计算机可读存储介质、电子设备、路径规划及机器人系统技术方案

本发明专利技术提供了一种计算机可读存储介质、电子设备、路径规划及机器人系统，计算机可读存储介质上存储有程序，当程序被执行时，执行如下步骤：根据手术区域的第一图像信息建立第一三维模型；根据手术区域的局部区域的第二图像信息建立第二三维模型，第二三维模型用于规划预期手术操作位置；将预期手术操作位置映射至第一三维模型，并在第一三维模型上得到目标手术操作位置；根据手术器械的起始位置、第一三维模型和目标手术操作位置生成手术器械的运动路径。该计算机可读存储介质应用于手术机器人系统时，结合手术区域在术前的全部范围内的信息以及术中局部信息以进行手术器械的路径规划，使得规划的运动路径更符合实际情况，提高手术效率和安全性。高手术效率和安全性。高手术效率和安全性。

【技术实现步骤摘要】
计算机可读存储介质、电子设备、路径规划及机器人系统


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，具体涉及计算机可读存储介质、电子设备、路径规划及机器人系统。

技术介绍

[0002]手术机器人的设计理念是采用微创伤的方式精准地实施复杂的外科手术。在传统的手术操作面临种种局限的情况下发展出现了手术机器人，手术机器人突破了人眼的局限，其能够利用立体成像技术将人体内部的器官更加清晰地呈现给施术者。并且对于一些人的手部无法伸入的狭小区域，手术机器人仍可控制手术器械完成挪动、摆动、夹持及360
°
转动，并可避免抖动，提高手术精确度，进一步达到创口小、出血少、术后恢复快、极大地缩短手术对象术后住院时间的优势。因此，手术机器人深受广大医患的青睐，广泛应用于各自临床手术中。
[0003]现有技术中，利用手术机器人执行手术操作时，通常利用术前获取的医学影像例如CT影像、MRI影像、B超影像等规划手术器械的运动路径，然后由医生控制手术机器人的工具臂运动，以带动连接在所述工具臂末端的手术器械沿着运动路径运动至手术操作位置并执行相应的手术操作。这种方案仅利用术前的医学影像规划手术器械的运动路径，没有考虑到手术过程中患者的实际情况可能与医学影像所显示的情况不同，例如实际手术边界大于医学影像所显示的边界、原本在医学影像中未被遮挡的运动路径在患者体内被遮挡等，导致预先规划的运动路径不能适应实际情况。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种计算机可读存储介质、电子设备、路径规划及机器人系统，旨在规划出符合术中实际情况的手术器械的运动路径，以提高手术操作的效率和安全性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，当所述程序被执行时，执行如下步骤：
[0006]根据手术区域在术前的第一图像信息建立第一三维模型；
[0007]根据手术区域在术中的第二图像信息建立第二三维模型，所述第二三维模型用于规划预期手术操作位置；
[0008]将所述预期手术操作位置映射至所述第一三维模型，并在所述第一三维模型上得到目标手术操作位置；
[0009]根据手术器械的起始位置、所述第一三维模型和所述目标手术操作位置生成所述手术器械的运动路径，以使所述手术器械沿所述运动路径移动时，能够从所述起始位置移动至所述目标手术操作位置。
[0010]可选地，所述第一图像信息为所述手术区域的全部范围内的图像信息；所述第二图像信息为手术区域的局部区域的图像信息。
[0011]可选地，根据手术区域在术前的第一图像信息建立第一三维模型的步骤具体包括：
[0012]对所述第一图像信息进行灰度归一化处理和二值化处理，并提取特征值；
[0013]在模型库中进行特征值比对，并识别所述第一图像信息中的组织；
[0014]根据识别的组织建立所述第一三维模型。
[0015]可选地，根据手术区域在术中的第二图像信息建立第二三维模型的步骤具体包括：
[0016]对所述第二图像信息进行灰度归一化处理和二值化处理，并提取特征值；
[0017]在模型库中进行特征值比对，以识别所述第二图像信息中的组织；
[0018]根据识别的组织建立所述第二三维模型。
[0019]可选地，将所述预期手术操作位置映射至所述第一三维模型，并在所述第一三维模型上得到目标手术操作位置的步骤具体包括：
[0020]对所述第一三维模型和所述第二三维模型进行配准，建立所述第一三维模型的坐标系与所述第二三维模型的坐标系之间的转换关系；
[0021]根据所述预期手术操作位置在所述第二三维模型的坐标系下的坐标和所述转换关系得到所述预期手术操作位置在所述第一三维模型的坐标系下的坐标，以作为所述目标手术操作位置。
[0022]可选地，所述程序还执行如下步骤：
[0023]产生第一介入提示信息，以提示对所述预期手术操作位置进行规划。
[0024]可选地，在规划所述运动路径时，所述程序还以第一预设条件作为生成所述运动路径时的限制因素，所述第一预设条件包括如下的至少一者：
[0025]所述运动路径为途径至少一个所述目标操作位置的环线；
[0026]所述运动路径与所述第一三维模型中所显示的组织间隔预定距离，且在平面投影上，所述运动路径沿所述组织的表面设置；
[0027]所述运动路径不穿行于所述第一三维模型中所显示的组织的内部。
