血管机器人现状调研综述和设计实现一种血管介入操作机器人开题报告 PPT课件
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6、机构体积较大，不利于临床应用。
现状
5 预期目标
预期目标
此研究的目的在于提供一种能够在血 管介入手术中实现导管的轴向进给运动和
周向旋转运动的装置； 并力求所设计出的机构简单、精巧、易于
操作。 所设计的装置能够找准并进入分叉的血管
，到达正确的病变位置。
5 预期目标
设计要求：
1能够实现导管和导丝的轴向推进和周向旋转运动； 2在操作过程中，能够实现力反馈功能，模拟操作者在手 术过程中的手感； 3可以在显示装置的引导下实时控制导管的运动； 4导管输送装置必须稳定把持导管，不能出现颤抖等情况； 5要有较高的精度和稳定性，能够实现微小位移的移动；
进行性能校核实验.
4 国内外研究现状
4.1 国外微创血管介入手术机器人研究现状
最具有代表性的微创手术机器人系统分别为：
达芬奇系统和ZEUS系统。
美国医疗机器人公司 推出了Zeus系统
1996年
2000年
美国直观手术公司 推出达芬奇系统
4 国内外研究现状
Zeus系统由 {一个医生控制台}{三个附着在手术台上的机械臂}组成。
3、为实现导管的转动，需要包括电机在内的机构整体跟 随转动，这样就给布线及控制带来不便，并且限制了转 动圈数； 4、没有有效的力反馈功能，医生无法直观的感知导管 在血管中所受到的阻力，因此很可能由于用力过大而穿 破血管引起大出血现象；
5、多数机构采用摩擦滚轮的摩擦力来推送导管，很容 易产生打滑现象，使导管不能准确地到达病灶位置；
机器人辅助血管介入手术的优势：
• 有广阔的应用前景； • 有助于提高手术质量； • 有效减少外设损伤； • 提高手术安全性； • 提高医生手术技能。
血管 介入 手术 机器
人
3 研究内容
血管介入手术机器人： ※位姿调整装置； ※导管输送装置； ※导管输送装置的驱动装置。
本课题主要针对微创血管介入手术机器人， 研制一套用于提供一种精度较高的、能在血管介 入手术中实现对导管或导丝轴向推进和周向旋转 的微创血管介入手术机器人导管输送装置，配合 数字减影设备（DSA），使操作者通过控制机器 人来操控导管和导丝在人体血管内运动，实现对 病变部位的治疗。
采用夹紧模块夹持导管做直线进给运动， 避免了打滑的现象；
缺点：
1、易产生滑移现象； 2、机构不易拆卸，给清洗和消毒带来了困难； 3、导管放入和拿出机构的操作比较复杂，在手术出现
意外时，不便切换成手动操作。
缺点： 1、用摩擦滚轮实现导管的轴向 移动，容易产生打滑； 2、机构不易拆卸，不方便清洗 和消毒；
病夺去了生命。并且该病的发病率呈逐年上升趋势，年龄呈年轻化。
传统 “开放 式”手
术
微创手术较比传统的开放式手术的 优点:
微创血 管介入 手术
1、手术切口小； 2、出血量小； 3、术后疤痕小； 4、创伤轻痛苦少；
5、恢复时间快。
1 课题背景
微创血管介入手术：是指医生在数字减影血管造影成像( DSA)系统的导引
组织器官；
5、操作复杂，时间长，影响患者的 机器人
生存质量。
辅助微
创血管
机器人技术与血管介入技术有
机结合是解决上述问题的重要途径!
