一种一体化透视制造技术

本发明专利技术涉及一种一体化透视

【技术实现步骤摘要】
一种一体化透视CT及介入手术机器人系统及其使用方法


[0001]本专利技术属
CT
扫描介入手术机器人
，特别是涉及一种一体化透视
CT
及介入手术机器人系统及其使用方法
。

技术介绍

[0002]随着微创手术的不断兴起，手术导航系统也伴随该术不断发展
。
手术导航系统
(Image Guided Surgery
，
IGS)
是指以
CT、MRI
等医学影像数据为基础，医生在术前利用医学影像设备和计算机图形学的方法，对患者多模式的图像数据进行三维重建和可视化处理，获得三维模型，制定合理
、
定量的手术计划，开展术前模拟；在术中通过注册操作，把三维模型与患者的实际体位
、
空间中手术器械的实时位置统一在一个坐标系下，利用三维定位系统，对手术器械在空间中的位置实时采集并显示，医生通过观察三维模型中手术器械与病变部位的相对位置关系，对病人进行导航手术治疗
。
[0003]传统
CT
引导下的穿刺手术，医生不借助辅助器械纯靠医生经验进行穿刺手术，流程是（1）先穿刺术前
CT
扫描；（2）再根据
CT
影像确认位置与路径；（3）再靠医生经验穿刺进针（盲穿）；（4）再进行
CT
扫描一次看图像穿刺针与病灶组织距离差多少；（5）再回到前面的步骤确认位置与路径医生进行穿刺进针再
CT
扫描对比重复
234
步骤往复直至穿刺针穿到病灶组织完成穿刺手术
。
这过程中调整次数多，一般需要
30~45
分钟
。
[0004]为了节省手术时间
、
减少
CT
扫描次数需要实现无需医生亲自操刀的设备全自动穿刺，因此需要克服以下困难：常规的机械臂难以随患者进入狭小的
CT
扫描仪空间中，且机械臂的金属部件会在
CT
影像中产生伪影严重影响数据质量；如果要将患者从
CT
扫描仪中拉出后再行穿刺会导致扫描次数增多，且由于患者移位需要退针重新穿刺；系统难以将
CT
扫描得到的影响与手术导航系统中的三维模型自动配准，需要反复扫描进行位置确认
。
此外，常规的机械臂通常设于患者一侧，难以对对侧的患处进行穿刺，灵活度较低，穿刺范围较小，多个病灶需要转移设备并重新规划手术路径，导致手术时间的延长
。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种一体化透视
CT
及介入手术机器人系统及其使用方法，实现设备全自动穿刺手术
。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种一体化透视
CT
及介入机器人系统，包括
CT
扫描仪，还包括安装于
CT
扫描仪上的床板
、
可拆卸地设于所述床板上的多轴穿刺机器人及操作系统，所述床板的两侧等间距地设有若干可被
CT
扫描仪清晰扫描到的扫描参考点，所述多轴穿刺机器人的下部设有用于容纳患者躯体的空腔，上部设有通过多轴伺服运动机构控制可在所述床板上部移动的穿刺组件，所述穿刺组件上设有可被
CT
扫描仪清晰扫描到的穿刺定位结构，所述穿刺组件的材质为不影响
CT
扫描仪影像质量稳定的低密度材料
。
[0007]优先地，所述床板的一侧设有与所述操作系统相连的图像显示及监视系统，所述
图像显示及监视系统包括通过多轴伺服运动支架设置在所述床板一侧的光学摄像头
。
[0008]优选地，所述多轴穿刺机器人通过设于
CT
扫描室一侧控制室内的操作系统远程控制，所述操作系统包括系统操作屏
、
机械臂操控杆及急停按钮，所述操作系统还包括用于控制所述
CT
扫描仪的鼠标
、CT
扫描确定键
、CT
移动床操控杆及
CT
床退出脚踏板
。
[0009]为了解决以上问题，本专利技术还采用一种一体化透视
CT
及介入机器人系统的使用方法，包括以下步骤：
S1、
在
CT
扫描仪的床板两侧等间距设置若干可被
CT
扫描仪清晰扫描到的扫描参考点；
S2、
对所述床板进行全行程扫描，确认
CT
扫描行程
L
与所述扫描参考点之间的关系；
S3、
将患者拟穿刺部位与所述扫描参考点对应，并保证其在所述
CT
扫描行程
L
内；
S4、
根据患部位置对应的扫描参考点位置设置后续
CT
扫描行程
L1
；
S5、
将多轴穿刺机器人固定在所述床板上，所述多轴穿刺机器人的穿刺范围与所述后续
