微创手术辅助装置及其控制方法与流程
本发明涉及一种微创手术的辅助装置，尤其涉及一种可辅助扩大术野的微创手术辅助装置及其控制方法。
背景技术：
微创手术，作为改变传统外科手术模式的治疗方式，以其出血少、创口小、对器脏功能影响小、康复快、术后并发症少等诸多优点，博得医院及医生的青睐，并在诸多外科手术中取得实质性突破及应用。在微创手术的优势得到越来越多的认同时，其缺陷也在逐步显露出来，比如医生的学习时间延长、操作精准度要求更高；传统手术器械已不能满足需求，需要不断改进甚至完全创新，而这所涉及到的技术方面不仅范围广，而且需要前沿的技术创新来融入，以满足微创手术所需要的特殊需求。
内镜粘膜下剥离术(endoscopicsubmucosaldissection，esd)是一种用于治疗胃肠道早期癌或癌前病变的内镜下治疗技术，通过esd治疗可以完整剥离病变粘膜。为了方便医生操作、减少术后并发症，采用外部磁场在术中牵拉的方法开始得到关注。将磁柱用柔性连接线固定在止血夹一端，在完成esd粘膜四周预切开后，将止血夹夹持到粘膜边缘。最后用外部磁场引导磁柱，带动止血夹对粘膜层进行牵拉，使其翻卷，使得esd手术在清晰的视野下减少操作的难度。
由于待剥离粘膜可处于消化道内任意空间位置，因此其法线在空间具有任意朝向。而仅通过内窥镜图像反馈无法获得粘膜具体的空间位姿信息，使得外部磁体很难实现以期望的方向对粘膜的翻卷进行精确控制，仅依靠操作者观察体内磁柱相对于粘膜的运动方向来不断试错，控制体外磁场方向进行粘膜翻卷，这样的操作方法难度大、操作重复性低、时间长、安全性低，不利于磁控牵拉技术在esd临床中的推广和应用。
有鉴于此，有必要提供一种微创手术辅助装置及其控制方法。
技术实现要素：
本发明针对现有技术存在的问题，其目的在于提供一种微创手术辅助装置及其控制方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种微创手术辅助装置，包括：体外装置，所述体外装置包括提供转动磁场的体外磁产生装置、驱动所述体外磁产生装置移动和/或转动的驱动机构；体内装置，所述体内装置包括磁性辅助件、与所述磁性辅助件连接的固定夹；定位探头，所述定位探头包括检测所述体外磁产生装置的磁场强度的磁场传感器；控制系统，所述驱动机构、所述定位探头均与所述控制系统直接或间接地通讯连接。
作为本发明的进一步改进，所述驱动机构包括由控制系统控制的电机、由电机驱动以移动和/或转动所述体外磁产生装置的机械臂或二自由度转台。
作为本发明的进一步改进，所述磁性辅助件包括第一限位件、第二限位件、位于所述第一限位件与所述第二限位件之间的至少一个磁管及连接线，所述第一限位件包括贯穿所述第一限位件的第一通孔，所述第二限位件包括贯穿所述第二限位件的第二通孔，所述磁管内具有第三通孔，所述连接线穿过第一通孔、第三通孔、第二通孔将所述第一限位件、至少一个所述磁管、第二限位件相连接。
作为本发明的进一步改进，所述磁场传感器为基于磁阻效应的磁场传感器、或霍尔传感器。
作为本发明的进一步改进，所述体外装置与所述定位探头被配置为：当所述定位探头置于预切开的待剥离粘膜中心处后；驱动机构驱动所述体外磁产生装置移动，当定位探头检测到的磁场强度到达最大峰值时，体外磁产生装置停止在当前位置不再移动。
作为本发明的进一步改进，所述体外装置与所述体内装置被配置为：
当体内装置被置于待剥离粘膜的边缘，所述固定夹夹持待剥离粘膜，且体外磁产生装置产生体外磁场后；控制系统根据默认的轨迹生成器定义体外磁偶极子的2个旋转自由度，且驱动机构驱动体外磁产生装置使得体外磁偶极子旋转上述2个旋转自由度的组合，所述磁性辅助件随着所述体外磁产生装置的转动发生相应的移动和/或转动。
