背景技术 血管介入手术是指医生在数字减影血管造影成 像 （DSA) 系统的导引 下， 操控导管 （一种带有刚性的软管） 在人体血管内运动， 对病灶进行 治疗， 达到栓塞畸形血管、 溶解血栓、 扩张狭窄血管等目的。

目前， 血管介入手术主要由医生手工完成， 主要弊端在于： 1 ) 医生 在射线环境下工作， 长期操作对身体伤害很大； 2 ) 现有手术方法技巧性 强， 风险性高， 专科医生手术培训时间长； 3 ) 由于操作复杂、 手术时间 长， 医生疲劳和人手操作不稳定等因素会直接影响 手术质量， 进而影响 患者生存质量。 这些缺点限制了血管介入手术的广泛应用， 机器人技术 与血管介入技术有机结合是解决上述问题的重 要途径。

针对上述问题， 德国汉森医疗 （hansen meidical) 改造了导管构造， 开发出了主动导管系统， 问题在于改造后的导管较粗， 医学适用范围较 窄； 北京航空航天大学做了推管机构， 但是装拆导管和消毒不便； 中科 院自动化所模拟人手设计了推管装置， 但是无法连续推进导管， 并且无 法完成推进和旋转的同时运动， 本专利将克服上述问题， 提出了一种新 型的导管操纵装置。

发明内容

本发明的目的是提供了一种用于血管介入手术 的导管或导丝操纵装 置， 该装置能够操纵导管或者导丝在血管内完成推 进、 旋转以及推进和 旋转同时进行的动作。

本发明提出的用于血管介入手术的导管或导丝 操纵装置包括主指组 件、 副指组件、 驱动组件和导管或导丝导向组件， 其中， 所述主指组件 包括滚轮， 该滚轮旋转能够实现导管或导丝推进或者后退 ， 主指组件和 副指组件通过组合运动能够实现导管或导丝正 向旋转和反向旋转； 所述 副指组件用于配合主指组件实现导管或导丝旋 转和推进功能， 副指组件 能够手动沿着远离主指组件方向直接移动， 松手后， 通过内部弹簧拉力 作用， 副指组件返回； 所述驱动组件用于实现主指组件和副指组件运 动 的运动驱动；所述导管或导丝导向组件包括 Y阀架单元和入口支撑架， Y 阀架单元用于实现 Y阀的快速安装， 入口支撑架用于导向进入机构的导 管或导丝。

优选地， 所述导管或导丝操纵装置操纵导管或导丝包括 两个方向的 运动， 是导管或导丝推进运动和导管或导丝旋转运动 ， 导管或导丝推进 运动是附着在导管或导丝旋转运动之上的。

优选地， 主指组件和副指组件的滚轮上， 安装有橡胶套， 使得主指 组件和副指组件压紧时， 能够产生一定形变， 增大与被操作导管或导丝 的接触面积， 进而增大产生导管或导丝运动的摩擦力， 使得导管或导丝 能够稳定运动， 不易打滑。

优选地， 所述主指组件包括滚轮、 橡胶套、 驱动轴、 轴承支撑单元、 电机架、 联轴器、 推进电机、 导轨副和连接板， 所述推进电机与电机架 用螺栓固定， 电机的输出轴通过联轴器与驱动轴连接， 驱动轴通过轴承 支撑单元固定支撑， 驱动轴末端与滚轮通过螺纹固定连接， 橡胶套材料 为橡胶， 通过过盈配合， 套在滚轮上。

优选地， 主指组件滚轮旋转可实现导管或导丝推进或者 后退， 传动 关系为推进电机输出轴的旋转运动， 通过联轴器带动驱动轴运动， 进而 带动滚轮旋转， 最终通过橡胶套与副指组件中的橡胶套压紧， 驱动导管 或导丝前进或后退。

优选地， 主指组件和副指组件通过组合运动可实现导管 或导丝正向 旋转和反向旋转， 传动关系为： 主指组件中的滚轮、 橡胶套、 驱动轴、 轴承支撑单元、 电机架、 联轴器、 电机构成的整体， 通过连接板与驱动 组件连接， 在导轨副构成的约束上做上下的直线运动， 同时， 驱动组件 驱动副指组件中的滚轮做相反方向的直线运动 ， 实现导管或导丝的捻转 运动。

