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项目年度编号
2000200622
中图分类号
TP242.3
成果公布年份
2020
成果简介
该项目属于先进制造技术领域，涉及电气、机械、计算机、信息、人工智能等学科领域。
智能3D视觉主从操作手术机器人是多学科融合的高端医疗产品，突破了医生双手的局限性，辅助医生触及传统手术器械很难到达的部位，精确定位病灶组织，在狭小的空间中进行精准手术，术中创伤小、出血量少，术后康复快。相关关键技术和核心部件仍依赖欧美国家进口，导致国产化发展受限。该项目通过对智能3D视觉主从操作手术机器人关键技术的研究，形成具有完全自主知识产权的国产高精度手术机器人产品，打破国外技术垄断，为国产手术机器人的自主创新奠定坚实基础。
(1)突破了智能3D视觉主从操作手术机器人整体设计技术。机械臂用于挂载手术器械和内窥镜，图像采集装置用于采集手术环境信息，定位装置用于获取图像采集装置的位姿信息，识别装置用于根据色彩图像信息得到特征信息，显示单元用于协助对患者进行手术时精准的实施操作和观察。其主从控制延迟、不动点定位精度、从手位姿重复定位精度、中心视场角分辨力、离轴角分辨力等核心性能指标均接近或优于国际同类领先产品。
(2)攻克了具有高度自适应性的3D电子内窥镜及其系统。发明的电子内窥镜不但具有较强的相距调节功能，通过轴向位置调节装置调节成像透镜组与感光组件的间距提高电子内窥镜在使用过程中的自由度，还可通过采用传动装置、驱动装置和镜管模组的配合设置实现在视场区域改变的同时，视场方向并无变化，方便医生的诊断工作。
(3)设计了新型主操作手、机械臂及手术器械及其控制方法。设计了一种主手触觉反馈装置及其变阻尼控制方法，能够防止过操作以及轻微抖动造成的不利影响；发明了一种新型机械臂及关节控制系统，实现了关节位置的高精度测量；开发了一种新型手术器械，以及多器械共存位置显示方法，显著提高了器械盒的空间利用率的同时，能够帮助医生更清晰把握所有手术器械的位置，提高手术的速度、效率及可靠性。
(4)基于智能3D视觉主从操作手术机器人关键技术，面对疫情迅速开发了用于新冠肺炎诊疗的支气管镜手术机器人，并于2020年4月24日在上海市胸科医院完成了首例机器人辅助支气管镜肺泡灌洗手术。该机器人既可应用于新型冠状病毒肺炎等高传染性呼吸道疾病的取样、肺泡灌洗及气管插管监视，也可用于经支气管的肺部活检及治疗。
该项目开发了腹腔镜手术机器人、新冠肺炎诊疗机器人、便携式持镜机器人、3D电子腹腔镜等产品，可用于泌尿外科手术、胸外科手术、肝胆胰外科手术、妇科手术、呼吸内科手术等，相关技术和产品已在多家三甲医院开展临床研究和应用，部分产品已通过国家药品监督管理局医疗器械技术评审中心创新医疗器械特别审批程序，推动了国产机器人诊治技术的发展和进步。经临床验证，针对前列腺癌根治术等空间狭小、操作复杂的外科手术，使用智能3D视觉主从操作手术机器人较传统开放手术减少出血量75％以上，降低并发症发生率约20％，缩短术后恢复时间50％以上。项目完成后获得授权发明专利10项，发表专业论文4篇。
完成人
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