[發明專利]示蹤器、手術定位系統以及醫療系統

在審

• 申請號: 202010033001.1
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111110349A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 劉立波;閆曉剛
• 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: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B34/30
• 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: 王月春;蘇捷

本公開涉及一種示蹤器、手術定位系統以及醫療系統。所述示蹤器包括基座，基座包括：側面，包括多個側示蹤面；端面，用于安裝手術器械；端面設置至少一個端示蹤面；端示蹤面與基座的軸向之間的夾角為θ，0°＜θ≤90°。所述手術定位系統包括上位機、導航相機、患者示蹤器以及帶有上述示蹤器的手術機器人，所述導航相機獲取所述患者示蹤器、所述手術機器人的位置，并連同所述導航相機的位置信息發送給所述上位機，所述上位機建立包括所述患者示蹤器、所述手術機器人、所述導航相機在內的醫療坐標系統。所述醫療系統包括手術床以及上述的手術定位系統。本公開提供醫療器械端的示蹤區域，可避免手術過程中由于機器人前端定位失效導致的手術失敗。

技術領域

本公開涉及一種用于指示手術器械位置的示蹤器、手術定位系統以及醫療系統，屬于醫療器械制造領域。

背景技術

在借助骨科手術機器人輔助定位、導向的醫療手術中，手術器械安裝在手術機器人的機械臂上。手術前需要確定患者手術部位的位置、代表手術器械的機械臂的位置，從而建立包括患者手術部位，機械臂位置，導航相機(也可以稱為“光學測位儀”)位置在內的醫療坐標系統。由于機械臂和手術器械之間存在固定的位置關系，因此可根據機械臂的位置推斷出手術器械的位置。在該坐標系統內，根據導航相機檢測到的機械臂的位置信息、患者患處圖像及患者位置信息，通過計算機(也稱“上位機”)計算，將患處圖像坐標系與以機械臂為基準的坐標系以及患者位置坐標系行配準，完成圖像注冊。計算機在醫療坐標系統內規劃手術路徑。而后計算機根據規劃的路線，控制手術機器人的機械臂到達規劃路線對應的目標空間位置，代替人對患者的患處實施機器人手術。

在導航手術的作業過程中，導航系統需要通過設置在機械臂的操作端上的示蹤設備，來獲取機械臂的操作端在以配準后的統一的坐標系中空間坐標系中的位置，從而推算出固定在機械臂的操作端上的手術器械的位置，然后依此規劃機械臂的手術路徑。

在現有技術中，機械臂位置的確定依賴設置在機械臂上的示蹤面達成。機械臂一般為圓柱狀，一端固定手術器械，另一端通過軸心的孔與手術機器人連接。在機械臂的側面上設置有示蹤面，通過示蹤面上的示蹤元件與導航相機之間的紅外信號傳輸，以此來確定機械臂在醫療坐標系統中的位置。

發明內容

本公開的目的之一是公開一種示蹤器，安裝于手術機器人的機械臂操作端，當導航相機位于機械臂安裝醫療器械的端面一側時，能在醫療坐標系統中確定手術機器人的機械臂的空間位置。

本公開是通過如下技術方案實現的：

一種示蹤器，包括基座，基座包括側面和與用于安裝手術器械的端面；側面包括多組側示蹤面；端面設置至少一個端示蹤面，端示蹤面與基座的軸向之間的夾角為θ，0°＜θ≤90°。

本公開的示蹤器，在端面上設置了示蹤面，當示蹤器所在機械臂轉動到導航相機位于側示蹤面的盲區范圍時，或者導航相機不得不位于側示蹤面的盲區范圍時，可以將導航相機移動至端示蹤面的示蹤范圍，接收示蹤面發出的紅外信號，從而確定機械臂的位置，避免機械臂位置在導航系統中丟失，導致手術失敗。

根據一些實施例，端面包括第一端示蹤面和不共面的第二端示蹤面；第一端示蹤面和第二端示蹤面與基座的軸向之間的夾角均為銳角，以此來將第一端示蹤面和第二端示蹤面與側示蹤面區別開來。

根據一些實施例，第二端示蹤面與第一端示蹤面之間的夾角為α，0°＜α＜180°。即，第二端示蹤面與第一端示蹤面不共面、不平行，代表的是兩個不同位置的面。

根據一些實施例，第二端示蹤面與第一端示蹤面之間的夾角α＝120°。

根據一些實施例，第一端示蹤面、第二端示蹤面與端面的夾角相同。在端面上形成對稱的可視區域。

根據一些實施例，端面還包括第三端示蹤面；第三端示蹤面與基座的軸向之間的夾角為θ，0°＜θ≤90°，且第三端示蹤面與第一端示蹤面、第二端示蹤面不共面、不平行，是不同的面。