一种视觉伺服控制髓内钉远端锁紧螺钉钉入方法及系统技术方案

本发明专利技术提出一种视觉伺服控制髓内钉远端锁紧螺钉钉入方法及系统，属于手术机器人领域。该系统包括：图像采集模块、导航控制模块和执行端；该方法首先对手术区域采集图像信息并提取图像特征，根据图像特征提取目标特征；通过视觉伺服控制，根据采集到的执行端的当前特征和目标特征及运动模式注册产生的运动矩阵进行运动路径规划，并生成控制指令，使得执行端达到最优入钉点和方向；执行端在最优入钉点沿由最优方向定义的自身轴线前进，实现髓内钉远端锁紧螺钉的钉入。本发明专利技术可以实时跟踪手术情况，不需要复杂的标记过程，操作过程简单，精度较高，设备要求低，易于推广。

A visual servo control method and system for locking screw in the distal end of intramedullary nail

The invention provides a visual servo control method and a system for locking screw screws in the distal end of intramedullary nail, which belongs to the field of the operation robot. The system includes a navigation control module and image acquisition module, execution end; firstly, the operation area to collect image information and image feature extraction, image feature extraction based on target feature; control by visual servo motion path planning according to the motion characteristics of the current matrix and object features and motion pattern registration collected execution end, and generate the control command, the execution terminal optimal entry point and direction; executive end in the optimal entry point along its axis defined by the optimal direction, implementation of intramedullary nail distal locking screw nail. The invention can track the operation situation in real time, do not need complex marking process, simple operation process, high precision, low equipment requirement and easy to popularize.

【技术实现步骤摘要】
一种视觉伺服控制髓内钉远端锁紧螺钉钉入方法及系统
本专利技术属于手术机器人领域，特别涉及一种视觉伺服控制髓内钉远端锁紧螺钉钉入方法及系统。
技术介绍
随着人工智能技术的发展，医疗机器人逐渐走进手术室，成为医生实施手术不可缺少的重要助力。医疗机器人的应用使得手术进行更为快捷、安全，同时医疗机器人强大的图像处理能力、导航路径规划能力使得一些技术要求高、执行难度大的手术变得容易，可以有效的减少医疗事故的发生。运用机器人施行手术，可以将医生从高强度的辐射环境下解放出来，能够有效的降低医生的工作强度，提高工作的安全性。髓内钉及远端锁紧螺钉属医疗器械中的骨科内固定器械；髓内钉包括：髓内钉杆，在其近端和远端分别有孔位用于髓内钉的固定。锁紧螺钉即髓内钉配套使用的固定装置，髓内钉钉入骨髓腔后，将锁紧螺钉穿过髓内钉上近端和远端的孔位，对髓内钉进行固定。在手术中，近端髓内钉有专用的设备辅助钉入，远端的钉入需要在X光透视设备辅助下人工确定钉入方向和钉入位置，具有较大的难度。在手术中髓内钉远端锁紧螺的钉入先要钉入克氏针，克氏针是一根顶端尖锐的实心长圆柱,髓内钉远端锁紧螺钉沿克氏针钉入的路径钉入。现阶段髓内钉远本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种视觉伺服控制髓内钉远端锁紧螺钉钉入方法，其特征在于，包括以下步骤：1)图像采集阶段；采集一次手术区域的当前图像信息，所述图像信息包含髓内钉和执行端的位置信息；2)图像特征提取阶段；对步骤1)采集的图像提取相应的图像特征；提取到的图像特征包括：边缘、轴线、特殊点；3)目标特征提取阶段；利用步骤2)得到的图像特征提取本次手术的目标特征；4)视觉伺服控制阶段；具体步骤如下：4‑1)运动模式注册；按照设定的运动模式，执行端进行试探运动，记录运动产生的数据变化，存在运动矩阵J中；4‑2)运动路径规划；根据采集到的执行端的当前特征和目标特征及运动模式注册产生的运动矩阵J进行运动路径规划，并生成控制指令...

【技术特征摘要】
1.一种视觉伺服控制髓内钉远端锁紧螺钉钉入方法，其特征在于，包括以下步骤：1)图像采集阶段；采集一次手术区域的当前图像信息，所述图像信息包含髓内钉和执行端的位置信息；2)图像特征提取阶段；对步骤1)采集的图像提取相应的图像特征；提取到的图像特征包括：边缘、轴线、特殊点；3)目标特征提取阶段；利用步骤2)得到的图像特征提取本次手术的目标特征；4)视觉伺服控制阶段；具体步骤如下：4-1)运动模式注册；按照设定的运动模式，执行端进行试探运动，记录运动产生的数据变化，存在运动矩阵J中；4-2)运动路径规划；根据采集到的执行端的当前特征和目标特征及运动模式注册产生的运动矩阵J进行运动路径规划，并生成控制指令...

【专利技术属性】
技术研发人员：张必聪，祝世杰，陈煜，郑钢铁，潘勇卫，赵喆，邓玖征，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11