用于开放式脊柱椎板减压手术导航系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于开放式脊柱椎板减压手术导航系统，包括：第一图像采集设备和导航机器人，第一图像采集设备用于采集患者的脊柱和设置于脊柱上的脊柱标记件的第一图像；导航机器人包括：机器人台、手术设备、第二图像采集设备和控制设备，手术设备和第二图像采集设备设置于机器人台车上，第二图像采集设备用于采集脊柱标记件和设置于手术设备上的骨钻标记件的第二图像；控制设备分别与手术设备和第二图像采集设备相连，用于识别第一图像和第二图像，并生成第一导航路径和第二导航路径，控制手术设备沿着第二导航路径进行减压手术。该系统可以协助医生进行手术规划，提高手术精度，降低手术风险。降低手术风险。降低手术风险。

【技术实现步骤摘要】
用于开放式脊柱椎板减压手术导航系统


[0001]本技术涉及医疗器械
，特别涉及一种用于开放式脊柱椎板减压手术导航系统。

技术介绍

[0002]近年来，脊椎病变发病率越来越高，并呈现出年轻化的趋势，清除脊柱病变是脊柱外科手术的关键环节，对医生的心理素质、手术经验、专业技巧要求高，避免对脊髓、神经等重要部位的损伤。
[0003]然而，在进行脊柱椎板减压手术时仅仅依靠医生的手术经验操作手术设备进行手术，目前的设备缺乏手术实时定位和导航的功能，无法为医生手术提供有效的帮助，亟待解决。

