[發明專利]一種軟組織變形量同步測量方法

在審

• 申請號: 201710263482.3
• 申請日: 2017-04-15
• 公開（公告）號: CN108720805A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 馬曉藝;李灼華;曹海蓮;李曉輝
• 申請（專利權）人: 青海大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種軟組織變形量同步測量方法，該方法用于機器人輔助柔性針穿刺軟組織實驗，該方法包含一個軟組織變形量同步測量裝置和一個軟組織變形量同步測量算法，屬于微創外科手術醫療器械技術領域。所述裝置的核心部件是一個六軸力/力矩傳感器，其余附件包括一個矩形組織支撐板、一個與傳感器頂端相聯的圓形組織托盤、一個與傳感器底面連接的用于固定傳感器的矩形底板以及數據采集卡和計算機，該計算機含有信號處理軟件。該測量裝置固定于組織容器底部。信號處理軟件包含一個組織擠壓力計算算法和一個組織形變量計算算法。這兩個算法共同實現了組織擠壓力的同步讀取與調用以及組織形變量的同步記錄與顯示，從而實現了在針穿刺軟組織實驗中組織變形量的同步顯示。

技術領域

本發明涉及一種軟組織變形量同步測量方法，該方法用于機器人輔助柔性針穿刺軟組織實驗，該方法包含一個軟組織變形量同步測量裝置和一套軟組織變形量同步測量算法，屬于微創外科手術醫療器械技術領域。

背景技術

微創外科(Minimally Invasion Surgery，MIS)是近年來迅速發展起來的一門嶄新技術，與傳統外科手術相比，具有局部創傷小、手術時間短、全身反應輕、臟器功能恢復快等優。以微創外科研究為基礎發展起來的醫療機器人和計算機輔助醫療外科設備與技術也已成為備受關注的應用前沿研究課題之一。

在微創外科手術治療中，穿刺是最古老，最普遍的一項外科技術，被廣泛應用于活體組織病理檢查、局部藥物投送癌癥治療等手術中。大量的外科診斷、治療和研究都需要針穿刺到特定靶點，其中大多數穿刺靶點都集中在軟組織器官(如腎、肝臟、前列腺、乳房等)，而影響針穿刺精度的主要原因就是穿刺過程中針體與非均質軟組織之間相互作用而引起的靶點位置誤差。為此，要想減小針穿刺的靶點位置誤差就必須弄清楚針穿刺過程中針體與非均質軟組織之間的相互作用力以及組織的變形量。現有的研究表明針穿刺過程中針體與非均質軟組織之間的相互作用力包括針體與軟組織之間的摩擦力以及軟組織對針體的擠壓力。其中擠壓力是引起組織變形的主要原因，但是組織擠壓力以及變形量的測量是一個難題，得到組織擠壓力的常見的方法有如下兩種而組織變形量的測量目前沒有合適的辦法：

(1)在針座上安裝一個六軸力/力矩傳感器，組織對針體的擠壓力根據杠桿原理會在針座上產生一個與擠壓力方向相反的力，近似的認為這就是組織擠壓力，但是沒有將針彎曲的情況考慮到里面。

(2)在組織容器盒底部安裝一個壓力傳感器，當針穿刺軟組織時會產生一個向下的壓力，近似認為此壓力就是組織擠壓力，誤差比較大。

鑒于上述兩種測量組織擠壓力的方法，設計出了一套裝置和方法能更準確的測得組織擠壓力和并通過推導出組織擠壓力與組織變形量的關系式進而間接得到組織變形量。

發明內容

本發明的目的在于設計一種軟組織變形量同步測量方法，該方法用于機器人輔助柔性針穿刺軟組織實驗，使得軟組織變形量能夠同步地顯示到電腦屏幕上。

本發明的技術方案如下：