计算机可读存储介质、电子设备、位置标定及机器人系统技术方案

本发明专利技术涉及一种计算机可读存储介质、电子设备、位置标定及机器人系统，计算机可读存储介质上存储有程序，当程序被执行时执行以下步骤：根据处于第一状态的手术对象的第一体表信息和病灶信息建立第一体征图像模型以用于规划预孔位；根据处于第二状态的手术对象的第二体表信息建立第二体征图像模型；对第二体征图像模型和第一体征图像模型进行配准，以在第二体征图像模型上得到目标孔位；获取一在手术对象的体表移动的定位装置的标定端的位置信息，标定端与手术对象体表接触；判断标定端的位置信息是否与目标孔位相匹配，若是，定手术对象体表与标定端接触的位置为实际孔位。利用该方法可快速准确地获取实际孔位，有利于缩短术前准备时间。准备时间。准备时间。

【技术实现步骤摘要】
计算机可读存储介质、电子设备、位置标定及机器人系统


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，具体涉及一种计算机可读存储介质、电子设备、位置标定及机器人系统。

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]与传统手术一样，在利用手术机器人进行手术之前，需要对病灶进行定位，并根据病灶位置确定打孔点，然后引导手术机器人上的机械臂至打孔点，进而开展手术操作。
[0004]现有技术中的术前打孔环境存在如下问题：1)由于手术对象的病灶位置不同，以及手术对象自身的体征不同，导致固定的打孔位置并不总是最佳的打孔位置，若采用固定打孔位置容易在后续的手术中造成工具臂干涉或限位而不利于手术操作。2)在针对不同的手术对象进行打孔位置规划后，往往由于各种原因(例如手术对象憋气、饱食、手术对象建立气腹等)造成实际手术时手术对象体位发生变化，导致无法快速精确地确定找到规划的打孔位置。

