[发明专利]一种手术导航系统精度检测方法

说明书

本发明专利组成包含图像扫描装、光学跟踪系统、控制系统、机器人定位导航系统、标尺及精度检测装置度检测装置，构成机械人坐标系，光学追踪坐标系，医学图像坐标系，通过空间坐标转换实现坐标系统一。本发明提出一种手术导航系统精度检测方法，该方法能直观高效的完成精度校验工作，可用于每次开机或使用时进行精度检验。

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其是涉及手术导航系统的精度检测方法。

背景技术

随着科学技术的发展手术导航机器人已经在临床中普遍使用，它在定位的精准度和运动的稳定性等方面远优于普通的人工手术。例如骨科手术机器人，最主要的功能是术中定位导航，主要技术包括影像重构、三维规划、定位系统等。通过提高手术精度，提高手术标准化，缩短医生学习曲线，缩短手术时长，提高临床获益。对于手术导航机器人最重要的一项评价指标是系统导航的精度，正确评价系统精度是确保手术安全、顺利完成的关键工作。本发明提出了一种系统精度检测方法，能快速、准确的检验系统精度。

手术导航机器人一般由定位系统、控制系统、光学跟踪系统组成，其中，机器人定位系统配套定位组件的精确定位，辅助医生完成手术定位的操作；控制系统以软件为核心，完成手术过程中的标准图像（CT、核磁、X光等医学图像）采集、手术位置解剖特征的隧道入点与止点规划、导航显示与机器人控制；光学跟踪系统可实时监测特殊标记点位置，传输给控制系统，探测手术位置与钻头、克氏针、消融探针、穿刺针等手术医疗器械的位置关系。故手术导航机器人的系统精度误差来源于定位系统机械运动的误差、控制系统的软件靶点映射误差、光学跟踪系统中的光学识别空间误差的综合误差构成，为便于测量系统的整体误差，本发明中提出了一种检验方法用于测量导航精度的系统累积误差。

发明内容

本发明中的手术导航系统精度检测方法的组成包含图像扫描装置、光学跟踪系统、控制系统、机器人定位导航系统、标尺及精度检测装置；

所述图像扫描装置，所述图像扫描装置用于在检测时获取标尺及精度检测装置的扫描图像；控制系统，所述控制系统包含计算控制软件、摄像头、显示装置和输入输出设备；

所述机器人定位导航系统，所述机器人定位导航系统包含机械臂，机械臂末端定位导航结构及配套组件；

所述光学跟踪系统用于跟踪带有示踪器的物体实时数据；

所述图像扫描装置、机器人定位导航系统、光学跟踪系统均与控制系统连接，进行信号的传输；

所述标尺工具有多个不透X光的刚性标识点作为特征点（Marker），用于在术前或术中辅助计算机处理图像坐标系及世界坐标系的转化，同时可以根据患者不同手术部位及体型设计不同规格；

所述精度检测装置包含质控工具底板（3）、TrackerⅡ（4）、可替换隧道（5）、辅助定位针（6），其中，辅助定位针（6）插入可替换隧道（5），所述辅助定位针（6）中包裹刚性圆柱体。

所述机械臂末端、标尺及精度检测装置上装有标尺装有示踪器（Tracker），以便光学跟踪系统通过示踪器获取物体实时数据。

所述标尺上有不少于6个刚性球体，优选的6，7，8，9，10个。

所述图像扫描装置可以进行医学图像扫描，图像获取装置如CT机、核磁、PET-CT，CBCT，O型臂，X光机医学影像设备等，所述图像扫描模块在某些影像设备中还包含图像校正装置，用于进行图像校正。

所述手术导航系统精度检测方法的操作步骤如下：

a)将Tracker安装于机械臂末端、精度检测装置、标尺上，并将其放置于光学追踪系统的跟踪范围内；

b)将标尺与精度检测装置固定，用图像扫描装置扫描标尺与精度检测装置的图像信息，传输到控制系统；