介入手 术
2 开展研究的意义
机器人辅助血管介入手术中，机器人并不是完全 代替医生，而是在医生的操控下辅助医生完成手术， 使医生从手术环境中脱离出来。介入手术机器人夹持 导管实现轴向和旋转运动，并能够清楚地知道导管或 导丝在人体血管内的位置。
3 研究内容
文献研究阶段
※在阅读国内外大量相关资 料的前提下，深入了解血管 介入手术机器人导管输送装 置的国内外现状，分析国内 现有导管输送装置存在的问 题，并提出改进的措施。
设计阶段
※血管介入手术机器人的导 管输送装置总体设计; ※血管介入手术机器人的导 管输送装置机械系统研制; ※加工实现所设计的血管介 入手术机器人的导管输送装 置; ※对所设计的导管输送装置
达芬奇系统
达芬奇操作臂
达芬奇控制
4 国内外研究现状
4.1 国内研究现状
国内近几年针对外科手术机器人的研制已经起步。 北航、哈工大、中科院、燕大等分别开展了有关 血管介入手术机器人的研究。
燕山大学
北航
哈工大
缺点： 1、易产生滑移现象；
2、无力反馈功能；
3、整体结构较大、不 紧凑，给手术带来不便；
4、为实现导管的转动， 需要包括电机在内的机 构整体跟随转动，这给 布线及控制带来了不便， 并且限制了转动圈数。
下，操纵导管（一种带有刚性的软管，内有导丝）在人体血管内运动，对病 灶进行治疗，达到栓塞畸形血管、溶解血栓、扩张狭窄血管等目的。
微创血 管介入
手术
现有微创血管介入手术的缺点：
1、手术环境差，医生受辐射；
2、二维图像，增加了手术的时间和
难度；ຫໍສະໝຸດ Baidu
3、医生体力消耗大，操作不稳定；
4、手术风险性高，容易损伤血管或
缺点： 3、导管的放入和拿出过程比较麻烦。 4、锥齿轮的采用会使机构整体产生轴 向力和径向力。
4 国内外研究现状
微创血管介入手术机器人导管送机构存在以下缺 点：
1、需要医务人员将所需送的导管从送管机构的一端传入送 管机构，操作起来费时费力；
2、电机与操作部分组件之间拆卸不方便，不利于术前消毒和 数次使用后的更换；
其中用一个手臂用来操作摄像头，另外两个手臂用来操作一系列的手术器械。
Zeus机械系统
Zeus操控系统
Zeus系统
4 国内外研究现状
达芬奇系统由 {机器人平台}{视频系 统}{外科医生主控制台}组成。
操作流程：医生坐在远离病人的控制台旁， 透过机器手臂的协助，看着手术部位的三 维空间影像，遥控机器手臂，完成各种手 术动作。 优点： 1、可避免人手颤抖的情形； 2、机器人手臂稳定性与精确性高，手术更 精确、侵害性更小； 3、提供了动作缩放比例技术； 4、缩小伤口、减轻疼痛，降低感染及并发 症的问题发生； 5、缩短病患住院时间。
血管机器人现状调研综述和设计实现一种 血管介入操作机器人
目录
1 课题背景 2 开展研究的意义 3 研究内容 4 国内外研究现状 5 预期目标
1 课题背景
目前，心脑血管疾病已成为导致人类死亡的首要原因。全世界每年有
1600万人死于心脑血管疾病，占总死亡率的50%以上。据统计，我国每
年死于心脑血管疾病的总人数是260万人，每小时有300人被心脑血管疾
现状
5 预期目标
预期目标
此研究的目的在于提供一种能够在血 管介入手术中实现导管的轴向进给运动和
周向旋转运动的装置； 并力求所设计出的机构简单、精巧、易于
操作。 所设计的装置能够找准并进入分叉的血管
，到达正确的病变位置。
5 预期目标
设计要求：
1能够实现导管和导丝的轴向推进和周向旋转运动； 2在操作过程中，能够实现力反馈功能，模拟操作者在手 术过程中的手感； 3可以在显示装置的引导下实时控制导管的运动； 4导管输送装置必须稳定把持导管，不能出现颤抖等情况； 5要有较高的精度和稳定性，能够实现微小位移的移动；
进行性能校核实验.
4 国内外研究现状
4.1 国外微创血管介入手术机器人研究现状
最具有代表性的微创手术机器人系统分别为：
达芬奇系统和ZEUS系统。
美国医疗机器人公司 推出了Zeus系统
1996年
2000年
美国直观手术公司 推出达芬奇系统
4 国内外研究现状
Zeus系统由 {一个医生控制台}{三个附着在手术台上的机械臂}组成。
3、为实现导管的转动，需要包括电机在内的机构整体跟 随转动，这样就给布线及控制带来不便，并且限制了转 动圈数； 4、没有有效的力反馈功能，医生无法直观的感知导管 在血管中所受到的阻力，因此很可能由于用力过大而穿 破血管引起大出血现象；
5、多数机构采用摩擦滚轮的摩擦力来推送导管，很容 易产生打滑现象，使导管不能准确地到达病灶位置；
机器人辅助血管介入手术的优势：
• 有广阔的应用前景； • 有助于提高手术质量； • 有效减少外设损伤； • 提高手术安全性； • 提高医生手术技能。
血管 介入 手术 机器
人
3 研究内容
血管介入手术机器人： ※位姿调整装置； ※导管输送装置； ※导管输送装置的驱动装置。
本课题主要针对微创血管介入手术机器人， 研制一套用于提供一种精度较高的、能在血管介 入手术中实现对导管或导丝轴向推进和周向旋转 的微创血管介入手术机器人导管输送装置，配合 数字减影设备（DSA），使操作者通过控制机器 人来操控导管和导丝在人体血管内运动，实现对 病变部位的治疗。
采用夹紧模块夹持导管做直线进给运动， 避免了打滑的现象；
缺点：
1、易产生滑移现象； 2、机构不易拆卸，给清洗和消毒带来了困难； 3、导管放入和拿出机构的操作比较复杂，在手术出现
意外时，不便切换成手动操作。
缺点： 1、用摩擦滚轮实现导管的轴向 移动，容易产生打滑； 2、机构不易拆卸，不方便清洗 和消毒；
病夺去了生命。并且该病的发病率呈逐年上升趋势，年龄呈年轻化。
传统 “开放 式”手
术
微创手术较比传统的开放式手术的 优点:
微创血 管介入 手术
1、手术切口小； 2、出血量小； 3、术后疤痕小； 4、创伤轻痛苦少；
5、恢复时间快。
1 课题背景
微创血管介入手术：是指医生在数字减影血管造影成像( DSA)系统的导引
组织器官；
5、操作复杂，时间长，影响患者的 机器人
生存质量。
辅助微
创血管
机器人技术与血管介入技术有
机结合是解决上述问题的重要途径!
