单孔手术机器人系统及可读存储介质技术方案

本发明专利技术提供一种单孔手术机器人系统及可读存储介质，所述单孔手术机器人系统包括：数据采集单元

【技术实现步骤摘要】
单孔手术机器人系统及可读存储介质


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，特别涉及一种单孔手术机器人系统及可读存储介质
。

技术介绍

[0002]手术机器人的出现符合精准外科的发展趋势
。
手术机器人成为帮助医生完成手术有力工具，因其对患者的伤害小，患者出血少
、
恢复快，为患者带来福音
。
[0003]对于腔镜手术机器人，由于其一般具有多个机械臂，在患者体表打多个孔位，容易实现由腔镜引导下的手术规划
。
然而对于单孔手术机器人而言，常存在如下的缺陷：
[0004]1.
重复性操作多：在术前
、
术中和术后都存在大量重复性操作；
[0005]2.
触觉反馈缺失：在一定程度上缺少触觉反馈；
[0006]3.
手术操作一致性差：依赖于医生的操作经验，因此手术操作的一致性较差
。
[0007]4.
单孔手术机器人体积小：单孔手术机器人体积较小，难以集成过多的控制单元r/>。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种单孔手术机器人系统，其特征在于，包括：数据采集单元
、
数据处理单元及自动手术子系统；所述数据采集单元用于采集术中图像和机器人运动信息；所述数据处理单元被配置为，根据所述术中图像和机器人运动信息，重建术中的虚拟三维手术场景；基于重建后的所述虚拟三维手术场景，根据预设算法自动识别出障碍物，得到规划轨迹；所述自动手术子系统被配置为，根据所述数据处理单元输出的规划轨迹，建立自动手术状态机模型，并基于所述自动手术状态机模型执行自动手术操作
。2.
根据权利要求1所述的单孔手术机器人系统，其特征在于，所述虚拟三维手术场景包括自然腔道场景时，所述规划轨迹包括手术器械的运动轨迹；或者，所述虚拟三维手术场景包括腹腔场景时，所述规划轨迹包括手术器械的避障轨迹
。3.
根据权利要求2所述的单孔手术机器人系统，其特征在于，所述数据采集单元包括内窥镜；所述虚拟三维手术场景包括自然腔道场景时，所述根据预设算法自动识别出障碍物，得到规划轨迹的步骤包括：基于自然腔道的虚拟模型和所述内窥镜实时获取的图像，提取所述自然腔道的虚拟模型的中心线；基于自然腔道的虚拟模型和所述内窥镜实时获取的图像，得到手术器械的位置信息；规划沿所述中心线的移动路径，并判断当前所述自然腔道的虚拟模型的直径能否供所述手术器械通过；若能，则将所述移动路径作为所述手术器械的运动轨迹
。4.
根据权利要求3所述的单孔手术机器人系统，其特征在于，基于自然腔道的虚拟模型和所述内窥镜实时获取的图像，提取所述自然腔道的虚拟模型的中心线的步骤包括：所述自然腔道的虚拟模型的边界曲率大于边界值时，密集采样，增多采样点；所述自然腔道的虚拟模型的边界曲率不大于所述边界值时，稀疏采样，减少采样点
。5.
根据权利要求2所述的单孔手术机器人系统，其特征在于，所述数据采集单元包括双目相机；所述虚拟三维手术场景包括腹腔场景时，所述根据预设算法自动识别出障碍物，得到规划轨迹的步骤包括：基于双目相机实时获取的图像，获取运动目标位置和障碍物位置，构建目标位置引力场和障碍物斥力场，构建人工势场；搜索势函数的下降方向，规划得到避障路径
。6.
根据权利要求5所述的单孔手术机器人系统，其特征在于，在搜索势函数的下降方向，规划得到避障路径的过程中，在手术器械的规划位置陷入局部最小值状态时，得到规划轨迹的步骤包括：步骤一：在当前位置附近随机选取一个随机位置；步骤二：计算所述当前位置和所述随机位置处的势能；如果所述随机位置处的势能小于所述当前位置处的势能，执行步骤三；如果所述随机位置的势能不小于所述当前位置处的势能，执行步骤四；步骤三：将所述手术器械的规划位置移动至所述随机位置处，并将所述随机位置更新为当前位置，返回执行步骤一和步骤二，直到逃离局部最小值；步骤四：对比逃脱概率与预设概率；如果所述逃脱概率大于所述预设概率，则将所述手
术器械的规划位置移动至所述随机位置处，返回执行步骤一和步骤二；如果所述逃脱概率不大于所述预设概率，则重新选取随机位置，返回执行步骤二，直到逃离局部最小值
。7.
根据权利要求1所述的单孔手术机器人系统，其特征在于，在基于所述自动手术状态机模型执行自动手术操作的过程中，实时更新所述虚拟三维手术场景，并实时更新所述规划轨迹
。8.
根据权利要求1所述的单孔手术机器人系统，其特征在于，所述单孔手术机器人系统还包括人机交互单元，所述人机交互单元用于接收输入指令，并根据所述输入指令选择自动手术场景和自动手...

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