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一種激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法

文檔序號(hào):1205484閱讀:224來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):一種激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于醫(yī)療手術(shù)器械技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。
背景技術(shù)
惡性腫瘤的三大傳統(tǒng)治療措施主要包括手術(shù)切除、放療和化療,其中,手術(shù)切除是腫瘤治療中的黃金標(biāo)準(zhǔn)方法之一,其基本目的在于應(yīng)用外科手術(shù)將已發(fā)生病變的腫瘤組織予以切除,以消除進(jìn)一步可能產(chǎn)生惡化的風(fēng)險(xiǎn)。然而,這類(lèi)手術(shù)的臨床效果大多差強(qiáng)人意。由于快速生長(zhǎng)的腫瘤與血管總是呈千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系,常規(guī)的手術(shù)切除手段因而很容易 造成出血,繼而極易引發(fā)腫瘤擴(kuò)散,導(dǎo)致手術(shù)失敗和加速病人的死亡進(jìn)程。此外,某些惡性腫瘤如胰腺癌會(huì)將大動(dòng)脈或其它關(guān)鍵血管包裹住,從而使此類(lèi)病人不適合做常規(guī)手術(shù)切除。這些因素實(shí)際上也是長(zhǎng)期以來(lái)采用常規(guī)外科手術(shù)切除治療后腫瘤復(fù)發(fā)率居高不下的原因。顯然,若能找到高安全性的手術(shù)切除方式,則對(duì)腫瘤臨床具有至關(guān)重要的意義。眾所周知,低溫外科手術(shù)和激光手術(shù)最吸引人之處在于它們具有快速、干凈、低痛苦、止血性好等優(yōu)點(diǎn)。正因如此,這兩類(lèi)物理療法已被廣泛用于治療皮膚疾病、青光眼以及各種腫瘤等。然而,簡(jiǎn)單地摧毀病變組織并不總是有利的。比如,激光熱療中其強(qiáng)烈加熱可能導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的迅速擴(kuò)散,而低溫手術(shù)一些情況下由于受冷凍強(qiáng)度的限制尚不能將腫瘤徹底消融掉??梢栽O(shè)想,將低溫冷凍和激光輔助手術(shù)切割聯(lián)合起來(lái)可望成功解決上述問(wèn)題。為此,我們提出采用冷凍法將腫瘤區(qū)域預(yù)先凍結(jié)下來(lái),以削弱其擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn),再借助高功率激光將此部分病變組織以非接觸的方式切割下來(lái),從而達(dá)到去除腫瘤目的的方法,并通過(guò)概念性試驗(yàn)初步證實(shí)了這一新型手術(shù)的組織切除原理。然而,這里的激光冷凍切除至多是一種模式的提出。在我們前期所開(kāi)展的研究中,主要是相應(yīng)原理性試驗(yàn)的演示,并未能發(fā)展出對(duì)應(yīng)的醫(yī)療器械系統(tǒng),其實(shí)施實(shí)際上是基于離散的裝置手工完成的,系統(tǒng)稀松龐大,并不是具備集成化功能的醫(yī)療器械,其試驗(yàn)過(guò)程具體為,先采用一臺(tái)冷凍設(shè)備提供的探針以微創(chuàng)方式插入目標(biāo)組織對(duì)其予以?xún)鼋Y(jié),之后再借助另一臺(tái)激光系統(tǒng)提供的探頭對(duì)凍結(jié)的組織予以切除,這種方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)組織進(jìn)行凍結(jié)并切除,但也隱含著相應(yīng)的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)不足,主要包括(1)人為因素過(guò)多整個(gè)手術(shù)過(guò)程中的冷凍、激光的開(kāi)啟及相應(yīng)操作環(huán)節(jié)多,過(guò)程復(fù)雜,手術(shù)器械不易固定,插入組織后易于錯(cuò)位,整個(gè)手術(shù)需完全依靠人員手工操作,可靠性和自動(dòng)化程度不夠,會(huì)嚴(yán)重影響到手術(shù)質(zhì)量,比如試驗(yàn)中存在因手動(dòng)控制不便,導(dǎo)致組織斷面出現(xiàn)燒焦的情形。(2)存在機(jī)械性創(chuàng)傷冷凍探針插入目標(biāo)組織的過(guò)程中,必然會(huì)先入為主地造成對(duì)腫瘤周?chē)M織的穿刺創(chuàng)傷,引起出血;若觸及大血管,所由此帶來(lái)的大出血對(duì)手術(shù)進(jìn)行極為不利;即使手術(shù)是成功的,探針術(shù)后拔出體外后,被切斷的血管也有可能重新恢復(fù)流通,上下游血液于是會(huì)流通至此,從而造成體內(nèi)失血和淤血,因此必須予以合適處理。(3)存在腫瘤擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)探針冷凍前的介入過(guò)程中,會(huì)因穿刺腫瘤而造成腫瘤細(xì)胞被攜帶至周邊環(huán)境,進(jìn)而引起擴(kuò)散,這也是以往造成腫瘤復(fù)發(fā)的關(guān)鍵因素之一。(4)手術(shù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)由于凍結(jié)是一個(gè)逐漸發(fā)展的過(guò)程,上述冷凍過(guò)程必須先確保目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的腫瘤組織完全被凍結(jié),因而所需花費(fèi)的時(shí)間相當(dāng)可觀,事實(shí)上,若治療的目的是切除腫瘤,并不需要對(duì)整個(gè)目標(biāo)部位加以?xún)鼋Y(jié),只需確保待切割部位特別是大血管組織達(dá)到深度凍結(jié)即可。(5)存在潛在性冷凍損害在我們以往的預(yù)冷過(guò)程中,由于組織、血管結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,區(qū)域冷卻難以確保只對(duì)目標(biāo)腫瘤造成冷凍,事實(shí)上無(wú)疑也同時(shí)會(huì)對(duì)周?chē)=M織造成一定的冷凍傷害。對(duì)此的避免可通過(guò)僅對(duì)局部目標(biāo)組織予以?xún)鼋Y(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度的腫瘤切割,對(duì)患者術(shù)后恢復(fù)會(huì)很有利。以上原因,均對(duì)發(fā)展精確化、可視化的激光冷凍切除系統(tǒng)提出了緊迫需求。
