血管機器人現狀調研綜述和設計實現血管機器人現狀調研綜述和設計實現一種血管介入操作機器人血管機器人現狀調研綜述和設計實現

課題背景1目錄

開展研究的意義2

研究內容3

國內外研究現狀4

預期目標5血管機器人現狀調研綜述和設計實現

課題背景1目前，心腦血管疾病已成為導致人類死亡的首要原因。全世界每年有1600萬人死于心腦血管疾病，占總死亡率的50%以上。據統計，我國每年死于心腦血管疾病的總人數是260萬人，每小時有300人被心腦血管疾病奪去了生命。并且該病的發病率呈逐年上升趨勢，年齡呈年輕化。傳統“開放式”手術微創血管介入手術1、手術切口小；2、出血量小；3、術后疤痕小；4、創傷輕痛苦少；5、恢復時間快。微創手術較比傳統的開放式手術的優點:血管機器人現狀調研綜述和設計實現機器人輔助微創血管介入手術微創血管介入手術

課題背景1微創血管介入手術：是指醫生在數字減影血管造影成像(DSA)系統的導引下，操縱導管（一種帶有剛性的軟管，內有導絲）在人體血管內運動，對病灶進行治療，達到栓塞畸形血管、溶解血栓、擴張狹窄血管等目的。現有微創血管介入手術的缺點：1、手術環境差，醫生受輻射；2、二維圖像，增加了手術的時間和難度；3、醫生體力消耗大，操作不穩定；4、手術風險性高，容易損傷血管或組織器官；5、操作復雜，時間長，影響患者的生存質量。機器人技術與血管介入技術有機結合是解決上述問題的重要途徑!血管機器人現狀調研綜述和設計實現

開展研究的意義2機器人輔助血管介入手術的優勢：血管介入手術機器人有廣闊的應用前景；有助于提高手術質量；有效減少外設損傷；提高手術安全性；提高醫生手術技能。機器人輔助血管介入手術中，機器人并不是完全代替醫生，而是在醫生的操控下輔助醫生完成手術，使醫生從手術環境中脫離出來。介入手術機器人夾持導管實現軸向和旋轉運動，并能夠清楚地知道導管或導絲在人體血管內的位置。血管機器人現狀調研綜述和設計實現

研究內容3本課題主要針對微創血管介入手術機器人，研制一套用于提供一種精度較高的、能在血管介入手術中實現對導管或導絲軸向推進和周向旋轉的微創血管介入手術機器人導管輸送裝置，配合數字減影設備（DSA），使操作者通過控制機器人來操控導管和導絲在人體血管內運動，實現對病變部位的治療。血管介入手術機器人：※位姿調整裝置；※導管輸送裝置；※導管輸送裝置的驅動裝置。血管機器人現狀調研綜述和設計實現

研究內容3文獻研究階段設計階段※血管介入手術機器人的導管輸送裝置總體設計;※血管介入手術機器人的導管輸送裝置機械系統研制;※加工實現所設計的血管介入手術機器人的導管輸送裝置;※對所設計的導管輸送裝置進行性能校核實驗.※在閱讀國內外大量相關資料的前提下，深入了解血管介入手術機器人導管輸送裝置的國內外現狀，分析國內現有導管輸送裝置存在的問題，并提出改進的措施。研究分為兩個階段血管機器人現狀調研綜述和設計實現

國內外研究現狀44.1國外微創血管介入手術機器人研究現狀最具有代表性的微創手術機器人系統分別為：達芬奇系統和ZEUS系統。1996年2000年美國醫療機器人公司推出了Zeus系統美國直觀手術公司推出達芬奇系統血管機器人現狀調研綜述和設計實現

國內外研究現狀4Zeus系統Zeus系統由{一個醫生控制臺}{三個附著在手術臺上的機械臂}組成。其中用一個手臂用來操作攝像頭，另外兩個手臂用來操作一系列的手術器械。

Zeus機械系統

Zeus操控系統血管機器人現狀調研綜述和設計實現

國內外研究現狀4達芬奇系統達芬奇系統由{機器人平臺}{視頻系統}{外科醫生主控制臺}組成。操作流程：醫生坐在遠離病人的控制臺旁，透過機器手臂的協助，看著手術部位的三維空間影像，遙控機器手臂，完成各種手術動作。優點：1、可避免人手顫抖的情形；2、機器人手臂穩定性與精確性高，手術更精確、侵害性更小；3、提供了動作縮放比例技術；4、縮小傷口、減輕疼痛，降低感染及并發癥的問題發生；5、縮短病患住院時間。

達芬奇操作臂達芬奇控制臺血管機器人現狀調研綜述和設計實現

國內外研究現狀44.1國內研究現狀國內近幾年針對外科手術機器人的研制已經起步。北航、哈工大、中科院、燕大等分別開展了有關血管介入手術機器人的研究。燕山大學哈工大北航血管機器人現狀調研綜述和設計實現缺點：1、易產生滑移現象；2、無力反饋功能；3、整體結構較大、不緊湊，給手術帶來不便；4、為實現導管的轉動，需要包括電機在內的機構整體跟隨轉動，這給布線及控制帶來了不便，并且限制了轉動圈數。血管機器人現狀調研綜述和設計實現采用夾緊模塊夾持導管做直線進給運動，避免了打滑的現象；改進：血管機器人現狀調研綜述和設計實現缺點：1、易產生滑移現象；2、機構不易拆卸，給清洗和消毒帶來了困難；3、導管放入和拿出機構的操作比較復雜，在手術出現意外時，不便切換成手動操作。血管機器人現狀調研綜述和設計實現缺點：3、導管的放入和拿出過程比較麻煩。4、錐齒輪的采用會使機構整體產生軸向力和徑向力。缺點：1、用摩擦滾輪實現導管的軸向移動，容易產生打滑；2、機構不易拆卸，不方便清洗和消毒；血管機器人現狀調研綜述和設計實現現狀

國內外研究現狀4

微創血管介入手術機器人導管送機構存在以下缺點：1、需要醫務人員將所需送的導管從送管機構的一端傳入送管機構，操作起來費時費力；2、電機與操作部分組件之間拆卸不方便，不利于術前消毒和數次使用后的更換；3、為實現導管的轉動，需要包括電機在內的機構整體跟隨轉動，這樣就給布線及控制帶來不便，并且限制了轉動圈數；4、沒有有效的力反饋功能，醫生無法直觀的感知導管在血管中所受到的阻力，因此很可能由于用力過大而穿破血管引起大出血現象；5、多數機構采用摩擦滾輪的摩擦力來推送導管，很容易產生打滑現象，使導管不能準確地到達病灶位置；6、機構體積較大，不利于臨床應用。血管機器人現狀調研綜述和設計實現

預期目標5此研究的目的在于提供一種能夠在血管介入手術中實現導管的軸向進給運動和周向旋轉運動的裝置；并力求所設計出的機構簡單、精巧、易于操作。所設計的裝置能夠找準并進入分叉的血管，到達正確的病變位置。預期目標血管機器人現狀調研綜述和設計實現

預期目標5設計要求：1能夠實現導管和導絲的軸向推進和周向旋轉運動；2在操作過程中，能夠實現力反饋功能，模擬操作者在手術過程中的手感；3可以在顯示裝置的引導下實時控制導管的運動；4導管輸送裝置必須穩定把持導管，不能出現顫抖等情況；5要有較高的精度和穩定性，能夠實現微小位移的移動；血管機器人現狀調研綜述和設計實現

預期目標5設計要求：6能夠長時間操作，確保手術的安全性；