脑穿刺辅助装置及方法制造方法及图纸

本说明书提供了脑穿刺辅助装置及方法，其中方法包括：在超声探头贴在头部目标位置变换多个位姿的情况下，获取超声探头的各个位姿，并控制超声探头在各个位姿下朝向脑部区域发射超声并接收超声回波；根据超声探头的各个位姿及其对应的超声回波，建立脑部区域的三维超声图像；基于三维超声图像执行脑穿刺辅助操作，以辅助医生控制手术机器人执行脑穿刺。本方案在术前能够辅助实现手术路径规划，在术中能够实现实时导航，降低术中脑漂移对手术精度的影像；可以自动获取超声探头的接收到的回波信号，并自动根据超声回波信号建立三维超声图像，无需人工干预，自动化程度较高，从而使得医生能够专注于脑穿刺手术操作本身。生能够专注于脑穿刺手术操作本身。生能够专注于脑穿刺手术操作本身。

【技术实现步骤摘要】
脑穿刺辅助装置及方法


[0001]本申请涉及医疗器械
，特别涉及脑穿刺辅助装置及方法。

技术介绍

[0002]由于社会人口老龄化的趋势及人们的生活不规律，脑部疾病的发病率逐渐增多；引起大家对脑部疾病的关注，增加了对脑部检查的关注。
[0003]现有的脑部检查方法包括需要开颅和不需要开颅的成像方法两种。其中开颅的检查方法在开颅暴露脑膜后，可以采用超声探头在脑膜上发射超声信号并接收超声回波，根据超声回波确定脑膜底部的脑组织状况。不开颅的检查方法包括：CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)、CTA(Computed Tomographic Angiography，计算机断层血管造影)、核磁成像等。其中，CT检查会对患者造成辐射；CTA只适用于脑血管的检查，并且部分患者对造影剂存在过敏现象、损害肾功能；核磁成像时间相对较长。此外，CT和核磁成像的方法还不能够在脑穿刺检测过程中实时直观反映脑组织状况。
[0004]目前，患者亟需一种能够减少对患者身体损害，又能够在脑穿刺检测过程中实时直观反映脑组织状况的检查方法。