[0028]可选地，所述程序还执行如下步骤：
[0029]将所述运动路径发送至显示装置进行显示。
[0030]可选地，所述程序规划多条所述运动路径；所述程序以第二预设条件作为显示所述运动路径时的限制因素，所述第二预设条件包括路径的长短、到达时间的长短、操作难易度中的任一者。
[0031]可选地，所述程序还执行如下步骤：
[0032]产生第二介入提示信息，以提示确认所述运动路径是否符合要求。
[0033]可选地，当所述运动路径不符合要求，且所述预期手术操作位置被更新时，所述程序还执行如下步骤：
[0034]将更新后的所述预期手术操作位置映射至所述第一三维模型，并得到更新后的目标手术操作位置；以及，
[0035]根据所述起始位置、所述第一三维模型和更新后的所述目标操作位置更新所述运动路径。
[0036]可选地，所述程序规划多条所述运动路径，所述程序还执行如下步骤：
[0037]产生第三介入提示信息，以提示选择符合要求的运动路径。
[0038]可选地，所述计算机可读存储介质上存储有多种路径生成算法，所述程序还执行如下步骤：
[0039]产生第四介入提示信息，以提示选择路径生成算法。
[0040]为实现是夯实目的，本专利技术还提供了一种电子设备，包括处理器和如前任一项所述的计算机可读存储介质，所述处理器用于执行所述计算机可读存储介质上所存储的程序。
[0041]为实现上述目的，本专利技术还提供了一种路径规划系统，包括：
[0042]图像采集装置，用于采集手术区域的第一图像信息和手术区域的局部区域的第二图像信息；以及，
[0043]控制单元，与所述图像采集装置通信连接，并被配置用于执行如前中任一项所述的计算机可读存储介质上所存储的程序。
[0044]可选地，所述路径规划装置还包括人机交互单元，所述人机交互单元与所述控制单元通信连接，并包括显示模块，所述显示模块用于显示所述运动路径。
[0045]可选地，当所述程序被执行时，所述程序还产生介入提示信息，以提示执行介入操作；所述显示模块还显示所述介入提示信息，且所述人机交互单元还包括输入模块，以用于根据所述介入提示信息输入介入指令。
[0046]为实现上述目的，本专利技术还提供了一种手术机器人系统，包括：
[0047]图像臂，
[0048]图像采集装置，设置在所述图像臂上，并用于采集手术区域的第一图像信息和手术区域的局部区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有程序，当所述程序被执行时，执行如下步骤：根据手术区域在术前的第一图像信息建立第一三维模型；根据手术区域在术中的第二图像信息建立第二三维模型，所述第二三维模型用于规划预期手术操作位置；将所述预期手术操作位置映射至所述第一三维模型，并在所述第一三维模型上得到目标手术操作位置；根据手术器械的起始位置、所述第一三维模型和所述目标手术操作位置生成所述手术器械的运动路径，以使所述手术器械沿所述运动路径移动时，能够从所述起始位置移动至所述目标手术操作位置。2.根据权利要求1所述的计算机可读存储介质，其特征在于，所述第一图像信息为所述手术区域的全部范围内的图像信息；所述第二图像信息为手术区域的局部区域的图像信息。3.根据权利要求1所述的计算机可读存储介质，其特征在于，根据手术区域在术前的第一图像信息建立第一三维模型的步骤具体包括：对所述第一图像信息进行灰度归一化处理和二值化处理，并提取特征值；在模型库中进行特征值比对，并识别所述第一图像信息中的组织；根据识别的组织建立所述第一三维模型。4.根据权利要求1至3中任一项所述的计算机可读存储介质，其特征在于，根据手术区域在术中的第二图像信息建立第二三维模型的步骤具体包括：对所述第二图像信息进行灰度归一化处理和二值化处理，并提取特征值；在模型库中进行特征值比对，以识别所述第二图像信息中的组织；根据识别的组织建立所述第二三维模型。5.根据权利要求1所述的计算机可读存储介质，其特征在于，将所述预期手术操作位置映射至所述第一三维模型，并在所述第一三维模型上得到目标手术操作位置的步骤具体包括：对所述第一三维模型和所述第二三维模型进行配准，建立所述第一三维模型的坐标系与所述第二三维模型的坐标系之间的转换关系；根据所述预期手术操作位置在所述第二三维模型的坐标系下的坐标和所述转换关系得到所述预期手术操作位置在所述第一三维模型的坐标系下的坐标，以作为所述目标手术操作位置。6.根据权利要求1所述的计算机可读存储介质，其特征在于，所述程序还执行如下步骤：产生第一介入提示信息，以提示对所述预期手术操作位置进行规划。7.根据权利要求1所述的计算机可读存储介质，其特征在于，在规划所述运动路径时，所述程序还以第一预设条件作为生成所述运动路径时的限制因素，所述第一预设条件包括如下的至少一者：所述运动路径为途径至少一个所述目标操作位置的环线；所述运动路径与所述第一三维模型中所显示的组织间隔预定距离，且在平面投影上，
所述运动路径沿所述组织的表面设置；所述运动路径不穿行于所述第一三维模型中所显示的组织的内部。8.根据权利要求1所述的计算机可读存储介质，其特征在于，所述程...

【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：