一种基于一体化手术机器人的术中规划调整方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于一体化手术机器人的术中规划调整方法及系统，通过将三维成像设备移动式平板C臂与手术机器人作软硬件结合的一体化设计，能够获取三维扫描重建得到的影像数据，对机器人的发送控制信号和接收实时反馈数据，完成系统配准之后，术前和术中都不再需要标尺做两套系统的标定，并且能够稳定地达到较高的定位执行精度。手术执行过程中，无需在病人身上额外安装红外示踪器，只需通过对病人扫描多张二维透视图像，利用骨结构和手术器械的刚性结构，配准到三维图像上，就能够对规划时的目标骨结构的实际偏差进行修正，提示并辅助医生调整手术器械的空间位置和姿态，提高手术的准确性，减少对患者的伤害。

【技术实现步骤摘要】
一种基于一体化手术机器人的术中规划调整方法及系统
本专利技术属于骨科手术机器人领域，特别是涉及一种基于一体化手术机器人的术中规划调整方法及系统。
技术介绍
近年来，全球骨科疾病发病率逐步提高，精准治疗成为骨科手术未来的发展方向。随着医疗影像和器械技术的进步，基于机械臂技术的手术机器人越来越多地与医疗影像数据相结合，共同参与辅助医生的手术过程，不仅方便了医生的操作，还提升了手术精度。由于传统手术机器人辅助系统与医学成像设备各自是一套完整系统，术前需要在病人的患病部位附近放入标尺进行术中三维扫描，便于两者坐标配准实现已经过规划的手术导航方案。这一方案能够有效整合医学影像和手术机器人，辅助医生更安全精准完成骨科手术，如螺钉内固定术，能够减少手术体力消耗，达到高难手术安全化，复杂手术简单化，常规手术微创化的效果。然而在现有的系统解决方案下，手术机器人在术中对患者的操作需要在医生的控制下进行手术，一旦手术部位发生位移，或手术器械实际介入的角度和位置与实际情形有误差，都会对手术的精确性造成较大的影响，对医生操作手术机器人提出了更高的要求。另外，传统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于一体化手术机器人的术中规划调整方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/nS1、手术实施前，对患者手术部位进行三维扫描，得到3D图像；并根据所述3D图像定制术前规划方案，确定手术器械的置钉位置和方向；/nS2、手术实施过程中，将手术器械按照规划的置钉位置和方向植入患者体内，再对患者同一手术部位和体内的手术器械一起做不同角度的透视扫描，得到不同角度的2D透视图像；然后，将所述2D透视图像配准到所述3D图像上；/nS3、配准后，计算手术器械实际的置钉方向与规划的置钉方向之间的偏移旋转矩阵和平移量；/nS4、基于所述偏移旋转矩阵和平移量，确定机械臂尖端手术器械需要调整的角度和位置，实时更新手...

【技术特征摘要】
1.一种基于一体化手术机器人的术中规划调整方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、手术实施前，对患者手术部位进行三维扫描，得到3D图像；并根据所述3D图像定制术前规划方案，确定手术器械的置钉位置和方向；
S2、手术实施过程中，将手术器械按照规划的置钉位置和方向植入患者体内，再对患者同一手术部位和体内的手术器械一起做不同角度的透视扫描，得到不同角度的2D透视图像；然后，将所述2D透视图像配准到所述3D图像上；
S3、配准后，计算手术器械实际的置钉方向与规划的置钉方向之间的偏移旋转矩阵和平移量；
S4、基于所述偏移旋转矩阵和平移量，确定机械臂尖端手术器械需要调整的角度和位置，实时更新手术规划方案。


2.根据权利要求1所述的基于一体化手术机器人的术中规划调整方法，其特征在于，所述S1具体为：
S1.1、手术实施前，采用一体化手术机器人的移动式三维C臂对患者手术部位进行三维扫描，重建出3D图像；
S1.2、根据所述3D图像定制术前规划方案，标记出感兴趣点，并确定手术器械的入钉点和入钉方向。


3.根据权利要求1所述的基于一体化手术机器人的术中规划调整方法，其特征在于，所述S2具体为：
S2.1、手术实施过程中，将手术器械按照规划的置钉位置和方向植入患者体内；
S2.2、采用一体化手术机器人的移动式三维C臂再对患者同一手术部位和体内的手术器械一起进行不同角度的低剂量二维透视扫描，得到不同角度的2D透视图像；
S2.2、将所述不同角度的2D透视图像进行图像重建，识别出施术骨骼块和手术器械的刚性结构；
S2.3、基于所述刚性结构，将所述2D透视图像配准到所述3D图像上。


4.根据权利要求3所述的基于一体化手术机器人的术中规划调整方法，其特征在于，所述S2.3具体为：
将术前规划的3D图像投影生成多个2D图像，并采用内插法或者神经网络算法将所述2D透视图像与所述2D图像进行配准，获得所述2D透视图像的成像角度和位置信息。


5.根据权利要求2所述的基于一体化手术机器人的术中规划调整方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪晓勇，胡琦逸，
申请(专利权)人：上海阅行医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31