技术实现思路

[0004]本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为此，本技术的目的在于提出一种用于开放式脊柱椎板减压手术导航系统，可以在脊椎椎板减压手术过程中对病灶脊柱椎板进行定位和导航，协助医生进行手术规划，以提高手术精度，降低手术风险。
[0006]为达到上述目的，本技术提出了一种用于开放式脊柱椎板减压手术导航系统，包括：第一图像采集设备，用于采集患者的脊柱和设置于脊柱上的脊柱标记件的第一图像；与所述第一图像采集设备通信的导航机器人，所述导航机器人包括：
[0007]机器人台车；设置于所述机器人台车上的手术设备和第二图像采集设备，用于采集所述脊柱标记件和设置于所述手术设备上的骨钻标记件的第二图像；控制设备，所述控制设备分别与所述手术设备和所述第二图像采集设备相连，用于识别所述第一图像得到脊柱信息和脊柱标记件的第一位置，并识别所述第二图像得到脊柱标记件的第二位置和骨钻标记件的第三位置，以所述第一位置为坐标原点建立第一坐标系，根据所述脊柱信息生成在所述第一坐标系的三维点云，利用所述三维点云生成第一导航路径，以所述第三位置为坐标原点建立第二坐标系，并在所述第二坐标系中标定手术设备的超声骨钻针尖的第四位置坐标，根据所述第二位置和所述第三位置的位置关系确定所述第一导航路径在所述第二坐标系对应的起点坐标和终点坐标，根据所述起点坐标、所述终点坐标和第四位置坐标生成第二导航路径，控制所述手术设备沿着所述第二导航路径进行减压手术。
[0008]本技术的用于开放式脊柱椎板减压手术导航系统，根据第一图像采集设备采集的脊柱图像生成三维点云模型，并基于脊柱标记件的位置规划导航路径，并将导航机器人坐标系与脊柱点云模型坐标系转化到统一坐标系中，且第二图像采集设备可以基于骨钻标记件精确地对脊柱椎板进行定位，并在导航机器人坐标系下规划导航，从而提高了手术的精确程度，缩短了手术时间，降低了手术风险和对患者可能的损伤。
[0009]进一步地，所述导航机器人还包括：设置于所述机器人台车上的机器人手臂。
[0010]进一步地，所述手术设备包括：骨钻夹持主体，所述骨钻夹持主体通过连接件与所述机器人手臂一端相连；超声骨钻，所述超声骨钻设置于所述骨钻夹持主体内。
[0011]进一步地，所述导航机器人还包括：力传感器，所述力传感器设置于所述连接件与所述机器人手臂一端之间；力传感器把手，所述力传感器把手设置于所述连接件与所述力传感器相连处。
[0012]进一步地，所述导航机器人还包括：显示设备，所述显示设备与所述控制设备相连，用于显示所述第一导航路径和第二导航路径。
[0013]可选地，所述第一图像采集设备为深度相机，所述第二图像采集设备为双目相机。
[0014]本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0015]本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0016]图1为根据本技术实施例的用于开放式脊柱椎板减压手术导航系统的方框示意图；
[0017]图2为根据本技术实施例的用于开放式脊柱椎板减压手术导航系统的结构示意图；
[0018]图3为根据本技术实施例的用于开放式脊柱椎板减压手术导航系统的局部放大图；
[0019]图4为根据本技术实施例的用于开放式脊柱椎板减压手术导航系统的控制方法流程图。
具体实施方式
[0020]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0021]目前，常规的脊柱椎板减压手术需要医生手持骨钻剔除病灶椎板，对医生的心理素质、手术经验、专业技巧要求高，但随着社会老龄化的加快，脊柱疾病发病率逐年上升，经验丰富的外科医生严重不足，因此手术过程中的定位和导航对于提高手术精准度具有极大的帮助。
[0022]为此，本技术实施例基于深度相机与双目视觉设计了脊柱椎板减压手术机器人导航系统，可以根据脊柱信息生成三维点云，医生可在导航界面上规划手术路径，使用计算机分析后，机器人开始进行椎板切除手术；脊柱椎板减压机器人导航系统定位精准，运动平稳，降低了手术难度，给医生与患者带来了极大的便利。
[0023]下面参照附图描述根据本技术实施例提出的用于开放式脊柱椎板减压手术导航系统及方法，首先将参照附图描述根据本技术实施例提出的用于开放式脊柱椎板减压手术导航系统。
[0024]图1是本技术一个实施例的用于开放式脊柱椎板减压手术导航系统的方框示意图。
[0025]如图1所示，该用于开放式脊柱椎板减压手术导航系统10包括：第一图像采集设备100和导航机器人200。
[0026]其中，第一图像采集设备100，用于采集患者的脊柱和设置于脊柱上的脊柱标记件的第一图像；导航机器人200与第一图像采集设备100通信。
[0027]在本实施例中，第一图像采集设备100可以为深度相机，用于采集脊柱信息与脊柱标记件位置；其中，脊柱标记件可以为脊柱Marker，如图2所示，医生对患者麻醉后，切开脊柱表面的皮肤，暴露出脊柱的外型在第一图像采集设备100可见的范围之内，在脊柱上放置脊柱标记件300。
[0028]需要说明的是，如图3所示，第一图像采集设备100可以设置于三角上，第一图像采集设备100的采集角度以及放置位置的远近可以根据实际情况进行调节，对此不作具体限定。
[0029]在本实施例中，导航机器人200与第一图像采集设备100之间可以采用无线或者有线的方式进行通信，对此不作具体限定。
[0030]在本实施例中，如图1至图3所示，导航机器人200包括：机器人台车210、手术设备220、第二图像采集设备230和控制设备240。
[0031]具体而言，手术设备220和第二图像采集设备230设置于机器人台车210上，用于采集脊柱标记件和设置于手术设备220上的骨钻标记件221的第二图像；控制设备240分别与手术设备220和第二图像采集设备230相连，用于识别第一图像得到脊柱信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于开放式脊柱椎板减压手术导航系统，其特征在于，包括：第一图像采集设备，用于采集患者的脊柱和设置于脊柱上的脊柱标记件的第一图像；与所述第一图像采集设备通信的导航机器人，所述导航机器人包括：机器人台车；设置于所述机器人台车上的手术设备和第二图像采集设备，用于采集所述脊柱标记件和设置于所述手术设备上的骨钻标记件的第二图像；以及控制设备，所述控制设备分别与所述手术设备和所述第二图像采集设备相连，用于识别所述第一图像得到脊柱信息和脊柱标记件的第一位置，并识别所述第二图像得到脊柱标记件的第二位置和骨钻标记件的第三位置。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述导航机器人还包括：设置于所述机器人台车上的机器人手臂。3.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇，胡磊，王丽，李嘉浩，耿宝多，陈炳荣，
申请(专利权)人：中国医学科学院北京协和医院，
类型：新型
国别省市：