[发明专利]基于定位板的机器人辅助穿刺系统及穿刺轨迹获取方法

说明书

本发明公开了一种基于定位板的机器人辅助穿刺系统及穿刺轨迹获取方法，包括CT扫描仪、机器人、机器人控制器以及定位板；定位板的长轴中心线开设凹槽，并置入钢丝，在顶端上设置有钢丝作为标记物；定位板放置于CT扫描仪机床正确位置；用于辅助CT扫描仪获取扫描对象空间坐标；同时建立的定位板和扫描影像坐标系；机器人末端执行器连接穿刺针，通过定位板坐标系与机器人基坐标系转换，可获取末端执行器中穿刺针的穿刺轨迹；随之机器人可根据轨迹坐标指令进行移动穿刺；本发明可协助医护人员进行穿刺，有助于极大地减少穿刺手术对医护人员经验的依赖，且可精确且简单地获取目标空间坐标，快速形成穿刺轨迹，无需反复调节穿刺角度和穿刺深度。

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种基于定位板的机器人辅助穿刺系统及穿刺轨迹获取方法。

背景技术

随着放射学和介入技术的不断发展，CT引导介入穿刺已被广泛应用于临床。计算机断层扫描(CT)具有较高的空间分辨率和密度分辨率，可以快速，清晰地显示身体各部位病变的解剖位置和结构。然而，采用传统的CT引导穿刺方法，需进行反复的CT扫描验证，以确保穿刺的准确性，由此便增加患者的辐射剂量和并发症。

近年来，机器人穿刺技术已逐渐应用于临床，该技术的核心是为提高穿刺的准确性，且不增加对病人的损伤。故该技术涉及病变的定位精度，穿刺路径设计的合理性以及机机器人运动的准确性。目前，市面上常见的穿刺机器人有iSYS Medizintechnik、MAXIO和Zerobot，但这些机器人都不具备坐标定位的功能，无法将靶区目标点转换为实际的空间坐标。在实际操作中，仍存在定位不准确、操作繁琐等缺点；故研究一种简单可行的穿刺系统用于辅助临床上的穿刺显得尤为重要。

发明内容

为了解决了现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于定位板的机器人辅助穿刺系统，解决临床上对病灶位置定位不准确、穿刺过度依赖经验的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种基于定位板的机器人辅助穿刺系统，包括CT扫描仪、机器人、机器人控制器以及定位板；CT扫描仪用于获取穿刺过程中目标区域的扫描图像；机器人控制器与机器人通过I/O接口连接，机器人控制器用于控制机器人的输出端沿着预设路径移动至目标区域；

定位板设置在CT扫描仪上，CT扫描仪能扫描得到垂直于定位板的影像；所述扫描面垂直于定位板的长度方向，沿定位板的中心线开设凹槽，所述凹槽中设置有钢丝，定位板上设置有标记物；定位板设置在CT扫描仪机床上；定位板用于辅助CT扫描仪的扫描面用于建立定位板和扫描影像坐标系；

机器人机械臂的自由端设置机器人末端执行器，机器人末端执行器连接穿刺针，机器人末端执行器带动穿刺针向目标区域执行穿刺动作。

所述凹槽的深度为2mm，钢丝的长度为75～85cm，直径为2mm。

定位板的材质为有机玻璃。

机器人设置在CT扫描仪的一侧，机器人底部设置有滑轨，机器人采用KR 5sixxR65、Viper 650或Vision robot VR6。

机器人的自由端设置有机器人末端执行器，末端执行器包括法兰盘和连接杆，法兰盘与机器人机械臂自由端连接，法兰盘中心开设有连接螺纹孔，连接杆与法兰盘螺纹连接，连接杆的端部开设穿刺针孔，穿刺针孔垂直穿过连接杆的中心轴线，穿刺针孔处设置紧固螺钉，穿刺针装入穿刺针孔用紧固螺钉压紧。

标记物采用金属材质；标记物设置在定位板的边缘靠近机器人的一角，标记物的设置深度与钢丝在定位板上的深度相同。

机器人控制器采用电脑。

基于本发明所述机器人辅助穿刺系统的穿刺轨迹建立方法，包括以下步骤：

步骤1，将定位板安装在CT扫描仪上；