手术机器人导航系统及其导航方法技术方案

本发明专利技术公开了手术机器人导航系统及其导航方法，涉及医疗器械领域，包括超声探查机构和穿刺轴机构；超声探查机构，用于对人体进行粗定位并在多方向进行进给扫略，包括双自由度调整部件，以及连接于双自由度调整部件上用于超声探测定位的超声探头。通过设置超声探查机构和穿刺轴机构，可应用于一至多个自定义位置的入针点的穿刺，并利用超声可进行旋转以及进给方向的扫略以对目标定位、搜索或建模配准，穿刺轴机构的定位结构中的多自由度结构可使穿刺部件在超声探查机构上方进行预定圆弧区域范围内运动，同时可使穿刺针末端在空间狭窄的不同情况均具有合理的可操作空间，以及使穿刺针具有不同的入针角度，使穿刺针以任意角度姿态布置。姿态布置。姿态布置。

【技术实现步骤摘要】
手术机器人导航系统及其导航方法


[0001]本专利技术涉及医疗器械领域，具体涉及手术机器人导航系统及其导航方法。

技术介绍

[0002]前列腺穿刺活检手术是用于诊断前列腺癌的最终标准及最佳确诊方法，前列腺穿刺活检手术的实施途径一般有两种，一种途径是经会阴，另一种途径是经直肠，其中，经会阴穿刺活检由于具有更高的安全性，更有利于发现早期肿瘤并减轻手术后不良反应，正逐渐被更多的医疗机构所使用。
[0003]目前，在经会阴前列腺穿刺活检手术过程中，需要将穿刺模板由患者两腿中间缝隙处推至贴到患者会阴部，并通过穿刺针穿过穿刺模板上的不同定位小孔穿刺进入前列腺腺体，穿刺针穿过不同的定位小孔即实现穿刺进前列腺腺体的不同位置处。
[0004]现有的经会阴前列腺穿刺设备自由度较少，大都只能进行平行与超声探头的方向进针穿刺或是前后运动，不利于手术过程中对针路径的定位和观测，构造相对复杂且操作空间过小，或是限定入针位置为两个孔，只能适用于两个入针孔的前列腺手术，同时部分设备利用机械臂或是针道位置进行定位，这样不仅成本较高、占用空间大且受到结构限制，其针长有较大的牺牲，大多数情况只适用于定制针，且手术时使用的数据为术前采集，不具有实时性数据采集功能，具有因位姿变化或受力变形而导致的较大的手术风险。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术将针对以上缺点，提供手术机器人导航系统及其导航方法，以解决现有技术存在的上述问题。
[0006]技术方案：手术机器人导航系统，包括超声探查机构和穿刺轴机构；超声探查机构，用于对人体进行粗定位并在多方向进行进给扫略，包括双自由度调整部件，以及连接于双自由度调整部件上用于超声探测定位的超声探头，所述超声探头一端固定有用于降低超声运动对组织结构影响的超声鞘，所述双自由度调整部件用于超声探头的双自由度调整；穿刺轴机构，包括多自由度调整部件，以及连接于多自由度调整部件上的穿刺部件，所述多自由度调整部件用于穿刺部件的多自由度调整。
[0007]在进一步的实施例中，所述双自由度调整部件包括第一滑台、第一滑块、探头轴承座、第一旋转套筒、第一固定座和第一步进电机；第一滑台，所述第一滑台上滑动设有第一滑块，所述第一滑台一端连接有用于驱动第一滑块转动的第一步进电机，第一步进电机为第一丝杆电机，第一步进电机驱动端连接有第一丝杆，第一滑块设于第一步进电机的第一丝杆上，启动第一步进电机通过第一丝杆转动带动第一滑块进行移动；探头轴承座，连接于所述第一滑块上，所述探头轴承座上贯穿开设有第一转轴，所述第一转轴内壁上连接有第一轴承；
