[发明专利]操控导管-导丝的血管介入手术机器人从手

说明书

技术领域

本发明涉及一种医疗器械，尤其是一种介入治疗导管导丝输送技术，具体地说是一种基于中空电机和直线电机技术的操控导管-导丝的血管介入手术机器人从手。

背景技术

目前，微创血管介入手术因其创伤小、安全性高、患者痛苦轻、术后恢复快、并发症少等特点，成为医学界公认的治疗心血管病和肿瘤的重要手段。将机器人技术与微创血管介入手术相结合, 通过设计专用的手术机器人系统辅助介入医生完成导丝和导管等介入器械的递送是提高介入治疗效果的重要途径之一。

血管介入手术前需将相互配套的导丝穿入导管，导丝长于导管，导丝的头端和尾端均露在导管外。血管穿刺成功后，将导丝的头端通过穿刺针针座插进血管后，在导丝的引导下，将导管也送入血管内。在影像的指导下，首先，一只手把持住导管，防止其移动；另一只手操控（或捻旋）导丝的尾端，捻旋导丝一定角度或推送（后撤）导丝一定位移；然后，双手改变操控对象，一只手把持导丝，防止其移动，另一只手操控（推送或后撤或捻旋）导管的尾端，在导丝的引导使导管产生相应的运动。这样交替着操控导丝和导管，导丝始终在导管前面，引导着导管前进，直到导管到达靶血管位置。

血管介入手术机器人系统主要包括主手和从手，操作时，医生根据实时影像确知导丝/导管在血管中位置，主手端做出导丝/导管在血管中进一步前移或后撤所需的直线移动或旋转运动，主手将这些运动产生的信号传递给从手，从手端通过电机的驱动复现医生在主手端的操作，完成导丝/导管的直线移动或旋转运动，这不仅提高了手术的精确性，也提高了手术过程的稳定性，更关键的是避免医生长时间暴露在X射线下。

现有的血管介入手术机器人系统一般只能对单一的导管或导丝进行操控，与医生实际上几乎要对导管和导丝同时操控相差较大，几乎无法满足医生临床操作的大部分需求。

超声电机突破了传统电机的概念，没有磁钢和绕组，不依靠电磁感应传递能量。它是利用压电陶瓷的逆压电效应，通过压电陶瓷的伸缩振动模式的转换与耦合以及特殊结构的设计，将材料的微观变形通过共振放大和摩擦耦合转换成转子的宏观运动。超声电机具有低速大扭矩的特点，可直接驱动负载，无需齿轮箱进行降速以提高输出扭矩，结构设计灵活，可方便地设计成中空形式和直线形式。中空型超声电机可以允许导线和光线穿过，直线型超声电机既可以本体固定，摩擦条做直线移动，也可以摩擦条固定，本体做直线运动。这些为血管介入机器人从手的结构设计提供了很多便利。

发明内容

本发明的目的是针对现有的机械手无法同时实现对导管和导丝的同步控制的问题，设计一种利用中空超声电机作为驱动主体的、能使导管和导丝交替转动前进的操控导管-导丝的血管介入手术机器人从手。

本发明的技术方案是：

一种操控导管-导丝的血管介入手术机器人从手，其特征是它包括两个中空超声电机、两个直线超声电机、两个普通电机，直线超声电机带动中空超声电机沿导轨移动从而驱动导丝或导管进行直线运动，两个普通电机分别用于驱动两个锁紧机构夹持导丝和导管；两个锁紧机构分别与对应的中空超声电机的转子固联，导丝和导管分别定位在各自的锁紧机构中并与中空超声电机的旋转中心同轴，且穿过所述的中空超声电机，随着中空超声电机的旋转而转动。套有导丝的导管从一个中空超声电机的中部穿过，并被与这个中空超声电机转子固联的锁紧机构夹持，露在导管尾端外的导丝从另一个中空超声电机的中部穿过，并被与这个中空超声电机转子固联的锁紧机构夹持；以导管/导丝为轴线，这两个中空超声电机串行排列；两个中空超声电机在与各自固联的直线超声电机本体的带动下做直线移动；导管或导丝在中空超声电机和直线超声电机的驱动下，可以同时实现完全解耦的直线位移和轴向转动。

所述的锁紧机构包括螺杆和锁紧机构本体，螺杆左右两端分别为左螺旋和右螺旋螺杆，并分别与左旋螺母和右旋螺母旋合，左右螺旋螺杆之间通过螺钉限位使之只能转动而不能轴向移动；左旋螺母、右旋螺母分别与左夹爪和右夹爪连接在一起并通过左铰链轴和右铰链轴与锁紧机构本体连接；当螺杆转动时，由于其左右两端螺纹方向相反，且被螺钉限制，只能旋转而不能移动，并带动左旋螺母和右旋螺母左右移动，左旋螺母和右旋螺母的移动又使夹爪绕铰链轴转动，从而将所夹持的导丝或导管进行夹紧或松开。

所述的锁紧机构设有V型夹持槽，所述的锁紧机构的V型夹持槽的夹持面上贴有仿人手指皮肤的软性材料，并内置推力传感器，以感知推送导丝或导管的推力。

所述的锁紧机构的夹爪上内置压力传感器，以感知夹持导丝或导管夹持力。