本申請(qǐng)涉及醫(yī)療器械，尤其涉及一種超聲介入的自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人和自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人的控制方法。

背景技術(shù)：

1、在臨床醫(yī)學(xué)中，超聲引導(dǎo)穿刺手術(shù)廣泛應(yīng)用于腫瘤取樣、導(dǎo)管置入及其他介入治療。該手術(shù)依賴超聲成像技術(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)獲取圖像來(lái)指導(dǎo)穿刺操作。然而，現(xiàn)有的超聲引導(dǎo)穿刺技術(shù)仍然存在一些局限性：

2、（1）醫(yī)生技能依賴性強(qiáng)：當(dāng)前的超聲引導(dǎo)穿刺手術(shù)需要醫(yī)生手動(dòng)調(diào)整超聲探頭的位置和測(cè)量穿刺深度，這一過(guò)程高度依賴醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)技能。在手術(shù)過(guò)程中，醫(yī)生的緊張和疲勞可能導(dǎo)致操作失誤，進(jìn)而影響手術(shù)的成功率與安全性。

3、（2）保持穿刺針在超聲平面內(nèi)的困難：盡管有超聲引導(dǎo)設(shè)備，但維持穿刺針在超聲平面內(nèi)穿刺仍然是一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有穿刺架和支撐系統(tǒng)無(wú)法有效監(jiān)測(cè)穿刺針是否在超聲成像范圍內(nèi)，并且缺乏實(shí)時(shí)反饋來(lái)確認(rèn)導(dǎo)針器的穿刺深度和準(zhǔn)確性。

4、（3）入針角度的準(zhǔn)確性不足：由于手動(dòng)操作的局限性，穿刺針的入針角度精度往往難以保證。這會(huì)直接影響穿刺的成功率，增加對(duì)周圍健康組織的損傷風(fēng)險(xiǎn)。

5、（4）醫(yī)生工作負(fù)擔(dān)過(guò)重：現(xiàn)有技術(shù)要求醫(yī)生手動(dòng)推進(jìn)穿刺針到目標(biāo)位置，這不僅增加了手術(shù)時(shí)間，還導(dǎo)致醫(yī)生的工作負(fù)擔(dān)加重，勢(shì)必影響其工作效率和整體手術(shù)質(zhì)量。

6、在醫(yī)療機(jī)器人和自動(dòng)化系統(tǒng)飛速發(fā)展的背景下，針對(duì)超聲引導(dǎo)穿刺手術(shù)的自動(dòng)化解決方案仍較為匱乏。目前的技術(shù)大多引入輔助設(shè)備來(lái)減輕醫(yī)生負(fù)擔(dān)，但仍然需要醫(yī)生進(jìn)行關(guān)鍵步驟的手動(dòng)操作。這不僅導(dǎo)致操作效率低下，還可能在高壓和疲勞的情況下造成誤操作，危害患者安全。

7、上述內(nèi)容僅用于輔助理解本申請(qǐng)的技術(shù)方案，并不代表承認(rèn)上述內(nèi)容是現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的主要目的在于提供一種超聲介入的自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人和自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人的控制方法，旨在實(shí)現(xiàn)穿刺手術(shù)的自動(dòng)化、精確化和安全化，減輕醫(yī)生的工作負(fù)擔(dān)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N超聲介入的自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人，其特征在于，包括：進(jìn)針機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、探頭夾持機(jī)構(gòu)、深度控制機(jī)構(gòu)和力傳感器機(jī)構(gòu)；其中，進(jìn)針機(jī)構(gòu)通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接深度控制機(jī)構(gòu)，深度控制機(jī)構(gòu)與探頭夾持機(jī)構(gòu)的主體基板背面連接，主體基板正面設(shè)有超聲探頭的夾持件，主體基板上還固定有力傳感器機(jī)構(gòu)；

3、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)進(jìn)針機(jī)構(gòu)的進(jìn)針角度；

4、深度控制機(jī)構(gòu)用于控制進(jìn)針機(jī)構(gòu)在垂直方向上的移動(dòng)；

5、進(jìn)針機(jī)構(gòu)中設(shè)有呈直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)退的穿刺針，且穿刺針在超聲探頭的冠狀面（coronal?plane）上；

6、力傳感器機(jī)構(gòu)用于測(cè)量穿刺針施加在人體組織上的力度。

7、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)還提供一種自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人的控制方法，所述自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人為如上所述的超聲介入的自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人；所述自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人的控制方法包括：

8、基于人體組織上的目標(biāo)位置，調(diào)整自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人的進(jìn)針角度和進(jìn)針深度；以及，基于超聲探頭定位穿刺針的位置，并將相應(yīng)的定位圖像輸出到顯示設(shè)備；

