[發(fā)明專利]結(jié)合VR技術(shù)的數(shù)字化手術(shù)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011030264.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN112365966A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛海濤;魏賓;董蒨;朱呈瞻;楊學(xué)成;焦偉;李斌;賈月峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)附屬醫(yī)院
• 主分類號(hào): G16H40/60
• 分類號(hào): G16H40/60;G06F3/01;G06K9/00;A61B34/00;A61B34/35
• 代理公司: 北京獻(xiàn)智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11434
• 代理人: 楊獻(xiàn)智;趙丹

1.一種結(jié)合VR技術(shù)的數(shù)字化手術(shù)系統(tǒng)，包括：數(shù)字總控裝置、與所述數(shù)字總控裝置通信連接的至少一個(gè)數(shù)字手術(shù)室、以及與每一個(gè)所述數(shù)字手術(shù)室通信連接用于演示手術(shù)視頻的影音演示裝置，其特征在于，

每一個(gè)所述數(shù)字手術(shù)室包括：通過(guò)局域網(wǎng)與所述數(shù)字總控裝置通信連接的中央控制器、與所述中央控制器通信連接的一體化手術(shù)臺(tái)、與所述中央控制器通信連接以將拍攝的手術(shù)過(guò)程的若干個(gè)全景攝像頭、布設(shè)于所述數(shù)字手術(shù)室的內(nèi)部的若干個(gè)VR攝像頭、與每一個(gè)所述全景攝像頭通信連接以同步顯示手術(shù)過(guò)程的無(wú)菌液晶顯示器、與所述影音演示裝置通信連接以于手術(shù)過(guò)程中進(jìn)行視頻交流的視頻通訊裝置、以及用于操控手術(shù)器械的數(shù)控機(jī)器人，其中，所述全景攝像頭與所述中央控制器通信連接以將拍攝的手術(shù)過(guò)程存儲(chǔ)于所述中央控制器的存儲(chǔ)單元，所述數(shù)字手術(shù)室的頂壁設(shè)有若干條攝像軌道，每一條所述攝像軌道上設(shè)有沿所述攝像軌道的軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的中央懸臂，所述中央懸臂包括自所述攝像軌道向下延伸的滑動(dòng)端以及與所述滑動(dòng)端的延伸末端相連接的自由端，所述滑動(dòng)端的長(zhǎng)度可伸縮調(diào)節(jié)，所述若干個(gè)VR攝像頭通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭與所述自由端相連接；

所述結(jié)合VR技術(shù)的數(shù)字化手術(shù)系統(tǒng)還設(shè)置有遠(yuǎn)程VR控制室，所述遠(yuǎn)程VR控制室包括：VR頭盔以及控制手柄，所述VR頭盔與所述VR攝像頭通信連接以實(shí)時(shí)顯示所述數(shù)字手術(shù)室內(nèi)的虛擬場(chǎng)景，所述控制手柄與所述數(shù)控機(jī)器人通信連接以遠(yuǎn)程控制所述數(shù)控機(jī)器人的動(dòng)作；

進(jìn)一步包括設(shè)置于所述數(shù)控機(jī)器人的機(jī)械手臂上的至少一個(gè)壓電式傳感器以測(cè)量所述機(jī)械手臂在操作手術(shù)器械時(shí)所施加的力并將測(cè)得的電信號(hào)傳送至所述中央控制器，所述控制手柄上進(jìn)一步設(shè)置反作用力施加裝置以根據(jù)所述中央控制器的指令向所述控制手柄施加與所述機(jī)械手臂對(duì)應(yīng)的反作用力以增強(qiáng)遠(yuǎn)程操作人員的VR控制體驗(yàn)。

2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合VR技術(shù)的數(shù)字化手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于，包括分別設(shè)置于所述數(shù)控機(jī)器人的兩條機(jī)械手臂上的六個(gè)壓電式傳感器，每條機(jī)械手臂的用于抓握手術(shù)器械的握持部、腕部及肘部分別設(shè)置一個(gè)壓電式傳感器。

3.如權(quán)利要求2所述的結(jié)合VR技術(shù)的數(shù)字化手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于，所述反作用力施加裝置包括至少一個(gè)偏心輪振動(dòng)器。

4.如權(quán)利要求3所述的結(jié)合VR技術(shù)的數(shù)字化手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括設(shè)置于所述控制手柄上的至少一個(gè)陀螺儀傳感器以測(cè)量所述控制手柄在虛擬操作時(shí)的位置移動(dòng)并將測(cè)得的電信號(hào)傳送至所述中央控制器，所述數(shù)控機(jī)器人的機(jī)械手臂上進(jìn)一步設(shè)置移動(dòng)跟蹤裝置以根據(jù)所述中央控制器的指令進(jìn)行與所述控制手柄相應(yīng)的位置移動(dòng)。

5.如權(quán)利要求4所述的結(jié)合VR技術(shù)的數(shù)字化手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)跟蹤裝置包括至少一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)電機(jī)以及至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)電機(jī)。

6.如權(quán)利要求4所結(jié)合VR技術(shù)的數(shù)字化手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字手術(shù)室的頂壁設(shè)有視頻軌道，所述視頻通訊裝置通過(guò)滑桿安裝于所述視頻軌道上，所述滑桿內(nèi)設(shè)有感應(yīng)器，所述視頻通訊裝置包括：手勢(shì)識(shí)別裝置、若干個(gè)分散設(shè)置于所述視頻通訊裝置正面的激光發(fā)射器、以及若干個(gè)設(shè)置于兩個(gè)相鄰的所述激光發(fā)射器之間的紅外傳感器，其中，所述手勢(shì)識(shí)別裝置與所述滑桿內(nèi)的感應(yīng)器通信連接，使得所述滑桿根據(jù)所述手勢(shì)識(shí)別裝置的反應(yīng)手勢(shì)在所述視頻軌道上滑動(dòng)以改變所述視頻通訊裝置的視頻位置和視頻角度。

7.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合VR技術(shù)的數(shù)字化手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于，所述VR頭盔包括用于顯示VR虛擬圖像的主顯示屏、以及設(shè)于所述主顯示屏一側(cè)的用于顯示所述視頻通訊裝置的圖像的小顯示屏。

8.如權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的結(jié)合VR技術(shù)的數(shù)字化手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于，所述一體化手術(shù)臺(tái)的兩側(cè)分別設(shè)置定位保護(hù)屏障，每個(gè)所述定位保護(hù)屏障設(shè)置至少三個(gè)操作窗口以供所述數(shù)控機(jī)器人所操控的手術(shù)器械穿過(guò)。

9.如權(quán)利要求8所述的結(jié)合VR技術(shù)的數(shù)字化手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述操作窗口分別設(shè)置窗口活動(dòng)蓋板使得僅在需要對(duì)相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行操作時(shí)才開啟對(duì)應(yīng)的操作窗口以增強(qiáng)操作安全性。

10.如權(quán)利要求9所述的結(jié)合VR技術(shù)的數(shù)字化手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于，所述定位保護(hù)屏障及所述窗口活動(dòng)蓋板采用聚碳酸酯樹脂鏡片材料制成。