术野跟踪和调整方法及手术机器人系统技术方案

本发明专利技术提供了一种术野跟踪和调整方法及手术机器人系统。其中，所述术野跟踪和调整方法包括如下步骤：基于手术区域的CT影像获取预备信息，基于机器视觉识别内窥镜的术野中的组织，获取所述病灶组织、手术器械的末端在参考坐标系中的坐标。确定运动向量，基于所述运动向量进行逆运动学计算，输出控制信号驱使所述第一机械臂移动，进而驱使预设对象出现于所述术野中的预设位置；其中，所述预设对象包括所述病灶组织和/或所述手术器械的末端。如此配置，通过算法对术野进行自动调整，降低了对操作人员的要求，并提高了手术效率，解决了现有技术中，术野的调整需要人工介入及由此带来的门槛高、效率低、时间长的问题。时间长的问题。时间长的问题。

【技术实现步骤摘要】
术野跟踪和调整方法及手术机器人系统


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，特别涉及一种术野跟踪和调整方法及手术机器人系统。

技术介绍

[0002]在手术进行过程中，需要不停地调整内窥镜以保证有较好的术野从而方便手术的进行。
[0003]现有技术中采用如下方式对术野进行调整。
[0004]术前，医护人员依据经验，手动调整内窥镜术前视野，协作手术器械进入视野。
[0005]术中，医护人员或者医生通过手动遥操作手术机器人主端主控制臂，控制手术端持镜机械臂运动，来调整内窥镜位姿，获取内窥镜视野的变化。
[0006]术后，医护人员依据经验，手动调整内窥镜术后视野，获取手术器械撤离视野；或者医护人员通过手动遥操作手术机器人主端主控制臂，控制手术端持镜机械臂运动，来调整内窥镜位姿，获取内窥镜术后视野，协助手术器械撤离。
[0007]上述方法存在如下缺陷。
[0008]术前，需要医护人员人工调整内窥镜视野，进行手术器械进入，无法自动调整术前最优视野，对医护人员经验要求较高，以及较长的术前视野准备时间。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种术野跟踪和调整方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S10基于手术区域的CT影像获取预备信息，所述预备信息包括所述手术区域中特征组织的模型信息和位置信息，以及，病灶组织的模型信息和位置信息；S20基于应用场景，识别预设对象和/或获取所述预设对象的位置信息，其中，所述预设对象包括所述病灶组织、所述特征组织以及手术器械的末端中的至少一者；；S60基于步骤S20的执行结果以及所述应用场景，确定拍摄点的运动向量；其中，所述拍摄点设置于相机的视线上，并与被拍摄的目标重合，所述相机从属于内窥镜，所述相机设置于所述内窥镜的前端；S70基于所述运动向量进行逆运动学计算，得到基础信号；以及，S80输出对应于所述应用场景的控制信号驱使第一机械臂移动，进而驱使所述病灶组织和/或所述手术器械的末端出现于所述术野中的预设位置；其中，所述内窥镜固定于所述第一机械臂上，并在所述第一机械臂的带动下移动，所述控制信号包括所述基础信号。2.根据权利要求1所述的术野跟踪和调整方法，其特征在于，步骤S10包括：基于所述CT影像进行组织识别，获得识别结果，其中，所述识别结果包括待区分组织的模型信息和位置信息，所述待区分组织包括所述特征组织、所述病灶组织和待剔除组织；在所述CT影像上叠加展示所述识别结果；获取标识信息，其中，所述标识信息包括区分所述特征组织、所述病灶组织和所述待剔除组织的信息，或者，所述标识信息包括区分所述特征组织、所述病灶组织和所述待剔除组织的信息、修正所述特征组织的信息以及修正所述病灶组织的信息；以及，基于所述标识信息确定所述预备信息。3.根据权利要求1所述的术野跟踪和调整方法，其特征在于，步骤S20具体为：基于应用场景，执行步骤S30、S40及S50中的至少一部分；其中，步骤S30包括：基于机器视觉识别所述内窥镜的术野中的组织，并与所述特征组织或者所述病灶组织相匹配；步骤S40包括：基于机器视觉和运动学计算获取所述病灶组织在参考坐标系中的坐标；步骤S50包括：基于运动学计算获取所述手术器械的末端在所述参考坐标系中的坐标；其中，所述手术器械固定于第二机械臂上，并在所述第二机械臂的带动下移动。4.根据权利要求3所述的术野跟踪和调整方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：建立基坐标系，其中，所述基坐标系包括与机器人基座固结的手术机器人基座坐标系、与所述第一机械臂的近端固结的第一机械臂近端基坐标系、与所述第一机械臂的远端固结的第一机械臂远端基坐标系、与所述第二机械臂的近端固结的第二机械臂近端基坐标系、与所述第二机械臂的远端固结的第二机械臂远端基坐标系、与所述内窥镜固结的内窥镜基坐标系以及与所述相机固结的相机基坐标系；所述手术机器人基座坐标系被设置为所述参考坐标系；获取传感器信息，其中，所述传感器信息包括所述第一机械臂的关节位置信息以及所述第二机械臂的关节位置信息；以及，建立所述参考坐标系中的一者中的坐标转换至所述参考坐标系中的另一者中的坐标的转换关系，所述转换关系与所述传感器信息存在函数关系；
步骤S40包括：基于机器视觉获取所述病灶组织在所述相机基坐标系中的坐标，基于所述转换关系转换为所述参考坐标系中的坐标；步骤S50包括：获取所述手术器械的末端在所述第二机械臂远端基坐标系中的坐标，基于所述转换关系转换为所述参考坐标系中的坐标。5.根据权利要求3所述的术野跟踪和调整方法，其特征在于，所述应用场景包括如下场景中的至少一种：术前定位、术前器械进入后定位、术中跟踪定位以及术后器械撤离定位。6.根据权利要求5所述的术野跟踪和调整方法，其特征在于，所述应用场景包括所述术前定位；所述预备信息还包括所述特征组织指向所述病灶组织的方向向量，以及，所述特征组织与所述病灶组织的距离。7.根据权利要求6所述的术野跟踪和调整方法，其特征在于，步骤S20包括：所述应用场景为所述术前定位时，执行步骤S30；步骤S60包括：所述应用场景为所述术前定位时，若匹配结果为所述病灶组织，则所述运动向量为0；若匹配结果为所述特征组织，基于所述特征组织指向所述病灶组织的方向向量以及所述特征组织与所述病灶组织的距离构建所述运动向量；步骤S80包括：所述应用场景为所述术前定位时，输出所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：上海微创医疗机器人集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：