[發(fā)明專利]一種雙臂手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)航定位方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811090312.0
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109223179A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王榮軍;張晶;賈建強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 華志微創(chuàng)醫(yī)療科技（北京）有限公司
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20
• 代理公司: 北京知呱呱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11577
• 代理人: 武媛;呂學(xué)文

1.一種雙臂手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)航定位方法，本方法用于醫(yī)療機(jī)械臂的精準(zhǔn)定位，其特征在于：包括具有臺面坐標(biāo)系的手術(shù)臺車，所述手術(shù)臺車上設(shè)有導(dǎo)航機(jī)械臂與定位機(jī)械臂；

獲取病人醫(yī)學(xué)影像信息；

依據(jù)病人醫(yī)學(xué)影像信息勾畫病灶輪廓，構(gòu)建三維可視化病灶建模，確定三維可視化病灶建模內(nèi)的手術(shù)靶點坐標(biāo)，規(guī)劃導(dǎo)航機(jī)械臂的導(dǎo)航路徑；

建立病人體表坐標(biāo)系與臺面坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)映射關(guān)系，控制導(dǎo)航機(jī)械臂移動到對應(yīng)手術(shù)靶點坐標(biāo)的臺面指定坐標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙臂手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)航定位方法，其特征在于：所述病人醫(yī)學(xué)影像信息為CT影像或MRI影像。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙臂手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)航定位方法，其特征在于，所述依據(jù)病人醫(yī)學(xué)影像信息勾畫病灶輪廓的具體方法為：

根據(jù)病人醫(yī)學(xué)影像信息展示醫(yī)學(xué)影像；

在醫(yī)學(xué)影像上標(biāo)記病灶輪廓邊緣點，得到病灶輪廓邊緣點坐標(biāo)集合；

根據(jù)病灶輪廓坐標(biāo)集合通過MachingCube面繪制算法進(jìn)行三維可視化重建，得到三維可視化病灶建模。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙臂手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)航定位方法，其特征在于，所述確定病灶內(nèi)的手術(shù)靶點坐標(biāo)，規(guī)劃進(jìn)針坐標(biāo)路徑的具體方法為：

根據(jù)病灶邊緣點集合確定病灶輪廓的中心區(qū)域坐標(biāo)，即為手術(shù)靶點坐標(biāo)；

依據(jù)手術(shù)靶點坐標(biāo)規(guī)劃導(dǎo)航機(jī)械臂位于X軸、Y軸、Z軸上的移動與旋轉(zhuǎn)的操作流程。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙臂手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)航定位方法，其特征在于，所述建立病人體表坐標(biāo)系與臺面坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)映射關(guān)系的具體方法為：

利用定位機(jī)械臂獲取靜止在臺面坐標(biāo)系內(nèi)的病人體表的MARK點坐標(biāo)；

設(shè)病人體表坐標(biāo)系內(nèi)全部MARK點坐標(biāo)的集合C1，設(shè)定位機(jī)械臂拾取的MARK點在臺面坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)集合C2，設(shè)R為m×n階旋轉(zhuǎn)矩陣、M為m×n階轉(zhuǎn)換矩陣，則有方程：

C2＝R*C1+M；

使用奇異值分解SVD(Singular Value Decomposition)對上式進(jìn)行計算；

其中，centroid_C1為C1的坐標(biāo)平均值，centroid_C2為C2的坐標(biāo)平均值，H的奇異值分解得到矩陣U、Σ、V；

[U,Σ,V]＝SVD(H)；

其中，U是m×m階酉矩陣，Σ是半正定m×n階對角矩陣，而V，即R的共軛轉(zhuǎn)置，是n×n階酉矩陣；

得到，

R＝VU^M；

由于病人體表坐標(biāo)系與臺面坐標(biāo)系在尺度上的不同，假設(shè)尺度倍數(shù)為λ，則有

簡化后得到

其中，

旋轉(zhuǎn)矩陣

轉(zhuǎn)換矩陣

因此，所述病人體表坐標(biāo)系與臺面坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)映射關(guān)系如下

其中，病人體表坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)A(X_h,Y_h,Z_h)，手術(shù)臺車坐標(biāo)B(Xs,Ys,Zs)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種雙臂手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)航定位方法，其特征在于，利用定位機(jī)械臂獲取靜止在臺面坐標(biāo)系內(nèi)的病人體表的MARK點坐標(biāo)的具體方法為：

在病人手術(shù)部位周圍粘貼四個MARK點，保證四個MARK點不位于同一個平面；

固定手術(shù)臺車與病人之間的相對位置，然后利用定位機(jī)械臂依次采集四個MARK點的MARK點坐標(biāo)。