[发明专利]激光手术路径引导方法、及其计算机设备和系统

权利要求书

1.一种激光手术路径引导方法，其特征在于，所述方法包括：

获取患者眼眶的三维影像信息以构建三维模型；

在所述三维模型上标记手术路径的关键点坐标；

通过相机采集患者眼眶一参考点上设置的ArUco标签，以获取所述ArUco标签在3D世界坐标系中的坐标和2D图像坐标系中的对应坐标，从而计算出相机在世界坐标系中的位姿坐标信息；根据至少两个设有激光发射器的机械臂与所述相机预设的相对位置，并结合所述ArUco标签在3D世界坐标系中的坐标，以实现所述三维模型与各所述机械臂在世界坐标系中的空间配准；

依据所述关键点坐标令各所述机械臂进行关节参数转换、及坐标转换，以实现至少两个所述机械臂上的激光发射器所发射的激光定位至患者眼眶上对应所述三维模型的关键点坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机械臂的关节参数包括：盘底角度、底盘与第一节臂之间的角度、第一节臂与第二节臂之间的角度，第二节臂与夹子之间的角度、夹子旋转角度、及夹子开合状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述依据所述关键点坐标令各所述机械臂进行关节参数转换，包括：

所述第一节臂与第二节臂所构成关节的坐标：

所述第二节臂与夹子所构成关节的坐标：

所述激光发射器发射的激光覆盖的直线表达式：

其中，所述机械臂的底盘中心为原点；L1为第一节臂长度；L2为第二节臂长度；α为盘底角度；β为底盘与第一节臂之间的角度；γ为第一节臂与第二节臂之间的角度；δ为第二节臂与夹子角度；R为第三关节距目标点距离所述目标点的距离。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，依据所述关键点坐标令各所述机械臂进行关节坐标转换，包括：

其中，为关键点坐标；

在手术环境内，所述激光发射器发射的激光射程距离可视为足够长，则r可为任意值，只需调节所述关节参数满足θ、即可，则可计算得：

其中，L1为第一节臂长度；L2为第二节臂长度；α为盘底角度；β为底盘与第一节臂之间的角度；γ为第一节臂与第二节臂之间的角度；δ为第二节臂与夹子角度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

通过增加约束条件以简化需要修改的参数数量；所述约束条件如下：

1)使激光延长线永远与原点-目标点连线相符，则β、γ、δ具有约束条件：

γ＝β+δ+θ-π/2；

2)固定γ值，令γ＝π/2；则δ值可确定：

在1)、2)约束条件下，根据所述目标点的三维坐标计算出θ后，只需要调整β即可：

预设γ、δ参数后，实现只需调节α、β符合θ、需求即可。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述激光发射器的激光轴线不在机械臂轴线上时，通过补偿算法以进行修正，包括：

其中，k为激光轴线与机械臂轴线之间相对位移；a₂为机械臂轴线与z轴夹角；L为原点与目标点连线在xoy平面上的投影。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过相机采集患者眼眶一参考点上设置的ArUco标签，包括：

将具有图像识别代码的ArUco标签定位于患者眼眶一参考点上；所述ArUco标签由外部黑色边框和编码二进制图案的内部区域组成。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述患者眼眶的三维影像信息是通过X光、CT、MRI、及超声中任意一种或多种组合进行的预先获取的。

9.一种计算机设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器、及通信器；所述存储器用于存储计算机指令；所述处理器运行计算机指令实现如权利要求1至8中任意一项所述的方法；所述通信器用于与外部设备通信连接。

10.一种激光手术路径引导系统，其特征在于，所述系统包括：如权利要求9所述的计算机设备、至少两个设有激光发射器的机械臂、及用于空间配准的相机；

所述机械臂包括：盘底、第一节臂、第二节臂、及可旋转和开合的夹子。