一种手术机器人的成像工具展开控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种手术机器人的成像工具展开控制系统，其包括主控端、受控端和执行端；主控端包括遥控操作设备和主控计算机；受控端包括嵌入式计算机、成像用嵌入式计算机和成像工具驱动模组；执行端包括成像工具；成像工具展开进入成像工具遥操作运动状态。本发明专利技术能有效保证单孔腔镜手术的正常施展。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种医疗器械使用方法，特别是关于一种手术机器人的成像工具展开实施、退出方法。
技术介绍
现代医疗领域中，手动多孔腹腔镜微创手术已被广泛应用于临床。此类微创手术成功降低了病人的术后疼痛、并发症概率、康复时间并改善了术后疤痕。近几年，为方便医生操作以及实现更好的术后产出，机器人辅助的多孔腹腔镜微创手术得到广泛的应用，其中由美国Intuitive Surgical公司(美国直觉外科公司)推出的达芬奇手术机器人系统，可辅助医生完成多孔腹腔镜微创手术，取得了商业上的巨大成功。为了进一步减小手术创伤面积与康复时间，研究者提出了单孔腹腔镜微创手术。相较于多孔腹腔镜微创手术需要多个体表切口，单孔腹腔镜微创手术中所有手术工具均由一个体表切口(通常是肚脐)进入腹腔，进一步减小了对患者的创伤。然而，此类单孔腹腔镜微创手术无论对手术器械的设计还是手术时医生的操作均提出了更高的要求。基于传统刚性手术工具的手动单孔腹腔镜手术由于存在复杂的手眼协同操作需求，加之手术工具的灵活度有限、工作范围较小等困难，手动单孔腹腔镜手术尚未广泛应用于临床。通过合理规划设计单孔腹腔镜手术机器人系统，可有效解决手动单孔腹腔镜手术中存在的问题，现存单孔腹腔镜手术机器人系统技术方案与手术施展方法尚未发展成熟。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种手术机器人的成像工具展开实施、退出方法，该方法能有效保证单孔腔镜手术的正常施展。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种手术机器人的成像工具展开实施、退出方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一：设置一包括主控端、受控端、执行端的控制系统；主控端包括遥控操作设备和主控计算机；受控端包括嵌入式计算机、成像用嵌入式计算机和成像工具驱动模组；执行端包括成像工具；步骤二：成像工具展开实施，进入成像工具遥操作运动状态；步骤三：当成像工具遥操作运动状态结束后，成像工具退出。优选地，所述步骤二中，成像工具展开实施方法是将成像工具驱动模组和成像工具从初始状态依次切换为成像工具驱动模组回零状态、成像工具体外待安装状态、成像工具体外安装完毕状态、成像工具及多腔管进入手术切口状态、成像工具体内闭合姿态状态、成像工具进给展开状态、成像工具保持当前位姿状态以及成像工具遥操作运动状态，完成展开实施。优选地，成像工具驱动模组从初始状态切换为回零状态过程如下：1)主控计算机接收成像工具驱动模组回零指令，并将产生的新状态信号经局域网发送至嵌入式计算机，嵌入式计算机将成像工具驱动模组的状态切换为回零状态；2)嵌入式计算机将状态切换信号通过局域网反馈至主控计算机，由主控计算机将回零状态信息传输至主控端的显示器进行显示；3)嵌入式计算机通过局域网向成像用嵌入式计算机发送状态切换信号，成像用嵌入式计算机通过通信总线向成像工具驱动模组中的控制模块发送控制信号，使成像工具驱动模组执行回零操作；4)嵌入式计算机通过通信总线监听成像用嵌入式计算机向成像工具驱动模组发送的控制信号，以及成像工具驱动模组中的控制模块向成像用嵌入式计算机发送的状态切换信号。优选地，成像工具驱动模组从回零状态切换为体外待安装状态的过程中，成像工具驱动模组的状态切换动作是由成像工具驱动模组完成回零操作后自动触发，此时，成像工具驱动模组中的电机的输出轴全部转至零点位置：1)成像工具驱动模组中的控制模块通过通信总线向成像用嵌入式计算机发送状态切换信号；成像用嵌入式计算机通过局域网向嵌入式计算机发送新状态信号；2)嵌入式计算机将成像工具驱动模组对应的状态切换为体外待安装状态；3)嵌入式计算机将状态切换信号通过局域网返回给主控计算机，主控计算机将体外待安装状态信息传输至主控端的显示器进行显示。