[发明专利]一种主从式前列腺粒子植入机器人系统及方法

说明书

本发明涉及前列腺微创医疗设备领域，公开了一种主从式前列腺粒子植入机器人系统及方法，系统包括主手机器人、上位机、下位机、超声探头模组、粒子植入模组、从手机器人。主手机器人用于控制从手运动；上位机用于检测主手机器人的位姿变量信号，计算出从手机器人在相应坐标系下的位姿变量；下位机用于接收上位机计算出的从手机器人位姿变量信号并控制从手机器人完成指定位姿；从手机器人用于夹持粒子植入模组并将其摆放至指定位姿状态；超声探头模组提供术中导航功能；粒子植入模组完成术中具体的植入粒子操作。本发明能将医生从狭小手术空间中抽离到宽阔的工作台，还能提高医生手术操作灵活性，减轻劳动强度，进而提高手术的效率和安全性。

技术领域

本发明涉及前列腺微创医疗设备领域，具体设计一种主从式前列腺粒子植入机器人系统及方法。

背景技术

近年来全球患前列腺癌的患者数量一直迅速增加，根据2020年最新统计，全球前列腺癌发病量高达141万人，在全球癌症发病率中排名第四，因此对于前列腺癌症的治疗需求非常巨大。在前列腺癌症的不同阶段，前列腺近距离治疗术，也称前列腺粒子植入手术，凭借着创伤小、准确率高、操作简便等优点一直受到医生的广泛应用。手术过程中，医生手动操作粒子植入针，根据超声图像，将放射性粒子植入到病灶。整个手术需要多名医护人员协同完成，其中由于植入部位和患者体位的限制，医生在手术过程中操作空间狭小，手术过程中难以保持舒适的体态，体力消耗严重，大大增加了手术负担，也从侧面影响了手术效率和手术效果。同时，医生频繁的手部操作也增加了患者病灶处感染的风险。

针对以上问题，现有技术中通过采用主从操作式通用医疗外科手术机器人，进而辅助医生完成前列腺粒子植入手术。但是，通用型外科手术机器人受使用范围影响，大多适用于腹腔镜类手术，并不适合用于前列腺粒子植入手术。此外，通用型医疗外科手术机器人的造价昂贵，投入资金巨大。

发明内容

为了克服上述所指的现有技术中的不足之处，本发明提供一种主从式前列腺粒子植入机器人系统及方法，不仅能将医生从狭小的手术空间中抽离到宽阔的操控台，还能够提高了医生手术操作的灵活性，减轻医生劳动强度，进而提高手术的效率和安全性。此外机器人系统的使用减少了人力资源压力，同时可以降低手术过程中医生对患者手术部位频繁操作而导致感染的风险，进一步提高了患者手术的安全性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的。

一种主从式前列腺粒子植入机器人系统，由主手机器人、上位机、下位机、从手机器人、超声探头模组和粒子植入模组组成，其特征在于包括：

所述主手机器人主手机器人用于实现医生对从手机器人的控制；

所述上位机用于接收、发送、处理和存储控制指令；

所述下位机通过控制总线，根据控制指令驱动各执行端的电机；

所述从手机器人用于完成粒子植入模组的夹持和位姿摆放；

所述超声探头模组提供术中导航功能；

所述粒子植入模组完成术中具体的植入粒子操作。

优选地，所述主手机器人，包括：

所述主手机器人接收医生给出的从手机器人移动位置的期望值，并通过映射将主手机器人移动的位置信息转换为从手机机器人的关节变量信息。

优选地，所述上位机，包括：

所述上位机用于实时检测主手机器人的位姿信号，将信号进行处理，并将结果传送给下位机；

所述上位机由中央处理器、上位机存储模块、上位机I/O模块和上位机电源模块组成；

所述上位机存储模块必须在术前就存储好以下信息：从手机器人初始化位姿关节角度信息、主从映射关系模型、按键控制指令的功能特征模型和安全保护响应程序。