[发明专利]一种基于5G的椎体强化遥操作系统

说明书

本发明公开了一种基于5G的椎体强化遥操作系统，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。本发明利用5G网络和影像导航技术，可以远程操控椎体强化机器人，将医生从高辐射的手术室中解脱出来，在遥操作控制室即可对椎体强化机器人进行遥操作，不仅保证了医生的身体健康，而且可以实现医疗资源的共享。

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种基于5G的椎体强化遥操作系统。

背景技术

椎体成形手术，主要用于治疗中老年骨质疏松，是通过向椎体内注入骨水泥以达到增加椎体强度和稳定性，防止塌陷，缓解疼痛，甚至部分恢复椎体高度的一种微创脊椎外科手术。该手术目前主要分为脊柱穿刺、球囊扩充、骨水泥注射三个步骤。

现有椎体成形术需要医生徒手完成脊柱穿刺、球囊扩充、骨水泥注射等操作，存在明显的弊端，如：1、医生在射线环境下工作，长期操作危害医生的身体健康；2、整个过程操作繁琐，手术过程持续时间长，增加了手术风险；3、手术对操作的精准性要求极高，技巧性强，稍有不慎可能会造成软组织、血管的损伤；4、我国的医疗资源分布不均衡，偏远地区的病患难以获得专家诊治的机会，对于手术过程中出现的突发情况，经验不足的医生可能找不到正确的处理方式，因此如何将优质的医疗资源的共享也是一个亟待解决的问题。

发明内容

发明目的：基于上述不足，本发明提出一种基于5G的椎体强化遥操作系统，可准确、快速、安全地完成椎体成形手术。

技术方案：

一种基于5G的椎体强化遥操作系统，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臂机移至校准位，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；所述校准位为C臂机射线中点与病灶中心点位置重叠位置；所述病灶中心为患者病体区域的脊椎段中点，根据C臂机扫描的显影标记物计算得到；

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的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。