优选地，成像工具驱动模组和成像工具从体外待安装状态切换为体外安装完毕状态过程如下：1)将成像工具与成像工具驱动模组经过无菌屏障连接，将多腔管与基座经过无菌屏障连接；成像工具驱动模组中的联轴器与成像工具中的联轴器连接在一起传递运动；2)成像工具远端伸入并穿过多腔管中的腔道，成像工具末端所携带的成像照明模组与多腔管末端贴合；3)成像工具驱动模组中的读取芯片与成像工具上的信息标签连接，读取芯片读取信息标签中保存的相关信息；若读取芯片未能成功读取信息标签中相关信息，则成像工具未安装完毕；若安装完毕，则进入下一步；其中，相关信息包括尺寸、使用次数以及工具种类信息；4)读取芯片通过通信总线将相关信息上传至成像用嵌入式计算机，成像用嵌入式计算机根据相关信息采取对应的控制参数和策略。优选地，成像工具驱动模组、成像工具从体外安装完毕状态切换为成像工具及多腔管进入手术切口状态的过程如下：1)主控计算机接收成像工具及多腔管进入手术切口指令，将产生的新状态信号通过局域网发送给嵌入式计算机，嵌入式计算机将成像工具驱动模组和成像工具对应的状态切换为成像工具及多腔管进入手术切口状态；2)嵌入式计算机将状态切换信号通过局域网返回给主控计算机，主控计算机将成像工具及多腔管进入手术切口状态信息传输至主控端的显示器进行显示。优选地，成像工具驱动模组、成像工具从成像工具及多腔管进入手术切口状态切换为成像工具体内闭合姿态状态的过程过程为：1)在成像工具远端所携带的成像照明模组进入手术切口并到达预定位置后，主控计算机接收成像工具体内闭合姿态指令，将产生的新状态信号通过局域网发送给嵌入式计算机，嵌入式计算机将成像工具驱动模组和成像工具对应的状态切换为成像工具体内闭合姿态状态；2)嵌入式计算机将状态切换信号通过局域网返回给主控计算机，主控计算机将成像工具体内闭合姿态状态信息传输至主控端的显示器进行显示。优选地，成像工具驱动模组、成像工具从体内闭合姿态状态切换为成像工具进给展开状态过程为：1)主控计算机接收指令，将产生的新状态信号通过局域网发送给嵌入式计算机，嵌入式计算机将成像工具驱动模组和成像工具对应的状态切换为成像工具进给展开状态；2)嵌入式计算机将状态切换信号通过局域网返回给主控计算机，主控计算机将成像工具进给展开状态信息传输至主控端的显示器进行显示；3)主控计算机接收状态切换信号后，产生目标位姿信号，主控计算机将该目标位姿信号通过局域网发送给成像用嵌入式计算机，成像用嵌入式计算机接收目标位姿信号后对成像工具驱动模组及成像工具进行闭环控制；其中，目标位姿信号包括成像工具进给展开后成像照明模组的位姿信息。优选地，成像工具驱动模组和成像工具从成像工具进给展开状态切换为保持当前位姿状态的过程如下：1)成像用嵌入式计算机通过通信总线接收成像工具驱动模组中控制模块发送的完成信号后，并将该完成信号通过局域网发送至嵌入式计算机；2)嵌入式计算机将成像工具驱动模组和成像工具对应的状态切换为保持当前位姿状态；3)嵌入式计算机将状态切换信号通过局域网返回给主控计算机，主控计算机将保持当前位姿状态信息传输至主控端的显示器进行显示。优选地，成像工具驱动模组和成像工具从保持当前位姿状态切换为遥操作运动状态的过程，以遥控操作设备、踏板与成像工具建立遥控操作映射关系为例：1)建立遥控操作设备、踏板与成像工具的遥操作映射关系，即通过遥控操作设备和踏板控制成像工具的运动及状态；2)踩踏踏板，主控计算机读取踏板的踩下状态信息，开始接收遥控操作设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手术机器人的成像工具展开实施、退出方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一：设置一包括主控端、受控端、执行端的控制系统；主控端包括遥控操作设备和主控计算机；受控端包括嵌入式计算机、成像用嵌入式计算机和成像工具驱动模组；执行端包括成像工具；步骤二：成像工具展开实施，进入成像工具遥操作运动状态；步骤三：当成像工具遥操作运动状态结束后，成像工具退出。

