[01775251]介入式手术微型机器人及自动导向控制系统

该项目从临床实践需要出发，以临床手术应用为目的，把机器人技术应用于血管微创介入手术这一新领域，研制一套能够实现导管末端自主弯曲转向并快速准确地进入血管分支的微型机器人系统。微型机器人的应用将使介入导管手术更加安全可靠，极大地提高手术质量，从而使更多的患者有可能接受介入诊断和治疗，显著提高中国的脑血管及肿瘤等重大疾病的治疗水平，降低因病死亡率，延长生存期，改善患者的生活质量，使患者家庭和社会各方面都受益于这项先进的医疗技术，有着十分重大的研究价值和广阔的应用前景。关键技术及创新点：研制了一种新型的导管机器人系统。该系统由弯形可控导管、主从介入装置和3D引导图像组成。在血管模型中成功地实施了多次插管操作验证了系统的可行性和有效性。系统的提出了形状记忆合金(SMA)导管的结构设计方法，综合SMA的本构方程、导管的弯曲力学方程和传热方程建立了SMA导管的模型并进行了实验验证。提出了用于血管微创介入手术的形状记忆合金驱动的微型导管导向机器人的参数设计计算方法。研制了集成电磁位姿跟踪传感器的7Fr单弯电极消融导管。该导管的远端还携带2个电极和1个热电偶，近端配有具滑套结构的专用手柄。实现了在导管远端集成单6DOF和双5DOF传感器时弯曲形状的显示。研制了导管输送机构和手柄操纵机构，利用触力传感器对介入阻力进行反馈，使用3DOF手柄实现主从式介入操作。该机构具有结构紧凑、输送精度高且平稳和介入操作的真实感强的优点。开发了介入操作的3D图像引导软件，具有中心线提取、漫游导航和碰撞检测功能，采用四个视图辅助医生确定导管和血管的位置关系。