一種具有交互式路徑規劃功能的機器人手術系統的制作方法
【專利說明】
所屬技術領域
[0001]本實用新型涉及醫療設備領域，具體是一種具有交互式路徑規劃功能的機器人手術系統。
【背景技術】
[0002]隨著我國心腦血管、腫瘤等疾病的患者顯著增加，近年來，我國數字診療裝備平均增速在20%以上，多學科聯合治療的一站式復合手術系統憑借其優勢，逐漸成為醫學領域勢不可擋的發展潮流。復合手術因借助介入治療設備及技術，精密且微創，并能將內外科優點有機地結合起來，充分體現以患者為中心，深受國內醫生歡迎。而現有的外科手術醫療設備，以外科介入血管機為例，傳統的血管機操控系統與功能模塊較為單一，安裝模式也只能是通過天軌懸吊方式，或者落地式固定方式，而這既阻礙介入治療技術的深入開展，也束縛著復合手術室的個性化、多樣化設計。
[0003]因此，如何利用現有資源建立復合手術室，如何將大型血管機、X光機等治療設備整合，構建一種靈活性高、綜合性好的，可以針對多種病癥手術一體式機器人手術系統，并且具備在不同科室之間移動，以適應以外科手術系統為主導的多科室復合治療，是未來外科手術系統的趨勢。然而，實現機器人手術系統的移動，路徑規劃至關重要，針對醫院操作者而言，其良好的交互功能和路徑規劃的合理性與可選擇性是追求的目標。然而，現有一些醫療手術產品和設備，能夠實現自主智能移動的較少，大部分還是依靠人力推動拉動等，這制約著精確醫療，尤其是外科手術設備的智能化發展趨勢。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是為了克服現有技術不足，提供一種具有交互式路徑規劃功能的移動式機器人手術系統。
[0005]本實用新型的目的是通過下述技術方案來實現的:
[0006]—種具有交互式路徑規劃功能的機器人手術系統，包括:全方位移動平臺，具有公轉和自轉機構的影像系統，以及一套交互式路徑規劃系統；
[0007]所述全方位移動平臺由移動平臺機身和4個麥克納母輪組成，其中4個麥克納母輪的分為兩排，平行安放，同一排的麥克納母輪分別安裝在移動平臺機身的兩端；
[0008]所述具有公轉和自轉機構的影像系統安裝在全方位移動平臺上，其中公轉是繞X軸進行旋轉，自轉是繞y軸進行旋轉，通過公轉和自轉的配合可以實現影像系統繞等中心點的旋轉；
[0009]交互式路徑規劃系統由一臺具有觸碰功能的交互式平板或者顯示器以及機器人軌跡規劃系統組成。
[0010]上述方案中，所述交互式路徑規劃系統還包括對于全方位移動平臺和/或具有公轉和自轉機構的影像系統旋轉臂的交互式規劃方法，具體為:通過沿Z軸負方向，單指設定全方位移動平臺的參考運行軌跡，通過X軸方向雙指旋轉設定影像系統公轉的旋轉軌跡，通過Y軸方向雙指旋轉指定影像系統的自轉旋轉軌跡；軌跡規劃系統根據交互式方式設定的軌跡，自動生成無碰撞的全方位移動平臺運動和/或具有公轉和自轉機構的影像系統旋轉臂的軌跡，從而實現全方位移動平臺運動和/或具有公轉和自轉機構的影像系統旋轉臂的自動運動。
[0011 ] 上述方案中，所述具有公轉和自轉機構的影像系統由L旋轉臂、C型旋轉臂和X線影像設備組成，所述L旋轉臂安裝在全方位移動平臺上，C型旋轉臂安裝在L旋轉臂末端，所述X射線影像設備包括一套高壓發生器、X線球管和X線平板探測器，X射線影像設備均安裝在C型旋轉臂內環；其中公轉是L旋轉臂繞X軸進行旋轉，自轉是C型旋轉臂繞y軸進行旋轉，通過公轉和自轉的配合可以實現影像系統繞等中心點的旋轉。
[0012]上述方案中，進一步還包括數控治療床，輔助導管設備、消融設備和輸液附屬設備等；治療床用于支撐患者，輔助導管設備、消融設備和輸液附屬設備等用于輔助具有交互式路徑規劃功能的機器人手術系統進行外科手術。
