本發(fā)明涉及血管介入手術(shù)機(jī)器人，尤其涉及一種基于移動(dòng)超聲成像的磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人。

背景技術(shù)：

1、心腦血管疾病已成為世界疾病負(fù)擔(dān)的主要原因，具有較高的發(fā)病率和死亡率。根據(jù)我國第七次人口普查數(shù)據(jù)測(cè)算，現(xiàn)有心腦血管疾病患者超過3.3億。相比傳統(tǒng)的開放手術(shù)，目前普遍采用的血管介入手術(shù)具有創(chuàng)口小、成功率高、恢復(fù)快、無需全身麻醉等多種優(yōu)勢(shì)，被廣泛用于治療各類心腦血管疾病，它是在醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的導(dǎo)引下，利用導(dǎo)絲、導(dǎo)管、球囊、支架等器械，通過擴(kuò)張狹窄動(dòng)脈、改善局部血供等途徑來實(shí)現(xiàn)血運(yùn)重建，是治療各類心腦血管疾病的重要手段。

2、然而現(xiàn)有的血管介入手術(shù)存在輻射傷害大、手術(shù)時(shí)間長、對(duì)醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)要求高等挑戰(zhàn)，因此，國內(nèi)外公司機(jī)構(gòu)開始研發(fā)主從式血管介入手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，以應(yīng)對(duì)現(xiàn)有血管介入手術(shù)中的挑戰(zhàn)。近幾年，一些商用的血管介入手術(shù)機(jī)器人陸續(xù)被開發(fā)出來，少數(shù)幾款在國外已獲得fda和ce認(rèn)證并上市，開始被應(yīng)用于臨床輔助醫(yī)生更好地完成介入治療。然而，現(xiàn)有的介入手術(shù)機(jī)器人仍然局限于操作被動(dòng)的預(yù)塑形導(dǎo)絲/導(dǎo)管，無法實(shí)現(xiàn)儀器的主動(dòng)轉(zhuǎn)向和自主導(dǎo)航。

3、更進(jìn)一步，在體內(nèi)多分叉血管中，實(shí)現(xiàn)對(duì)主從式介入導(dǎo)絲/導(dǎo)管的三維實(shí)時(shí)定位和自動(dòng)導(dǎo)航仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。目前，現(xiàn)有技術(shù)雖然在改善介入手術(shù)方面取得了很大進(jìn)展，并開展了醫(yī)學(xué)應(yīng)用，然而其普遍依賴于熒光成像作為術(shù)中引導(dǎo)，所產(chǎn)生的x射線對(duì)人體具有潛在的輻射傷害，且熒光成像難以實(shí)現(xiàn)對(duì)介入器械在體內(nèi)的精確三維定位。此外，很少有技術(shù)在模擬組織或體內(nèi)實(shí)現(xiàn)了對(duì)介入導(dǎo)絲/導(dǎo)管的實(shí)時(shí)定位跟蹤和自主導(dǎo)航，因此機(jī)器人的自主性仍有待提高。

4、因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的主要缺點(diǎn)，本發(fā)明自主設(shè)計(jì)并集成了一種基于移動(dòng)超聲成像的磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人，提供了一套自動(dòng)化無輻射的介入手術(shù)解決方案，讓醫(yī)生不依賴x射線就能實(shí)現(xiàn)對(duì)介入導(dǎo)絲在模擬組織或體內(nèi)的實(shí)時(shí)跟蹤和自動(dòng)導(dǎo)航，從而大大提高對(duì)介入導(dǎo)絲的導(dǎo)航效率，縮短介入操作時(shí)間，并讓醫(yī)生遠(yuǎn)離輻射傷害，減輕疲勞損害，在未來實(shí)現(xiàn)無輻射的血管介入手術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)通過熒光成像術(shù)中引導(dǎo)無法實(shí)現(xiàn)儀器精確的三維實(shí)時(shí)定位和自動(dòng)導(dǎo)航、且會(huì)產(chǎn)生輻射傷害的缺陷，本發(fā)明提出一種基于移動(dòng)超聲成像的磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種基于移動(dòng)超聲成像的磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人，包括：

3、推送模塊，推送模塊驅(qū)動(dòng)頂端具有磁性結(jié)構(gòu)的磁性導(dǎo)絲進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；

4、磁驅(qū)動(dòng)模塊，磁驅(qū)動(dòng)模塊不與磁性導(dǎo)絲進(jìn)行接觸，且磁性控制磁性導(dǎo)絲的頂端發(fā)生偏轉(zhuǎn)；

5、超聲跟蹤模塊，跟隨磁性導(dǎo)絲的頂端運(yùn)動(dòng)，且在磁性導(dǎo)絲的移動(dòng)路徑上進(jìn)行同步掃描成像；

6、控制終端，實(shí)時(shí)接收超聲跟蹤模塊的同步掃描成像信號(hào)，控制終端與推送模塊、磁驅(qū)動(dòng)模塊和超聲跟蹤模塊信號(hào)連接。

