[发明专利]一种前列腺穿刺手术机器人

说明书

本发明公开了一种前列腺穿刺活检手术机器人，用于辅助医生进行前列腺的穿刺活检手术，包括：升降调节机构、第一直线运动机构、第二直线运动机构、第一角度调节机构、第二角度调节机构、穿刺组件。穿刺角度仅由第一角度调节机构和第二角度调节机构决定，穿刺部位的对准则由升降机构、第一直线运动机构、第二直线运动机构共同完成，穿刺组件控制穿刺针的进给。本发明位置调节与角度调节相互独立，互不影响，从而使手术操作灵活度高，而六个自由度的控制，在保证手术位置和角度精确的情况下，能够尽可能的扩大调整范围，适应不同环境、不同患者的实际需求；位置、角度调整灵活，穿刺过程平稳，提高了穿刺活检的精度。

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种前列腺穿刺手术机器人，用于辅助医生进行前列腺的穿刺活检手术。

背景技术

前列腺癌在全球各种恶性肿瘤中的发病率位列第二，在美国已经超过肺癌，高居第一。近年来，随着社会和经济的快速发展，人们生活水平显著提高，前列腺癌在我国的发病率和死亡率呈明显上升态势。经直肠超声引导下前列腺穿刺活检术是确诊前列腺癌的金标准，但其活检取样的结果易受人工扎针精度、活检针刺入姿态限制等因素的影响。前列腺穿刺活检机器人将有利于提高活检样本的利用率，提升前列腺活检的扎针精度和缩短手术时间，已成为国内外的研究热点。目前，国内外高校等科研机构在前列腺穿刺活检机器人开发方面开展了一定的研究工作：

韩国的Bummo Ahn等人将触诊应用于前列腺穿刺活检中，开发出一款前列腺穿刺活检机器人。该机器人通过计算机进行控制，无需手工完成穿刺操作，通过将压力传感器加入到探头前端从而完成医学上的触诊，甄别出由于肿瘤而使组织硬度增加的区域，然后对这一部分进行穿刺，增强了穿刺的针对性，但是对于这种触诊方式在前列腺肿瘤区域判断的可靠性还有待考证。

Nikolai Hungr等人开发了基于超声导引的前列腺癌短程治疗的机器人，该机器人超声探头和穿刺针相互分离，整个短程治疗的穿刺过程无需手工操作，通过计算机控制，最大误差小于2mm。但是，整个系统体积过于庞大，需要占用较大的空间。

德国的Longquan Chen等人针对MRI成像环境，开发了一款前列腺穿刺手术机器人。该机器人拥有五个自由度，满足了对前列腺各部分进行穿刺的需求。同时通过MRI进行手术导航，具有较高的定位精度。但是，因应用于MRI成像的环境中，所以整个机器人的材料有特殊要求，成本较高。

2014年，由IEEE成员Dan Stoianovici等人开发了一台经直肠的前列腺穿刺活检机器人。该机器人拥有3个自由，采用气动方式进行驱动，工作在MR的环境中。其中机器人整体结构比较紧凑，可实现部分的位置调整，但是最后的穿刺仍然要靠人工去进行。而且通过直肠进行穿刺活检相较于经会阴的方法更容易带来穿刺后的并发症。

由新加坡南洋理工大学的Wan Sing Ng等人开发的经会阴前列腺穿刺活检机器人通过超声进行手术导航，可以提前进行穿刺路径的手术规划和前列腺的三维图像重建。该机器人包含9个自由度。超声探头和穿刺模块相互分离，通过一段弧形导轨来调节穿刺针的穿刺角度，探头可以在水平和竖直平面内旋转。虽然机器人较为灵活，但是仍然要靠医生通过手动去进行一部分的位置调节。

国内，哈尔滨工业大学开发了三维超声影像引导下的介入手术机器人辅助系统，该系统包括6自由度穿刺机器人、三维超声及电磁定位模块三部分。其中，三维超声用于医生了解到病灶信息及进针路径的规划，而电磁定位模块用于对机器人末端进行空间定位与实时监测。

天津大学设计了基于二维超声导引的六自由度前列腺近距离治疗机器人，该机器人包括定位模块和位于定位模块上的驱动模块，其中驱动模块由超声探头夹持器和导引模块组成，机器人能操控导引模块到达合适位置和旋转至合适角度。

上述机器人大多存在结构复杂，灵活性不足，可实现的扎针范围和入针角度有限等缺点，因此研究结构精简、灵活性好且入针角度调节范围大的前列腺穿刺活检手术机器人对提高活检效率和准确率具有重要价值和意义。