CN108175510A - 医疗机器人以及医疗系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及医疗机器人以及医疗系统，一种医疗机器人，包括：支撑座；球管，通过第一机械臂可移动地设置在支撑座上；探测器，通过第二机械臂可移动地设置在支撑座上；驱动装置，用于分别驱使第一机械臂和第二机械臂运动；控制装置，与驱动装置通信连接，用于向驱动装置发送轨迹信息；其中，驱动装置根据轨迹信息分别驱使第一机械臂和第二机械臂沿相应轨迹运动，使探测器接收球管发出的X射线以获取医学影像。上述医疗机器人，通过将球管和探测器分别设置在可移动的机械臂上，使球管和探测器可以实现较大的自由度和灵活的操作范围，可执行导航等辅助手术操作，且通过机械臂折叠，可以避免占用医生的手术操作空间，适合在手术室狭小的空间内使用。

Description

医疗机器人以及医疗系统

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种医疗机器人以及医疗系统。

背景技术

随着杂交手术室的发展，机器人辅助手术逐渐成为趋势，传统的骨科或介入手术多采用C型臂设备、O型臂设备或者双悬吊动态DR设备作为手术导航设备。但其中C型臂设备和O型臂设备内径较小，可操作空间较小，能实现的自由度较低，如果再加入机器人进行辅助手术，手术操作空间更为拥挤，会给医生的手术操作带来不便；而双悬吊动态DR设备需要在屋顶安装导轨，精确性及稳定性较低，设备在运行时伸缩臂可能会缠绕手术室内的设备线路或管路，且由于采用天轨进行直角坐标系运行，会因双井字型轨道并行，无法实现某些特定角度的摄影。

所以传统的医疗机器人操作空间较小，自由度较低，并不适合在手术室较为狭小的空间使用，而且这些只是成像设备，无法执行辅助手术治疗。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种医疗机器人以及医疗系统，可以实现较大的操作空间和自由度，而且可以进行辅助手术操作。

一种医疗机器人，包括：

支撑座；

球管，通过第一机械臂可移动地设置在所述支撑座上；

探测器，通过第二机械臂可移动地设置在所述支撑座上；

驱动装置，用于分别驱使所述第一机械臂和所述第二机械臂运动；

控制装置，与所述驱动装置通信连接，用于向所述驱动装置发送轨迹信息；

其中，所述驱动装置根据所述轨迹信息分别驱使所述第一机械臂和所述第二机械臂沿相应轨迹运动，使所述探测器接收所述球管发出的X射线以获取医学影像。

上述医疗机器人，通过将球管和探测器分别设置在可移动的机械臂上，使得球管和探测器可以实现较大的自由度和更灵活的操作范围，可以执行导航等辅助手术操作，而且通过机械臂折叠将球管和探测器移动至合适位置，可以避免占用医生的手术操作空间，适合在手术室较为狭小的空间内使用。

