腔镜手术视觉随动系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种腔镜手术视觉随动系统及控制方法，所述系统包括：控制装置；驱动装置，与所述控制装置电性连接，腔镜手术摄像头设置在所述驱动装置上；示踪器，分别设置在所述腔镜手术摄像头上以及腔镜手术器械上；光学定位跟踪装置，用于实时跟踪所述示踪器的空间位置，并将所述示踪器的空间位置数据发送至所述控制装置。本发明专利技术的腔镜手术视觉随动系统可以辅助实现手眼合一，摄像头视野的移动更加接近于主刀医生的习惯，图像画面更舒适。主刀医生不用额外分心控制腔镜摄像头的运动，使得整个手术操作过程更加流畅高效。腔镜摄像头的整个跟随过程是步进电机控制，避免了手扶摄像头引起的视野抖动。起的视野抖动。

【技术实现步骤摘要】
腔镜手术视觉随动系统及控制方法


[0001]本专利技术属于医疗器械领域，涉及微创手术器械技术，尤其涉及腔镜手术视觉随动系统及控制方法。

技术介绍

[0002]腔镜手术是一种微创手术，通过在患者体表开设较小的操作窗口进行手术操作，需要摄像头及多把手术器械配合完成。手术操作过程中，主刀医生往往需要双手操作器械进行手术，因此，需要安排一个助手手扶摄像头跟随手术操作者的操作角度进行图像采集，这样往往导致主刀医生存在“手眼分离”的情况，即手术操作者不能随意操控摄像头的运动，不利于手术的操作。
[0003]目前方案有各种床旁的半自动摄像头支架，需要手术医生或手术助手重复的手动调节，不能做到全自动视觉跟随。由于需要主刀医生分出精力来人为地操控摄像头的运动，操作不便。
[0004]因此，需要设计一种能够使得摄像头可实时的跟随主刀医生操作视野的随动系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术设计一种带有驱动电机的腔镜摄像头驱动装置，通过驱动电机可实时调节腔镜摄像头的伸缩及指向。通过光学定位跟踪装置实时追踪腔镜摄像头镜体及腔镜手术器械的空间位置，通过控制装置规划跟随路线并控制腔镜摄像头驱动装置的驱动电机的运动，使得腔镜摄像头始终跟随腔镜器械的末端运动。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供一种腔镜手术视觉随动系统，包括：
[0007]控制装置；
[0008]驱动装置，与所述控制装置电性连接，腔镜手术摄像头设置在所述驱动装置上；
[0009]示踪器，分别设置在所述腔镜手术摄像头上以及腔镜手术器械上；
[0010]光学定位跟踪装置，用于实时跟踪所述示踪器的空间位置，并将所述示踪器的空间位置数据发送至所述控制装置。
[0011]进一步地，所述驱动装置包括：
[0012]第一电机，与所述控制装置电性连接；
[0013]第一滑轨，一端与所述第一电机的输出轴连接；
[0014]第一滑块，设置在所述第一滑轨上，能够沿所述第一滑轨移动；
[0015]第二电机，与所述控制装置电性连接，用于驱动所述第一滑块沿所述第一滑轨移动；
[0016]第二滑轨，设置在所述第一滑块上；
[0017]第二滑块，设置在所述第二滑轨上，能够沿第二滑轨移动；
[0018]第三电机，与所述控制装置电性连接，用于驱动所述第二滑块沿所述第二滑轨移
动；
[0019]夹座，设置在所述第二滑块上，用于承载所述腔镜手术摄像头。
[0020]进一步地，所述第一滑轨为弧形滑轨，所述弧形滑轨在相对的两侧面分别设置有滚轮槽；
[0021]所述第一滑块包括两组滚轮，两组滚轮分别与所述滚轮槽配合，使得所述第一滑块能够沿所述弧形滑轨移动且不脱离所述弧形滑轨。
[0022]进一步地，所述第二电机设置在所述第一滑块上，所述第二电机的输出轴设置有第一齿轮；
[0023]所述弧形滑轨在一侧设置有弧形齿条，所述第一齿轮与弧形齿条啮合。
[0024]进一步地，所述第二滑轨为直线滑轨，所述第二滑块为直线滑块，所述直线滑块可移动地设置在所述直线滑轨上。
[0025]进一步地，所述第三电机设置在所述直线滑轨的一侧，所述第三电机的输出轴上设置有第二齿轮；
[0026]所述夹座或直线滑块的一侧设置有直线齿条，所述第二齿轮与所述直线齿条啮合。
[0027]进一步地，所述示踪器，包括支架和多个光学指示点，所述光学指示点设置在所述支架上。
[0028]进一步地，所述多个光学指示点为发光或反光的小球，且位于同一个平面上；
[0029]多个光学指示点满足两点之间距离不小于30mm，且距离的差值不小于5mm。
[0030]进一步地，还包括激光模块，设置在所述第一电机的输出轴附近。
