(医学课件)达芬奇手术机器人
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20
全世界机器人系统现状
2013年12月31日前的数据
21
优势
1.在腔镜手术基础上更加发挥腔镜的优势，去除使用腔镜的劣势； 2.加入计算wk.baidu.com的技术可提高手术的操控性、精确性和稳定性； 3.向术者提供了高清晰度三维图像并将手术野放大了10—15倍； 4.创新的腕部可自由活动的镜下手术器械可使镜下手术器械完全重
6
Da Vinci Xi系统机器人
7
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。
8
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
不良反应根据美国对很多病人的调查，虽然机器人做的前列腺手术可 以减少病人的住院时间，但是可能会导致阳痿和小便失禁。
使用成本昂贵 表现在几个方面：①购置费用高，目前国内第三代
四臂达芬奇手术机器人的总体购置费用在2000万以上。②二是手术成本高， 机器人手术中专用的操作器械每用10次就需强制性更换，而更换一个操作 器械需花费约2000美元。③三是维修费用高，手术机器人需定期进行预防 性维修，每年维修保养费用也是一笔不小的开支。造成机器人手术使用成 本高的原因通常被认为是其生产商通过收购竞争对手和专利保护等手段在 这一领域形成了垄断所致，而这也成为制约手术机器人进一步发展的一个 重要原因。
18
手术器械
仿真接携手配置了各种类型的手术器械，可满足抓 持，钳夹，缝合等各项操作要求。手术器械近百种， 8毫米左右大小
19
应用
目前达芬奇手术机器人的应用 范围为心外科、尿外科、普通 外科、肝胆外科、妇产科、胸 外科等。在诸多科室中他都表 现出优越的性能，未来达芬奇 手术机器人会更多地普及到各 个科室，完成各种手术。
重病人接受手术成为可能；
22
不足
自身仍存在着一定的缺陷 如：力反馈体系的缺失；手术机
器人的器械臂固定以后，其操作范围受限；整套设备的体积过于庞大，安 装、调试比较复杂；系统的技术复杂，在使用过程中可能发生各种机械故 障，如半路死机等；系统的学习曲线较长，医生与系统的配合需要长时间 的磨合；手术前的准备及手术中更换器械等操作耗时较长等。
11
手术室各种装置的摆放示意图
12
13
术中体位的摆放
14
手术切口的选择
15
术中机械臂的放置
16
机械手臂的自由度
机械手可以模拟人手各种操作， 动作的自由度高达7度，包括 臂关节上下，前后自由运动与 仿真手腕的左右旋转，开合， 末端关节弯曲共7种动作，可 作沿垂直轴360°和水平轴 270°旋转，且每个关节活动 度大于90°。尤其在进行深部 操作时，机械手动作灵活，体 积小巧，与开放手术的人手操 作相比具有显著优势。
现人手动作从而达到手眼协调； 5.系统设计可排除主刀医生可能的手的颤抖对手术所造成的不利影
响；可使主刀医师舒适度明显增加，心情放松。 6.与开放手术的视觉一致使操作者手眼协调从而加快了医生学习进
程； 7.为患者带来更理想的手术结果，减少围手术期后遗症以及并发症
的发生； 8.创伤小、恢复快而使可接受手术的患者年龄范围扩大并使某些危
10
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
3
Da Vinci系统机器人
1996年 2006年 2009年 2014年
第一代Da Vinci系统机器人 第二代Da Vinci S系统机器人 第三代Da Vinci Si系统机器人 第四代Da Vinci Xi系统机器人
4
Da Vinci S系统机器人
5
Da Vinci Si系统机器人
17
机械手臂特点
由于达芬奇机器人的机械 手拥有7个自由度，具有 人手无法企及的精确性。 “达芬奇”还可以过滤人 手的抖动，使得手术可以 更精细。此外，机器人手 术还具有移动缩减功能的 特点，也就是说医生在操 纵这一装置的过程中，移 动操作杆5毫米，在患者 体内的机械末端仅移动1 毫米，这样就大大提高了 手术的精确性和安全性。
外科手术机器人
LOGO
外科手术机器人的历史
1994年 1996年 1998年
美国Computer Motion Aesop机器人 美国Intuitive Surgical Da Vinci系统机器人 美国Computer Motion Zeus系统机器人
2
Da Vinci系统机器人
灵感源于-----达芬奇机器人 (Leonardo‘s robot)是由达芬奇大 约于1495年所设计的仿人型机械。
达芬奇机器人手术系统以麻省理工 学院研发的机器人外科手术技术为 基础。Intuitive Surgical公司随后 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。
9
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10-15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。
全世界机器人系统现状
2013年12月31日前的数据
21
优势
1.在腔镜手术基础上更加发挥腔镜的优势，去除使用腔镜的劣势； 2.加入计算wk.baidu.com的技术可提高手术的操控性、精确性和稳定性； 3.向术者提供了高清晰度三维图像并将手术野放大了10—15倍； 4.创新的腕部可自由活动的镜下手术器械可使镜下手术器械完全重
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Da Vinci Xi系统机器人