本發(fā)明的目的是提供一種高安全性的基于激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人裝置,其冷凍和切除均通過(guò)非接觸方式實(shí)施,可實(shí)現(xiàn)邊冷卻,邊切除,整個(gè)過(guò)程可視化,操作完全由醫(yī)生操縱機(jī)器手自動(dòng)進(jìn)行,因而可確保治療的精確化和數(shù)字化。這種激光冷凍切除手術(shù)機(jī)器人的概念系首次提出,以往在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)和專(zhuān)利中尚未見(jiàn)報(bào)道,可望開(kāi)辟外科手術(shù)切除的新方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下;本發(fā)明提供的激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),其包括一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)I ;所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)I由計(jì)算機(jī)主機(jī)11和計(jì)算機(jī)顯示屏12組成;一低溫系統(tǒng);所述低溫系統(tǒng)由低溫發(fā)生器2、連通于低溫發(fā)生器2頂端的低溫傳輸管24和低溫電磁閥21組成,所述低溫傳輸管24套裝有保溫管22 ;一激光器3 ;所述激光器3由連通于激光器3頂端的激光光纖32和激光器開(kāi)關(guān)31組成;一通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)13與計(jì)算機(jī)主機(jī)I電連接的手術(shù)機(jī)器人主機(jī)系統(tǒng)4 ;所述手術(shù)機(jī)器人主機(jī)系統(tǒng)4由低溫發(fā)生器2、激光器3及手術(shù)機(jī)械臂8組成;所述手術(shù)機(jī)械臂8為通過(guò)計(jì)算機(jī)主機(jī)11控制作自由移動(dòng)的機(jī)械臂;所述手術(shù)機(jī)械臂8由多段手臂段及將各手臂段8連接成一體的連接關(guān)接組成;所述手臂段為空心管腔;所述低溫發(fā)生器2的低溫傳輸管24穿過(guò)支撐部件6依次伸入多段手臂段的空心管腔并至手術(shù)機(jī)械臂8末端;低溫傳輸管24內(nèi)的低溫流體通過(guò)低溫電磁閥21與所述低溫發(fā)生器2相連通;所述激光器3的激光光纖32穿過(guò)支撐部件6依次伸入多段手臂段的空心管腔并至手術(shù)機(jī)械臂8末端;與計(jì)算機(jī)主機(jī)11電連接的末端圖像探測(cè)器74穿過(guò)支撐部件6依次伸入多段手臂段的空心管腔并至手術(shù)機(jī)械臂8末端;所述末端圖像探測(cè)器74接收相關(guān)圖像并通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)13傳輸至計(jì)算機(jī)主機(jī)2,同時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)顯示屏12上;所述手術(shù)機(jī)械臂8的首段手臂段與支撐部件6相連的端部裝有帶保溫層91的負(fù)壓吸汽機(jī)9 ;計(jì)算機(jī)主機(jī)11控制手術(shù)機(jī)器人主機(jī)4,并通過(guò)控制手術(shù)機(jī)器人主機(jī)4指令手術(shù)機(jī)械臂8在不同方位的移動(dòng)、冷凍及切割工作。本發(fā)明提供的激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),還包括一匯合機(jī)構(gòu)5 ;所述匯合機(jī)構(gòu)5為一矩形空心框架,該矩形空心框架內(nèi)設(shè)有人字形管道,所述人字形管道的下部第一管道221和第二管道321分別與上部匯合管道相連通;所述支撐部件6位于該匯合機(jī)構(gòu)5的上端;所述低溫傳輸管24依次穿過(guò)第一管道221、上部匯合管道及支撐部件6伸入手術(shù)機(jī)械臂內(nèi)至手術(shù)機(jī)械臂末端;所述激光光纖32依次穿過(guò)第二管道321、上部匯合管道及支撐部件6伸入手術(shù)機(jī)械臂內(nèi)至手術(shù)機(jī)械臂末端。所述的低溫傳輸管24和所述的激光光纖32為1-30根。所述的低溫傳輸管24為柔性良好的金屬波紋管。所述的低溫傳輸管24為不銹鋼材質(zhì)、銅材質(zhì)或鈦合金材質(zhì)波紋管。所述的末端圖像探測(cè)器74為窺鏡、光纖成像、超聲探頭或紅外探頭。所述低溫發(fā)生器2輸出而進(jìn)入的低溫傳輸管24的制冷工質(zhì)99為液氮或氬氣。所述手術(shù)機(jī)械臂末端設(shè)置有用于將噴出的低溫流體或激光切除組織過(guò)程中產(chǎn)生的水汽、煙氣抽吸走的回流口,回流口初始端接負(fù)壓吸汽機(jī)9。所述手術(shù)機(jī)械臂末端設(shè)置有可插入人體組織以測(cè)定治療過(guò)程中目標(biāo)部位的溫度的針型熱電偶88。所述手術(shù)機(jī)械臂外層表面設(shè)置隔熱層或真空層。本發(fā)明的激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),帶有由計(jì)算機(jī)主機(jī)11操縱且能自由移動(dòng)的手術(shù)機(jī)械臂,手術(shù)機(jī)械臂可通過(guò)計(jì)算機(jī)主機(jī)11控制在各個(gè)方向上移動(dòng),實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、上升、下降、平移等機(jī)器人所具備的經(jīng)典動(dòng)作,由此配合完成單一的冷凍、激光切除或復(fù)合式冷凍切除功能。手術(shù)機(jī)械臂可僅執(zhí)行單一凍結(jié)功能的低溫傳輸管,此時(shí)其內(nèi)設(shè)有中空的來(lái)流通道,該來(lái)流通道的起始端由電磁閥連通低溫系統(tǒng);手術(shù)機(jī)械臂也可為僅執(zhí)行單一激光切除功能的光纖傳輸管,光纖傳輸管的起始端連接激光器;該手術(shù)機(jī)械臂還可為同時(shí)帶有低溫傳輸管和激光光纖的手術(shù)機(jī)械手,此時(shí),中空通道的起始端通過(guò)電磁閥連通低溫系統(tǒng),其外周設(shè)置有起始端連接激光器的激光光纖,此時(shí)手術(shù)機(jī)械臂可同時(shí)執(zhí)行冷凍和切除功能。