一种诊疗一体化手术机器人系统及其导航定位方法技术方案

本申请公开了一种诊疗一体化手术机器人系统及其导航定位方法，包括：第一采集模块、第二采集模块、超声支架、执行模块、显示模块、控制模块、主机模块和输入模块，其中，所述控制模块分别与第一采集模块、第二采集模块、执行模块、主机模块、显示模块以及输入模块相连接。第一采集模块和第二采集模块安装在超声支架上，分别对扫查区域进行扫查，将采集到的超声波数据通过控制模块传输至主机模块。主机模块根据接收到的超声波数据生成超声波图像；对超声波图像进行坐标定位；建立扫查区域三维模型数据，并生成三维模型图像，穿刺路径和路径通道。控制模块根据输入模块选择的路径通道控制执行模块执行动作。

A Diagnosis and Treatment Integrated Surgical Robot System and Its Navigation and Location Method

The application discloses a diagnostic and therapeutic integrated surgical robot system and its navigation and positioning method, which includes: the first acquisition module, the second acquisition module, the ultrasonic support, the execution module, the display module, the control module, the host module and the input module. The control module is separately related to the first acquisition module, the second acquisition module, the execution module, the host module and the display module. And the input module is connected. The first acquisition module and the second acquisition module are installed on the ultrasonic scaffolding. The scanning area is scanned separately, and the collected ultrasonic data are transmitted to the host module through the control module. The host module generates the ultrasonic image according to the received ultrasonic data, locates the coordinates of the ultrasonic image, establishes the three-dimensional model data of the scanning area, and generates the three-dimensional model image, puncture path and path path. The control module controls the execution module according to the path chosen by the input module.