作为本发明的进一步改进，所述体外装置与所述体内装置被配置为：
驱动机构驱动体外磁产生装置转动，所述磁性辅助件随着所述体外磁产生装置的转动发生相应的移动和/或转动，同时将所述磁性辅助件调整为与待剥离粘膜平贴的一个位置p1’，并通过控制系统记录此时体外磁偶极子的位置为第一个平贴位置p1；
驱动机构驱动体外磁产生装置转动，所述磁性辅助件随着所述体外磁产生装置的转动发生相应的移动和/或转动，同时将所述磁性辅助件调整为与待剥离粘膜平贴的另一个位置p2’，并通过控制系统记录此时体外磁偶极子的位置为第二个平贴位置p2，第一个平贴位置p1和第二个平贴位置p2形成平面s，两个平贴位置p1’和p2’构成平面s’；
控制系统定义体外磁偶极子转动的2个旋转自由度分别为：第1’旋转自由度为在平面s内转动，第2’旋转自由度为绕平面s的平面法向量与第二个平贴位置p2叉乘后得到的旋转轴旋转；
驱动机构驱动体外磁偶极子旋转第1’旋转自由度，则所述磁性辅助件在粘膜的平面s’内旋转，将磁性辅助件调整到粘膜平面s’的中心或者其他翻卷初始位置处；
驱动机构驱动体外磁偶极子旋转第2’旋转自由度，则磁性辅助件开始翻卷。
作为本发明的进一步改进，所述默认的轨迹生成器为：
控制系统内建立体外磁偶极子的载体坐标系o-xyz，并定义体外磁偶极子在载体坐标系中转动的2个旋转自由度分别为绕x轴、z轴旋转；其中，体外磁偶极子的方向作为y轴方向，x轴、z轴分别为在垂直于y轴的平面内选取的坐标轴，x轴、y轴和z轴符合右手规则。
作为本发明的进一步改进，所述控制系统被配置为：
在体外磁偶极子旋转上述2个旋转自由度的组合，并且控制系统记录体外磁偶极子的第一平贴位置p1和第二个平贴位置p2后，控制系统根据第一个平贴位置p1和第二个平贴位置p2更新轨迹生成器，控制系统进入到粘膜翻卷运行状态。
作为本发明的进一步改进，所述体外装置与所述体内装置被配置为：
当体内装置被置于待剥离粘膜的边缘，所述固定夹夹持待剥离粘膜，且体外磁产生装置产生体外磁场后；控制系统内建立体外磁偶极子的载体坐标系o-xyz，并定义体外磁偶极子在载体坐标系中转动的2个旋转自由度分别为绕x轴、z轴旋转；其中，体外磁偶极子的方向作为y轴方向，x轴、z轴分别为在垂直于y轴的平面内选取的坐标轴，x轴、y轴和z轴符合右手规则；
驱动机构驱动体外磁产生装置使得体外磁偶极子旋转上述2个旋转自由度的组合，所述磁性辅助件随着所述体外磁产生装置的转动发生相应的移动和/或转动，同时将所述磁性辅助件调整为与待剥离粘膜平贴的一个位置p1’，并通过控制系统记录此时体外磁偶极子的位置为第一个平贴位置p1；
通过驱动机构驱动体外磁产生装置使得体外磁偶极子旋转上述2个旋转自由度的组合，所述磁性辅助件随着所述体外磁产生装置的转动也发生相应的移动和/或转动，同时将所述磁性辅助件调整为与待剥离粘膜平贴的另一个位置p2’，并通过控制系统记录此时体外磁偶极子的位置为第二个平贴位置p2，第一个平贴位置p1和第二个平贴位置p2形成平面s，两个平贴位置p1’和p2’构成平面s’；
控制系统根据第一个平贴位置p1和第二个平贴位置p2更新体外磁偶极子的载体坐标系：以p2作为y轴，以z＝p2×p1作为坐标系的z轴，x轴则由右手法则确定；控制系统定义体外磁偶极子在更新的载体坐标系中转动的2个旋转自由度分别为：第1’旋转自由度为绕新载体坐标系的z轴旋转，第2’旋转自由度为绕平面s的平面法向量与第二个平贴位置p2叉乘后得到的旋转轴旋转；