手術(shù)機(jī)械臂由計(jì)算機(jī)主機(jī)借助其中軟件操控手術(shù)機(jī)器人主機(jī)4,實(shí)現(xiàn)各種部位的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作。手術(shù)機(jī)械臂可為多根(1-30根);在手術(shù)治療中多根手術(shù)機(jī)械臂可組合完成相應(yīng)的冷凍和激光切除功能;上述技術(shù)方案中,低溫傳輸管24是由具有良好柔性的金屬波紋管制成,材料可選用不銹鋼、銅或鈦合金等。由金屬波紋管制成的柔性低溫流體傳輸通道設(shè)置在可隨意移動(dòng)的手術(shù)機(jī)器人的手術(shù)機(jī)械臂內(nèi),其起始端與低溫電磁閥21連接,可由計(jì)算機(jī)控制低溫電磁閥21的開(kāi)啟和關(guān)閉,以此控制低溫流體的輸送或關(guān)斷;本發(fā)明中,低溫傳輸通道24前端可封閉,此時(shí)來(lái)流低溫流體在手術(shù)機(jī)械臂末端完成制冷效應(yīng)后可由回流通道97釋放至空氣中。所述回流通道97為手術(shù)機(jī)械臂管腔內(nèi)的低溫傳輸通道24、激光光纖32和末端圖像探測(cè)器74之間的空間所構(gòu)成的通道;低溫傳輸通道24前端也可為來(lái)流低溫流體在末端完成制冷效應(yīng)后釋放至空氣的開(kāi)放性設(shè)置;回流通道97外壁即手術(shù)機(jī)械臂外層,其表面可設(shè)置隔熱層(如采用塑料、泡沫類(lèi)絕熱材料)或真空層。上述技術(shù)方案中,充當(dāng)切除作用的激光光纖的初始端連接激光器2,激光器2輸出 的激光可在低溫流體與激光光纖匯合機(jī)構(gòu)處進(jìn)入手術(shù)機(jī)械臂,此結(jié)合處采用密封連接,避免低溫流體散失。根據(jù)本發(fā)明,激光器的輸出光纖由手術(shù)機(jī)械臂初始端插入,與低溫傳輸管一道一直延伸至手術(shù)機(jī)械臂末端,激光光纖32位于所述來(lái)流通道24外側(cè),可貼附于所述來(lái)流通道24,也可與所述來(lái)流通道24保持一定距離。此外,激光光纖可采用單根光纖或多根光纖,采用多根光纖時(shí),可采用束狀分布或環(huán)狀分布。上述技術(shù)方案中,手術(shù)機(jī)械臂中的末端圖像探測(cè)器74可為各類(lèi)圖像傳送機(jī)構(gòu),如內(nèi)窺鏡、光纖成像、超聲探頭,紅外探頭等觀察術(shù)野,由此確保在手術(shù)機(jī)械臂實(shí)施手術(shù)時(shí),對(duì)視野內(nèi)局部組織的凍結(jié)和切除程度予以成像,相應(yīng)圖像通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)清晰地顯示在計(jì)算機(jī)顯示屏12上,臨床醫(yī)師可由此判斷凍結(jié)及切除程度,確保手術(shù)精確安全。傳統(tǒng)開(kāi)放性手術(shù)中外科醫(yī)生所作的手術(shù)切口很大,而本發(fā)明提供的手術(shù)切口微小,通常小于O. 5英寸。外科醫(yī)生經(jīng)由這些小切口借助非接觸的激光和末端視頻設(shè)備對(duì)手術(shù)部位,逐漸深入,甚至可完成深部大塊腫瘤的非接觸性切除。 上述技術(shù)方案中,低溫系統(tǒng)的制冷低溫工質(zhì)可以是液態(tài)低溫工質(zhì)如液氮,或是高壓氣體節(jié)流后形成的低溫工質(zhì)如氬氣。上述技術(shù)方案中,在手術(shù)機(jī)械臂末端設(shè)置有回流口,其初始端接負(fù)壓吸汽機(jī),以便將手術(shù)過(guò)程中噴出的低溫流體或激光切除組織過(guò)程中產(chǎn)生的水汽、煙氣等適時(shí)抽吸走,避免對(duì)手術(shù)醫(yī)師及病人吸入鼻腔,造成干擾。本發(fā)明具有如下技術(shù)效果首次提供了一種高安全性和高可靠性的檄光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),其冷凍和切除均通過(guò)非接觸方式實(shí)施,可實(shí)現(xiàn)對(duì)局部組織邊冷卻,邊切除,且整個(gè)過(guò)程可視化,操作完全由醫(yī)生操縱機(jī)器手控制,因而可確保治療的精確化和數(shù)字化。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)快速有效且十分安全的消除腫瘤組織,在影像的引導(dǎo)下可方便地通過(guò)控制機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)精確的冷凍和切除程序,在高效腫瘤治療上有重要價(jià)值。本發(fā)明提供的冷熱探針治療系統(tǒng)是一種非接觸式腫瘤組織切除機(jī)器人系統(tǒng)。結(jié)合了冷凍的無(wú)痛殺菌及激光治療的止血?dú)饣饔?,通過(guò)機(jī)器人的成像、操作及激光與低溫流體之間的配合,實(shí)現(xiàn)對(duì)靶向組織的切除作用。其超越于以往切除手段的優(yōu)勢(shì)在于(I)無(wú)需像傳統(tǒng)手術(shù)刀切除,因而消除了感染和出血風(fēng)險(xiǎn);(2)無(wú)傳統(tǒng)穿刺性探針那樣存在機(jī)械性創(chuàng)傷,可局部高熱切除腫瘤,周邊組織實(shí)施凍結(jié),從而防止腫瘤細(xì)胞擴(kuò)散,因而腫瘤擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)低;(3)由于可對(duì)局部目標(biāo)組織邊凍結(jié),邊切除,因而手術(shù)效率高,時(shí)間短;由此也減低了傳統(tǒng)冷凍切除那樣因過(guò)度凍結(jié)而造成對(duì)健康組織冷凍傷害的不足。(4)整個(gè)操作過(guò)程全部計(jì)算機(jī)化,便于臨床醫(yī)師操作,也提高了手術(shù)的可靠性。(5)首次引入的激光切除凍結(jié)組織的機(jī)器人手術(shù)方案,提供了諸多嶄新的臨床應(yīng)用點(diǎn),包括可通過(guò)遠(yuǎn)程控制完成相應(yīng)手術(shù),該技術(shù)的建立也是遠(yuǎn)程手術(shù)模式的一個(gè)革新,有望帶來(lái)系列臨床應(yīng)用的突破。