《机械设计制造及其自动化专业毕业设计外文翻译》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计制造及其自动化专业毕业设计外文翻译（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 南 京 理 工 大 学毕业设计(论文)外文资料翻译学院（ 系）： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 熊艳辉 学 号： 外文出处: The Operating Room of 21st CenturyMichael L.J.Apuzzo附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 指导教师评语：翻译基本正确，中文叙述通顺。签名： 年 月 日注：请将该封面与附件装订成册。附件 1：外文资料翻译译文微型手术机器人在外科领域的应用外科透视1.简介神经外科学作为一门新兴的科学，逐渐被认为是外科领域中最富创新的一门学科，很有可能成为从根本上对人体器官系统全新认识的重要途径。时代
2、在进步，随之患者的要求也提高了，再加之技术的革新和我们在神经科学领域的认识过程中有了重大进展，使神经外科学的内容不断的被更新和丰富，竟然到了让多年来一直从事这方面研究的专家也无法家全了解的地步。由于人类生活的方方面面都在起着明显的变化，大量的新思想也如泉水一样层出不穷，对新技术的否认并坚决认为熟悉的东西才是最安全的，最简洁有效的。从另一个角度来说，心理学上解释为人类本能的一种表现，对新事物的接受总需要一些时间。额叶是大脑中一种调节抑制激素的腺体，这种激素的分泌促使人产生好奇的心理，在它们的作用下，位于脑皮层的运动原中枢能使人产生进一步探索的欲望；大脑中负责“计划”的区域则对实验的危险性进行评价
3、；最后由大脑中起“决定”作用的区域对整件事情下定论。因此说，由于额叶的作用，使我们每个人都经历了从创造，实验到最后下结论的整个思考过程。医疗器械的发展也有着相似的过程，但在技术上还有待完善。计算机技术、放射成像技术、内窥镜技术的引入，使手术室的整体设计和环境有了革命性的改观。然而这都处于起步阶段，革新不仅仅是引进先进的医疗设备，还需要有一批可以熟练操作控制这些医疗设备的专业人员，这个理念必须进行深一层的理解。通过神经外科学的大量知识理论基础与内窥镜反馈技术的综合应用，使外科医生及其工作人员能更快、更安全、更精确的实施手术，比起仅仅靠人的感性认识有过之而无不及。可以想象这种系统既能预测和组织手术
4、的整个过程，又能进行计算和实施合理的准备，最后根据总体情况给出一个参考方案供医生参考，而且在整个手术过程辅助医生进行各种操作。尽管机器人本来在手术过程就扮演辅助的角色，但从某种程度上来说加以半自主性的内窥技术势必效果回更好。如果说机器人系统不会永远是神经外科技术整套医疗设备的固定部分，我是认同的，但我相信它将在神经外科的发展道路上起到非常重要的作用。2.人类技术的发展过程在 500 年前，当 Leonardo Da Vinci 第一次在他自己的 Chambord 城堡里建造出独特的具有双螺旋结构式的楼梯的时候，没有人会意识到就是这种独特的双螺旋结构将对人类文明的发展起了重大影响。无论从微观世界
5、还是宏观世界，从 DNA结构的发展过程到影响人类文明的重大发明，人类都是在以这种螺旋式的方式盘旋上升，并不断进步。然而，今天的手术是以精确度、重复一致性好，并且能很大程度上减少医院和病人的医疗费用为目的，因此在具体的手术操作过程中某些细节操作以人的手工操作是达不到要求的。正是这种理念使我们相信机器人辅助技术将是手术室里的一种很有效的使用工具。经过 5 亿年的物种演化和 500 万年社会变革，人类文明的产物之一，在 Wesbter 的字典里被解释为“一种能代替人类工作的机械装置”的这种工具机器人，它的发明是人类历史发展过程中的又一个里程碑；它与同人类文明历史中的其他重大发明如印刷术、内燃机、微处
