[發明專利]手術機器人的碰撞檢測方法、可讀存儲介質及手術機器人

在審

• 申請號: 202111229335.7
• 申請日: 2021-10-21
• 公開（公告）號: CN115998439A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 苗燕楠;李自漢;江磊;彭曉寧;王家寅
• 申請（專利權）人: 上海微創醫療機器人（集團）股份有限公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B34/20;A61B34/00
• 代理公司: 上海思捷知識產權代理有限公司 31295
• 代理人: 汪春艷

本發明提供一種手術機器人的碰撞檢測方法、可讀存儲介質及手術機器人，所述手術機器人的碰撞檢測方法包括：獲取手術環境中預定組織于不同視角下的至少兩個圖像信息；其中所述預定組織包括預定組織的特征點；根據所述至少兩個圖像信息，獲得所述預定組織的空間位置；獲取手術機器人的器械臂的末端所連接的器械的預期空間位姿；根據所述預定組織的空間位置和所述器械的預期空間位姿確定所述手術器械與所述預定組織的碰撞情況。如此配置，可實現手術器械與預定組織間的碰撞檢測，可有效提升手術操作的安全性，保證手術操作安全。

技術領域

本發明涉及醫療器械技術領域，特別涉及一種手術機器人的碰撞檢測方法、可讀存儲介質及手術機器人。

背景技術

手術機器人的出現符合精準外科的發展趨勢。手術機器人成為幫助醫生完成手術有力工具，如da?Vinci手術機器人已經應用在全球各大醫院，因其傷害小、出血少、恢復快，為患者帶來福音。

手術機器人其設計理念是采用微創傷方式，精準地實施復雜的外科手術。在傳統的手術面臨種種局限的情況下，發展出了手術機器人來替代傳統手術，手術機器人突破了人眼的局限，采用立體成像技術，將內部器官更加清晰的呈現給操作者。在原來手伸不進的區域，器械臂能完成360度的轉動、挪動、擺動、夾持，并避免抖動。創口小，出血少，恢復快，大大縮短了患者術后住院時間，術后存活率和康復率也能明顯提高，受到廣大醫患的青睞，現在作為一種高端醫療器械，已廣泛運用于各種臨床手術中。

手術機器人的手術操作中，手術器械多處于人體腔道內，手術器械與預定組織間不可避免存在接觸，對于關鍵組織，如血管、動脈等，手術器械與這些關鍵組織間的碰撞接觸是存在風險的，故實現手術器械與組織間的碰撞檢測至關重要。

然而目前在工業機器人和手術機器人中，主要有兩種方法進行碰撞檢測：在工具臂的末端或器械末端設置力傳感器進行碰撞檢測；以及基于關節傳感器進行碰撞檢測。這兩種方法一方面都需要額外設置的傳感器，增加了手術機器人結構的復雜性；另一方面均是通過接觸才能實現碰撞檢測，然而一些情況下，手術器械在接觸到組織時，就已經產生風險。

發明內容

本發明的目的在于提供一種手術機器人的碰撞檢測方法、可讀存儲介質及手術機器人，以解決現有的手術機器人與組織間存在的碰撞檢測問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種手術機器人的碰撞檢測方法，其包括：

獲取手術環境中預定組織于不同視角下的至少兩個圖像信息；

根據所述至少兩個圖像信息，獲得所述預定組織的空間位置；

獲取手術機器人的器械臂的末端所連接的手術器械的空間位姿；

根據所述預定組織的空間位置和所述手術器械的空間位姿確定所述手術器械與所述預定組織的碰撞情況；

可選的，所述預定組織具有特征點，所述特征點基于醫學影像通過建立組織模型來確定。

可選的，根據所述至少兩個圖像信息，獲得所述預定組織的空間位置的步驟包括：

根據所述至少兩個圖像信息，建立所述預定組織的實時的三維模型，經與所述組織模型配準后，實時得到所述特征點在圖像采集裝置坐標系中的位置信息，從而得到所述預定組織的空間位置。

可選的，利用至少兩個圖像采集單元獲取所述至少兩個圖像信息，至少兩個所述圖像采集單元設置于內窺鏡上，所述內窺鏡連接于所述手術機器人的持鏡臂的末端。

可選的，獲得所述預定組織的空間位置的步驟包括：

獲取所述圖像信息中所述特征點在內窺鏡坐標系中的位置信息；

獲取所述內窺鏡在持鏡臂基坐標系中的位姿信息；