示踪器、手术定位系统以及医疗系统技术方案

本公开涉及一种示踪器、手术定位系统以及医疗系统。所述示踪器包括基座，基座包括：侧面，包括多个侧示踪面；端面，用于安装手术器械；端面设置至少一个端示踪面；端示踪面与基座的轴向之间的夹角为θ，0°＜θ≤90°。所述手术定位系统包括上位机、导航相机、患者示踪器以及带有上述示踪器的手术机器人，所述导航相机获取所述患者示踪器、所述手术机器人的位置，并连同所述导航相机的位置信息发送给所述上位机，所述上位机建立包括所述患者示踪器、所述手术机器人、所述导航相机在内的医疗坐标系统。所述医疗系统包括手术床以及上述的手术定位系统。本公开提供医疗器械端的示踪区域，可避免手术过程中由于机器人前端定位失效导致的手术失败。

【技术实现步骤摘要】
示踪器、手术定位系统以及医疗系统
本公开涉及一种用于指示手术器械位置的示踪器、手术定位系统以及医疗系统，属于医疗器械制造领域。
技术介绍
在借助骨科手术机器人辅助定位、导向的医疗手术中，手术器械安装在手术机器人的机械臂上。手术前需要确定患者手术部位的位置、代表手术器械的机械臂的位置，从而建立包括患者手术部位，机械臂位置，导航相机(也可以称为“光学测位仪”)位置在内的医疗坐标系统。由于机械臂和手术器械之间存在固定的位置关系，因此可根据机械臂的位置推断出手术器械的位置。在该坐标系统内，根据导航相机检测到的机械臂的位置信息、患者患处图像及患者位置信息，通过计算机(也称“上位机”)计算，将患处图像坐标系与以机械臂为基准的坐标系以及患者位置坐标系行配准，完成图像注册。计算机在医疗坐标系统内规划手术路径。而后计算机根据规划的路线，控制手术机器人的机械臂到达规划路线对应的目标空间位置，代替人对患者的患处实施机器人手术。在导航手术的作业过程中，导航系统需要通过设置在机械臂的操作端上的示踪设备，来获取机械臂的操作端在以配准后的统一的坐标系中空间坐标系中的位置，从而推算出固定在机械臂的操作端上的手术器械的位置，然后依此规划机械臂的手术路径。在现有技术中，机械臂位置的确定依赖设置在机械臂上的示踪面达成。机械臂一般为圆柱状，一端固定手术器械，另一端通过轴心的孔与手术机器人连接。在机械臂的侧面上设置有示踪面，通过示踪面上的示踪元件与导航相机之间的红外信号传输，以此来确定机械臂在医疗坐标系统中的位置。
技术实现思路
r>本公开的目的之一是公开一种示踪器，安装于手术机器人的机械臂操作端，当导航相机位于机械臂安装医疗器械的端面一侧时，能在医疗坐标系统中确定手术机器人的机械臂的空间位置。本公开是通过如下技术方案实现的：一种示踪器，包括基座，基座包括侧面和与用于安装手术器械的端面；侧面包括多组侧示踪面；端面设置至少一个端示踪面，端示踪面与基座的轴向之间的夹角为θ，0°＜θ≤90°。本公开的示踪器，在端面上设置了示踪面，当示踪器所在机械臂转动到导航相机位于侧示踪面的盲区范围时，或者导航相机不得不位于侧示踪面的盲区范围时，可以将导航相机移动至端示踪面的示踪范围，接收示踪面发出的红外信号，从而确定机械臂的位置，避免机械臂位置在导航系统中丢失，导致手术失败。根据一些实施例，端面包括第一端示踪面和不共面的第二端示踪面；第一端示踪面和第二端示踪面与基座的轴向之间的夹角均为锐角，以此来将第一端示踪面和第二端示踪面与侧示踪面区别开来。根据一些实施例，第二端示踪面与第一端示踪面之间的夹角为α，0°＜α＜180°。即，第二端示踪面与第一端示踪面不共面、不平行，代表的是两个不同位置的面。根据一些实施例，第二端示踪面与第一端示踪面之间的夹角α＝120°。根据一些实施例，第一端示踪面、第二端示踪面与端面的夹角相同。在端面上形成对称的可视区域。根据一些实施例，端面还包括第三端示踪面；第三端示踪面与基座的轴向之间的夹角为θ，0°＜θ≤90°，且第三端示踪面与第一端示踪面、第二端示踪面不共面、不平行，是不同的面。根据一些实施例，第一端示踪面、第二端示踪面、第三端示踪面与端面的夹角相同。根据一些实施例，第一端示踪面、第二端示踪面与第三端示踪面两两之间的夹角相同。根据一些实施例，包括侧示踪面和端示踪面在内，每个示踪面，均包括至少三个不共线的示踪元件。示踪元件可以为红外发射器或者反光球。根据一些实施例，上述每个示踪面上的至少三个不共线的示踪元件的排布形状不同，以此，医疗坐标系统能够区分各个示踪面。根据一些实施例，包括侧示踪面以及端示踪面在内的所有示踪面中任意一个示踪面上的红外发射器的法向方向一致，而不同示踪面包括的红外发射器的法向方向不一致根据一些实施例，侧面包括五组侧示踪面，其中任意两个相邻侧示踪面可以呈70-75°之间的夹角，优选为72°。