在其中一个实施例中，所述驱动装置包括：

调节单元，用于调节所述球管和所述探测器的相对位置和距离。

在其中一个实施例中，所述驱动装置驱使所述球管和所述探测器保持相对静止进行曝光，所述医学影像为动态平面图像；

所述驱动装置驱使所述球管和所述探测器保持相对运动进行曝光，所述医学影像为重建三维图像。

在其中一个实施例中，所述医疗机器人还包括：

手术装置，通过第三机械臂可移动地设置在所述支撑座上；

其中，所述驱动装置还用于根据所述控制装置发送的轨迹信息驱使所述第三机械臂沿相应轨迹运动，以使所述手术装置进行手术操作。

在其中一个实施例中，所述医疗机器人还包括：

规划装置，与所述控制装置通信连接，用于根据所述医学影像规划手术路径，并将所述手术路径发送给所述控制装置；

其中，所述控制装置根据所述手术路径生成轨迹信息，并将所述轨迹信息发送给所述驱动装置。

在其中一个实施例中，所述手术装置为穿刺装置。

在其中一个实施例中，所述手术装置与所述第三机械臂之间为可拆卸的活动连接。

在其中一个实施例中，所述医疗机器人还包括：

显示器，设置于所述支撑座上或者通过第四机械臂设置于所述支撑座上，用于实时显示所述医学影像。

在其中一个实施例中，所述支撑座是可伸缩的。

一种医疗系统，包括：

上述的医疗机器人；

承载装置，用于承载治疗对象；

处理器，与所述医疗机器人通信连接，用于控制所述医疗机器人对所述承载装置上的治疗对象进行医疗操作；

其中，所述医疗操作包括获取医学影像或者进行手术操作。

上述医疗系统，通过采用将球管和探测器分别设置在可移动的机械臂上的医疗机器人，使得球管和探测器可以实现较大的自由度和更灵活的操作范围，可以对患者进行采集医学影像以及辅助手术操作，而且通过机械臂折叠将球管和探测器移动至合适位置，可以避免占用医生的手术操作空间，适合在手术室较为狭小的空间内使用。

附图说明

图1为一个实施例中医疗机器人的结构示意图；

图2为另一个实施例中医疗机器人的结构示意图；

图3为一个实施例中医疗系统的结构示意图；

图4为另一个实施例中医疗系统的结构示意图；

图5为另一个实施例中医疗系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

图1为一个实施例中的结构示意图，如图1所示，一种医疗机器人100，包括：

支撑座102；

球管112，通过第一机械臂114可移动地设置在支撑座102上；

探测器122，通过第二机械臂可124移动地设置在支撑座102上；

驱动装置(图中未标示)，用于分别驱使第一机械臂114和第二机械臂124运动；

控制装置(图中未标示)，与驱动装置通信连接，用于向驱动装置发送轨迹信息；

其中，驱动装置根据轨迹信息分别驱使第一机械臂114和第二机械臂124沿相应轨迹运动，使探测器122接收球管112发出的X射线以获取医学影像。

具体地，第一机械臂114和第二机械臂124的固定端设置在支撑座102上，第一机械臂114和第二机械臂124的自由端分别连接有球管112和探测器122，驱动装置可以根据控制装置发送的轨迹信息驱使第一机械臂114和第二机械臂124独立运动，使球管112和探测器122分别运动到设定的位置。球管112和探测器122可以对治疗对象进行X射线拍摄，以为手术提供导航。第一机械臂114和第二机械臂124可以是例如图1中的三轴机械臂，也可以是四轴机械臂，或者是软管型的多自由度机械臂等，具体机械臂的选择可以根据实际空间和治疗需求确定。

由于球管112和探测器122分别设置在两个机械臂上，相比于传统的球管和探测器相对固定的C型臂或者O型臂设备，医疗机器人100的球管112和探测器122可以自由调整二者之间的可操作空间，不会对医生的操作产生阻碍，而且在不需要进行X射线拍摄时，也可以通过机械臂折叠使得医疗机器人100占用空间更小。

进一步地，控制装置可以集成在支撑座102内部，通过导线与驱动装置通信连接，控制装置也可以独立设置在支撑座102以外，通过无线的方式与驱动装置通信连接。控制装置将限定球管112和探测器122运动路径的轨迹信息发送给驱动装置，轨迹信息可以由医生或者操作人员手动输入，也可以由计算机根据治疗对象的信息自动计算得到。医疗机器人100的支撑座102内部还集成有用于使球管112产生X射线的高压发生器，以及将探测器122接收到的X射线转化为医学影像的图像装置等，支撑座102底部还可以设置有滚轮108，方便医疗机器人100在手术室内移动。

上述医疗机器人100，通过将球管112和探测器122分别设置在可移动的机械臂上，使得球管112和探测器122可以实现较大的自由度和更灵活的操作范围，可以执行导航等辅助手术操作，而且通过机械臂折叠将球管112和探测器122移动至合适位置，可以避免占用医生的手术操作空间，适合在手术室较为狭小的空间内使用。