CT
扫描行程
L1
对应；
S6、
在所述后续
CT
扫描行程
L1
内同时扫描所述床板及多轴穿刺机器人的穿刺组件，利用参考点自适应识别算法分别识别床板参考点
C
及穿刺组件上设置的穿刺定位结构参考点
R
，通过参考点的坐标位置信息得出
CT
扫描仪的坐标系与多轴穿刺机器人坐标系变换矩阵
P
，其中
C=PR
；
S7、
利用
CT
扫描仪与多轴穿刺机器人的坐标匹配关系建立三维相对位置坐标模型；
S8、
控制所述穿刺组件移动至拟穿刺部位上方，再次运行
CT
扫描仪扫描所述后续
CT
扫描行程
L1
内的数据图像，检验确认操作位置及实际位置误差；
S9、
利用所述后续
CT
扫描行程
L1
中扫描得到的
CT
影像识别拟穿刺部位及所述穿刺组件的针尖位置；
S10、
设置穿刺深度及穿刺靶点位置，通过路径自适应算法自动生成最佳穿刺路径；
S11、
启动多轴穿刺机器人根据所述最佳穿刺路径自动穿刺
。
[0010]优选地，所述
S10
中的路径自适应算法，包括以下步骤：
S10.1、
将穿刺针移动至穿刺靶点正上方位置，设置正上方位置至靶点的直线连线为初始穿刺路径；
S10.2、
根据
CT
扫描影像判断所述初始穿刺路径是否含有高密度部位；
S10.3、
若初始穿刺路径上没有高密度部位则所述初始穿刺路径为最佳穿刺路径，若初始穿刺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种一体化透视
CT
及介入机器人系统，包括
CT
扫描仪，其特征在于，还包括安装于
CT
扫描仪上的床板
、
可拆卸地设于所述床板上的多轴穿刺机器人及操作系统，所述床板的两侧等间距地设有若干可被
CT
扫描仪清晰扫描到的扫描参考点，所述多轴穿刺机器人的下部设有用于容纳患者躯体的空腔，上部设有通过多轴伺服运动机构控制可在所述床板上部移动的穿刺组件，所述穿刺组件上设有可被
CT
扫描仪清晰扫描到的穿刺定位结构，所述穿刺组件的材质为不影响
CT
扫描仪影像质量稳定的低密度材料
。2.
根据权利要求1所述的一种一体化透视
CT
及介入机器人系统，其特征在于，所述床板的一侧设有与所述操作系统相连的图像显示及监视系统，所述图像显示及监视系统包括通过多轴伺服运动支架设置在所述床板一侧的光学摄像头
。3.
根据权利要求1所述的一种一体化透视
CT
及介入机器人系统，其特征在于，所述多轴穿刺机器人通过设于
CT
扫描室一侧控制室内的操作系统远程控制，所述操作系统包括系统操作屏
、
机械臂操控杆及急停按钮，所述操作系统还包括用于控制所述
CT
扫描仪的鼠标
、CT
扫描确定键
、CT
移动床操控杆及
CT
床退出脚踏板
。4.
一种一体化透视
CT
及介入机器人系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
在
CT
扫描仪的床板两侧等间距设置若干可被
CT
扫描仪清晰扫描到的扫描参考点；
S2、
对所述床板进行全行程扫描，确认
CT
扫描行程
L
与所述扫描参考点之间的关系；
S3、
将患者拟穿刺部位与所述扫描参考点对应，并保证其在所述
CT
扫描行程
L
内；
S4、
根据患部位置对应的扫描参考点位置设置后续
CT
扫描行程
L1
；
S5、
将多轴穿刺机器人固定在所述床板上，所述多轴穿刺机器人的穿刺范围与所述后续
CT
扫描行程
L1
对应；
S6、
在所述后续
CT
扫描行程
L1
内同时扫描所述床板及多轴穿刺机器人的穿刺组件，利用参考点自适应识别算法分别识别床板参考点
C
及穿刺组件上设置的穿刺定位结构参考点
R
，通过参考点的坐标位置信息得出
CT
扫描仪的坐标系与多轴穿刺机器人坐标系变换矩阵
P
，其中
C=PR
；
S7、
利用
CT
扫描仪与多轴穿刺机器人的坐标匹配关系建立三维相对位置坐标模型；
S8、
控制所述穿刺组件移动至拟穿刺部位上方，再次运行
CT
扫描仪扫描所述后续
CT
扫描行程
...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵国良，张定虎，肖春江，张忞，彭德宁，
申请(专利权)人：杭州微引科技有限公司，
类型：发明
国别省市：