优选地， 副指组件包括滚轮、 橡胶套， 滚轮轴， 轴承支撑单元、 副 指组件座、 弹簧、 水平导轨副、 副指组件底板、 竖直导轨副和连接板， 其中橡胶套与滚轮通过过盈配合固定， 滚轮与滚轮轴通过螺纹固定连接， 滚轮轴通过轴承支撑单元实现固定支撑， 轴承支撑单元通过导轨副固定 在副指组件底板上， 副指组件底板通过连接板与驱动组件的丝杠副 输出 连接， 副指组件底板通过导轨副连接到驱动组件的固 定底座上， 副指组 件座通过弹簧的拉紧作用， 实现副指组件滚轮与主指组件中的滚轮压紧。

本发明利用主指组件、 副指组件、 驱动组件和导管或导丝导向组件 的位置关系和运动关系， 构建了用于血管介入手术的导管或导丝操纵装 置， 能够实现导管或导丝的推进和旋转， 降低了医生工作量， 减少了医 生在辐射环境中的工作时间， 并提高了导管或导丝在血管中的运动精度。 附图说明 图 1 是本发明用于血管介入手术的导管或导丝操纵 装置的总体结构 图；

图 2 是本发明用于血管介入手术的导管或导丝操纵 装置中主指组件 结构图；

图 3 是本发明用于血管介入手术的导管或导丝操纵 装置中副指组件 结构图；

图 4 是本发明用于血管介入手术的导管或导丝操纵 装置中驱动组件 结构图；

图 5 是本发明用于血管介入手术的导管或导丝操纵 装置中导管或导 丝导向组件结构图。

具体实施方式 为使本发明的目的、 技术方案和有点更加清楚， 下面将结合附图对 本发明实施方式作进一歩地详细描述。

本申请说明书附图中出现的各附图标记含义如 下： 驱动组件 1， 导管 或导丝导向组件 2， 主指组件 3， 副指组件 4， 连接板 5， 导轨副 6， 滚轮 7， 橡胶套 8， 轴承支撑单元 9， 驱动轴 10， 联轴器 11， 电机架 12， 推进 电机 13， 连接板 14， 副指组件底板 15， 水平导轨 16， 竖直导轨 17， 滚 轮 18， 橡胶套 19， 轴承支撑单元 20， 副指组件座 21， 滚轮轴 22， 弹簧 23， 螺母连接架 24， 螺母连接架 25， 丝杠 26， 丝杠 27， 轴承支撑单元 28， 底板 29， 小齿轮 30， 小齿轮 31， 大齿轮 32， 电机架 33， 旋转电机 34， Y阀架单元 35， 顶板 36， 入口支撑架 37。

图 1 为根据本发明一实施例提供的一种用于血管介 入手术的导管或 导丝操纵装置的结构图。

如图 1所示， 该操纵装置包括主指组件 3、 副指组件 4、 驱动组件 1 和导管或导丝导向组件 2，该操纵装置能够操纵导管或导丝在血管内� �成 推进、 旋转以及推进和旋转同时进行的动作。 其中， 所述主指组件 3 包 括滚轮， 该滚轮旋转能够实现导管或导丝推进或者后退 ， 主指组件 3 和 副指组件 4通过组合运动能够实现导管或导丝正向旋转� �反向旋转； 所 述副指组件 4用于配合主指组件 3实现导管或导丝旋转和推进功能， 副 指组件 4能够手动沿着远离主指组件 3方向直接移动， 松手后， 通过内 部弹簧拉力作用， 副指组件 4返回； 所述驱动组件 1用于实现主指组件 3 和副指组件 4运动的运动驱动； 所述导管或导丝导向组件 2包括 Y阀架 单元和入口支撑架， Y阀架单元用于实现 Y阀的快速安装， 入口支撑架 用于导向进入机构的导管或导丝。 导管或导丝操纵装置的运动驱动， 包 括两个方向的运动， 一个是导管或导丝推进运动， 另一个是导管或导丝 旋转运动， 导管或导丝推进运动组件是附着在导管或导丝 旋转组件之上 的。 装卡导管或导丝时， 副指组件 4可用手沿着远离主指组件 3方向直 接移动， 松手后， 通过内部弹簧拉力作用。 主指组件 3和副指组件 4上 的滚轮上， 包覆一层橡胶， 使得主指组件 3和副指组件 4压紧时， 能够 产生一定形变， 增大与被操作导管或导丝的接触面积， 进而增大产生导 管或导丝运动的摩擦力， 使得导管或导丝能够稳定运动， 不易打滑。