在一个实施例中，驱动装置包括：

调节单元(图中未标示)，用于调节球管122和探测器122的相对位置和距离。

具体地，驱动装置中包括调节单元，可以通过驱使第一机械臂114和第二机械臂124控制球管112和探测器122的相对位置以及距离，调节球管112和探测器122的相对位置可以使X射线拍摄更加灵活，可以拍摄到传统C型臂或者O型臂设备不容易拍摄到的位置和角度，而且不会与病床或者其他医疗设备发生冲突，避免了手术室内其他物体阻挡X射线的光路。而调节球管112和探测器122之间的距离可以改变X射线拍摄的效果，例如，在一定范围内，适当增加球管112和探测器122之间的距离还可以改善X射线拍摄的图像质量，相比传统的固定型C型臂设备和O型臂设备具有更好的功能性。

在一个实施例中，驱动装置驱使球管112和探测器122保持相对静止进行曝光，医学影像为动态平面图像；

驱动装置驱使球管112和探测器122保持相对运动进行曝光，医学影像为重建三维图像。

具体地，当驱动装置驱使球管112和探测器122保持相对静止进行X射线拍摄时，图像装置生成的是拍摄部位的平面图像，而当驱动装置驱使球管112和探测器122保持相对运动进行X射线拍摄时，例如沿图1中虚线轨迹和箭头方向旋转曝光时，图像装置可以将获取到的图像重建为拍摄部位的三维图像，重建的三维图像可以更加直观地显示治疗对象的拍摄部位，更好地为医生的手术操作提供导航。

在一个实施例中，上述医疗机器人100还包括：

显示器104，设置于支撑座102上或者通过第四机械臂设置于支撑座102上，用于实时显示医学影像。

具体地，显示器104设置在支撑座102上，可以为医生或者操作人员实时地显示上述球管112和探测器122获取的医学影像，便于医生或者人员能够方便直观地观察治疗对象的治疗部位。医学影像可以是拍摄部位的平面图像，也可以是重建后的三维影像，显示器104还可以显示根据医学影像导航的手术路径，治疗对象的各种生理状态、以及医疗机器人工作状态等有助于医生进行手术操作的相关信息。显示器104可以可升降地设置在支撑座102上，方便医生在不同位置观看，或者也可以增加一个独立的第四机械臂用于支撑显示器104，以达到更大的自由度。

图2为一个实施例中的具体结构示意图，如图2所示，基于图1中所示结构及相关技术内容的基础上，本实施例中的医疗机器人200还包括：

手术装置232，通过第三机械臂234可移动地设置在支撑座上；

其中，驱动装置还用于根据控制装置发送的轨迹信息驱使第三机械臂234沿相应轨迹运动，以使手术装置232进行手术操作。

具体地，医疗手术机器人200除了上述的球管和与探测器之外，还可以集成可辅助医生进行手术的手术装置232。手术装置232设置在第三机械臂234的自由端，第三机械臂234的固定端连接在支撑座上。医生可以根据采集到的医学影像规划手术路径，控制装置根据规划的手术路径生成限制手术装置232运动路径的轨迹信息，并将轨迹信息发送给驱动装置，驱动装置根据接收到的轨迹信息驱使第三机械臂234运动，以使手术装置232进行相应的手术操作。医疗手术机器人200同时集成了医学影像获取和辅助手术的功能，而且手术装置232同样有着较高的自由度，可以实现灵活的手术操作，在不需要手术装置232进行辅助手术操作时也可以通过第三机械臂234折叠移动至不会影响医生操作空间的位置。

可以理解的是，设置手术装置232以及第三机械臂234只代表医疗机器人集成手术设备的一种实施方式，实际应用中，根据手术的需求，还可以设置第四机械臂甚至更多的机械臂，每个机械臂的自由端可以连接不同的手术装置，以同时集成更多的手术装置，驱动装置可以驱使多个机械臂使得不同手术装置协同工作，从而实现更加丰富的手术功能。

在一个实施例中，上述医疗机器人200还包括：

规划装置(图中未标示)，与控制装置通信连接，用于根据医学影像规划手术路径，并将手术路径发送给控制装置；

其中，控制装置根据手术路径生成轨迹信息，并将轨迹信息发送给驱动装置。

具体地，除了医生根据X射线图像手动输入手术路径，医疗机器人200还可以自动规划手术路径，医疗机器人200中包括规划装置，规划装置可以集成在支撑座内部，也可独立设置在支撑座之外，规划装置与控制装置通过有线或者无线的方式通信连接。规划装置可以根据球管和探测器拍摄的医学影像自动对手术路径进行规划，规划好手术路径后，将手术路径发送给控制装置，控制装置根据接收的手术路径生成限制手术装置232运动路径的轨迹信息，并将此轨迹信息发送给驱动装置，从而使得驱动装置驱使第三机械臂234带动手术装置232沿规划的手术路径的运动，完成相应的手术操作。

