CN116421332B - 一种介入手术机器人***及其主端机构的控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种介入手术机器人***及其主端机构的控制方法，手术机器人***包括主端机构和从端机构，主端机构至少包括控制部、至少一个摇杆和对应于各个摇杆的力反馈装置，控制方法包括在用户通过操纵摇杆来控制从端机构使得与摇杆对应的医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进的过程中，控制部实时地接收从端机构动态测量得到的医疗介入器件的作用部受到的第一阻力；控制部在第一阻力大于或等于第一阈值，且小于第二阈值的情况下，基于第一阻力计算得到对摇杆的压紧力，并经由力反馈装置将压紧力施加到摇杆，以使得用户在操纵摇杆时感受到的第二阻力与第一阻力呈正相关。本申请能够使用户实时地感受到介入器件的受力变化，提高手术的安全性。

Description

一种介入手术机器人***及其主端机构的控制方法

技术领域

本申请涉及血管介入手术技术领域，更具体地，涉及一种介入手术机器人***及其主端机构的控制方法。

背景技术

心脑血管微创介入疗法是针对心脑血管疾病的主要治疗手段。心脑血管介入手术是由用户手动将导管、导丝以及支架等器械送入病患体内来完成治疗的过程，和传统外科手术相比，有着切口小、术后恢复时间短等明显优势。

当前介入手术还存在如下问题：第一，在手术过程中，由于数字减影血管造影（Digital Subtraction Angiography，DSA）设备会发出X射线，用户体力下降较快，注意力及稳定性也会下降，将导致操作精度下降，易发生因推送力不当引起的血管内膜损伤、血管穿孔破裂等事故，导致病人生命危险。其次，长期电离辐射的积累伤害会大幅地增加用户患白血病、癌症以及急性白内障的几率。用户因为做介入手术而不断积累射线的现象，已经成为损害用户职业生命、制约介入手术发展不可忽视的问题。

通过借助机器人技术能够有效应对这一问题，还可以大幅提高手术操作的精度与稳定性，同时能够有效降低放射线对医生的伤害，降低术中事故的发生几率。医生在使用机器人手术中，通过在手术室外进行操作来控制机器人进行手术操作，但目前用户在手术过程中通过主端机构操控导丝、导管和支架等介入器件时，无法第一时间感知到导丝端的受力变化，在血管介入手术出现危险时也没有保护措施，因此安全性较低。现有技术中保护机制的缺失使得医生在使用介入手术机器人进行血管介入手术时，难以保证血管介入手术的安全性。

发明内容

提供了本申请以解决现有技术中存在的上述问题。需要一种介入手术机器人***及其主端机构的控制方法，能够使医生用户在通过操纵摇杆来控制所述从端机构使得与所述摇杆对应的医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进的过程中，实时而准确地通过摇杆感受到医疗介入器件的作用部受到的阻力，从而感知到当前介入手术可能发生的危险，进而以更安全的方式进行手术操作，可以减轻医生在手术中对于手术安全的担心，缩短手术时间，提高手术效率。

根据本申请的第一方案，提供了一种用于介入手术机器人***的主端机构的控制方法，所述手术机器人***包括主端机构和从端机构，所述主端机构至少包括控制部、至少一个摇杆和对应于各个摇杆的力反馈装置。所述控制方法包括：在用户通过操纵摇杆来控制所述从端机构使得与所述摇杆对应的医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进的过程中，所述主端机构的控制部实时地接收所述从端机构动态测量得到的所述医疗介入器件的作用部受到的第一阻力。所述主端机构的控制部在所述第一阻力大于或等于第一阈值，且小于第二阈值的情况下，基于所述第一阻力计算得到对所述摇杆的压紧力，并经由所述力反馈装置将所述压紧力施加到所述摇杆，以使得用户在操纵所述摇杆时感受到的第二阻力与所述第一阻力呈正相关。

根据本申请的第二方案，提供了一种介入手术机器人***，包括：主端机构，所述主端机构至少包括控制部、至少一个摇杆和对应于各个摇杆的力反馈装置，所述摇杆配置为控制从端机构使得与所述摇杆对应的医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进。所述控制部配置为，在用户通过操纵摇杆来控制所述从端机构使得与所述摇杆对应的医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进的过程中，实时地接收所述从端机构动态测量得到的所述医疗介入器件的作用部受到的第一阻力，并在所述第一阻力大于或等于第一阈值，且小于第二阈值的情况下，基于所述第一阻力计算得到对所述摇杆的压紧力，并经由所述力反馈装置将所述压紧力施加到所述摇杆，以使得用户在操纵所述摇杆时感受到的第二阻力与所述第一阻力呈正相关。从端机构，所述从端机构配置为：在用户操纵摇杆的控制下使得与所述摇杆对应的医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进，并动态地测量所述医疗介入器件的作用部受到的第一阻力。