技术实现思路

[0005]本申请实施方式的目的是提供脑穿刺辅助装置及方法，以提供一种能够减少对患者身体损害，又能够在检测过程中实时直观反映脑组织状况的检查方法。
[0006]为解决上述技术问题，本说明书第一方面提供一种脑穿刺辅助装置，包括：获取单元，用于在超声探头贴在头部目标位置变换多个位姿的情况下，获取所述超声探头的各个位姿，并控制所述超声探头在各个位姿下朝向脑部区域发射超声并接收超声回波；建立单元，用于根据所述超声探头的各个位姿及其对应的超声回波，建立所述脑部区域的三维超声图像；执行单元，用于基于所述三维超声图像执行脑穿刺辅助操作，以辅助医生控制手术机器人执行脑穿刺。
[0007]在一些实施例中，所述执行单元包括：规划子单元，用于在脑穿刺手术之前，根据所述三维超声图像进行脑穿刺手术的路径规划。
[0008]在一些实施例中，所述执行单元包括：更新子单元，用于在脑穿刺手术过程中，实时更新所述脑部区域的三维超声图像；第一识别子单元，用于从所述更新后的三维超声图像中识别出脑部组织图像、病灶图像，以及穿刺针的图像；显示子单元，用于在所述更新后的三维超声图像中显示识别结果，以用于术中导航。
[0009]在一些实施例中，所述执行单元还包括：第二识别子单元，用于从所述更新后的三维超声图像中识别出病灶位置、穿刺针的尖端位置、穿刺针的延伸方向；第一确定子单元，用于根据穿刺针的尖端位置、穿刺针的延伸方向与所述病灶位置的位置关系，确定搭载穿刺针的第一机械臂的控制方案；反馈子单元，用于将所述控制方案反馈至手术医生，以用于手术医生根据所述控制方案控制手术机器人动作。
[0010]在一些实施例中，所述建立单元包括：第一建立子单元和第一变换子单元，用于对所述超声探头的各个位姿对应的超声回波执行操作，其中所述第一建立子单元用于根据当前位姿对应的超声回波信号建立当前位置对应的第一二维超声图像；所述第一变换子单元用于根据当前位姿将所述第一二维超声图像变换至目标坐标系下，得到当前位姿对应的第二二维超声图像；第二建立子单元，用于采用各个位姿对应的第二二维超声图像建立所述脑部区域的三维超声图像。
[0011]在一些实施例中，所述第一变换子单元包括：第二变换子单元，用于根据超声图像坐标系与超声探头坐标系之间的坐标映射关系，将所述超声探头的当前位姿对应的第一二维超声图像中变换至所述超声探头坐标系下，得到第三二维超声图像；其中，所述超声探头的当前位姿对应的第一二维超声图像是在所述超声图像坐标系下的图像；第三变换子单元，用于根据所述超声探头坐标系与机械臂末端坐标系之间的坐标映射关系，将所述第三二维超声图像变换至所述机械臂末端坐标系下，得到第四二维超声图像；第四变换子单元，用于根据所述机械臂末端坐标系与机械臂的基坐标系之间的坐标映射关系，将所述第四二维超声图像变换至所述基坐标系下，得到第二二维超声图像。
[0012]在一些实施例中，所述第一变换子单元包括：第二变换子单元，用于根据超声图像坐标系与超声探头坐标系之间的坐标映射关系，将所述超声探头的当前位姿对应的第一二维超声图像中变换至所述超声探头坐标系下，得到第三二维超声图像；其中，所述超声探头的当前位姿对应的第一二维超声图像是在所述超声图像坐标系下的图像；第二确定子单元，用于在所述超声探头上固定有靶标的情况下，通过光学定位系统确定靶标坐标系与超声探头坐标系之间的坐标映射关系；第五变换子单元，用于根据靶标坐标系与超声探头坐标系之间的坐标映射关系，将所述第三二维超声图像变换至所述靶标坐标系系下，得到第五二维超声图像；第六变换子单元，用于根据靶标坐标系与光学定位系统坐标系之间的坐标映射关系，将所述超声探头的当前位姿对应的第五二维超声图像变换至光学定位系统坐标系下，得到第二二维超声图像。
[0013]在一些实施例中，所述第一变换子单元包括：第二变换子单元，用于根据超声图像坐标系与超声探头坐标系之间的坐标映射关系，将所述超声探头的当前位姿对应的第一二维超声图像中变换至所述超声探头坐标系下，得到第三二维超声图像；其中，所述超声探头的当前位姿对应的第一二维超声图像是在所述超声图像坐标系下的图像；第三确定子单元，用于在所述超声探头上固定有电磁传感器的情况下，确定电磁传感器坐标系与超声探头坐标系之间的坐标映射关系；第七变换子单元，用于根据电磁传感器坐标系与超声探头坐标系之间的坐标映射关系，将所述第三二维超声图像变换至所述电磁传感器坐标系系下，得到第六二维超声图像；控制子单元，用于控制电磁定位系统中磁场发生器建立磁场，并获取所述电磁传感器的感应值；第四确定子单元，用于根据所述电磁传感器的感应值，确定电磁传感器坐标系与电磁定位系统坐标系之间的坐标映射关系；第八变换子单元，用于根据电磁传感器坐标系与电磁定位系统坐标系之间的坐标映射关系，将所述第六二维超声图像变换至电磁定位系统坐标系下，得到第二二维超声图像。
[0014]在一些实施例中，所述装置还包括：控制单元，用于在超声探头贴在头部目标位置的情况下，控制搭载所述超声探头的第二机械臂自动调整位姿以带动所述超声探头贴在头部目标位置自动变换位姿。
[0015]本说明书第二方面提供一种脑穿刺辅助方法，包括：在超声探头贴在头部目标位置变换多个位姿的情况下，获取所述超声探头的各个位姿，并控制所述超声探头在各个位姿下朝向脑部区域发射超声并接收超声回波；根据所述超声探头的各个位姿及其对应的超声回波，建立所述脑部区域的三维超声图像；基于所述三维超声图像执行脑穿刺辅助操作，以辅助医生控制手术机器人执行脑穿刺。
[0016]在一些实施例中，基于所述三维超声图像执行脑穿刺辅助操作，包括：在脑穿刺手术之前，根据所述三维超声图像进行脑穿刺手术的路径规划。
[0017]在一些实施例中，基于所述三维超声图像执行脑穿刺辅助操作，包括：在脑穿刺手术过程中，实时更新所述脑部区域的三维超声图像；从所述更新本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脑穿刺辅助装置，其特征在于，包括：获取单元，用于在超声探头贴在头部目标位置变换多个位姿的情况下，获取所述超声探头的各个位姿，并控制所述超声探头在各个位姿下朝向脑部区域发射超声并接收超声回波；建立单元，用于根据所述超声探头的各个位姿及其对应的超声回波，建立所述脑部区域的三维超声图像；执行单元，用于基于所述三维超声图像执行脑穿刺辅助操作，以辅助医生控制手术机器人执行脑穿刺。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述执行单元包括：规划子单元，用于在脑穿刺手术之前，根据所述三维超声图像进行脑穿刺手术的路径规划；和/或，所述执行单元包括：更新子单元，用于在脑穿刺手术过程中，实时更新所述脑部区域的三维超声图像；第一识别子单元，用于从更新后的三维超声图像中识别出脑部组织图像、病灶图像，以及穿刺针的图像；显示子单元，用于在所述更新后的三维超声图像中显示识别结果，以用于术中导航。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述执行单元还包括：第二识别子单元，用于从所述更新后的三维超声图像中识别出病灶位置、穿刺针的尖端位置、穿刺针的延伸方向；第一确定子单元，用于根据穿刺针的尖端位置、穿刺针的延伸方向与所述病灶位置的位置关系，确定搭载穿刺针的第一机械臂的控制方案；反馈子单元，用于将所述控制方案反馈至手术医生，以用于手术医生根据所述控制方案控制手术机器人动作。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述建立单元包括：第一建立子单元和第一变换子单元，用于对所述超声探头的各个位姿对应的超声回波执行操作，其中所述第一建立子单元用于根据当前位姿对应的超声回波信号建立当前位置对应的第一二维超声图像；所述第一变换子单元用于根据当前位姿将所述第一二维超声图像变换至目标坐标系下，得到当前位姿对应的第二二维超声图像；第二建立子单元，用于采用各个位姿对应的第二二维超声图像建立所述脑部区域的三维超声图像。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一变换子单元包括：第二变换子单元，用于根据超声图像坐标系与超声探头坐标系之间的坐标映射关系，将所述超声探头的当前位姿对应的第一二维超声图像中变换至所述超声探头坐标系下，得到第三二维超声图像；其中，所述超声探头的当前位姿对应的第一二维超声图像是在所述超声图像坐标系下的图像；第三变换子单元，用于根据所述超声探头坐标系与机械臂末端坐标系之间的坐标映射关系，将所述第三二维超声图像变换至所述机械臂末端坐标系下，得到第四二维超声图像；第四变换子单元，用于根据所述机械臂末端坐标系与机械臂的基坐标系之间的坐标映
射关系，将所述第四二维超声图像变换至所述基坐标系下，得到第二二维超声图像。6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一变换子单元包括：第二变换子单...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，马菁阳，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，
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：