技术实现思路

[0005]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、位置标定及机器人系统，能够根据手术对象的个体差异快速、准确地确定手术对象体表的打孔孔位，降低术前准备时间并且提高打孔精度。
[0006]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，执行以下步骤：
[0007]根据处于第一状态的手术对象的第一体表信息和病灶信息建立第一体征图像模型；所述第一体征图像模型用于规划预孔位；
[0008]根据处于第二状态的手术对象的第二体表信息建立第二体征图像模型；
[0009]对所述第二体征图像模型和所述第一体征图像模型进行图像配准，以将所述第一体征图像模型上的所述预孔位转换为所述第二体征图像模型上的目标孔位；
[0010]获取一在手术对象的体表移动的定位装置的标定端的位置信息，所述标定端与手术对象体表接触；
[0011]判断所述标定端的位置信息是否与所述目标孔位相匹配，若是，则判定手术对象体表与所述标定端接触的位置为实际孔位。
[0012]可选地，所述第二体征图像模型位于第二坐标系内；所述程序用于执行如下步骤以获取所述实际孔位：
[0013]根据所述标定端的第一图像信息获取所述标定端在所述第二坐标系内的位置信息；
[0014]判断所述标定端在所述第二坐标系内的位置信息是否与所述目标孔位相匹配。
[0015]可选地，所述第二体征图像模型位于第二坐标系内；所述定位装置上设有p个辅助标定端，p是大于或等于3的整数，每个所述辅助标定端与所述标定端之间具有预定位置关系；
[0016]所述程序执行如下步骤以获取所述实际孔位：
[0017]根据所述定位装置的第二图像信息获取至少三个所述辅助标定端在所述第二坐标系内的位置，并根据至少三个所述辅助标定端在所述第二坐标系内的位置以及所述预定位置关系获取所述标定端在所述第二坐标系内的位置；
[0018]判断所述标定端在所述第二坐标系内的位置信息是否与所述目标孔位相匹配。
[0019]可选地，所述第一体征图像模型位于第一坐标系内，所述第二体征图像模型位于第二坐标系内；
[0020]所述程序执行如下步骤以获取所述目标孔位：
[0021]在所述第一体征图像模型上提取第一特征点以及在所述第二体征图像模型上提取第二特征点；
[0022]对所述第一特征点和所述第二特征点进行最大化相似计算，并得到所述第一坐标系和所述第二坐标系的转换矩阵；
[0023]根据所述转换矩阵将所述第一体征图像模型上的所述预孔位转换为所述第二坐标系内的预目标孔位；
[0024]判断所述预目标孔位是否在所述第二体征图像模型的体表，若是，则判定所述预目标孔位为所述目标孔位，若否，则将所述预目标孔位沿第一方向投影至所述第二体征图像模型的体表，得到所述目标孔位；所述第一方向是所述预目标孔位与所述第二体征图像模型的体表上到所述预目标孔位的距离最小的点的连线方向，且所述第一方向指向所述第二体征图像模型的体表。
[0025]可选地，所述程序采用最小化图像灰度值的方式对对所述第一特征点和所述第二特征点执行最大化相似计算。
[0026]可选地，当所述程序判定所述标定端的位置与所述目标孔位相匹配时，所述程序还执行如下步骤：产生第一提示信息，以提示匹配成功；和/或
[0027]当所述程序判定所述标定端的位置与所述目标孔位不匹配且所述标定端的位置与所述目标孔位的距离在预定范围内时，所述程序还执行如下步骤：产生第二提示信息，所述第二提示信息包括所述定位装置的预期移动方向。
[0028]为实现上述目的，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。
[0029]为实现上述目的，本专利技术还提供了一种位置标定系统，包括控制单元及定位装置，所述定位装置上设有标定端，所述标定端的位置信息用于在手术对象的体表进行孔位标定，所述控制单元用于实现如前任一项所述的程序所执行的步骤。
[0030]可选地，所述控制单元还用于产生提示信息以提示所述定位装置的标定端的位置信息与所述目标孔位匹配或不匹配。
[0031]可选地，所述系统还包括提示单元，所述提示单元与所述控制单元通信连接，用于显示所述提示信息。
[0032]可选地，所述位置标定系统包括第二影像设备，所述第二影像设备与所述控制单元通信连接；所述定位装置在所述第二影像设备的视野范围内移动且所述标定端上设有标记物，所述第二影像设备识别所述标记物以获取所述标定端的第一图像信息；所述控制单元根据所述第一图像信息获取所述标定端的位置信息。
[0033]可选地，所述定位装置上包括P个辅助标定端，P是大于或等于3的整数，且每个所述辅助标定端与所述标定端具有预定位置关系；所述辅助标定端上设有标记物，所述第二影像设备识别所述标记物以获取所述辅助标定端的第二图像信息；所述控制单元根据所述第二图像信息获取所述标定端的位置。
[0034]可选地，所述定位装置包括辅助标定部和接触部；所述辅助标定部上设有所述辅助标定端；所述接触部与所述辅助标定部连接，且所述接触部远离所述辅助标定部的一端形成为所述标定端并用于在位置标定过程中接触手术对象体表。
[0035]可选地，所述辅助标定部包括立方体结构，并包括一个第一面和五个第二面；所述接触部为杆状结构，且所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，当所述程序被执行时，执行以下步骤：根据处于第一状态的手术对象的第一体表信息和病灶信息建立第一体征图像模型；所述第一体征图像模型用于规划预孔位；根据处于第二状态的手术对象的第二体表信息建立第二体征图像模型；对所述第二体征图像模型和所述第一体征图像模型进行图像配准，以将所述第一体征图像模型上的所述预孔位转换为所述第二体征图像模型上的目标孔位；获取一在手术对象的体表移动的定位装置的标定端的位置信息，所述标定端与手术对象体表接触；判断所述标定端的位置信息是否与所述目标孔位相匹配，若是，则判定手术对象体表与所述标定端接触的位置为实际孔位。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，所述第二体征图像模型位于第二坐标系内；所述程序用于执行如下步骤以获取所述实际孔位：根据所述标定端的第一图像信息获取所述标定端在所述第二坐标系内的位置信息；判断所述标定端在所述第二坐标系内的位置信息是否与所述目标孔位相匹配。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，所述第二体征图像模型位于第二坐标系内；所述定位装置上设有p个辅助标定端，p是大于或等于3的整数，每个所述辅助标定端与所述标定端之间具有预定位置关系；所述程序执行如下步骤以获取所述实际孔位：根据所述定位装置的第二图像信息获取至少三个所述辅助标定端在所述第二坐标系内的位置，并根据至少三个所述辅助标定端在所述第二坐标系内的位置以及所述预定位置关系获取所述标定端在所述第二坐标系内的位置；判断所述标定端在所述第二坐标系内的位置信息是否与所述目标孔位相匹配。4.根据权利要求1所述的计算机可读存储介质，其特征在于，所述第一体征图像模型位于第一坐标系内，所述第二体征图像模型位于第二坐标系内；所述程序执行如下步骤以获取所述目标孔位：在所述第一体征图像模型上提取第一特征点以及在所述第二体征图像模型上提取第二特征点；对所述第一特征点和所述第二特征点进行最大化相似计算，并得到所述第一坐标系和所述第二坐标系的转换矩阵；根据所述转换矩阵将所述第一体征图像模型上的所述预孔位转换为所述第二坐标系内的预目标孔位；判断所述预目标孔位是否在所述第二体征图像模型的体表，若是，则判定所述预目标孔位为所述目标孔位，若否，则将所述预目标孔位沿第一方向投影至所述第二体征图像模型的体表，得到所述目标孔位；所述第一方向是所述预目标孔位与所述第二体征图像模型的体表上到所述预目标孔位的距离最小的点的连线方向，且所述第一方向指向所述第二体征图像模型的体表。5.根据权利要求4所述的计算机可读存储介质，其特征在于，所述程序采用最小化图像灰度值的方式对对所述第一特征点和所述第二特征点执行最大化相似计算。
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，当所述程序判定所述标定端的位置与所述目标孔位相匹配时，所述程序还执行如下步骤：产生第一提示信息，以提示匹配成功；和/或当所述程序判定所述标定端的位置与所述目标孔位不匹配且所述标定端的位置与所述目标孔位的距离在预定范围内时，所述程序还执行如下步骤：产生第二提示信息，所述第二提示信息包括所述定位装置的预期移动方向。7.一种电子设备，包括处理器和如权利要求1
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6中任一项所述的计算机可读存储介质，所述处...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，王家寅，何超，江磊，袁帅，
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：