外科手术机器人课件.ppt

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1、外科手术机器人概述机器人能部分代替人类的活动，且与自然人相比有着巨大的优势。如医师仅靠人工操作处理定量信息能力有限，且易受到辐射和感染的影响。机器人具有较高的集合运动精度、可稳定运行且不会疲劳，处理数据能力强，也不必担心辐射与感染的影响，且灭菌方便。手术机器人借助计算机控制技术，施行靶点定位、药物注入、损毁病灶等手术任务。目前，手术机器人的研究主要集中在外科手术机器人、康复机器人、服务机器人与护理机器人等方面，而使用最广泛的是外科手术机器人。就目前的科学技术发展水平，很难做到完全用医疗机器人代替医师手术，只是提供了功能强大的

2、操作工具以克服传统的外科手术定位精度不高、手术时间过长、术者易疲劳与颤抖、缺乏三维医学图像导航等技术缺陷。使用外科手术机器人的优点Roboticsurgery1．准确定位、微创操作：机器人的震颤过滤系统及动作缩减系统可将手术精度提高到亚毫米级。2．减轻医师疲劳：避免人为因素带来的意外损伤，大大提高手术安全性。3．增强灵巧性：多自由度的机械手增强医师操作的灵巧性。4．直观：机器人监视系统传出的三维图给术者带来更直观的信息反馈。5．术前准备充分：可进行术前快速手术设计、仿真，实时地模拟手术过程，对术者进行手术技能培训。研究意义及

3、国内外研究现状Davinci外科手术机器人系统外科手术机器人关键技术分析冗余自由度机器人外科手术机器人的发展zeus机器人系统外科手术机器人的研究意义医疗机器人技术已经成为国际前沿研究热点之一，是从生命科学与工程学理论、方法、工具的角度，将传统医疗器械与信息技术、机器人技术相结合的产物，是诸多学科交叉的新型研究领域.目前，机器人技术在医疗外科手术规划模拟、微创定位操作、无损伤诊疗、新型手术治疗方法等方面得到了广泛的应用，不仅促进了传统医学的革命，也带动了新技术、新理论的发展，并形成了新的高技术产业.社会的需求随着社会的进步，

4、人类对自身疾病的诊断、治疗、预防及卫生健康给予了越来越多的关注，对医疗技术及手段也提出了越来越高的要求，新技术的不断涌现，也加快了这种需求的发展。技术发展的要求医疗机器人是一个新兴的、多学科交叉的研究领域，涉及众多领域知识和技术，研究医疗机器人不仅能促进传统医疗技术的变革，而且也会对这些相关技术的发展产生积极的推动作用，具有重要的理论研究意义.经济效益显著计算机和机器人高技术医疗设备的研究和开发正在形成一个新的产业，单就微创伤手术每年的潜在市场就超过35亿美元，市场潜力巨大.国内外研究现状目前，对医疗机器人的研究主要集中在外

5、科领域，包括神经外科、心脏修复、胆囊摘除、人工关节置换、整形外科、泌尿科和无损诊疗等.国外突破性发展1985年，出现了基于工业机器人平台的外科机器人。美国的KwohYS等采用Puma560工业机器人完成了脑组织活检中探针的导向定位。1987年，美国ISS公司推出了NeumMate机器人系统，采用机械臂和立体定位架来完成神经外科立体定向手术中的导向定位1992年，美国IntegratedSurgicaISystems公司推出ROBODOCTM机器人系统，它是在传统工业机器人技术基础上开发而成的，可以完成全髋骨替换、修复和膝关节

6、置换等手术.该公司还开发了ORTHODOCTM图像处理系统，根据CT图片进行3D建模和手术规划，为手术提供所有需要的数据，帮助医生完成监控和虚拟手术.1994年，美国ComputerMotion公司推出了第一种能够用于微创手术的医用机器人产品Aesop(伊索)机器人。Aesop具有7个自由度，能够模仿人类手臂的姿态和功能，有效辅助医生抓持和操作内窥镜设备，在心脏、胸外、脊柱等多种外科领域有广泛应用。1996年，Zeus(宙斯)系统实现了医生远距离控制从端机器人进行精细的手术操作和稳定的器械抓持等动作。Zeus系统采用纯信号方

7、式实现医生操纵台对机器臂的控制，在传输距离上不受视频延迟的影响。。2001年美国开发的DaVinci外科手术机器人系统，该系统是目前少数能商品化的外科手术机器人系统，具有医师控制平台和各种手术器械、多功能手术床与图像处理设备。2001年，以色列Mazor公司推出了小型并联的脊柱外科机器人SpineAssist，高度不足70mm，质量不过200g，可直接安装在骨骼上，显著提高了定位精度和稳定性。尽管中国在医疗机器人方面起步较晚，但也取得了一定成绩。2004年，北京航空航天大学与北京积水潭医院联合研制了具有6个自由度的小型模块化

8、机器人系统，该机器人结构紧凑，可术中快速装拆，适合于长骨骨折、股骨颈骨折和骨盆骨折等临床适应症。2006年3月，北京积水潭医院与北京航空航天大学合作，利用小型模块化机器人，在北京和延安之间完成了国内第一例长骨骨折髓内钉内固定远程遥操作手术，提出并实现了基于窄带网络的远程规划理念，从而在一定