這種手術(shù)機(jī)器人也可用于控制單一的冷凍治療、單一的高溫消融治療或復(fù)合式冷熱消融治療,只需在機(jī)械臂內(nèi)更換設(shè)置對(duì)應(yīng)的功能元件即可,適用面甚廣。本發(fā)明中,冷凍及高溫激光切除設(shè)備將醫(yī)護(hù)人員從以往的機(jī)械化工作中剝離了出來(lái),由于配置了用以輔助醫(yī)護(hù)人員的機(jī)械系統(tǒng)(如導(dǎo)航臂、定位桿、操作手柄)、物理系統(tǒng)(如激光、冷凍的發(fā)生、引導(dǎo)、控制及發(fā)射)、人機(jī)界面(包括計(jì)算機(jī)界面和設(shè)備外殼界面),包括提高醫(yī)師靈巧程度的內(nèi)鏡治療系統(tǒng)等,從而大大提高了普通手術(shù)刀的準(zhǔn)確度。在這種模仿有經(jīng)驗(yàn)醫(yī)師的手部操作方面,通過(guò)自上而下的分解和全面模仿構(gòu)成了這類(lèi)新型冷凍切除操縱器械的核心,確保了將外科醫(yī)生的很多工作從復(fù)雜的手術(shù)程序中分離出,進(jìn)而打破醫(yī)生的技術(shù)門(mén)坎,能讓更多的外科醫(yī)師常態(tài)性地來(lái)施行復(fù)雜的冷凍切除手術(shù),相應(yīng)手術(shù)的質(zhì)量可望超越傳統(tǒng)方式。


圖I為本發(fā)明的激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為圖I中匯合機(jī)構(gòu)5的結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為圖I中手術(shù)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)(橫截面)示意圖;圖4為激光切除光纖與凍結(jié)探針?lè)謩e單獨(dú)設(shè)置的結(jié)構(gòu)示意圖;圖5為手術(shù)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)(單一性冷凍機(jī)機(jī)器臂的橫截面)示意圖;圖6為手術(shù)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)(單一性激光切除機(jī)器臂的橫截面)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。實(shí)施例I圖I為本發(fā)明的采用激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人裝置系統(tǒng)圖,也是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,此種方案中,其機(jī)械臂91內(nèi)部同時(shí)包含了低溫傳輸管24和激光光纖32,因而可通過(guò)單一的機(jī)械臂末端實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)組織先凍結(jié)再切除的目的;圖2為本發(fā)明的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中低溫流體與激光光纖匯合機(jī)構(gòu)5的示意圖;圖3為本發(fā)明的冷凍激光切除手術(shù)機(jī)械臂91的橫截面示意圖。由圖可見(jiàn),本發(fā)明提供的激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)I ;計(jì)算機(jī)主機(jī)11 ;計(jì)算機(jī)屏幕12 ;數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)13 ;低溫系統(tǒng)2 ;低溫電磁閥21 ;保溫管22 ;低溫傳輸管24 ;激光器3 ;激光器開(kāi)關(guān)31 ;激光光纖32 ;手術(shù)機(jī)器人主機(jī)4 ;低溫流體與激光光纖匯合機(jī)構(gòu)5 ;支撐部件6 ;連接關(guān)節(jié)71 ;連接關(guān)節(jié)72 ;連接關(guān)節(jié)73 ;末端圖像探測(cè)器74 ;冷凍激光切除手術(shù)機(jī)械臂8 ;針型熱電偶88 ;負(fù)壓吸汽機(jī)9 ;保溫層91 ;回流通道97 ;低溫流體99。整個(gè)手術(shù)系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)I、手術(shù)機(jī)器人主機(jī)4及機(jī)械臂8構(gòu)成,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)I與手術(shù)機(jī)器人主機(jī)4之間通過(guò)電路連接,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)I內(nèi)設(shè)置有控制程序,可通過(guò)對(duì)手術(shù)機(jī)器人主機(jī)4發(fā)出命令,操縱機(jī)械臂8完成各種移動(dòng)、凍結(jié)及激光切除功能。本方案中,機(jī)械臂8是帶有功能的手術(shù)機(jī)械手,可由計(jì)算機(jī)4操縱且能自由移動(dòng),機(jī)械手可通過(guò)計(jì)算機(jī)控制在各個(gè)方向上移動(dòng),實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、上升、下降、平移等機(jī)器人經(jīng)典動(dòng)作,由此配合完成單一的冷凍、激光切除或復(fù)合式冷凍切除功能。由于對(duì)機(jī)械臂實(shí)施的自由操縱和控制是機(jī)器人領(lǐng)域的成熟技術(shù),因此,本實(shí)施例中的相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可直接采用現(xiàn)有機(jī)器人技術(shù)即可,無(wú)需另行開(kāi)發(fā)。手術(shù)機(jī)器人主機(jī)4主要包含執(zhí)行具體手術(shù)功能的低溫系統(tǒng)2、激光器3以及機(jī)械臂8。其中,低溫系統(tǒng)的低溫發(fā)生器2可直接采用杜瓦瓶,由此提供用以冷卻目標(biāo)組織的低溫工質(zhì)如液氮等。本實(shí)施例中,手術(shù)機(jī)械臂8是同時(shí)帶有低溫傳輸管24、激光光纖32及末端圖像探測(cè)器74的復(fù)合功能性手術(shù)機(jī)械手(見(jiàn)附圖3剖面圖)。其中,低溫傳輸管24為中空通道, 其起始端通過(guò)保溫管22、電磁閥21連通到低溫系統(tǒng)2 ;與低溫傳輸管24并行于手術(shù)機(jī)械臂8內(nèi)還設(shè)置有起始端連接激光器系統(tǒng)3的激光光纖32,此時(shí)手術(shù)機(jī)械臂8可同時(shí)執(zhí)行冷凍和切除功能。