7、優(yōu)選的，磁驅(qū)動(dòng)模塊包括第一移動(dòng)座、第一關(guān)節(jié)機(jī)械臂和永磁體，第一關(guān)節(jié)機(jī)械臂的一端安裝在第一移動(dòng)座上，另一端安裝有永磁體，永磁體控制磁性導(dǎo)絲的頂端發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

8、優(yōu)選的，超聲跟蹤模塊包括第二移動(dòng)座、第二關(guān)節(jié)機(jī)械臂和超聲探頭，第二關(guān)節(jié)機(jī)械臂的一端安裝在第二移動(dòng)座上，另一端安裝有超聲探頭，超聲探頭在磁性導(dǎo)絲的移動(dòng)路徑上進(jìn)行同步掃描成像。

9、優(yōu)選的，在患者坐臥時(shí)，磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人僅超聲探頭和磁性導(dǎo)絲與患者接觸。

10、優(yōu)選的，推送模塊包括遞送單元和轉(zhuǎn)動(dòng)單元，遞送單元驅(qū)動(dòng)磁性導(dǎo)絲在其軸線方向上運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)磁性導(dǎo)絲轉(zhuǎn)動(dòng)。

11、優(yōu)選的，磁性導(dǎo)絲包括相互連接的商用導(dǎo)絲和磁性結(jié)構(gòu)，磁性結(jié)構(gòu)包括至少一段磁鐵，磁鐵沿商用導(dǎo)絲方向布置。

12、優(yōu)選的，磁性結(jié)構(gòu)還包括硅膠管和硅膠聚合物，硅膠聚合物填充于硅膠管的中部，磁鐵被套設(shè)在位于硅膠聚合物一側(cè)的硅膠管內(nèi)，硅膠聚合物另一側(cè)的硅膠管中套設(shè)有商用導(dǎo)絲。

13、優(yōu)選的，同步掃描成像信號(hào)包括磁性導(dǎo)絲的位置狀態(tài)成像信號(hào)和磁性導(dǎo)絲的遞送環(huán)境成像信號(hào)。

14、優(yōu)選的，磁驅(qū)動(dòng)模塊和超聲跟蹤模塊分別位于患者的兩側(cè)。

15、優(yōu)選的，磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人還包括手術(shù)床，手術(shù)床能夠相對(duì)于地面發(fā)生移動(dòng)，推送模塊安裝在手術(shù)床上、且隨手術(shù)床一同移動(dòng)。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

17、本申請(qǐng)公開了一種基于移動(dòng)超聲成像的磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人，推送模塊用于驅(qū)動(dòng)磁性導(dǎo)絲進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，磁性導(dǎo)絲具有磁性結(jié)構(gòu)，磁性結(jié)構(gòu)能夠在磁驅(qū)動(dòng)模塊的磁性作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在此過程中磁驅(qū)動(dòng)模塊不與磁性導(dǎo)絲發(fā)生接觸。超聲跟蹤模塊能夠隨磁性導(dǎo)絲的頂端一同發(fā)生運(yùn)動(dòng)，并在此過程中在磁性導(dǎo)絲的移動(dòng)路徑上進(jìn)行同步掃描成像，以獲取實(shí)時(shí)超聲圖像?？刂平K端實(shí)時(shí)接收同步掃描成像信號(hào)，并與推送模塊、磁驅(qū)動(dòng)模塊和超聲跟蹤模塊信號(hào)連接，從而能夠得以控制推送模塊、磁驅(qū)動(dòng)模塊和超聲跟蹤模塊正常工作。磁性導(dǎo)絲為主從式介入導(dǎo)絲，其磁性導(dǎo)絲能夠在磁驅(qū)動(dòng)模塊的作用下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)向和自主導(dǎo)航功能，搭配推送模塊可進(jìn)一步提高磁性導(dǎo)絲運(yùn)動(dòng)的可控程度，獲得更為準(zhǔn)確的運(yùn)行精度。同時(shí)超聲跟蹤模塊的超聲實(shí)時(shí)跟蹤方式同樣能夠在最大程度上實(shí)現(xiàn)體內(nèi)的精準(zhǔn)三維定位，避免了熒光成像效果不佳的情況。此外，超聲跟蹤的方式是一種無輻射的成像方式，在獲取三維位置信號(hào)時(shí)并不會(huì)對(duì)人體造成潛在的輻射傷害。而通過預(yù)測(cè)控制策略則能夠?qū)崟r(shí)地根據(jù)磁性導(dǎo)絲的位置信息實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，從而對(duì)磁性導(dǎo)絲進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，進(jìn)而大幅提高磁性導(dǎo)絲的遞送精度。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)公開的一種基于移動(dòng)超聲成像的磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)使儀器獲得精準(zhǔn)的三維實(shí)時(shí)定位和自動(dòng)導(dǎo)航、且避免輻射傷害的目的。

