《医用机器人》ppt课件

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1、机器人引论第9章医用机器人第9章医用机器人9.1医用机器人的特点9.2医用机器人的分类9.3医用机器人的控制9.4医用机器人的应用9.1医用机器人的特点医用机器人和工业机器人在以下方面具有显著的区别：(1)直接与人（患者、护理人员等）接触。(2)作业内容变化无常。(3)不能发生误动作。(4)机器人的使用者都是非专业人员。医用机器人的对象主要是病人，所关注的是人的生命，所以对机器人的安全性方面有很高的要求。除了安全性之外，医用机器人还具有定位准确、状态稳定、可以实现手术微创、缩短医疗时间、降低医疗成本等特点，能大大的提高手术的质量。9.2医用机器人的分类应用领域装置示例检查

2、、诊断基于图像诊断确定病灶位置的装置、确定诊断探头位置的装置、生理检查支援系统治疗手术支援机器人、显微外科支援机器人、放射线治疗标的定位装置等医院内部间接作业检验样本输送装置、食物输送机器人、药品分发机器人康复支援步行训练支援、韧性训练支援自立支援步行支援、动力装置、饮食支援机器人护理支援转移支援装置、环境控制装置医学教育培训心肺移植仿真、内窥镜操作仿真、内窥镜下的手术仿真生物科学支援显微受精支援系统、细胞操作9.2.1医用外科机器人1计算机外科在术前利用X射线、MRI-CT等各种三维医用图像测量技术，获得器官的三维构造信息，并据此建立对象的立体形状模型。另外，还可以利用

3、质子射线断层成像法（PET）、核磁共振图像（f-MRI）、脑磁场测量（MEG）等检测方法把功能信息和解剖学信息综合起来建模，再通过反复的外科手术仿真，建立手术综合规划。利用术前的手术规划信息控制高精度的机械系统，有利于高精度手术的实施，甚至有人正在将此技术应用于远程手术（手术医师与患者不在同一物理空间中）。所谓不在同一物理空间中并非指简单的距离分隔，还包括医师的手臂无法到达部位的作业。手术支援机器人就是这样一种高性能的手术器械，它相当于外科医师的一只“新手”。计算机外科（computeraidedsurgery）就是在上述机电一体化技术驱动下的外科手术的支援技术。2手术导

4、航技术手术导航系统的功能是在计算机的显示器上显示出断层图像或三维CG，在手术操作过程中把手术部位的图像实时显示在CG上。由于手术医师能够自如地掌握操作部位及其周围的三维结构，因此可以提高手术的安全性、效率和有效性。目前有人正在研究一种更高级的手术导航技术，即不仅仅在画面上提供上述信息，而且把医师观察到的实际空间与虚拟空间信息正确地重叠在一起，以构建用于手术空间导航信息提示的超现实感环境。手术导航位置测量系统除了对再现性和精度有要求之外，由于它是在手术空间中使用的，所以有杀菌的要求。目前使用的三维位置测量系统有：机械式、光学式和磁性式。3医用外科机器人的分类分类方式种类功能

5、按应用形态分类导航机器人手术器械等的辅助定位治疗机器人主动手术钳主从机械手按产生的力分类被动型机器人手术医师动作的约束手术医师操作的修正主动型机器人产生自主力完成动作按控制方式分类术前规划固定作业型由术前图像构成的三维位置数据确定病灶，导引手术器械，或者进行切除作业手术中柔性作业型作为手术的辅助装置，使手术医师的作业更为多样化4医用外科机器人系统的总体结构医用外科机器人系统集中了多个领域的科学和工程技术，它既不同于工业机器人系统主要完成重复性操作，也不像智能机器人系统具有高度的自主性。由于外科手术比较复杂，外科手术机器人系统工作过程一般可以分为数据获取、术前处理和术中处理

6、三大阶段。医用外科机器人系统工作过程医用外科机器人系统是一个多学科的交叉研究领域，它涉及机器人结构、机器人控制、通讯技术、计算机图像处理、计算机图形学、虚拟现实技术、医学等等，涉及面广，研究内容广泛。9.2.2康复机器人康复机器人作为一种自动化康复医疗设备，它以医学理论为依据，帮助患者进行科学有效的康复训练，可以使患者的运动机能得到更好的恢复。医学理论和临床医学证明，肢体损伤或偏瘫患者除了早期的手术治疗和必要的药物治疗外，正确、科学的康复训练对于肢体运动功能的恢复和提高起到非常重要的作用。康复机器人由计算机控制，并配以相应的传感器和安全系统，康复训练在设定的程序下自动进行

7、，可以自动评价康复训练效果，根据患者的实际情况调节运动参数，实现最佳训练。康复机器人技术在欧美等国家得到科研工作者和医疗机构的普遍重视，许多研究机构都开展了相关的研究工作，近年来取得了一些有价值的成果。分类应用领域说明康复训练机器人身体机能恢复训练上肢康复训练机器人——用于手臂、手及腕部的康复训练下肢康复训练机器人——用于行走功能康复训练脊椎康复运动训练颈部康复运动训练辅助型康复机器人自立支援机器人辅助或替代残障人士由于身体机能缺失或减弱而无法实现动作，如机器人轮椅、机器人假肢、导盲机器人护理支援机器人用于老年人或残障人士护理