[發明專利]手術機器人系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201810026525.0
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN107970060A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 陳剛;方嘯;王蕓;朱良凡
• 申請（專利權）人: 上海聯影醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B17/34
• 分類號: A61B17/34;A61B34/30;A61B34/20
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司11606
• 代理人: 趙永輝

1.一種手術機器人系統，其特征在于，包括圖像融合處理設備、靜態成像設備、動態成像設備、機械臂設備與視覺成像設備；

所述靜態成像設備用于成像待掃描對象的3D影像信息，并將所述3D影像信息傳輸給所述圖像融合處理設備；

所述視覺成像設備用于獲取病床設備上的患者及手術區的視覺空間信息，并將所述視覺空間信息傳輸給所述圖像融合處理設備；

所述圖像融合處理設備將所述3D影像信息與所述視覺空間信息融合，并提取所述動態成像設備的規劃掃描位置以及手術器械的穿刺規劃路徑；

所述動態成像設備用于在所述規劃掃描位置實時成像所述待掃描對象的動態信息并傳輸至所述圖像融合處理設備，所述圖像融合處理設備將所述動態信息融合入所述3D影像信息；

所述機械控制設備用于承載所述手術器械，并根據所述手術器械的穿刺規劃路徑帶動所述手術器械運動執行穿刺介入手術。

2.根據權利要求1所述的手術機器人系統，其特征在于，所述靜態成像設備包括具有掃描腔的靜態成像裝置及靜態成像工作站，所述靜態成像裝置用于成像所述待掃描對象的3D影像信息，并反饋給所述靜態成像工作站，所述靜態成像工作站將所述3D影像信息傳輸給所述圖像融合處理設備。

3.根據權利要求2所述的手術機器人系統，其特征在于，所述動態成像設備包括超聲成像裝置及動態成像工作站，所述超聲成像裝置在所述規劃掃描位置成像所述待掃描對象的動態信息，并反饋給所述動態成像工作站，所述動態成像工作站將所述動態信息傳輸給所述圖像融合處理設備。

4.根據權利要求3所述的手術機器人系統，其特征在于，所述機械臂設備包括第一機械臂及機械臂工作站，所述第一機械臂承載所述手術器械，所述機械臂工作站接收所述圖像融合處理設備傳輸的所述穿刺規劃路徑，并根據所述穿刺規劃路徑控制所述第一機械臂運動并執行穿刺介入手術操作。

5.根據權利要求4所述的手術機器人系統，其特征在于，所述機械臂設備還包括第二機械臂，所述第二機械臂承載所述超聲成像裝置的超聲探頭，所述機械臂工作站接收所述圖像融合處理設備傳輸的所述規劃掃描位置，并控制所述第二機械臂運動至所述規劃掃描位置，以實時采集所述待掃描對象的動態信息。

6.根據權利要求5所述的手術機器人系統，其特征在于，所述圖像融合處理設備包括圖像融合顯示器及圖像融合處理工作站，所述圖像融合處理工作站分別接收所述3D影像信息、所述動態信息、所述視覺空間信息進行融合并通過所述圖像融合顯示器顯示，所述圖像融合處理工作站將所述規劃掃描位置與所述穿刺規劃路徑傳輸給所述機械臂工作站。

7.根據權利要求6所述的手術機器人系統，其特征在于，所述機械臂設備還包括穿刺位姿檢測件及超聲位姿檢測件；

所述穿刺位姿檢測件用于檢測所述手術器械的位置和/或傾角，并將所述位置和/或傾角信息傳輸給所述機械臂工作站，所述圖像融合處理工作站將所述位置和/或傾角信息與所述視覺空間信息中的手術器械信息進行融合；

所述超聲位姿檢測件用于檢測所述超聲探頭的位置和/或傾角，并將所述位置和/或傾角信息傳輸給所述機械臂工作站，所述圖像融合處理工作站將所述超聲探頭的位置和/或角度信息分別與所述3D影像信息及所述視覺空間信息中的超聲探頭信息進行融合。

8.根據權利要求5所述的手術機器人系統，其特征在于，所述手術機器人系統還包括測距設備，所述測距設備采集的信息用于計算所述手術器械與所述超聲探頭的位置信息以及采集所述患者的體表信息；

所述測距設備與所述視覺成像設備集成一體；或者，

所述測距設備設置于所述第一機械臂上或所述第二機械臂上。

9.根據權利要求5所述的手術機器人系統，其特征在于，所述機械臂控制設備還包括控制臺，所述控制臺與所述機械臂工作站傳輸連接，所述控制臺能夠通過所述機械臂工作站控制所述第一機械臂及所述第二機械臂運動；

和/或，所述手術機器人系統還集成遠程通信模塊，所述遠程通信模塊用于接收遠程控制信息，以控制所述第一機械臂及所述第二機械臂運動。

10.一種手術機器人系統的控制方法，應用于如權利要求1至9任一項所述的手術機器人系統，其特征在于，所述控制方法包括如下步驟：

獲取患者及手術區的視覺空間信息；

獲取所述患者的待掃描對象的3D影像信息；

將所述視覺空間信息與所述3D影像信息融合，并提取所述待掃描對象的位置信息；

根據所述待掃描對象的位置信息規劃手術路徑，并提取規劃掃描位置以及穿刺規劃路徑；

在所述規劃掃描位置實時成像所述待掃描對象的動態信息；

將所述動態信息融合到所述3D影像信息中，并顯示動態仿真融合圖像；

控制手術器械沿所述穿刺規劃路徑運動，并進行穿刺介入手術；

實時采集所述手術器械在所述患者體內的運動軌跡，并與所述穿刺規劃路徑對比；

完成穿刺手術后，控制所述手術器械按原路徑返回。