[發明專利]手術機器人的精度測量方法和裝置、存儲介質及處理器

在審

• 申請號: 202211322728.7
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115363769A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 尹政順;鄭賀亮;李文彥;張靖;郭笑楠;王靜芝
• 申請（專利權）人: 北京壹點靈動科技有限公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B34/10
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 單征

本發明提供了一種手術機器人的精度測量方法和裝置、存儲介質及處理器，其中，精度測量方法包括：獲取開源數據庫中的患者骨骼信息，并根據患者骨骼信息建立三維骨盆模型，將具有不同的安放角度的多個髖臼杯模型分別與三維骨盆模型結合得到多個骨盆及髖臼杯組合體模型；根據多個骨盆及髖臼杯組合體模型得到多個骨盆及髖臼杯組合體結構；根據多個骨盆及髖臼杯組合體結構得到多個置入位置；根據多個置入位置及多個安放角度控制手術機器人的末端執行器依次移動并得到執行誤差；根據執行誤差得到手術機器人的精度。本申請的技術方案能夠有效地解決相關技術中的精度檢測裝置及精度檢測方法并不能有效地對髖臼杯置入角度進行檢測的問題。

技術領域

本申請涉及醫療技術領域，具體而言，涉及一種手術機器人的精度測量方法和裝置、計算機可讀存儲介質及處理器。

背景技術

隨著醫療技術的不斷發展，髖關節置換術出現了很多不同的輔助手術方式，其中機器人輔助的全髖關節置換術因為其精度的優勢廣泛地被醫生和工程師所關注。髖臼杯置入角度和位置的精度很大程度上影響術后髖關節的穩定性、假體的壽命以及術后的并發癥等風險。而定位精準是骨科手術機器人系統相對于傳統徒手手術方法的核心性能和突出優勢，所以，正確評價和檢測骨科手術機器人系統的定位精度，是評估產品性能、保障手術安全和效果的關鍵環節，是技術研發、產品開發和驗證的重要基礎。例如，針對先天性髖關節發育不良的患者，通過全髖關節置換手術機器人系統協助對髖關節進行精確銼削和髖臼杯假體置入，可保證髖關節置換手術的精確性和安全性。

工業機器人的定位精度檢測的兩個指標是重復定位精度和絕對定位精度，一般是通過分辨率、位姿準確度和位姿重復度這三個指標測量其末端執行器相對于參考坐標系的精度。

然而上述所提到的工業機器人的精度測量方法只是描述機器臂末端執行器與目標位置之間點到點的誤差。全髖關節手術機器人的系統精度會受到多種因素的影響，包括圖像識別誤差、系統中不同坐標系之間轉換的誤差、機器人運動誤差、探針等工具尺寸誤差及光學跟蹤定位誤差等，系統綜合定位精度不僅要滿足定點要求，而且需要兼顧定向要求。

尤其是在全髖關節置換術中，髖臼杯置入角度的精度對術后髖關節的穩定性的影響很大，相關技術中的精度檢測裝置及精度檢測方法并不能有效地對髖臼杯置入角度進行檢測。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種手術機器人的精度測量方法和裝置、計算機可讀存儲介質及處理器，以解決相關技術中的精度檢測裝置及精度檢測方法并不能有效地對髖臼杯置入角度進行檢測的問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種手術機器人的精度測量方法，包括：獲取開源數據庫中的患者骨骼信息，并根據患者骨骼信息建立三維骨盆模型，將具有不同的安放角度的多個髖臼杯模型分別與三維骨盆模型結合得到多個骨盆及髖臼杯組合體模型；根據多個骨盆及髖臼杯組合體模型得到多個骨盆及髖臼杯組合體結構；根據多個骨盆及髖臼杯組合體結構得到多個置入位置；根據多個置入位置及多個安放角度控制手術機器人的末端執行器依次移動并得到執行誤差；根據執行誤差得到手術機器人的精度。

應用本發明的技術方案，通過直接獲取開源數據庫中的真實的患者骨骼信息制作骨盆及髖臼杯組合體結構用于進行精度檢測，能夠模擬真實的手術場景，使得最終得到的精度檢測結果更加可靠。具體地，先將具有不同的安放角度的多個髖臼杯模型分別與三維骨盆模型結合得到多個骨盆及髖臼杯組合體模型，再根據多個骨盆及髖臼杯組合體模型得到多個骨盆及髖臼杯組合體結構，令手術機器人針對每個骨盆及髖臼杯組合體結構執行相應的移動動作，再測量移動后的執行誤差，最終得到手術機器人的精度，能夠使得最終得到的精度數據更加接近真實情況。在本申請中，設置髖臼杯模型安放角度不同的多個骨盆及髖臼杯組合體模型，再得到多個骨盆及髖臼杯組合體結構，能夠有效地對手術機器人執行相應動作后的角度偏差進行檢測，進而能夠得到手術機器人在全髖關節置換術中的髖臼杯置入角度的精度。因此，本申請的技術方案能夠有效地解決相關技術中的精度檢測裝置及精度檢測方法并不能有效地對髖臼杯置入角度進行檢測的問題。