根據(jù)實(shí)際需要,手術(shù)機(jī)械臂8及其內(nèi)的相應(yīng)機(jī)構(gòu)長(zhǎng)短和直徑可以設(shè)計(jì)成不同尺寸,不同長(zhǎng)短的機(jī)構(gòu)可配合使用從而滿(mǎn)足不同的腫瘤治療需求以及適應(yīng)不同影像設(shè)備成像的要求。手術(shù)機(jī)械臂8外形可為圓形、弧狀,以利于與目標(biāo)組織配合、避免劃傷組織,因此,本發(fā)明適用于不同深度、不同大小的腫瘤切除用。手術(shù)機(jī)械臂8頭部頂端也可設(shè)置可插入組織的針型熱電偶88,以測(cè)定治療過(guò)程中目標(biāo)部位的溫度,充當(dāng)一種溫度監(jiān)控裝置。手術(shù)機(jī)械臂8由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)借助軟件操控手術(shù)機(jī)器人主機(jī)4,實(shí)現(xiàn)各種部位的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作。本實(shí)施例中,由于將低溫傳輸管24和激光光纖32集成在一起,手術(shù)機(jī)械臂8內(nèi)部雖略顯復(fù)雜,但緊湊性較好。實(shí)施手術(shù)時(shí),只需將這樣的單一機(jī)械臂移至待切除組織表面,即可完成凍結(jié)解除手術(shù),無(wú)需多個(gè)機(jī)械臂配合進(jìn)行。低溫系統(tǒng)的低溫發(fā)生器2輸出制冷工質(zhì)可以是液態(tài)低溫工質(zhì)如液氮、液態(tài)0)2,或是高壓氣體節(jié)流后形成的低溫工質(zhì)如氬氣。在本實(shí)施例中,制冷工質(zhì)是液氮,本實(shí)施例的低溫發(fā)生器2為杜瓦瓶即液氮罐,從市場(chǎng)上選購(gòu)即可。低溫發(fā)生器2上依次連接有低溫電磁閥21,保溫管22,低溫流體與激光光纖匯合機(jī)構(gòu)5,由不銹鋼制成的金屬支撐部件6,以及執(zhí)行手術(shù)的手術(shù)機(jī)械臂8。本發(fā)明的技術(shù)方案中,低溫傳輸管24是由具有良好柔性的金屬波紋管制成,材料可采用不銹鋼、銅或鈦合金等。由金屬波紋管制成的柔性低溫流體傳輸通道24設(shè)置在可隨意移動(dòng)的手術(shù)機(jī)器人4的手術(shù)機(jī)械臂8中,其起始端與低溫發(fā)生器2的電磁閥21連接,可由計(jì)算機(jī)主機(jī)I控制低溫電磁閥21閥門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉,由此控制低溫流體99的輸送或關(guān)斷;本實(shí)施例中,柔性低溫流體傳輸通道24末端可按封閉方式設(shè)置,也可為來(lái)流流體99在末端完成制冷效應(yīng)后可釋放至空氣的開(kāi)放性設(shè)置方式;前者的回流通道與來(lái)流通道同軸設(shè)置,回流通道97位于機(jī)械臂8外側(cè),回流通道外壁即機(jī)械臂外層可設(shè)置隔熱層91如采用塑料、泡沫類(lèi)絕熱材料或真空層等充當(dāng)。實(shí)施手術(shù)前,低溫介質(zhì)如液氮盛裝在 杜瓦瓶?jī)?nèi),杜瓦瓶?jī)?nèi)裝有電阻加熱絲,一經(jīng)通電,即可對(duì)其內(nèi)液氮進(jìn)行加熱,使之逐步汽化,氣體膨脹使整個(gè)密閉系統(tǒng)中的壓力增高,當(dāng)其到達(dá)一定值時(shí),便開(kāi)啟低溫電磁閥,將杜瓦瓶?jī)?nèi)液氮壓送到與杜瓦瓶相通的柔性低溫流體傳輸通道24,隨后進(jìn)入手術(shù)機(jī)械臂8。整個(gè)過(guò)程由計(jì)算機(jī)之際I監(jiān)測(cè)及控制。本實(shí)施例中,激光器3依次連接激光器開(kāi)關(guān)31,激光光纖32,低溫流體與激光光纖匯合機(jī)構(gòu)5,由不銹鋼制成的金屬支撐部件6,以及執(zhí)行手術(shù)的手術(shù)機(jī)械臂8。激光器3輸出的激光由耦合光纖32輸出至手術(shù)機(jī)械臂8末端,執(zhí)行切除功能。本實(shí)施例中,充當(dāng)切除作用的輸出激光光纖32的初始端連接激光器3,激光器3由激光器開(kāi)關(guān)31控制,輸出的激光光纖32與低溫保溫管22可在低溫流體與激光光纖匯合機(jī)構(gòu)5處進(jìn)入機(jī)械臂8 (圖2),此結(jié)合處采用密封連接,避免低溫流體散失。激光光纖32由機(jī)械臂8初始端插入,與低溫傳輸管24 —道一直延伸至手術(shù)機(jī)械臂8末端,輸出光纖位于所述來(lái)流通道外側(cè)(圖3),可貼附于中心管道附近,也可與中心低溫傳輸管道24保持一定距離。此外,激光光纖32可采用單根光纖,也可采用2-10根光纖,采用多根光纖時(shí),可采用束狀分布或環(huán)狀分布,環(huán)繞在低溫傳輸管24周?chē)?。激光光纖32外表面保護(hù)套管可采用FEP(氟化乙丙烯)材料,機(jī)械與熱參數(shù)比較穩(wěn)定,防止激光散失,其末端為采用蝕刻技術(shù)制造出的連續(xù)發(fā)射表面,以增加輻射性能從而確保高效的切除過(guò)程。本發(fā)明中采用的激光器3可根據(jù)具體的臨床需求,采用不同功能參數(shù)的設(shè)備,以便滿(mǎn)足不同切割精度,如紅寶石(rudy)激光、氬離子(Ar+)激光、氪離子(Kr+)、染料(dye)激光、摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)激光和氟化氬(ArF)準(zhǔn)分子激光等固體、氣體、液體和、半導(dǎo)體激光器。當(dāng)前的一些激光設(shè)備已能達(dá)到微米級(jí)的組織切割精度,比如滿(mǎn)足精細(xì)度極高的眼科手術(shù)要求,對(duì)人體損失小,相應(yīng)技術(shù)日趨成熟,本發(fā)明激光器中可直接根據(jù)型號(hào)選用即可。本實(shí)施例中,從低溫傳輸管24來(lái)的工質(zhì)傳輸至手術(shù)機(jī)械臂8末端時(shí),會(huì)與待冷卻組織發(fā)生相變換熱,由于手術(shù)機(jī)械臂8末端與周?chē)M織有良好熱交換,大量冷量直接作用于目標(biāo)組織,從而使之迅速凍結(jié);同樣,需要實(shí)施高溫切割時(shí),手術(shù)機(jī)械臂8末端的激光光纖32在計(jì)算機(jī)I控制下輸出激光,作用于已被凍結(jié)的腫瘤組織,從而實(shí)施切割,由此達(dá)到安全去除腫瘤病灶的目的。