[发明专利]一种基于深度相机的超声溶脂机器人系统及辅助操作方法

说明书

本发明提供一种基于深度相机的超声溶脂机器人系统，包括：机械臂，其上设置末端夹具，末端夹具用于安装超声换能器；标识码，设置于患者身上；图像获取单元，采用深度相机，用于扫描患者待治疗部位皮肤曲面，得到彩色和深度图像，该图像中包含标识码；图像获取单元在术中还实时识别标识码位置；图像处理单元接收图像获取单元的图像，用于控制末端夹具姿态；图像处理单元还将图像获取单元在术中实时识别的标识码位置与术前规划时的标识码位置进行对比并计算相对位移量，根据相对位移量对机械臂的路径进行实时调整，实现机械臂跟踪患者的功能。本发明还提供对应操作方法。本发明能够保证安全性，实现自动化，降低医生的劳动强度。

技术领域

本发明涉及医疗机器人技术领域，具体地，涉及一种基于深度相机的超声溶脂机器人系统及辅助操作方法。

背景技术

随着我国经济的不断发展，人民生活不断变得富足，导致越来越多的人体重超标。一方面肥胖严重影响人体形体美观，另一方面肥胖已成为高血压、糖尿病、冠心病等多种疾病的主要危险因素，严重威胁人的健康。于是各种消除脂肪减轻体重的方法应运而生，超声溶脂作为其中的一种，能选择性破坏脂肪细胞而不损伤其他正常组织，从而具有无创、安全的特点。但是医生在实施超声溶脂时，需要长时间握持超声换能器并以一定压力按压于患者皮肤表面，这就导致医生劳动强度大，肌肉、骨骼疲劳损伤的几率大。采用计算机视觉引导、机器人辅助的超声消融系统能在保证安全性的条件下自动、精准地完成超声溶脂，这样就能让医生从长时间的体力操作中解放出来。

随着机器人技术不断发展，机器人在医疗方面地应用也在不断深入，机器人辅助诊断、治疗渐渐成为国际医疗领域的研究热点。目前应用于临床最先进的机器人系统——达芬奇机器人手术系统，集成了外科医生控制台、床旁机械臂系统、成像系统等部分，能够完成泌尿外科、心胸外科、腹部外科等多个科室的微创手术。将机器人技术配合计算机图像技术应用于医疗领域，能够辅助医生实现更加精密、微创、安全的操作，能提高治疗的成功率。目前，将机器人技术应用于超声检测的尝试较多，有使用主从控制的方式，医生在控制台操纵主手来控制机器人从手运动，有的利用图像技术在术前规划路径从而控制机器人运动。但是与超声检测相比，超声消脂操作时间更长，这就要求机器人系统更加自动化，并且需要考虑患者在长时间治疗过程中发生位置变化时需要实时调整机器人路径的问题。

经对现有技术的检索，申请号为：201710772086.3，发明名称为：基于无创温度监测的聚焦超声溶脂系统，该发明公开一种聚焦超声溶脂系统，该发明虽然能提高治疗过程的安全性和有效性。但是其仍旧无法解决上述的技术问题。因此急需研发一种超声溶脂机器人系统。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于深度相机的超声溶脂机器人系统及辅助操作方法，利用计算机辅助医疗技术、计算机视觉技术以及机器人控制技术实现的自动超声溶脂系统针对超声溶脂这一特殊的临床需求，能够保证安全性，实现自动化，降低医生的劳动强度。

根据本发明的一个方面，提供一种基于深度相机的超声溶脂机器人系统，包括：

机械臂，其上设置末端夹具，所述末端夹具用于安装超声换能器；

标识码，设置于患者身上；

图像获取单元，用于扫描患者待治疗部位皮肤曲面，得到彩色和深度图像，该图像中包含所述标识码；所述图像获取单元在术中还实时识别标识码位置；

图像处理单元，接收所述图像获取单元的图像，在所述图像上选取的治疗区域中自动生成均匀点阵，该点阵为超声换能器需要到达的位置，同时利用深度信息求出皮肤表面各点的法向量，用于控制末端夹具姿态，从而控制所述超声换能器；所述图像处理单元还将所述图像获取单元在术中实时识别的标识码位置与术前规划时的标识码位置进行对比并计算相对位移量，根据所述相对位移量对所述机械臂的路径进行实时调整，实现所述机械臂跟踪患者的功能。

可选地，所述图像获取单元采用深度相机，作为机器人的视觉系统。