血管介入手術(shù)遙操作技術(shù)及實現(xiàn).pdf

1、近年來由于血管方面疾病的流行，血管介入手術(shù)變得越來越普遍。介入手術(shù)需要醫(yī)務(wù)人員長期暴露于X射線下，而X射線對醫(yī)務(wù)人員的傷害極大，因此必須開發(fā)一種遙操作介入手術(shù)機器人代替醫(yī)務(wù)人員進行手術(shù)，使醫(yī)務(wù)人員得以免于X射線的輻射。
　　本文首先依據(jù)醫(yī)務(wù)人員進行手術(shù)的流程情況進行了整體方案的設(shè)計。整個血管介入手術(shù)機器人采用了基于主從控制的遙操作形式。主端為控制端，由醫(yī)務(wù)人員進行操控。從端為執(zhí)行端，主要負責(zé)執(zhí)行主端發(fā)送的命令以及返回相應(yīng)的控制信息

2、。為了模擬醫(yī)務(wù)人員的手術(shù)動作，提出了基于四夾持機械手的機械設(shè)計方案，并設(shè)計了相應(yīng)的導(dǎo)向移動裝置。同時對器具艙模塊，主端控制模塊進行了原理性設(shè)計。根據(jù)提出的機械原理方案設(shè)計了血管介入手術(shù)機器人的控制系統(tǒng)方案，通過比較幾種常見的總線控制方式提出了基于CAN總線的控制方案。
　　然后著重介紹了血管介入手術(shù)機器人的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計以及控制系統(tǒng)設(shè)計。機械結(jié)構(gòu)方面詳細介紹了主端操作平臺和從端的夾持機械手模塊，導(dǎo)向移動模塊，器具艙模塊的設(shè)計。從端機

3、械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了擬人化的設(shè)計，較好的模擬了醫(yī)務(wù)人員的手術(shù)過程?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計則包括整體硬件設(shè)計和系統(tǒng)軟件設(shè)計。硬件設(shè)計采用了基于CAN總線的分布式設(shè)計方案。通過比較幾種工業(yè)上常用的控制系統(tǒng)方案，選取了基于STM32處理器的多站點通訊系統(tǒng)，依據(jù)該控制系統(tǒng)模型詳細介紹了供電模塊，CAN總線通信電路，電機驅(qū)動電路以及傳感器模塊的設(shè)計。控制軟件設(shè)計則包括了基于脈沖序列的步進電機控制，無刷直流電機的控制以及 CAN總線通信協(xié)議的編寫。其中無刷直流電機

4、主要通過PID進行控制，并詳細介紹了常用的PID控制系統(tǒng)模型?；贑AN總線的通信協(xié)議則使用了CAN總線的擴展幀協(xié)議。
　　最后對整個血管介入機器人系統(tǒng)進行了實驗驗證。通過夾持機械手性能測試，導(dǎo)管導(dǎo)絲操縱實驗，整體流程驗證等試驗對介入手術(shù)機器人系統(tǒng)進行了較為全面的測試，為后續(xù)的動物實驗打下了堅實的基礎(chǔ)。
　　相較于傳統(tǒng)的血管介入手術(shù)機器人系統(tǒng)，本次研究的血管介入手術(shù)機器人能夠?qū)崿F(xiàn)不僅更加復(fù)雜的手術(shù)動作，而且極大程度的模擬了醫(yī)