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医用机器人【PPT课件】


突破性发展
1994年,美国Computer Motion公司推出了第一种能够用 于微创手术的医用机器人产品Aesop(伊索)机器人。 Aesop具有7个自由度,能够模仿人类手臂的姿态和功能, 有效辅助医生抓持和操作内窥镜设备,在心脏、胸外、 脊柱等多种外科领域有广泛应用。
1995年,Zeus(宙斯)系统实现了医生远距离控制从端机 器人进行精细的手术操作和稳定的器械抓持等动作。 Zeus系统采用纯信号方式实现医生操纵台对机器臂的控 制,在传输距离上不受视频延迟的影响。
机器人在实施手术
主治医生与患者
突破性发展
2006 年 3 月,北京积水潭医院与北京航空航天大学合 作,利用小型模块化机器人,在北京和延安之间完成了 国内第一例长骨骨折髓内钉内固定远程遥操作手术,提 出并实现了基于窄带网络的远程规划理念,从而在一定 程度上降低了远程遥外科对网络配置的要求。
全球9款最先进的医用机器人
成像系统
成像系统(Video Cart)内装有外 科手术机器人的核心处理器以及 图象处理设备,在手术过程中位 于无菌区外,可由巡回护士操作, 并可放置各类辅助手术设备。外 科手术机器人的内窥镜为高分辨 率三维(3D)镜头,对手术视野具 有10倍以上的放大倍数,能为主 刀医生带来患者体腔内三维立体 高清影像,使主刀医生较普通腹 腔镜手术更能把握操作距离,更 能辨认解剖结构,提升了手术精 确度。
达芬奇机器人的组成
达芬奇机器人由三部分组成:外科医生控制台;床 旁机械臂系统;成像系统。
外科医生控制台
外科医生控制台是达芬奇机器 人系统的控制中心,由计算机 系统、监视器、控制手柄、脚 踏控制板及输出设备组成。外 科医生控制台的操作者坐在消 毒区域以外,通过使用控制手 柄来控制手术器械和立体腔镜。 术者通过双手动作传动手术台 车上仿真机械臂完成各种操作, 从而达到术者的手在患者体内 做手术的效果。同时可通过声 控、手控或踏板控制腹腔镜。 术者双脚置于脚踏控制板上配 合完成电切、电凝等相关操作。 达芬奇机器人系统让术者在微 创的环境里可以达到开放手术 的灵活性
床旁机械臂系统
床旁机械臂系统(Patient Cart)是外科手术机器人的 操作部件,其主要功能是为 器械臂和摄像臂提供支撑。 助手医生在无菌区内的床旁 机械臂系统边工作,负责更 换器械和内窥镜,协助主刀 医生完成手术。为了确保患 者安全,助手医生比主刀医 生对于床旁机械臂系统的运 动具有更高优先控制权
结构分析
外科医生控制台:系统的大脑中区,通过主治医生的控制,通过程序转化为 指令传输到机械臂,使之相应动作。
床旁机械臂系统:使用固定机构;手臂机构为关节型手臂机构和机器人手腕 机构;传动装置为连杆传动和流体传动机构。是主要的机械工作部位,整个 系统最重要部分。
2004 年,北京航空航天大学与北京积水潭医院联合研制 了具有 6 个自由度的小型模块化机器人系统,该机器人 结构紧凑,可术中快速装拆,适合于长骨骨折、股骨颈 骨折和骨盆骨折等临床适应症。
中国第一台医用机器人主刀手术台
1997年5月5日下午,由海军总医院与北京航空航天大学机器人研究所共同研 制成功的第一台医用机器人,在两名医生和一名计算机专家的共同指令下首 次完成立体定向颅咽管瘤内放射治疗术,从而掀开我国医用外科机器人前沿 课题新的一页。启用机器人替代医生手工操作的原因,该医院神外中心医生 认为是基于四个考虑:一是机器人定位更加精确,减少人为误差;二是可以 代替医务人员进行有损害的操作,如注入放射性同位素;三是机器人定位时 间短、定位精、创伤小;四是机器人可以预模拟手术操作、选择最佳入路手 术方案等。
爬行摄像胶囊机器人
游动摄像胶囊机器人
远程诊断机器人
肌肉机器人
摄影机器人
前列腺诊疗机器人

吞服式机器人
结肠诊疗机器人
采血机器人
达芬奇手术机 器人
达芬奇手术机器人的系统
达芬奇机器人手术系统以麻省理工学院(原名斯坦福研究 学院)研发的机器人外科手术技术为基础。Intuitive Surgical随后与IBM、麻省理工学院和Heartport公司联 手对该系统进行了进一步开发。达芬奇外科手术系统是 一种高级机器人平台,其设计的理念是通过使用微创的 方法,实施复杂的外科手术。达芬奇系统是世界上仅有 的、可以正式在腹腔手术中使用的机器人手术系统,也 是目前最复杂和最昂贵的外科手术系统之一。
医用机器人
突破性发展
198ห้องสมุดไป่ตู้ 年,出现了基于工业机器人平台的外科机器人。美国的Kwoh YS等采用 Puma560工业机器人完成了脑组织活检中探针的导向定位。
1987年,美国ISS公司推出了NeumMate机器人 系统,采用机械臂和立体定位架来完成神经外科 立体定向手术中的导向定位
1989年,英国的皇家学院机器人技术中心利用 改进的6自由度Puma机器人,开展了前列腺切 除术,大大缩短了手术操作时间。
工作流程
达芬奇外科手术系统要求在病人身体开 多达五个小型(小于1厘米)的切口,用于 插入两个手术机械手臂和一个摄像头。 放置在病人床边的配套推车将手术器械 移动到病人身边,病人床边会有外科手 术助手在。与此同时,医生可以坐到房 间的控制台来操作系统,外科医生通过 对主控装置将外科医生的动作翻译并传 递给机械手臂,机械臂根据指令进行手 术,成像系统将手术场景进行反馈。如 此外科医生用手抓住显示屏下方的主控 装置,手腕相对其眼睛自然地动作,而 外科医生的对主控装置的动作被转换成 在患者体内进行的精确的、实时的机器 手臂动。由此通过外科医生的手腕、手 和手指的运动来控制主刀的机器手臂, 这和典型的开放式手术是一样的。
1997年,国内研制了基于Puma262的脑外科机器人辅 助定位系统。
突破性发展
1997年,美国Intuitive Surgical公司推出了Da Vinci(达 芬奇)系统。
2001 年,以色列Mazor 公司推出了小型并联的脊柱外科 机器人SpineAssist,高度不足70mm,质量不过200 g, 可直接安装在骨骼上,显著提高了定位精度和稳定性。
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