根据一些实施例，至少三个不共线的红外发射器直接固定在基座上；或者，所述至少三个不共线的红外发射器通过支架或面板固定在所述基座上。根据一些实施例，所述端示踪面包括的所述示踪元件固定于所述端面的边缘。本公开的另一目的是公开一种手术定位系统，包括上位机、导航相机、患者示踪器以及带有上述示踪器的手术机器人，其中，导航相机获取患者示踪器、手术机器人的位置，并连同导航相机的位置信息发送给上位机，上位机建立包括患者示踪器、手术机器人、导航相机在内的医疗坐标系统。本公开的再一目的是提供一种医疗系统，包括手术床以及上述手术定位系统，上位机控制手术机器人对在手术床上的患者进行手术。本公开通过基座侧面的示踪面，能够提供机械臂周向的示踪；通过侧示踪面的合理设置，可以实现环基座轴线全周向示踪，同时，还能提供医疗器械端的示踪区域，如此可避免手术过程中由于机器人前端定位失效导致的手术失败；以及避免手术过程中因为机器人前端示踪器与导航相机法向相差过大而导致的精度下降，降低医患风险。附图说明图1为本公开示踪面工作原理示意图；图2是本公开示踪器一实施例立体结构示意图；图3是本公开示踪器一实施例的主视示意图；图4是本公开示踪器一实施例的端面示意图；图5是本公开示踪器一实施例基座横截面示意图；图6A为本公开设有一个与器械侧端面成一定夹角的端示踪面的示意图；图6B为本公开设有两个与器械侧端面成一定夹角的端示踪面的示意图。图中：基座100；器械侧端面110；安装侧端面120；端示踪面111；第一端示踪面111a；第二端示踪面111b；侧面130；侧示踪面131；安装面A；避让面B；红外接收器b；导向器200；示踪面法向O；示踪元件法向P；第二端示踪面与第一端示踪面之间的夹角α；可视区域M；盲区N；端示踪面与轴线之间的夹角θ。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本公开的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本公开的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本公开的限制。本公开中所述的“连接”，除非另有明确的规定或限定，应作广义理解，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连。在本公开的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶端”、“底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。本公开涉及一种示踪器，包括基座，在基座上固定有示踪面。基座的主体大致为圆柱形或棱柱形，包括与轴线基本平行的侧面，以及与轴线基本垂直的两个端面。轴线方向成为轴向。当基座主体大致本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种示踪器，其特征在于，包括基座，所述基座包括：/n侧面，包括多个侧示踪面；/n端面，用于安装手术器械；所述端面设置至少一个端示踪面；所述端示踪面与所述基座的轴向之间的夹角为θ，0°＜θ≤90°。/n

【技术特征摘要】
1.一种示踪器，其特征在于，包括基座，所述基座包括：
侧面，包括多个侧示踪面；
端面，用于安装手术器械；所述端面设置至少一个端示踪面；所述端示踪面与所述基座的轴向之间的夹角为θ，0°＜θ≤90°。


2.如权利要求1所述的示踪器，其特征在于，每个所述侧示踪面、每个所述端示踪面各包括至少三个不共线、排布形状各不同的示踪元件。


3.如权利要求2所述的示踪器，其特征在于，所述示踪元件包括红外发射器。


4.如权利要求2所述的示踪器，其特征在于，所述端示踪面包括的所述示踪元件固定于所述端面的边缘。


5.如权利要求3所述的示踪器，其特征在于，所述侧示踪面和所述端示踪面中任意一个示踪面中包括的所述红外发射器的法向方向一致。


6.如权利要求3所述的示踪器，其特征在于，所述至少三个不共线的红外发射器直接固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立波，闫晓刚，
申请(专利权)人：北京天智航医疗科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11