本发明专利技术公开了一种手术机器人及其末端手术器械、配准方法、系统及存储介质，该结构可以精准的找到病灶点位置，辅助医生建立手术通道，包括通道连杆、连接块和配准板组件，所述连接块上设有一用于作为手术作业时进针通道的贯穿孔，所述通道连杆的一端与机械臂末端法兰固定连接，所述连接块安装在通道连杆的另一端；所述配准板组件以可拆卸的方式与贯穿孔固定连接，本技术方案将手术器械与配准板整体设计，同时又能保证配准板的快拆快装要求，对于配准板部分结构重点考虑其可加工性以及后续装配精度，同时考虑其透视图像的清晰度，从而消除手术工具带来的误差，从而提高手术机器人系统的定位精度。
【技术实现步骤摘要】
手术机器人及其末端手术器械、配准方法、系统及存储介质
本专利技术涉及医疗器械领域，尤其涉及一种手术机器人及其末端手术器械、配准方法、系统及存储介质，该结构可以精准的找到病灶点位置，辅助医生建立手术通道。
技术介绍
随着医疗科学技术的不断发展，手术机器人的应用越来越广泛，骨科手术机器人是医疗领域最早开展研究和应用的手术机器人之一，也是国内外研究较多的手术机器人，目前已有ROBODOC、ACROBOT、MAKO、RIO、Renaissance、天智航等机器人已获得美国食品药品管理局(FDA)临床许可。骨科手术机器人在手术中，如何实现其空间定位是最核心的技术之一。通常来说，手术机器人的末端会装有手术器械和用于确定手术机器人空间位置的配准板或标记球，配准板或标记球是影响手术机器人定位精准的关键部件，手术过程中利用图像算法知识通过配准板或标记球的透视图像来精确计算手术机器人的空间路径信息，从而引导手术机器人建立最佳的手术通道，后辅助医生进行相应的手术作业。传统的定位标尺是基于双平面定位算法的原理，在双平面定位时的每个平面的前后坐标系中设置三个标记点，基于比例变换原理计算目标点坐标，这种定位标尺使用时需要保证X光光轴与标记点所在平面垂直，否则采集的图像传输至上位机进行计算处理时会为计算结果引入系统误差。由于在照相时并不能保证X光光轴与标记点所在平面垂直，使得计算出的手术路径存在一定偏差。而且，在实际手术操作时，要求将手术部位的患肢及其正位的前、后坐标系标记点同时包括在一个X光图像里，将手术部位的患肢及其侧位的前、后坐标系标记点同时包括在另一个X光图像里，由于X光成像装置(C型臂)的视野很小，在实践中往往需要多次反复调整定位标尺的位置以及X光成像装置的位置，多次照相才能满足要求，这样做不但增加了X光暴露的时间，而且延长了手术时间。因此公开号为CN204049848U的中国专利文献公开了一种手术定位标尺，包括透X光的两相对面，两相对面通过透X光的连接面固定连接，两相对面的距离为5cm—15cm，两相对面上均设置有一组标记，每组标记包括基于X光成像装置中的线性摄像机模型的标定以及三维空间点重建原理设置的至少四个不在一条直线上的标记点，标记点为不透X光的部件；任一相对面或连接面固定连接标尺柄，标尺柄上设置有用于与骨科机器人的机械臂连接的接口。该手术定位标尺仅通过设置的一组相对面的标记点实现任意角度的透视定位，并能消除计算手术路径时引起的系统误差，提高定位标尺精度。但本领域的技术人员在使用过程中发现，上述手术定位标尺还具有如下缺点：一是定位标尺(也叫配准板或标记球)本身的结构问题：1.1结构形式过于复杂，结构类似碗状结构，传统的机械加工无法实现其加工，需要进行注塑加工，加工成本极其高；1.2所有的导航手术导航设备关于定位标尺在加工组装完成后，在结构尺寸上都存在偏差，在空间计算时会引进相应的误差。二是定位标尺与手术末端工具连接方式的问题：综上专利所描述的：其手术工具跟手术标尺在手术过程中需要两次更换，第一次先把定位标尺装在相应的快换位置，获得手术机器人的空间位置信息后，取下定位标尺，第二次将手术工具换上，进行手术定位以及手术作业，需要进行两次快拆快换，势必会增加相应的时间，同时两次快换，极可能带来安装误差，会对后续的手术定位造成偏差，造成定位不准。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术的目的之一是提供一种简单灵活的末端手术器械结构，该结构将手术器械与配准板整体设计，同时又能保证配准板的快拆快装要求，对于配准板部分结构重点考虑其可加工性以及后续装配精度，同时考虑其透视图像的清晰度，从而消除手术工具带来的误差，从而提高手术机器人系统的定位精度。本专利技术的目的之二是提供采用上述末端手术器械结构的手术机器人及其配准方法、系统及存储介质。为了达到上述的目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种手术机器人的末端手术器械，包括通道连杆和连接块，所述连接块上设有一用于作为手术作业时进针通道的贯穿孔，所述通道连杆的一端与机械臂末端法兰固定连接，所述连接块安装在通道连杆的另一端；其作出的改进在于，还设有配准板组件，所述配准板组件以可拆卸的方式与贯穿孔固定连接。作为优选，还设有一压紧组件，所述压紧组件安装在连接块的侧面，所述连接块的上端面上设有一定位凸起，所述压紧组件用于将配准板组件压紧在定位凸起的侧面上。