一種機器人臂直腸鏡系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型屬于醫(yī)療器械領域，具體涉及一種機器人臂直腸鏡系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前在醫(yī)學領域上使用的高端機器人系統(tǒng)是美國IntuitiveSurgical，Inc.公司開發(fā)完成的達芬奇機器人輔助外科手術系統(tǒng)，自從1998年12月第一臺達芬奇機器人輔助外科手術系統(tǒng)問世以來，目前已有超過390臺應用于世界各地。
[0003]達芬奇機器人手術系統(tǒng)主要由醫(yī)生控制臺(surgeon console)、一個裝有四支7自由度交互手臂的床旁機械臂塔(patient cart)和一個高精度的3D HD視覺系統(tǒng)(vis1ncart)構成。借助于高清立體成像、多關節(jié)臂自動化控制及光纜信號傳送等高科技設備，使其具備了三維高清術野、手臂無抖動、鏡頭固定、活動范圍廣、器械移動度大等優(yōu)點，并且改變了手術者站在手術臺旁操作的傳統(tǒng)模式，由主刀醫(yī)師坐在控制臺前完成手術全過程，符合人體工程學原理，更適合于長時間復雜手術。
[0004]控制臺由計算機系統(tǒng)、手術操作監(jiān)視器、機器人控制監(jiān)視器、操作手柄和輸入輸出設備等組成，手術時外科醫(yī)生可坐在遠離手術臺的控制臺前，頭靠在視野框上，雙眼接受來自不同攝像機的完整圖像，共同合成術野的三維立體圖。醫(yī)生雙手控制操作桿，手部動作傳達到機器人臂的尖端，完成手術操作，從而增加操作的精確性和平穩(wěn)性，這是一種新的主一仆式遠距離操作模式。
[0005]現(xiàn)在，達芬奇機器人輔助外科手術系統(tǒng)已被廣泛應用于普外科、心外科、泌尿外科、婦科和小兒外科。目前，內鏡技術領域也日益發(fā)展，但是仍沒有機器人臂與直腸鏡有機結合后進行檢查或手術的技術，因此，本實用新型提出一個將機器人臂集成到直腸鏡以達到降低手術難度和提高手術安全系數(shù)的機器人臂直腸鏡系統(tǒng)技術迫在眉睫。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術的不足，公開一種機器人臂直腸鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)有效地將機器人臂集成到直腸鏡以達到降低手術難度和提高手術安全系數(shù)，而且在可控機器人臂的協(xié)助下，直腸鏡可以被穩(wěn)定控制，減少了醫(yī)生的手部持鏡時間，避免醫(yī)生因呼吸等原因引起的直腸鏡輕微抖動，提高手術準確率和手術安全系數(shù)，可達到臨床快捷、安全、舒適的要求，造福廣大患者。
[0007]為了滿足以上技術目的，本實用新型是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:
[0008]本實用新型所述的一種機器人臂直腸鏡系統(tǒng)，包括帶鞘管的直腸鏡，所述直腸鏡包括直腸鏡主體、鞘管、硬質工作端部、置于直腸鏡主體上相互獨立的充氣通道和出氣通道，所述直腸鏡主體的末端還設有一條貫穿硬質工作端部的直線型器械通道，還包括機器人臂以及移動式可調手術平臺、移動式控制臺車、光源主機、攝像主機、中央控制系統(tǒng)、顯示器，所述機器人臂包括基座、帶關節(jié)的臂部和能與直腸鏡配合用于固定直腸鏡鞘管的末端夾持機構，所述基座固定在移動式可調手術平臺或者移動式控制臺車上，所述直腸鏡、機器人臂、移動式控制臺車均與中央控制系統(tǒng)連接。
[0009]作為上述技術的進一步改進，所述鞘管卡接在直腸鏡主體的硬質工作端部上，保護直腸不受直腸鏡運動時的摩擦傷害，所述直腸鏡主體上的鞘管由末端夾持機構固定住，鞘管呈硬質圓筒狀，其內徑大于20mm，長度為200-450mm。
[0010]作為上述技術的更進一步改進，所述直腸鏡的硬質工作端部為硬質圓管狀，其外徑小于等于20mm，長度為200-450mm，所述直腸鏡內的器械通道內徑小于5.0mm，充氣通道、出氣通道內徑大于1.0_。