第一旋转套筒，转动设于第一轴承内且与第一轴承相适配，所述第一旋转套筒与超声探头之间连接有第一固定座，第一固定座与超声探头可拆卸式安装，便于使用者对超声探头进行拆装以及更换等操作，第一旋转套筒套设于超声探头外侧。
[0008]在进一步的实施例中，所述双自由度调整部件还包括第一驱动电机、两个同步带和同步轮；第一驱动电机，连接于所述探头轴承座一侧，所述第一驱动电机驱动端贯穿探头轴承座设置；两个同步带，分别连接于所述第一驱动电机驱动端与第一旋转套筒外壁上；同步轮，连接于两个所述同步带上，用于同步两个同步带进行运动，使用时，启动第一驱动电机，第一驱动电机驱动端带动相应的同步带进行转动，同时通过同步轮带动第一旋转套筒上的同步带进行转动。
[0009]在进一步的实施例中，所述双自由度调整部件还包括整体固定座、滑台固定座、鞘固定座、挡圈和箍盖；整体固定座，设置于所述第一滑台下侧，所述第一旋转套筒靠近整体固定座的一端连接有挡圈，挡圈用于限制第一轴承的轴向窜动；滑台固定座，连接于所述整体固定座与第一滑台之间，所述滑台固定座远离第一步进电机的一端连接有鞘固定座，所述鞘固定座上贯穿开设有与超声鞘相适配的第二转轴，滑台固定座用于固定第一滑台，鞘固定座用于固定超声鞘；箍盖，连接于所述鞘固定座上用于固定超声鞘，箍盖配合鞘固定座将超声鞘相对固定于第二转轴内。
[0010]在进一步的实施例中，所述多自由度调整部件包括穿刺台、第二驱动电机和第三驱动电机；穿刺台，设于所述整体固定座一侧，用于支撑固定多自由度调整部件；第二驱动电机，设置于所述穿刺台远离第一滑台的一侧；第三驱动电机，设置于所述穿刺台另一侧，配合第二驱动电机用于使穿刺部件在超声探查机构上方预定圆弧区域范围内运动实现平面运动的定位。
[0011]在进一步的实施例中，所述多自由度调整部件还包括第一电动旋转滑台、摆臂、第二电动旋转滑台和第四驱动电机；第一电动旋转滑台，连接于所述第三驱动电机驱动端，第三驱动电机用于驱动第一电动旋转滑台工作；第二电动旋转滑台，设置于所述第一电动旋转滑台上侧，所述第一电动旋转滑台与第二电动旋转滑台之间连接有摆臂；第四驱动电机，连接于所述第二电动旋转滑台上，用于调节穿刺部件的操作空间，第四驱动电机用于驱动第二电动旋转滑台工作。
[0012]在进一步的实施例中，所述多自由度调整部件还包括双旋转台固定座、第三电动旋转滑台、第五驱动电机、姿态固定座、第六驱动电机和上固定滑台座；双旋转台固定座，连接于所述穿刺台上，用于固定第四驱动电机；第三电动旋转滑台，连接于所述双旋转台固定座远离第四驱动电机的一面，所述第三电动旋转滑台一端连接有第五驱动电机，双旋转台固定座用于连接固定第四驱动电机
和第三电动旋转滑台；姿态固定座，连接于所述第三电动旋转滑台远离第四驱动电机的一面，所述姿态固定座上连接有第六驱动电机，所述第六驱动电机上连接有上固定滑台座，所述第三电动旋转滑台配合第六驱动电机用于控制穿刺部件的入针角度。
[0013]在进一步的实施例中，所述多自由度调整部件还包括第二滑台、第二滑块、下固定滑台座和第二步进电机；第二滑台，连接于所述上固定滑台座远离姿态固定座的一面；第二滑块，滑动设于所述第二滑台上，所述第二滑台一端连接有用于驱动第二滑块运动的第二步进电机，第二步进电机为第二丝杆电机，第二步进电机驱动端连接有第二丝杆，第二滑块设于第二步进电机的第二丝杆上，启动第二步进电机通过第二丝杆转动带动第二滑块进行移动；下固定滑台座，连接于所述第二滑块远离第二滑台的一面，用于连接第二滑块和穿刺部件。
