[实用新型]一种微创手术机器人的手术器械末端结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及手术器械技术领域，特别是涉及一种微创手术机器人的手术器械末端结构。

背景技术

微创手术因具有创伤小、疼痛少、住院时间短、身体机能恢复快等优点，越来越受到患者的欢迎，给患者带来福音。但是微创手术器具自身所具有的一些特点，例如细长手术器具有限的灵巧度、有限的视场以及镜像运动效果等，使得在实施微创手术的时候对医生提出了更高要求。近年来，为了解决传统微创手术器具给医生造成的手术执行障碍，主从式的遥操作机器人技术被引入到微创手术中，如达芬奇手术机器人(Intuitive Surgical,Inc.)，这种主从式微创手术机器人最大的优点是引入了多自由度的手术操作手臂来增加手术器具的灵活性，还有引入了诸如高清晰的手术场景图像显示技术、消除手术医生震颤技术等。

为了最大限度的模拟开腔手术中外科医生肩关节和腕关节的运动，常见的微创外科手术机器人从端操作臂自由度数一般设置为6个。在机器人微创外科手术中，为了实现手术器械末端能够到达患者病灶，手术开始之前需要在患者腔壁上开4-5个直径为10mm的切口，细长的手术器具通过这些切口实现对患者病灶部位的手术操作。然而，这些小的切口限制了手术器具2个自由度，为了模拟医生手臂运动，这就使得在患者体外的手术器具自由度必须达到4个。这外部的4个自由度模拟了外科医生在开放式手术中的肩关节运动情况，而在患者体内的手术器具2个自由度末端用于模拟外科医生的腕部2个自由度的运动。

如美国实用新型专利US2010/0004663A1，名称为“Surgical Instrument Wrist”，公开了一种具有6个自由度的微创手术器具，其中在患者体内的手术器具末端有两个自由度，留在患者体外的手术器具为4个自由度。然而，这种手术器具末端的两个旋转轴不在同一个轴平面内，这使得末端两个自由度发生耦合，当驱动器给一个关节发送驱动信号的时候，导致两个关节发生联动。此外，该手术器具的末端无法实现单独沿着手术器具插入方向上的旋转运动，该旋转运动必须借助于安装在患者体外的其他旋转轴来实现。

美国实用新型专利US7819884B2，名称为“Robotically Controlled Medical Instrument”，公开了一种由串联铰链组成的多自由度手术器具，该手术器具可以实现对手术器具末端执行器位姿的柔性控制。然而该实用新型公开的手术器具末端仅具有一个夹紧机构，同时也无法实现末端关节沿着手术器具插入方向的旋转操作。

文献[“Development of a dexterous minimally-invasive surgical system”(J.Arata,S.Warisawa,M.Hashizume,and M.Mitsuishi,IFMBE Proceedings,2007,14(6):4153-4156)](中文名称：一种灵巧的微创手术系统的开发)开发了一款灵巧的、具有力反馈功能的手术机器人系统，该系统的手术器具末端采用刚性的连杆机构来实现手术器具末端关节在患者体内的3个自由度运动。但是连杆驱动的手术器具的末端关节在旋转运动时具有较大的摩擦力，这对关节驱动器的驱动能力有较高的要求。此外，该手术器具的末端也不能实现单独的旋转运动。

文献[“Development of a Medical Robot System for Minimally Invasive Surgery”(M.Feng,Y.Fu,B.Pan,C.Liu,The International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery,2011,8(1):85-96)](中文名称：一种适用于微创手术的医疗机器人系统的开发)提出了一种具有4个自由度的微创机器人手术器械，该手术器械的末端旋转自由度由安装在患者体外的其他旋转关节来完成。

文献[一种新型机器人微创手术微器械的机构设计及运动学分析，马如奇，王伟东，董为，杜志江，机器人，2013，35(4)：402-409.]开发了一种使用钢丝驱动的具有柔性关节的微创手术机器人手术器械。同样，该手术器械的末端关节也没有设置单独的旋转关节，无法实现单独的旋转运动。