一种用于手术机器人的成像系统及手术机器人技术方案

本发明专利技术提供了一种用于手术机器人的成像系统及手术机器人，成像系统包括：固定式显示装置，用于获取关于手术环境的图像信息并显示；移动式显示装置，与所述固定式显示装置活动连接且能够相对于所述固定式显示装置运动，移动式显示装置用于获取与所述固定式显示装置显示的图像信息相同的图像信息并显示；控制台车支座，所述固定式显示装置安装于控制台车支座上。本发明专利技术提供了一种用于手术机器人的成像系统及手术机器人，将移动式显示与固定式显示装置相结合，为操作者提供更多元化的操作选择，移动式显示器能够根据操作者的舒适性和个性化需要进行调整，为操作者提供更加舒适的操作体验，减缓手术操作的疲劳。

An imaging system and a surgical robot for surgical robots

The present invention provides an imaging system and a surgical robot for a surgical robot. The imaging system includes: a fixed display device for acquiring and displaying image information about the surgical environment; a mobile display device, which is movably connected with the fixed display device and can move relative to the fixed display device, and a mobile display device for acquiring and displaying the solid. The fixed display device displays the same image information and displays the same image information. The fixed display device is mounted on the support of the console car. The invention provides an imaging system and an operation robot for an operation robot, which combines a mobile display with a fixed display device to provide more diversified operation options for the operator. The mobile display can be adjusted according to the comfort and personalized needs of the operator, provide a more comfortable operation experience for the operator, and alleviate the fatigue of the operation.