本實(shí)施例中,設(shè)置于手術(shù)機(jī)械臂8 內(nèi)的功能裝置還包括末端圖像探測(cè)器74,其可采用內(nèi)窺鏡、光纖成像、超聲探頭或紅外探頭等充當(dāng),由此確保在手術(shù)機(jī)械臂8實(shí)施手術(shù)時(shí),對(duì)手術(shù)視野內(nèi)局部組織的凍結(jié)和切除程度作出成像,相應(yīng)圖像通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)13傳輸?shù)接?jì)算機(jī)主機(jī)I中,清晰地顯示在計(jì)算機(jī)顯示屏12上,臨床醫(yī)師可由此判斷術(shù)野的凍結(jié)及切除程度,確保手術(shù)精確安全。這里,相應(yīng)的圖像機(jī)構(gòu)是市場(chǎng)成熟技術(shù),可直接選購(gòu)即可,不存在實(shí)現(xiàn)的困難。比如,該系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)可為兩個(gè)雙鏡頭三晶片的2D高分辨率數(shù)碼光纖攝像系統(tǒng),兩臺(tái)攝像系統(tǒng)通過(guò)類(lèi)似人眼的組合機(jī)制得到3D可視系統(tǒng),同時(shí)設(shè)置全景到特寫(xiě)轉(zhuǎn)移的自然平穩(wěn)技術(shù)在不同術(shù)野間平穩(wěn)轉(zhuǎn)移時(shí)可提供連續(xù)的手術(shù)圖像;操作系統(tǒng)即為機(jī)械臂8,模擬開(kāi)放式手術(shù)中使用的技巧,將醫(yī)生的手術(shù)動(dòng)作實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化為精確的機(jī)械手動(dòng)作。本實(shí)施例中,在手術(shù)機(jī)械臂8末端設(shè)置有回流通道97,其初始端設(shè)置有負(fù)壓吸汽機(jī)9,以便將手術(shù)過(guò)程中噴出的低溫流體或激光切除組織過(guò)程中產(chǎn)生的水汽、煙氣等適時(shí)抽吸走,避免對(duì)手術(shù)醫(yī)師及病人吸入鼻腔,造成干擾。低溫發(fā)生器2的工質(zhì)出口管道(保溫管22)上設(shè)有低溫閥門(mén)21,一旦關(guān)閉,即停止輸送工質(zhì)。打開(kāi)低溫電磁閥21后,將由杜瓦瓶輸出的液氮沿低溫傳輸管24通向手術(shù)機(jī)械臂8末端,即可對(duì)組織實(shí)施低溫凍結(jié)。而切割過(guò)程則由激光器3控制完成,啟動(dòng)激光器3,激光由激光光纖32導(dǎo)入至手術(shù)機(jī)械臂8末端,則所行使的是切除過(guò)程。手術(shù)機(jī)械臂8末端頭部設(shè)置有一定的溫度傳感器(如熱電偶)88,并連接到設(shè)置在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集儀,治療開(kāi)始時(shí),開(kāi)通數(shù)據(jù)采集儀和計(jì)算機(jī),即可對(duì)各測(cè)溫點(diǎn)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)然,溫度傳感器也可插入到目標(biāo)組織表面或淺層內(nèi)部以監(jiān)測(cè)其溫度響應(yīng)。計(jì)算機(jī)中儲(chǔ)存有一定的冷凍或激光切除程序,供選用。當(dāng)激光作用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),激光光纖終端表面的高功率會(huì)導(dǎo)致臨近組織的碳化。采用熱電偶溫度傳感器監(jiān)測(cè)光纖終端溫度,當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定臨界值,可通過(guò)控制激光器輸出功率,來(lái)小幅調(diào)整激光劑量,防止光纖頂端對(duì)組織產(chǎn)生嚴(yán)重的熱損傷。實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例I存在區(qū)別的地方在于,其手術(shù)機(jī)械臂8內(nèi)為僅執(zhí)行單一冷凍或切割功能的元件。圖4為本發(fā)明的激光切除光纖與凍結(jié)探針?lè)謩e單獨(dú)設(shè)置的切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)械臂8的示意圖;圖5為本發(fā)明的單一性冷凍手術(shù)機(jī)械臂8的橫截面示意圖;圖6為本發(fā)明的單一性激光切除手術(shù)機(jī)械臂8橫截面示意圖。本實(shí)施例中,手術(shù)機(jī)器人主機(jī)4可設(shè)置有2-30個(gè)手術(shù)機(jī)械臂8 (圖4中標(biāo)出2根手術(shù)機(jī)械臂),每個(gè)手術(shù)機(jī)械臂8僅執(zhí)行單一的凍結(jié)或切除功能。此時(shí),多個(gè)手術(shù)機(jī)械臂可組合完成相應(yīng)的冷凍切除功能,比如將兩根分別承擔(dān)冷凍及切除的低溫傳輸管型手術(shù)機(jī)械臂及激光光纖手術(shù)機(jī)械臂移動(dòng)至待切除組織表面,配合起來(lái)可實(shí)施凍結(jié)切除手術(shù)。執(zhí)行單一凍結(jié)功能的低溫傳輸管24,其與低溫系統(tǒng)的聯(lián)通及控制方式與實(shí)施例I完全相同;執(zhí)行單一激光切除功能的激光光纖32,其與激光器聯(lián)通及控制方式與實(shí)施例I完全相同。唯一不同的是在機(jī)械臂內(nèi)設(shè)置系統(tǒng)略有不同(見(jiàn)圖5、圖6),其余部位的連接、控制、部件組成與實(shí)施例I 一致,此處不再重復(fù)描述。這種實(shí)施例方案中,由于低溫及光學(xué)傳輸系統(tǒng)分別設(shè)置,相應(yīng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單,特別是末端成像裝置74及吸氣機(jī)9容易布置,但整個(gè)機(jī)器人體積略大。不過(guò),該機(jī)構(gòu)可組合實(shí)現(xiàn)更多的單一性冷凍、單一性切割或者復(fù)合式冷凍+切割、復(fù)合式切割+冷凍治療模式,對(duì)于確保復(fù)雜形狀腫瘤的適形化治療十分關(guān)鍵,在實(shí)際治療中也頗有價(jià)值。