【技术实现步骤摘要】
一种诊疗一体化手术机器人系统及其导航定位方法
本申请涉及超声影像
，尤其涉及一种诊疗一体化手术机器人系统及其导航定位方法。
技术介绍
近年来，胸腹腔内各器官癌症及恶性肿瘤的发病率逐年上升，穿刺活检技术作为病理学确诊的金标准得到了广泛的应用。而传统的手动穿刺活检手术过程中需要对患者进行多次的CT或MRI扫查定位，不能实时的监控手术中穿刺活检针的空间位置，且手术操作精度低，对同一器官疑似病灶需要多次CT或MRI扫查定位，才能获取到软组织样品，对医生的技能及临床经验依赖性较高，手术时间较长，导致医生易疲劳等不足，而且多次的CT或MRI扫查对医生和患者的健康有一定的辐射危害。超声影像技术具有安全可靠，实时性强，操作便捷等特点，在临床医学影像领域得到了广泛的应用。因此，超声影像技术在穿刺活检手术中具有重要的理论意义和实际应用价值。
技术实现思路
为解决以上问题，本申请提出了一种诊疗一体化手术机器人系统及其导航定位方法。一方面，本申请提出一种诊疗一体化手术机器人系统，包括：第一采集模块、第二采集模块、执行模块、显示模块、控制模块、主机模块和输入模块，其中，所述控制模块分别与第一采集模块、第二采集模块、执行模块、主机模块、显示模块以及输入模块相连接；所述第一采集模块和第二采集模块，用于分别对扫查区域进行扫查，采集超声波数据，所述超声波数据通过控制模块被传输至主机模块；所述主机模块，用于根据接收到的超声波数据生成超声波图像、三维模型图像和路径通道；向显示模块输出图像数据；所述控制模块，用于控制第一采集模块和第二采集模块进行超声波数据采集；控制所述执行模块执行动作；所述输入模块，用于选择路径通道；所述执行模块，用于根据输入模块所选择的路径通道执行动作；所述显示模块，用于显示图像。优选地，所述主机模块包括:定位单元，图像处理单元和导航单元；其中，定位单元用于对所述超声波数据进行计算，生成待穿刺组织的坐标、人体位置坐标，并建立扫查区域三维模型数据和穿刺路径数据；所述人体位置坐标包括人体组织器官位置坐标、血管位置坐标、骨骼位置坐标和待穿刺组织坐标；图像处理单元用于对所述超声波数据进行处理，生成超声波图像；根据定位单元建立的所述三维模型数据和穿刺路径数据，生成三维模型图像；导航单元用于根据定位单元计算出的坐标，引导执行模块按照选择的路径通道执行动作。优选地，所述三维模型图像包括人体组织器官模型、骨骼模型、血管模型、待穿刺组织模型和穿刺路径。优选地，所述执行模块包括传动装置和穿刺设备；所述传动装置包括精密机电传动装置，用于调整穿刺设备的姿态，进行穿刺；所述精密机电传动装置包括机械臂；所述穿刺设备包括穿刺针和/或穿刺枪，用于穿刺取样。优选地，所述显示模块用于显示：所述超声波图像、所述三维模型图像和所述路径通道。优选地，该系统还包括超声支架，所述支架包括第一扫查通道杆和第二扫查通道杆；所述第一采集模块包括第一超声探头；所述第二采集模块包括第二超声探头，所述第一超声探头安装在第一扫查通道杆上，可以沿着第一扫查通道杆移动，所述第二超声探头安装在第二扫查通道杆上，可以沿着第二扫查通道杆移动，对扫查区域进行扫查。优选地，所述第一采集模块和所述第二采集模块所采集的数据构建成三维模型上的各平面，所述各平面相交形成多个相交线，所述多个相交线形成多个穿刺路径，通过输入模块对所述穿刺路径进行选择，得到路径通道。优选地，所述第一采集模块和第二采集模块还用于，在执行模块用于在执行穿刺时，对穿刺区域进行扫描，获取穿刺设备所在位置。第二方面，本申请提出一种诊疗一体化手术机器人系统的导航定位方法，包括：对扫查区域进行扫查，采集超声波数据；根据超声波数据生成超声波图像；根据超声波数据对超声波图像进行坐标定位；所扫查的各平面相交形成多个相交线，所述多个相交线形成多个路径；根据所述坐标定位和多个路径生成扫查区域的三维模型图像。优选地，还包括：根据所述三维模型图像，从多个路径中确定路径通道；根据所述路径通道调整传动装置姿态；根据路径通道执行穿刺；对穿刺区域进行实时扫查，采集超声波数据；根据超声波数据生成实时超声波图像，确定穿刺设备所在位置。本申请的优点在于：本申请的系统采用超声波实时扫查和执行模块代替传统手动操作，具有精度高，稳定性好，重复定位精度高等特点；使用实时三维超声，可实现在手术过程中实时对组织器官上的疑似病灶空间分布扫查，利用扫查数据建立器官及疑似病灶的三维建模，选择确定穿刺活检的进针手术路径通道，避开主要动脉血管，静脉血管，骨骼，其他组织器官等；在手术过程中根据穿刺活检针与疑似病灶的位置，实时引导穿刺活检针，快速准确地取得疑似病灶部位的软组织样品，降低医生操作的出错率，提高初次手术的成功率，减少对同一器官疑似病灶点的穿刺次数，减轻患者痛苦，降低手术对患者的创面损伤，减少手术出血量，缩短手术时间，减轻医生的手术疲劳度，保护医生和患者的健康和安全。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选事实方案的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用同样的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1是本申请提供的一种诊疗一体化手术机器人系统的结构示意图；图2是本申请提供的一种诊疗一体化手术机器人系统的超声数据采集示意图；图3是本申请提供的一种诊疗一体化手术机器人系统的图像显示示意图；图4是本申请提供的一种诊疗一体化手术机器人系统的整体结构示意图；图5是本申请提供的一种诊疗一体化手术机器人系统的导航定位方法的步骤示意图。附图标记说明1第一超声探头2第二超声探头3穿刺设备4传动装置5显示设备(多显示器屏结构)6操作平台具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。根据本申请的实施方式，提出一种诊疗一体化手术机器人系统，如图1所示，包括：第一采集模块、第二采集模块、执行模块、显示模块、控制模块、主机模块和输入模块，其中，所述控制模块分别与第一采集模块、第二采集模块、执行模块、主机模块、显示模块以及输入模块相连接；所述第一采集模块和第二采集模块，用于分别对扫查区域进行扫查，采集超声波数据，所述超声波数据通过控制模块被传输至主机模块；所述主机模块，用于根据接收到的超声波数据生成超声波图像、三维模型图像和路径通道；向显示模块输出图像数据；所述控制模块，用于控制第一采集模块和第二采集模块进行超声波数据采集；控制所述执行模块执行动作；所述输入模块，用于选择路径通道；所述执行模块，用于根据输入模块所选择的路径通道执行动作；所述显示模块，用于显示图像。所述主机模块包括:定位单元，图像处理单元和导航单元；其中，定位单元用于对第一采集模块和第二采集模块采集到的超声波数据进行计算，生成待穿刺组织的坐标、人体位置坐标，并建立扫查区域三维模型数据和穿刺路径数据；所述人体位置坐标包括人体组织器官位置坐标、血管位置坐标、骨骼位置坐标和待穿刺组织坐标；图像处理单元用于对所述超声波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种诊疗一体化手术机器人系统，其特征在于，包括：第一采集模块、第二采集模块、执行模块、显示模块、控制模块、主机模块和输入模块，其中，所述控制模块分别与第一采集模块、第二采集模块、执行模块、主机模块、显示模块以及输入模块相连接；所述第一采集模块和第二采集模块，用于分别对扫查区域进行扫查，采集超声波数据，所述超声波数据通过控制模块被传输至主机模块；所述主机模块，用于根据接收到的超声波数据生成超声波图像、三维模型图像和路径通道；向显示模块输出图像数据；所述控制模块，用于控制第一采集模块和第二采集模块进行超声波数据采集；控制所述执行模块执行动作；所述输入模块，用于选择路径通道；所述执行模块，用于根据输入模块所选择的路径通道执行动作；所述显示模块，用于显示图像。

