手術(shù)機(jī)器人發(fā)展至今已經(jīng)有近四十年歷史。然而長(zhǎng)期以來(lái),受到技術(shù)、倫理、制度等各種因素限制,手術(shù)機(jī)器人的自主作業(yè)能力及其在臨床應(yīng)用領(lǐng)域的推廣一直發(fā)展緩慢。另一方面,在醫(yī)學(xué)臨床領(lǐng)域,口腔顱頜面外科一直是數(shù)字化外科技術(shù)應(yīng)用的先驅(qū)和領(lǐng)軍力量,尤其是手術(shù)方案較為量化的正頜外科,已經(jīng)廣泛實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和手術(shù)導(dǎo)航等數(shù)字化技術(shù)在臨床上的推廣應(yīng)用。引入機(jī)器人技術(shù)來(lái)解決數(shù)字化設(shè)計(jì)在術(shù)中的執(zhí)行問(wèn)題,成為數(shù)字化正頜外科手術(shù)當(dāng)前的迫切需求。本文結(jié)合正頜外科手術(shù)現(xiàn)有基礎(chǔ)和臨床需求,搭建了一套基于圖像引導(dǎo)的任務(wù)自主型正頜手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng),并設(shè)計(jì)了機(jī)器人輔助正頜手術(shù)的工作流程,以提高系統(tǒng)精準(zhǔn)性、安全性和自主作業(yè)能力為研究目標(biāo),針對(duì)基于術(shù)前設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的導(dǎo)航定位和軌跡規(guī)劃方法開展了深入研究。本文先后在山東大學(xué)交叉學(xué)科、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助下,完成了以下研究?jī)?nèi)容:（1）正頜手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)和集成。在手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的研發(fā)過(guò)程中,系統(tǒng)集成是工程技術(shù)領(lǐng)域需要解決的重點(diǎn)問(wèn)題。本文首先在充分分析正頜手術(shù)臨床需求基礎(chǔ)上,通過(guò)解決多源三維影像配準(zhǔn)、手眼標(biāo)定、工具標(biāo)定、數(shù)據(jù)傳輸?shù)认到y(tǒng)集成的關(guān)鍵問(wèn)題,基于手術(shù)設(shè)... 

【文章來(lái)源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：142 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１早期立體定向穿刺手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)和Ｎｅｕｒｏｍａｔｅ系統(tǒng)［２５］??

范圍??內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。此外，Ｃｏｍｐｕｔｅｒ?Ｍｏｔｉｏｎ公司分別在１９９３年和１９９８年公布??了腹腔手術(shù)輔助持鏡手術(shù)機(jī)器人ＡＥＳＯＰ系統(tǒng)和主從式操作的ＺＥＵＳ系統(tǒng)，但該??公司在２００３年被直覺公司收購(gòu)。幾乎同一時(shí)期，阿姆斯特朗醫(yī)療有限公司開發(fā)??了一套與ＡＥＳＯＰ系統(tǒng)功能類似的持鏡手術(shù)機(jī)器人Ｅｎｄｏａｓｓｉｓｔ系統(tǒng)。其與ＡＥＳＯＰ??系統(tǒng)的區(qū)別在于它不是控制臺(tái)與機(jī)械臂分開式的設(shè)計(jì)，而是將控制器安裝在機(jī)器??人頂部，形成了一套完整獨(dú)立的系統(tǒng)［４３］。??應(yīng)?ｎ?‘?Ｌ??圖１．３腔鏡類手術(shù)機(jī)器人：ｄａＶｉｎｃｉ系統(tǒng)和Ｅｎｄｏａｓｓｉｓｔ系統(tǒng)??除神經(jīng)外科、骨科和腔鏡手術(shù)類手術(shù)以外，放射治療、血管介入等諸多外科??手術(shù)領(lǐng)域也都陸續(xù)開展了手術(shù)機(jī)器人相關(guān)的研究，如：１９８７年，為了解決基于框??架的立體定向技術(shù)只適用于頭部顱內(nèi)放療手術(shù)的局限性問(wèn)題，Ｊｏｈｎ?Ａｄｌｅｒ博士的??團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一套名為ＣｙｂｅｒＫｍｆｅ的放療手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)［４４，４５］；?２００５年，匹茲堡??大學(xué)和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Ｍａｒｃｏ?Ｚｅｎａｔｉ等人研制出采用蛇形連桿機(jī)構(gòu)的心臟介??入手術(shù)機(jī)器人Ｃａｒｄｉｏｒｏｂｏｔｉｃｓ系統(tǒng)２００７年，Ｈａｎｓｅｎ?Ｍｅｄｉｃａｌ公司發(fā)布了主從??式機(jī)構(gòu)的射頻和消融手術(shù)機(jī)器人Ｓｅｎｓｅｉ系統(tǒng)，以及基于磁場(chǎng)控制的介入手術(shù)導(dǎo)??管型機(jī)器人Ｎ１〇ｂｅ系統(tǒng)【４７＃。??除此之外，還有多種類型的手術(shù)機(jī)器人在研發(fā)的過(guò)程中。面向具體應(yīng)用的專??６??

