[发明专利]一种白内障无缝合角膜切口控制与路径设置的机械操作臂

说明书

本发明涉及一种白内障无缝合角膜切口控制策略与路径设置方法，基于机器操作臂和安装于机器操作臂上的手术刀，拍摄眼部的图像用于计算虹膜、手术刀的位置和相对深度，定义切口路径，计算微型机器操作臂的线性马达运动轨迹公式，进而控制手术刀沿着切口路径进行切口手术。实现自动完成手术，保证每次手术的精度,避免伤口扩张，也可以让医生更集中于其他手术步骤。

技术领域

本发明涉自动化手术领域，更具体地，涉及一种白内障无缝合角膜切口控制策略与路径设置方法。

背景技术

角膜无缝合主切口是白内障手术中常用的一种切口，即使对于经验丰富的医师来说，角膜主切口也是非常困难得一步。完美的无缝合角膜主切口需要极高的操作精度。一旦角膜主切口做的不够好，伤口可能意外扩大，造成无法自动愈合的后果。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题，提供一种白内障无缝合角膜切口控制策略与路径设置方法，基于机械操作臂，自动完成角膜切口，精度高且不会造成损伤。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种白内障无缝合角膜切口控制策略与路径设置方法，基于机器操作臂和安装于所述机器操作臂上的手术刀，所述机器操作臂包括夹持手术刀的夹持装置和驱动所述夹持装置摆动的驱动臂；所述驱动臂上设置有第一线性马达和第二线性马达，所述夹持装置装有第三线性马达，包括以下步骤：

步骤一：使用显微镜摄像系统拍摄眼部的图像；

步骤二：步骤一中的图像用来计算虹膜、手术刀的位置和相对深度，切口位置定位在虹膜边缘上距离瞳孔中心最近的一个点；

步骤三：标准的无缝合角膜主切口定义为一个松散的“Z”字形，将所述机器操作臂控制手术刀运动的切口路径定义如下：

S1：手术刀进入角膜层；

S2：手术刀抬起40-50度，在第一个远程中心点执行RCM(Remote centre mode，远程中心点模式)运动；

S3：手术刀按照S2中的角度前进直到抵达第二个远程中心点；

S4：执行RCM运动，手术刀下降40-50度；

S5：手术刀按照S4的角度继续前进直至穿过角膜层。

优选的，在所述步骤三中，手术刀执行RCM运动，RCM点的位置固定，RCM 点的控制策略公式如下：

其中，x_R为RCM点的X轴坐标位置；y_R为RCM点的Y轴坐标位置；L₁为第一线性马达的线性位移；L₂为第二线性马达的线性位移；L_tool为夹持装置与手术刀刀尖的距离；L₃为第三线性马达的线性位移；为手术刀刀面与夹持装置连接端的夹角；θ为手术刀刀面与水平面的夹角；L_o为刀面长度；dm为L₃到L₁或L₂水平轴的垂直距离。

优选的，手术刀围绕RCM点旋转，且θ的角度变化轨迹为θ＝f(t)，第一线性马达、第二线性马达和第三线性马达的设定轨迹公式如下：

其中，h为第一线性马达和第二线性马达的直线距离。

手术刀在移动和旋转的时候，根据RCM点的坐标控制策略计算第一线性马达、第二线性马达和第三线性马达的移动轨迹。同时在移动的时候，也是根据公式计算第一线性马达、第二线性马达和第三线性马达的移动轨迹，达到控制手术刀运动的效果。