用于穿刺手术的力反馈主操作手及穿刺手术机器人系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于穿刺手术的力反馈主操作手及穿刺手术机器人系统，包括基座、操作装置、调姿装置和力反馈装置，所述基座具有一安装端面；操作装置包括连杆和手柄，所述连杆一端活动连接于所述基座，所述手柄可滑动连接于所述连杆，所述操作装置还包括丝杆螺母机构；调姿装置包括用于将所述操作装置的摆动转换为两个方向的规则运动，实现所述操作装置摆动的检测和控制，调姿装置和力反馈装置可以帮助医生实时向从操作手传递手柄的相应调节动作并反馈从操作手进行相应调节动作时与物体的接触力，以便于给医生提供更真实的模拟实际握针时穿刺手术的感觉，提高手术成功率，保证患者生命安全。患者生命安全。患者生命安全。

【技术实现步骤摘要】
用于穿刺手术的力反馈主操作手及穿刺手术机器人系统


[0001]本专利技术涉及穿刺手术设备
，尤其涉及一种用于穿刺手术的力反馈主操作手和穿刺手术机器人系统。

技术介绍

[0002]近年来，X射线计算机断层扫描成像技术(CT)无论是在基本技术方面，还是在新的临床应用方面都取得了巨大的进展。CT的各个组成部分，如光管、探测器、滑环、数据获取系统和算法等方面都取得了很大的进步。自从螺旋CT和多层CT面世以来，出现了许多新的临床应用，且具备扫描时间快、图像清晰等优点，可用于多种疾病的检查。CT技术经过三十多年的发展，再次成为医学图像领域中最令人兴奋的诊断方法之一；如今CT已不再作为一项单纯的影像检查而存在。在现代医学科学不断打破各科界限、互相依存共同探索等各种多元化模式的推动下，CT也配合着临床各科实现各种检查和治疗，并取得显著的医疗效果。
[0003]CT引导下经皮穿刺就是现在临床应用较多的一项技术。它其实就是在CT扫描的精确引导下，将穿刺针准确穿入体内的病灶并获取病变组织的一项技术，CT图像引导下的穿刺术是在CT成像(人体组织和穿刺针)的前提下，可以实时判断穿刺方向并及时做出调整，大大提高了手术成功率、降低手术风险，提高患者的康复速度和生活质量。但是CT设备均采用X射线或γ射线等完成工作，在CT侧完成手术会让医生长期暴露在辐射环境中，对身体健康造成极大威胁；通过主从式机器人辅助穿刺系统可以在CT间外通过主操作手远程操作从操作手机械臂完成穿刺过程，为了尽可能的模拟医生握针时的穿刺过程，在主手端需要设置满足穿刺深度的直线移动装置(一般为100mm以上)。
[0004]主操作手作为直接操作机械臂以完成穿刺手术的系统组成部件，自然扮演了非常重要角色，从临床调研结果可知，遥操作机器人辅助穿刺手术系统中的主操作手使用过程越接近于穿刺针尺寸且穿刺过程越接近实际握针时的穿刺实况，穿刺手术的成功率越高，现有技术中，主操作手在使用过程中，不能直接模拟常规穿刺手术中医生握针穿刺的过程，进而影响手术成功率，严重的甚至危及患者生命安全。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，有必要提供一种用于穿刺手术的力反馈主操作手，用以解决现有技术中主操作手使用时不能有效模拟实际握针时的穿刺实况的技术问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于穿刺手术的力反馈主操作手，包括基座、调姿装置、操作装置和力反馈装置；
[0007]所述基座具有一安装端面；
[0008]所述操作装置包括连杆和手柄，所述连杆一端活动连接于所述基座，所述手柄可滑动连接于所述连杆，所述操作装置还包括丝杆螺母机构；
[0009]所述调姿装置用于将所述操作装置的摆动转换为两个方向的规则运动，实现所述操作装置摆动的检测和控制；
[0010]所述力反馈装置包括深度反馈组件，所述深度反馈组件用于所述手柄进行深度调节的力反馈和进针控制，所述深度反馈组件包括第三反馈电机。
[0011]优选的，所述调姿装置包括并联运动机构，所述并联运动机构包括第一传输条、第二传输条，所述第一传输条沿第一方向可转动的安装于所述基座，所述第二传输条沿第二方向可转动的安装于所述基座，所述第一方向和所述第二方向的转动轴线位于同一平面且相互垂直设置。
[0012]优选的，所述并联运动机构还包括第一滑轮和第二滑轮，所述第一传输条通过所述第一滑轮沿第一方向可转动的安装于所述基座，所述第二传输条通过所述第二滑轮沿第二方向可转动的安装于所述基座，所述第一传输条连接所述第一滑轮和所述连杆，所述第二传输条连接所述第二滑轮和所述连杆。
[0013]优选的，所述第一传输条和所述第二传输条均为半环状结构，所述第一传输条上形成有沿其环形方向开设的第一导向孔，所述连杆穿过所述第一导向孔与所述基座连接；所述第二传输条上形成有沿其环形方向开设的第二导向孔，所述连杆还穿过所述第二导向孔与所述基座连接。
[0014]优选的，所述丝杆螺母机构包括丝杆和螺母，所述丝杆可转动的安装于所述连杆内部，所述丝杆的转动轴线与所述连杆的轴线重合，所述螺母可活动的螺纹连接于所述丝杆，所述手柄与所述螺母固定连接，当所述手柄带动所述螺母沿所述连杆的轴线滑动时，所述丝杆转动，所述深度反馈组件通过所述丝杆的转动实现力反馈。