在一个实施例中，上述手术装置232为穿刺装置。

具体地，例如在骨科手术中，手术装置232可以为穿刺针，以用于对治疗对象的特定部位进行穿刺。可以理解的是，在不同的手术中，手术装置232还可以是其他设备，例如注射器、手术刀、固定支架等，手术装置232的具体种类可以根据治疗需求确定。

在一个实施例中，上述手术装置232与第三机械臂234之间为可拆卸的活动连接。

具体地，手术装置232与第三机械臂234之间为可以拆卸的活动链接，从而可以更换不同的手术设备以适应不同种类的手术治疗，同样球管与第一机械臂之间、探测器与第二机械臂之间也可以为可拆卸的活动链接，从而可以根据手术空间调换球管、探测器以及手术装置的位置，或者根据实际治疗需求更换其他医疗设备等，以实现更广泛的应用范围。

在一个实施例中，上述支撑座102是可伸缩的。

具体地，上述机械臂可以直接固定在支撑座上，也可以在支撑座102上设置一个可升降的立柱106，第一机械臂、第二机械臂以及第三机械臂与立柱106固定连接。机械臂的固定端设置在立柱106上，这样可以进一步扩大机械臂的活动范围，在不需要医疗机器人工作时也可以缩小占用空间，实现更高的自由度，在较为狭小的手术空间内更加灵活。

图3为一个实施例中医疗系统的结构示意图，如图3所示，在一个实施例中，一种医疗系统10，包括：

上述的医疗机器人100；

承载装置500，用于承载治疗对象；

处理器(图中未标示)，与医疗机器人100通信连接，用于控制医疗机器人100对承载装置500上的治疗对象进行医疗操作；

其中，医疗操作包括获取医学影像或者进行手术操作。

具体地，治疗对象躺在承载装置500上，承载装置500可以为病床，承载装置可以设置为可升降移动，以方便对治疗对象进行相应医疗操作。医疗机器人100设置在承载装置500旁边，处理器可以通过有线或者无线的方式与医疗机器人100的控制装置通信连接，医生或者操作人员可以通过处理器向医疗机器人100发送控制指令，使医疗机器人100的控制装置向驱动装置发送轨迹信息，从而使驱动装置驱使第一机械臂和第二机械臂运动，使得球管和探测器对治疗对象进行X射线拍摄。具体拍摄的部位可以由医生手动输入，也可以由医疗系统根据治疗对象的患者信息进行自动识别。球管和探测器的相对位置和距离可以根据实际拍摄需求确定，而且球管和探测器之间既可以保持相对静止对治疗对象进行拍摄以获得平面图像，也可以保持相对运动对治疗对象进行拍摄，例如沿途中虚线路径和箭头方向旋转拍摄，获得的图像可以重建为三维图像，能够将拍摄部位更直观地显示给医生。

进一步地，医疗机器人100的支撑座设置有滚轮，可以在手术空间内移动，以便于拍摄治疗对象的各种位置，避免机械臂长度不足导致拍摄不到的情况。医疗机器人100上还可以设置显示屏，使得医生可以在手术过程中实时地直接观察到患者治疗部位的X射线图像。

上述医疗系统10，通过采用将球管和探测器分别设置在可移动的机械臂上的医疗机器人100，使得球管和探测器可以实现较大的自由度和更灵活的操作范围，可以对患者进行采集医学影像以及辅助手术操作，而且通过机械臂折叠将球管和探测器移动至合适位置，可以避免占用医生的手术操作空间，适合在手术室较为狭小的空间内使用。

图4为另一个实施例中医疗系统的结构示意图，如图4所示，在一个实施例中，基于图3中所示结构及相关技术内容的基础上，本实施例中的医疗系统20包括的医疗机器人为上述医疗机器人200。

