CN107928794A - 一种利用机器人精准穿刺的方法及该机器人 - Google Patents

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谭文铨
李麟荪
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Abstract

本发明公开了一种利用机器人精准穿刺的方法及该机器人，包括的步骤有：机器人回零点，自动检测机器人与CT或MR的坐标原点的相对位置；通过CT或MR拍摄病灶影像，记录呼吸仪参数；根据CT或MR的病灶3D影像，在影像电脑上直接决定穿刺的路径和深度；将穿刺信息导入机器人的控制器；机器人将穿刺针送到穿刺位置，设好穿刺角度、位置和深度；启动呼吸仪，病人按照CT或MR拍摄病灶时呼吸机记录的参数呼吸屏气后进行穿刺；还提供了一种机器人，包括机器臂、伺服电机与控制器，本发明能够将病灶的影像数据通过介入机器人装置的控制器精准控制，解决临床医生因没有精准定位和深度而穿刺不准而造成反复穿刺，同时避免了浪费时间，并减少引起各种并发症的危险。

Description

一种利用机器人精准穿刺的方法及该机器人
技术领域
本发明涉及医疗穿刺技术领域，具体为一种利用机器人精准穿刺的方法及该机器人。
背景技术
目前临床医生做穿刺手术过程是通过CT或MR机器观察病灶的位置，然后凭经验(让病人主观控制呼吸深度)进行穿刺，穿刺后再用CT或MR机器观察是否穿刺到位，如果穿刺不到位，将重复上面穿刺步骤，直到穿刺到位，属于盲穿有可能要进行多次穿刺才能到位，既使人为的计算正确，或病人配合很好，但是往往因为人为的徒手操作不稳定，从而造成偏差，在所难免这样的反复调整穿刺会给病人带来的痛苦与可能的并发症。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种利用机器人精准穿刺的方法及该机器人。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用机器人精准穿刺的方法，包括以下步骤：
S10：机器人回零点，自动检测机器人与CT或MR的坐标原点的相对位置，自动决定相互之间的坐标转化参数；
S20：通过CT或MR检查，拍摄病灶影像，并记录呼吸仪参数；
S30：根据CT或MR的病灶3D影像，在影像电脑上直接决定穿刺的路径和深度；
S40：机器人通过通信协议接口，将穿刺信息导入机器人的控制器；
S50：启动穿刺机器人，机器人将穿刺针送到穿刺位置，设好穿刺角度、位置和深度，等待穿刺；
S60：启动呼吸仪，病人按照CT或MR拍摄病灶时呼吸机记录的参数呼吸屏气后进行人工穿刺；
本发明还提供了一种机器人，包括机器臂、伺服电机与控制器，所述控制器通过控制伺服电器驱动机械臂进行操作，该控制器上设置有通信协议接口。
作为本发明一种优选的技术方案，所述机械臂采用的是包含调节高度的Z轴、调节水平方向长度的Y轴、环绕Y轴转动的A轴、调节穿刺针的摆动的B轴以及调节穿刺针旋转的C轴5个自由度的机械结构。
作为本发明一种优选的技术方案，所述控制器采用KUKA控制器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述通信协议接口基于DICOM通信协议。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够将病灶的影像数据通过介入机器人装置的控制器精准控制，解决临床医生因没有准确方向和深度的盲穿缺陷，做到精准穿刺。
附图说明
图1为本发明穿刺方法流程图；
图2为本发明五个自由度辅助机器人结构示意图；
图3为本发明机器人与CT或MR相对位置示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1，本发明提供一种利用机器人精准穿刺的方法，包括以下步骤：
S10：机器人回零点，自动检测机器人与CT或MR的坐标原点的相对位置，自动决定相互之间的坐标转化参数；
S20：通过CT或MR检查，拍摄病灶影像，并记录呼吸仪参数；
S30：根据CT或MR的病灶3D影像，在影像电脑上直接决定穿刺的路径和深度；
S40：机器人通过通信协议接口，将穿刺信息导入机器人的控制器；
S50：启动穿刺机器人，机器人将穿刺针送到穿刺位置，设好穿刺角度、位置和深度，等待穿刺；
S60：启动呼吸仪，病人按照CT或MR拍摄病灶时呼吸机记录的参数呼吸屏气后进行人工穿刺；
针对如何确定机器人与CT或MR的相对位置，(如图3所示)假设机器人坐标系(Xr，Yr，Zr)，CT机坐标系：(Xc，Yc，Zc)，两坐标系统的相对位置位矢量rrc，设定A为病灶的3D位置，病灶A在机器人坐标系的坐标：rra，病灶A在CT机的坐标系的坐标：rca，所以，rra＝rrc+rca。
(如图2所示)还提供了一种机器人，包括机器臂、伺服电机与控制器，所述控制器通过控制伺服电器驱动机械臂进行操作，该控制器上设置有通信协议接口，进一步的所述机械臂采用的是包含调节高度的Z轴、调节水平方向长度的Y轴、环绕Y轴转动的A轴、调节穿刺针的摆动的B轴以及调节穿刺针旋转的C轴5个自由度的机械结构，所述控制器采用KUKA控制器或是相同等级的控制器即可实现对机械臂的精准控制；所述通信协议接口基于DICOM通信协议。
基于上述，本发明具有的优点在于：本发明通过机器手自动完成医生对病人病灶穿刺中方向和角度要求的调控，用CT或MR机器定位病灶的3D方位，医生根据可视的病灶3D位置来调节并决定最佳的穿刺路径和深度，CT或MR机通过通信协议接口与机器人的控制器连接，将医生决定的穿刺路径和深度信息自动传输到机器人的控制器上，机器人自动将穿刺针定位到穿刺路径上，并设定穿刺深度限位器，防止过穿操作，整体设计能够将病灶的影像数据通过介入机器人装置的控制器精准控制，解决临床医生因没有准确方向和深度的盲穿缺陷，做到精准穿刺。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用机器人精准穿刺的方法，其特征在于包括以下步骤：
S10：机器人回零点，自动检测机器人与CT或MR的坐标原点的相对位置，自动决定相互之间的坐标转化参数；
S20：通过CT或MR检查，拍摄病灶影像，并记录呼吸仪参数；
S30：根据CT或MR的病灶3D影像，在影像电脑上直接决定穿刺的路径和深度；
S40：机器人通过通信协议接口，将穿刺信息导入机器人的控制器；
S50：启动穿刺机器人，机器人将穿刺针送到穿刺位置，设好穿刺角度、位置和深度，等待穿刺；
S60：启动呼吸仪，病人按照CT或MR拍摄病灶时呼吸机记录的参数呼吸屏气后进行人工穿刺。
2.一种用于实现权利要求1所述穿刺方法的机器人，其特征在于：包括机器臂、伺服电机与控制器，所述控制器通过控制伺服电器驱动机械臂进行操作，该控制器上设置有通信协议接口。
3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于：所述机械臂采用的是包含调节高度的Z轴、调节水平方向长度的Y轴、环绕Y轴转动的A轴、调节穿刺针的摆动的B轴以及调节穿刺针旋转的C轴5个自由度的机械结构。
4.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于：所述控制器采用KUKA控制器。
5.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于：所述通信协议接口基于DICOM通信协议。
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