[0013]本實用新型所述方案的有益效果在于:1)采用全方位移動平臺由移動承載具有公轉和自轉機構的影像系統，可以使得影像系統實現室內的全方位移動，能夠方便的實現移動式介入診斷或者輔助治療；2)通過交互式路徑規劃系統實現機器人手術系統的路徑規劃，方便用戶操作，提高了機器人手術系統的靈活性、交互性和智能化程度。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型所述的方案示意圖。
[0015]圖2是本實用新型一個實施例的交互式路徑規劃系統實現機器人手術系統軌跡規劃示意圖。
[0016]圖3是本實用新型一個實施例的交互式路徑規劃系統實現影像系統L旋轉臂公轉軌跡規劃示意圖。
[0017]圖4是本實用新型一個實施例的交互式路徑規劃系統實現影像系統C型旋轉臂自轉軌跡規劃示意圖。
[0018]圖5是本實用新型所述的另一個實施例方案示意圖。
[0019]附圖中，各數字代表的含義為:
[0020]1:移動平臺機身；2:麥克納母輪；3:L旋轉臂；4:C型旋轉臂；5:高壓發生器；6:X線球管；7:X線平板探測器；8:交互式平板/顯示器；9:治療床；10:患者。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖及實施例進一步詳述本實用新型，但本實用新型不僅限于所述實施例。
[0022]實施例一
[0023]如圖1所示，本實施例所述的一種具有交互式路徑規劃功能的機器人手術系統，包括:全方位移動平臺，具有公轉和自轉機構的影像系統，以及一套交互式路徑規劃系統；所述全方位移動平臺由移動平臺機身(1)和4個麥克納母輪(2)組成，其中4個麥克納母輪
(2)的分為兩排，平行安放，同一排的麥克納母輪分別安裝在移動平臺機身(1)的兩端；所述麥克納母輪(2)的軸芯上安裝有空心杯電機，使得每套麥克納姆輪(2)獨立驅動，以便實現全方位移動平臺的全方位移動。所述具有公轉和自轉機構的影像系統由L旋轉臂(3)、C型旋轉臂(4)和X線影像設備組成，所述L旋轉臂(3)設置在全方位移動平臺上，C型旋轉臂(4)安裝在L旋轉臂(3)末端，所述X射線影像設備包括一套高壓發生器(5)、X線球管
(6)和X線平板探測器(7)，X射線影像設備均安裝在C型旋轉臂(4)內環，其中公轉是L旋轉臂(3)繞X軸進行旋轉，自轉是C型旋轉臂(4)繞y軸進行旋轉，通過公轉和自轉的配合可以實現影像系統繞等中心點的旋轉。所述交互式路徑規劃系統由一臺具有觸碰功能的交互式平板(8)以及機器人軌跡規劃系統組成。
[0024]本實施例中所述交互式路徑規劃系統包括對于全方位移動平臺和具有公轉和自轉機構的影像系統旋轉臂的交互式規劃方法，具體為:如圖2所示，通過沿Z軸負方向，單指設定全方位移動平臺的參考運行軌跡；如圖3所示，通過X軸方向雙指旋轉設定影像系統公轉的旋轉軌跡；如圖4所示，通過Y軸方向雙指旋轉指定影像系統的自轉旋轉軌跡。軌跡規劃系統根據交互式方式設定的軌跡，自動生成無碰撞的全方位移動平臺運動和具有公轉和自轉機構的影像系統旋轉臂的軌跡，從而實現全方位移動平臺運動和具有公轉和自轉機構的影像系統旋轉臂的自動運動。
[0025]本實施例所述方案的特點為:1)采用全方位移動平臺由移動承載具有公轉和自轉機構的影像系統，可以使得影像系統實現室內的全方位移動，能夠方便的實現移動式介入診斷或者輔助治療；2)通過交互式路徑規劃系統實現機器人手術系統的路徑規劃，方便醫生用戶操作，提高了機器人手術系統的靈活性、交互性和智能化程度。
[0026]實施例二
