椎板磨削控制方法及手术机器人系统技术方案

本发明专利技术公开了一种椎板磨削控制方法及手术机器人系统，其涉及外科手术机器人领域。其技术方案要点包括：获取椎板的医学图像，并根据医学图像建立椎板三维模型；获取磨削工具的移动行程范围，并根据移动行程范围建立磨削三维模型；将磨削三维模型与椎板三维模型相交来获取椎板的待磨削区域。本发明专利技术将磨削三维模型与椎板三维模型相交来获取椎板的待磨削区域，能够降低操作难度和要求，并且提高效率；同时，具象化的磨削三维模型能够让医生对磨削动作拥有更加清晰和直观的认识，从而能够对不同形态的椎板三维模型分别确定出合适的待磨削区域，进而能够提高效率以及手术质量。进而能够提高效率以及手术质量。进而能够提高效率以及手术质量。

【技术实现步骤摘要】
椎板磨削控制方法及手术机器人系统


[0001]本专利技术涉及外科手术机器人领域，更具体地说，它涉及一种椎板磨削控制方法及手术机器人系统。

技术介绍

[0002]椎板减压术是脊柱手术中常见的一种术式，也是高风险的外科手术之一。传统的椎板减压手术需要医生手持医用骨钻等手术工具对患者病灶区的椎板进行切割、磨削等操作，以剔除椎板并缓解该处的神经压力。但传统手术对医生的要求极高，它不仅要求医生具有熟练的手术技巧和较强的心理素质，还要求医生在手术过程中保持饱满的精神状态，医生一旦出现疲惫或紧张均可能导致误操作，从而导致严重后果。
[0003]现有授权公告号为CN110936379B的中国专利，公开了一种机器人控制方法、机器人控制装置及机器人，其控制方法包括从三维重建图像中获取待切削的椎板区域，然后根据椎板的各个位置点来获取机器人在切削过程中的运动路径；在获取待切削的椎板区域时，建立包围待切削的椎板区域的包围盒；其中，医生可以用鼠标拖动该控制点实现包围盒尺寸的调整，也可以通过深度学习网络从三维重建图像中获取待切削的椎板区域，并建立包围待切削的椎板区域的包围盒，而无需医生手动调整包围盒。
[0004]通过深度学习网络来自动建立包围盒，也是基于医生大量的实际操作案例。所以，上述专利中对包围盒的建立主要还是依赖于医生用鼠标拖动控制点来调整。
[0005]但是，医生用鼠标控制点来调整包围盒的尺寸，这样的操作方式不仅效率低，而且对医生的要求也较高。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种椎板磨削控制方法，其将磨削三维模型与椎板三维模型相交来获取椎板的待磨削区域，能够降低操作难度和要求，并且提高效率；同时，具象化的磨削三维模型能够让医生对磨削动作拥有更加清晰和直观的认识，从而能够对不同形态的椎板三维模型分别确定出合适的待磨削区域，进而能够提高效率以及手术质量。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种椎板磨削控制方法，所述磨削控制方法包括：获取椎板的医学图像，并根据医学图像建立椎板三维模型；获取磨削工具的移动行程范围，并根据移动行程范围建立磨削三维模型；将磨削三维模型与椎板三维模型相交来获取椎板的待磨削区域。
[0008]进一步地，所述磨削三维模型与椎板三维模型相交后，调节磨削三维模型来获取椎板的待磨削区域；建立一个或者多个磨削三维模型与椎板三维模型的相交截面来辅助调节磨削三维模型。
[0009]进一步地，所述磨削控制方法还包括：在磨削三维模型的顶角处建立起点指示模型。
[0010]进一步地，获取待磨削区域的截面轮廓线，沿着截面轮廓线建立磨削边界线，以磨削边界线为基准设定磨削安全余量。
[0011]进一步地，所述磨削控制方法还包括：以磨削边界线为引导路径，沿着引导路径来建立磨削路径。
[0012]进一步地，以磨削边界线为引导路径，以磨削安全余量为半径，建立多个沿引导路径阵列布置的圆；所述磨削路径包括位于截面轮廓线内、与多个圆相切的磨削线。
[0013]进一步地，所述磨削路径包括多个磨削线；其中，在后执行的磨削线作为相邻的在先执行的磨削线的引导路径。
[0014]进一步地，所述磨削三维模型的数量为一个；或者，所述磨削三维模型的数量为多个，并且将多个磨削三维模型分别与椎板三维模型的不同位置相交。
[0015]进一步地，所述磨削工具在二维平面内移动，其移动行程范围包括第一方向行程以及第二方向行程，第一方向垂直于第二方向；或者，所述磨削工具在三维空间内移动，其移动行程范围包括第一方向行程、第二方向行程以及第三方向行程，第一方向、第二方向以及第三方向相互垂直。
[0016]本专利技术的另一目的在于提供一种手术机器人系统，并提供了如下技术方案：一种手术机器人系统，用于执行上述椎板磨削控制方法。
[0017]进一步地，包括磨削工具、用于驱动磨削工具移动来执行磨削动作的手术运动平台以及用于驱动手术运动平台移动的机械臂；所述手术运动平台为二轴运动平台，用于驱动磨削工具在二维平面内移动；或者，所述手术运动平台为三轴运动平台，用于驱动磨削工具在三维空间内移动。
