[發明專利]一種基于術中生理監測的脊柱內鏡手術機器人系統及方法

在審

• 申請號: 202210820334.8
• 申請日: 2022-07-13
• 公開（公告）號: CN115137487A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 李貽斌;李國梁;宋銳;李倩倩;杜付鑫;祁磊
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B34/20;A61B90/00;G06K9/00;G06N3/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 閆圣娟

本發明涉及一種基于術中生理監測的脊柱內鏡手術機器人系統及方法，包括與內鏡系統連接的機械臂，主控系統分別連接內鏡系統、機械臂、術中電生理監測預警系統和手術導航系統。術中電生理監測預警系統被配置為：根據電極獲取的體感誘發電位、運動誘發電位和肌電圖電生理信號中的一種或多種，經預處理和特征提取后，得到對應的體感誘發電位、運動誘發電位和肌電圖電生理信號基于波幅下降率和電位差峰峰值劃分的類別，基于設定的波幅下降率和電位差峰峰值劃分預警等級，根據劃分的預警等級執行術中生理監測。

技術領域

本發明涉及手術機器人技術領域，具體為一種基于術中生理監測的脊柱內鏡手術機器人系統及方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

脊柱內鏡手術機器人通常用于脊柱退變性疾病，執行以脊柱內鏡為代表的微創手術，由于脊柱周圍神經血管豐富，手術器械或是機器人不慎損傷神經極易造成永久性神經功能缺損，容易導致患者癱瘓。現有的脊柱內鏡手術機器人系統無法在術中監測患者的生理狀態，無法確定患者的神經損傷來源于病例，還是來源于手術機器人本體，從而無法為機器人提供自主執行手術操作的決策依據。

發明內容

為了解決上述背景技術中存在的技術問題，本發明提供一種基于術中生理監測的脊柱內鏡手術機器人系統及方法，通過采集體感誘發電位(SEP)、運動誘發電位(MEP)和肌電圖(MEG)電生理信號中的一種或多種，既能夠規避單一監測手段所存在的不足之處或不準確的問題，還能夠根據三種信號的特征劃分為不同的預警等級，有利于患者術中狀態的監測和應急處置。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面提供一種基于術中生理監測的脊柱內鏡手術機器人系統，包括：與內鏡系統連接的機械臂，主控系統分別連接內鏡系統、機械臂、術中電生理監測預警系統和手術導航系統。

術中電生理監測預警系統被配置為：根據電極獲取的體感誘發電位、運動誘發電位和肌電圖電生理信號中的一種或多種，經預處理和特征提取后，得到對應的體感誘發電位、運動誘發電位和肌電圖電生理信號基于波幅下降率和電位差峰峰值劃分的類別，基于設定的波幅下降率和電位差峰峰值劃分預警等級，根據劃分的預警等級執行術中生理監測。

體感誘發電位下肢的表面刺激電極位于內踝后方的脛后神經徑路上，上肢的表面刺激電極位于腕關節掌側的正中神經徑路上；運動誘發電位上肢電極刺入大魚際肌及小魚際肌并固定，下肢電極刺入足拇長屈肌腱處并固定；肌電圖獲取三角肌、肱二頭肌和肱三頭肌的自發肌電圖電生理信號。

基于上述脊柱內鏡手術機器人系統實現術中生理監測的方法，包括以下步驟：

利用電極獲取體感誘發電位、運動誘發電位、肌電圖電生理信號中的一種或多種并預處理；

基于離散小波變換提取預處理后信號中的特征，并分類提取到的特征；

特征分類后，得到體感誘發電位、運動誘發電位和肌電圖電生理信號基于波幅下降率和電位差峰峰值劃分的類別；

基于設定的波幅下降率和電位差峰峰值劃分預警等級，根據劃分的預警等級執行術中生理監測。

體感誘發電位、運動誘發電位和肌電圖電生理信號基于波幅下降率和電位差峰峰值劃分的類別，具體為：

體感誘發電位分為三類：

SEP＝{f_SEP10％,10％≤f_SEP50％,f_SEP≥50％}；

將運動誘發電位分為三類：

MEP＝{f_MEP50％,50％≤f_MEP75％,f_MEP≥75％}；