驱动机构驱动体外磁偶极子在平面s内旋转第1’旋转自由度，则所述磁性辅助件在粘膜的平面s’内旋转，将磁性辅助件调整到粘膜平面s’的中心或者其他翻卷初始位置处；
驱动机构驱动体外磁偶极子旋转第2’旋转自由度，则磁性辅助件开始翻卷。
作为本发明的进一步改进，体外磁偶极子旋转上述2个旋转自由度的组合具体为：a)绕当前z0轴旋转第1旋转自由度φ0后变为o-x0'y0'z0，体外磁偶极子到达位置oy0'；b)绕当前x0'轴旋转第2旋转自由度θ0后变为o-x0’y1z1，体外磁偶极子到达位置oy1；c)绕当前z1轴旋转第1旋转自由度φ1后变为o-x1y1'z1，体外磁偶极子到达位置oy1'。
作为本发明的进一步改进，驱动机构驱动体外磁产生装置使得体外磁偶极子按照2个旋转自由度旋转的驱动方式为：以体外磁偶极子当前位置为oy，建立体外磁偶极子的载体坐标系为o-xyz；并建立驱动机构的基坐标系为o-xyz；根据体外磁偶极子在旋转2个旋转自由度中的任意一个前后的位置变化，计算体外磁偶极子在旋转前后的球坐标角度分量，驱动机构根据该角度分量确定体外磁产生装置的转动角度并驱动体外磁产生装置转动。
为实现上述发明目的，本发明还提供一种微创手术辅助装置的控制方法，包括如下步骤：
s1.当所述定位探头置于预切开的待剥离粘膜中心处后；驱动机构驱动所述体外磁产生装置移动，当定位探头检测到的磁场强度到达最大峰值时，体外磁产生装置停止在当前位置不再移动；
s2.当体内装置被置于待剥离粘膜的边缘，所述固定夹夹持待剥离粘膜，且体外磁产生装置产生体外磁场后；控制系统内建立体外磁偶极子的载体坐标系o-xyz，并定义体外磁偶极子在载体坐标系中转动的2个旋转自由度分别为绕x轴、z轴旋转；其中，体外磁偶极子的方向作为y轴方向，x轴、z轴分别为在垂直于y轴的平面内选取的坐标轴，x轴、y轴和z轴符合右手规则；
s3.驱动机构驱动体外磁产生装置使得体外磁偶极子旋转上述2个旋转自由度的组合，所述磁性辅助件随着所述体外磁产生装置的转动发生相应的移动和/或转动，同时将所述磁性辅助件调整为与待剥离粘膜平贴的一个位置p1’，并通过控制系统记录此时体外磁偶极子的位置为第一个平贴位置p1；
通过驱动机构驱动体外磁产生装置使得体外磁偶极子旋转上述2个旋转自由度的组合，所述磁性辅助件随着所述体外磁产生装置的转动也发生相应的移动和/或转动，同时将所述磁性辅助件调整为与待剥离粘膜平贴的另一个位置p2’，并通过控制系统记录此时体外磁偶极子的位置为第二个平贴位置p2，第一个平贴位置p1和第二个平贴位置p2形成平面s，两个平贴位置p1’和p2’构成平面s’；
s4.控制系统根据第一个平贴位置p1和第二个平贴位置p2更新体外磁偶极子的载体坐标系：以p2作为y轴，以z＝p2×p1作为坐标系的z轴，x轴则由右手法则确定；控制系统定义体外磁偶极子在更新的载体坐标系中转动的2个旋转自由度分别为：第1’旋转自由度为绕新载体坐标系的z轴旋转，第2’旋转自由度为绕平面s的平面法向量与第二个平贴位置p2叉乘后得到的旋转轴旋转；
s5.驱动机构驱动体外磁偶极子在平面s内旋转第1’旋转自由度，相应地，所述磁性辅助件在粘膜的平面s’内旋转，将磁性辅助件调整到粘膜平面s’的中心或者其他翻卷初始位置处；
s6.驱动机构驱动体外磁偶极子旋转第2’旋转自由度，相应地，磁性辅助件开始翻卷。
本发明的有益效果是：本发明的微创手术辅助装置，通过定位探头检测体外磁产生装置产生的磁场的峰值，定位体外磁场产生装置的位置，使得体外磁产生装置与待剥离的粘膜处于同一竖直线上，以保证后面的翻卷操作具有最大的扭力；并且通过控制系统实现体外装置对体内装置移动和/或转动的精确控制，从而使得体内装置对待剥离黏膜的翻卷操作为esd手术提供了便利。