图 2为主指组件 3的结构图。 参照图 2， 所述主指组件包括滚轮 7、 橡胶套 8、 驱动轴 10、 轴承支撑单元 9、 电机架 12、 联轴器 11、 推进电 机 13、 导轨副 6和连接板 5。 所述推进电机 13与电机架 12用螺栓固定， 推进电机 13的输出轴通过联轴器与驱动轴 10连接， 驱动轴 10通过轴承 支撑单元 9固定支撑， 驱动轴 10末端与滚轮 7通过螺纹固定连接， 橡胶 套 8材料为橡胶， 通过过盈配合， 套在滚轮 7上。

主指组件滚轮 7 旋转可实现导管或导丝推进或者后退， 传动关系为 推进电机 13输出轴的旋转运动， 通过联轴器 11带动驱动轴 10运动， 进 而带动滚轮 7旋转， 最终通过橡胶套 8与副指组件 4中的橡胶套压紧， 驱动导管或导丝前进或后退。

主指组件 3和副指组件 4通过组合运动可实现导管或导丝正向旋转 和反向旋转。 传动关系为： 主指组件中的滚轮 7、 橡胶套 8、 驱动轴 10、 轴承支撑单元 9、 电机架 12、 联轴器 11、 电机 13构成的整体， 通过连接 板 5与驱动组件 1连接， 在导轨副 6构成的约束上做上下的直线运动， 同时， 驱动组件 1驱动副指组件 4中的滚轮做相反方向的直线运动， 实 现导管或导丝的捻转运动。

图 3为副指组件 4的结构图。 参照图 3， 所述副指组件包括滚轮 18、 橡胶套 19， 滚轮轴 22， 轴承支撑单元 20、 副指组件座 21、 弹簧 23、 水 平导轨副 16、 副指组件底板 15、 竖直导轨副 17和连接板 14。

所述橡胶套 19材料为柔性材料 （如橡胶）， 橡胶套 19与滚轮 18通 过过盈配合固定， 滚轮 18与滚轮轴 22通过螺纹固定连接， 滚轮轴 22通 过轴承支撑单元 20实现固定支撑， 轴承支撑单元 20通过导轨副固定在 副指组件底板 15上， 副指组件底板 15通过连接板 14与驱动组件 1的丝 杠副输出连接， 副指组件底板 15通过导轨副 17连接到驱动组件 1 的固 定底座上。 副指组件座 21通过弹簧 23 的拉紧作用， 实现副指组件滚轮 18与主指组件中的滚轮压紧。 副指组件 4用来配合主指组件 3实现导管 或导丝旋转和推进功能， 滚轮 18与主指组件 3中滚轮压紧， 通过主指组 件滚轮 7旋转， 实现导管或导丝旋转功能， 依靠驱动组件 1丝杠副作用 于连接板 14的驱动， 实现了副指组件滚轮 18与主指组件 3中滚轮 7作 相反方向的直线运动， 进而实现导管或导丝的顺时针或逆时针旋转。

