[发明专利]一种针对外科手术的机械抓手力反馈方法以及系统

说明书

本发明提供了一种针对外科手术的机械抓手力反馈方法以及系统，包括：记录医生手术时指尖的压力信息、指节的力矩信息以及腕部的位置信息；整合压力信息以及力矩信息，按照时间线生成手术力度模型；整合位置信息，按照时间线生成手术动作轨迹模型；整合手术力度模型以及手术动作轨迹模型生成医生手术动作的用力体系模型；根据医生手术动作的用力体系模型指导相同类型手术操作过程，并以视觉图像、超声影像对手术动作的操作过程进行监督和修正。本发明实现手术过程中机械抓手的力反馈，此外还通过超声影像实现了视觉反馈，解决了现有技术中手术操作缺少力反馈的问题，实现通过力反馈指导手术操作，提高手术操作精度以及安全性。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是一种针对外科手术的机械抓手力反馈方法以及系统。

背景技术

近年来，手术机器人系统逐渐应用于临床，它将传统医疗器械与信息技术、机器人技术相结合，使外科诊断与治疗达到了微创化、微型化、智能化。手术机器人与传统手术相比具有显著优势：首先机器人改善医生的工作模式，规范手术操作，提高手术质量，对外科手术发展与普及具有重要推动作用；另外，机器人没有人类的疲惫感和生理限制、不受外界刺激，工作幅度可以设计的很小，执行操作的精度高、操作灵活，延伸了医生手、眼的操作能力，消除了人手的固有颤抖，延长了外科医生的职业寿命。机器人本身不怕受射线辐射。这些优点使得机器人成为医生的最好助手。

但手术机器人在实际应用中也有其缺点，其触觉力反馈的缺失对手术的影响非常大，包括手术器械的力反馈，例如特殊切割以及缝合需要依赖触觉力反馈时，造成手术精度低以及安全性低的问题，因此，急需一种针对外科手术的机械抓手力反馈方法，以实现手术时组织的力反馈以指导手术操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对外科手术的机械抓手力反馈方法以及系统，旨在解决现有技术中手术操作缺少力反馈的问题，实现通过力反馈指导手术操作，提高手术操作精度以及安全性。

为达到上述技术目的，本发明提供了一种针对外科手术的机械抓手力反馈方法，所述方法包括以下步骤：

S1、在手术成功案例的手术过程中，记录医生手术时指尖的压力信息、指节的力矩信息以及腕部的位置信息；

S2、整合压力信息以及力矩信息，按照时间线生成手术力度模型；

S3、整合位置信息，按照时间线生成手术动作轨迹模型；

S4、整合手术力度模型以及手术动作轨迹模型生成医生手术动作的用力体系模型，用于确定手术机器人手术动作的安全边界；

S5、在机械抓手进行手术操作时，根据医生手术动作的用力体系模型指导相同类型手术操作过程，并以视觉图像、超声影像对手术动作的操作过程进行监督和修正。

优选地，所述压力信息通过压力传感器来获取；所述力矩信息通过力矩传感器来获取；所述位置信息通过位置传感器来获取。

优选地，所述压力传感器设置于数据手套的第一关节指尖位置处；所述力矩传感器设置于第二、三关节处；所述位置传感器设置于腕部；所述数据手套佩戴于医生手臂。

优选地，所述视觉图像通过机械臂上的视觉传感器拍摄手术创面影像来获取；所述超声影像通过超声传感器以及纳米探针传感器来获取，超声传感器发送并接收超声波，对手术创面下各种人体组织进行影像的获取，将获取到的手术创面下的人体组织的影像，以及皮下组织的生物结构进行显示，纳米探针感应器通过探针针头触及手术创面，分析手术创面生物组织结构，形成图像信息，提供给外科手术机器人的机械抓手的反馈信号，通过显示和数据的计算确定，动作力度体系的正确与否做出外科手术动作的修正和执行的持续。

本发明还提供了一种针对外科手术的机械抓手力反馈系统，所述系统包括：

机械抓手、成功案例收集模块、手术器械控制模块以及实时影像模块；