?山東大學(xué)博士學(xué)位論文??．??？?騫??，ｍ?：…々??，、…Ｋ?１１?？?ｆ／?？?＾??ａＬ?■￡＇?＾??圖１．４?Ｒｅｍｅｂｏｔ、妙手系統(tǒng)、天璣手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)、哈工大腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)??１．２．３顱頜面外科手桃器人研宄現(xiàn)狀??盧頁(yè)頒面外科（Ｃｒａｎｉｏｍａｘｉｌｌｏｆａｃｉａｌｓｕｒｇｅｒｙ，ＣＭＦ）是專門針對(duì)頌骨、面部及其??周圍組織的一類特殊外科手術(shù)，具有術(shù)區(qū)解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，暴露范圍孝對(duì)手術(shù)實(shí)??施精度要求較高等特點(diǎn)。由于所涉及的手術(shù)對(duì)象幾乎涵蓋了顱頜面區(qū)域的所有軟、??硬組織，所以頜面外科手術(shù)的種類也是多種多樣的，如顱頜面腫瘤治療、畸形矯??正、創(chuàng)傷修復(fù)、頜下腺病變治療等。與前文所述的神經(jīng)外科和骨科手術(shù)機(jī)器人類??似，為了解決術(shù)前設(shè)計(jì)在術(shù)中的執(zhí)行問(wèn)題，提高手術(shù)過(guò)程中的安全性，頜面外科??手術(shù)機(jī)器人開始被引入臨床［６１＿６４］。??世界上第一個(gè)關(guān)于頜面外科手術(shù)機(jī)器人的報(bào)道可以追溯到１９９８年，德國(guó)洪??堡大學(xué)的Ｌｕｅｔｈ等人公布的專門用于顱頜面手術(shù)的ＯＴＴＯ手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)【６５－６６］。??它采用基于三角形運(yùn)動(dòng)學(xué)的主從式操作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可通過(guò)導(dǎo)管實(shí)現(xiàn)顱骨內(nèi)固定??物的植入手術(shù)［６５，６６１。此外，１９９９年，德國(guó)卡爾斯魯厄大學(xué)過(guò)程控制與機(jī)器人研??宄所公布了一種可在顱頜面手術(shù)中實(shí)現(xiàn)顱骨鉆、銑、切削等任務(wù)的手術(shù)機(jī)器人［１４，??１５］。該系統(tǒng)由一個(gè)７自由度的機(jī)械臂和一套圖像導(dǎo)航系統(tǒng)組成，并且在機(jī)械臂的??末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)中集成了力傳感器，可實(shí)現(xiàn)術(shù)中力覺感知，但由于整套系統(tǒng)體積較??８??

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3441498