[發明專利]一種白內障無縫合角膜切口控制與路徑設置的機械操作臂

有效

• 申請號: 201910595102.5
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110227008B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 黃凱;白善榮;夏俊
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: A61F9/007
• 分類號: A61F9/007;A61B34/30
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳偉斌

本發明涉及一種白內障無縫合角膜切口控制策略與路徑設置方法，基于機器操作臂和安裝于機器操作臂上的手術刀，拍攝眼部的圖像用于計算虹膜、手術刀的位置和相對深度，定義切口路徑，計算微型機器操作臂的線性馬達運動軌跡公式，進而控制手術刀沿著切口路徑進行切口手術。實現自動完成手術，保證每次手術的精度,避免傷口擴張，也可以讓醫生更集中于其他手術步驟。

技術領域

本發明涉自動化手術領域，更具體地，涉及一種白內障無縫合角膜切口控制策略與路徑設置方法。

背景技術

角膜無縫合主切口是白內障手術中常用的一種切口，即使對于經驗豐富的醫師來說，角膜主切口也是非常困難得一步。完美的無縫合角膜主切口需要極高的操作精度。一旦角膜主切口做的不夠好，傷口可能意外擴大，造成無法自動愈合的后果。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題，提供一種白內障無縫合角膜切口控制策略與路徑設置方法，基于機械操作臂，自動完成角膜切口，精度高且不會造成損傷。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種白內障無縫合角膜切口控制策略與路徑設置方法，基于機器操作臂和安裝于所述機器操作臂上的手術刀，所述機器操作臂包括夾持手術刀的夾持裝置和驅動所述夾持裝置擺動的驅動臂；所述驅動臂上設置有第一線性馬達和第二線性馬達，所述夾持裝置裝有第三線性馬達，包括以下步驟：

步驟一：使用顯微鏡攝像系統拍攝眼部的圖像；

步驟二：步驟一中的圖像用來計算虹膜、手術刀的位置和相對深度，切口位置定位在虹膜邊緣上距離瞳孔中心最近的一個點；

步驟三：標準的無縫合角膜主切口定義為一個松散的“Z”字形，將所述機器操作臂控制手術刀運動的切口路徑定義如下：

S1：手術刀進入角膜層；

S2：手術刀抬起40-50度，在第一個遠程中心點執行RCM(Remote centre mode，遠程中心點模式)運動；

S3：手術刀按照S2中的角度前進直到抵達第二個遠程中心點；

S4：執行RCM運動，手術刀下降40-50度；

S5：手術刀按照S4的角度繼續前進直至穿過角膜層。

優選的，在所述步驟三中，手術刀執行RCM運動，RCM點的位置固定，RCM 點的控制策略公式如下：

其中，x_R為RCM點的X軸坐標位置；y_R為RCM點的Y軸坐標位置；L₁為第一線性馬達的線性位移；L₂為第二線性馬達的線性位移；L_tool為夾持裝置與手術刀刀尖的距離；L₃為第三線性馬達的線性位移；為手術刀刀面與夾持裝置連接端的夾角；θ為手術刀刀面與水平面的夾角；L_o為刀面長度；dm為L₃到L₁或L₂水平軸的垂直距離。

優選的，手術刀圍繞RCM點旋轉，且θ的角度變化軌跡為θ＝f(t)，第一線性馬達、第二線性馬達和第三線性馬達的設定軌跡公式如下：

其中，h為第一線性馬達和第二線性馬達的直線距離。

手術刀在移動和旋轉的時候，根據RCM點的坐標控制策略計算第一線性馬達、第二線性馬達和第三線性馬達的移動軌跡。同時在移動的時候，也是根據公式計算第一線性馬達、第二線性馬達和第三線性馬達的移動軌跡，達到控制手術刀運動的效果。