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技术支撑丨计量在手术机器人上的关键作用
2022.10.31

手术机器人

手术机器人是集临床医学、生物力学、机械学、计算机科学、微电子学等诸多尖端科学于“一身”的高度集成、新型医疗器械。

技能展现

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以腔镜手术机器人为例,

看看它能做什么呢?


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缝合葡萄?!

是的,你没看错。

这台缝合葡萄的手术机器人是一台主从遥控型腔镜手术机器人。顾名思义,这类手术机器人是采用主从遥控操作的方式工作,也就是由医生通过操作“主手”联动“从手”在手术台上完成手术。


在手术过程中,手术机器人不但能通过力反馈和视觉反馈,让医生感受到接近真实的手术环境,还能通过振颤过滤系统大大减小手部颤抖带来的偏差。最重要的是,它可以成比例缩减医生的动作幅度,有效减低医生工作强度,大大提高手术的精准度。


技术支撑

众所周知,手术中的差之毫厘,会造成不可挽回的后果。为保证手术机器人的精准可靠,在研发和制造中,要进行一系列的测试。


其中,较为重要的测试有:

  • 位姿准确度测试

  • 位姿重复性测试

  • 电磁兼容性测试


计量小知识

位姿准确度体现的是指令位姿和实到位姿之间的偏差

► 位姿重复性是指机器人移动到相同方向和位置的能力

► 电磁兼容性是指带电设备之间互相影响的程度

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位姿准确度测试和位姿重复性测试均是检验手术机器人在手术中动作是否能达到精准的重中之重。


手术机器人的末端执行器需重复多次从同一方向接近某一指令位姿。测试时,技术人员会使用激光跟踪仪等三维测量仪测量末端执行器的实到位姿,进而计算位姿的重复性和准确度。


由于不同的手术机器人工作原理不尽相同,测试方法会略有不同,如:骨科手术机器人需要在导航引导下测试,而腔镜手术机器人还需要测试主从操作的位姿重复性和准确度。

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经过测试可以看到,有些手术机器人其空间定位准确度可低至1mm,具备人手无法达到的高稳定性。


电磁兼容性测试则是保证手术机器人可靠运行的重要测试之一。

问:手术机器人运行的时候,可能会受到哪些干扰?

答:手术环境内,通常有各种医疗器械设备需同时运作。如重症加强护理病房(ICU)内就会配有床边监护仪、中心监护仪、多功能呼吸治疗机、麻醉机、心电图机、除颤仪、起搏器、输液泵等多种设备。手术机器人必须保证不和其他设备相互影响。


电磁兼容性测试能模拟特定的电磁辐射干扰,并将干扰施加在手术机器人“身上”,实时监视它的工作状态,判断其是否具备所需的抗电磁干扰性能。


同时,还会测试手术机器人对外发出的电磁辐射值(简称发射值),数值在安全红线以下的才能符合要求。


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