本申请各个实施例提供的介入手术机器人***及其主端机构的控制方法，通过对医疗介入器件的作用部受到的第一阻力的实时、动态测量，并在该第一阻力进入特定的区间时，由主端机构的控制部基于第一阻力计算应该通过力反馈装置对应施加到用户所操作的摇杆的压紧力，并使得用户在操纵摇杆时感受到与第一阻力呈正相关的第二阻力，由此可以使得用户实时而准确地感受当前医疗介入器件的作用部所受到的阻力，通过阻力状态感知可能发生的风险，从而能够对应地调整其操作摇杆的方式，以更安全的方式进行手术操作，减轻其在手术中对于手术安全的担心，缩短手术时间，提高手术效率。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1示出根据本申请实施例的用于介入手术机器人***的主端机构的控制方法的流程图；

图2示出根据本申请另一实施例的用于介入手术机器人***的主端机构的控制方法的流程图；

图3示出根据本申请实施例的介入手术机器人***的整体结构的示意图；

图4示出根据本申请实施例的主端机构的整体结构示意图；

图5示出根据本申请实施例的主端机构内部的结构示意图；

图6示出根据本申请实施例的夹紧装置和力反馈装置的整体结构的***图；

图7示出根据本申请实施例的力反馈装置的整体结构的示意图；

图8示出根据本申请实施例的力反馈装置对摇杆施加压紧力的状态的结构示意图；

图9示出根据本申请实施例的夹紧装置和力反馈装置的整体结构的示意图；以及

图10示出根据本申请实施例的夹紧装置夹紧摇杆的状态的结构示意图。

图中的附图标记所表示的构件：

201-主端机构；202-从端机构；2011-控制部；2012-力反馈装置；2013-摇杆；2014-显示器；2015-无线通信模块；301-第一夹持部；302和310-活动部件；303和314-第一驱动部件；304和308-第一电机支架；313-第二电机支架；305-摇杆把手；306-第一导轨；309-第二导轨；307-第二驱动部件；311-限位件；312-摇杆主体；315-第三导轨；316-第二夹持部；317-震动装置；318-弧形板；319-弹性部件。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本申请的实施例作进一步详细描述，但不作为对本申请的限定。

本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。

图1示出根据本申请实施例的用于介入手术机器人***的主端机构的控制方法的流程图。所述手术机器人***包括主端机构和从端机构，所述主端机构至少包括控制部、至少一个摇杆和对应于各个摇杆的力反馈装置。主端机构为用户可以在手术室外操作的机构，用于控制手术室内的手术机器人。从端机构包括手术机器人，用于在手术室内操控医疗介入器件进行血管介入手术的操作。摇杆包括传统摇杆（机械部件转换）和霍尔摇杆（包括传感器，电磁控制转换），其中霍尔模拟量摇杆能够精准检测不同位置的变化值，能够更加精准地将用户的操作转换为从端机构的运动参数。控制部可以包括控制电路板等元件，能够实现信号的接收、发送以及转换等过程。在一些实施例中，所述医疗介入器件包括导管、导丝和支架中的至少一种。不同的摇杆控制对应的医疗介入器件，能够使多个医疗介入器件协同配合地完成血管介入手术。

如图1所示，根据本申请实施例的控制方法具体包括步骤101-步骤103。在步骤101中，在用户通过操纵摇杆来控制所述从端机构使得与所述摇杆对应的医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进的过程中，由所述主端机构的控制部实时地接收所述从端机构动态测量得到的所述医疗介入器件的作用部受到的第一阻力。仅作为示例，以医疗介入器件为导丝、生理管状腔为血管为例进行说明，在血管介入手术中，导丝在血管的生理管状腔中行进以到达病变位置，然而血管走势多变，且有粗细变化，所以导丝在生理管状腔中行进时，用户需要时刻保持警惕，特别是在可能顶到诸如血管等生理管状腔的末端、进入分叉、撞到狭窄区等情况下，需要更加谨慎地操作，避免对血管等生理管状腔的损害。医疗介入器件的作用部可以为导丝头部，导丝头部为导丝前进方向的端部，其最先到达血管中的不同位置，当导丝的头部到达血管的较细位置，或者接近血管壁或狭窄区时，受到的阻力也会增大。从端机构可以通过动态测量导丝头部所受阻力的大小，来反映例如导丝头部逼近血管壁或狭窄区等位置的程度，进而提示当前导丝在行进的过程中可能发生风险的状况。

