[发明专利]一种穿刺手术机器人可视化仿真示教系统

说明书

本发明属于医疗设备技术领域，具体为一种穿刺手术机器人可视化仿真示教系统。本发明系统包括术前规划示教系统、术中执行示教系统、术后评估示教系统、穿刺手术示教系统、可视化模型建立系统与PID控制算法仿真系统；可视化模型建立系统设置有数据源、数据对象、过滤器、映射模块与图形接口，数据对象接收数据源输出的数据，过滤器接收多重数据对象输出的数据。本发明系统对复合模糊PID控制算法进行仿真研究，以阶跃信号作为输入信号，稳态误差降低，具有优良的控制性能，适合医学背景下的穿刺机器人启动系统；示教系统分为术前规划、术中执行与术后评估，确保规划穿刺路径重合和满足穿刺手术要求。系统结构简单，操作方便，使用效果好。

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，具体涉及一种穿刺手术机器人可视化仿真示教系统。

背景技术

穿刺手术机器人可视化仿真示教系统是一种进行穿刺手术机器人仿真控制的方法，基于医学图像的辅助精准穿刺机器人系统的上位机软件实现的主要功能有研究医学图像的可视化、二维图像处理和三维重建技术，实现对患者体内病灶靶点精确选取，随着科技的不断发展，人们对于穿刺手术机器人可视化仿真示教系统的制造工艺要求也越来越高。

现有的穿刺手术机器人可视化仿真示教系统在使用时存在一定的弊端，首先，不能很方便的进行可视化仿真示教操作，操作的过程不能很好的实现一体化，不利于人们的使用，还有，工作流程较为复杂化，不能很好的用图像模型来描述场景，可视化效果较差，给人们的使用过程带来了一定的不利影响。为此，本发明提出一种穿刺手术机器人可视化仿真示教系统。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的在于提供一种使穿刺定位更准确、可视化效果更优越、操作更方便的穿刺手术机器人可视化仿真示教系统。

本发明通过对复合模糊PID控制算法进行仿真研究，以阶跃信号作为输入信号，稳态误差降低，具有优良的控制性能，适合医学背景下的穿刺机器人启动系统，示教系统分为术前规划、术中执行与术后评估，规划穿刺机器人系统的工作流程，可以有效解决背景技术中的问题。

本发明提供的穿刺手术机器人可视化仿真示教系统，包括术前规划示教系统、术中执行示教系统、术后评估示教系统、穿刺手术示教系统、可视化模型建立系统与PID控制算法仿真系统；其中：

所述可视化模型建立系统，其内部设置有数据源、数据对象、过滤器、映射模块与图形接口；所述数据对象接收数据源输出的数据，所述过滤器接收多重数据对象输出的数据，并将数据输出到另一组数据对象，并通过映射模块传输到图形接口位置。参见图2所示。

作为一种优选的技术方案，所述术前规划示教系统，其工作内容包括：为患者局部麻醉，贴标记点；CT扫描，将数据传至数据处理计算机；医学图像处理，三维建模；确定病灶点和标记点坐标；确定入针点坐标和穿刺进针路径。

作为一种优选的技术方案，所述术中执行示教系统，其工作内容包括：为注册患者查看资料，引导患者到指定位置、准备引导管与穿刺针；光学定位患者皮肤标记点和机器人末端标定标记点，完成坐标系配准；数据解析，六自由度机器人路径规划并执行运动指令；双目视觉追踪机器人运动轨迹，修正坐标变化，微调机器人定位姿态；医生手动将穿刺针刺入患者，穿刺机器人退出。

作为一种优选的技术方案，所述术后评估示教系统，其工作内容包括：为患者再次进行CT扫描；数据导出至数据处理计算机，做图像分析，比对穿刺针成像是否到达病灶点。

作为一种优选的技术方案，所述术前规划示教系统、术中执行示教系统、术后评估示教系统依次完成后进行判定，判断是否满足穿刺要求，如果不满足，则返回术前规划示教系统，如果满足穿刺要求，则进行穿刺手术示教系统。

作为一种优选的技术方案，所述穿刺手术示教系统，其工作内容包括：穿刺活检、神经消融、放射性药物植入等穿刺手术。