具体地，医疗系统20中的医疗机器人为上述医疗机器人200，与医疗机器人100相比，还包括第三机械臂、手术装置和规划装置，在接收到处理器的指令后，规划装置可以根据球管和探测器获取的医学影像自动规划手术路径，并将手术路径发送给控制装置，控制装置根据规划的手术路径生成轨迹信息，以控制驱动装置驱使第三机械臂沿相应轨迹运动，从而为手术装置的手术操作提供导航。其中，第三机械臂与手术装置为可拆卸的活动连接，手术装置的具体种类可根据手术类型确定，使用方便灵活，医疗系统20集成了医学影像获取、手术导航以及自动手术的功能，而且各部分设备都有较高的自由度，可以在较为狭小的手术空间内有效地辅助医生对治疗对象进行手术操作。

图5为一个实施例中医疗系统的结构示意图，在一个实施例中，如图5所示，在一个实施例中，基于图3中所示结构及相关技术内容的基础上，本实施例中的医疗系统30包括的医疗机器人为医疗机器人300。

具体地，医疗机器人300上设置有第一机械臂316和第二机械臂324，第一机械臂316的自由端设置有一包括球管312和探测器314的C型臂设备，第二机械臂324的自由端设置有手术装置322。相比于上述医疗机器人100或者200，医疗机器人300将球管312和探测器314设置在固定的C型臂上再通过第一机械臂316与支撑座连接，虽然自由度稍有降低，但利用现有的C型臂结构可以降低研发和制造成本，并且仍可为手术装置提供导航，协同工作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种医疗机器人，其特征在于，包括：

支撑座；

球管，通过第一机械臂可移动地设置在所述支撑座上；

探测器，通过第二机械臂可移动地设置在所述支撑座上；

驱动装置，用于分别驱使所述第一机械臂和所述第二机械臂运动；

控制装置，与所述驱动装置通信连接，用于向所述驱动装置发送轨迹信息；

其中，所述驱动装置根据所述轨迹信息分别驱使所述第一机械臂和所述第二机械臂沿相应轨迹运动，使所述探测器接收所述球管发出的X射线以获取医学影像。

2.根据权利要求1所述的医疗机器人，其特征在于，所述驱动装置包括：

调节单元，用于调节所述球管和所述探测器的相对位置和距离。

3.根据权利要求1所述的医疗机器人，其特征在于，所述驱动装置驱使所述球管和所述探测器保持相对静止进行曝光，所述医学影像为动态平面图像；

所述驱动装置驱使所述球管和所述探测器保持相对运动进行曝光，所述医学影像为重建三维图像。

4.根据权利要求1所述的医疗机器人，其特征在于，还包括：

手术装置，通过第三机械臂可移动地设置在所述支撑座上；

其中，所述驱动装置还用于根据所述控制装置发送的轨迹信息驱使所述第三机械臂沿相应轨迹运动，以使所述手术装置进行手术操作。

5.根据权利要求4所述的医疗机器人，其特征在于，还包括：

规划装置，与所述控制装置通信连接，用于根据所述医学影像规划手术路径，并将所述手术路径发送给所述控制装置；

其中，所述控制装置根据所述手术路径生成轨迹信息，并将所述轨迹信息发送给所述驱动装置。

6.根据权利要求4所述的医疗机器人，其特征在于，所述手术装置为穿刺装置。

7.根据权利要求4所述的医疗机器人，其特征在于，所述手术装置与所述第三机械臂之间为可拆卸的活动连接。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的医疗机器人，其特征在于，还包括：

显示器，设置于所述支撑座上或者通过第四机械臂设置于所述支撑座上，用于实时显示所述医学影像。

9.根据权利要求3至7中任意一项所述的医疗机器人，其特征在于，所述支撑座是可伸缩的。

10.一种医疗系统，其特征在于，包括：

权利要求1至9中任意一项所述的医疗机器人；

承载装置，用于承载治疗对象；

处理器，与所述医疗机器人通信连接，用于控制所述医疗机器人对所述承载装置上的治疗对象进行医疗操作；

其中，所述医疗操作包括获取医学影像或者进行手术操作。