接下来，由主端机构的控制部执行步骤102，在步骤102中，判断第一阻力是否大于或等于第一阈值且小于第二阈值。当测量得到的第一阻力小于第一阈值时，说明医疗介入器件的作用部所受阻力较小，例如导丝刚刚穿出导管，尚未向狭窄处或管壁处行进，操作风险较低，因此不必对用户进行提示。而当测量得到的第一阻力等于或大于第二阈值时，说明操作风险很高，用户应立即停止对医疗介入器件的操作，否则将超出安全范畴。由此可知，第一阈值和第二阈值所定义的区间可以认为是表征医疗介入器件的作用部由于进入狭窄区，或逼近患者的生理管状腔的管壁等原因受到了一定的阻力，但还处于相对安全的范畴，需要谨慎操作，否则可能产生穿透管壁等风险的阻力区间。

在一些实施例中，第一阈值和第二阈值的具体数值可以在充分考虑各种介入手术可能发生的风险状况的情况下例如基于对实验数据的综合评估而确定，以确保各种介入手术均具有较低的操作风险。在另一些实施例中，也可以按照介入手术的类型、实施的部位等具体情况来设定第一阈值和第二阈值的数值，以便更准确地识别介入手术操作的风险区间，既不会在没有风险或风险较低的情况下过度地控制摇杆的操作，也不会在风险升高的情况下，使得介入手术的操作风险更小，同时操作效率更高。

如果步骤102的判断结果为“是”，即，第一阻力表明当前介入手术进入需要谨慎操作的阶段，则进入步骤103，在步骤103中，由主端机构的控制部基于所述第一阻力计算得到对所述摇杆的压紧力，并经由所述力反馈装置将所述压紧力施加到所述摇杆，以使得用户在操纵所述摇杆时感受到的第二阻力与所述第一阻力呈正相关。控制部可以按照第一阻力和压紧力的转换关系，实时地将第一阻力转换为对应的压紧力，其中，上述转换关系例如可以通过有人参与的实验来确定，具体的确定方式和具体的数值对应关系不做限定，只要能够使得第一阻力越大，通过压紧力使用户感受到的摇杆的第二阻力也越大即可。

在一些实施例中，还可以在第一阈值和第二阈值的范围内对与第一阻力相对应的压紧力进行非线性处理，也即，在第一阻力大于或等于第一阈值，且小于第二阈值的情况下，使得在第一阻力从第一阈值向第二阈值增加的过程中，第一阻力越靠近第二阈值，第一阻力的增加所导致的压紧力的增加的幅度也越大，以便于使用户操纵摇杆时直观且准确地感知到介入器件的作用部所受到的阻力更加接近谨慎操作区域的上限，从而相应地控制对摇杆操作时的动作，增强了用户的临床使用感，减少导丝刺穿血管等不期望的状况的发生概率，能够大大提升介入手术的安全性。

图2示出根据本申请另一实施例的用于介入手术机器人***的主端机构的控制方法的流程图。图2中的步骤101-步骤104与图1中相同，并且图2中“第一阻力”的含义与图1中的定义和含义相同，在此不赘述。如果在步骤102判断结果为否，此时说明第一阻力小于所述第一阈值的情况下，所述控制方法还包括：在步骤105，经由力反馈装置向所述摇杆施加的压紧力为0，在这种情况下，用户在操作摇杆时不会感受到额外的阻力，这使得用户在风险较低的情况下能够安全而快速地推进介入器件，从而更高效地完成介入手术。

在一些实施例中，所述力反馈装置包括成对的活动部件和成对的第一驱动部件，其中各个第一驱动部件分别驱动对应的活动部件，经由所述力反馈装置将所述压紧力施加到所述摇杆具体包括：由各个第一驱动部件驱动对应的活动部件向靠近或远离所述摇杆的方向移动，以使得移动后所述活动部件对所述摇杆施加的所述压紧力增大或减小。第一驱动部件驱动活动部件逐渐靠近摇杆时，可以通过抵压摇杆的活动部位，使得施加到摇杆的压紧力增大；反之，当第一驱动部件驱动活动部件逐渐远离摇杆时，可以使得施加到摇杆的压紧力相应地减小，直至完全释放。两个活动部件可以分别位于摇杆的摇摆方向的两侧，在摇杆的两侧同时抵压摇杆，能够使得摇杆受到均衡的压紧力。

