[發(fā)明專利]一種顯微鏡和OCT融合的視網(wǎng)膜手術(shù)機(jī)器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011372210.5
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112515768B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張赫;陳昱;趙杰
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B34/37;A61B34/10
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 孟憲會

一種顯微鏡和OCT融合的視網(wǎng)膜手術(shù)機(jī)器人成像方法，涉及一種視網(wǎng)膜手術(shù)機(jī)器人成像方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存在視網(wǎng)膜手術(shù)機(jī)器人成像精準(zhǔn)性和安全性差的問題。本發(fā)明的步驟一：術(shù)前使用OCT設(shè)備對手術(shù)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行C掃描，根據(jù)C掃描得到的結(jié)果在OCT設(shè)備上建立受術(shù)組織的視網(wǎng)膜三維模型；步驟二：定位針尖3?1的位置；術(shù)中使用手術(shù)顯微鏡獲得的視覺信息，結(jié)合針尖集成內(nèi)窺式OCT光纖探針3?3反饋的實(shí)時深度信息對針尖位置進(jìn)行實(shí)時的定位與追蹤；步驟三：對步驟一中的視網(wǎng)膜三維模型和術(shù)中的定位針尖位置進(jìn)行配準(zhǔn)；步驟四：觀測針尖刺入深度，注射后，拔出注射器，完成注藥操作。本發(fā)明用于視網(wǎng)膜手中成像。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種視網(wǎng)膜手術(shù)機(jī)器人，具體涉及一種顯微鏡和OCT融合的視網(wǎng)膜手術(shù)機(jī)器人。

背景技術(shù)

眼睛結(jié)構(gòu)精巧、組織脆弱，眼科手術(shù)大多數(shù)需要在顯微鏡下執(zhí)行，因此眼科顯微手術(shù)存在風(fēng)險(xiǎn)大、難度高、易疲勞、缺少細(xì)微觸覺感知四個問題。尤其是眼底視網(wǎng)膜手術(shù)，不僅其高難度導(dǎo)致眼科醫(yī)生學(xué)習(xí)曲線長，甚至某些手術(shù)操作的精度超過了人手的生理極限(人手的平均震顫幅度為156μm)，導(dǎo)致有效的手術(shù)式無法實(shí)現(xiàn)。而機(jī)器人具有運(yùn)動精度高、穩(wěn)定性好、感知能力強(qiáng)、不會疲勞等優(yōu)點(diǎn)，因此在現(xiàn)代眼科手術(shù)中，機(jī)器人輔助操作在視網(wǎng)膜手術(shù)、眼角膜移植、玻璃體切割等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

首先，在傳統(tǒng)的顯微眼科手術(shù)中，受手術(shù)顯微鏡視場的限制，醫(yī)生只能從軸向方向觀察目標(biāo)區(qū)域，因此在手術(shù)操作中，注射器針尖會遮擋視網(wǎng)膜表面的部分組織，造成顯微成像的缺失，影響手術(shù)的安全性。同時，手術(shù)過程中醫(yī)生依靠雙目顯微鏡雖然能夠獲得立體視覺，但無法得到精確的深度信息，因此多數(shù)情況下只能依靠自身經(jīng)驗(yàn)對組織和器械的距離進(jìn)行估計(jì)，準(zhǔn)確性差，并且對醫(yī)生自身的能力提出了很高的要求。最后，在針尖刺入視網(wǎng)膜內(nèi)部之后，受限于手術(shù)顯微鏡的光學(xué)原理，醫(yī)生無法觀測組織內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和形態(tài)變化以及針尖的刺入深度，這會影響針尖到達(dá)組織內(nèi)部目標(biāo)區(qū)域的準(zhǔn)確性，進(jìn)而影響注藥手術(shù)效果。

視網(wǎng)膜包含了12層結(jié)構(gòu)，總體厚度約為200-250微米，視網(wǎng)膜靜脈分支的直徑通常小于200微米，因此玻璃體視網(wǎng)膜手術(shù)中，對定位精度的要求通常為10-20微米。同時，視網(wǎng)膜手術(shù)需要視覺和有限的物理空間，用于在微米尺度上執(zhí)行手術(shù)任務(wù)。傳統(tǒng)的手術(shù)顯微鏡限制了外科醫(yī)生的視場，阻止了對視網(wǎng)膜表面下的顯微結(jié)構(gòu)和組織平面的感知。而傳統(tǒng)的成像方式如磁共振成像、X光CT、超聲波成像等方法的分辨率太低，成像速度太慢。由于現(xiàn)有的OCT系統(tǒng)因其探測方式和實(shí)時性的局限，現(xiàn)有的OCT設(shè)備使用的是術(shù)中B掃描(截面掃描)或C掃描(體積掃描)，這兩種掃描方式為保證高分辨率的成像質(zhì)量需要處理的數(shù)據(jù)量很大，無法保證實(shí)時性，只能在術(shù)前用于眼部疾病的診斷，如果在術(shù)中使用OCT系統(tǒng)的話，因其受數(shù)據(jù)處理速度和掃描方式的局限，其精確性和實(shí)時性無法兼容，導(dǎo)致其存在視網(wǎng)膜手術(shù)機(jī)器人成像精準(zhǔn)性和安全性差的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有術(shù)中使用OCT系統(tǒng)，因其受數(shù)據(jù)處理速度和掃描方式的局限，其精確性和實(shí)時性無法兼容，導(dǎo)致其存在視網(wǎng)膜手術(shù)機(jī)器人成像精準(zhǔn)性和安全性差的問題。進(jìn)而提供了一種顯微鏡和OCT融合的視網(wǎng)膜手術(shù)機(jī)器人。

本發(fā)明的技術(shù)方案是一種顯微鏡和OCT融合的視網(wǎng)膜手術(shù)機(jī)器人成像方法，包括以下步驟：

步驟一：建立三維模型；

術(shù)前使用OCT設(shè)備對手術(shù)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行C掃描，根據(jù)C掃描得到的立體三維信息結(jié)果在OCT設(shè)備上建立受術(shù)組織的視網(wǎng)膜三維模型，確定注藥區(qū)域周圍的組織結(jié)構(gòu)和位置信息；

步驟二：定位針尖的位置；

術(shù)中使用手術(shù)顯微鏡獲得的視覺信息，結(jié)合針尖集成內(nèi)窺式OCT光纖探針反饋的實(shí)時深度信息對針尖位置進(jìn)行實(shí)時的定位與追蹤；

步驟三：對步驟一中的視網(wǎng)膜三維模型和術(shù)中的定位針尖位置進(jìn)行配準(zhǔn)；

步驟三一：將術(shù)前和術(shù)中觀測目標(biāo)區(qū)域時使用的觀測坐標(biāo)系和視網(wǎng)膜手術(shù)機(jī)器人的基坐標(biāo)系進(jìn)行標(biāo)定，并找到兩個坐標(biāo)系空間位置上的聯(lián)系；