摘要：脑室穿刺引流手术是颅脑损伤急救的重要手段。但该术式存在颅骨开孔费时费力、有经验医师缺乏时难以实施等问题。为了简化急救流程、降低急救手术要求,研制了图像引导下的遥操作脑室穿刺手术机器人系统。该系统包括遥操作穿刺执行器系统、机械臂、术前规划系统和视觉导航系统。采用压力传感器差分式布局设计基于EtherCAT总线的颅骨穿刺执行器;使用基于B样条变换的可变性配准在CT、MR融合图像上进行手术规划和视觉导航;在双目视觉引导下使7自由度冗余机械臂按照术前规划的路径以指定的姿态定位颅骨穿刺执行器到起始位置;采用人在环操作模式,使用视觉化工具函式库(VTK)对操作可视化,在视觉与力觉双重反馈下进行颅骨穿刺。针对3D打印颅骨模型进行穿刺实验,表明机器人穿刺误差为0.74 mm;针对一条比格犬进行动物实验,表明穿刺误差1.22 mm,与经验丰富的急救医生操作精度相当,表明该机器人有一定的临床应用潜力。

摘要：目的:研发一款人机协同脑室穿刺引流机器人,实现战场脑室穿刺减压快速处置.方法:该脑室穿刺引流机器人依据力反馈原理和半自动控制穿刺技术实现真正力控下的自主穿刺和穿刺过程的精确控制,主要由KUKA iiwa/med机械臂、穿刺末端执行器、控制系统和视觉伺服系统组成.采用3D打印头骨模型和动物实验对脑室穿刺引流机器人样机的穿刺性能进行验证.结果:头骨模型实验表明,采用脑室穿刺引流机器人样机进行颅内脑室穿刺引流的目标点定位精度为0.12 mm、穿刺精度为0.71 mm、穿刺成功率为100％.动物实验表明,采用脑室穿刺引流机器人样机进行比格犬脑室穿刺引流的穿刺误差为(1.22±0.62)mm,手术用时≤15 min.结论:采用该脑室穿刺引流机器人进行脑室穿刺引流术穿刺精度高、手术效果好、操作时间短且易操作,能满足战场颅脑损伤快速救治的需要.