进一步地，所述手术机器人***还包括夹紧装置，所述夹紧装置包括第二驱动部件以及与所述第二驱动部件分别连接的第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部和第二夹持部分别位于所述摇杆的摇摆方向的两侧，所述控制方法进一步包括：如果步骤103判断结果为否，说明此时所述第一阻力大于或等于第二阈值，则进行步骤106，经由所述第二驱动部件，同时驱动所述第一夹持部和第二夹持部配合夹住所述摇杆，使所述摇杆停留在当前位置。如此，当导丝头部已经处于危险的区域时，第一夹持部和第二夹持部分别从摇杆的摇摆方向的两侧配合夹住摇杆。具体的，第一夹持部和第二夹持部可以分别抵住摇杆的摇杆轴的位置，以便及时阻止摇杆活动，使得摇杆无法再进一步动作。此时，从端机构也不会动作，可以有效保护血管不被穿破，避免血管介入手术中危险情况的发生。之后用户例如可以通过显示器操作来解除制动，使第一夹持部和第二夹持部远离摇杆，然后用户可以操作摇杆使导丝脱离危险区域。

在一些实施例中，所述控制部还包括无线通信模块，所述控制方法进一步包括：所述主端机构的控制部经由所述无线通信模块实时地接收动态测量得到的所述医疗介入器件的作用部受到的第一阻力；以及所述控制部将用户操纵所述摇杆所产生的控制指令经由所述无线通信模块传输到所述介入手术机器人的从端机构，以便所述从端机构响应于所述控制指令而使得与所述摇杆对应的医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进。无线通信模块例如可以是蓝牙无线模块或WIFI无线模块等。另外控制部还可以包括电源（比如电池等），电源可以与无线通信模块和控制部分别连接，当电源电量不足时，控制部能够提示用户进行充电或连接外部电源等。无线通信模块能够使得控制部自动匹配对应的主端机构，特别是能够使得各个摇杆自动匹配并分别独立地控制对应的医疗介入器件，不必受限于有线线缆的连接，避免了繁琐而容易出错的有线电缆的连接过程，大大方便了医生临床手术，并且可以方便地支持远程手术操作。此外，通过无线通信模块实现控制部与介入手术机器人之间的信息交互，相比于有线连接方式，更加方便安装和转移。

在一些实施例中，主端机构还可以包括紧急制动按钮，紧急制动按钮与控制部连接，能够在紧急的情况下迅速切断主端机构对从端机构的控制，从而避免意外情况的发生。

在一些实施例中，所述控制方法进一步包括：所述主端机构的控制部基于所述第一阻力生成与所述第一阻力相匹配的告警提示信息。例如，第一阻力达到第一阈值，控制部可以生成一级告警提示信息；第一阻力达到第二阈值，控制部可以生成二级告警提示信息。在另一些实施例中，例如可以以不同频率和/或不同响度的声音信号，和/或，不同频率或不同强度的振动信号来作为不同的第一阻力的告警提示信息。在另一些实施例中，还可以通过呈现与阻力大小相关联的力度条和/或风险程度指示信息来作为不同的第一阻力的告警提示信息，其中，例如可以与第一阈值和第二阈值相关联地区分力度条不同范围的提示标识等。在其他一些实施例中，例如还可以根据第一阻力所处的范围来采用相应颜色的闪烁灯来作为不同的第一阻力的告警提示信息，等等，在此不一一列举，只要能够便于用户根据告警提示信息直观地感受到介入器件在血管内的风险状况即可。

在一些实施例中，所述主端机构还包括显示器，所述控制方法进一步包括在所述显示器上呈现下述中的至少一种：各个医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进的过程；动态测量得到的各个医疗介入器件的作用部受到的第一阻力，以及与所述第一阻力相匹配的告警提示信息；所述摇杆在移动过程中的摇摆角度和移动距离的参数信息；所述手术机器人***的运行模式信息和运行状态信息；基于所述第一阻力计算得到的对所述摇杆的压紧力，以及所述压紧力与第一阻力之间的力反馈曲线。这样，用户可以通过显示屏直观地监测第一阻力的大小，能够提升对介入器件的在血管内所处的位置和行进状态的感知，以及预判导丝接下来可能到达的区域和可能发生的状态变化，从而决定是否需要提前小心操作等。通过摇杆的移动的参数信息，可以辅助用户判断自己通过操作摇杆执行的操作是否得当。通过第一阻力和压紧力之间的力反馈曲线，方便用户直观地了解压紧力对应的第一阻力的情况，以便在受到压紧力时掌握对应的医疗介入器件的状态。须知，如上所述的显示内容都是为了使用户能够直观、实时地掌握其操作手术机器人执行手术的进程，已经对可能发生的风险状况进行监测和预判，从而相适应地调整其对摇杆的操作，但上述显示内容不必全部、同时呈现在显示器上，例如可以提供配置选项，由用户进行显示界面相关的配置，以便根据其自身习惯选择将至少部分内容在显示器上呈现。

