[实用新型]一种手术机器人系统

说明书

本实用新型提供了一种手术机器人系统，所述手术机器人系统包括工作站，机械臂，扫描模块，引导模块等，其中借助扫描模块可完成快速配准。该系统提高了配准的速度和精度，缩短了手术时间。

技术领域

本实用新型涉及医疗设备技术领域，尤其是涉及手术机器人系统。

背景技术

手术机器人系统是近年来发展的将机械臂主动控精确制结合到立体定位方法中的医疗仪器，适用于脑组织活检术，射频/激光毁损术、深部脑刺激植入术、癫痫病灶定位的立体定向脑电电极植入、需要导航的开颅手术(肿瘤，癫痫病灶切除)神经内窥镜手术(错构瘤，脑囊肿，垂体瘤的切除等)；主要使用步骤包括术前规划、配准注册等。现有手术机器人系统采用探针进行配准。探针配准过程中，需要手动将探针引导至待匹配位点，速度慢耗时长且有意外碰触造成损伤的潜在危险。因此需要能够解决这些问题的方案和系统。

发明内容

为解决或改善以上现有问题的至少一个，本实用新型提供了一种手术机器人系统，其包含：

工作站，工作站包含壳体、计算控制中心、显示装置和输入设备；

机械臂，机械臂包含多个臂段，臂段之间通过关节连接；

扫描模块，用于对目标空间进行信息采集；目标空间是指待手术的患者部位，例如头部；

引导模块，用于引导手术器械按照预期的轨迹运动；

其中，所述扫描模块采集的信息通过所述工作站的处理得到目标空间的三维信息。

本实用新型手术机器人系统的扫描模块可以包含不同的组成结构：

第一种方案中，扫描模块包含图像获取装置，图像获取装置与机械臂的相对位置关系是已知的，即可以不经测量直接获得图像获取装置在机械臂的坐标系中的坐标；图像获取装置可以为摄像机，例如单目摄像机、双目摄像机等，机械臂带动图像获取装置在不同位置获取图像，经过计算重建即可获得目标空间的三维信息；

第二种方案中，扫描模块包含光发射组件和图像获取装置，光发射组件可以发射光线，例如红外线，到目标空间，图像获取装置采集图像，当采集到足够数量的点云后，计算控制中心根据获得的信息对目标空间的坐标进行标定；

第三种方案中，扫描模块包含投影组件和图像获取装置，所述投影组件可以发射特定的编码图像到目标空间并通过图像获取装置进行图像采集，通过相应的解码算法，得到目标空间精确的三维结构，然后进行配准。投影组件发射特定编码图案的方案，相比于激光单点采集数据仅采集有限范围内的数千个点，大大提高了采集效率，在相同的注册时间内，对数十厘米边长的正方形范围内可以进行全面覆盖的数据采集，采集数据的范围大大增加，获得百万量级的数据点，大大增加了点云的数量，从而提高三维结构的精度。投影组件不仅可发射特定的编码图案，还可投影图像到目标空间，例如将患者的重要生理信息：心跳、血压、血型等信息投影到患者皮肤表面，从而以一种无接触的安全方式展示信息，并可以进行畸变校正。扫描模块的投影组件和所述图像获取装置具有预先确定的相对空间位置关系。一个实施方案中，本实用新型手术机器人系统的投影组件包含光源、透镜组、数字微镜元件(Digital Micromirror Device)和控制模块，图像获取装置为摄像机。

本实用新型手术机器人系统的扫描模块可以基于已知相对于机械臂末端的固定位置通过机械臂移动到指定位置，或者通过追踪模块确定扫描模块的空间位置。