人工穿刺的经皮肾镜手术机器人制造技术

一种人工穿刺的经皮肾镜手术机器人包括：人机交互设备，控制设备，机械臂(1)，末端执行器(2)，内窥镜设备(3)，靶标(4)，扩张器管(5)，激光设备，三维相机；激光设备包括激光光纤(23)；控制设备配置为连接人机交互设备、机械臂(1)、内窥镜设备(3)和三维相机；人机交互设备配置为控制机械臂(1)的位置和姿态，医生能够通过人机交互设备进行操作；末端执行器(2)配置为夹持内窥镜设备(3)和激光光纤(23)，末端执行器(2)安装在机械臂(1)上，由机械臂(1)控制末端执行器(2)的位置和姿态。控制末端执行器(2)的位置和姿态。控制末端执行器(2)的位置和姿态。

Percutaneous nephroscopy robot with artificial puncture

【技术实现步骤摘要】
人工穿刺的经皮肾镜手术机器人


[0001]本技术属于医疗器械
具体涉及一种人工穿刺的经皮肾镜手术机器人。

技术介绍

[0002]经皮肾镜碎石术(percutaneous nephrostolithotomy，PCNL)是经超声或X光定位肾脏目标肾盏，实时穿刺并进入目标肾盏，建立经皮肤切口与肾脏之间的通道，并经此通道，置入激光能量平台进行碎石取石治疗，是治疗肾结石和上段输尿管结石的主要方法之一。
[0003]在传统手术中，医生需要长时间保持同一体位，易疲劳，且存在血液尿液污染的问题。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本技术提出一种经人工穿刺建立通道之后，由机器人完成碎石取石过程的手术机器人，以降低手术难度、提高手术精确度、提高手术效率等。
[0005]本技术的实施例提供一种人工穿刺的经皮肾镜手术机器人，所述人工穿刺的经皮肾镜手术机器人包括：人机交互设备，控制设备，机械臂(1)，末端执行器(2)，内窥镜设备(3)，靶标(4)，扩张器管(5)，激光设备，三维相机；所述激光设备包括激光光纤(23)。
[0006]所述控制设备配置为连接人机交互设备、机械臂(1)、内窥镜设备(3)和三维相机；人机交互设备配置为控制机械臂(1)的位置和姿态，医生能够通过所述人机交互设备进行操作；末端执行器(2)配置为夹持内窥镜设备(3)和激光光纤(23)，末端执行器(2)安装在机械臂(1)上，由机械臂(1)控制末端执行器(2)的位置和姿态。
[0007]根据本技术的一种实施方式，例如，手术开始前，需要对三维相机和机械臂(1)的位置关系进行标定，标定完成后，三维相机和机械臂(1)的位置关系不得改变，否则需要重新标定。在人工穿刺建立通道后，在扩张器管(5)上安装靶标(4)，三维相机识别靶标(4)并获取位姿，由控制设备控制机械臂(1)带动末端执行器(2)运动到合适的安装位姿。
[0008]根据本技术的一种实施方式，例如，末端执行器(2)包括卡扣(2
‑
1)和直线往复运动模块(2
‑
2)；其中，卡扣(2
‑
1)配置为固定内窥镜设备(3)，直线往复运动模块(2
‑
2)配置为安装激光光纤(23)并带动激光光纤(23)做往复运动。
[0009]根据本技术的一种实施方式，例如，末端执行器(2)安装于机械臂(1)上，机械臂(1)的旋转、伸缩运动带动内窥镜设备(3)做旋转、伸缩运动；末端执行器(2)上的直线往复运动模块(2
‑
2)带动激光光纤(23)做往复运动。
[0010]根据本技术的一种实施方式，例如，人机交互设备是一种七自由度输入设备，控制设备配置为实时读取人机交互设备的位置(x，y，z)和姿态(a，b，c)信息，经计算后转换为机械臂(1)的运动指令，并控制机械臂(1)到达相应的位姿，进而控制内窥镜设备(3)到达相应的位姿。
[0011]根据本技术的一种实施方式，例如，人机交互设备配置为能够控制内窥镜设备(3)作不动点运动；所述不动点运动包括沿内窥镜轴线的平移和绕不动点的旋转。
[0012]根据本技术的一种实施方式，例如，人机交互设备和控制设备配置为能够控制内窥镜设备(3)的按比例缩放运动。
[0013]根据本技术的一种实施方式，例如，所述按比例缩放运动包括：设置缩放比例k，当操作人机交互设备平移Δd时，经过控制设备的计算，内窥镜沿轴线平移k
×
Δd；人机交互设备绕z轴旋转a角度，内窥镜绕z轴旋转k
×
a角度，人机交互设备绕y轴旋转b角度，内窥镜绕y轴旋转k
×
b角度，人机交互设备绕x轴旋转c角度，内窥镜绕x轴旋转k
×
c角度。
[0014]根据本技术的一种实施方式，例如，所述k设置为0.1、0.2、0.4、0.6、1等。
附图说明