另外，本发明的微创手术辅助装置的控制方法，对任意的空间朝向的待剥离粘膜，均能达到粘膜翻卷角度易于控制、操作重复性高、速度快、安全可靠的效果；另一方面，能够有效地控制磁性辅助件翻卷粘膜至合适角度，使新的粘膜下层组织暴露，便于后续应用电刀继续切除，剥离粘膜。
附图说明
图1为本发明的定位装置与体外装置配合以定位体外磁产生装置的示意图；
图2为本发明的体外磁偶极子的2个旋转自由度示意图；
图3为本发明分别控制体外磁偶极子旋转2个旋转自由度组合使得磁性辅助装置平贴于待剥离粘膜表面的示意图；
图4为通过体外磁偶极子旋转第1’旋转自由度将磁性辅助件引导至待剥离粘膜中心位置，作为翻卷的起点，通过体外磁偶极子旋转第2’旋转自由度控制磁性辅助件对待剥离粘膜进行翻卷的示意图；
图5为在待剥离黏膜翻转过程中，若磁性辅助件发生偏斜后，通过体外磁偶极子旋转第1’旋转自由度调整磁性辅助件以调整牵拉方向的示意图；
图6为使用二自由度转台实体外磁偶极子绕空间任意轴旋转的原理示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
请参阅图1～图6所示，本发明提供一种用于牵拉病灶的微创手术辅助装置，包括在使用时位于体内用以牵拉待剥离粘膜m的体内装置1、位于体外以控制所述体内装置1移动和/或转动的体外装置2、与所述体外装置2相配合以辅助定位体外装置2的定位探头3、控制系统(未图示)。所述待剥离粘膜m可为动物离体组织的粘膜或仿真医疗模型上的粘膜等。
所述体外装置2包括提供均匀磁场的体外磁产生装置21、驱动所述体外磁产生装置21移动和/或转动的驱动机构22；均匀磁场可理解为均匀磁场、近似均匀磁场、部分空间的磁场为均匀磁场。本发明中，所述体外磁产生装置21可以为圆球形永磁体、或赫尔姆兹线圈、或柱形永磁体，所述体外磁产生装置21可通过人或机械设备控制其移动和转动，以能够产生任意方向均匀旋转磁场。为了方便描述体外磁产生装置21的移动和转动方向，在体外磁产生装置21产生体外磁场时，被称作体外磁偶极子。
于其中一个实施例中，所述驱动机构22包括由控制系统控制的电机(未图示)、由电机驱动以移动和/或转动所述体外磁产生装置21的3～10轴联动的机械臂或二自由度转台。所述控制系统通过人机接口接受命令，再通过电机控制所述机械臂的动作，以控制所述体外磁产生装置21在空间内做三维移动和/或转动。
所述3～10轴联动的机械臂指的是可固定体外磁产生装置21、并可带动所述外磁产生装置21在体外空间内做三维移动和/或转动的任何机械设备，其具体结构不限。有关体外装置2如何通过驱动机构控制体外磁产生装置21在空间内做三维移动和/或二维转动，可参考第201310136094.0号中国专利。
所述体内装置1包括磁性辅助件11、与所述磁性辅助件11连接的固定夹12，该固定夹12用于将所述磁性辅助件11与待牵拉的粘膜相固定。所述磁性辅助件11与固定夹12相固定，且固定夹12与待牵拉的病灶固定后，所述磁性辅助件11在所述体外磁产生装置21的磁场的方向变化时发生相应的移动和/或转动，进而使得病灶以控制的速度移动和/或以控制的角度转动卷包在体内装置1上，以在esd手术中扩大术野。
所述固定夹12通常为医用止血夹、止血钳、钛夹等，均呈钳状以夹持方式夹持病灶等，且材料通常为医用材料，例如纯钛或钛合金。
