摘要：机器人辅助输尿管软镜术可以显著提高泌尿外科医生的手术执行能力.然而,由于人体自然腔道生理约束,导致输尿管软镜在手术过程中存在明显的末端运动偏差,影响手术效率,增加手术风险;同时输尿管软镜末端空间狭小,难以安装可检测末端运动偏差的传感器.针对以上问题,提出了一种基于视觉反馈的输尿管软镜末端运动补偿策略,以霍夫圆检测为基础,自动提取输尿管软镜的视野作为感兴趣区域,降低计算负担;同时,针对输尿管软镜的成像特点,对视野中特有的梳状结构干扰进行了频谱分析和消除.在此基础上,结合ORB算法提取图像信息,通过对前后两关键帧之间的空间关系进行几何描述并求解,得到输尿管软镜末端的角位移.该角位移与输入运动指令之差即为输尿管软镜末端运动偏差,并据此建立了输尿管软镜运动补偿策略.最后借助输尿管软镜机器人样机,利用实验手段对上述过程进行验证,结果显示,输尿管软镜末端的角位移平均计算时间约为21.32 ms,平均计算误差0.33°,最大计算误差1.90°.使用所提运动补偿策略前后输尿管软镜末端运动状态的对比实验结果表明,该运动补偿策略平均补偿误差约为2.17°,最大补偿误差为3.29°,可以显著减少输尿管软镜末端的运动偏差,并具有较好的实时性.

摘要：目的:为解决目前输尿管软镜(flexible ureteroscopy,FURS)手术过程中存在的操作难度大、稳定性差、手术姿势及协作空间不符人体工程学原理等问题,设计并研发机器人辅助FURS手术系统。方法:设计机器人辅助FURS手术系统,完成工业样机制备,应用3D打印结石肾脏模型及动物实验(猪)验证系统的可行性和使用效果。结果:成功设计"主从"操作模式的机器人辅助FURS手术系统并制备工程样机,实现对FURS各种维度运动的控制,光纤传送系统辅助激光光纤的递送和回撤,3D打印结石肾脏模型及动物实验(猪)客观验证评价了本机器人系统的运动控制效果及操作性能。结论:本研究设计研发的机器人辅助FURS手术系统成功实现对软镜的灵活操控,能够降低传统软镜手术的操作难度、缩短学习曲线、增强操作稳定性、提高术者操作舒适度,从而提高FURS手术的效率与效果。

摘要：目的设计开发一款基于EMS碎石清石系统能量平台的手控装置,并评价其在PCNL中的临床使用价值。方法1.装置研发方案:该装置由手控开关、电路传输线、继电器和电源系统三部分组成。基于EMS系统主机箱体及原脚踏线路接口设计传输线,中间为继电器和电源组件。2.体外实验选用人工制作仿真肾结石模型浸于生理盐水容器中,用手控开关连续激发3组按键30 s实验3次进行体外效能测试。3.临床应用评价:(1)将40例拟行PCNL的上尿路结石患者分为两组,分别采用手控装置及脚控踏板行碎石手术,针对手控组分析手术的完成情况、平均总手术时间、平均手控碎石时间、净石率及手术并发症。(2)设计术者《PCNL手控碎石评分表》对手控及脚踏两种碎石操控方式进行评估,分别在手术舒适度、碎石灵活度、下肢疲劳缓解程度和整体满意度(各项100分)4个方面进行对比评价。结果该手控装置研发成功且功能运行良好,套入式及操控特点均符合人体力学和使用习惯。体外效能测试顺利且运行期间无机械故障,体外碎石效果满意。20台PCNL手术均顺利完成且无碎石中断或更换脚控方式,平均总手术时间75.1 min,平均手控碎石时间37.8 min、净石率85.0%,无Clavien Dindo≥Ⅱ级并发症的发生。《PCNL手控碎石评分表》中手控装置在4个方面均优于传统的脚控装置,差异有统计学意义(P<0.05)。结论EMS碎石清石系统的手控碎石装置作为传统脚控碎石装置的改良或替换模式可有效缓解术者的下肢疲劳程度,提升PCNL碎石过程的整体舒适度,可优化并改善手术的灵活性及可操控性,具有较高的临床推广意义和实用性。