基于觸覺臨場感的血管介入手術機器人系統(tǒng)的研究.pdf

1、近幾年來，心腦血管疾病已經(jīng)成為威脅人類生命健康的頭號殺手。針對該疾病的治療手段也在不斷發(fā)展，但依然存在一些問題，比如血管介入手術存在著X光輻射等問題，微創(chuàng)血管介入手術輔助機器人解決了一些傳統(tǒng)介入手術存在的為題，但其本身存在著穩(wěn)定性差待解決的問題。對此，本文開展了對血管介入手術機器人系統(tǒng)的相關研究，設計了一種基于觸覺臨場感的血管介入手術機器人系統(tǒng)，并進行了性能評估和改進。
　　針對大部分系統(tǒng)對不能充分利用醫(yī)生在傳統(tǒng)介入手術中所獲經(jīng)驗

2、的問題，本文提出并研發(fā)了一種血管介入手術機器人主操作器，它可以允許醫(yī)生操作一根實際手術中用到的真實導管，這樣就可以充分利用醫(yī)生在傳統(tǒng)的血管介入手術中所獲得的經(jīng)驗技巧。同時，針對一些系統(tǒng)缺少力反饋的問題，本文設計并采用了一個基于磁流變液的力反饋阻尼器，它能夠通過主側的手術導管將從操作器檢測到的手術導管所受阻力反饋到醫(yī)生手上，提供給醫(yī)生一種觸覺臨場感，有利于提高手術安全性。
　　針對一些系統(tǒng)采用摩擦滾輪的方式推送導管會產(chǎn)生導管與夾具的

3、相對滑移的問題，本文設計了新型夾具，可以保證既能夾緊導管而不產(chǎn)生相對滑移又能不損壞導管，同時，本文對夾具做了性能評估實驗并進行了分析。本文設計了一種從操作器，它可以模仿醫(yī)生實際操作中的送管過程，而且，從操作器上安裝有軸向和徑向的力檢測裝置用來提供力反饋的數(shù)據(jù)。
　　針對主從式系統(tǒng)是醫(yī)生脫離了手術現(xiàn)場而無法感知一些重要信息的問題，本文設計了一種導管前端力傳感器用于檢測導管末端與血管的側壁接觸力和前端碰撞力，這些力信息會傳送到多位信息

4、監(jiān)控界面用于給操作醫(yī)生提供警示。同時，本文設計了一種用于血管介入手術輔助系統(tǒng)的多維信息監(jiān)控界面，它能夠克服現(xiàn)有的技術中存在的一些不足，構造簡單，操作方便，能夠?qū)崟r地提供給醫(yī)生重要的反饋信息，有助于醫(yī)生操作，提高介入手術的安全性。
　　本文主要介紹了主從操作器的軟硬件設計以及觸覺臨場感的實現(xiàn)，并介紹了多維信息監(jiān)控界面的設計，最后詳細介紹了夾具性能評估實驗、主從力反饋實驗、監(jiān)控界面性能評估實驗以及主從同步跟隨穩(wěn)定性評估實驗等各項實驗以