所述磁性辅助件11的结构和形状不限，只要能够在体外磁场变化时发生移动和/或转动即可。优选地，所述磁性辅助件11呈柱状，便于对其移动和/或转动进行控制。本实施例中，所述磁性辅助件11包括第一限位件、第二限位件、位于所述第一限位件和所述第二限位件之间的至少一个磁管、连接所述第一限位件和所述至少一个磁管和所述第二限位件的连接线。具体地，所述第一限位件包括贯穿所述第一限位件的第一通孔，所述第二限位件包括贯穿所述第二限位件的第二通孔，所述磁管内具有第三通孔，所述连接线穿过第一通孔、第三通孔、第二通孔将所述第一限位件、至少一个所述磁管、第二限位件相连接。所述第一限位件及第二限位件可由塑料、不锈钢或磁铁等材料制成。
其中，所述磁管是所述磁性辅助件11的功能部件，材料可以是铁氧体、钕铁硼、钐钴或铝镍钴等永磁材料。另外，所述磁管的表面还可以镀有生物兼容性薄膜，所述生物兼容性薄膜为钛、氮化钛、氧化钛、镍、氧化镍、派瑞林或氟化物等，氟化物优选为聚四氟乙烯。
本领域技术人员可以理解的是：“至少一个磁管”可以为一个磁管，适用于手术空间比较狭小的情况。在所述至少一个磁管的总尺寸和体外装置2提供的磁力相同的情况下，仅设置一个磁管的翻卷力矩要比多个磁管的翻卷力矩大。“至少一个磁管”也可以为多个磁管；多个磁管组织成为较大的磁体，能够保证磁性辅助件11在内镜镜体高度弯曲的情况下，依旧顺利通过钳道，满足esd手术临床的操作需求。所述磁管的数目由待牵拉的病灶的大小决定，病灶越大，所述磁管的数目越多，反之亦然。所述磁管极化方向为轴向极化，此时所有磁管的极化方向相同。当然，所述磁管极化方向也可以为径向极化，此时所述磁性辅助件11包括奇数个磁管在所述连接线的穿引下通过磁力作用前后相接组成，相邻两个磁管的极化方向相反。
所述第一限位件、所述第二限位件和所述连接线用以将至少一个所述磁管连接成一个磁性的整体。所述连接线可选用但不限于尼龙线、聚丙烯(普罗林)等医用缝合线；且所述连接线的一端采用结点、直径可调的环等形式，可与所述固定夹12相固定，其具体的固定方法可参考第201510661964.5号中国专利申请。
所述定位探头3包括检测所述体外磁产生装置21的磁场强度的磁场传感器，所述磁场传感器可以为基于磁阻效应的磁场传感器，也可以为霍尔传感器。以霍尔传感器为例，来说明所述定位探头3的使用方法。如图1所示，将定位探头3置入预切开的粘膜中心，通过驱动机构22移动所述体外磁产生装置21直到霍尔传感器检测到所述体外磁产生装置21产生的磁场强度最大时，所述体外磁产生装置21不再移动。通过所述定位探头3定位所述体外磁产生装置21的位置，不但能够保证所述体外磁产生装置21在后续操作中对体内磁产生装置的控制达到最大扭力，还可以与所述体内装置1配合以对任意空间位姿的粘膜进行磁控牵拉，牵拉角度易于控制、操作重复性高、速度快、安全可靠。
所述驱动机构22、所述定位探头3均与所述控制系统直接或间接地通讯连接，以实现信号的传输。其中一个间接地通讯方式为，通过人机接口向控制系统提供信号。
所述微创手术辅助装置还包括辅助向体内输送所述定位探头3、所述体内装置1的支撑管道；使用时，所述定位探头3、所述体外装置2通过支撑管道进入到待剥离黏膜处。
其中，所述体外装置2和所述定位探头3被设置为：如图1所示，当所述定位探头3置于预切开的待剥离粘膜m中心处后；驱动机构22驱动所述体外磁产生装置21移动，当定位探头3检测到的磁场强度到达最大峰值时，体外磁产生装置21停止在当前位置不再移动。驱动机构22对体外磁产生装置21的控制为：控制系统控制电机启动，电机驱动机械臂带动所述体外磁产生装置21移动,直至定位探头3检测到的磁场强度到达最大峰值。
