[发明专利]一种远程遥控步进穿刺机器人系统及操作方法

说明书

本发明公开了一种远程遥控步进穿刺机器人系统，包括前端机器人台车，校准标记模块，光学深度导航相机，遥控终端模块，患者固定装置，前端机器人台车通过线缆或者无线通信方式与光学深度导航相机进行通信连接，本发明还提供了一种远程遥控步进穿刺机器人系统操作方法。与现有技术相比，当采用本发明系统中遥控进针机构进行穿刺定位时，医生可回到扫描控制室而不需要一直处于X射线辐射范围内，在控制室内操作进针机构并可查看CT机传回的实际影像，如果有偏差可以及时调整穿刺角度，本发明可使医生在CT室外进行操作从而避免接收X射线的辐射，同时也可方便的实现精准穿刺，提高了手术效率，降低了患者术中二次伤害的风险。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种远程遥控步进穿刺机器人系统及操作方法。

背景技术

传统的经皮介入穿刺手术是医生在CT机设备的引导下，将小型手术器械，如穿刺针送入患者体内，对病变部位进行检测或治疗的一种微创手术。经皮介入微创穿刺手术与其他微创手术一样，具有创面小、康复快和术后并发症少等优点。

在进行经皮穿刺时，医生通过病灶附近的二维或三维扫描图像判断合适的入针点和入针方向，然后凭借经验通过手动调整穿刺通道完成穿刺操作，常规的X射线透视下穿刺需要医生根据CT机X射线的图像反复多次手动调整操作才能将穿刺针准确穿入患者体内，甚至有时需要医生冒着辐射影响在透视下进行穿刺。专利一种利用CT透视引导遥控实时穿刺的机器人装置(公开号：CN104983467A)介绍了一种遥控实时穿刺机器人，但是其所用的方法是摄像头拍摄穿刺针图像直接输出给显示器，完全由医生根据视频图像情况遥控调整穿刺角度。没有让机器人参与患者影像三维重建、手术规划、以及光学导航相机监控手术规划遥控执行的步骤，依然存在精准度不高，患者异常移动导致大出血的术中风险。

发明内容

针对现有技术存在以上缺陷，本发明提供一种远程遥控步进穿刺机器人系统如下：

本发明的技术方案是这样实现的：

一种远程遥控步进穿刺机器人系统，包括以下部件：

前端机器人台车，所述前端机器人台车包括运行控制软件的前部终端设备、机械臂、遥控进针机构以及脚踏控制器，所述遥控进针机构设置在机械臂的末端，所述前部终端设备控制连接机械臂以及遥控进针机构，所述遥控进针机构上设置有力传感器、电动夹爪以及光学标记；

校准标记模块，所述校准标记模块用于CT坐标系、相机坐标系配准统一；

光学深度导航相机，用于监控穿刺针移动轨迹是否与路径规划设计的路径一致；

所述机械臂用于实现规划穿刺路径，所述遥控进针机构用于将穿刺针推进人体，所述力传感器用于感知穿刺过程中穿刺针受到的力，所述电动夹爪用于松开或锁定穿刺针，所述遥控进针机构上的光学标记用于遥控进针机构和相机坐标系的配准，

遥控终端模块，所述遥控终端模块包括运行远程桌面的后部遥控终端以及遥控进针按钮，后部遥控终端和遥控进针按钮通过线缆或无线通信方式进行连接，后部遥控终端通过线缆或者无线通信方式和前端机器人台车进行通信连接，控制前端机器人机械臂驱动遥控进针机构运动；

患者固定装置，用于将患者固定在CT床板上，防止患者有较大体位移动，

所述前端机器人台车通过线缆或者无线通信方式与光学深度导航相机进行通信连接。

所述后部遥控终端通过远程桌面连接前部终端设备，使得后部遥控终端和前部终端设备共享一个控制操作界面，并且设置机械臂控制动作前部终端设备优先级高于后部遥控终端。

优选地，所述校准标记模块包括两条在水平方向上垂直交错的结构件，交错后形成四条边长不等的水平结构件，所述交错点向上设有垂直结构件，所述水平结构件与垂直结构件为非金属材质，所述水平结构件与垂直结构件各个自由端点均设置有金属球，所述金属球表面涂覆有红外反光涂料。