[0015]图1是本技术实施例提供的人工穿刺的经皮肾镜手术机器人各组成部分及相互连接关系示意图。
[0016]图2是内窥镜安装到末端执行器之前的手术机器人状态示意图。
[0017]图3是内窥镜安装到末端执行器之后的手术机器人状态示意图。
[0018]图4是本技术实施例提供的人工穿刺的经皮肾镜手术机器人的末端执行器结构示意图。
[0019]图5是安装了内窥镜设备和激光光纤末端执行器结构示意图。
具体实施方式
[0020]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本技术并不局限于附图和以下实施例。
[0021]在技术的描述中，需要说明的是，对于方位词，如术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“远”、“近”等所指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本技术的具体保护范围。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用以区别技术特征，不具有实质含义，不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。
[0022]本技术提出一种人工穿刺的经皮肾镜手术机器人，所述人工穿刺的经皮肾镜手术机器人包括七部分：人机交互设备，控制设备，机械臂1，末端执行器2，内窥镜设备3，靶标4，扩张器管5，激光设备，三维相机。所述激光设备包括激光光纤23。
[0023]所述人工穿刺的经皮肾镜手术机器人以控制设备为核心。所述控制设备配置为连接人机交互设备、机械臂1、内窥镜设备3和三维相机；人机交互设备配置为控制机械臂1的位置和姿态，医生可以通过所述人机交互设备进行操作；末端执行器2配置为夹持内窥镜设备3和激光光纤23，末端执行器2安装在机械臂1上，由机械臂1控制末端执行器2的位置和姿态。人工穿刺的经皮肾镜手术机器人各组成部分及相互连接关系如图1所示。
[0024]使用该机器人系统的手术过程主要分为三步：第一步，先由医生进行人工穿刺，经皮肤穿刺进入肾脏，建立通道。第二步，末端执行器2夹持内窥镜和激光光纤，通过第一步建
立的通道进入肾脏。第三步，进行碎石操作，医生一边观察内窥镜设备的视频影像，一边用手操作人机交互设备，从而控制末端执行器2上的激光光纤到达结石位置，输出能量进行碎石。
[0025]手术开始前，需要对三维相机和机械臂1的位置关系进行标定。标定完成后，不能挪动三维相机和机械臂1的位置，否则需要重新标定。
[0026]手术开始后，第一步是先由医生进行人工穿刺，建立经皮肤到肾脏的通道。穿刺成功后插入扩张器管，以维持通道。
[0027]第二步是将内窥镜和激光光纤安装到末端执行器2上，并通过扩张器管通道插入到肾脏内。如图2和图3所示，其中图2展示了内窥镜安装到末端执行器之前的手术机器人状态；图3展本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人工穿刺的经皮肾镜手术机器人，其特征在于，所述人工穿刺的经皮肾镜手术机器人包括：人机交互设备，控制设备，机械臂(1)，末端执行器(2)，内窥镜设备(3)，靶标(4)，扩张器管(5)，激光设备，三维相机；所述激光设备包括激光光纤(23)；所述控制设备配置为连接人机交互设备、机械臂(1)、内窥镜设备(3)和三维相机；人机交互设备配置为控制机械臂(1)的位置和姿态，医生能够通过所述人机交互设备进行操作；末端执行器(2)配置为夹持内窥镜设备(3)和激光光纤(23)，末端执行器(2)安装在机械臂(1)上，由机械臂(1)控制末端执行器(2)的位置和姿态。2.根据权利要求1所述的人工穿刺的经皮肾镜手术机器人，其特征在于，末端执行器(2)包括卡扣(2
‑
1)和直线往复运动模块(2
‑
2)；其中，卡扣(2
‑
1)配置为固定内窥镜设备(3)，直线往复运动模块(2
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2)配置为安装激光光纤(23)并带动激光光纤(23)做往复运动。3.根据权利要求2所述的人工穿刺的经皮肾镜手术机器人，其特征在于，末端执行器(2)安装于机械臂(1)上，机械臂(1)的旋转、伸缩运动带动内窥镜设备(3)做旋转、伸缩运动；末端执行器(2)上的直线往复运动模块(2
‑
2)带动激光光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李汉忠，王荣静，周小伟，
申请(专利权)人：李汉忠，
类型：新型
国别省市：