微創醫療機器人系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微創醫療機器人系統，尤其涉及一種能增加檢出率、提高手術安全性、避免醫源性交叉感染的用于比如前列腺癌的診斷與治療的醫療機器人系統。
[0002]本發明還涉及微創醫療機器人系統的使用方法，包括其具體應用領域和應用其來定位介入設備的方法。
【背景技術】
[0003]前列腺癌多發于男性泌尿生殖系統，是一種惡性腫瘤，早期常無癥狀，潛伏期長，發病率與死亡率呈逐年上升趨勢。如何早期診斷并治療前列腺癌，具有重要的臨床意義。目前，臨床多采用實時2D經直腸超聲引導下的六分儀經直腸穿刺活檢搭配穿刺模板進行篩查和診斷。
[0004]中國發明專利申請CN 104720853 A公開了一種超聲引導自動前列腺活檢粒子植入系統及扎針方法。在支撐平臺上固定有定位模塊和圖像采集模塊，并且在支撐平臺的前端設置有水平穿刺定位板。調整定位模塊使得活檢槍呈水平位置放置，按照定位板的空隙逐個進行取樣。
[0005]然而，類似于以上專利文件所公開的常規模板法穿刺法有以下問題。
[0006]1.模板法導程短，偏差大:首先，相對于臨床所用的活檢槍/粒子植入槍的長度，模板的導向孔長度較短，容易造成活檢槍/粒子植入槍定位偏差；其次，模板的導向孔位置、孔間距離無法調整，限制了活檢槍的穿刺點選取，對于直徑小于5mm的病灶，可能無法完整取樣，導致漏檢率、假陰性率升高，或者限制粒子植入槍的路徑選擇，造成植入粒子的放射劑量分布與目標不一致；第三，當活檢槍或粒子植入槍遇到恥骨阻擋時，恥骨附近(癌癥高發區)的組織樣本難以采集，或難以將放射性粒子植入到預計位置，局限性和盲目性較高。因此，模板法可能影響病理檢驗結果，或導致植入粒子的實際放射劑量分布與計劃產生偏差，影響放療效果。
[0007]2.介入前缺乏自檢機制，介入中缺乏實時監控:首先，當定位模塊的位置調整完畢，即插入活檢針，沒有校驗過程，無法判斷活檢槍的插入位置或姿態是否準確，若由于軟件、硬件等原因，造成定位模塊和/或活檢槍姿態異常，在活檢槍抵達受術者皮膚表面前，系統無法檢出，可能誤傷受術者，比如扎進尿道、引起并發癥等，即介入前缺乏自檢機制；其次，現有的成像技術多為將所有掃描完成的2D序列經重構建模，獲得靜態3D影像作為術中引導，喪失了實時性，當活檢槍/粒子植入槍進入體內后，難以準確獲取其深度、角度、軌跡等信息，較大程度上依賴術者的經驗與技能水平，誤操作、誤傷其他器官可能性增加，即介入中缺乏實時監控。
[0008]3.維護成本高:現有設備中，由于其結構的固有特點，受術者的血液可能倒流進設備造成污染，增加醫院的維護成本，甚至影響設備功能和手術進程。
【發明內容】
[0009]有鑒于此，本發明所要解決的技術問題是克服前述缺陷中的一種或多種。
[0010]根據本發明的一個方面，提供一種微創醫療機器人系統。該微創醫療機器人系統包括:工作機構、調整機構、控制機構和人機交互機構。工作機構定位在調整機構上，并且調整機構定位在控制機構上。工作機構進一步包括:雙孔式防護定位孔板、導向針筒、超聲探頭、超聲探頭運動機構、支架、基座以及導向針筒運動控制機構。支架包括左支架、右支架以及連接左支架和右支架上部的上支架。雙孔式防護定位孔板可拆卸地安裝在左支架上，超聲探頭運動機構可滑動地安裝在上支架上，超聲探頭夾持于所述超聲探頭運動機構中。左支架、右支架和導向針筒運動控制機構安裝在基座上。調整機構被設置為根據患者的體位和/或手術臺的位置來調整工作機構的水平位置、豎直位置和/或俯仰角度。人機交互機構被配置為顯示工作機構所采集的實時影像，接收外部輸入，并且還被配置為與控制機構通訊，從而通過控制機構來對工作機構中的組件進行控制。