[0018]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：医生可以通过鼠标拖动磨削三维模型进行移动或者旋转，然后根据椎板三维模型的具体形态来改变相交区域，从而获取合适的待磨削区域；医生不需要调节磨削三维模型的形状和体积，只需要控制磨削三维模型进行平移或者旋转即可，从而能够降低操作难度和要求，并且提高效率；同时，具象化的磨削三维模型能够让医生对磨削动作拥有更加清晰和直观的认识，从而能够对不同形态的椎板三维模型分别确定出合适的待磨削区域，进而能够提高效率以及手术质量；沿着截面轮廓线建立磨削边界线，并且以磨削边界线为引导路径，然后沿着引导路径来建立磨削路径，这样能够提高磨削的安全性，避免出现磨穿的情况。
附图说明
[0019]图1为实施例1中椎板磨削控制方法的流程示意图；图2为实施例1中椎板三维模型与两个磨削三维模型的示意图；图3为实施例1中椎板三维模型、磨削三维模型以及三个相交截面的示意图；图4为实施例1中椎板三维模型与一个磨削三维模型的示意图；图5为实施例1中截面轮廓线的示意图；
图6为实施例1中截面轮廓线与磨削边界线的示意图；图7为实施例1中截面轮廓线、磨削边界线以及磨削路径的示意图；图8为实施例1中磨削边界线、第一圆以及第一磨削线的示意图；图9为实施例1中磨削边界线、第一圆、第一磨削线、第二圆以及第二磨削线的示意图。
具体实施方式
[0020]以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0021]本具体实施例仅仅是对本专利技术的解释，其并不是对本专利技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本专利技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1：
[0022]一种椎板磨削控制方法，参照图1至图9，其包括分别建立椎板三维模型和磨削三维模型，然后将磨削三维模型与椎板三维模型相交,来获取待磨削区域；具体地，建立椎板三维模型，需要获取椎板的医学图像，例如CT影像，然后根据医学图像来建立椎板三维模型；建立磨削三维模型，需要获取磨削工具的移动行程范围，然后根据移动行程范围来建立磨削三维模型；获取待磨削区域，需要先将磨削三维模型与椎板三维模型相交，然后可以调节磨削三维模型来改变相交区域的形状或者体积，确定后的相交区域则为椎板的待磨削区域。
[0023]其中，选定磨削工具以及磨削工具的移动行程范围之后，磨削三维模型的形状和体积则是固定的，所以医生只需要控制磨削三维模型进行平移或者旋转即可；例如，医生可以通过鼠标拖动磨削三维模型进行移动或者旋转，也可以配合键盘来输入具体的平移距离或者旋转角度，从而根据椎板三维模型的具体形态来改变相交区域，进而获取合适的待磨削区域；医生不需要调节磨削三维模型的形状和体积，只需要控制磨削三维模型进行平移或者旋转即可，从而能够降低操作难度和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种椎板磨削控制方法，其特征在于，所述磨削控制方法包括：获取椎板的医学图像，并根据医学图像建立椎板三维模型；获取磨削工具的移动行程范围，并根据移动行程范围建立磨削三维模型；将磨削三维模型与椎板三维模型相交来获取椎板的待磨削区域。2.根据权利要求1所述的椎板磨削控制方法，其特征在于：所述磨削三维模型与椎板三维模型相交后，调节磨削三维模型来获取椎板的待磨削区域；建立一个或者多个磨削三维模型与椎板三维模型的相交截面来辅助调节磨削三维模型。3.根据权利要求1所述的椎板磨削控制方法，其特征在于：所述磨削控制方法还包括：在磨削三维模型的顶角处建立起点指示模型。4.根据权利要求1所述的椎板磨削控制方法，其特征在于：获取待磨削区域的截面轮廓线，沿着截面轮廓线建立磨削边界线，以磨削边界线为基准设定磨削安全余量。5.根据权利要求4所述的椎板磨削控制方法，其特征在于：所述磨削控制方法还包括：以磨削边界线为引导路径，沿着引导路径来建立磨削路径。6.根据权利要求5所述的椎板磨削控制方法，其特征在于：以磨削边界线为引导路径，以磨削安全余量为半径，建立多个沿引导路径阵列布置的圆；所述磨削路径包括位于截面轮廓线内、与多个圆相切的磨削线。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁锡杰，居庆玮，黄伟，陆臻陶，孙东辉，姜黎威，
申请(专利权)人：鑫君特苏州医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：