外科手术机器人.ppt

使用外科手术机器人的优点
研究意义及国内外研究现状社会的需求
随着社会的进步，人类对自身疾病的诊断、治疗、预防及卫生健康给予了越来越多的关注，对医疗技术及手段也提出了越来越高的要求，新技术的不断涌现，也加快了这种需求的发展。

技术发展的要求
医疗机器人是一个新兴的、多学科交叉的研究领域，涉及众多领域知识和技术，研究医疗机器人不仅能促进传统医疗技术的变革，而且也会对这些相关技术的发展产生积极的推动作用，具有重要的理论研究意义.

经济效益显著
计算机和机器人高技术医疗设备的研究和开发正在形成一个新的产业，单就微创伤手术每年的潜在市场就超过35亿美元，市场潜力巨大.

国内外研究现状国外突破性发展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1994年，美国ComputerMotion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。1996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。。2001年美国开发的DaVinci外科手术机器人系统，该系统是目前少数能商品化的外科手术机器人系统，具有医师控制平台和各种手术器械、多功能手术床与图像处理设备。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200g，可直接安装在骨骼上，显著提高了定位精度和稳定性。尽管中国在医疗机器人方面起步较晚，但也取得了一定成绩。

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。

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。上海交通大学成功研制出微型智能介入式诊断系统，用于人体消化道的无创检测，解决了插管式检测创伤大、患者异常疼痛、检测部位不全等弊端.系统包括生物遥测胶囊、体外便携式记录仪、数据处理站等，可以实现压力、温度、pH值的检测。

此外，北京某大学研制了角膜移植显微手术机器人系统，北京航空航天大学机器人研究所与解放军海军总医院联合研制出基于立体定向技术的脑外科手术机器人系统。清华大学研制了神经康复机器人系统，主要用于肩关节的康复训练以帮助中枢神经的恢复。天津大学研制的“妙手”血管显微外科手术机器人可以代替手术医生完成切开、分离、止血、打结、缝合、引流等基本操作。尽管国内医疗机器人研究正在蓬勃兴起，但多数系统处于研究状态，应用于临床实际的系统较少。AESOP(声控机器人内窥镜定位器)Davinci外科手术机器人系统介绍DaVinci机器人Davinci机器人系统的整体组成外科医生控制台各种手术器械和多功能手术床4关节镜头臂：调节镜头位置
7关节器械臂：调节器械位置
可转腕的操作器械：操作部件
背部电动推柄：移动设备达芬奇的前臂长近50厘米腕关节直径仅0.5厘米可完全模仿人手腕动作7个自由度其活动范围甚至远大于人手电脑控制，每秒同步1300次，同时设计了很多提示，来协助手术狭窄解剖区域中比人手更灵活达芬奇的手长得很迷你，8厘米\5厘米两种有的是剪刀、有的是镊子，有的能缝合、有的能止血……图像处理设备Davinci机器人系统的优势达芬奇机器人优点目前达芬奇（daVinci）机器人手术的主要障碍：操作相对复杂解决好（医生）便于学习的主控操作程序，达到该系统设计的有效的最佳手术效果
价格昂贵体积庞大目前，达芬奇机器人价格昂贵，体积庞大，或许可以更小更轻便些方便移动外科手术机器人关键技术分析工作空间分析与路径规划
针对特定外科手术的医疗需求，对机器人进行工作空间和路径规划分析。通过建立机械臂的运动学方程、设计轨迹规划算法实现机器人平稳、无振荡运行，避免由于末端速度或加速度过大带来的振动风险。另外，机器人路径规划时需充分考虑手术空间避碰，在灵活工作空间内实现高效率的无碰撞运动，提高手术效率避免干涉可能造成的手术风险。医学图像处理与机器人导航
医师需利用医学图像配准与融合技术，把解剖图像和功能图像有机结合，使人体内部的结构、功能信息、三维表面扫描模型等多元数据反映在同一幅图像中，从而更加准确直观地为术者提供人体解剖