一種采用微創手術智能化器械的手術操作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微創手術智能化器械，特別是一種采用微創手術智能化器械的手術操作方法。
【背景技術】
[0002]在機器人輔助微創外科手術過程中，醫生借助細長的微創手術器械實施手術操作任務。手術器械的一端安放在機器人從操作手末端的快換接口裝置上，另一端通過人體表面的微小切口探入到體內進行手術操作的，因此，手術器械是唯一與人體病變組織相接觸的部分，也是直接執行手術操作的機器人部分。在手術實施中，為滿足不同手術操作任務(夾持、縫合、打結等)的動作需求，機器人應隨時更換與要求相配套的器械，所以快速高效的器械更換功能也是體現微創手術機器人系統整體性能水平的關鍵因素之一。機器人輔助微創外科手術以其所具有的優勢，成為了微創手術的發展趨勢之一。
[0003]但是，機器人輔助微創外科手術技術的普及并不是一蹴而就的，限制機器人輔助微創手術技術普及的一些因素有:微創外科手術機器人造價昂貴，目前已有產品以daVinci手術機器人為例，一臺手術機器人在中國售價為2000萬人民幣，高昂的設備費用導致多數醫院沒有條件購置手術機器人或患者負擔不起高昂的手術費用；實施機器人輔助微創外科手術的醫生需要經過嚴格而系統的培訓，且機器人輔助手術的操作方式與傳統微創手術的操作方式有較大不同，醫生的操作習慣須經過長期訓練以適應機器人輔助手術的操作方式。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于克服已有技術的不足，提供一種兼有機器人輔助微創外科手術和傳統微創手術的優點，設備成本及使用維護費用低，直覺操作，能夠輸出復雜手術動作，操作方便、結構簡單、靈活性高、可操作性好的采用微創手術智能化器械的手術操作方法。
[0005]本發明的一種采用微創手術智能化器械的手術操作方法，它包括以下步驟:
[0006](I)手持微創手術智能化器械使器械的末端運動關節進入人體內進行手術操作，手持操作過程包括通過人手操作器械的手柄驅動裝置，然后將檢測到的人手操作手柄驅動裝置的空間多自由度運動控制信號通過控制器以及驅動器輸出給驅動電機；
[0007](2)所述的驅動電機根據空間多自由度運動控制信號帶動傳動裝置運動將人手操作動作傳遞至末端運動關節，由末端運動關節輸出空間多自由度運動，手柄驅動裝置上的手持操作運動與所述末端運動關節輸出的空間多自由度運動一一對應，完成微創手術智能化器械手術下的多個手術動作。
[0008]1.本發明方法，采用手持操作，電機驅動，通過操作手柄驅動裝置為末端執行裝置提供控制信號，驅動末端運動關節部分的空間多自由度運動，同傳統微創手術器械相比，本發明能夠輸出空間多自由度手術動作，動作靈活，更適于進行動作復雜的微創手術；
[0009]2.本發明方法，將傳統主從式微創手術機器人的主操作端與從操作端集成為一體，直覺操作，設備價格低、維護使用費用低、對醫生操作技術要求低、與醫生操作習慣相同；
[0010]3.本發明可作為機器人輔助微創手術取代傳統微創手術過程中的一種新形式，或一種電動智能化的腔鏡手術器械，具有廣闊市場前景。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明一種采用微創手術智能化器械的手術操作方法中采用的微創手術智能化器械整體示意圖；
[0012]圖2-1為圖1所示的器械的手術操作示意圖；
[0013]圖2-2為圖2-1所示的器械的末端運動關節部分的示意圖；
[0014]圖3為本發明一種采用微創手術智能化器械的手術操作方法中采用的微創手術智能化器械的功能單元示意圖；
[0015]圖4A為圖3所示的器械的手柄驅動裝置運動示意圖；
[0016]圖4B為圖3所示的器械的末端執行裝置運動示意圖；
[0017]圖5為本發明一種采用微創手術智能化器械的手術操作方法中采用的微創手術智能化器械的手柄驅動裝置結構示意圖；
[0018]圖6為本發明一種采用微創手術智能化器械的手術操作方法中采用的微創手術智能化器械的中間連接裝置結構示意圖；