具体地，将粘膜四周预切开后，通过支撑管道将所述定位探头3释放到病灶部位，抵住四周预切开的待剥离粘膜m的中心点，并保持所述定位探头3不动；通过人机接口向控制系统发送命令，控制系统控制电机启动，使得机械臂带动所述体外磁产生装置21移动，当定位探头3检测到的磁场强度到达峰值时，体外磁产生装置21停止移动，此时体外磁产生装置21与待剥离的粘膜处于同一竖直线上，以保证后面的翻卷操作具有最大的扭力；所述体外磁产生装置21定位完成后,即可通过所述支撑管道取出所述定位探头3。
所述体外装置2和所述体内装置1被配置为：如图2所示，当体内装置1被置于待剥离粘膜m的边缘，且所述固定夹12夹持待剥离粘膜m，且体外磁产生装置21产生体外磁场后；控制系统根据默认的轨迹生成器定义体外磁偶极子的2个旋转自由度，驱动机构22驱动体外磁产生装置21使得体外磁偶极子旋转上述2个旋转自由度的组合，所述磁性辅助件11随着所述体外磁产生装置21的转动也发生相应的移动和/或转动。
所述默认的轨迹生成器为：控制系统内建立体外磁偶极子的载体坐标系o-xyz，以体外磁偶极子的方向作为y轴方向，x轴、z轴分别为在垂直于y轴的平面内选取的坐标轴，x轴、y轴和z轴符合右手规则；定义体外磁偶极子在载体坐标系中转动的2个旋转自由度分别为绕x轴、z轴旋转。本领域技术人员可以理解的是，不论体外磁偶极子处于球面上的何种姿态，体外磁偶极子的方向始终与载体坐标系中的y轴重合，根据默认的轨迹生成器定义的体外磁偶极子的2个旋转自由度分别为绕x轴、z轴旋转；也即体外磁偶极子处于不同的姿态时，其载体坐标系会根据其具体姿态做相应的调整。
如图3所示，驱动机构22驱动体外磁产生装置21使得体外磁偶极子旋转上述2个旋转自由度的组合，所述磁性辅助件11随着所述体外磁产生装置21的转动也发生相应的移动和/或转动，同时结合内窥镜图像将所述磁性辅助件11调整为与待剥离粘膜m平贴的一个位置p1’，并通过控制系统记录此时体外磁偶极子的位置为第一个平贴位置p1；
驱动体外磁产生装置21使得体外磁偶极子旋转上述2个旋转自由度的组合，所述磁性辅助件11随着所述体外磁产生装置21的转动也发生相应的移动和/或转动，同时结合内窥镜图像将所述磁性辅助件11调整为与待剥离粘膜m平贴的另一个位置p2’，并通过控制系统记录此时体外磁偶极子的位置为第二个平贴位置p2；
其中“体外磁偶极子旋转上述2个旋转自由度的组合”具体可参考图2所示，以第1旋转自由度为绕z轴的旋转、第2旋转自由度为绕x轴的旋转为例，参考图2说明体外磁偶极子旋转上述2个旋转自由度的组合的旋转方式：
a)绕当前z0轴旋转φ0后变为o-x0'y0'z0(旋第1旋转自由度)，体外磁偶极子到达位置oy0'；b)绕当前x0'轴旋转θ0后变为o-x0’y1z1(旋转第2旋转自由度)，体外磁偶极子到达位置oy1；c)绕当前z1轴旋转φ1后变为o-x1y1'z1(旋转第1旋转自由度)，体外磁偶极子到达位置oy1'。
如图3～图5所示，在体外磁偶极子旋转上述2个旋转自由度的组合，并且控制系统记录体外磁偶极子的第一平贴位置p1和第二个平贴位置p2后，控制系统根据第一个平贴位置p1和第二个平贴位置p2更新轨迹生成器，控制系统进入到粘膜翻卷运行状态，即磁性辅助件根据更新的载体坐标系开始翻卷。通过人机接口向控制系统发送命令，控制系统更新体外磁偶极子的载体坐标系：以p2作为y轴，以z＝p2×p1作为坐标系的z轴，x轴则由右手法则确定。
