一种内窥镜手术机器人组合系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种内窥镜手术机器人组合系统及其使用方法，该组合系统包括主控台车、设备台车、至少一台手术台车和内窥镜套管套件。本发明专利技术的组合系统利用机器人控制的柔性手术工具替代传统的内窥镜手动工具，有更好的到达性和定位精确度，缓解了传统内窥镜手术的操作困难并改善手术效果，可适用于各种经尿道的内窥镜微创手术。

A Combined System of Endoscopic Surgery Robots and Its Application

The invention discloses an endoscopic surgery robot combination system and its use method, which comprises a main control trolley, a device trolley, at least one operating trolley and an endoscope sleeve set. The combined system of the invention uses flexible surgical tools controlled by robots to replace traditional endoscopic manual tools, has better arrival and positioning accuracy, eases the operation difficulty of traditional endoscopic surgery and improves the operation effect, and can be applied to various transurethral endoscopic minimally invasive surgery.

【技术实现步骤摘要】
一种内窥镜手术机器人组合系统及其使用方法
本专利技术属于医疗器械领域，涉及一种内窥镜手术机器人组合系统及其使用方法，具体是一种用于经尿道内窥镜手术的内窥镜手术机器人组合系统及其使用方法。
技术介绍
微创手术因其创口小、术后恢复快，已经在外科手术中占据了重要的地位。现有IntuitiveSurgical公司(美国直觉外科公司)的daVinci(达芬奇)手术机器人辅助医生完成多孔腹腔镜微创手术，取得了商业上的巨大成功。微创术式在多孔腹腔镜手术之后又发展出单孔腹腔镜手术和经自然腔道的无创手术，它们对病人创伤更小、术后产出更高。但在经自然腔道的无创手术中，包括视觉照明模块和手术操作臂在内的所有手术器械均通过单一通道达到术部，这对手术器械的制备要求极为苛刻。经尿道微创手术是近20年来发展迅速并成熟起来的一类手术方式，该术式可以经尿道利用内窥镜治疗前列腺、尿道、膀胱和输尿管等部位的疾病，例如前列腺电切、膀胱肿瘤电切、下尿路结石碎石等，有些术式还成为了常规治疗方法。然而由于尿道直径通常小于8mm，目前世界范围内尚无公司开发出可经尿道的手术机器人。例如，在膀胱镜手术中，医生需要操作长杆状的手术器械，穿过狭长的膀胱镜套管穿过尿道在膀胱内进行切割电灼等操作，手术流程的精确性、器械的末端灵活性和到达性都受了到很大影响。这一点导致了目前膀胱镜肿瘤切除术的复发率较高，治疗效果并不理想。目前的手术机器人，包括诸如daVinci在内的大部分现有手术机器人因其刚性结构，外观尺寸和自由度配置等原因，均难以满足经人体自然腔道手术的技术要求，尤其对于经尿道施展的泌尿外科手术。
技术实现思路
本专利技术要解决的就是目前传统手动内窥镜手术在手术工具灵活度、到达性和不足的现象优化经尿道内窥镜泌尿外科手术的效果和产出。同时，使用手术机器人进行经尿道内窥镜手术可以减轻手术医生的操作负担增加手术的操作精度性。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种内窥镜手术机器人组合系统，该系统主要集成了包括手术机器人、内窥镜、柔性手术工具、辅助手术设备、台车、图像处理设备、电子控制装置等多台设备，通过用柔性机器人手术工具代替传统手动工具以及合理的空间布置，从而实现手术的稳定性、达到性并确保定位准确度和精度，减少手术风险。因此，在第一个方面，提供了一种内窥镜手术机器人组合系统(在下文中，有时简称“本专利技术的系统”)，该组合系统包括主控台车、设备台车、至少一台手术台车和内窥镜套管套件，其中所述主控台车包括操控设备、第一显示器和工控机，其中所述工控机内设接收模块和信号转换模块；所述设备台车包括机柜、第二显示器、内窥镜模块设备、线缆、辅助手术设备、集线器和图像处理装置，其中所述内窥镜模块设备、辅助手术设备、集线器(hub)和图像处理装置安装在所述机柜内，所述显示器固定在所述机柜上；所述线缆包括手术台车线缆和主从连接线缆；所述主控台车与所述设备台车通过所述主从连接线缆连接，且每台手术台车与所述设备台车通过所述手术台车线缆连接；所述手术台车包括台车底盘、定位机械臂、线性模组、驱动模组、柔性手术工具、套管隔离装置和工具隔离装置；所述线性模组搭载在所述定位机械臂上，所述驱动模组被设置成能够在所述线性模组上沿所述线性模组的纵轴前后移动；所述柔性手术工具包括驱动传动单元和柔性连续体结构，所述柔性连续体结构包括从远端至近端依次设置的远端结构体、中部连接体和近端结构体，所述远端结构体上搭载有手术工具头或内窥镜，其中一台手术台车的柔性手术工具上搭载有内窥镜，其他手术台车的柔性手术工具上搭载有手术工具头；所述驱动模组的远端与所述柔性手术工具的驱动传动单元相连接并控制所述柔性连续体结构的动作；以及所述套管隔离装置安装在所述线性模组的远端处，且所述套管隔离装置上设有通孔使得所述柔性手术工具能够穿过所述通孔；所述工具隔离装置安装在所述驱动模组上。