血管介入手術機器人輔助系統(tǒng)研究.pdf

1、心腦血管疾病已經(jīng)成為嚴重威脅人類健康的一種疾病，全球范圍內每年有超過1670萬人因為心腦血管疾病而喪失生命。血管介入手術已經(jīng)成為治療和診斷心腦血管疾病的主要方法和手段。然而傳統(tǒng)的血管介入微創(chuàng)手術目前還主要由醫(yī)生手工完成，醫(yī)生長期在X射線下工作，會受到很大的輻射。血管介入手術的手術時間較長，這種長時間的工作會導致醫(yī)生和病人的疲勞，醫(yī)生的注意力會因此被降低。由于缺乏有效的教學手段，該技術相對比較難以掌握，可以進行手術的醫(yī)生數(shù)量遠遠不能滿足患

2、者的需求。血管介入手術機器人輔助系統(tǒng)的應用，能夠有效的解決這些問題。針對現(xiàn)階段相關研究中存在的問題，本文從人體工學出發(fā)展開了對血管介入手術機器人輔助系統(tǒng)的研究，設計一種全新的主從操作系統(tǒng)。
　　針對主側的操作方式與傳統(tǒng)手術操作差異大的問題，本文設計了一種主操作器，能夠允許醫(yī)生像傳統(tǒng)手術中一樣直接操作一根真實的手術導管，可以充分利用傳統(tǒng)手術中所積累的操作技巧和方法。借助基于智能材料磁流變液的阻尼器可以將從側對手術導管的真實操作力通過

3、主側醫(yī)生所操作的導管直接反饋到醫(yī)生的手上。這種力反饋的實現(xiàn)是一種被動的力反饋，只有在醫(yī)生操作導管運動時才會產(chǎn)生操作阻力，不會像利用電機反饋一樣存在慣性問題。而且對醫(yī)生操作導管的軸向運動信息的采集采用基于磁感應的直線位移傳感器，這樣能夠有效的較小操作的附加阻力。
　　針對從操作器在推送導管時可能損壞導管或者推進誤差較大的問題，本文設計了一種能夠模仿醫(yī)生抓送操作的從操作器。從操作器上的前端夾具可以夾住導管模仿醫(yī)生的手，夾具上安裝有力傳

4、感器，可以檢測到夾緊力以保證不對導管造成損害。當從操作器上的前端夾具夾緊導管時，線性滑臺的運動驅動夾具在軸向上運動，模仿醫(yī)生的軸向推拉，旋轉驅動電機驅動夾具在徑向上旋轉，模仿醫(yī)生的旋管動作。軸向操作力以及徑向扭矩都被采集送到主側作為主操作器上的力反饋裝置提供反饋的依據(jù)。
　　本文分析了血管介入手術中導管前端接觸力檢測的重要性，充分了解了導管前端力檢測的需求。借助的光纖壓力傳感器可以實時檢測導管前端碰撞力，提高手術的安全性。設計了一