根据更新后的轨迹生成器定义体外磁偶极子的2个旋转自由度分别为：第1’旋转自由度为绕新载体坐标系的z轴旋转，即体外磁偶极子在第一个平贴位置p1和第二个平贴位置p2形成的平面s内旋转，相应地所述磁性辅助件11将在待剥离粘膜m的两个平贴位置p1’和p2’构成的平面s’内旋转；第2’旋转自由度为绕平面s的平面法向量与第二个平贴位置p2叉乘后得到的旋转轴旋转。
其中，体外磁偶极子旋转第1’旋转自由度时在平面s内旋转，相应地所述磁性辅助件11在粘膜的平面s’内旋转，是由以下原理保证的：ω＝h·ω；其中，ω为体外磁偶极子旋转方向，ω为磁性辅助件11的旋转方向，h为方位矩阵；由于体外磁产生装置21与磁性辅助件11的相对空间位置不变，h为常数，因此当体外磁偶极子在某一平面内旋转时，磁性辅助件11将在对应的平面内旋转。
如图4所示，控制系统控制驱动机构使其驱动体外磁偶极子在平面s内旋转第1’旋转自由度，相应地，所述磁性辅助件11在粘膜的平面s’内旋转，结合内窥镜图像，将磁性辅助件11调整到粘膜平面s’的中心或者esd外科医生认为更加合适的翻卷初始位置处，作为接下来翻卷操作的初始位置；
控制系统控制驱动机构使其驱动体外磁偶极子旋转第2’旋转自由度使得体外磁偶极子绕新载体坐标系的x轴旋转，相应地，磁性辅助件11开始翻卷，待剥离粘膜开始卷包于体内装置1上，结合内窥镜图像，控制磁性辅助件11翻卷合适角度，使得粘膜下层组织暴露，便于外科医生应用电刀开始切除，剥离粘膜；
详细如图5所示，在翻卷过程中，如磁性辅助件11发生由磁性辅助件11和粘膜或磁性辅助件11和锚定点的滑动产生的偏斜，偏斜后可通过旋转第1’旋转自由度实现对磁性辅助件11的牵拉方向的调整，调整后再以新的牵拉方向通过旋转第2’旋转自由度对粘膜翻卷。
根据外科医生的手术需求，可选择通过旋转第1’旋转自由度实现对磁性辅助件11的牵拉方向的调整，通过旋转第2’旋转自由度控制粘膜翻卷的程度，一方面使得对于任意的空间朝向的待剥离粘膜m，均能达到粘膜翻卷角度易于控制、操作重复性高、速度快、安全可靠的效果；另一方面，能够有效地控制磁性辅助件11翻卷粘膜至合适角度，使新的粘膜下层组织暴露，便于后续应用电刀继续切除，剥离粘膜。
另外，由于第1’旋转自由度和第2’旋转自由度的旋转轴在体外磁偶极子运动过程中为任意矢量，因此需要实现体外磁偶极子在体外磁产生装置21所属球面上可以绕任意轴旋转。
驱动机构22驱动体外磁产生装置21使得体外磁偶极子按照2个旋转自由度旋转的驱动方式为：以体外磁偶极子当前位置为oy，建立体外磁偶极子的载体坐标系为o-xyz；并建立驱动机构22的基坐标系为o-xyz；根据体外磁偶极子在旋转2个旋转自由度中的任意一个前后的位置变化，计算体外磁偶极子在旋转前后的球坐标角度分量，驱动机构22根据该角度分量确定体外磁产生装置21的转动角度并驱动体外磁产生装置21转动。
本实施例中，如图6所示，以二自由度转台实现体外磁偶极子绕空间任意轴旋转为例，其原理为：
体外磁偶极子当前位置为oy，体外磁偶极子的载体坐标系为o-xyz，二自由度转台的基坐标系为o-xyz，第1’旋转自由度为绕载体坐标系z轴转动——rotz，第2’旋转自由度为绕载体坐标系x轴转动——rotx。若向控制系统下发命令进行rotz旋转角度：a＝<oy,oy’>，即体外磁偶极子期望位置为球面上oy’位置——y’(a,b,c)，计算得出oy’球坐标角度分量(θ，
本发明还提供了一种上述微创手术辅助装置的控制方法，包括如下步骤：
s1.当所述定位探头3置于预切开的待剥离粘膜m中心处后；驱动机构22驱动所述体外磁产生装置21移动，当定位探头3检测到的磁场强度到达最大峰值时，体外磁产生装置21停止在当前位置不再移动；
