[發明專利]定位手術用手術機器人系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201611195412.0
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN107753105B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 成銀瑩;權永植;鄭載憲
• 申請（專利權）人: 株式會社高迎科技
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B34/30
• 代理公司: 北京青松知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11384
• 代理人: 鄭青松

本發明的定位手術用手術機器人系統可以包括：定位手術部，其使手術工具移動及旋轉至少五自由度；控制部，其接收代表包括手術目標在內的手術部位的三維圖像的第一成像數據；至少一個標記，其附著或接近于手術部位進行配置；拍攝部，其生成代表手術部位外部的三維圖像的第二成像數據；及跟蹤部，其跟蹤拍攝部及標記的位置及姿勢。控制部生成第一坐標變換關系，利用第一坐標變換關系和拍攝部及至少一個的標記的位置及姿勢，生成第二坐標變換關系，及第三坐標變換關系，利用第二坐標變換關系及所述第三坐標變換關系，控制所述定位手術部。

技術領域

本發明涉及定位手術用手術機器人系統及定位手術用機器人的控制方法。

本發明是從作為產業通商資源部的機器人產業融合核心技術開發事業的一環而進行的研究中得出的。[課題固有編號：10062800，研究課題名稱：通過臨床試驗之基于醫療影像的腦部手術機器人系統的實用化技術開發]

背景技術

多樣的定位手術器械已經眾所周知。例如，作為腦手術用手動定位手術器械，正在使用萊克塞爾框架(LEKSELL FRAME)。萊克塞爾框架具有可供用戶手動將定位手術工具沿X、Y、Z軸移動及旋轉的結構，以便定位手術工具的位置對應于患部位置。但是，當利用這種手動定位手術器械時，用戶需要目視讀取萊克塞爾框架上的刻度，決定手術工具的位置并移動，因而在患部位置與手術工具之間容易發生誤差。

因此，為了改善手術工具的位置設定的精密度，正在使用將機器人用于定位手術的技術。定位手術用機器人由包含可動臂組件的機器臂體現，其中，機器臂連接于固定的底座，包括串聯連接的多個臂。附著于這種串聯型機器臂的手術工具的位置及手術精密度受到機器臂的所有自由度軸的影響。即，如果在利用機器臂的某一軸的動作中發生誤差，那么，該誤差疊加于在利用其它軸的動作中發生的誤差，從而通過機器臂的所有軸的動作的誤差進行累積，對手術精密度造成影響。此時，如果在安裝于底座側的驅動端發生動作誤差，那么，該誤差與連接于底座的多個機器臂的其它動作誤差疊加，越是機器臂的末端，誤差越被放大。因此，為了提高手術的精密度，優選把供機器臂固定的底座與患部之間的距離設置得較短。但是，如果機器臂的底座與患部之間的距離變短，則機器臂的慣性變小，因而容易發生誤差，因此，機器臂的精密控制變得困難。另外，由于機器臂的底座與患部之間的空間變小，因而機器臂的作業半徑變得狹小。另外，在固定于底座的機器臂配置于患部周圍時，當用戶在患部周圍移動時，存在與機器臂沖突的危險，因而用戶的移動會受到妨礙。

另一方面，為了定位手術，應指定手術目標的位置與手術工具的進入位置(或入口)。進行腦或神經手術時，如果不能適宜地設置手術工具的進入位置，則手術工具在到達手術目標之前，接觸腦或神經的重要部分，從而會對患者造成不必要的危險。但是，就以往的定位手術器械而言，根據手術目標的位置而移動手術工具與根據手術工具的進入位置而移動手術工具，是以未分別獨立區分的狀態進行控制的。因此，如果實際手術工具的位置與定位手術用機器人系統識別的手術工具的位置之間發生誤差，則修正該誤差所需的手術工具的控制將會變得復雜。

發明內容

解決的技術問題

本發明提供一種能夠提高定位手術的精密度、確保患者的手術姿勢便利性的定位手術用手術機器人。

本發明提供一種減少定位手術用手術機器人的控制誤差、容易修正發生誤差的定位手術用手術機器人的控制方法。

本發明提供一種定位手術用手術機器人及定位手術用手術機器人的控制方法，分別獨立地實施基于手術目標位置的手術工具的動作控制和基于手術工具進入位置的手術工具的動作控制，從而能夠減小手術工具的動作控制的復雜性。

本發明提供一種能夠基于用戶界面中顯示的手術對象的圖像而容易地控制定位手術用手術機器人的手術機器人系統及定位手術用手術機器人的控制方法。

技術方案