[發明專利]跟蹤手術床運動的方法、系統及介質

在審

• 申請號: 202010065953.1
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111202583A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 劉棟;王坤東;陸清聲;張永安;盧倩紅;劉道志;劉奕琨;虞忠偉
• 申請（專利權）人: 上海奧朋醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B34/30
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種跟蹤手術床運動的方法、系統及介質，包括采用：手術床、醫療機器人、計算機、光學傳感器、手術床標記物、機器人標記物以及數據線；所述手術床標記物附著于所述手術床上；所述機器人標記物附著于所述醫療機器人上；所述數據線連接所述光學傳感器和計算機，連接所述計算機和醫療機器人；所述方法包括：步驟1：光學傳感器捕獲手術床標記物和機器人標記物的位姿并進行標定；步驟2：將機器人和機器人標記物的相對位姿進行標定；步驟3：手術床移動時，得到手術床標記物的位移信息，機器人根據手術床標記物的位移信息進行跟蹤。本發明成本較低，精度高并且延時小，實現了遠程無線跟蹤目標物體。

技術領域

本發明涉及醫療器械領域，具體地，涉及一種跟蹤手術床運動的方法、系統及介質。尤其地，涉及一種血管介入手術機器人與手術床同步運動的方法。

背景技術

心血管疾病嚴重地影響著人體健康，血管腔內介入手術屬于微創手術的一種，具有準確、快速、創傷小的優點。于此同時，血管介入手術為了獲得手術過程中的實時影像，使用X射線減影技術，引導醫生推送導絲導管。由此醫生暴露在大量的x射線輻射之下，對醫生的身體造成很大傷害。近年來隨著機器人技術的不斷發展，使用機器人將導管導絲送到血管病變處，就可以避免醫生遭受X射線輻射帶來的問題。醫生通過手柄遠程控制機器人，完成手術，從而避免輻射的傷害。

在機器人手術中，醫生會調整手術床的位置，移動手術床，獲得更加清晰的X射線顯影角度。在機器人使用機械手加持導絲導管的情況下，床發生位移，機器人如果不跟蹤手術床的位移，則會導致導絲導管從病人的傷口處脫落或移位，給病人造成很大的傷害，甚至會出現血管破裂的風險。所以機器人需要實時地跟蹤手術床，保持機器人和手術床的相對位置不變，提高手術的安全性。

專利CN109938837A提供一種跟蹤標記的位置及姿勢的光學跟蹤系統，使用照相機作為成像裝置。標記能夠附著于對象體，在內部形成的圖案面及為了圖案面借助于具有無限大焦距的第一成像部而成像而在開口形成的光學系。包括處理器，處理器以由通過開口而看到的圖案面一部分借助于第一成像部而成像的第一圖像為基礎，決定標記的姿勢，基于由在互不相同方向通過開口而釋放的出射光，借助于具有比無限大焦距近的焦距的第二及第三成像部而成像的第二圖像及第三圖像，決定標記的位置。這篇專使用了追蹤附著于對象體的標記的方法來測量對象體的位姿，并沒有提到機器人跟蹤對象體的方法。使用了照相機等成像裝置來拍攝對象不同方位的圖形來測量對象的位姿，位姿測量的準確度取決于相機的精度，增加了成本。

專利CN107817471公開了一種光學跟蹤方法、裝置及系統。當發射器中的激光器與接收器中的傳感器之間建立有預設的關聯關系時，根據激光器的個數、狀態和激光器發射光波的波長大小對發射器進行編碼；對掃描信號進行解析，計算出發射器的編碼。使用多波段光束對發射器進行編碼區分，在不降低數據刷新率的情況下，支持同時使用多發射器對跟蹤空間進行掃描，擴展了發射器的使用數量，擴大了跟蹤系統的跟蹤范圍。這篇專利介紹了使用帶有發射器和接收器的光學傳感器發射不同波長光波，并通過分析反射光波的方法對對象體的位姿進行測量。并沒有涉及確定機器人和對象體相對位姿變化的方法，也沒有涉及機器人對對象體位置的追蹤。

專利CN108430373A介紹了一種在內窺鏡手術期間在患者體內跟蹤內窺鏡的位置的方法及系統。通過在內窺鏡上放置標記物，通過光學系統將內窺鏡的位置信息從內窺鏡坐標系轉換至光學跟蹤系統的坐標系。在患者器官的模型上投射內窺鏡的虛像，以及投射或顯示組合的圖像，內窺鏡在患者體內的位置作為圖像與患者的內部器官的圖像一起顯示在監視器上，將內窺鏡的位姿信息轉換到患者坐標來描述，提供清楚地突出顯示了內窺鏡相對于患者的內部器官的位置的增強現實環境的方法，有助于醫生很容易地操作內窺鏡。這篇專利使用了光學跟蹤器來追蹤附著于對象體標記的方法來測量對象體的位姿，通過圖像處理和坐標轉換的方法確定內窺鏡在人體內的位置，但是并沒有提供測量機器人和對象體的相對位姿關系的方法，也沒有提供機器人實時跟蹤對象體的方案。