[0011]在本實用新型中，所述直腸鏡的硬質工作端部的先端部集成有光學成像系統(tǒng)、充氣通道出口、出氣通道出口、器械通道出口，所述先端部安裝的光學成像系統(tǒng)為立體電子光學系統(tǒng)或者多CCD陣列電子光學系統(tǒng)，或者非立體的電子攝像系統(tǒng);先端部的端面和圓周面可以設計有若干個測距傳感器，用于監(jiān)控前端部在手術區(qū)域內的位置;先端部也可以設計有不同的傳感器，如壓力傳感器，溫度傳感器等，用于監(jiān)控手術區(qū)域內的狀態(tài)，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳輸至中央控制系統(tǒng)，顯示器能輸出5倍以上的高清圖像，醫(yī)生在高清的圖像指導下進行操作會更加安全。
[0012]在本實用新型中，所述直腸鏡鞘管的末端夾持機構形式至少包括兩種:
[0013]第一種，所述末端夾持機構為鞘管插入夾持機構，所述末端夾持機構通過軸向螺紋連接后鎖緊固定鞘管，并與直腸鏡主體對應卡接。
[0014]第二種，所述直腸鏡鞘管的末端夾持機構通過兩個不同方向的螺絲逼緊鞘管，固定鞘管后再與直腸鏡卡接。
[0015]此外，在本實用新型中，所述機器人臂的臂部至少包括三個關節(jié)和七個自由度，所述末端夾持機構的進給精度小于1.0mm，其工作半徑至少500mm，工作的垂直高度O?500mm(以可移動調整的手術平臺平面為參考面)，機器人臂的夾持機構與直腸鏡配合后，能驅動直腸鏡的先端部達到上述工作空間內的任何一點，機器人臂設計具有防抖功能、越程警報功能和鎖死功能，增加操作的安全系數(shù)。所述中央控制系統(tǒng)至少包括顯示器、控制手把和若干控制按鈕及鍵盤，機器人臂的控制方式可以設計成鍵盤自動控制和聲音控制等形式。鍵盤自動控制是指通過控制手把或者鍵盤的操控，控制機器人臂進行前進、后退和旋轉等的動作;聲音控制形式是指通過麥克風接收操控者的聲音指令，達到控制機器人臂進行前進、后退和旋轉等的動作。
[0016]所述機器人臂直腸鏡系統(tǒng)的中央控制系統(tǒng)，其內核采用具有高速運算性能的多核處理器，連接直腸鏡、直腸鏡夾持機構、移動式可調手術平臺于一體，是整個系統(tǒng)的大腦，中央控制系統(tǒng)的作用是醫(yī)生對機器人臂直腸鏡系統(tǒng)的操作控制分解成指令傳輸至中央控制系統(tǒng)，來控制直腸鏡夾持機構、可移動調整的手術平臺和手術器械相互配合，達到進行手術的最優(yōu)位置，中央控制系統(tǒng)通過直腸鏡內置光學鏡頭返回的高清2D或者3D圖像，實時監(jiān)控直腸鏡及手術器械在直腸道內的動作，給醫(yī)生提供手術處理的最佳圖像依據(jù)。
[0017]本實用新型所述的機器人臂肛腸鏡系統(tǒng)，其手術時的步驟如下所述:
[0018]術前，先將鞘管安裝固定在機器人臂的末端夾持機構上，再卡接好直腸鏡，并把充氣通道和出氣通道等連接上相應的設備，調試完好后作待機準備；
[0019]然后，病人在移動調整的手術平臺上采用適當體位，手術處作消毒麻醉后，醫(yī)生鍵盤自動控制和聲音控制等形式控制機器人臂夾持的直腸鏡緩慢通過患者肛門，進入直腸內，定位并啟動控制系統(tǒng)，則可以對直腸內病況做一個全面診斷；
[0020]最后，通入手術器械對相應病變進行處理。
[0021 ]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0022]本實用新型不需要對患者進行開刀，直腸鏡通過自然腔道通入直腸，以末端夾持機構固定直腸鏡代替人手持鏡，在可控機器人臂的協(xié)助下，直腸鏡可以被穩(wěn)定控制，減少了醫(yī)生的手部持鏡時間，避免醫(yī)生因呼吸等原因引起的直腸鏡輕微抖動影響到手術效果，降低手術的難度和減少病人的痛苦，是結合醫(yī)學方法、精密機械技術和軟件技術的新一代手術系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0023]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明:
[0024]圖1是本實用新型所述的機器人臂直腸鏡系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖；
[0025]圖2是本實用新型中直腸鏡末端夾持機構第一種形式結構示意圖；
[0026]圖3是本實用新型中直腸鏡末端夾持機構第二種形式結構示意圖；
[0027]圖4是本實用新型中機器人臂結構示意圖；
[0028]圖5是本實用新型中直腸鏡結構示意圖；
[0029]圖6是本實用新型中直腸鏡鞘管示意圖；
[0030]圖7是本實用新型中直腸鏡先端部示意圖；
[0031 ]圖8是本實用新型所述的機器人臂直腸鏡系統(tǒng)的手術示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳述:
[0033]如圖1至圖