[发明专利]一种眼科手术机器人系统及其控制方法

说明书

本发明提供一种眼科手术机器人系统及其控制方法。所述眼科手术机器人系统包括：手术部，其使手术工具移动和旋转达四自由度，由其直接对患者实施眼科手术；感知部，其生成代表手术部位的高分辨率图像数据和手术工具末端的受力数据，为视觉反馈和触觉反馈提供信息基础；控制部，其生成外科医生要求的控制指令，从而影响手术部和感知部的相关参数；及运算部，其存储感知部和控制部的相关数据，并根据程序对其进行运算。所述控制方法用于手术前对手术工具进行引导配置。本发明能有效提高眼科手术的准确性和效率，减少外科医生的手术操作量，降低手术事故的风险。

技术领域

本发明涉及机器人控制方法，特别涉及实施眼科手术时使用的手术机器人系统及其控制方法。

背景技术

对于特发性黄斑裂孔，临床上主要依靠眼科医生眼底检查及OCT辅助检查对该疾病进行诊断分析。目前，通过玻璃体切除，特别是剥除玻璃体后皮质、视网膜前膜或内界膜，松解黄斑裂孔周围的牵拉是最主要和有效的治疗手段。

然而，手术过程中由于医生手部自然抖动，长时间操刀身体劳累、病变体眼部空间视野角度狭小致使操作不当等原因，会引起白内障、视野缺损、医源性视网膜裂孔等并发症。因此，如何精确定位牵拉因素所在层次结构、消除非自愿运动如震动、急促和低频飘逸，克服生理障碍，开发新的眼内手术方式、提高现有手术操作的安全性，同时增加医生视野角度、降低手术创伤或视野不清等引起的医源性损伤，是急需攻克的难关。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种眼科手术机器人的系统及其控制方法，由此实现眼科手术机器人的系统集成与人机协同控制，从而改进现有的眼内手术方式，提高手术操作的安全性、准确性和实施效率，降低眼科手术的实施难度和外科医生的操作量。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

一种眼科手术用的手术机器人系统，包括：

手术部，其具有仿生机械从手，仿生机械从手末端附有手术工具，仿生机械从手用于使手术工具移动和旋转四自由度；

感知部，其生成手术部位的图像数据和手术工具末端的受力数据；

控制部，其具有主手，控制部用于通过把持主手操作使仿生机械从手完成对应动作并实施手术，并生成手术控制指令，从而影响手术部和感知部的相关参数；及

运算部，其存储感知部和控制部的相关数据，并根据程序对其进行运算，并反馈给控制部。

作为本发明的进一步改进，所述手术部包括：

手术工具，其与旋转部连接；

旋转部，其供所述手术工具附着，使所述手术工具旋转，决定手术工具的接近手术目标的姿势；

移动部，其使所述旋转部沿三个正交轴方向移动，并使手术工具达到指定位置；及

仿生机械臂，其使所述旋转部和移动部连结。

作为本发明的进一步改进，所述感知部包括：

力传感器，其附着在手术工具末端，用于感知手术部实施手术时，手术工具受到的反作用力；及

手术显微镜成像系统，用于多视角观察眼球和进行OCT成像。

作为本发明的进一步改进，所述控制部包括：

触屏显示器，其附着于病人所用头枕后侧，其接收可视化感知部所传输的数据信号，并可进一步根据操作参数，调整该眼科手术机器人系统的参数和运动控制功能；

主手控制器，其用于手运动信号输入，并将主手和仿生机械从手之间的耦合激活；及

控制踏板，其用于切换该手术机器人的运动状态。