[發(fā)明專利]微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人主從跟蹤延時(shí)測(cè)試方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210040020.6
• 申請(qǐng)日: 2022-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN114191099A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王炳強(qiáng);李曉陽(yáng);徐棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東威高手術(shù)機(jī)器人有限公司
• 主分類號(hào): A61B34/35
• 分類號(hào): A61B34/35;H04L43/0852;H04L43/50;H04N5/225;H04N7/18
• 代理公司: 威?？菩菍＠聞?wù)所 37202
• 代理人: 孫小棟

本發(fā)明涉及一種微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人主從跟蹤延時(shí)測(cè)試方法，其解決如何對(duì)微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人遠(yuǎn)程操作過程的延遲進(jìn)行測(cè)量的技術(shù)問題，其在主手的輸入關(guān)節(jié)上安裝矩形條，同時(shí)在從手的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)上安裝矩形條，通過相機(jī)記錄這兩個(gè)矩形條的方位，計(jì)算這兩個(gè)矩陣條之間的角度差進(jìn)而轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)延時(shí)。本發(fā)明廣泛用于內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人主從跟蹤延時(shí)測(cè)試方法。

背景技術(shù)

微創(chuàng)手術(shù)是指利用腹腔鏡、胸腔鏡等現(xiàn)代醫(yī)療器械及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行的手術(shù)。與傳統(tǒng)的開放手術(shù)相比，微創(chuàng)手術(shù)具有創(chuàng)口小、疼痛輕、術(shù)中出血量少、術(shù)后恢復(fù)快、感染風(fēng)險(xiǎn)低等優(yōu)勢(shì)，因此在外科手術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的認(rèn)可與應(yīng)用。但是現(xiàn)有的手術(shù)機(jī)器人也有它的局限性，就是醫(yī)生無法操控手術(shù)機(jī)器人對(duì)病人進(jìn)行異地手術(shù)。

隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，手術(shù)機(jī)器人遠(yuǎn)程操控技術(shù)的引入可以有效解決這些問題。手術(shù)機(jī)器人遠(yuǎn)程操控技術(shù)的出現(xiàn)彌補(bǔ)機(jī)器人操控距離上的問題，主要表現(xiàn)在保持手術(shù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度高，可對(duì)病灶區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)定位操作；具有良好的穩(wěn)定性，消除醫(yī)生手部抖動(dòng)，防止出現(xiàn)誤操作；手眼協(xié)調(diào)一致性，降低操作難度，提升了手術(shù)安全性；消除了醫(yī)生長(zhǎng)時(shí)間站立的疲勞感，等基礎(chǔ)上還具有醫(yī)生可對(duì)病人異地手術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

授權(quán)公告號(hào)為CN109091237B，名稱為微創(chuàng)手術(shù)器械輔助系統(tǒng)的中國(guó)發(fā)明專利以及授權(quán)公告號(hào)為CN109091238B、名稱為分體式微創(chuàng)手術(shù)器械輔助系統(tǒng)的中國(guó)發(fā)明專利，以及授權(quán)公告號(hào)為CN210872029U、名稱為醫(yī)生操作臺(tái)的實(shí)用新型專利，就公開了包含醫(yī)生操作臺(tái)和器械操作臺(tái)的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。

參考公開號(hào)為CN112370168A，名稱為微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)，微創(chuàng)手術(shù)器機(jī)器人被設(shè)計(jì)為在內(nèi)窺鏡下，醫(yī)生坐在醫(yī)生操作臺(tái)前方，頭戴3D眼鏡觀看顯示屏，雙手握住手腕進(jìn)行操控，利用患者操作臺(tái)上的機(jī)械臂精準(zhǔn)的控制手術(shù)器械執(zhí)行各種手術(shù)動(dòng)作?？刂七^程采用主從映射算法，患者操作臺(tái)上的器械機(jī)械臂跟隨醫(yī)生操作臺(tái)的控制端機(jī)械臂，即從手跟隨主手。

目前，異地遠(yuǎn)程手術(shù)是微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的一種應(yīng)用，遠(yuǎn)程手術(shù)融合了機(jī)器人技術(shù)、通訊技術(shù)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)、空間映射算法以及容錯(cuò)性分析等關(guān)鍵技術(shù)。醫(yī)生根據(jù)手術(shù)需求操作控制端機(jī)械臂；控制端機(jī)械臂的各關(guān)節(jié)傳感器的信號(hào)經(jīng)實(shí)時(shí)采集并處理后輸出，經(jīng)過主端通訊控制器將數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝后，經(jīng)由專用互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至器械機(jī)械臂，器械機(jī)械臂的從端控制器對(duì)接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行校驗(yàn)、濾波后發(fā)送到機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器，在運(yùn)動(dòng)控制器中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)解算，最終器械機(jī)械臂的各個(gè)關(guān)節(jié)所期望的位置輸入到各個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)而控制器械機(jī)械臂完成醫(yī)生期望的動(dòng)作?；ヂ?lián)網(wǎng)不僅有著復(fù)雜的物理線路，同時(shí)也存在復(fù)雜的協(xié)議族、校驗(yàn)機(jī)制以及網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制。網(wǎng)絡(luò)延時(shí)主要取決于傳輸距離和數(shù)據(jù)傳輸所經(jīng)過的物理鏈路，包括經(jīng)過路由器個(gè)數(shù)和路由處理時(shí)間。固定傳輸節(jié)點(diǎn)的傳輸路線和路由線路通常是一定的，但由于網(wǎng)絡(luò)存在共享和競(jìng)爭(zhēng)性，路由處理時(shí)間和處理任務(wù)是變化的，且不同時(shí)刻數(shù)據(jù)包在路由上的等待時(shí)間和處理時(shí)間也是隨機(jī)變化的，因此會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)包亂序、延遲等問題，嚴(yán)重影響手術(shù)操作穩(wěn)定性、精確性。

在保持高操作精度的前提下，微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人低透明性和大網(wǎng)絡(luò)延遲會(huì)延長(zhǎng)外科醫(yī)生的響應(yīng)時(shí)間。通過實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)遠(yuǎn)程手術(shù)延遲超過500ms以上時(shí)手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)會(huì)明顯提高；根據(jù)跨大西洋遠(yuǎn)程“林白手術(shù)”的統(tǒng)計(jì)，醫(yī)生能夠忍受的延遲為330ms。對(duì)于機(jī)器人設(shè)備的開發(fā)者來說，對(duì)系統(tǒng)延遲詳細(xì)的定量描述將有助于發(fā)現(xiàn)不足并不斷優(yōu)化，因此手術(shù)機(jī)器人延遲測(cè)試對(duì)手術(shù)的安全性與可靠性評(píng)估具有重要意義，如何進(jìn)行延遲測(cè)試是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是為了解決如何對(duì)微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人遠(yuǎn)程操作過程的延遲進(jìn)行測(cè)量的技術(shù)問題，提供了一種微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人主從跟蹤延時(shí)測(cè)試方法。

本發(fā)明公開一種微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人主從跟蹤延時(shí)測(cè)試方法，包括以下步驟：