所述内窥镜设有图像采集设备。在第二个方面，提供了本专利技术的内窥镜手术机器人组合系统的装配方法，所述方法包括以下步骤：(1)将所述手术台车移动到手术台的一侧；(2)将所述套管隔离装置安装在所述线性模组的远端处，并将所述工具隔离装置安装在所述驱动模组上；(3)将所述通道转接器与搭载内窥镜的手术台车的套管隔离装置可拆卸地连接；(4)将步骤(3)中所述搭载内窥镜的手术台车的台车底盘锁止，调整所述手术台车的定位机械臂的姿态使得所述套管隔离装置的通孔与内窥镜套管的腔道轴向对齐，将所述通道连接器与所述内窥镜套管连接在一起使得所述内窥镜能够通过通道连接器的一个入口进入所述内窥镜套管；(5)将搭载手术工具头的手术台车的台车底盘锁止，调整所述手术台车的定位机械臂的姿态使得所述手术台车的套管隔离装置的通孔与所述通道转接器的要进入内窥镜的入口以外的入口轴向对齐；以及(6)将柔性手术工具的驱动传动单元安装在各台手术台车的工具隔离装置上，并使所述柔性手术工具依次穿过所述套管隔离装置和所述通道转接器向远端推进直至所述手术工具头的顶端露出所述内窥镜套管的远端。在第三个方面，提供了本专利技术的系统的使用方法，所述方法包括以下步骤：(1)将所述套管隔离装置安装在所述线性模组的远端处，并将所述工具隔离装置安装在所述驱动模组上；(2)将所述通道转接器与搭载内窥镜的手术台车的套管隔离装置可拆卸地连接；(3)将步骤(2)中所述搭载内窥镜的手术台车的台车底盘锁止，调整所述手术台车的定位机械臂的姿态使得所述套管隔离装置的通孔与内窥镜套管的腔道轴向对齐，将所述通道连接器与所述内窥镜套管连接在一起使得所述内窥镜能够通过通道连接器的一个入口进入所述内窥镜套管；(4)将搭载手术工具头的手术台车的台车底盘锁止，调整所述手术台车的定位机械臂的姿态使得所述手术台车的套管隔离装置的通孔与所述通道转接器的要进入内窥镜的入口以外的入口轴向对齐；以及(5)将所述柔性手术工具的驱动传动单元安装在各台手术台车的工具隔离装置上，并使所述柔性手术工具依次穿过所述套管隔离装置和所述通道转接器向远端推进直至所述手术工具头的顶端露出所述内窥镜套管的远端；(6)开启和设置主控台车和设备台车；(7)操作者借助一台手术台车将内窥镜推入至内窥镜套管中；(8)在内窥镜的引导下将搭载手术工具头的柔性手术工具经由其他手术台车推送至所述手术工具头完全伸出所述内窥镜套管；(9)利用搭载内窥镜的手术台车上的图像采集设备将采集的实时的立体图像信号传输到设备台车并由所述设备台车上的图像处理装置处理后分别传输至并显示在所述第一和所述第二显示器上；(10)操作者根据所述第一显示器上所显示的实时立体图像操作所述操控设备从而生成控制信号并将所述控制信号发送至所述主控台车的工控机的接收模块；以及(11)所述接收模块将控制信号发送到所述信号转换模块，所述信号转换模块将控制信号转换成驱动量参数信息，并将该驱动量参数信息发送到所述设备台车上的集线器，再由所述集线器发送到手术台车上的驱动模组；所述驱动模组根据驱动量参数信息推动和控制柔性连续体结构运动从而带动手术工具头运动。在第四个方面，提供了一种利用本专利技术的系统执行经尿道内窥镜手术的方法，所述方法包括以下步骤：(1)对患者实施麻醉、消毒尿道口；(2)将内窥镜套管经由尿道插入至膀胱内；(3)按照上述的装配方法组装本专利技术的内窥镜手术机器人组合系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内窥镜手术机器人组合系统，其特征在于，包括主控台车、设备台车、至少一台手术台车和内窥镜套管套件，其中所述主控台车包括操控设备、第一显示器和工控机，其中所述工控机内设接收模块和信号转换模块；所述设备台车包括机柜、第二显示器、内窥镜模块设备、线缆、辅助手术设备、集线器和图像处理装置，其中所述内窥镜模块设备、辅助手术设备、集线器和图像处理装置安装在所述机柜内，所述显示器固定在所述机柜上；所述线缆包括手术台车线缆和主从连接线缆；所述主控台车与所述设备台车通过所述主从连接线缆连接，且每台手术台车与所述设备台车通过所述手术台车线缆连接；所述手术台车包括台车底盘、定位机械臂、线性模组、驱动模组、柔性手术工具、套管隔离装置和工具隔离装置；所述线性模组搭载在所述定位机械臂上，所述驱动模组被设置成能够在所述线性模组上沿所述线性模组的纵轴前后移动；所述柔性手术工具包括驱动传动单元和柔性连续体结构，所述柔性连续体结构包括从远端至近端依次设置的远端结构体、中部连接体和近端结构体，所述远端结构体上搭载有手术工具头或内窥镜，其中一台手术台车的柔性手术工具上搭载有内窥镜，其他手术台车的柔性手术工具上搭载有手术工具头；所述驱动模组的远端与所述柔性手术工具的驱动传动单元相连接并控制所述柔性连续体结构的动作；以及所述套管隔离装置安装在所述线性模组的远端处，且所述套管隔离装置上设有通孔使得所述柔性手术工具能够穿过所述通孔；所述工具隔离装置安装在所述驱动模组上。...

