血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)課件

血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)一種血管介入操作機(jī)器人血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)

課題背景1目錄

開展研究的意義2

研究內(nèi)容3

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀4

預(yù)期目標(biāo)5血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)

課題背景1目前，心腦血管疾病已成為導(dǎo)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(jù)統(tǒng)計，我國每年死于心腦血管疾病的總?cè)藬?shù)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(fā)病率呈逐年上升趨勢，年齡呈年輕化。傳統(tǒng)“開放式”手術(shù)微創(chuàng)血管介入手術(shù)1、手術(shù)切口小；2、出血量??；3、術(shù)后疤痕??；4、創(chuàng)傷輕痛苦少；5、恢復(fù)時間快。微創(chuàng)手術(shù)較比傳統(tǒng)的開放式手術(shù)的優(yōu)點:血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)機(jī)器人輔助微創(chuàng)血管介入手術(shù)微創(chuàng)血管介入手術(shù)

課題背景1微創(chuàng)血管介入手術(shù)：是指醫(yī)生在數(shù)字減影血管造影成像(DSA)系統(tǒng)的導(dǎo)引下，操縱導(dǎo)管（一種帶有剛性的軟管，內(nèi)有導(dǎo)絲）在人體血管內(nèi)運(yùn)動，對病灶進(jìn)行治療，達(dá)到栓塞畸形血管、溶解血栓、擴(kuò)張狹窄血管等目的?，F(xiàn)有微創(chuàng)血管介入手術(shù)的缺點：1、手術(shù)環(huán)境差，醫(yī)生受輻射；2、二維圖像，增加了手術(shù)的時間和難度；3、醫(yī)生體力消耗大，操作不穩(wěn)定；4、手術(shù)風(fēng)險性高，容易損傷血管或組織器官；5、操作復(fù)雜，時間長，影響患者的生存質(zhì)量。機(jī)器人技術(shù)與血管介入技術(shù)有機(jī)結(jié)合是解決上述問題的重要途徑!血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)

開展研究的意義2機(jī)器人輔助血管介入手術(shù)的優(yōu)勢：血管介入手術(shù)機(jī)器人有廣闊的應(yīng)用前景；有助于提高手術(shù)質(zhì)量；有效減少外設(shè)損傷；提高手術(shù)安全性；提高醫(yī)生手術(shù)技能。機(jī)器人輔助血管介入手術(shù)中，機(jī)器人并不是完全代替醫(yī)生，而是在醫(yī)生的操控下輔助醫(yī)生完成手術(shù)，使醫(yī)生從手術(shù)環(huán)境中脫離出來。介入手術(shù)機(jī)器人夾持導(dǎo)管實現(xiàn)軸向和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并能夠清楚地知道導(dǎo)管或?qū)Ыz在人體血管內(nèi)的位置。血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)

研究內(nèi)容3本課題主要針對微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)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(shù)中實現(xiàn)對導(dǎo)管或?qū)Ыz軸向推進(jìn)和周向旋轉(zhuǎn)的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管輸送裝置，配合數(shù)字減影設(shè)備（DSA），使操作者通過控制機(jī)器人來操控導(dǎo)管和導(dǎo)絲在人體血管內(nèi)運(yùn)動，實現(xiàn)對病變部位的治療。血管介入手術(shù)機(jī)器人：※位姿調(diào)整裝置；※導(dǎo)管輸送裝置；※導(dǎo)管輸送裝置的驅(qū)動裝置。血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)

研究內(nèi)容3文獻(xiàn)研究階段設(shè)計階段※血管介入手術(shù)機(jī)器人的導(dǎo)管輸送裝置總體設(shè)計;※血管介入手術(shù)機(jī)器人的導(dǎo)管輸送裝置機(jī)械系統(tǒng)研制;※加工實現(xiàn)所設(shè)計的血管介入手術(shù)機(jī)器人的導(dǎo)管輸送裝置;※對所設(shè)計的導(dǎo)管輸送裝置進(jìn)行性能校核實驗.※在閱讀國內(nèi)外大量相關(guān)資料的前提下，深入了解血管介入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管輸送裝置的國內(nèi)外現(xiàn)狀，分析國內(nèi)現(xiàn)有導(dǎo)管輸送裝置存在的問題，并提出改進(jìn)的措施。研究分為兩個階段血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀44.1國外微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人研究現(xiàn)狀最具有代表性的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)分別為：達(dá)芬奇系統(tǒng)和ZEUS系統(tǒng)。1996年2000年美國醫(yī)療機(jī)器人公司推出了Zeus系統(tǒng)美國直觀手術(shù)公司推出達(dá)芬奇系統(tǒng)血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀4Zeus系統(tǒng)Zeus系統(tǒng)由{一個醫(yī)生控制臺}{三個附著在手術(shù)臺上的機(jī)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(shù)器械。

Zeus機(jī)械系統(tǒng)

