[发明专利]一种基于5G的椎体强化遥操作系统

权利要求书

1.一种基于5G的椎体强化遥操作系统，其特征在于：包括C臂机、影像工作站、椎体强化机器人、导航工作站及遥操作工作站；所述影像工作站与所述C臂机通信连接，所述导航工作站与所述影像工作站连接，所述遥操作工作站通过网络与所述导航工作站连接，所述椎体强化机器人与所述导航工作站通信连接；在所述椎体强化机器人机械臂末端安装有可拆卸的显影标记物；

所述椎体强化机器人的机械臂将其末端的显影标记物移至创口作为标记点；所述C臂机扫描病体区域的二维影像数据，并将获得的二维影像数据发送至影像工作站；

所述影像工作站接收所述C臂机发送的不同角度的病体区域的二维影像数据并进行三维重建得到病体区域三维影像模型，并将获得的病体区域三维影像模型传送到所述导航工作站；

所述导航工作站根据椎体强化机器人的机械臂各关节的位姿在椎体强化机器人坐标系统中的已知信息，计算出机械臂末端显影标记物在椎体强化机器人坐标系下的位置，然后结合机械臂末端显影标记物的影像位置，求出影像坐标系和椎体强化机器人坐标系之间的配准关系，根据将患者示踪器的影像位置变换到椎体强化机器人坐标系下，完成患者示踪器的注册；然后将影像工作站重建的病体区域三维影像模型的各个体素的坐标变换到椎体强化机器人坐标系中，生成三维导航影像；

医生通过所述遥操作工作站在所述导航工作站生成的三维导航影像上设计各钉道，在三维导航影像中规划各个钉道的位置、朝向以及钉入深度，设计对病人软组织、神经破坏性最小的注射路径，并发送至椎体强化机器人；

所述椎体强化机器人通过其机械臂卸掉创口处的显影标记物，并在其机械臂末端安装执行器，根据医生规划的各钉道路径进行椎体穿刺及填充骨水泥操作；

还包括异地遥操作工作站，所述遥操作工作站及所述异地遥操作工作站通过网络与导航工作站连接，医生通过遥操作工作站及异地遥操作工作站远程控制整个手术过程。

2.根据权利要求1所述的基于5G的椎体强化遥操作系统，其特征在于： 所述导航工作站将所述病体区域三维影像模型变换到所述椎体强化机器人的坐标系下，具体为：根据椎体强化机器人的机械臂各关节的位姿在椎体强化机器人的坐标系统中的已知信息，计算出所述椎体强化机器人的机械臂末端显影标记物在所述椎体强化机器人坐标系下的位置，然后结合所述椎体强化机器人的机械臂末端显影标记物的影像位置，求出影像坐标系和椎体强化机器人坐标系之间的配准关系，根据将所述患者示踪器的影像位置变换到所述椎体强化机器人坐标系下，完成患者示踪器的注册；然后将所述影像工作站重建的病体区域三维影像模型的各个体素的坐标变换到所述椎体强化机器人坐标系中，生成三维导航影像。

3.根据权利要求1所述的基于5G的椎体强化遥操作系统，其特征在于：还包括光学定位跟踪模块，所述光学定位跟踪模块与所述导航工作站通信连接，在所述椎体强化机器人机械臂末端安装有机械臂示踪器，在患者的椎体棘突上紧固有患者示踪器，所述机械臂示踪器与所述患者示踪器均在所述光学定位跟踪模块的视野内；所述机械臂示踪器与所述患者示踪器安装有至少三个共面不共线的红外线被动反射球，对所述光学定位跟踪模块发射的红外线进行反射，所述光学定位跟踪模块会计算出所述机械臂示踪器及所述患者示踪器中某一反射球在跟踪模块坐标系下的坐标。

4.根据权利要求3所述的基于5G的椎体强化遥操作系统，其特征在于：在所述机械臂示踪器及所述患者示踪器上均安装有4个共面不共线的发光球，其中一个发光球用于校准其他发光球的位置，并在其中任一发光球被遮挡情况下实现示踪功能。

5.根据权利要求3所述的基于5G的椎体强化遥操作系统，其特征在于：所述光学定位跟踪模块在手术过程中实时采集患者示踪器的位置，追踪手术过程中患者的位置改变信息，并将位置改变信息发送到导航工作站，导航工作站根据患者的位置改变信息生成椎体强化机器人机械臂末端位姿信息并发送至椎体强化机器人，椎体强化机器人根据椎体强化机器人机械臂末端位姿信息调整其机械臂末端的位姿。