[發明專利]用于檢測關節置換手術機器人系統精度的組件和方法

有效

• 申請號: 202010028362.7
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111110351B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 韓佳奇;張維軍;鄧明明
• 申請（專利權）人: 北京天智航醫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: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 姚志遠;蘇捷

本申請提供了一種用于檢測關節置換手術機器人系統精度的組件和方法。該組件包括：底座，用于放置于關節置換手術操作臺上；以及測試模具，可拆卸地安裝在所述底座上，并包含能夠被醫學成像設備顯影的材料，所述測試模具具有模擬關節置換手術中被操作的人體骨骼的幾何形貌。此外，該方法通過獲取測試模具和標定桿的空間位置信息和角度信息，并計算二者之間的差值，來檢測關節置換手術機器人系統精度。利用該組件和方法可得到關節置換手術機器人系統的精度檢測結果，該結果能夠反映整個系統的綜合定位精度。

技術領域

本申請涉及醫療設備技術領域，具體涉及一種用于檢測關節置換手術機器人系統精度的組件和方法。

背景技術

智能化手術設備是推動微創手術發展和普及的核心裝備，醫療機器人作為前沿技術重點研究內容，是先進科技融合的產物。骨科手術機器人是醫療機器人的細分領域，可實現更加個性化的手術方案設計和模擬，提供超越人手極限的手術定位精度，從而極大地方便了醫生的操作，有效降低并發癥風險，提升手術質量，縮短術后康復周期，并從總體上降低醫療費用。

例如，針對早期到中期髖關節骨性關節炎的患者，采用關節置換手術機器人來協助完成手術，通過機器人的機器臂精確限定關節銼進入的深度和角度，從而保證關節置換手術的精確和安全。

定位精準是骨科手術機器人系統相對于傳統徒手手術方法的核心性能和突出優勢，因此，正確評價和檢測骨科手術機器人系統的定位精度，是評估產品性能、保障手術安全和效果的關鍵環節，是技術研發、產品開發和驗證的重要基礎。

然而，現有各類型骨科手術機器人的精度評價指標和檢測方法不一致，給產品性能評價與比較、產品檢驗造成困難。因此，亟需建立骨科手術機器人系統精度檢測標準、檢測裝置與檢測方法。

工業機器人的定位精度檢測，一般是測量其末端執行器相對于參考坐標系的重復定位精度和絕對定位精度，分為采用接觸式和非接觸式兩種位置測量方式。這些方法只是描述機器人執行機構末端與目標之間點到點的誤差。骨科手術機器人的精度受到多種因素的影響，包括圖像變形、機器人運動誤差、導針間隙、光學跟蹤定位誤差等，系統綜合定位精度不僅要求定點誤差范圍，而且需要同時兼顧定向要求。

發明內容

為了解決現有技術中出現的上述問題，本申請提供了一種用于檢測關節置換手術機器人系統精度的組件和方法。

該用于檢測關節置換手術機器人系統精度的組件包括：

底座，用于放置于關節置換手術操作臺上；以及

測試模具，可拆卸地安裝在所述底座上，并包含能夠被醫學成像設備顯影的材料，所述測試模具具有模擬關節置換手術中被操作的人體骨骼的幾何形貌。

根據一個實施方式，所述測試模型具有模擬髖臼窩的半球形空腔。

根據一個實施方式，在所述測試模具的半球形空腔內和/或半球形空腔外設置有能夠被所述醫學成像設備顯影的一個或多個骨性標志特征。

根據一個實施方式，所述骨性標志特征包括：

凹槽，設置在所述半球形空腔內；和/或

骨性標志點，設置在所述半球形空腔內和/或設置在所述半球形空腔外。

根據一個實施方式，所述關節置換手術機器人系統還包括手術機器人，所述組件還包括：

標定桿，具有預定的尺寸，以用于模擬待安裝的假體，所述標定桿能夠安裝在所述手術機器人的機器臂末端。

根據一個實施方式，所述標定桿的頭部具有中心點，所述標定桿具有中心軸線，以用于模擬所述假體。

根據一個實施方式，所述關節置換手術機器人系統還包括光學跟蹤設備，所述組件還包括：