技術(shù)特征：

1.一種基于移動(dòng)超聲成像的磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于移動(dòng)超聲成像的磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人，其特征在于，所述磁驅(qū)動(dòng)模塊包括第一移動(dòng)座、第一關(guān)節(jié)機(jī)械臂和永磁體，所述第一關(guān)節(jié)機(jī)械臂的一端安裝在所述第一移動(dòng)座上，另一端安裝有所述永磁體，所述永磁體控制所述磁性導(dǎo)絲的頂端發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于移動(dòng)超聲成像的磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人，其特征在于，所述超聲跟蹤模塊包括第二移動(dòng)座、第二關(guān)節(jié)機(jī)械臂和超聲探頭，所述第二關(guān)節(jié)機(jī)械臂的一端安裝在所述第二移動(dòng)座上，另一端安裝有所述超聲探頭，所述超聲探頭在所述磁性導(dǎo)絲的移動(dòng)路徑上進(jìn)行同步掃描成像。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于移動(dòng)超聲成像的磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人，其特征在于，在患者坐臥時(shí)，所述磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人僅所述超聲探頭和所述磁性導(dǎo)絲與患者接觸。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于移動(dòng)超聲成像的磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人，其特征在于，所述推送模塊包括遞送單元和轉(zhuǎn)動(dòng)單元，所述遞送單元驅(qū)動(dòng)所述磁性導(dǎo)絲在其軸線方向上運(yùn)動(dòng)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)所述磁性導(dǎo)絲轉(zhuǎn)動(dòng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于移動(dòng)超聲成像的磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人，其特征在于，所述磁性導(dǎo)絲包括相互連接的商用導(dǎo)絲和磁性結(jié)構(gòu)，所述磁性結(jié)構(gòu)包括至少一段磁鐵，所述磁鐵沿所述商用導(dǎo)絲方向布置。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于移動(dòng)超聲成像的磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人，其特征在于，所述磁性結(jié)構(gòu)還包括硅膠管和硅膠聚合物，所述硅膠聚合物填充于所述硅膠管的中部，所述磁鐵被套設(shè)在位于所述硅膠聚合物一側(cè)的所述硅膠管內(nèi)，所述硅膠聚合物另一側(cè)的所述硅膠管中套設(shè)有所述商用導(dǎo)絲。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于移動(dòng)超聲成像的磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人，其特征在于，所述同步掃描成像信號(hào)包括所述磁性導(dǎo)絲的位置狀態(tài)成像信號(hào)和所述磁性導(dǎo)絲的遞送環(huán)境成像信號(hào)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于移動(dòng)超聲成像的磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人，其特征在于，所述磁驅(qū)動(dòng)模塊和所述超聲跟蹤模塊分別位于患者的兩側(cè)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的一種基于移動(dòng)超聲成像的磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人，其特征在于，所述磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人還包括手術(shù)床，所述手術(shù)床能夠相對(duì)于地面發(fā)生移動(dòng)，所述推送模塊安裝在所述手術(shù)床上、且隨所述手術(shù)床一同移動(dòng)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于移動(dòng)超聲成像的磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人，推送模塊用于驅(qū)動(dòng)磁性導(dǎo)絲進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，磁性導(dǎo)絲具有磁性結(jié)構(gòu)，磁性結(jié)構(gòu)能夠在磁驅(qū)動(dòng)模塊的磁性作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在此過程中磁驅(qū)動(dòng)模塊不與磁性導(dǎo)絲發(fā)生接觸。超聲跟蹤模塊能夠隨磁性導(dǎo)絲的頂端一同發(fā)生運(yùn)動(dòng)，并在此過程中在磁性導(dǎo)絲的移動(dòng)路徑上進(jìn)行同步掃描成像，以獲取實(shí)時(shí)超聲圖像?？刂平K端實(shí)時(shí)接收同步掃描成像信號(hào)，并與推送模塊、磁驅(qū)動(dòng)模塊和超聲跟蹤模塊信號(hào)連接，從而能夠得以控制推送模塊、磁驅(qū)動(dòng)模塊和超聲跟蹤模塊正常工作。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)公開的一種基于移動(dòng)超聲成像的磁控介入導(dǎo)絲機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)使儀器獲得精準(zhǔn)的三維實(shí)時(shí)定位和自動(dòng)導(dǎo)航、且避免輻射傷害的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：徐天添,付仕雄,馬國耀,蔡明學(xué),潘湘斌,鞠文浩,吳新宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6