[發明專利]一種眼科手術機器人系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202010145434.6
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111281649B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 張政;賈浩然;張小棟;王寧
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61F9/007
• 分類號: A61F9/007;A61B34/37;A61B3/10;A61B3/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

本發明提供一種眼科手術機器人系統及其控制方法。所述眼科手術機器人系統包括：手術部，其使手術工具移動和旋轉達四自由度，由其直接對患者實施眼科手術；感知部，其生成代表手術部位的高分辨率圖像數據和手術工具末端的受力數據，為視覺反饋和觸覺反饋提供信息基礎；控制部，其生成外科醫生要求的控制指令，從而影響手術部和感知部的相關參數；及運算部，其存儲感知部和控制部的相關數據，并根據程序對其進行運算。所述控制方法用于手術前對手術工具進行引導配置。本發明能有效提高眼科手術的準確性和效率，減少外科醫生的手術操作量，降低手術事故的風險。

技術領域

本發明涉及機器人控制方法，特別涉及實施眼科手術時使用的手術機器人系統及其控制方法。

背景技術

對于特發性黃斑裂孔，臨床上主要依靠眼科醫生眼底檢查及OCT輔助檢查對該疾病進行診斷分析。目前，通過玻璃體切除，特別是剝除玻璃體后皮質、視網膜前膜或內界膜，松解黃斑裂孔周圍的牽拉是最主要和有效的治療手段。

然而，手術過程中由于醫生手部自然抖動，長時間操刀身體勞累、病變體眼部空間視野角度狹小致使操作不當等原因，會引起白內障、視野缺損、醫源性視網膜裂孔等并發癥。因此，如何精確定位牽拉因素所在層次結構、消除非自愿運動如震動、急促和低頻飄逸，克服生理障礙，開發新的眼內手術方式、提高現有手術操作的安全性，同時增加醫生視野角度、降低手術創傷或視野不清等引起的醫源性損傷，是急需攻克的難關。

發明內容

為解決現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種眼科手術機器人的系統及其控制方法，由此實現眼科手術機器人的系統集成與人機協同控制，從而改進現有的眼內手術方式，提高手術操作的安全性、準確性和實施效率，降低眼科手術的實施難度和外科醫生的操作量。

為實現上述目的，本發明采用以下技術手段：

一種眼科手術用的手術機器人系統，包括：

手術部，其具有仿生機械從手，仿生機械從手末端附有手術工具，仿生機械從手用于使手術工具移動和旋轉四自由度；

感知部，其生成手術部位的圖像數據和手術工具末端的受力數據；

控制部，其具有主手，控制部用于通過把持主手操作使仿生機械從手完成對應動作并實施手術，并生成手術控制指令，從而影響手術部和感知部的相關參數；及

運算部，其存儲感知部和控制部的相關數據，并根據程序對其進行運算，并反饋給控制部。

作為本發明的進一步改進，所述手術部包括：

手術工具，其與旋轉部連接；

旋轉部，其供所述手術工具附著，使所述手術工具旋轉，決定手術工具的接近手術目標的姿勢；

移動部，其使所述旋轉部沿三個正交軸方向移動，并使手術工具達到指定位置；及

仿生機械臂，其使所述旋轉部和移動部連結。

作為本發明的進一步改進，所述感知部包括：

力傳感器，其附著在手術工具末端，用于感知手術部實施手術時，手術工具受到的反作用力；及

手術顯微鏡成像系統，用于多視角觀察眼球和進行OCT成像。

作為本發明的進一步改進，所述控制部包括：

觸屏顯示器，其附著于病人所用頭枕后側，其接收可視化感知部所傳輸的數據信號，并可進一步根據操作參數，調整該眼科手術機器人系統的參數和運動控制功能；

主手控制器，其用于手運動信號輸入，并將主手和仿生機械從手之間的耦合激活；及

控制踏板，其用于切換該手術機器人的運動狀態。