[0027]如圖5所示，本實施例還包括一個治療床(9)，其余結構同實施例一中所述。本實施例在進行患者(10)冠心病介入治療，其心臟部位的冠脈血管造影成像時，醫生工作站做好計劃，醫生在交互式平板上操作，使得機器人手術系統按照圖3中A到B路徑移動至治療床(9)處，同時按照圖4中描述的影像系統的自轉正方向的軌跡運動至135度位置，而公轉位置保持L旋轉臂(3)在水平0度位置不變，對患者進行冠脈血管造影，并以造影圖像引導醫生實施外科手術。
【主權項】
1.一種具有交互式路徑規劃功能的機器人手術系統，包括:全方位移動平臺，具有公轉和自轉機構的影像系統，以及一套交互式路徑規劃系統；所述全方位移動平臺由移動平臺機身(1)和4個麥克納母輪(2)組成，其中4個麥克納母輪(2)分為兩排，平行安放，同一排的麥克納母輪分別安裝在移動平臺機身(1)的兩端；所述具有公轉和自轉機構的影像系統安裝在全方位移動平臺上，其中公轉是繞X軸進行旋轉，自轉是繞1軸進行旋轉，通過公轉和自轉的配合可以實現影像系統繞等中心點的旋轉；交互式路徑規劃系統由一臺具有觸碰功能的交互式平板或顯示器(8)以及機器人軌跡規劃系統組成。2.如權利要求1所述的一種具有交互式路徑規劃功能的機器人手術系統，其特征在于:所述交互式路徑規劃系統還包括對于全方位移動平臺和/或具有公轉和自轉機構的影像系統旋轉臂的交互式規劃方法，具體為:通過沿Z軸負方向，單指設定全方位移動平臺的參考運行軌跡，通過X軸方向雙指旋轉設定影像系統公轉的旋轉軌跡，通過Y軸方向雙指旋轉指定影像系統的自轉旋轉軌跡；軌跡規劃系統根據交互式方式設定的軌跡，自動生成無碰撞的全方位移動平臺運動和/或具有公轉和自轉機構的影像系統旋轉臂的軌跡，從而實現全方位移動平臺運動和/或具有公轉和自轉機構的影像系統旋轉臂的自動運動。3.如權利要求2所述的一種具有交互式路徑規劃功能的機器人手術系統，其特征在于:所述具有公轉和自轉機構的影像系統由L旋轉臂(3)、C型旋轉臂(4)和X線影像設備組成，所述L旋轉臂(3)安裝在全方位移動平臺上，C型旋轉臂(4)安裝在L旋轉臂(3)末端，所述X射線影像設備包括一套高壓發生器(5 )、X線球管(6 )和X線平板探測器(7 )，X射線影像設備均安裝在C型旋轉臂(4)內環；其中公轉是L旋轉臂(3)繞X軸進行旋轉，自轉是C型旋轉臂(4)繞y軸進行旋轉，通過公轉和自轉的配合可以實現影像系統繞等中心點的旋轉。4.如權利要求3所述的一種具有交互式路徑規劃功能的機器人手術系統，其特征在于:進一步還包括治療床(9)，輔助導管設備、消融設備和輸液附屬設備等；治療床用于支撐患者，輔助導管設備、消融設備和輸液附屬設備等用于輔助具有交互式路徑規劃功能的機器人手術系統進行外科手術。
【專利摘要】本實用新型公開的一種具有交互式路徑規劃功能的機器人手術系統，包括：全方位移動平臺，具有公轉和自轉機構的影像系統，以及一套交互式路徑規劃系統；所述全方位移動平臺由移動平臺機身和麥克納母輪組成；所述具有公轉和自轉機構的影像系統安裝在全方位移動平臺上，可以繞等中心點旋轉；交互式路徑規劃系統由一臺具有觸碰功能的交互式平板或者顯示器以及機器人軌跡規劃系統組成。本實用新型方案通過交互式路徑規劃系統實現機器人手術系統的路徑規劃，方便用戶操作，提高了機器人手術系統的靈活性、交互性和智能化程度。
【IPC分類】A61B34/32
【公開號】CN204951153
【申請號】CN201520685348
【發明人】湯卿, 熊瑞平, 高文翔, 張兵, 葉北發
【申請人】四川大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月7日