[發(fā)明專利]用于檢測關(guān)節(jié)置換手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)精度的組件和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010028362.7
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111110351B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓佳奇;張維軍;鄧明明
• 申請（專利權(quán)）人: 北京天智航醫(yī)療科技股份有限公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B34/20
• 代理公司: 北京律和信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11446
• 代理人: 姚志遠(yuǎn);蘇捷

1.一種用于檢測關(guān)節(jié)置換手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)精度的組件，其中所述關(guān)節(jié)置換手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)包括光學(xué)跟蹤設(shè)備和手術(shù)機(jī)器人，所述組件包括：

底座，用于放置于關(guān)節(jié)置換手術(shù)操作臺上；

測試模具，可拆卸地安裝在所述底座上，并包含能夠被醫(yī)學(xué)成像設(shè)備顯影的材料，所述測試模具具有模擬關(guān)節(jié)置換手術(shù)中被操作的人體骨骼的幾何形貌；

掃描探針部，具有預(yù)定的尺寸，并且一端具有掃描針尖，以對所述測試模具的幾何形貌進(jìn)行掃描，另一端預(yù)定位置處設(shè)置有多個示蹤元件，所述多個示蹤元件能夠被所述光學(xué)跟蹤設(shè)備識別到；以及

標(biāo)定桿，具有預(yù)定的尺寸，以用于模擬待安裝的假體，所述標(biāo)定桿能夠安裝在所述手術(shù)機(jī)器人的機(jī)器臂末端。

2.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述測試模具 具有模擬髖臼窩的半球形空腔。

3.如權(quán)利要求2所述的組件，其中在所述測試模具的半球形空腔內(nèi)和/或半球形空腔外設(shè)置有能夠被所述醫(yī)學(xué)成像設(shè)備顯影的一個或多個骨性標(biāo)志特征。

4.如權(quán)利要求3所述的組件，其中所述骨性標(biāo)志特征包括：

凹槽，設(shè)置在所述半球形空腔內(nèi)；和/或

骨性標(biāo)志點(diǎn)，設(shè)置在所述半球形空腔內(nèi)和/或設(shè)置在所述半球形空腔外。

5.如權(quán)利要求2所述的組件，其中所述標(biāo)定桿的頭部具有中心點(diǎn)，所述標(biāo)定桿具有中心軸線，以用于模擬所述假體。

6.如權(quán)利要求1所述的組件，還包括：

跟蹤支架，固定安裝在所述底座上，并包括位于預(yù)定位置的多個示蹤元件，所述多個示蹤元件能夠被所述光學(xué)跟蹤設(shè)備識別到。

7.一種用于檢測關(guān)節(jié)置換手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)精度的方法，所述關(guān)節(jié)置換手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)包括手術(shù)機(jī)器人，所述方法包括：

獲取用于模擬關(guān)節(jié)置換手術(shù)中被操作的人體骨骼幾何形貌的測試模具的空間位置信息及角度信息；

根據(jù)手術(shù)規(guī)劃指令，控制所述手術(shù)機(jī)器人的機(jī)器臂運(yùn)動到位，以使安裝于所述機(jī)器臂上的標(biāo)定桿位于規(guī)劃位置，其中所述標(biāo)定桿用于模擬待安裝的假體；

獲取所述標(biāo)定桿的空間位置信息及角度信息；以及

計算所述測試模具的空間位置信息與所述標(biāo)定桿的空間位置信息的差值以及所述測試模具的角度信息與所述標(biāo)定桿的角度信息的差值。

8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述測試模具的空間位置信息及角度信息以及所述標(biāo)定桿的空間位置信息及角度信息均由空間位置測量設(shè)備測量得出。

9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述測試模具的空間位置信息及角度信息包括所述測試模具的半球形空腔的球心坐標(biāo)和軸線角度，所述標(biāo)定桿的空間位置信息及角度信息包括所述標(biāo)定桿的頭部中心點(diǎn)坐標(biāo)和軸線角度。

10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述測試模具可拆卸地安裝在底座上，并且在獲取所述標(biāo)定桿的空間位置信息及角度信息之前，所述方法還包括：

將所述測試模具從所述底座上移走。

11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述關(guān)節(jié)置換手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)還包括醫(yī)學(xué)成像設(shè)備、光學(xué)跟蹤設(shè)備和上位機(jī)，在根據(jù)手術(shù)規(guī)劃指令，控制所述手術(shù)機(jī)器人的機(jī)器臂運(yùn)動到位，以使安裝于所述機(jī)器臂上的標(biāo)定桿位于規(guī)劃位置之前，所述方法還包括：

控制所述醫(yī)學(xué)成像設(shè)備對所述測試模具進(jìn)行掃描成像；

利用掃描探針部對所述測試模具的半球形空腔進(jìn)行掃描，并由所述光學(xué)跟蹤設(shè)備跟蹤識別所述掃描探針部上設(shè)置的示蹤元件，以確定出所述掃描探針部所掃描經(jīng)過的空間位置；

將利用所述醫(yī)學(xué)成像設(shè)備獲取的醫(yī)學(xué)圖像與利用所述掃描探針部獲取的空間位置進(jìn)行圖像配準(zhǔn)；以及

接收操作者的手術(shù)規(guī)劃指令，所述手術(shù)規(guī)劃指令包括操作者在所述上位機(jī)上規(guī)劃出的所述假體的規(guī)劃位置。