图3示出根据本申请实施例的介入手术机器人***的整体结构的示意图。介入手术机器人***包括：主端机构201，所述主端机构201至少包括控制部2011、至少一个摇杆2013和对应于各个摇杆2013的力反馈装置2012，所述摇杆2013配置为控制从端机构202使得与所述摇杆2013对应的医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进；所述控制部2011配置为，在用户通过操纵摇杆2013来控制所述从端机构202使得与所述摇杆2013对应的医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进的过程中，实时地接收所述从端机构202动态测量得到的所述医疗介入器件的作用部受到的第一阻力，并在所述第一阻力大于或等于第一阈值，且小于第二阈值的情况下，基于所述第一阻力计算得到对所述摇杆2013的压紧力，并经由所述力反馈装置2012将所述压紧力施加到所述摇杆2013，以使得用户在操纵所述摇杆2013时感受到的第二阻力与所述第一阻力呈正相关。

从端机构202，所述从端机构202配置为：在用户操纵摇杆2013的控制下使得与所述摇杆2013对应的医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进，并动态地测量所述医疗介入器件的作用部受到的第一阻力。

通过介入手术机器人***，从端机构可以通过动态测量导丝头部所受阻力的大小，来反映例如导丝头部逼近血管壁或狭窄区等位置的程度，进而提示当前导丝在行进的过程中可能发生风险的状况。控制部可以按照第一阻力和压紧力的转换关系，实时地将第一阻力转换为对应的压紧力，第一阻力越大，通过压紧力使用户感受到的摇杆的第二阻力也越大，以便于使用户操纵摇杆时直观且准确地感知到介入器件的作用部所受到的阻力更加接近谨慎操作区域的上限，从而相应地控制对摇杆操作时的动作，增强了用户的临床使用感，减少导丝刺穿血管等不期望的状况的发生概率，能够大大提升介入手术的安全性。

因此，本申请的介入手术机器人***提供了在血管介入手术中控制介入手术机器人对介入器件进行操作的完整的控制装置。在控制介入器件进行介入手术的过程中避免危险情况的发生。

在一些实施例中，在所述第一阻力大于或等于第一阈值，且小于第二阈值的情况下，所述压紧力与所述第一阻力之间呈非线性变换关系，以使得在所述第一阻力从第一阈值向第二阈值增加的过程中，所述第一阻力越靠近第二阈值，所述第一阻力的增加所导致的所述压紧力的增加的幅度也越大，以便于使用户操纵摇杆时直观且准确地感知到介入器件的作用部所受到的阻力更加接近谨慎操作区域的上限，从而相应地控制对摇杆操作时的动作，增强了用户的临床使用感，减少导丝刺穿血管等不期望的状况的发生概率，能够大大提升介入手术的安全性。

在一些实施例中，所述控制部2011进一步配置为，在所述第一阻力小于所述第一阈值的情况下，经由所述力反馈装置2012向所述摇杆2013施加的压紧力为0。在这种情况下，用户在操作摇杆时不会感受到额外的阻力，这使得用户在风险较低的情况下能够安全而快速地推进介入器件，从而更高效地完成介入手术。

图4示出根据本申请实施例的主端机构的整体结构示意图。图5示出根据本申请实施例的主端机构内部的结构示意图。如图4和图5所示，在所述医疗介入器件为多个的情况下，用户可以通过操控各个摇杆2013，实现分别独立地控制对应的医疗介入器件，可以分别感受到每个介入器件的状态，便于用户更精准和安全地完成介入手术。这种方式更符合人体的控制习惯，用户更容易上手。

图6示出根据本申请实施例的夹紧装置和力反馈装置的整体结构的***图。图7示出根据本申请实施例的力反馈装置的整体结构的示意图。如图6和图7所示，在一些实施例中，所述力反馈装置2012包括成对的活动部件302和310和成对的第一驱动部件303和314，其中各个第一驱动部件303和314分别配置为驱动对应的活动部件302，向靠近或远离所述摇杆2013的方向移动，使得移动后所述活动部件302对所述摇杆2013施加的所述压紧力增大或减小。