【技术实现步骤摘要】
一种用于手术机器人的成像系统及手术机器人
本专利技术属于医疗器械领域，涉及一种用于手术机器人的成像系统及手术机器人。
技术介绍
手术机器人的出现符合精准外科的发展趋势，手术机器人成为帮助医生完成手术的有力工具，例如达芬奇手术机器人已经应用在全球各大医院，因其伤害小、出血少、恢复快而为患者带来诸多便利。医疗手术机器人的设计理念是采用微创伤方式实施复杂的外科手术。在传统手术面临种种局限的情况下，发展了手术机器人来替代传统手术器械，手术机器人突破了人眼的局限，其通过采用立体成像技术而将内部器官更加清晰的呈现给操作者。在原来手伸不进的区域，机器手能完成360度转动、挪动、摆动、夹持等人手难以完成的复杂动作，并且避免出现抖动的情况。其优点是创口小、出血少、恢复快，大大缩短了患者术后住院时间，并且还明显提高了术后存活率和康复率，受到广大医患的青睐，从而广泛运用于各种临床手术中。在现阶段的一些手术过程中，单纯靠医生控制台的立体成像设备不够便捷，原因是固定在主操作台上的成像系统与主操作台固定在一起，其灵活性和与人体的互动性降低，长时间操作可能会感觉疲惫。在此情况下，在一些成像系统中还增加了头戴式显示器。头戴式显示器以便携、灵活小巧的特点减轻医生操作手术机器人的疲劳感，可以不用长期保持坐姿，并且内窥镜收集的手术图像可以同时同步传输立体图像到医生控制台与头戴式显示器。然而，头戴式显示器也存在一些不便之处，如摘取不方便、在手术期间使用者为了看其他东西必须脱掉头盔等问题。公开号为CN102186434A的专利申请中提供了一种手术机器人的3D显示系统及其控制方法，其主要思想是在机器人手术过程中，根据操作员的位置移动3D显示器，从而使得操作员可以在方便的观看三维图像的同时进行机器人手术，而不需要改变姿势或佩戴显示设备，这种方式虽然从一定程度上减轻了操作者的疲劳，但是这样的设计造成整个显示系统的结构所占用的空间会比较大，并且由于机械臂与显示器的位置存在可一定的偏差，大大影响手术操作的“沉浸感”。公开号为CN106456145A的专利申请中提出了一种虚拟显示手术装置，并且在其中涉及了一种操作地连接至中心体的可视化系统，并且可视化系统中提供了头戴式显示器，通过传感器追踪头戴式显示器相对于参考点的空间位置和/或定向，来调整摄像机的视野。该技术方案的重点在于实现头戴式显示器控制摄像机的控制方式，但是头戴式显示器存在长时间佩戴比较劳累，且摘取不方便的问题，在手术机器人成像系统中的使用也是比较受限的。因此，在本领域中需要一种能够弥补上述缺陷、提高手术操作的舒适性以及给辅助操作者提供实时同步参考画面的成像系统以及相应的手术机器人。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于，提供一种用于手术机器人的成像系统，为操作者提供更加舒适的操作体验，减缓手术操作的疲劳。本专利技术的另一目的在于，提供一种用于手术机器人的成像系统，可用于手术的指导和教学过程中，保证操作者和观察者观察到完全一致的图像视角。本专利技术的又一目的在于，提供一种手术机器人，操作者在根据成像系统，操作主操作机构时，具有沉浸感。本专利技术的又一目的在于，提供一种手术机器人，可通过移动式显示装置直接控制图像采集装置，从而使得操作者能够对手术操作进行更加便捷的控制，提高手术操作的便捷度和流畅性，提高手术效率。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于手术机器人的成像系统，包括：固定式显示装置，用于获取关于手术环境的图像信息并显示；移动式显示装置，与所述固定式显示装置活动连接且能够相对于所述固定式显示装置运动，所述移动式显示装置用于获取与所述固定式显示装置显示的图像信息相同的图像信息并显示；和控制台车支座，所述固定式显示装置安装于所述控制台车支座上。进一步的，所述固定式显示装置与所述控制台车支座活动连接，所述固定式显示装置能够相对于所述控制台车支座运动。进一步的，所述固定式显示装置通过一转盘结构活动安装于所述控制台车支座的导轨上，所述固定式显示装置能够通过所述转盘结构相对于所述控制台车支座转动以及相对于所述控制台车支座沿所述导轨运动，以形成转动自由度和移动自由度。优选的，所述固定式显示装置包括左右两个第一显示器，两组反射镜组，以及具有左右观察窗的图像观察窗，所述第一显示器用于分别接受一路图像信号并予以显示，且左右两个第一显示器接受的两路图像信号记录的图像之间具有视差，所述反射镜组用于反射所述第一显示器显示的图像，并投射至图像观察窗，且每个观察窗只接受一个第一显示器显示的图像。进一步的，所述移动式显示装置活动连接于所述固定式显示装置的图像观察窗处或者活动连接于所述固定式显示装置的两侧。进一步的，所述移动式显示装置包括左右两个第二显示器，所述第二显示器通过信号传输缆线或无线传输方式分别与所述固定式显示装置的一个第一显示器连接，以从对应的所述第一显示器处获取图像信息。进一步的，所述移动式显示装置包括左右两个第二显示器、左右两个光源接收处，左右两个光纤结构，左右两个图像传感单元以及左右两个图像处理单元；所述固定式显示装置的图像观察窗的每个观察窗处分别安装有半反半透镜片，用于使得所述第一显示器显示的图像经过所述反射镜组反射后，其中一部分反射光透射出所述半反半透镜片，并投射至对应的一个所述观察窗，另一部分反射光通过所述半反半透镜片再次反射至所述光源接收处，并通过所述光纤结构传递至所述图像传感单元进行光电转换，所述图像处理单元接收所述图像传感单元传递的电信号进行图像增强处理，所述第二显示器用于显示图像增强处理后的图像。本专利技术还提供了一种手术机器人，具有上述的成像系统，进一步的，所述手术机器人还包括控制器，所述控制器用于接收操作者的选择以确定移动式显示装置和固定式显示装置中的一个作为主显示装置。进一步的，所述手术机器人还包括图像采集装置，手术器械以及位于控制台车支座的主操作机构；所述图像采集装置包括一用于采集关于手术环境的图像信息的内窥镜，所述固定式显示装置与所述内窥镜通信连接，以获取所述关于手术环境的图像信息；所述主操作机构用于控制所述手术器械的位姿调整；所述固定式显示装置具有固定式显示装置坐标系，所述移动式显示装置具有移动式显示装置坐标系，所述内窥镜具有内窥镜坐标系；所述控制器还用于使所述主操作机构在所述主显示装置的坐标系下的运动方向、姿态变化方式，与所述手术器械在内窥镜坐标系下的运动方向、姿态变化方式保持一致。进一步的，所述主操作机构具有握持点坐标系，所述控制台车支座具有控制台车支座坐标系；所述控制器还用于根据所述主显示装置的坐标系在所述控制台车支座坐标系下的姿态变化，调整所述握持点坐标系在控制台车支座坐标系下的姿态，并根据所述手术器械在内窥镜坐标系下的姿态描述，调整所述主操作机构姿态，使所述主操作机构在所述主显示装置的坐标系下的姿态描述，与所述手术器械在内窥镜坐标系下的姿态描述相一致。进一步的，当所述移动式显示装置作为主显示装置时，所述移动式显示装置上设置有一陀螺仪以用于获取所述移动式显示装置坐标系在控制台车支座坐标系下的姿态，所述控制器与所述陀螺仪通信连接，以获取所述移动式显示装置坐标系在所述控制台车支座坐标系下的姿态变化；或者，当所述移动式显示装置作为主显示装置时，所述移动式显示装置上设置有放置在磁场中的磁场传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于手术机器人的成像系统，其特征在于包括：固定式显示装置，用于获取关于手术环境的图像信息并显示；移动式显示装置，与所述固定式显示装置活动连接且能够相对于所述固定式显示装置运动，所述移动式显示装置用于获取与所述固定式显示装置显示的图像信息相同的图像信息并显示；和控制台车支座，所述固定式显示装置安装于所述控制台车支座上。