[0031]进一步地，还包括显示屏，与所述腔镜手术摄像头和控制装置电性连接。
[0032]根据本专利技术的另一方面，提供一种腔镜手术视觉随动控制方法，包括：
[0033]确定腔镜器械及摄像头镜体末端的位姿数据；
[0034]基于所述位姿数据计算摄像头镜体的跟随运动路径；
[0035]根据所述跟随运动路径驱动所述摄像头镜体完成跟随移动。
[0036]本专利技术的腔镜手术视觉随动系统可以辅助实现手眼合一，摄像头视野的移动更加接近于主刀医生的习惯，图像画面更舒适。主刀医生不用额外分心控制腔镜摄像头的运动，使得整个手术操作过程更加流畅高效。腔镜摄像头的整个跟随过程是步进电机控制，避免了手扶摄像头引起的视野抖动。
[0037]除了上面所描述的本专利技术解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本专利技术的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。
附图说明
[0038]图1是本专利技术实施例的摄像头驱动装置的结构示意图。
[0039]图2是本专利技术实施例的摄像头驱动装置的结构示意图。
[0040]图3是本专利技术实施例的直线滑轨与直线滑块的装配示意图。
[0041]图4是本专利技术实施例的摄像头镜体与摄像头驱动装置的连接示意图。
[0042]图5是本专利技术实施例的摄像头镜体示踪器的安装示意图。
[0043]图6是本专利技术实施例的腔镜器械示踪器的安装示意图。
[0044]图7是本专利技术实施例的腔镜手术视觉随动系统的系统构成示意图。
[0045]图8是本专利技术实施例的腔镜手术视觉随动系统的工作流程图。
[0046]附图标记：
[0047]第一电机1、光学定位跟踪装置2、患者体腔3、手术床4、支架5、接口6、腔镜器械7、示踪器8、光学球9、摄像头镜体10、光纤接口11、信号线12、连接件13、第二电机14、切口保护器15、第一齿轮16、第一滑块17、弧形滑轨18、弧形齿条19、滚轮槽20、滚轮21、直线滑轨22、第二滑块23、直线齿条24、第二齿轮25、第三电机26、腔镜夹座27、激光模块安装孔28、控制装置29。
具体实施方式
[0048]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0049]此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。
[0050]本专利技术提供了一种腔镜手术视觉随动系统，包括：控制装置；驱动装置，与所述控制装置电性连接，腔镜手术摄像头设置在所述驱动装置上；示踪器，分别设置在所述腔镜手术摄像头上以及腔镜手术器械上；光学定位跟踪装置，用于实时跟踪所述示踪器的空间位置，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种腔镜手术视觉随动系统，其特征在于，包括：控制装置；驱动装置，与所述控制装置电性连接，腔镜手术摄像头设置在所述驱动装置上；示踪器，分别设置在所述腔镜手术摄像头上以及腔镜手术器械上；光学定位跟踪装置，用于实时跟踪所述示踪器的空间位置，并将所述示踪器的空间位置数据发送至所述控制装置。2.根据权利要求1所述的腔镜手术视觉随动系统，其特征在于，所述驱动装置包括：第一电机，与所述控制装置电性连接；第一滑轨，一端与所述第一电机的输出轴连接；第一滑块，设置在所述第一滑轨上，能够沿所述第一滑轨移动；第二电机，与所述控制装置电性连接，用于驱动所述第一滑块沿所述第一滑轨移动；第二滑轨，设置在所述第一滑块上；第二滑块，设置在所述第二滑轨上，能够沿第二滑轨移动；第三电机，与所述控制装置电性连接，用于驱动所述第二滑块沿所述第二滑轨移动；夹座，设置在所述第二滑块上，用于承载所述腔镜手术摄像头。3.根据权利要求2所述的腔镜手术视觉随动系统，其特征在于，所述第一滑轨为弧形滑轨，所述弧形滑轨在相对的两侧面分别设置有滚轮槽；所述第一滑块包括两组滚轮，两组滚轮分别与所述滚轮槽配合，使得所述第一滑块能够沿所述弧形滑轨移动且不脱离所述弧形滑轨。4.根据权利要求3所述的腔镜手术视觉随动系统，其特征在于，所述第二电机设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宗凯，孙向民，
申请(专利权)人：北京罗森博特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：