图8示出根据本申请实施例的力反馈装置对摇杆施加压紧力的状态的结构示意图。在第一驱动部件303或314的驱动下，压紧块能够处于图7所示压紧块远离摇杆2013的状态，以及图8所示压紧块抵压到摇杆2013的状态。具体的，第一驱动部件303或314可以包括伺服丝杠电机，活动部件302可以是压紧块，压紧块设有螺纹孔，伺服丝杠电机的丝杠与压紧块的螺纹孔连接，使伺服丝杠电机能够带动压紧块移动。第一驱动部件303和314可以通过改变驱动力的方式，使活动部件302和310改变对摇杆2013的压紧力，这样可以使摇杆2013感受到第二阻力的变化，方便用户得知导丝的头部在血管中的受力变化的情况。

如图6和图7所示，在一些实施例中，力反馈装置2012还包括直线型的第一导轨306和第二导轨309，成对的压紧块分别与第一导轨306和第二导轨309配合连接，使得两个压紧块能够分别沿着所述第一导轨306和第二导轨309直线移动。通过导轨约束压紧块的移动轨迹，使压紧块能够向靠近或远离所述摇杆2013的方向移动。

如图6和图7所示，在一些实施例中，所述成对的活动部件302和310的端部分别设有弹性部件319，在所述第一压紧块抵压所述摇杆2013时，所述弹性部件319接触所述摇杆2013。由于弹性部件319具有弹性，因此通过弹性部件319能够方便向摇杆2013传递压紧力。弹性部件319可以为橡胶块或硅胶块等，本申请对此不做限制。

图9示出根据本申请实施例的夹紧装置和力反馈装置的整体结构的示意图。图10示出根据本申请实施例的夹紧装置夹紧摇杆的状态的结构示意图。如图3、图6和图9所示，在一些实施例中，所述介入手术机器人***还包括夹紧装置，所述夹紧装置包括第二驱动部件307以及与所述第二驱动部件307分别连接的第一夹持部301和第二夹持部316，所述第一夹持部301和第二夹持部316分别位于所述摇杆2013的摇摆方向的两侧，所述控制部2011进一步配置为，在所述第一阻力大于或等于第二阈值的情况下，控制所述第二驱动部件307，经由所述第一夹持部301和第二夹持部316配合夹住所述摇杆2013，使所述摇杆2013停留在当前位置。在第二驱动部件307的驱动下，夹紧装置能够处于图7所示第一夹持部301和第二夹持部316远离摇杆2013的状态，和图10所示第一夹持部301和第二夹持部316夹住摇杆2013的状态。

当导丝头部已经处于危险的区域时，第一夹持部301和第二夹持部316同时相向移动，分别从摇杆2013的摇摆方向的两侧配合夹住摇杆2013，使得摇杆2013无法再有动作，以便于摇杆2013及时停止，同时，从端机构202也不会动作，可以有效保护血管不被穿破，避免危险的发生。

如图6和图9所示，在一些实施例中，第二驱动部件307可以包括伺服丝杠电机，第一夹持部301和第二夹持部316可以分别为板状结构，并设有螺纹孔，伺服丝杠电机的丝杠分别与所述第一夹持部301和第二夹持部316的螺纹孔配合连接，且所述第一夹持部301和第二夹持部316的螺纹孔的内螺纹的方向相反，比如内螺纹的方向分别为顺时针螺纹和逆时针螺纹，使得所述伺服丝杠电机能够同时带动所述第一夹持部301和第二夹持部316相向移动或沿着相反的方向移动。

如图3所示，在一些实施例中，所述控制部2011还包括无线通信模块2015，所述无线通信模块2015配置为实时地接收动态测量得到的所述医疗介入器件的作用部受到的第一阻力；所述控制部2011可以进一步配置为，将用户操纵所述摇杆2013所产生的控制指令传输到所述介入手术机器人的从端机构202，以便所述从端机构202响应于所述控制指令而使得与所述摇杆2013对应的医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进。通过无线通信模块2015实现控制部2011与介入手术机器人之间的信息交互。无线通信模块能够使得控制部自动匹配对应的主端机构，特别是能够使得各个摇杆自动匹配并分别独立地控制对应的医疗介入器件，不必受限于有线线缆的连接，避免了繁琐而容易出错的有线电缆的连接过程，大大方便了医生临床手术，并且可以方便地支持远程手术操作。此外，通过无线通信模块实现控制部与介入手术机器人之间的信息交互，相比于有线连接方式，更加方便安装和转移。

在一些实施例中，所述主端机构201的控制部2011进一步配置为：基于所述第一阻力生成与所述第一阻力相匹配的告警提示信息，以便用户能够根据告警提示信息直观地感受到介入器件在血管内的风险状况。