介入手 术
2 开展研究的意义
机器人辅助血管介入手术中，机器人并不是完全 代替医生，而是在医生的操控下辅助医生完成手术， 使医生从手术环境中脱离出来。介入手术机器人夹持 导管实现轴向和旋转运动，并能够清楚地知道导管或 导丝在人体血管内的位置。
3 研究内容
文献研究阶段
※在阅读国内外大量相关资 料的前提下，深入了解血管 介入手术机器人导管输送装 置的国内外现状，分析国内 现有导管输送装置存在的问 题，并提出改进的措施。
设计阶段
※血管介入手术机器人的导 管输送装置总体设计; ※血管介入手术机器人的导 管输送装置机械系统研制; ※加工实现所设计的血管介 入手术机器人的导管输送装 置; ※对所设计的导管输送装置
达芬奇系统
达芬奇操作臂
达芬奇控制
4 国内外研究现状
4.1 国内研究现状
国内近几年针对外科手术机器人的研制已经起步。 北航、哈工大、中科院、燕大等分别开展了有关 血管介入手术机器人的研究。
燕山大学
北航
哈工大
缺点： 1、易产生滑移现象；
2、无力反馈功能；
3、整体结构较大、不 紧凑，给手术带来不便；
4、为实现导管的转动， 需要包括电机在内的机 构整体跟随转动，这给 布线及控制带来了不便， 并且限制了转动圈数。
下，操纵导管（一种带有刚性的软管，内有导丝）在人体血管内运动，对病 灶进行治疗，达到栓塞畸形血管、溶解血栓、扩张狭窄血管等目的。
微创血 管介入
手术
现有微创血管介入手术的缺点：
1、手术环境差，医生受辐射；
2、二维图像，增加了手术的时间和
难度；ຫໍສະໝຸດ Baidu
3、医生体力消耗大，操作不稳定；
4、手术风险性高，容易损伤血管或
缺点： 3、导管的放入和拿出过程比较麻烦。 4、锥齿轮的采用会使机构整体产生轴 向力和径向力。
4 国内外研究现状
微创血管介入手术机器人导管送机构存在以下缺 点：
1、需要医务人员将所需送的导管从送管机构的一端传入送 管机构，操作起来费时费力；
2、电机与操作部分组件之间拆卸不方便，不利于术前消毒和 数次使用后的更换；
其中用一个手臂用来操作摄像头，另外两个手臂用来操作一系列的手术器械。
Zeus机械系统
Zeus操控系统
Zeus系统
4 国内外研究现状
达芬奇系统由 {机器人平台}{视频系 统}{外科医生主控制台}组成。
操作流程：医生坐在远离病人的控制台旁， 透过机器手臂的协助，看着手术部位的三 维空间影像，遥控机器手臂，完成各种手 术动作。 优点： 1、可避免人手颤抖的情形； 2、机器人手臂稳定性与精确性高，手术更 精确、侵害性更小； 3、提供了动作缩放比例技术； 4、缩小伤口、减轻疼痛，降低感染及并发 症的问题发生； 5、缩短病患住院时间。
血管机器人现状调研综述和设计实现一种 血管介入操作机器人
目录
1 课题背景 2 开展研究的意义 3 研究内容 4 国内外研究现状 5 预期目标
1 课题背景
目前，心脑血管疾病已成为导致人类死亡的首要原因。全世界每年有
1600万人死于心脑血管疾病，占总死亡率的50%以上。据统计，我国每
年死于心脑血管疾病的总人数是260万人，每小时有300人被心脑血管疾