[0015]优选的，所述丝杆的一端同轴固定安装于所述第三反馈电机的输出轴，所述第三反馈电机通过自身转角的变化，将所述手柄的穿刺动作传递至所述从操作手，并根据所述从操作手所受接触力的大小调节自身转速，以实现力反馈。
[0016]优选的，所述手柄呈环形，可滑动的套设于所述连杆的外侧，所述手柄的内侧沿所述连杆的轴线方向形成有限位凸起，所述连杆的侧壁形成有沿其轴线方向开设的限位槽，所述限位凸起可活动的设置于所述限位槽内。
[0017]优选的，所述连杆的一端通过球面副连接于所述基座。
[0018]优选的，所述连杆的一端设置有铰接部，所述安装端面上形成有球形槽，所述铰接部与所述球形槽之间形成球铰结构，以构成所述球面副，所述球形槽的开口直径小于所述铰接部的直径。
[0019]本申请还提供了一种穿刺手术机器人系统，其包括从操作手、通信装置和如上所述的用于穿刺手术的力反馈主操作手，所述从操作手通过所述通信装置与所述力反馈装置实现力或者力矩的传递。
[0020]本专利技术提供的用于穿刺手术的力反馈主操作手，医生在使用时，用手握持手柄，当医生推动手柄时，手柄带动连杆以铰接部为旋转中心转动，实现姿态调节，可有效模拟实际握针时角度和位置的调节动作；当医生在连杆上滑动按压手柄时，实现深度调节，可有效模拟实际握针时的穿刺动作；调姿装置和力反馈装置可以帮助医生实时向从操作手传递手柄的相应调节动作并反馈从操作手进行相应调节动作时与物体的接触力，以便于给医生提供更真实的模拟实际握针时穿刺手术的感觉，提高手术成功率，保证患者生命安全。
[0021]采用本专利技术提供的穿刺手术机器人系统，可以模拟出常规穿刺手术中医生实际握针时的手术过程，进而提升医生的使用体验，提高手术成功率，保证患者生命安全。
[0022]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例详细说明如后。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例一提供一种用于穿刺手术的力反馈主操作手的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例一隐藏基座后的结构示意图；
[0025]图3为本专利技术实施例一深度传动组件和深度反馈组件的结构示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例一底部视角的结构示意图；
[0027]图5为本专利技术实施例二穿刺手术机器人系统的结构示意图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。
[0029]实施例一
[0030]如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于穿刺手术的力反馈主操作手，其特征在于，包括：基座(1)、调姿装置(3)、操作装置(2)和力反馈装置(4)；所述基座(1)具有一安装端面(11)；所述操作装置(2)包括连杆(21)和手柄(23)，所述连杆(21)一端活动连接于所述基座(1)，所述手柄(23)可滑动连接于所述连杆(21)，所述操作装置(2)还包括丝杆螺母机构；所述调姿装置(3)用于将所述操作装置(2)的摆动转换为两个方向的规则运动，实现所述操作装置(2)摆动的检测和控制；所述力反馈装置(4)包括深度反馈组件(42)，所述深度反馈组件(42)用于所述手柄进行深度调节的力反馈和进针控制，所述深度反馈组件(42)包括第三反馈电机。2.根据权利要求1所述的用于穿刺手术的力反馈主操作手，其特征在于，所述调姿装置(3)包括并联运动机构(311)，所述并联运动机构(311)包括第一传输条(3111)、第二传输条(3113)，所述第一传输条(3111)沿第一方向可转动的安装于所述基座(1)，所述第二传输条(3113)沿第二方向可转动的安装于所述基座(1)，所述第一方向和所述第二方向的转动轴线位于同一平面且相互垂直设置。3.根据权利要求2所述的用于穿刺手术的力反馈主操作手，其特征在于，所述并联运动机构(311)还包括第一滑轮(3112)和第二滑轮(3114)，所述第一传输条(3111)通过所述第一滑轮(3112)沿第一方向可转动的安装于所述基座(1)，所述第二传输条(3113)通过所述第二滑轮(3114)沿第二方向可转动的安装于所述基座(1)，所述第一传输条(3111)连接所述第一滑轮(3112)和所述连杆(21)，所述第二传输条(3113)连接所述第二滑轮(3114)和所述连杆(21)。4.根据权利要求2所述的用于穿刺手术的力反馈主操作手，其特征在于，所述第一传输条(3111)和所述第二传输条(3113)均为半环状结构，所述第一传输条(3111)上形成有沿其环形方向开设的第一导向孔(311a)，所述连杆(21)穿过所述第一导向孔(311a)与所述基座(1)连接；所述第二传输条(3113)上形成有沿其环形方向开设的第二导向孔(311b)，所述连杆(21)还穿过所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟明春，屈萌，焦伟，
申请(专利权)人：武汉联影智融医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：