[实用新型]手术机器人辅助定位装置

说明书

本实用新型提供一种手术机器人辅助定位装置，包括：安装在手术机器人上的短波红外相机和安装在患肢上的患肢示踪器；患肢示踪器包括：支撑架、安装在支撑架正面上的近红外波段灯泡、安装在支撑架上的电池、安装在支撑架上的电源开关、安装在支撑架上的示踪器连接杆。本实用新型采用近红外光源和短波相机相配合的方式来对患肢示踪器进行搜索定位，以解决可见光相机在复杂手术室背景下提取患肢示踪器的位置易受干扰甚至定位失败的问题，进而提高了手术机器人对患肢示踪器的识别及定位的效率和准确度，减小了错误定位的概率。

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种手术机器人辅助定位装置。

背景技术

骨科手术前通常需要进行透视扫描来对患肢的情况进行查看，为医生制定手术方案提供支持；术中需要对患肢再次进行透视扫描来确定手术进行情况与手术方案是否一致；术后还需要对患肢进行透视扫描以确定植入物是否达到预期效果。而人眼视觉没有透视功能，在术中需要进行多次透视扫描直到置管位置与术前方案一致才可，这使得无论患者还是医务人员都将多次暴露在射线下。

手术机器人可以通过术前的透视扫描建立患肢的三维模型，使医生通过机器人的人机交互系统制定手术方案。手术开始时，将患肢固定在手术台上，图像定位系统通过手术台上和患肢上的示踪器对患肢的位置和姿态进行定位，随后医生可以操作机械臂按照手术方案向患肢特定位置移动。由于辅助机器人具有患肢的三维模型，可以准确定位手术部位，并根据患肢的微小移动做出偏移量修正。在术中仅需一次透视扫描确定实际操作与手术方案一致即可，大大减少了患者和医务人员的辐射量，同时也缩短了手术时间，减少手术对患者的附加伤害。

在图像定位系统对示踪器进行定位的过程中，图像定位系统需在可视范围内识别出示踪器，并对示踪器进行定姿定位，进而对与示踪器刚性连接在一起的患肢进行定姿定位，以便按手术方案将手术机器人运动到合适位置。

通常手术辅助机器人需与医生一同在手术室工作，而手术室内场景相对复杂，主要体现在：

1、医用物品器械及人员较多，其位置和姿态不确定性较高；

2、手术室可见光源环境复杂，图像定位系统视场中多数物体都可成像；

3、不同患者需进行手术的部位和手术方案差别较大，手术机器人的定位装置不能在固定位置对固定的目标进行识别；

4、示踪器在图像定位系统中成像的位置和姿态具有较大的不确定性；

5、手术环境中相关人员会在视场中出现并移动，即使刻意保证不遮挡合作目标，仍会在视场中成像，对图像定位系统的识别功能造成干扰。

上述原因使得图像定位系统难以在其获得的图像中准确提取示踪器进行定位和姿态测量。即使定位系统可以在某一时间段内获取示踪器在图像中的位置并进行定位，也很难保证在未来某一时刻或时间段内，不受光照变化或示踪器位置、姿态变化等影响导致目标提取失败或提取精度下降。

实用新型内容

针对手术辅助机器人的图像定位系统受光照条件和背景环境影响、难以在获取的图像中提取示踪器或在手术过程中难以稳定的提取示踪器的缺点，本实用新型设计了一种手术机器人辅助定位装置，用以提高手术机器人对示踪器进行定位和姿态测量时的稳定性和准确度。

为实现上述目的，本实用新型采用以下具体技术方案：

本实用新型提供的手术机器人辅助定位装置，包括：安装在手术机器人上的短波红外相机和安装在患肢上的患肢示踪器；短波红外相机用于采集患肢示踪器发出的近红外光来进行成像；患肢示踪器包括：支撑架、安装在支撑架正面上的近红外波段灯泡、安装在支撑架上的电池、安装在支撑架上的电源开关、安装在支撑架上的示踪器连接杆；近红外波段灯泡用于发出近红外光；电池用于为近红外波段灯泡提供电能；电源开关用于控制近红外波段灯泡；示踪器连接杆用于连接患肢和支撑架。