[0014]在进一步的实施例中，所述穿刺部件包括穿刺针、针道针、针座和针套；穿刺针，连接于所述下固定滑台座上；针道针，连接于所述穿刺针远离下固定滑台座的一端；针座，连接于所述第二滑台远离第二步进电机的一面，所述针座上开设有一对固定孔，一对所述固定孔内均设置有与针道针相适配的针套。
[0015]手术机器人导航系统的导航方法，包括以下步骤：S1、将超声鞘送入直肠后，启动双自由度调整部件驱动超声探头的前进和旋转，使超声探查机构对前列腺周围的体内结构进行扫描建模；S2、在软件内对建模出的结构进行规划，确定穿刺执行路径；S3、穿刺轴机构中的穿刺部件通过多自由度调整部件的多自由度联动使穿刺部件到达目标位置；S4、当使用针道针操作时，可将针道针的耗材装在导槽上后由设备自动执行进针，到位后放入穿刺针，执行对应操作后取出穿刺针，自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.手术机器人导航系统，其特征在于，包括：超声探查机构，用于对人体进行粗定位并在多方向进行进给扫略，包括双自由度调整部件，以及连接于双自由度调整部件上用于超声探测定位的超声探头，所述超声探头一端固定有用于降低超声运动对组织结构影响的超声鞘，所述双自由度调整部件用于超声探头的双自由度调整；穿刺轴机构，包括多自由度调整部件，以及连接于多自由度调整部件上的穿刺部件，所述多自由度调整部件用于穿刺部件的多自由度调整。2.根据权利要求1所述的手术机器人导航系统，其特征在于：所述双自由度调整部件包括：第一滑台，所述第一滑台上滑动设有第一滑块，所述第一滑台一端连接有用于驱动第一滑块转动的第一步进电机；探头轴承座，连接于所述第一滑块上，所述探头轴承座上贯穿开设有第一转轴，所述第一转轴内壁上连接有第一轴承；第一旋转套筒，转动设于第一轴承内且与第一轴承相适配，所述第一旋转套筒与超声探头之间连接有第一固定座。3.根据权利要求2所述的手术机器人导航系统，其特征在于：所述双自由度调整部件还包括：第一驱动电机，连接于所述探头轴承座一侧，所述第一驱动电机驱动端贯穿探头轴承座设置；两个同步带，分别连接于所述第一驱动电机驱动端与第一旋转套筒外壁上；同步轮，连接于两个所述同步带上，用于同步两个同步带进行运动。4.根据权利要求2所述的手术机器人导航系统，其特征在于：所述双自由度调整部件还包括：整体固定座，设置于所述第一滑台下侧，所述第一旋转套筒靠近整体固定座的一端连接有挡圈；滑台固定座，连接于所述整体固定座与第一滑台之间，所述滑台固定座远离第一步进电机的一端连接有鞘固定座，所述鞘固定座上贯穿开设有与超声鞘相适配的第二转轴；箍盖，连接于所述鞘固定座上用于固定超声鞘。5.根据权利要求1所述的手术机器人导航系统，其特征在于：所述多自由度调整部件包括：穿刺台，设于整体固定座一侧；第二驱动电机，设置于所述穿刺台远离第一滑台的一侧；第三驱动电机，设置于所述穿刺台另一侧，配合第二驱动电机用于使穿刺部件在超声探查机构上方预定圆弧区域范围内运...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兆东，李军，陈波，徐砚捷，胡兵，陈露，秦海明，王博，倪杭，
申请(专利权)人：磅客策上海智能医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：