[发明专利]眼科机器人末端执行器引导和定位系统

说明书

本发明公开了眼科机器人末端执行器引导和定位的计算机程序产品及系统，所述计算机程序产品被配置为实时输出眼部手术准确切入点和手术实施点信息以引导并动态调整眼科机器人末端执行器的姿态和位置。本发明能够为眼科机器人末端执行器空间引导和定位调整提供精确的坐标，手术中无须人工操作和标识，是眼科自动化手术实现的功能基础；同时，通过在手术执行中进行图像的实时分割和目标追踪，给出的动态坐标可以支持眼科手术机器人能够自动调整姿态和位置；手术中出现头部和眼部超限运动时，机器人能可靠安全停止，提供了比人工更快更好的安全性。

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及眼科机器人末端执行器引导和定位的计算机程序产品及系统。

背景技术

近年来，随着人工智能、机器人技术、传感器技术和医学影像的高速发展，医疗机器人已成为机器人研究和创新重要的一个方向。机器人在定位的精确性、操作的灵活性和控制的稳定性等方面相较于人的操作有着巨大的优势。以麻省理工学院开发的达芬奇机器人手术系统为例，其设计的理念是通过使用微创的方法，实施复杂的外科手术，由外科医生控制台、床旁机械臂系统(Patient Cart)、成像系统(Video Cart)构成，已经成熟地用于成人和儿童的普通外科、胸外科、泌尿外科、妇产科、头颈外科以及心脏手术中。罗伯特麦克拉伦教授表示：目前的激光扫描和显微技术让人们能从微观层面上检查视网膜疾病，但这超出了人类手可操作的生理极限。而运用机器人系统则为眼科手术的发展揭开了新的一页，使目前尚不能执行的手术成为可能。2018年6月18日，英国牛津大学发布消息称，该校利用Preceyes BV公司研发的显微手术机器人：PRECEYES手术系统，为多名病患完成了眼部手术。2018年7月15日，由首都医科大学附属北京同仁医院主持的国家重点研发计划“智能机器人”重点专项“眼科显微手术机器人系统研制与临床试验”的项目启动和实施方案论证会在京顺利召开，标志着该项目正式进入全面实施和执行阶段。

眼科手术是治疗近视眼、青光眼、玻璃体视网膜、白内障等疾病的有效治疗手段，但对医生的手术技能有着很高的要求。在显微镜的帮助下，医生的在手术中需要达到的操作精度往往在20—80μm之间，而手术医生的手部颤抖的平均幅度在156μm，离眼科手术的精度要求还有着一定差距。其次手术操作的环境可视性差，医生很难对眼球深度的信息进行精确的感知，加上手术的时间较长，影响了人工手术的成功率。罗伯特麦克拉伦教授表示：目前的激光扫描和显微技术让人们能从微观层面上检查视网膜疾病，但这超出了人类手可操作的生理极限。而运用机器人系统则为眼科手术的发展揭开了新的一页，使目前尚不能执行的手术成为可能。2018年6月18日，英国牛津大学发布消息称，该校利用Preceyes BV公司研发的显微手术机器人：PRECEYES手术系统，为多名病患完成了眼部手术。2018年7月15日，由首都医科大学附属北京同仁医院主持的国家重点研发计划“智能机器人”重点专项“眼科显微手术机器人系统研制与临床试验”的项目启动和实施方案论证会在京顺利召开，标志着该项目正式进入全面实施和执行阶段。然而，国内目前仍然还未形成有效、完整可实施的用于眼科手术机器人末端执行器空间姿态准确定位的自动化系统。

发明内容

本发明提供了眼科机器人末端执行器引导和定位的计算机程序产品，用于实时输出手术准确切入点和手术实施点信息以引导并动态调整眼科手术机器人末端执行器的姿态，能够全自动、智能化且准确实现末端执行器的姿态控制。

本发明通过下述技术方案实现：

眼科机器人末端执行器引导和定位的计算机程序产品，

所述计算机程序产品被配置为实时输出眼部手术准确切入点和手术实施点信息以引导并动态调整眼科机器人末端执行器的姿态和位置。

优选的，本发明的计算机程序产品被配置为执行如下操作：

S1，根据患者的眼部图像，利用深度学习的卷积神经网络进行语义分割，划分出虹膜、瞳孔和睑裂的界限，并计算出三者之间边界位置和尺寸关系；