[發明專利]腓骨切割自動停刀裝置、計算機設備、系統和介質

有效

• 申請號: 202110791237.6
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113409341B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 劉劍楠;胡俊磊;張陳平;韓婧;王梓霖;郭陟永;劉一戈
• 申請（專利權）人: 上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/136;G06T7/70;G16H30/20
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 李治東

本申請提供的一種腓骨切割自動停刀裝置、計算機設備、系統和介質，包括：獲取模塊，用于依據醫學影像及術前規劃方案以確定腓骨直徑，并在切割過程中，分別記錄切割初始位置，當前切割位置和對應的當前切割力，并不斷更新最大切割力；閾值模塊，用于依據切割力曲線、當前切割位置、當前切割力、依據腓骨直徑、及最大切割力確定實時動態的切割閾值；判定模塊，用于判斷當前切割力與最大切割力的比值是否超過當前的切割閾值；若是，則判斷當前切割位置距離初始切割位置是否大于預設系數乘以腓骨直徑；若是，則停止切割。本申請可以避免在塑形過程中血管被破壞，極大地提高手術成功率，同時通過增加力反饋信號，可以極大地提高控制系統的魯棒性。

技術領域

本發明涉及控制系統技術領域，特別是涉及一種腓骨切割自動停刀裝置、計算機設備、系統和介質。

背景技術

在血管化移植腓骨瓣重建下頜骨手術中，由于腓骨伴行血管位于腓骨內側，與腓骨距離約3～5mm，當腓骨瓣被切開后，必須即時停刀避免刀刃接觸血管，確保血管不受破壞。手術機器人由于精準、穩定等特性，成為輔助醫生完成血管化腓骨瓣塑形的手段之一。手術機器人精確地定位到術前規劃的位置并切割腓骨。目前，大部分下頜骨手術機器人采用光學導航定位儀對截骨過程進行位置控制[1-3]，其手術精度(截取的腓骨段的長度與對應的手術規劃設計的腓骨段的誤差)為3.7±2.0mm[1]和1.36±0.4mm[3]。從定位精度上看，通過光學定位系統引導的手術機器人存在破壞血管的風險。而且，目前幾乎沒有相關機器人截骨自動停刀的研究。

為解決上述問題，本申請根據手術鋸鋸斷腓骨時，切割力會明顯地減小這一特性，提出了基于力傳感的手術機器人切割腓骨自動停刀方法。

參考文獻：

[1]R.Johansson,I.Santelices,D.O’Connell,M.Tavakoli,and D.Aalto,“Evaluation of the use of haptic virtual fixtures to guide fibula osteotomiesin mandible reconstruction surgery,”in IEEE 15th International Conference onAutomation Science and Engineering,2019.

[2]L.Cheng,J.Carriere,J.Piwowarczyk,D.Aalto,N.Zemiti,M.de Boutray,andM.Tavakoli,“Admittance-controlled robotic assistant for fibula osteotomies inmandible reconstruction surgery,”Advanced Intelligent Systems,vol.3,no.1,p.2000158,2021.

[3]A.H.Chao,K.Weimer,J.Raczkowsky,Y.Zhang,M.Kunze,D.Cody,J.C.Selber,M.M.Hanasono,and R.J.Skoracki,“Pre-programmed robotic osteotomies for fibulafree flap mandible reconstruction:A preclinical investigation,”Microsurgery,vol.36,no.3,pp.246–249,2016.

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本申請的目的在于提供一種腓骨切割自動停刀裝置、計算機設備、系統和介質，以解決現有光學定位系統引導的手術機器人在切割腓骨時存在破壞血管的風險的問題。