多自由度微创手术机械从手的设计与研究

微创手术(Minimally Invasive Surgery)技术使得手术创伤减小,减轻病人的痛苦,减少不美观的手术疤痕,大幅缩短住院天数,节省开支。目前,微创手术已成为是21世纪医学发展的重要方向之一。手术机器人促进了传统医学的革命,受到西方大国政府和学术界的极大关注。 本文首先深入研究了手术机器人系统的实现原理和一般构成,讨论了其关键技术。然后针对微创手术的应用特点,研制了一套微创手术机械从手装置,系统阐述了装置整体设计方案的确定、各模块的功能、驱动执行元件和传感器等的选型、机械结构的设计和制造等。选定线传动作为机械从手的传动方式,给出了机械从手的连杆参数和运动学方程。装置的测试验证了装置的可行性。针对研制中出现的问题,提出了改进建议。 本文还针对弥漫性轴索损伤的形成机理,研制了大鼠致伤实验装置,并重点讨论了关键技术。通过大鼠实验,验证了实验装置的可行性和稳定性。另外,针对股骨远端骨折复位手术中存在的问题,三维重建了股骨和手术器械并制定了虚拟手术。