6、理器、空间技术、神经刺激原理、以及人类基因图谱具有同等历史意义。随着技术的革新，新技术给人类带来的好处不用多说，但同时也增加了操作控制这些仪器的困难程度。也就是说，新技术在解决实际问题的时候反而是弊大于利。因此这里有一个关键性的问题让我们去思考：我们将继续这些具有里程碑意义的认识和发明创造，并以人类文明的独特方式盘旋上升？或者我们应该创造同样可以有力证明技术发展的意义的新一代使用工具，并且这种发明也可以作为衡量人类进步的重要标志？又有或者我们应该打破就常规的发展之路，另辟溪径，发起新的挑战？3.机器人挑战新技术早在 19 世纪 80 年代，机器人技术就已经运用与医疗领域，只是而早期实验的机器人
7、都是根据当时现有的工业机器人为模板而设计的。人与机器之间的关系是相辅相成的，彼此之间都是取长补短的，但究竟是人类和机器人哪个更加优越一些引起了疑问，这是必然的！人类的优越性在与灵活、适应性强、有自主的判断能力、以及手部和眼睛可以协调一致；而缺点在于容易疲劳、记忆存储有限、而且不具备同时处理大量数据信息的能力，手部容易颤抖，情绪易受影响等。相比之下，机器人的优越性包括能精确定位和复位装置、工作过程稳定，重复手术一致性好，还可以控制手术过程中的各种参数如力度、持久力、强度等；也存在着许多不足，包括随机判断能力与空间位置的感知能力差，适应性不好，对故障敏感。机器人技术在人类历史的发展过程中开辟了一个
8、独特的历史篇章。这种新技术被看作是一种反映人类技术发展的标志，也是衡量人类进步的重要标准，并将梦想转变成了现实。与以往不同，现在我们必须把考虑的中心从重器械的模式转移到重针对性上来，机器人技术革新不应该以纯粹的为了制造出性能好的机器而发展的态度为目的。所以发展的中心应放在建立更智能，独立自主的外科手术作业环境，并且在这个环境中，计算机辅助技术能自主的结合手术的具体情况分析出一套较专业的，对医生有参考价值的手术方案。4.机器人在外科领域的应用机器人技术在外科环境中提供了良好的辅助性，它们的应用提高了手术的精确度和灵活度，减轻了医生由于生理因素而产生的颤抖，并能扩展增加机械手减少工作量，从而减少手
9、术中操作人员，所以机器人技术在外科 领域中得到了越来越广泛的应用。这里能列举几个典型的外科机器人系统，但是它们还不够成熟，至于能否投入正常使用还没有明确的答案。当运用机器人技术进行辅助作业的时候，首先考虑到的问题是安全性、准确性、和效果以及与手术环境的统一问题，还应具备额外的益处（如减少手术操作时间，减少手术创伤，提高临床成功率） ，因此我们可以看出机器人技术辅助作业可以运用的领域是危险任务的执行和外科手术领域。5.机器人辅助作业典型的机器人辅助作业有：手术工具的定位及显微定位，轨迹的设计以及精确引导探针进行作业。医疗器械的多自由度设计使得手术工具在有限的作业空间可以任意的移动，在众多的外科领
10、域里多应用于骨骼损坏组织的切除、钻除、磨除、手术整形，以及软组织的切除和有害组织的破坏。5.1 定位机器人技术辅助定位克服医生在手术过程中的手部颤抖和疲劳，有人自身的生理因素引起的颤抖不对定位误差产生很大的影响，因为其产生的误差和手持工具抖动产生的误差一样大，波动范围是 50 微米。用于手术工具定位的机器人系统典型的有 NEUROMATE，MINERVA 和 IMARL 系统。像一些典型的手术操作，如显微外科手术以及贴电极进行脑立体定位都需要以微米数量级来进行显微定位。5.2 精确引导探针进行活体组织检查据报道：一种被命名为 MINI-RCM 的小型机器人系统在外科手术中精确引导探针进行手术操
