[發(fā)明專利]手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810026525.0
• 申請(qǐng)日: 2018-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107970060A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳剛;方嘯;王蕓;朱良凡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): A61B17/34
• 分類(lèi)號(hào): A61B17/34;A61B34/30;A61B34/20
• 代理公司: 北京華進(jìn)京聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11606
• 代理人: 趙永輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

介入放射學(xué)不斷發(fā)展，影像引導(dǎo)經(jīng)皮穿刺介入手術(shù)已經(jīng)成為一種常用的微創(chuàng)治療方法。臨床通常采用CT、超聲、C臂(DSA)以及MRI等影像設(shè)備采集人體影像數(shù)據(jù)，在工作站上進(jìn)行手術(shù)穿刺路徑規(guī)劃，并引導(dǎo)醫(yī)生操作，完成穿刺操作。對(duì)于作為介入導(dǎo)航的影像設(shè)備而言，每種設(shè)備都各有優(yōu)點(diǎn)，也各有缺點(diǎn)，例如單用CT或CBCT引導(dǎo)時(shí)雖然可以獲得高清人體3D影像數(shù)據(jù)，但往往無(wú)法繼續(xù)動(dòng)態(tài)采集3D數(shù)據(jù)，不能實(shí)時(shí)監(jiān)控穿刺路徑與穿刺針軌跡，而且多次定位重復(fù)掃描產(chǎn)生的輻射劑量較大；單用超聲進(jìn)行引導(dǎo)時(shí)，雖然可以靈活動(dòng)態(tài)采集人體影像數(shù)據(jù)，但定位精度相對(duì)較低，且掃描范圍較窄，難以評(píng)估靶區(qū)在較大人體范圍中的精確狀況。上述的影像設(shè)備都會(huì)存在醫(yī)生在穿刺手術(shù)時(shí)定位不精確的問(wèn)題，需要多次試探性穿刺，才能到達(dá)靶區(qū)，患者所受到的機(jī)械損傷較大，甚至可能會(huì)導(dǎo)致意外(如氣胸、內(nèi)出血、臟器破損等)，引起醫(yī)療事故。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)目前穿刺手術(shù)定位不精確導(dǎo)致的多次穿刺才到達(dá)靶區(qū)的問(wèn)題，提供一種能夠準(zhǔn)確定位且保證穿刺運(yùn)動(dòng)軌跡準(zhǔn)確的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，同時(shí)還提供一種應(yīng)用上述手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法。

上述目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，包括圖像融合處理設(shè)備、靜態(tài)成像設(shè)備、動(dòng)態(tài)成像設(shè)備、機(jī)械臂設(shè)備與視覺(jué)成像設(shè)備；

所述靜態(tài)成像設(shè)備用于成像待掃描對(duì)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(shè)備；

所述視覺(jué)成像設(shè)備用于獲取病床設(shè)備上的患者及手術(shù)區(qū)的視覺(jué)空間信息，并將所述視覺(jué)空間信息傳輸給所述圖像融合處理設(shè)備；

所述圖像融合處理設(shè)備將所述3D影像信息與所述視覺(jué)空間信息融合，并提取所述動(dòng)態(tài)成像設(shè)備的規(guī)劃掃描位置以及手術(shù)器械的穿刺規(guī)劃路徑；

所述動(dòng)態(tài)成像設(shè)備用于在所述規(guī)劃掃描位置實(shí)時(shí)成像所述待掃描對(duì)象的動(dòng)態(tài)信息并傳輸至所述圖像融合處理設(shè)備，所述圖像融合處理設(shè)備將所述動(dòng)態(tài)信息融合入所述3D影像信息；

所述機(jī)械控制設(shè)備用于承載所述手術(shù)器械，并根據(jù)所述手術(shù)器械的穿刺規(guī)劃路徑帶動(dòng)所述手術(shù)器械運(yùn)動(dòng)執(zhí)行穿刺介入手術(shù)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述靜態(tài)成像設(shè)備包括具有掃描腔的靜態(tài)成像裝置及靜態(tài)成像工作站，所述靜態(tài)成像裝置用于成像所述待掃描對(duì)象的3D影像信息，并反饋給所述靜態(tài)成像工作站，所述靜態(tài)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(shè)備。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述動(dòng)態(tài)成像設(shè)備包括超聲成像裝置及動(dòng)態(tài)成像工作站，所述超聲成像裝置在所述規(guī)劃掃描位置成像所述待掃描對(duì)象的動(dòng)態(tài)信息，并反饋給所述動(dòng)態(tài)成像工作站，所述動(dòng)態(tài)成像工作站將所述動(dòng)態(tài)信息傳輸給所述圖像融合處理設(shè)備。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述機(jī)械臂設(shè)備包括第一機(jī)械臂及機(jī)械臂工作站，所述第一機(jī)械臂承載所述手術(shù)器械，所述機(jī)械臂工作站接收所述圖像融合處理設(shè)備傳輸?shù)乃龃┐桃?guī)劃路徑，并根據(jù)所述穿刺規(guī)劃路徑控制所述第一機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)并執(zhí)行穿刺介入手術(shù)操作。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述機(jī)械臂設(shè)備還包括第二機(jī)械臂，所述第二機(jī)械臂承載所述超聲成像裝置的超聲探頭，所述機(jī)械臂工作站接收所述圖像融合處理設(shè)備傳輸?shù)乃鲆?guī)劃掃描位置，并控制所述第二機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)至所述規(guī)劃掃描位置，以實(shí)時(shí)采集所述待掃描對(duì)象的動(dòng)態(tài)信息。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述圖像融合處理設(shè)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(dòng)態(tài)信息、所述視覺(jué)空間信息進(jìn)行融合并通過(guò)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(guī)劃掃描位置與所述穿刺規(guī)劃路徑傳輸給所述機(jī)械臂工作站。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述機(jī)械臂設(shè)備還包括穿刺位姿檢測(cè)件及超聲位姿檢測(cè)件；

所述穿刺位姿檢測(cè)件用于檢測(cè)所述手術(shù)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(jī)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(jué)空間信息中的手術(shù)器械信息進(jìn)行融合；

所述超聲位姿檢測(cè)件用于檢測(cè)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(jī)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(jué)空間信息中的超聲探頭信息進(jìn)行融合。