作为优选，所述压紧组件包括底座、压杆、转轴和压缩弹簧，所述底座安装在连接块的侧面，所述转轴竖直安装在底座上，所述压杆转动安装在转轴上，所述压缩弹簧一端与底座相抵并且压缩弹簧另一端与压杆相抵，进而使得压杆与配准板组件相抵。作为优选，所述配准板组件包括连接件以及固定安装在连接件上的两块平行分布的配准板，所述连接件上设有一安装轴，所述安装轴与连接块上的贯穿孔配合，所述两块配准板上下间隔20mm-50mm，所述两块配准板上均分布有至少4个以上的等间距的不位于同一条直线上的不锈钢钢珠球。作为优选，所述配准板包括高分子材质的底板和高分子材质的盖板，所述至少4个不锈钢钢珠球粘接固定安装在高分子材质的底板和高分子材质的盖板之间，所述不锈钢钢珠球的球心位于高分子材质的底板上方。作为优选，还设有硅胶垫，所述硅胶垫位于不锈钢钢珠球与高分子材质的盖板之间。一种手术机器人，包括如上所述的一种手术机器人的末端手术器械。一种手术机器人的配准方法，其特征在于，该手术机器人的机械臂末端法兰上安装有如上所述的一种手术机器人的末端手术器械，并包括如下步骤：S1：在用高分子材质的盖板对不锈钢钢珠球进行封装前，通过三坐标测量仪标定不锈钢钢珠球的三维坐标，然后再通过高分子材质的盖板对不锈钢钢珠球进行封装；S2：将配准板组件安装在机械臂法兰的末端；S3：C臂机旋转扫描，每次拍摄投影图像时都将配准板组件连同机械臂移动到探测器下方，正对探测器，保证每次投影图像中均包含至少三个钢球，并记录每次投影时机械臂的姿态数据；S4：识别投影图像中的钢球圆心坐标和S1中的三维坐标进行配准，再结合机械臂的姿态数据，即可得到每次投影时世界坐标系和C臂机的几何位置关系。一种手术机器人系统，包括手术机器人和X光机，其特征在于，该手术机器人的机械臂末端法兰上安装有如上所述的一种手术机器人的末端手术器械。一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机可读的指令，该指令被处理器执行时实现如上所述配准方法的步骤。本专利技术由于采用了以上的技术方案，采用整体性的结构设计，保证每次操作过程只拆装一次，避免引入不必要的安装误差，进而间接提高整体精度；同时又能保证配准板的快拆快装要求，对于配准板部分结构重点考虑其可加工性以及后续装配精度，同时考虑其透视图像的清晰度，从而消除手术工具带来的误差，从而提高手术机器人系统的定位精度。附图说明图1是本专利技术末端手术器械的结构示意图一；图2是本专利技术末端手术器械的结构示意图二；图3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种手术机器人的末端手术器械，包括通道连杆(1)和连接块(2)，所述连接块(2)上设有一用于作为手术作业时进针通道的贯穿孔(20)，所述通道连杆(1)的一端与机械臂末端法兰(6)固定连接，所述连接块(2)安装在通道连杆(1)的另一端；其特征在于，/n还设有配准板组件(3)，所述配准板组件(3)以可拆卸的方式与贯穿孔(20)固定连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种手术机器人的末端手术器械，包括通道连杆(1)和连接块(2)，所述连接块(2)上设有一用于作为手术作业时进针通道的贯穿孔(20)，所述通道连杆(1)的一端与机械臂末端法兰(6)固定连接，所述连接块(2)安装在通道连杆(1)的另一端；其特征在于，
还设有配准板组件(3)，所述配准板组件(3)以可拆卸的方式与贯穿孔(20)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种手术机器人的末端手术器械，其特征在于，还设有一压紧组件(4)，所述压紧组件(4)安装在连接块(2)的侧面，所述连接块(2)的上端面上设有一定位凸起(21)，所述压紧组件(4)用于将配准板组件(3)压紧在定位凸起(21)的侧面上。
3.根据权利要求2所述的一种手术机器人的末端手术器械，其特征在于，所述压紧组件(4)包括底座(40)、压杆(41)、转轴(42)和压缩弹簧(43)，所述底座(40)安装在连接块(2)的侧面，所述转轴(42)竖直安装在底座(40)上，所述压杆(41)转动安装在转轴(42)上，所述压缩弹簧(43)一端与底座(40)相抵并且压缩弹簧(43)另一端与压杆(41)相抵，进而使得压杆(41)与配准板组件(3)相抵。
4.根据权利要求1所述的一种手术机器人的末端手术器械，其特征在于，所述配准板组件(3)包括连接件(30)以及固定安装在连接件(30)上的两块平行分布的配准板，所述连接件(30)上设有一安装轴，所述安装轴与连接块(2)上的贯穿孔(20)配合，所述两块配准板上下间隔20mm-50mm，所述两块配准板上均分布有至少4个以上的等间距的不位于同一条直线上的不锈钢钢珠球(33)。
5.根据权利要求4所述的一种手术机器人的末端手术器械，其特征在于，所述配准板包括高分...
【专利技术属性】
技术研发人员：何滨，刘华水，孙盼，童睿，郭宏瑞，
申请(专利权)人：杭州三坛医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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