图 4为驱动组件 1的结构图。 所述驱动组件包括旋转电机 34、 电机 架 33、 大齿轮 32、 小齿轮 31、 小齿轮 30、 底板 29、 轴承支撑单元 28、 丝杠 27、 丝杠 26、 螺母连接架 25和螺母连接架 24。所述旋转电机 34与 电机架 33通过螺栓连接， 电机 34输出轴与大齿轮 32固定连接， 大齿轮 32与小齿轮 31啮合， 小齿轮 31与小齿轮 30啮合， 齿轮 31与丝杠 27末 端连接， 齿轮 30与丝杠 26末端连接， 丝杠 26和丝杠 27通过轴承支撑 单元 28固定支撑， 螺母连接架 24和螺母连接架 25分别与丝杠 27和丝 杠 26的螺母连接， 丝杠 27和丝杠 26的螺距规格是相同的， 电机架 33 和轴承支撑单元 28均固定连接于底板 29上。 驱动组件 1用来实现主指 组件 3和副指组件 4运动的运动驱动， 传动关系为： 电机 34输出轴带动 大齿轮 32旋转， 大齿轮 32与小齿轮 31啮合， 小齿轮 31又与小齿轮 30 啮合， 因此带动丝杠 27和丝杠 26的螺母作相反方向的直线运动， 通过 螺母连接架 24和螺母连接架 25将运动分别输出给主指组件 3和副指组 件 4。

图 5 为导管或导丝导向组件的结构图。 所述导管或导丝导向组件包 括 Y阀架单元 35、 入口支撑架 37和顶板 36。 Y阀架单元 35用来实现 Y 阀的快速安装， 入口支撑架为中空结构， 导管或导丝从中间穿过， 起到 支撑导管或导丝的作用。 Y阀架单元 35装上医用 Y阀后， 结构尺寸上应 保证 Y阀中心线与入口支撑架 37的中心线处于共线位置上。

导管或导丝操纵装置的运动驱动， 包括两个方向的运动， 一个是导 管或导丝推进运动， 另一个是导管或导丝旋转运动。 推进电机 13驱动的 导管或导丝推进运动是附着在旋转电机 34驱动的导管或导丝旋转运动上 的。

装卡导管或导丝时， 副指组件 4中的滚轮 18可用手沿着远离主指组 件 3中滚轮 7的方向上直接移动， 松手后， 通过内部弹簧 23拉力作用， 迫使滚轮 18和滚轮 7压紧。

主指组件 3和副指组件 4上的滚轮 7和滚轮 18上， 分别包覆橡胶套 8 和橡胶套 19， 使得主指组件和副指组件压紧时， 橡胶套能够产生一定 形变， 增大与被操作导管或导丝的接触面积， 进而增大产生导管或导丝 运动的摩擦力， 使得导管或导丝能够稳定运动， 不易打滑。 控制导管或导丝推进的传动关系为： 推进电机 13的输出轴和主指组 件滚轮轴 10通过联轴器 11连接， 带动主指组件滚轮 7旋转， 同时副指 组件滚轮 18通过弹簧 23压紧导管或导丝， 通过摩擦力实现导管或导丝 的推进动作。

控制导管或导丝旋转的传动关系为： 旋转电机 34通过齿轮 （大齿轮 32、 小齿轮 31和小齿轮 30)传动， 以相同速度、 相反方向输入到两个丝 杠（丝杠 26和丝杠 27 )输入端， 进而通过丝杠螺母连接架 24和 25分别 传递到主指组件连接板 5和副指组件连接板 14各自连接的导轨-滑块副 6 和 17上， 带动主指组件滚轮 7和副指组件滚轮 18在竖直上沿相反反向 移动， 同时副指组件滚轮 18和主指组件滚轮 7通过弹簧压紧， 通过摩擦 力将导管或导丝捻转， 实现导管或导丝的旋转运动。

导管或导丝的旋转运动和推进运动是解耦的， 因此可通过同时控制 旋转电机 34和推进电机 13，实现导管或导丝推进时的一边旋转一边推� �� 的功能。

针对医学消毒方面， 主指组件 3和副指组件 4的滚轮 7和滚轮 18是 通过螺纹分别和驱动轴 10和滚轮轴 22连接的， 也就是说， 滚轮 7和滚 轮 18可以方便拆卸。 实际使用时， 先在导管或导丝装置上覆盖一层医用 隔离膜，再装上滚轮 7和滚轮 18，滚轮 7和滚轮 18可作为消耗品，因此， 该装置便于医用消毒。

以上所述的具体实施例， 对本发明的目的、 技术方案和有益效果进 行了进一歩详细说明， 所应理解的是， 以上所述仅为本发明的具体实施 例而已， 并不用于限制本发明， 凡在本发明的精神和原则之内， 所做的 任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。