【技术特征摘要】
1.一种手术机器人的成像工具展开实施、退出方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一：设置一包括主控端、受控端、执行端的控制系统；主控端包括遥控操作设备和主控计算机；受控端包括嵌入式计算机、成像用嵌入式计算机和成像工具驱动模组；执行端包括成像工具；步骤二：成像工具展开实施，进入成像工具遥操作运动状态；步骤三：当成像工具遥操作运动状态结束后，成像工具退出。2.如权利要求1所述的一种手术机器人的成像工具展开实施、退出方法，其特征在于：所述步骤二中，成像工具展开实施方法是将成像工具驱动模组和成像工具从初始状态依次切换为成像工具驱动模组回零状态、成像工具体外待安装状态、成像工具体外安装完毕状态、成像工具及多腔管进入手术切口状态、成像工具体内闭合姿态状态、成像工具进给展开状态、成像工具保持当前位姿状态以及成像工具遥操作运动状态，完成展开实施。3.如权利要求2所述的一种手术机器人的成像工具展开实施、退出方法，其特征在于：成像工具驱动模组从初始状态切换为回零状态过程如下：1)主控计算机接收成像工具驱动模组回零指令，并将产生的新状态信号经局域网发送至嵌入式计算机，嵌入式计算机将成像工具驱动模组的状态切换为回零状态；2)嵌入式计算机将状态切换信号通过局域网反馈至主控计算机，由主控计算机将回零状态信息传输至主控端的显示器进行显示；3)嵌入式计算机通过局域网向成像用嵌入式计算机发送状态切换信号，成像用嵌入式计算机通过通信总线向成像工具驱动模组中的控制模块发送控制信号，使成像工具驱动模组执行回零操作；4)嵌入式计算机通过通信总线监听成像用嵌入式计算机向成像工具驱动模组发送的控制信号，以及成像工具驱动模组中的控制模块向成像用嵌入式计算机发送的状态切换信号。4.如权利要求2所述的一种手术机器人的成像工具展开实施、退出方法，其特征在于：成像工具驱动模组从回零状态切换为体外待安装状态的过程中，成像工具驱动模组的状态切换动作是由成像工具驱动模组完成回零操作后自动触发，此时，成像工具驱动模组中的电机的输出轴全部转至零点位置：1)成像工具驱动模组中的控制模块通过通信总线向成像用嵌入式计算机发送状态切换信号；成像用嵌入式计算机通过局域网向嵌入式计算机发送新状态信号；2)嵌入式计算机将成像工具驱动模组对应的状态切换为体外待安装状态；3)嵌入式计算机将状态切换信号通过局域网返回给主控计算机，主控计算机将体外待安装状态信息传输至主控端的显示器进行显示。5.如权利要求2所述的一种手术机器人的成像工具展开实施、退出方法，其特征在于：成像工具驱动模组和成像工具从体外待安装状态切换为体外安装完毕状态过程如下：1)将成像工具与成像工具驱动模组经过无菌屏障连接，将多腔管与基座经过无菌屏障连接；成像工具驱动模组中的联轴器与成像工具中的联轴器连接在一起传递运动；2)成像工具远端伸入并穿过多腔管中的腔道，成像工具末端所携带的成像照明模组与多腔管末端贴合；3)成像工具驱动模组中的读取芯片与成像工具上的信息标签连接，读取芯片读取信息标签中保存的相关信息；若读取芯片未能成功读取信息标签中相关信息，则成像工具未安装完毕；若安装完毕，则进入下一步；其中，相关信息包括尺寸、使用次数以及工具种类信息；4)读取芯片通过通信总线将相关信息上传至成像用嵌入式计算机，成像用嵌入式计算机根据相关信息采取对应的控制参数和策略。6.如权利要求2所述的一种手术机器人的成像工具展开实施、退出方法，其特征在于：成像工具驱动模组、成像工具从体外安装完毕状态切换为成像工具及多腔管进入手术切口状态的过程如下：1)主控计算机接收成像工具及多腔管进入手术切口指令，将产生的新状态信号通过局域网发送给嵌入式计算机，嵌入式计算机将成像工具驱动模组和成像工具对应的状态切换为成像工具及多腔管进入手术切口状态；2)嵌入式计算机将状态切换信号通过局域网返回给主控计算机，主控计算机将成像工具及...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯，赵彬，戴正晨，赵江然，刘欢，梅务昆，
申请(专利权)人：北京术锐技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11