[发明专利]一种手术工具定位装置及手术工具定位方法

权利要求书

1.一种手术工具定位装置，其特征在于：包括

医学影像设备，用于拍摄得到病人的医学图像；

支撑系统，用于支撑病人并带动病人平移；

机械臂，用于装载手术工具并带动手术工具运动及调整手术工具的姿态；

控制器，其与所述医学影像设备、支撑系统和机械臂通讯连接，并控制所述支撑系统和机械臂；

所述控制器根据所述医学图像计算得到手术工具相对于病人的定位数据，所述控制器根据所述定位数据分别控制所述支撑系统和所述机械臂运动，以使手术工具相对于病人定位；

在所述支撑系统和机械臂这两者中，其中一者能够沿第一方向平移，另一者能够沿第二方向和第三方向平移，所述第一方向、第二方向和第三方向两两相互垂直。

2.根据权利要求1所述的手术工具定位装置，其特征在于：

所述支撑系统包括用于带动病人沿所述第一方向平移的第一平移机构，所述机械臂包括用于带动手术工具沿所述第二方向平移的第二平移机构和带动手术工具沿所述第三方向平移的第三平移机构，所述机械臂还包括用于调整手术工具的姿态的姿态调整机构。

3.根据权利要求1所述的手术工具定位装置，其特征在于：

所述支撑系统包括用于带动病人沿所述第一方向平移的第一平移机构和带动病人沿所述第二方向平移的第二平移机构，所述机械臂包括用于带动手术工具沿所述第三方向平移的第三平移机构，所述机械臂还包括用于调整手术工具的姿态的姿态调整机构。

4.根据权利要求3所述的手术工具定位装置，其特征在于：

所述医学影像设备为CT、PET-CT或MRI设备中的扫描器，所述支撑系统为CT、PET-CT或MRI设备中的床。

5.根据权利要求4所述的手术工具定位装置，其特征在于：

所述床能够带动病人沿所述第一方向进出所述CT、PET-CT或MRI设备的扫描器，所述床能够带动病人沿所述第二方向升降。

6.根据权利要求3所述的手术工具定位装置，其特征在于：

所述机械臂包括基座，所述基座相对于所述医学影像设备固定，所述第三平移机构设置在所述基座与所述姿态调整机构之间以带动所述姿态调整机构相对于所述基座沿所述第三方向平移。

7.一种手术工具定位方法，其特征在于：

在病人支撑系统和手术工具这两者中，使其中一者沿第一方向平移，使另一者沿第二方向和第三方向平移，直到手术工具的工作点与病人的手术点重合，以及旋转手工工具使其姿态与手术工具的理想手术姿态重合，其中，

所述第一方向、第二方向和第三方向两两相互垂直。

8.根据权利要求7所述的手术工具定位方法，其特征在于：

所述旋转手术工具使其姿态与手术工具的理想手术姿态重合，包括使手术工具围绕手术工具的旋转中心旋转一定角度，使其姿态与手术工具的理想手术姿态重合。

9.根据权利要求7所述的手术工具定位方法，其特征在于：

使病人支撑系统沿第一方向和第二方向平移，以及使手术工具沿第三方向平移，直到手术工具的工作点与病人的手术点重合。

10.根据权利要求9所述的手术工具定位方法，其特征在于：

所述使病人支撑系统沿第一方向和第二方向平移，以及使手术工具沿第三方向平移，直到手术工具的工作点与病人的手术点重合，包括

基于病人的医学图像，确定病人的手术点的初始坐标A₀(X₁,Y₁,Z₁,θ₁)，所述病人支撑系统的初始坐标D₀(0,Y₂,Z₂,0)，手术工具的旋转中心的初始坐标C₀(X₃,Y₃,Z₃,θ₁)，以及当手术工具在理想手术姿态下，手术工具的工作点相对于手术工具的旋转中心在所述第一方向、第二方向和第三方向的偏移量L_Z、L_Y和L_X，其中θ₁代表手术工具的理想手术姿态；

沿第一方向和第二方向平移所述病人支撑系统，使所述病人支撑系统的坐标平移至D₁(0,Y₂+Y₃+L_Y-Y₁,Z₂+Z₃+L_Z-Z₁,0)；

沿第三方向平移手术工具，使手术工具的旋转中心的坐标平移至C₁(X₁-L_X,Y₃,Z₃,θ₁)。