[0011]根據本發明的一個實施方式，導向針筒運動控制機構可以包括內含電機的支撐臂和運動控制模塊，二者的控制與運動相互獨立，以實現對導向針筒的定位，可以包括對其自身姿態與空間位置的調整。內含電機的支撐臂可以被配置為控制導向針筒的升降運動、俯仰運動和/或左右平移運動。運動控制模塊可以被配置為控制導向針筒相對于基座的前后運動和/或相對于基座的旋轉運動。所述左右平移運動的方向和所述前后運動的方向可以是相互垂直的。所述旋轉運動可以是以導向針筒運動控制機構與基座的安裝點為旋轉支點。
[0012]根據本發明的一個實施方式，所述微創醫療機器人系統還可以包括設置在左支架、右支架、上支架或者基座上的連接器，用于工作機構的供電與通訊。
[0013]根據本發明的一個實施方式，雙孔式防護定位孔板的外側上部可以為突出結構，包括兩個貫通的定位孔。
[0014]根據本發明的一個實施方式，雙孔式防護定位孔板的突出結構的下部可以開有血槽。
[0015]根據本發明的一個實施方式，所述微創醫療機器人系統還可以包括外部指令觸發裝置，被配置為發出信號，使得導向針筒的定位切換被使能。
[0016]進一步地，外部指令觸發裝置可以被實現為設置在控制機構下部的腳踏板。
[0017]根據本發明的一個實施方式，人機交互機構可拆卸地安裝在控制機構上或獨立設置。
[0018]根據本發明的一個實施方式，所述微創醫療機器人系統還可以包括推手和/或萬向輪。推手和/或萬向輪可以被配置為輔助微創醫療機器人系統的轉移和/或固定。
[0019]根據本發明的一個實施方式，控制機構可以包含適用于容納人機交互機構和工作機構的空間。
[0020]根據本發明的一個實施方式，工作機構可以配合活檢槍或者放射性粒子植入槍使用。
[0021]根據本發明的另一個方面，將前述微創醫療機器人系統應用在前列腺活檢或放射性粒子植入等領域中。為此，所述工作機構可以配合著適用于前列腺癌診斷或治療的活檢槍或者放射性粒子植入槍使用。從而，提供了一種可以集合前列腺癌診斷與治療功能的微創手術系統。
[0022]根據本發明的又一個方面，提供一種定位介入設備的方法。該方法包括:對前述工作機構的導向針筒進行定位，使得導向針筒落在目標取樣點與雙孔式防護定位孔板中的一個孔所確定的直線上，介入設備可以穿過導向針筒作用于目標取樣點；或對導向針筒進行定位，使得導向針筒落在放射性粒子目標植入路徑所確定的直線上，介入設備可以穿過導向針筒作用于目標植入路徑。以上兩種情況中，介入設備的介入深度可以由導向針筒的位置所限定。即，導向針筒的空間位置，尤其是其后端的位置，可以限定介入設備的介入深度，無需額外的介入設備深度控制部件。這種設計簡化了系統的結構，避免了設置深度控制部件和/或驅動其運動的電機在空間上與系統中其他部件的沖突。例如，在系統術前自檢過程中或者在導向針筒的定位中，設置在針筒后方的深度控制部件和/或驅動其運動的電機，可能被其他部件擋住，導致導向針筒無法調整到目標位置、姿態，也可能撞到系統其他部件，如超聲探頭，造成探頭的移位甚至損壞。
[0023]根據本發明的一個實施方式，介入設備可以是活檢槍或者放射性粒子植入槍。
[0024]根據本發明的實施方式，提出一種防護定位孔板與導向針筒相結合定位的方法，可在影像引導下，精準實施活檢取樣。若導向針筒的定位發生錯誤，則導向針筒沒有落在目標路徑所確定的直線上，所以沿導向針筒穿過的介入設備，將無法依計劃抵達防護定位孔板上的貫通定位孔，而是被防護定位孔板擋住、無法穿過貫通定位孔并抵達受術者皮膚，從而實現了介入設備在介入人體前的自檢過程，避免了由于硬件、軟件等故障引發的導向針筒定位錯誤導致的對受術者的傷害，提高了系統的安全性、可靠性。本發明的實施方式使得手術操作可視化，提高檢出率，減少受