如图3和4所示，在一些实施例中，所述主端机构201还包括显示器2014，所述显示器2014配置为呈现下述中的至少一种：各个医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进的过程；动态测量得到的各个医疗介入器件的作用部受到的第一阻力，以及与所述第一阻力相匹配的告警提示信息；所述摇杆2013在移动过程中的摇摆角度和移动距离的参数信息；所述手术机器人***的运行模式信息和运行状态信息；基于所述第一阻力计算得到的对所述摇杆2013的压紧力，以及所述压紧力与第一阻力之间的力反馈曲线。这样，用户可以通过显示屏直接看到第一阻力的大小，能够提升对介入器件的在血管内的行进状态的认知，预判导丝接下来可能处于的状态，是否需要提前小心操作等，显示器可以通过呈现不同颜色的图形元素来作为不同的第一阻力的告警提示信息。通过摇杆2013的移动的参数信息，可以直接看到操作摇杆2013的情况，可以使用户直观地进行判断和了解操作是否得当。用户通过手术机器人***的情况，可以了解介入手术机器人的状态，方便对其做出对应的操作指示。通过第一阻力和压紧力之间的力反馈曲线，方便用户直观地了解压紧力对应的第一阻力的情况，以便在受到压紧力时掌握对应的医疗介入器件的状态。在一些实施例中，显示器2014也可以设置多个，便于分别显示上述不同的信息。另外，主端机构的显示器2014与DSA设备的显示屏相互独立，因此不会对DSA显示屏上的内容形成遮挡。

在一些实施例中，显示器2014可以包括电容触摸式的显示屏。以便于用户可以直接在触摸屏上用手点击进行一些选择和设置操作。

如图3、图6和图7所示，在一些实施例中，所述介入手术机器人***还包括限位件308，所述限位件308上设有长条型开口，所述摇杆2013穿设于所述长条型开口，便于限定所述摇杆2013沿着所述长条型开口的延伸方向摆动。在长条型开口的约束下，限定摇杆2013的摆动方向为长条型开口的延伸方向，通过摇杆2013的摆动只操控导丝进入血管的病灶位置的过程中的前进动作或撤出血管的动作。

如图6和图7所示，在一些实施例中，摇杆2013包括摇杆主体312和摇杆把手305。摇杆把手305为用户手握持的部分。进一步，摇杆把手305与摇杆主体312转动连接，摇杆主体312的内部设有编码器，编码器与摇杆把手305连接，使得编码器检测摇杆把手305的转动角度。以此来控制导丝在血管内的转动角度，并且摇杆把手305还能带动摇杆主体312摆动。

如图6和图9所示，在一些实施例中，夹紧装置还包括直线型的第三导轨315，第一夹持部301和第二夹持部316与第三导轨315连接，且能够沿着第三导轨315滑动。第三导轨315的布置方向可以与限位件308的长条型开口的延伸方向平行，便于第一夹持部301和第二夹持部316能够夹住摇杆2013后，及时制止摇杆2013的沿着长条型开口的延伸方向的摆动。

如图3和图6所示，在一些实施例中，所述力反馈装置2012还包括震动装置317，控制部2011与震动装置317连接。震动装置317可以包括振动马达，控制部2011可以将第一阻力转换为振动马达的转动频率，以使用户感受到不同的震动频率，以向用户传达告警提示信息。

如图6和图7所示，在一些实施例中，所述介入手术机器人***还包括弧形板318，所述摇杆2013穿设于所述弧形板318，在所述第一阻力大于或等于第一阈值，且小于第二阈值的情况下，在摇杆2013摆动的范围内，所述成对的活动部件302和310能够分别抵压所述弧形板318的弧形的第一侧边部和第二侧边部，使得所述摇杆2013在摆动的过程中能够受到第二阻力。压紧块只能在摇杆2013的一个位置处触碰到摇杆2013，当摇杆2013摆动到其它位置时，压紧块可能无法对摇杆2013施加压紧力。而设有弧形板318的摇杆2013，弧形板318跟随摇杆2013的摆动而发生转动，由于弧形板的结构特点，压紧块能够在摇杆2013的摆动过程中一直触碰到弧形板318的弧形的侧边部，以便在摇杆2013的摆动过程中对摇杆2013施加压紧力。

在一些实施例中，控制部2011还可以设有蜂鸣器，方便根据不同的状态，给予用户不同的声音提示，比如当第一阻力在大于或等于第一阈值且小于第二阈值的情况以及大于等于第二阈值的情况，可以使用不同频率和/或不同响度的声音给予用户告警提示信息。