【技术特征摘要】
1.一种诊疗一体化手术机器人系统，其特征在于，包括：第一采集模块、第二采集模块、执行模块、显示模块、控制模块、主机模块和输入模块，其中，所述控制模块分别与第一采集模块、第二采集模块、执行模块、主机模块、显示模块以及输入模块相连接；所述第一采集模块和第二采集模块，用于分别对扫查区域进行扫查，采集超声波数据，所述超声波数据通过控制模块被传输至主机模块；所述主机模块，用于根据接收到的超声波数据生成超声波图像、三维模型图像和路径通道；向显示模块输出图像数据；所述控制模块，用于控制第一采集模块和第二采集模块进行超声波数据采集；控制所述执行模块执行动作；所述输入模块，用于选择路径通道；所述执行模块，用于根据输入模块所选择的路径通道执行动作；所述显示模块，用于显示图像。2.如权利要求1所述的一种诊疗一体化手术机器人系统，其特征在于，所述主机模块包括:定位单元，图像处理单元和导航单元；其中，定位单元用于对所述超声波数据进行计算，生成待穿刺组织的坐标、人体位置坐标，并建立扫查区域三维模型数据和穿刺路径数据；所述人体位置坐标包括人体组织器官位置坐标、血管位置坐标、骨骼位置坐标和待穿刺组织坐标；图像处理单元用于对所述超声波数据进行处理，生成超声波图像；根据定位单元建立的所述三维模型数据和穿刺路径数据，生成三维模型图像；导航单元用于根据定位单元计算出的坐标，引导执行模块按照选择的路径通道执行动作。3.如权利要求2所述的一种诊疗一体化手术机器人系统，其特征在于，所述三维模型图像包括人体组织器官模型、骨骼模型、血管模型、待穿刺组织模型和穿刺路径。4.如权利要求1所述的一种诊疗一体化手术机器人系统，其特征在于，所述执行模块包括传动装置和穿刺设备；所述传动装置包括精密机电传动装置，用于调整穿刺设备的姿态，进行穿刺；所述精密机电传动装置包括机械...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯庆宇，宋武，
申请(专利权)人：上海益超医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31