[发明专利]一种用于辅助骨外科手术的机器人系统

说明书

本申请适用于医疗技术领域，提供了一种用于辅助骨外科手术的机器人系统，包括主控台车、导航仪、机械臂和骨间隙压力测量装置；骨间隙压力测量装置用于测量患者手术部位骨间隙之间的压力值；导航仪用于通过摄像头采集安装于机械臂末端执行器和手术区域的多个反射球的实时三维位资，进而确定末端执行器和手术区域的三维位姿；主控台车用于获取手术部位的三维模型，根据三维模型生成手术规划方案，并在手术过程中，根据压力值更新手术规划方案，按照更新后的手术规划方案向机械臂发送控制指令；机械臂用于根据末端执行器和手术区域的三维位姿，以及控制指令，辅助医生完成手术操作。上述系统，可以辅助医生进行多种类型的骨外科手术。

技术领域

本申请实施例属于医疗技术领域，特别是涉及一种用于辅助骨外科手术的机器人系统。

背景技术

骨科手术机器人是一种能够协助骨外科医生进行精准手术操作的辅助机器人系统，其优势在于手术精准度高、病人创伤小、术后恢复快以及可降低医生操作强度等。随着技术的发展，越来越多的骨外科手术开始采用辅助机器人系统，以提高手术的成功率。完整的手术机器人平台通常由机械臂系统、术前规划系统、术中定位跟踪导航系统、可视化系统等组成。按照具体功能和操作模式，骨科手术机器人可分为以下三类：

1．自主型手术机器人，由骨科手术机器人独立完成全部手术过程。

2．被动型手术机器人，骨科手术机器人不提供任何运动性执行动作，只提供全被动型辅助支持功能，全部手术过程由医生完成。

3．半主动型手术机器人，由骨科手术机器人提供包括引导、限位、调整等可执行性辅助动作，但手术中最终的控制及操作过程仍然依赖医生。

具体来说，骨科手术机器人可以应用于以下几个手术类别：全髋关节置换术（THA），全膝关节置换术（TKA），膝关节单髁置换术，创伤和脊柱手术。

目前，市售的骨科手术机器人只能为医生提供定位辅助，主要应用于脊柱手术以及创伤手术。由于THA、TKA等关节置换手术对机器人的力学控制有着较高要求，现有技术中的骨科手术机器人还无法广泛地应用于各种类型的骨外科手术中。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种用于辅助骨外科手术的机器人系统，可以为包括全膝关节置换手术等各种类型的骨外科手术提供全过程辅助，完成术前规划、术中导航、术中规划、精确切骨等手术操作。

本申请实施例提供了一种用于辅助骨外科手术的机器人系统，包括布置于手术区域的主控台车、导航仪、机械臂和骨间隙压力测量装置；所述导航仪包括摄像头，所述机械臂包括末端执行器，所述末端执行器和手术区域安装有多个反射球，所述末端执行器和手术区域的多个反射球处于所述摄像头的视野范围内；其中：

所述骨间隙压力测量装置，用于测量患者手术部位骨间隙之间的压力值；

所述导航仪，用于通过所述摄像头采集安装于所述末端执行器和所述手术区域的多个反射球的实时三维位姿，根据所述多个反射球的实时三维位姿确定所述末端执行器和所述手术区域的三维位姿；

所述主控台车，用于获取经预处理得到的所述手术部位的三维模型，根据所述三维模型生成手术规划方案，并在手术过程中获取所述骨间隙压力测量装置测量得到的所述骨间隙之间的压力值，根据所述压力值更新所述手术规划方案，按照更新后的手术规划方案向所述机械臂发送控制指令；

所述机械臂，用于根据所述末端执行器和所述手术区域的三维位姿，以及所述控制指令，辅助医生对所述手术部位进行手术操作。

与现有技术相比，本申请实施例包括以下优点：