s2.当体内装置1被置于待剥离粘膜m的边缘，所述固定夹12夹持待剥离粘膜m，且体外磁产生装置21产生体外磁场后；控制系统内建立体外磁偶极子的载体坐标系o-xyz，并定义体外磁偶极子在载体坐标系中转动的2个旋转自由度分别为绕x轴、z轴旋转；其中，体外磁偶极子的方向作为y轴方向，x轴、z轴分别为在垂直于y轴的平面内选取的坐标轴，x轴、y轴和z轴符合右手规则；
s3.驱动机构22驱动体外磁产生装置21使得体外磁偶极子旋转上述2个旋转自由度的组合，所述磁性辅助件11随着所述体外磁产生装置21的转动发生相应的移动和/或转动，同时将所述磁性辅助件11调整为与待剥离粘膜m平贴的一个位置p1’，并通过控制系统记录此时体外磁偶极子的位置为第一个平贴位置p1；
再通过驱动机构22驱动体外磁产生装置21使得体外磁偶极子旋转上述2个旋转自由度的组合，所述磁性辅助件11随着所述体外磁产生装置21的转动也发生相应的移动和/或转动，同时将所述磁性辅助件11调整为与待剥离粘膜m平贴的另一个位置p2’，并通过控制系统记录此时体外磁偶极子的位置为第二个平贴位置p2，第一个平贴位置p1和第二个平贴位置p2形成平面s，两个平贴位置p1’和p2’构成的平面s’；
s4.控制系统根据第一个平贴位置p1和第二个平贴位置p2更新体外磁偶极子的载体坐标系：以p2作为y轴，以z＝p2×p1作为坐标系的z轴，x轴则由右手法则确定；控制系统定义体外磁偶极子在更新的载体坐标系中转动的2个旋转自由度分别为：第1’旋转自由度为绕新载体坐标系的z轴旋转，第2’旋转自由度为绕平面s的平面法向量与第二个平贴位置p2叉乘后得到的旋转轴旋转；
s5.控制系统控制驱动机构使其驱动体外磁偶极子在平面s内旋转第1’旋转自由度，相应地，所述磁性辅助件11在粘膜的平面s’内旋转，将磁性辅助件11调整到粘膜平面s’的中心或者其他翻卷初始位置处；
s6.控制系统控制驱动机构使其驱动体外磁偶极子旋转第2’旋转自由度，相应地，磁性辅助件11开始翻卷粘膜。
其中，驱动机构22驱动体外磁产生装置21使得体外磁偶极子按照2个旋转自由度旋转的驱动方式为：以体外磁偶极子当前位置为oy，建立体外磁偶极子的载体坐标系为o-xyz；并建立驱动机构22的基坐标系为o-xyz；根据体外磁偶极子在旋转2个旋转自由度中的任意一个前后的位置变化，计算体外磁偶极子在旋转前后的球坐标角度分量，驱动机构22根据该角度分量确定体外磁产生装置21的转动角度并驱动体外磁产生装置21转动。
另外，微创手术辅助装置中其他具体的步骤均可以用于微创手术辅助装置的控制方法，于此不再赘述。
综上所述，本发明的微创手术辅助装置，通过定位探头3检测体外磁产生装置21产生的磁场的峰值，定位体外磁场产生装置的位置，使得体外磁产生装置21与待剥离的粘膜处于同一竖直线上，以保证后面的翻卷操作具有最大的扭力；并且通过控制系统实现体外装置2对体内装置1移动和/或转动的精确控制，从而使得体内装置1对待剥离黏膜的翻卷操作为esd手术提供了便利。
另外，本发明的微创手术辅助装置的控制方法，对任意的空间朝向的待剥离粘膜m，均能达到粘膜翻卷角度易于控制、操作重复性高、速度快、安全可靠的效果；另一方面，能够有效地控制磁性辅助件11翻卷粘膜至合适角度，使新的粘膜下层组织暴露，便于后续应用电刀继续切除，剥离粘膜。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
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