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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。
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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
不良反应根据美国对很多病人的调查，虽然机器人做的前列腺手术可 以减少病人的住院时间，但是可能会导致阳痿和小便失禁。
使用成本昂贵 表现在几个方面：①购置费用高，目前国内第三代
四臂达芬奇手术机器人的总体购置费用在2000万以上。②二是手术成本高， 机器人手术中专用的操作器械每用10次就需强制性更换，而更换一个操作 器械需花费约2000美元。③三是维修费用高，手术机器人需定期进行预防 性维修，每年维修保养费用也是一笔不小的开支。造成机器人手术使用成 本高的原因通常被认为是其生产商通过收购竞争对手和专利保护等手段在 这一领域形成了垄断所致，而这也成为制约手术机器人进一步发展的一个 重要原因。
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手术器械
仿真接携手配置了各种类型的手术器械，可满足抓 持，钳夹，缝合等各项操作要求。手术器械近百种， 8毫米左右大小
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应用
目前达芬奇手术机器人的应用 范围为心外科、尿外科、普通 外科、肝胆外科、妇产科、胸 外科等。在诸多科室中他都表 现出优越的性能，未来达芬奇 手术机器人会更多地普及到各 个科室，完成各种手术。
重病人接受手术成为可能；
22
不足
自身仍存在着一定的缺陷 如：力反馈体系的缺失；手术机
器人的器械臂固定以后，其操作范围受限；整套设备的体积过于庞大，安 装、调试比较复杂；系统的技术复杂，在使用过程中可能发生各种机械故 障，如半路死机等；系统的学习曲线较长，医生与系统的配合需要长时间 的磨合；手术前的准备及手术中更换器械等操作耗时较长等。
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手术室各种装置的摆放示意图
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术中体位的摆放
14
手术切口的选择
15
术中机械臂的放置
16
机械手臂的自由度
机械手可以模拟人手各种操作， 动作的自由度高达7度，包括 臂关节上下，前后自由运动与 仿真手腕的左右旋转，开合， 末端关节弯曲共7种动作，可 作沿垂直轴360°和水平轴 270°旋转，且每个关节活动 度大于90°。尤其在进行深部 操作时，机械手动作灵活，体 积小巧，与开放手术的人手操 作相比具有显著优势。
现人手动作从而达到手眼协调； 5.系统设计可排除主刀医生可能的手的颤抖对手术所造成的不利影
响；可使主刀医师舒适度明显增加，心情放松。 6.与开放手术的视觉一致使操作者手眼协调从而加快了医生学习进
程； 7.为患者带来更理想的手术结果，减少围手术期后遗症以及并发症
的发生； 8.创伤小、恢复快而使可接受手术的患者年龄范围扩大并使某些危
10
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
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Da Vinci系统机器人
1996年 2006年 2009年 2014年
第一代Da Vinci系统机器人 第二代Da Vinci S系统机器人 第三代Da Vinci Si系统机器人 第四代Da Vinci Xi系统机器人
4
Da Vinci S系统机器人
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Da Vinci Si系统机器人
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机械手臂特点
由于达芬奇机器人的机械 手拥有7个自由度，具有 人手无法企及的精确性。 “达芬奇”还可以过滤人 手的抖动，使得手术可以 更精细。此外，机器人手 术还具有移动缩减功能的 特点，也就是说医生在操 纵这一装置的过程中，移 动操作杆5毫米，在患者 体内的机械末端仅移动1 毫米，这样就大大提高了 手术的精确性和安全性。
外科手术机器人
LOGO
外科手术机器人的历史
1994年 1996年 1998年
美国Computer Motion Aesop机器人 美国Intuitive Surgical Da Vinci系统机器人 美国Computer Motion Zeus系统机器人
2
Da Vinci系统机器人
灵感源于-----达芬奇机器人 (Leonardo‘s robot)是由达芬奇大 约于1495年所设计的仿人型机械。
达芬奇机器人手术系统以麻省理工 学院研发的机器人外科手术技术为 基础。Intuitive Surgical公司随后 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。
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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10-15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。