[0019]圖7為本發明一種采用微創手術智能化器械的手術操作方法中采用的微創手術智能化器械的末端執行裝置結構示意圖；
[0020]圖8-1、8-2、8_3為本發明一種采用微創手術智能化器械的手術操作方法中采用的微創手術智能化器械的末端運動關節部分運動示意圖。
【具體實施方式】
[0021 ] 下面結合附圖，對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。
[0022]如附圖所示的本發明的一種采用微創手術智能化器械的手術操作方法，它包括以下步驟:
[0023](I)手持微創手術智能化器械使器械的末端運動關節進入人體內進行手術操作，手持操作過程包括通過人手操作器械的手柄驅動裝置，然后將檢測到的人手操作手柄驅動裝置的空間多自由度運動控制信號通過控制器以及驅動器輸出給驅動電機；
[0024](2)所述的驅動電機根據空間多自由度運動控制信號帶動傳動裝置運動，將人手操作動作傳遞至末端運動關節，由末端運動關節輸出空間多自由度運動，手柄驅動裝置上的手持操作運動與所述末端運動關節輸出的空間多自由度運動一一對應，完成微創手術智能化器械手術下的多個手術動作。如:切割、縫合、打結等動作。
[0025]所述的步驟(I)中的通過人手操作手柄驅動裝置為驅動電機提供空間多自由度運動控制信號具體包括以下步驟:
[0026]手動轉動手柄驅動裝置的手柄116，通過安裝在手柄后端上的偏轉電位器113檢測手柄116的轉動角度及轉動速度并向控制器發出I/O信號，控制器將I/O信號轉換成偏轉運動控制信號并發送至驅動器，驅動器再將控制信號傳至第一驅動電機101，第一驅動電機101啟動；或者手動轉動安裝在手柄116前端的自轉座125，通過安裝在所述的自轉座125的后端上的自轉電位器119，檢測自轉座125的轉動角度及轉動速度并向控制器發出I/O信號，控制器將I/O信號轉換成自轉運動控制信號并發送至驅動器，驅動器再將控制信號傳至第二驅動電機101，第二驅動電機101啟動；或者捏動安裝在開合連接座126上的兩個旋轉軸線平行設置的開合瓣123、124，安裝在開合連接座126上的開合電位器127檢測開合瓣的轉動角度及轉動速度并向控制器發出I/O信號，控制器將I/O信號轉換成開合運動控制信號并發送至驅動器，驅動器再將控制信號傳至第三驅動電機101，第三驅動電機101啟動，其中所述的開合連接座126固定在自轉座上，所述的開合瓣123、124之間連接有彈性元件；
[0027]優選的當手柄116轉動或者自轉座125轉動到達極限位置時，按動安裝在手柄116前端上的按鈕開關120停止第一驅動電機或第二驅動電機的轉動；當手動將手柄和自轉座轉動離開極限位置時，按動按鈕開關120啟動第一驅動電機或二驅動電機的轉動。
[0028]所述的步驟⑵中的傳動裝置的傳動過程包括以下步驟:驅動電機分別通過電機輸出軸帶動減速器輸出軸107轉動，減速器輸出軸107帶動輸出輪104轉動，進而帶動中間傳動輪203、器械傳動輪301、傳動輪連接軸307、緊絲輪303、張緊輪304、抱緊塊305同步轉動，緊絲輪303轉動拉動纏繞在其上的傳動鋼絲，傳動鋼絲將驅動力傳遞至末端運動關節部分330，從而驅動末端運動關節部分330輸出空間多自由轉動，如:偏轉運動、自轉運動或者開合運動。
[0029]作為本發明的一種優選的實施方式:
[0030]所述的控制器包括安全控制模塊，所述的安全控制模塊的工作步驟包括:
[0031]驅動電機101轉動過程中，安全監控模塊讀取驅動電機輸出的電流信號并與設定值比較，當電機實際電流值超過預設值時，安全監控模塊輸出停止信號控制驅動電機停止運動，從而使手柄驅動裝置與末端運動關節部分所對應的主從映射自動切斷，保證所述驅動鋼絲不被拉斷以及避免本發明所述的微創手術智能器械對人體組織的加持力過大，損傷組織；以及
[0032]當手柄以及自轉座運動過程中，安全監控模塊讀取偏轉電位器113以及自轉電位器119的位置信號，當位置信號值大于設定值時，安