[发明专利]集成式医学成像与外科手术机器人系统

权利要求书

1.一种执行机器人辅助外科手术的方法，其包括：

基于由成像装置获得的患者的成像数据，使末端执行器和与成像装置操作地附接的机器人手臂相对于患者及成像装置移动到相对于患者的预定位置及定向；

使所述成像装置和机器人手臂通过进行沿成像装置的底座的直线平移而相对于所述患者移动，使所述成像装置和机器人手臂相对于所述患者直线移动；

检测所述成像装置相对于所述患者的移动；和

获得所述患者的术中图像，同时移动所述机器人手臂，响应于检测所述成像装置相对于所述患者的移动来避免与所述成像装置及与所述患者的碰撞。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述机器人手臂包括多关节手臂并且利用反向运动学移动。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述末端执行器经配置以接纳且引导创伤性外科手术工具。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，基于在由所述成像装置获得的所述患者的所述成像数据的显示中对入口点及目标点的用户选择而确定所述末端执行器相对于所述患者的所述预定位置及定向。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述成像装置包括含纳至少一个成像组件且界定孔的机架，所述成像组件包括x射线计算断层摄影术CT扫描装置。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，一支撑柱在所述底座上面延伸，并且一患者支撑件安装到所述支撑柱，其中，所述机架位于所述底座上面；并且

其中，所述机架相对于所述底座平移和倾斜。

7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

使用运动跟踪设备跟踪所述机器人手臂及所述成像装置中的至少一者的位置；

其中，所述运动跟踪设备包括固定到所述机器人手臂及所述成像装置的至少一个标记器及检测由所述至少一个标记器发射或反射的辐射的感测装置；

其中，所述感测装置附接到所述成像装置并且独立于所述成像装置的运动移动，以使所述患者的外科手术区维持在感测装置的视场内；并且

其中，所述运动跟踪设备经配置以检测所述末端执行器相对于所述患者从所述预定位置及定向的移动。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，基于从所述运动跟踪设备及所述成像装置中的至少一者接收的位置数据而确定所述机器人手臂相对于所述患者及所述成像装置的所述位置；并且

其中，所述机器人手臂、所述成像装置及所述运动跟踪设备在共同坐标系统中操作。

9.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括产生包围所述患者的至少一部分的边界表面，其中，控制所述机器人手臂的移动使得所述机器人手臂的任一部分均不可进入所述边界表面；并且

其中，通过使用所述运动跟踪设备跟踪所述患者上的多个标记器而产生所述边界表面。

10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括响应于检测到所述末端执行器相对于所述患者从所述预定位置及定向的移动而进行以下操作中的至少一者：通知用户及停止所述成像装置的运动。

11.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

确定不可能在不改变所述末端执行器相对于所述患者的所述位置或定向或者不与所述成像装置或所述患者碰撞的情况下使所述机器人手臂移动，且基于此确定，执行包括以下操作中的至少一者的操作：

向用户发出警告；及

停止所述成像装置相对于所述患者的运动。