● 摘要
手术平台和智能控制系统是数字化手术室的基础。信息融合、一体化控制是手术设备的发展方向。针对传统手术室存在的设备繁杂、信息不共享、无法和先进手术机器人相配合使用的问题，本文提出了一种以智能化控制为核心、以数字化手术床为平台，以视频采集、位置采集、体征参数采集等模块为外设的智能化手术平台系统。首先，针对传统手术室中存在的设备繁杂、信息不共享问题，建立了智能化手术平台系统的体系结构，该结构主要包括：一个控制核心、一套受控设备、一组功能型外设、友好的人机交互界面和安全的信息传递和交互方案。智能化手术平台系统的建立，为医生提供了良好的手术环境，提高了手术的安全性和精确度。其次，针对传统手术床不能为手术机器人提供位置定位和精确位置调整的问题，提出了基于标准化驱动的手术平台设计方法。实现了手术平台的本体设计、运动学仿真建模、运动空间分析、空间匹配方法、运动学正逆解。验证了手术平台系统的可行性，为系统软、硬件的合理设计提供了依据。并完成了驱动和控制系统的设计。根据手术平台自身运动的需要，从多种驱动方案中确定了最终方案。并根据设计要求，对控制系统硬件平台进行了选型和搭建，设计了控制系统总体结构，完成了驱动和控制系统的设计。然后，针对临床的实际需求，对智能化手术平台系统的控制核心——信息岛进行了功能上的需求分析和软件结构上的框架设计，并完成了各个功能的模块化设计，实现了手术室控制信息、视频信息、患者信息、远程医生信息的多信息融合显示和集中控制。最后，针对智能化手术平台系统进行了功能实验及精度实验。对视频采集及彩信发送功能、GPS及体征参数采集传递功能、重复定位精度和视觉反馈位置精度进行实验验证、分析了实验结果。论证了智能化手术平台在数字化手术室中应用的可行性。