本發(fā)明的核心在于,首次以手術(shù)機(jī)器人的方式實(shí)現(xiàn)了可操作的快速凍結(jié)及切除手術(shù),從而最大限度地降低了手術(shù)創(chuàng)傷及風(fēng)險(xiǎn),連續(xù)性好,可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的切除程序,適合于各大、中、小型醫(yī)院使用,對(duì)于替代傳統(tǒng)手術(shù)切除、推動(dòng)腫瘤臨床治療技術(shù)的進(jìn)步具有重要意義。由上所述,本發(fā)明引入的激光切除凍結(jié)組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),提供了諸多嶄新的臨床應(yīng)用點(diǎn),包括由經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)師通過(guò)遠(yuǎn)程控制完成相應(yīng)手術(shù),該技術(shù)有望帶來(lái)系列臨床突破。由于無(wú)需像傳統(tǒng)手術(shù)刀切除那樣,因而消除了感染和出血風(fēng)險(xiǎn);而且,免去了傳統(tǒng)穿刺性探針那樣存在的機(jī)械性創(chuàng)傷,可局部高熱切除凍結(jié)的腫瘤,因而腫瘤擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)低;所采取的手術(shù)中,由于可對(duì)局部目標(biāo)組織邊凍結(jié),邊切除,因而手術(shù)效率高,時(shí)間短,由此也減低了傳統(tǒng)冷凍切除那樣因過(guò)度凍結(jié)而造成對(duì)健康組織冷凍傷害的不足??傮w上,整個(gè)凍結(jié)、激光切除及機(jī)械臂移動(dòng)操作過(guò)程全部計(jì)算機(jī)化,便于臨床醫(yī)師操作,也提高了手術(shù)的可靠性。這些特征均使本儀器具有較大的競(jìng)爭(zhēng)能力,是一大類(lèi)嶄新的功能性手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。本發(fā)明中,冷凍及高溫激光切除設(shè)備將醫(yī)護(hù)人員從以往的機(jī)械化工作中剝離了出來(lái),由于配置了用以輔助醫(yī)護(hù)人員的機(jī)械系統(tǒng)(如導(dǎo)航臂、定位桿、操作手柄)、物理系統(tǒng)(如激光、冷凍的發(fā)生、引導(dǎo)、控制及發(fā)射)、人機(jī)界面(包括計(jì)算機(jī)界面和設(shè)備外殼界面),包括提高醫(yī)師靈巧程度的內(nèi)鏡治療系統(tǒng)等,從而大大提高了普通手術(shù)刀的準(zhǔn)確度。在這種模仿有經(jīng)驗(yàn)醫(yī)師的手部操作方面,通過(guò)自上而下的分解和全面模仿構(gòu)成了這類(lèi)新型冷凍切除操縱器械的核心,確保了將外科醫(yī)生的很多工作從復(fù)雜的手術(shù)程序中分離出,進(jìn)而打破醫(yī)生的技術(shù)門(mén)坎,能讓更多的外科醫(yī)師常態(tài)性地來(lái)施行復(fù)雜的冷凍切除手術(shù),相應(yīng)手術(shù)的治療質(zhì)量可望超越傳統(tǒng)方式。使用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的腫瘤治療過(guò)程如下治療時(shí),打開(kāi)計(jì)算機(jī)主機(jī)及手術(shù)機(jī)器人,開(kāi)通低溫系統(tǒng)和激光器中的相應(yīng)電路,進(jìn)行準(zhǔn)備工作。在醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)如B超、CT或MRI等引導(dǎo)下將機(jī)械臂移動(dòng)至待切除部位,同時(shí),打開(kāi)機(jī)械臂內(nèi)的末端成像裝置,對(duì)目標(biāo)部位予以監(jiān)視。準(zhǔn)備停當(dāng)后,開(kāi)通流體通道,則低溫液氮將流向機(jī)械臂末端(也即待凍結(jié)腫瘤部位),由于在探針頭部液氮發(fā)生蒸發(fā)吸熱,大量的冷量被瞬間供應(yīng)給組織,于是可迅速將組織凍結(jié),之后,生成的氮蒸汽沿回流通道有吸氣機(jī)抽吸返回并予以合理排放;當(dāng)組織凍結(jié)到一定程度時(shí),關(guān)閉液氮閥門(mén),迅速啟動(dòng)激光器,激光在可見(jiàn)光或者紅外波段下加熱腫瘤組織,瞬間放出大量的熱量,組織由于高強(qiáng)度激 光的蝕除,會(huì)被予以切割。保持上述冷凍、切割過(guò)程,直至所有目標(biāo)組織均被切除,手術(shù)終止,按醫(yī)療規(guī)范處理傷口。整個(gè)手術(shù)即完滿(mǎn)結(jié)束。最后應(yīng)說(shuō)明的是,以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換,都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍,其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的 權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),其包括 一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(I);所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(I)由計(jì)算機(jī)主機(jī)(11)和計(jì)算機(jī)顯示屏(12)組成; 一低溫系統(tǒng);所述低溫系統(tǒng)由低溫發(fā)生器(2)、連通于低溫發(fā)生器⑵頂端的低溫傳輸管(24)和低溫電磁閥(21)組成,所述低溫傳輸管(24)套裝有保溫管(22); 一激光器(3);所述激光器(3)由連通于激光器(3)頂端的激光光纖(32)和激光器開(kāi)關(guān)(31)組成; 一通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)(13)與計(jì)算機(jī)主機(jī)I電連接的手術(shù)機(jī)器人主機(jī)系統(tǒng)4 ;所述手術(shù)機(jī)器人主機(jī)系統(tǒng)4由低溫發(fā)生器(2)、激光器(3)及手術(shù)機(jī)械臂(8)組成; 所述手術(shù)機(jī)械臂(8)為通過(guò)計(jì)算機(jī)主機(jī)(11)控制作自由移動(dòng)的機(jī)械臂;所述手術(shù)機(jī)械臂(8)由多段手臂段及將各手臂段連接成一體的連接關(guān)節(jié)組成;所述手臂段為空心管腔;所述低溫發(fā)生器(2)的低溫傳輸管(24)穿過(guò)支撐部件(6)依次伸入多段手臂段的空心管腔并至手術(shù)機(jī)械臂(8)末端;低溫傳輸管(24)內(nèi)的低溫流體通過(guò)低溫電磁閥(21)與所述低溫發(fā)生器(2)相連通; 