用于骨科手术机器人的基于制造技术

本发明专利技术涉及一种用于骨科手术机器人的基于

【技术实现步骤摘要】
用于骨科手术机器人的基于OCT成像的定位导航方法


[0001]本专利技术涉及一种用于骨科手术机器人的基于
OCT
成像的定位导航方法，该骨科手术机器人具有
OCT
成像设备和用于安装手术工具的手术工具机械臂以及用于安装
OCT
成像设备的成像设备机械臂
。

技术介绍

[0002]红外导航是基于探测反射小球来定位各种手术器具以及手术区域的一种定位导航技术
。
为了实现术中精准导航，红外定位导航系统通常需要与术中三维影像与术中
CT、
术前
CT
配准后开始执行对手术机器人进行导航，这就容易导致术中医生和患者都会暴露在大量射线中
。
同时，术中三维
CT
机器推进推出扫描等步骤也会将手术流程复杂化，并且患者的运动
、
呼吸或手术中其他运动也无法被及时探测，这会降低导航的精确度并影响到最终的手术效果
。
光学相干断层成像
(Optical Coherence Tomography,OCT)
是光学断层扫描技术的一种，它能够提供具有微米分辨率和毫米穿透深度的实时二维或三维图像
。
由于其能提供深度信息
、
非侵入
、
成像快
、
分辨率高等优点，被广泛应用于眼科手术的术中导航
。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于骨科手术机器人的基于
OCT
成像的定位导航方法，通过该方法能够显著降低患者在手术过程中受到的辐射量
。
[0004]该技术问题通过一种用于骨科手术机器人的基于
OCT
成像的定位导航方法解决，该骨科手术机器人包括具有
OCT
成像探头的
OCT
成像设备
、
用于安装手术工具的手术工具机械臂和用于安装
OCT
成像设备的成像设备机械臂，根据本专利技术规定，所述定位导航方法包括下列步骤：
[0005]S1:
通过
OCT
成像探头对待手术区域进行扫描，以采集待手术区域的
OCT
图像；
[0006]S2:
将所述
OCT
图像与术前医学图像进行第一配准，以获取术前规划信息；
[0007]S3
：通过
OCT
成像探头扫描手术工具机械臂或手术工具，以获取用于在成像设备机械臂与手术工具机械臂之间配准的精配准矩阵；
[0008]S4:
通过
OCT
成像探头实时扫描待手术区域，以更新待手术区域和成像设备机械臂之间的位置关系；
[0009]S5
：借助精配准矩阵实时更新手术工具机械臂在
OCT
坐标系中的实时坐标和手术工具在
OCT
坐标系中的实时位姿；
[0010]S6
：基于所述实时坐标和所述实时位姿并且依照配准的手术规划信息控制手术工具机械臂和
/
或手术工具进行手术操作
。
由于根据本专利技术的方法免去医学成像设备对患者在术中的扫描，因此大大降低了患者受到的辐射量，更利于患者的身体健康
。
[0011]在根据本专利技术的一种扩展方案中规定，在步骤
S2
中，借助该第一配准矩阵将术前医学图像中的手术规划信息转化为
OCT
坐标系中的手术规划信息，其中，所述第一配准矩阵根据
OCT
图像的三维坐标点云和医学图像的三维坐标点云算出
。
[0012]在根据本专利技术的进一步扩展的方案中规定，在步骤
S3
之前，根据成像设备机械臂与手术工具机械臂之间的位置关系求取在成像设备机械臂与手术工具机械臂之间的第二配准矩阵，其中，所述第二配准矩阵由成像设备机械臂在机器人坐标系中的坐标与手术工具机械臂在机器人坐标系中的坐标算出
。
[0013]在根据本专利技术的再进一步扩展的方案中规定，借助该第二配准矩阵，将
OCT
成像探头的视线区域在成像设备机械臂坐标系中的坐标转换成在手术工具机械臂坐标系中的坐标，以便将手术工具机械臂移动到所述视线区域中，其中，所述视线区域优选位于待手术区域附近的能够被
OCT
成像设备扫描到的区域
。
[0014]在根据本专利技术的进一步扩展的方案中规定，获取精配准矩阵的方式是扫描设置在手术工具机械臂或手术工具上的