【技术特征摘要】
1.一种用于手术机器人的成像系统，其特征在于包括：固定式显示装置，用于获取关于手术环境的图像信息并显示；移动式显示装置，与所述固定式显示装置活动连接且能够相对于所述固定式显示装置运动，所述移动式显示装置用于获取与所述固定式显示装置显示的图像信息相同的图像信息并显示；和控制台车支座，所述固定式显示装置安装于所述控制台车支座上。2.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述固定式显示装置与所述控制台车支座活动连接，所述固定式显示装置能够相对于所述控制台车支座运动。3.根据权利要求2所述的成像系统，其特征在于，所述固定式显示装置通过转盘结构活动安装于所述控制台车支座的导轨上，所述固定式显示装置能够通过所述转盘结构相对于所述控制台车支座转动以及相对于所述控制台车支座沿所述导轨运动，以形成转动自由度和移动自由度。4.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述固定式显示装置包括左右两个第一显示器，两组反射镜组，以及具有左右观察窗的图像观察窗，所述第一显示器用于分别接受一路图像信号并予以显示，且左右两个第一显示器接受的两路图像信号记录的图像之间具有视差，所述反射镜组用于反射所述第一显示器显示的图像，并投射至图像观察窗，且每个观察窗只接受一个第一显示器显示的图像。5.根据权利要求4所述的成像系统，其特征在于，所述移动式显示装置活动连接于所述固定式显示装置的图像观察窗处或者活动连接于所述固定式显示装置的两侧。6.根据权利要求4所述的成像系统，其特征在于，所述移动式显示装置包括左右两个第二显示器，所述第二显示器通过信号传输缆线或无线传输方式分别与所述固定式显示装置的一个第一显示器连接，以从对应的所述第一显示器处获取图像信息。7.根据权利要求4所述的成像系统，其特征在于，所述移动式显示装置包括左右两个第二显示器、左右两个光源接收处，左右两个光纤结构，左右两个图像传感单元以及左右两个图像处理单元；所述固定式显示装置的图像观察窗的每个观察窗处分别安装有半反半透镜片，用于使得所述第一显示器显示的图像经过所述反射镜组反射后，其中一部分反射光透射出所述半反半透镜片，并投射至对应的一个所述观察窗，另一部分反射光通过所述半反半透镜片再次反射至所述光源接收处，并通过所述光纤结构传递至所述图像传感单元进行光电转换，所述图像处理单元接收所述图像传感单元传递的电信号进行图像增强处理，所述第二显示器用于显示图像增强处理后的图像。8.一种手术机器人，包括权利要求1-7任一项所述的成像系统。9.根据权利要求8所述的手术机器人，其特征在于，所述手术机器人还包括控制器，所述控制器用于接收操作者的选择以确定移动式显示装置和固定式显示装置中的一个作为主显示装置。10.根据权利要求9所述的手术机器人，其特征在于，所述手术机器人还包括图像采集装置，手术器械以及位于控制台车支座的主操作机构；所述图像采集装置包括一用于采集关于手术环境的图像信息的内窥镜，所述固定式显示装置与所述内窥镜通信连接，以获取所述关于手术环境的图像信息；所述主操作机构用于控制所述手术器械的位姿调整；所述固定式显示装置具有固定式显示装置坐标系，所述移动式显示装置具有移动式显示装置坐标系，所述内窥镜具有内窥镜坐标系；所述控制器还用于使所述主操作机构在所述主显示装置的坐标系下的运动方向、姿态变化方式，与所述手术器械在内窥镜坐标系下的运动方向、姿态变化方式保持一致。11.根据权利要求10所述的手术机器人，其特征在于，所述主操作机构具有握持点坐标系，所述控制台车支座具有控制台车支座坐标系；所述控制器还用于根据所述主显示装置的坐标系在所述控制台车支座坐标系下的姿态变化，调整所述握持点坐标系在控制台车支座坐标系下的姿态，并根据所述手术器械在内窥镜坐标系下的姿态描述，调整所述主操作机构姿态，使所述主操作机构在所述主显示装置的坐标系下的姿态描述，与所述手术器械在内窥镜坐标系下的姿态描述相一致。12.根据权利要求11所述的手术机器人，其特征在于，当所述移动式显示装置作为主显示装置时，所述移动式显示装置上设置有一陀螺仪以用...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁帅，师云雷，王家寅，何超，
申请(专利权)人：微创上海医疗机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31