所述激光器(3)的激光光纖(32)穿過(guò)支撐部件(6)依次伸入多段手臂段的空心管腔并至手術(shù)機(jī)械臂(8)末端; 與計(jì)算機(jī)主機(jī)(11)電連接的末端圖像探測(cè)器(74)穿過(guò)支撐部件(6)依次伸入多段手臂段的空心管腔并至手術(shù)機(jī)械臂(8)末端;所述末端圖像探測(cè)器(74)接收相關(guān)圖像并通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)(13)傳輸至計(jì)算機(jī)主機(jī)(11),同時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)顯示屏(12)上; 所述手術(shù)機(jī)械臂(8)的首段手臂段與支撐部件(6)相連的端部裝有帶保溫層(91)的負(fù)壓吸汽機(jī)(9); 計(jì)算機(jī)主機(jī)(11)控制手術(shù)機(jī)器人主機(jī)(4),并通過(guò)控制手術(shù)機(jī)器人主機(jī)(4)指令手術(shù)機(jī)械臂(8)在不同方位的移動(dòng)、冷凍及切割工作。
2.按權(quán)利要求I所述的激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),其特征在于,還包括一匯合機(jī)構(gòu)(5);所述匯合機(jī)構(gòu)(5)為一矩形空心框架,該矩形空心框架內(nèi)設(shè)有人字形管道,所述人字形管道的下部第一管道(221)和第二管道(321)分別與上部匯合管道相連通;所述支撐部件(6)位于該匯合機(jī)構(gòu)(5)的上端;所述低溫傳輸管(24)依次穿過(guò)第一管道(221)、上部匯合管道及支撐部件(6)伸入手術(shù)機(jī)械臂內(nèi)至手術(shù)機(jī)械臂末端;所述激光光纖(32)依次穿過(guò)第二管道(321)、上部匯合管道及支撐部件(6)伸入手術(shù)機(jī)械臂內(nèi)至手術(shù)機(jī)械臂末端。
3.按權(quán)利要求I所述的激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),其特征在于,所述的低溫傳輸管(24)和所述的激光光纖(32)為1-30根。
4.按權(quán)利要求I或2所述的激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),其特征在于,所述的低溫傳輸管(24)為柔性良好的金屬波紋管。
5.按權(quán)利要求4所述的激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),其特征在于,所述的低溫傳輸管(24)為不銹鋼材質(zhì)、銅材質(zhì)或鈦合金材質(zhì)波紋管。
6.按權(quán)利要求I所述的激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),其特征在于,所述的末端圖像探測(cè)器(74)為窺鏡、光纖成像、超聲探頭或紅外探頭。
7.按權(quán)利要求I所述的激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),其特征在于,所述低溫發(fā)生器(2)輸出而進(jìn)入的低溫傳輸管(24)的制冷工質(zhì)(99)為液氮、液態(tài)CO2或気氣。
8.按權(quán)利要求I所述的激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),其特征在于,所述手術(shù)機(jī)械臂(8)末端設(shè)置有用于將噴出的低溫流體或激光切除組織過(guò)程中產(chǎn)生的水汽、煙氣抽吸走的回流口,回流口初始端接負(fù)壓吸汽機(jī)(9)。
9.按權(quán)利要求I所述的激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),其特征在于,所述手術(shù)機(jī)械臂末端設(shè)置有可插入人體組織以測(cè)定治療過(guò)程中目標(biāo)部位的溫度的針型熱電偶(88)。
10.按權(quán)利要求1、8或9所述的激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),其特征在于,所述手術(shù)機(jī)械臂(8)外層表面設(shè)置隔熱層或真空層。
全文摘要
一種激光切除凍結(jié)腫瘤組織的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),其包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng);低溫系統(tǒng)和手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng);手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的手術(shù)機(jī)械臂通過(guò)計(jì)算機(jī)主機(jī)控制作自由移動(dòng);低溫發(fā)生器的低溫傳輸管、激光器的激光光纖和與計(jì)算機(jī)主機(jī)電連接的末端圖像探測(cè)器分別依次伸入多段手臂段伸至手術(shù)機(jī)械臂末端;低溫流體通過(guò)低溫電磁閥與低溫發(fā)生器相連通;末端圖像探測(cè)器接收相關(guān)圖像并通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)傳輸至計(jì)算機(jī)主機(jī),同時(shí)顯示在顯示屏上;計(jì)算機(jī)主機(jī)控制手術(shù)機(jī)器人主機(jī),并指令手術(shù)機(jī)械臂在不同方位的移動(dòng)、冷凍及切割工作;整個(gè)手術(shù)以非接觸方式由醫(yī)生操縱機(jī)械臂實(shí)施,邊冷卻邊切除,全部過(guò)程可視化,可確保腫瘤切除的精確化和數(shù)字化,腫瘤擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)低,機(jī)械創(chuàng)傷小。
文檔編號(hào)A61B18/22GK102631245SQ20111003718
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月14日
發(fā)明者劉靜 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所
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