使导丝夹紧装置(7)松开对导丝的夹紧，六轴力传感器测力装置(9)用于测量导丝运动过程中的阻力或阻力矩，导丝夹紧装置(7)位于导丝控制器基座(6)的上侧，夹紧切换机构(8)位于导丝控制器基座(6)的后侧，所述导丝夹紧装置(7)包括导丝锁止套筒(710)、导丝锁止杆(720)和导丝锁止器(730)，所述导丝锁止套筒(710)具有锥孔，导丝锁止器(730)具有与导丝锁止套筒(710)的锥孔相配合的外锥面，导丝锁止器(730)的外锥面上沿周向开设至少两个切口，导丝锁止器(730)通过受力径向收缩夹紧导丝。所述导丝锁止杆(720)的一端安装导丝锁止器(730)后装入导丝锁止套筒(710)内，导丝锁止杆(720)通过挤压导丝锁止器(730)使导丝锁止器(730)夹紧导丝。所述导丝锁止杆(720)上套有弹簧(740)，弹簧(740)通过安装在导丝锁止套筒(710)端部的锁止器端盖(760)压装在导丝锁止套筒(710)内。所述夹紧切换机构(8)连接导丝锁止杆(720)，可拉动导丝锁止杆(720)压缩弹簧(740)，使导丝锁止杆(720)松开对导丝锁止器(730)的挤压，从而使导丝锁止器(730)松开对导丝的夹紧。所述导丝锁止器(730)的外锥面上沿周向优选开设4个切口，将锥形端切分成均匀的4份。所述的导丝控制器基座(6)包括壳体(610)和盖在壳体(610)上的上盖(620)，隔板(910)安装在壳体(610)中，导丝连接件(940)的插接板(941)穿过上盖(620)，在壳体(610)的底部设置一对插板(611)，角度调节底座(10)上部的支撑板(140)上设置有插孔(130)，插板(611)插入插孔(130)，通过销固定。所述角度调节底座(10)，包括立板(110)、底座(120)、支撑板(140)、立板连接轴(150)、套管(160)、套管连接轴(170)、调整杆(180)、连接轴(190)和紧固螺丝(200)。所述导丝控制器还包括导丝扭转装置(630)；所述导丝扭转装置(630)用于驱动导丝锁止套筒(710)旋转。所述导丝扭转组件(630)包括设置在导丝控制器基座(6)上的电机(631)，电机(631)连接小齿轮(632)；所述的导丝锁止套筒(710)上安装有与小齿轮(632)啮合的大齿轮(633)。扭矩传感器安装在电机的输出端和小齿轮之间；当扭矩传感器检测到旋转驱动电机的输出扭矩后，实时的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导丝控制器，其特征在于：包括导丝控制器基座(6)和安装在导丝控制器基座(6)上的导丝夹紧装置(7)、安装在导丝控制器基座(6)上的夹紧切换机构(8)、六轴力传感器测力装置(9)，基座下安装有角度调节底座(10)，导丝夹紧装置(7)用于夹紧导丝，夹紧切换机构(8)用于驱使导丝夹紧装置(7)松开对导丝的夹紧，六轴力传感器测力装置(9)用于测量导丝运动过程中的阻力或阻力矩，导丝夹紧装置(7)位于导丝控制器基座(6)的上侧，夹紧切换机构(8)位于导丝控制器基座(6)的后侧，所述导丝夹紧装置(7)包括导丝锁止套筒(710)、导丝锁止杆(720)和导丝锁止器(730)，所述导丝锁止套筒(710)具有锥孔，导丝锁止器(730)具有与导丝锁止套筒(710)的锥孔相配合的外锥面，导丝锁止器(730)的外锥面上沿周向开设至少两个切口，导丝锁止器(730)通过受力径向收缩夹紧导丝。

【技术特征摘要】
1.一种导丝控制器，其特征在于：包括导丝控制器基座(6)和安装在导丝控制器基座(6)上的导丝夹紧装置(7)、安装在导丝控制器基座(6)上的夹紧切换机构(8)、六轴力传感器测力装置(9)，基座下安装有角度调节底座(10)，导丝夹紧装置(7)用于夹紧导丝，夹紧切换机构(8)用于驱使导丝夹紧装置(7)松开对导丝的夹紧，六轴力传感器测力装置(9)用于测量导丝运动过程中的阻力或阻力矩，导丝夹紧装置(7)位于导丝控制器基座(6)的上侧，夹紧切换机构(8)位于导丝控制器基座(6)的后侧，所述导丝夹紧装置(7)包括导丝锁止套筒(710)、导丝锁止杆(720)和导丝锁止器(730)，所述导丝锁止套筒(710)具有锥孔，导丝锁止器(730)具有与导丝锁止套筒(710)的锥孔相配合的外锥面，导丝锁止器(730)的外锥面上沿周向开设至少两个切口，导丝锁止器(730)通过受力径向收缩夹紧导丝。2.根据权利要求1所述的一种导丝控制器，其特征在于：所述导丝锁止杆(720)的一端安装导丝锁止器(730)后装入导丝锁止套筒(710)内，导丝锁止杆(720)通过挤压导丝锁止器(730)使导丝锁止器(730)夹紧导丝。3.根据权利要求1所述的导丝控制器，其特征在于：所述导丝锁止杆(720)上套有弹簧(740)，弹簧(740)通过安装在导丝锁止套筒(710)端部的锁止器端盖(760)压装在导丝锁止套筒(710)内。4.根据权利要求3所述的导丝控制器，其特征在于：所述夹紧切换机构(8)连接导丝锁止杆(720)，可拉动导丝锁止杆(720)压缩弹簧(740)，使导丝锁止杆(720)松开对导丝锁止器(730)的挤压，从而使导丝锁止器(730)松开对导丝的夹紧。5.根据权利要求1所述的导丝控制器，其特征在于：所述导丝锁止器(730)的外锥面上沿周向优选开设4个切口，将锥形端切分成均匀的4份。6.根据权利要求1所述的导丝控制器，其特征在于：所述的导丝控制器基座(6)包括壳体(610)和盖在壳体(610)上的上盖(620)，隔板(910)安装在壳体(610)中，导丝连接件(940)的插接板(941)穿过上盖(620)，在壳体(610)的底部设置一对插板(611)，角度调节底座(10)上部的支撑板(140)上设置有插孔(130)，插板(611)插入插孔(130)，通过销固定。7.根据权利要求1或6所述的导丝控制器，其特征在于：所述角度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佑祥，江裕华，
申请(专利权)人：首都医科大学附属北京天坛医院，李佑祥，江裕华，
类型：发明
国别省市：北京,11