【技术特征摘要】
1.一种内窥镜手术机器人组合系统，其特征在于，包括主控台车、设备台车、至少一台手术台车和内窥镜套管套件，其中所述主控台车包括操控设备、第一显示器和工控机，其中所述工控机内设接收模块和信号转换模块；所述设备台车包括机柜、第二显示器、内窥镜模块设备、线缆、辅助手术设备、集线器和图像处理装置，其中所述内窥镜模块设备、辅助手术设备、集线器和图像处理装置安装在所述机柜内，所述显示器固定在所述机柜上；所述线缆包括手术台车线缆和主从连接线缆；所述主控台车与所述设备台车通过所述主从连接线缆连接，且每台手术台车与所述设备台车通过所述手术台车线缆连接；所述手术台车包括台车底盘、定位机械臂、线性模组、驱动模组、柔性手术工具、套管隔离装置和工具隔离装置；所述线性模组搭载在所述定位机械臂上，所述驱动模组被设置成能够在所述线性模组上沿所述线性模组的纵轴前后移动；所述柔性手术工具包括驱动传动单元和柔性连续体结构，所述柔性连续体结构包括从远端至近端依次设置的远端结构体、中部连接体和近端结构体，所述远端结构体上搭载有手术工具头或内窥镜，其中一台手术台车的柔性手术工具上搭载有内窥镜，其他手术台车的柔性手术工具上搭载有手术工具头；所述驱动模组的远端与所述柔性手术工具的驱动传动单元相连接并控制所述柔性连续体结构的动作；以及所述套管隔离装置安装在所述线性模组的远端处，且所述套管隔离装置上设有通孔使得所述柔性手术工具能够穿过所述通孔；所述工具隔离装置安装在所述驱动模组上。2.权利要求1所述的内窥镜手术机器人组合系统，其特征在于所述内窥镜套管套件包括内窥镜套管和通道转接器，所述内窥镜套管与所述通道转接器连接在一起；所述内窥镜套管的内部设有一个或多个腔道，所述通道连接器的内部设置有与所述内窥镜套管的腔道连通的至少一个通道转接器腔道并且每个通道转接器腔道在所述通道转接器的近端处设置有至少一个入口用于接纳所述手术工具头或所述内窥镜；所述内窥镜设有图像采集设备；所述图像处理装置被配置成接收由所述图像采集设备所采集的图像信号，处理所述图像信号并将经处理的图像信号分别传输至并显示在所述第一和所述第二显示器上；以及所述操控设备被配置成接收操作者的控制信号并将所述控制信号发送至工控机的接收模块，所述接收模块将控制信号发送到所述信号转换模块，所述信号转换模块将控制信号转换成驱动量参数信息，并将该驱动量参数信息发送到所述设备台车上的集线器，再由所述集线器发送到手术台车上的驱动模组；所述驱动模组根据驱动量参数信息推动和控制柔性连续体结构运动从而带动手术工具头运动。3.权利要求1所述的内窥镜手术机器人组合系统，其特征在于所述内窥镜套管和所述通道转接器为可拆卸地安装或一体式。4.权利要求1所述的内窥镜手术机器人组合系统，其特征在于所述操控设备是手柄遥操器，所述辅助手术设备包括电刀，所述电刀与所述工控机相连。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯，董天来，张树桉，卢景曦，唐奥林，赵江然，
申请(专利权)人：北京术锐技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11