9、基于力傳感器機(jī)構(gòu)，測(cè)量穿刺針施加在人體組織上的力度；

10、根據(jù)測(cè)量的力度，調(diào)整穿刺針施加在人體組織上的力度。

11、本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N超聲介入的自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人和自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人的控制方法，超聲介入的自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人通過(guò)融合進(jìn)針機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、探頭夾持機(jī)構(gòu)、深度控制機(jī)構(gòu)和力傳感器機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了穿刺手術(shù)的自動(dòng)化、精確化和安全化，能夠自動(dòng)完成超聲掃描，有效的識(shí)別穿刺針是否穿刺到位，保證穿刺針的入針角度和深度的精準(zhǔn)性，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸式醫(yī)療自動(dòng)化，能夠大幅提升手術(shù)精度、效率和安全性，減輕醫(yī)生的工作負(fù)擔(dān)；同時(shí)還能降低手術(shù)操作門檻，幫助更多醫(yī)生學(xué)習(xí)更為豐富的術(shù)式，紓解醫(yī)療資源稀缺的問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.一種超聲介入的自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人，其特征在于，包括：進(jìn)針機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、探頭夾持機(jī)構(gòu)、深度控制機(jī)構(gòu)和力傳感器機(jī)構(gòu)；其中，進(jìn)針機(jī)構(gòu)通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接深度控制機(jī)構(gòu)，深度控制機(jī)構(gòu)與探頭夾持機(jī)構(gòu)的主體基板背面連接，主體基板正面設(shè)有超聲探頭的夾持件，主體基板上還固定有力傳感器機(jī)構(gòu)；

2.如權(quán)利要求1所述的超聲介入的自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人，其特征在于，所述進(jìn)針機(jī)構(gòu)還包括：進(jìn)針基板、進(jìn)針動(dòng)力源、動(dòng)力機(jī)構(gòu)、絲桿、活動(dòng)塊、前端夾持機(jī)構(gòu)和后端夾持機(jī)構(gòu)；

3.如權(quán)利要求2所述的超聲介入的自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人，其特征在于，所述前端夾持機(jī)構(gòu)包括：上夾持板和下夾持板；上夾持板通過(guò)固定件將穿刺針的頭端固定在下夾持板上，下夾持板則固定在活動(dòng)塊上。

4.如權(quán)利要求2所述的超聲介入的自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人，其特征在于，所述后端夾持機(jī)構(gòu)包括：固定套和外部構(gòu)件；固定套用于套接穿刺針的尾端，外部構(gòu)件用于壓合固定套。

5.如權(quán)利要求1所述的超聲介入的自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括：旋轉(zhuǎn)基板、旋轉(zhuǎn)軌跡基座、旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；

6.如權(quán)利要求1所述的超聲介入的自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人，其特征在于，所述夾持件包括：前端夾持件和后端夾持件；

7.如權(quán)利要求1所述的超聲介入的自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人，其特征在于，所述深度控制機(jī)構(gòu)包括：深度控制底座、軌跡模組、直線動(dòng)力源和直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；

8.如權(quán)利要求1所述的超聲介入的自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人，其特征在于，所述力傳感器機(jī)構(gòu)包括前端固定模塊、力傳感器模塊和后端固定模塊；

9.一種自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人的控制方法，其特征在于，所述自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人為如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的超聲介入的自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人；所述自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人的控制方法包括：

10.如權(quán)利要求9所述的自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人的控制方法，其特征在于，所述自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人的控制方法還包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及醫(yī)療器械技術(shù)，公開(kāi)了一種超聲介入的自動(dòng)穿刺手術(shù)機(jī)器人和控制方法，包括：進(jìn)針機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、探頭夾持機(jī)構(gòu)、深度控制機(jī)構(gòu)和力傳感器機(jī)構(gòu)；其中，進(jìn)針機(jī)構(gòu)通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接深度控制機(jī)構(gòu)，深度控制機(jī)構(gòu)與探頭夾持機(jī)構(gòu)的主體基板背面連接，主體基板正面設(shè)有超聲探頭的夾持件，主體基板上還固定有力傳感器機(jī)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)進(jìn)針機(jī)構(gòu)的進(jìn)針角度；深度控制機(jī)構(gòu)用于控制進(jìn)針機(jī)構(gòu)在垂直方向上的移動(dòng)；進(jìn)針機(jī)構(gòu)中設(shè)有呈直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)退的穿刺針，且穿刺針在超聲探頭的冠狀面上；力傳感器機(jī)構(gòu)用于測(cè)量穿刺針施加在人體組織上的力度。本申請(qǐng)旨在實(shí)現(xiàn)穿刺手術(shù)的自動(dòng)化、精確化和安全化，減輕醫(yī)生的工作負(fù)擔(dān)。

技術(shù)研發(fā)人員：謝衛(wèi)國(guó),魏九林,張旭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳惟德精準(zhǔn)醫(yī)療科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19