OCT
成像探头可识别的第一标记
。
[0015]在根据本专利技术的更进一步扩展的方案中规定，在步骤
S4
中，通过
OCT
成像探头扫描设置在待手术区域上的
OCT
成像探头可识别的第二标记，以获得待手术区域在
OCT
坐标系中的实时坐标
。
由此，能够避免由患者或手术床的不可避免的轻微移动造成的手术规划出错
。
[0016]在根据本专利技术的进一步扩展的方案中规定，在步骤
S5
中通过手术工具机械臂系统本身获得手术工具机械臂在其手术工具机械臂坐标系中的实时坐标，并且基于手术工具的尺寸和形状获得手术工具在手术工具机械臂坐标系中的实时位姿，然后借助精配准矩阵将所述实时坐标和实时位姿转换为手术工具机械臂在
OCT
坐标系中的实时坐标和手术工具在
OCT
坐标系中的实时位姿
。
[0017]在根据本专利技术的进一步扩展的方案中规定，提供具有与
OCT
成像探头相同视场的影像设备，通过该影像设备识别用于标识待手术区域的能被影像设备识别的标记，以便获得待手术区域在
OCT
成像设备坐标系中的原始位置坐标，据此计算出在待手术区域上方正对它的成像位置，然后将成像设备机械臂移动到该成像位置
。
由此，能够自动地将成像设备机械臂移动到成像位置，提高了骨科手术机器人的自动化程度
。
[0018]在根据本专利技术的进一步扩展的方案中规定，所述术前医学图像通过医学成像设备采集，在所述术前医学图像的三维模型上记载有手术规划信息
。
附图说明
[0019]下面结合附图进一步阐述本专利技术的特点和优点，在附图中：
[0020]图1是能够实现基于
OCT
成像的定位导航方法的骨科手术机器人的非限制性实施例；
[0021]图2是根据本专利技术的用于骨科手术机器人的基于
OCT
成像的定位导航方法的流程图
。
[0022]参考附图，其中相同的附图标记在多个视图中指代相同的部件
。
附图主要说明各要素，例如部件
、
构件之间的位置关系
、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于骨科手术机器人的基于
OCT
成像的定位导航方法，该骨科手术机器人包括具有
OCT
成像探头的
OCT
成像设备
、
用于安装
OCT
成像设备的成像设备机械臂和至少一个用于安装手术工具的手术工具机械臂，其特征在于，所述定位导航方法包括下列步骤：
S1:
通过
OCT
成像探头对待手术区域进行扫描，以采集待手术区域的
OCT
图像；
S2:
将所述
OCT
图像与术前医学图像进行第一配准，以获取术前规划信息；
S3
：通过
OCT
成像探头扫描手术工具机械臂或手术工具，以获取用于在成像设备机械臂与手术工具机械臂之间配准的精配准矩阵；
S4:
通过
OCT
成像探头实时扫描待手术区域，以更新待手术区域和成像设备机械臂之间的位置关系；
S5
：借助精配准矩阵实时更新手术工具机械臂在
OCT
坐标系中的实时坐标和手术工具在
OCT
坐标系中的实时位姿；
S6
：基于所述实时坐标和所述实时位姿并且依照配准的手术规划信息控制手术工具机械臂和
/
或手术工具进行手术操作
。2.
根据权利要求1所述的定位导航方法，其特征在于，在步骤
S2
中，借助该第一配准矩阵将术前医学图像中的手术规划信息转化为
OCT
坐标系中的手术规划信息
。3.
根据权利要求2所述的定位导航方法，其特征在于，所述第一配准矩阵根据
OCT
图像的三维坐标点云和医学图像的三维坐标点云算出
。4.
根据权利要求1或2所述的定位导航方法，其特征在于，在步骤
S3
之前，根据成像设备机械臂与手术工具机械臂之间的位置关系求取在成像设备机械臂与手术工具机械臂之间的第二配准矩阵
。5.
根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：春风化雨苏州智能医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：