[發(fā)明專利]脊柱手術機器人的手術執(zhí)行臂、系統(tǒng)及控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110700529.4
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113907886A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設計）人: 呂飛舟;邵明昊;唐文彬;宓海;蔡寧;姜建元
• 申請（專利權）人: 上海極睿醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B34/35;A61B34/20;A61B34/10;A61B90/00;A61G13/10;A61B17/16;A61B17/92
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 杜娟;駱希聰

1.一種脊柱手術機器人的手術執(zhí)行臂，其特征在于，包括：

手術操作器，設置在所述手術執(zhí)行臂的末端，用于在脊柱手術中執(zhí)行置釘和/或截骨的手術操作；以及

力學傳感裝置，設置在所述手術操作器中，用于檢測所述手術操作器受到的來自手術對象的作業(yè)骨骼的作用力。

2.如權利要求1所述的手術執(zhí)行臂，其特征在于，所述手術操作器包括置釘操作器和/或截骨操作器，所述置釘操作器適于在所述脊柱手術中執(zhí)行所述置釘的手術操作，所述截骨操作器適于在所述脊柱手術中執(zhí)行所述截骨的手術操作；所述力學傳感裝置包括第一力學傳感裝置和/或第二力學傳感裝置，所述第一力學傳感裝置設置在所述置釘操作器中，用于檢測所述置釘操作器受到的來自所述作業(yè)骨骼的第一作用力，所述第二力學傳感裝置設置在所述截骨操作器中，用于檢測所述截骨操作器受到的來自所述作業(yè)骨骼的第二作用力。

3.如權利要求1所述的手術執(zhí)行臂，其特征在于，所述手術執(zhí)行臂設置在可移動云臺上，所述可移動云臺適于在至少三個自由度上移動。

4.如權利要求3所述的手術執(zhí)行臂，其特征在于，還包括運動補償裝置，所述運動補償裝置的第一端設置在所述可移動云臺上，所述運動補償裝置的第二端設置在所述手術對象的軀干上，所述運動補償裝置用于獲得所述軀干的運動信息。

5.如權利要求4所述的手術執(zhí)行臂，其特征在于，所述運動補償裝置包括第三力學傳感裝置和位移傳感裝置，所述第三力學傳感裝置用于檢測所述軀干施加給所述運動補償裝置的第三作用力，所述位移傳感裝置用于檢測所述運動補償裝置的運動信息作為所述軀干的運動信息；當所述第三作用力大于預設的運動補償閾值時，所述可移動云臺帶動所述手術執(zhí)行臂根據所述運動信息移動，使所述手術操作器和所述作業(yè)骨骼的相對位置保持不變。

6.如權利要求5所述的手術執(zhí)行臂，其特征在于，所述運動信息包括移動方向和移動距離。

7.如權利要求3所述的手術執(zhí)行臂，其特征在于，還包括：手術輔助裝置支架，所述手術輔助裝置支架的一端設置在所述可移動云臺上，另一端用于設置手術輔助裝置。

8.一種脊柱手術機器人系統(tǒng)，其特征在于，包括：

如權利要求1-7任一項所述的手術執(zhí)行臂；以及

控制器，適于根據所述作用力控制所述手術執(zhí)行臂的移動。

9.如權利要求8所述的脊柱手術機器人系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

第一定位單元，設置在所述作業(yè)骨骼上；

第二定位單元，設置在所述手術操作器上；以及

導航定位裝置，用于與所述第一定位單元配合以獲取所述作業(yè)骨骼的第一位姿信息，并與所述第二定位單元配合以獲取所述手術操作器的第二位姿信息，以及根據所述第一位姿信息和所述第二位姿信息獲取所述手術對象和所述手術執(zhí)行臂的空間映射關系。

10.如權利要求8所述的脊柱手術機器人系統(tǒng)，其特征在于，還包括：遙操作人機交互裝置，用于根據所述作用力生成模擬作用力，使操作者接收所述模擬作用力并通過所述控制器控制所述手術執(zhí)行臂的移動。

11.一種脊柱手術機器人的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

路徑規(guī)劃模塊，用于根據手術對象的作業(yè)骨骼的術前三維圖像規(guī)劃脊柱手術的操作路徑，所述脊柱手術包括置釘和/或截骨的手術操作；

圖像配準模塊，用于配準術中二維圖像和所述術前三維圖像，獲得配準圖像；

導航定位模塊，用于根據所述作業(yè)骨骼的位姿信息和手術執(zhí)行臂的位姿信息實時獲取所述手術對象和所述手術執(zhí)行臂的空間映射關系，并根據所述空間映射關系和所述配準圖像獲得所述操作路徑對應的所述手術執(zhí)行臂的術中運動路徑；以及

運動控制模塊，用于控制所述手術執(zhí)行臂帶動手術操作器按照所述術中運動路徑移動，同時根據所述手術操作器受到的來自所述作業(yè)骨骼的作用力控制所述手術執(zhí)行臂的移動。

12.如權利要求11所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

遙操作人機交互模塊，用于根據所述作用力生成模擬作用力，使操作者接收所述模擬作用力并控制所述手術執(zhí)行臂的移動。