11、作。另一种叫 PAKY 的机器人探针引导装置，普遍运用于肾脏的活体组织检查；并有其他几种机器人袭用用于辅助作业进行活体组织检查，如NEV、ROMATE 等系统。5.3 手术工具的配备和移动如牵开器的辅助，光学摄像头的定位以及抽吸装置的控制等烦琐的工作都可以实现自动化。机器人系统配备的辅助工具常见的有超声波探针，摄像头，X-RAY 发生器以及有 6 个自由度的新型 CYBERKNIFE 装置。而有些机器人系统被设计成一机配备多种辅助工具如 PROBOT 机器人系统，它同时配备一个超声波探针或其他工具如显微镜，还有一个影像采集摄像头。其中设计最合理经济的一个系统是计算机位置控制系统 AESOP，它
12、是用来辅助内窥镜定位的系统。AESOP 系统利用语音识别系统控制机器人进行操作，而且能由简单的口头语音命令来实现手术工具的精确定位和连续移动。据报道：机器人定位系统已经成功的实现了一个超声波转换器在颈动脉血管内的精确定位。5.4 位置移动和力度范围现代神经外科手术由于手术工具在手术过程中操作范围太小以致于那些技术熟练的医生也无法得心应手。还有些新的治疗方法如转基因技术，它的操作是将细胞内的染色体亚细胞组织进行移植，精度高达 10 微米。目前，此项技术只运用于动物医学，但要将此项技术转移到手术室里对人进行手术，只有在机器人的协助下才能达到如此高的精度。在这些手术过程中，利用计算机技术将微观的操作
13、通过按比例缩减的方法使这种操作转换成人所能感知的程度，这样不仅能提高手术的质量，而且很可能创造出新的微观外科手术途径。远程操纵系统 RAMS 按比例缩减医生手的移动范围，并能消除手部的颤抖，从而避免了误差。除此之外，还可以放大手术工具时的力度以便于医生可以检测并控制。计算机位置控制系统 ZEUS 是外科手术更加灵活，精确，是外科医生在手术过程中能在自然舒服的手术操作环境中进行工作，大大提高了手术的效率。通过在一边的操纵台上通过位置控制系统进行控制，并通过监控仪时刻追踪手术的进程。ZEUS 系统对手术的实时控制排除了医生手部的颤抖，并能使医生在大范围内自然的移动手的位置来实现人体内部手术操作的微
14、观运动。通过计算机辅助，外科医生手部的运动形式以运动学原理为基础，并按比例缩减产生手术末端执行器的一系列运动参数：位移、速度与加速度，还有力度。5.5 力度控制在进行脑部手术的时候，力度控制显得十分重要。在连续的接触过程中保持适当的力度。机器人辅助技术下进行的自动缩进较人工操作进行的缩进更加优越，它的原理是靠末端执行器反馈回来的脑部组织对其施加的压力进行调节。当说到对纤细易碎的物体进行抓取时，力度控制更是应该恰倒好处。抓紧力要适当以免物体的滑落，而且要轻柔，力度适当以免损坏物体，简直就像是握着一个装满水的轻塑料杯子。6 机器人技术在外科手术中的应用机器人技术在外科手术领域得到了普遍的应用，其中
15、典型的例子有：腹腔镜的配合使用、整形外科、面部颅骨和上颌骨的外科手术，显微外科手术、放射外科手术、胸透视外科手术以及神经外科手术。6.1 腹腔镜LARS 系统的主要功能是配合腹腔镜进行图像收集并诊断，提高了末端执行器的作业精度。其他系统也得到了相应的运用，是整个外科手术在监控的辅助下进行手术，效果十分好。据报道：机器人辅助技术与腹腔镜的以及结合，已经应用于胆囊切除术、冗余组织切除，胃部检查、结肠切除术。肠腔镜的使用原理就是一个微型机器人探头以半自主的方式进入到肠腔管道进行内部操作。这种技术不但能进行肠壁的检查，而且还能进行活体组织检查。据报道：在前列腺癌的治疗过程中，腹腔镜与机器人辅助技术相结
16、合进行前列腺切开手术。以肠腔镜为基础工具进行前列腺疾病的治疗，是其前列腺手术的一个技术革新。AESOP 系统是一个通过语音识别系统进行位置控制的设备，它能有效的控制肠腔镜在手术过程中位置。通过人在操纵台上实施操作，加以机器人辅助技术使得手术作业环境更加宽敞，并为人类对外科手术的认识打开了新的天地。至今，已经有 500 名前列腺患者在 AESOP 系统的辅助下成功进行手术。6.2 整形外科机器人技术在整形外科手术中得到广泛使用，典型的有 ROBOTRACCK 系统、GRIGOS 系统以及 ROBODOC 系统。ROBODOC 系统通过计算机图像技术收集病变图像，对手术进行预测。从体内手术的角度，机械手运
