[发明专利]一体化系统结构装置及控制方法

说明书

本发明公开一体化系统结构装置及控制方法，包括病床和手术机器人，手术机器人包括X射线机，机械臂和标尺；机械臂的基座通过连接基座安装在X射线机上，机械臂的活动末端安装有标尺；X射线机包括驱动装置和C臂；机械臂设置于C臂一侧。本发明有效整合医学影像和手术机器人，辅助医生更安全精准完成骨科手术，复杂手术简单化，常规手术微创化；且大幅减少机器使用物料成本及使用空间。

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一体化系统结构装置及控制方法。

背景技术

全球骨科疾病发病率近年来逐步提高，精准治疗成为骨科手术未来的发展方向。随着医疗影像和器械技术的进步，基于机械臂技术的手术机器人被越来越多地与医疗影像数据结合，并参与辅助医生的手术过程，极大方便了医生的操作，同时提升了手术精度。由于传统手术机器人辅助系统与医学成像设备各自是一套完整系统，术前需要在病人的患病部位附近放入标尺进行术中三维扫描，便于两者坐标配准实现已经过规划的手术导航方案。

目前现有的系统解决方案下，医学成像设备和机器人是两套分离的系统，均会占用紧张的床边空间资源。同时为了保证两套系统对靶点物理空间位置的一致性，标尺是术前甚至术中必需的配准工具。一旦病人手术部位产生位移，则必须重新配准校验，以免植入发生偏差。而标尺的使用会同时占用不大的可用成像视野和实际物理空间，对于手术实施造成一定的局限。

发明内容

本发明的目的是提供一体化系统结构装置及控制方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现有效整合医学影像和手术机器人，辅助医生更安全精准完成骨科手术，复杂手术简单化，常规手术微创化。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一体化系统结构装置，包括病床和手术机器人，所述手术机器人包括X射线机，机械臂和标尺；所述机械臂的基座通过连接基座安装在所述X射线机上，所述机械臂的活动末端安装有所述标尺；所述X射线机包括驱动装置和C臂；所述机械臂设置于所述C臂一侧。

所述机械臂还包括肩部，肘部和至少三个活动腕；且所述基座，肩部，肘部和活动腕依次转动连接。

优选的，所述机械臂至少为6轴机械臂，以保证工作时存在足够的自由度，使标尺的坐标精确。

所述驱动装置包括机架，底座，电机轴和滑车机构；所述机架固定安装于所述底座上；所述电机轴水平设置，且电机轴的输出端与所述滑车机构转动连接；所述滑车机构的连接轨道与所述C臂滑动连接。

优选的，通过电机轴水平方向的位移实现整机的推进，通过滑车机构实现C臂的调度选定，及滑车机构自身的旋转扩大C壁调节自由度。

优选的，由于系统之间在软硬件层面的一体化设计，初始化阶段已经通过在机架内安装控制单元和外部标尺将作为术中二维/三维成像系统的C臂和作为手术辅助执行系统的机械臂结合，无须使用第三方红外追踪系统来实现机器人夹持器械末端的精确导航以及与成像系统之间的数据匹配。整个操作中仅需要术前对一套设备进行摆位，扫描并重建手术部位的三维图像，无须再进行图像系统和机械臂系统坐标配准。进行手术规划后按流程执行手术。

所述机架内还设置有升降机构；所述升降机构贯穿所述机架顶面与所述电机轴底部固定连接。

所述连接基座包括机械臂安装板，L型底座和固定安装板；所述机械臂安装板上开设有两组安装孔组，一组所述安装孔组固定安装有所述机械臂，另一所述安装孔组与所述底座螺纹连接；所述固定安装板固定安装于所述电机轴上，且所述固定安装板侧壁与所述L型底座固定连接。

所述L型底座上开设有与所述安装孔组对应的孔组；且所述L型底座孔组通孔的个数大于所述安装孔组通孔的个数。

所述C臂上安装有射线源，探测器和手持部；且所述射线源和探测器分别设置于所述C臂两端，且分设于所述病床两侧；所述手持部对称安装于所述C臂两侧，且弯曲弧度与所述C臂适配。