在一些实施例中，力反馈装置还包括第一电机支架304和313，分别用于支撑两个第一驱动部件。

在一些实施例中，夹紧装置还包括第二电机支架308，用于支撑第二驱动部件307。

此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本申请的具有等同元件、修改、省略、组合（例如，各种实施例交叉的方案）、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由权利要求以及其等同物的全部范围所指示。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例（或其一个或更多方案）可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本申请。这不应解释为一种不要求保护的申请的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本申请的主题可以少于特定的申请的实施例的全部特征。从而，权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种介入手术机器人***，其特征在于，包括：

主端机构，所述主端机构至少包括控制部、至少一个摇杆和对应于各个摇杆的力反馈装置，所述摇杆配置为控制从端机构使得与所述摇杆对应的医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进；所述控制部配置为，在用户通过操纵摇杆来控制所述从端机构使得与所述摇杆对应的医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进的过程中，实时地接收所述从端机构动态测量得到的所述医疗介入器件的作用部受到的第一阻力，并在所述第一阻力大于或等于第一阈值，且小于第二阈值的情况下，基于所述第一阻力计算得到对所述摇杆的压紧力，并经由所述力反馈装置将所述压紧力施加到所述摇杆，以使得用户在操纵所述摇杆时感受到的第二阻力与所述第一阻力呈正相关，所述压紧力与所述第一阻力之间呈非线性变换关系，以使得在所述第一阻力从第一阈值向第二阈值增加的过程中，所述第一阻力越靠近第二阈值，所述第一阻力的增加所导致的所述压紧力的增加的幅度也越大；以及，在所述第一阻力小于所述第一阈值的情况下，经由所述力反馈装置向所述摇杆施加的压紧力为0；

所述力反馈装置包括成对的活动部件和成对的第一驱动部件，其中各个第一驱动部件分别配置为驱动对应的活动部件，向靠近或远离所述摇杆的方向移动，使得移动后所述活动部件对所述摇杆施加的所述压紧力增大或减小；

从端机构，所述从端机构配置为：在用户操纵摇杆的控制下使得与所述摇杆对应的医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进，并动态地测量所述医疗介入器件的作用部受到的第一阻力。

2.根据权利要求1所述的介入手术机器人***，其特征在于，所述介入手术机器人***还包括夹紧装置，所述夹紧装置包括第二驱动部件以及与所述第二驱动部件分别连接的第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部和第二夹持部分别位于所述摇杆的摇摆方向的两侧，所述控制部进一步配置为，在所述第一阻力大于或等于第二阈值的情况下，控制所述第二驱动部件，经由所述第一夹持部和第二夹持部配合夹住所述摇杆，使所述摇杆停留在当前位置。

3.根据权利要求1所述的介入手术机器人***，其特征在于，所述控制部还包括无线通信模块，

所述无线通信模块配置为：实时地接收动态测量得到的所述医疗介入器件的作用部受到的第一阻力；以及

所述控制部进一步配置为：将用户操纵所述摇杆所产生的控制指令传输到所述介入手术机器人的从端机构，以便所述从端机构响应于所述控制指令而使得与所述摇杆对应的医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进。

4.根据权利要求1所述的介入手术机器人***，其特征在于，所述主端机构的控制部进一步配置为：基于所述第一阻力生成与所述第一阻力相匹配的告警提示信息。

5.根据权利要求1所述的介入手术机器人***，其特征在于，所述主端机构还包括显示器，所述显示器配置为呈现下述中的至少一种：

各个医疗介入器件在患者的生理管状腔中行进的过程；

动态测量得到的各个医疗介入器件的作用部受到的第一阻力，以及与所述第一阻力相匹配的告警提示信息；

所述摇杆在移动过程中的摇摆角度和移动距离的参数信息；

所述手术机器人***的运行模式信息和运行状态信息；

基于所述第一阻力计算得到的对所述摇杆的压紧力，以及所述压紧力与第一阻力之间的力反馈曲线。

6.根据权利要求1所述的介入手术机器人***，其特征在于，所述介入手术机器人***还包括限位件，所述限位件上设有长条型开口，所述摇杆穿设于所述长条型开口，便于限定所述摇杆沿着所述长条型开口的延伸方向摆动。

7.根据权利要求1所述的介入手术机器人***，其特征在于，所述介入手术机器人***还包括弧形板，所述摇杆穿设于所述弧形板，在所述第一阻力大于或等于第一阈值，且小于第二阈值的情况下，在摇杆摆动的范围内，所述成对的活动部件能够分别抵压所述弧形板的弧形的第一侧边部和第二侧边部，使得所述摇杆在摆动的过程中能够受到第二阻力。