Zeus操控系統(tǒng)血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀4達(dá)芬奇系統(tǒng)達(dá)芬奇系統(tǒng)由{機(jī)器人平臺}{視頻系統(tǒng)}{外科醫(yī)生主控制臺}組成。操作流程：醫(yī)生坐在遠(yuǎn)離病人的控制臺旁，透過機(jī)器手臂的協(xié)助，看著手術(shù)部位的三維空間影像，遙控機(jī)器手臂，完成各種手術(shù)動作。優(yōu)點：1、可避免人手顫抖的情形；2、機(jī)器人手臂穩(wěn)定性與精確性高，手術(shù)更精確、侵害性更??；3、提供了動作縮放比例技術(shù)；4、縮小傷口、減輕疼痛，降低感染及并發(fā)癥的問題發(fā)生；5、縮短病患住院時間。

達(dá)芬奇操作臂達(dá)芬奇控制臺血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀44.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)近幾年針對外科手術(shù)機(jī)器人的研制已經(jīng)起步。北航、哈工大、中科院、燕大等分別開展了有關(guān)血管介入手術(shù)機(jī)器人的研究。燕山大學(xué)哈工大北航血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)缺點：1、易產(chǎn)生滑移現(xiàn)象；2、無力反饋功能；3、整體結(jié)構(gòu)較大、不緊湊，給手術(shù)帶來不便；4、為實現(xiàn)導(dǎo)管的轉(zhuǎn)動，需要包括電機(jī)在內(nèi)的機(jī)構(gòu)整體跟隨轉(zhuǎn)動，這給布線及控制帶來了不便，并且限制了轉(zhuǎn)動圈數(shù)。血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)采用夾緊模塊夾持導(dǎo)管做直線進(jìn)給運(yùn)動，避免了打滑的現(xiàn)象；改進(jìn)：血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)缺點：1、易產(chǎn)生滑移現(xiàn)象；2、機(jī)構(gòu)不易拆卸，給清洗和消毒帶來了困難；3、導(dǎo)管放入和拿出機(jī)構(gòu)的操作比較復(fù)雜，在手術(shù)出現(xiàn)意外時，不便切換成手動操作。血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)缺點：3、導(dǎo)管的放入和拿出過程比較麻煩。4、錐齒輪的采用會使機(jī)構(gòu)整體產(chǎn)生軸向力和徑向力。缺點：1、用摩擦滾輪實現(xiàn)導(dǎo)管的軸向移動，容易產(chǎn)生打滑；2、機(jī)構(gòu)不易拆卸，不方便清洗和消毒；血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)現(xiàn)狀

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀4

微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管送機(jī)構(gòu)存在以下缺點：1、需要醫(yī)務(wù)人員將所需送的導(dǎo)管從送管機(jī)構(gòu)的一端傳入送管機(jī)構(gòu)，操作起來費(fèi)時費(fèi)力；2、電機(jī)與操作部分組件之間拆卸不方便，不利于術(shù)前消毒和數(shù)次使用后的更換；3、為實現(xiàn)導(dǎo)管的轉(zhuǎn)動，需要包括電機(jī)在內(nèi)的機(jī)構(gòu)整體跟隨轉(zhuǎn)動，這樣就給布線及控制帶來不便，并且限制了轉(zhuǎn)動圈數(shù)；4、沒有有效的力反饋功能，醫(yī)生無法直觀的感知導(dǎo)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(xiàn)象；5、多數(shù)機(jī)構(gòu)采用摩擦滾輪的摩擦力來推送導(dǎo)管，很容易產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，使導(dǎo)管不能準(zhǔn)確地到達(dá)病灶位置；6、機(jī)構(gòu)體積較大，不利于臨床應(yīng)用。血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)

預(yù)期目標(biāo)5此研究的目的在于提供一種能夠在血管介入手術(shù)中實現(xiàn)導(dǎo)管的軸向進(jìn)給運(yùn)動和周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的裝置；并力求所設(shè)計出的機(jī)構(gòu)簡單、精巧、易于操作。所設(shè)計的裝置能夠找準(zhǔn)并進(jìn)入分叉的血管，到達(dá)正確的病變位置。預(yù)期目標(biāo)血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)

預(yù)期目標(biāo)5設(shè)計要求：1能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)管和導(dǎo)絲的軸向推進(jìn)和周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；2在操作過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)力反饋功能，模擬操作者在手術(shù)過程中的手感；3可以在顯示裝置的引導(dǎo)下實時控制導(dǎo)管的運(yùn)動；4導(dǎo)管輸送裝置必須穩(wěn)定把持導(dǎo)管，不能出現(xiàn)顫抖等情況；5要有較高的精度和穩(wěn)定性，能夠?qū)崿F(xiàn)微小位移的移動；血管機(jī)器人現(xiàn)狀調(diào)研綜述和設(shè)計實現(xiàn)

預(yù)期目標(biāo)5設(shè)計要求：6能夠長時間操作，確保手術(shù)的安全性；