CN108324353B - 手术机器人及其穿刺点指示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种穿刺点指示装置，安装于手术机器人的穿刺机械臂上，所述穿刺点指示装置包括：位置调节机构，安装于所述穿刺机械臂上；指示性光源，安装于所述位置调节机构上，用于发射指示光；以及控制单元，所述控制单元根据目标参数控制所述位置调节机构运动以调节所述指示性光源的空间倾斜角度，使所述指示性光源的指示光与所述规划穿刺点对准。这样，能够避免穿刺机械臂或其上的其他结构遮挡激光，保证指示光源的指示穿刺点与规划穿刺点相符，使得穿刺机械臂上的穿刺介入装置能够准确的伸入到患者的病灶位置，提高穿刺介入手术的安全性。本发明还提供一种手术机器人。

Description

手术机器人及其穿刺点指示装置

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种手术机器人及其穿刺点指示装置。

背景技术

临床执行体内深部穿刺手术时，需要医生在患者体表标记穿刺点，以确定体表穿刺位置，通常穿刺点的标记依据医生经验确定。术中多采用具有颜色的标记笔进行标记，在采用消毒液对穿刺点进行消毒时，会导致标志点被擦除。而采用固定式十字形激光指示方法，固定式十字形激光不能随着末端机械臂移动而实时改变激光指示角度，进而穿刺部件与指示性光源光斑之间会存在重合而遮挡激光指示点，导致穿刺指示点失效。

采用影像引导进行机器人辅助穿刺时，需要医生在工作站(显示器)上做穿刺手术路径规划，机器臂在规划路径下先运行至穿刺区上方安全距离，而后需要医生对手术区的实际穿刺点进行处理(比如消毒、局部麻醉、皮肤切口、骨钻孔等)。如果实际穿刺点与规划穿刺点不一致，会导致机器臂穿刺执行结构无法准确穿到靶点，会造成机器臂穿刺失误甚至意外事故。

发明内容

基于此，有必要针对目前因标记笔标记以及固定式十字形激光引起实际穿刺点与规划穿刺点不一致导致无法准确穿刺到靶点的问题，提供一种能够调节激光角度且使得激光能够指示到规划穿刺点的穿刺点指示装置，同时还提供一种含有上述穿刺点指示装置的手术机器人。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种穿刺点指示装置，所述穿刺点指示装置安装于手术机器人的穿刺机械臂上，所述穿刺点指示装置包括：

位置调节机构，安装于所述穿刺机械臂上；

指示性光源，安装于所述位置调节机构上，用于发射指示光；以及

控制单元，所述控制单元根据目标参数控制所述位置调节机构运动以调节所述指示性光源的空间倾斜角度，使所述指示性光源的指示光与所述规划穿刺点对准。

在其中一个实施例中，所述位置调节机构包括安装于所述穿刺机械臂上的支撑元件及驱动结构；所述支撑元件与所述指示性光源在第一位置可转动连接，所述驱动结构与所述指示性光源在与所述第一位置间隔开的第二位置可转动连接，所述驱动结构驱动所述指示性光源运动，以调节所述指示性光源发射指示光的角度。

在其中一个实施例中，所述驱动结构包括驱动源和由所述驱动源驱动的传动组件，所述传动组件连接到所述指示性光源，所述驱动源驱动所述传动组件带动所述指示性光源运动。

在其中一个实施例中，所述驱动源包括至少一个超声电机。

在其中一个实施例中，所述传动组件至少包括第一传动组件，所述第一传动组件被配置为使所述指示性光源绕所述指示性光源与所述支撑元件限定的第一轴线在第一平面内转动。

在其中一个实施例中，所述传动组件还包括第二传动组件，所述第二传动组件被配置为使所述指示性光源绕所述指示性光源与所述支撑元件限定的第二轴线在第二平面内转动，其中，所述第二轴线不同于所述第一轴线。

在其中一个实施例中，所述第一传动组件和/或所述第二传动组件为丝杆螺母组件。

在其中一个实施例中，所述指示性光源为激光源，所述指示光为激光。

在其中一个实施例中，所述穿刺点指示装置还包括角度测定仪，所述角度测定仪设置于所述指示性光源上，用于实时测定所述指示性光源的空间倾斜角度。

在其中一个实施例中，所述控制单元与所述驱动源连接，所述控制单元能够获取来自手术导航规划模块的所述指示性光源的目标空间倾角，并控制所述驱动源驱动所述传动组件运动，使所述指示性光源的空间倾斜角度达到所述目标空间倾角。

在其中一个实施例中，所述穿刺点指示装置还包括支撑台，所述支撑元件、所述驱动源及所述传动组件均设置于所述支撑台上，所述支撑台可安装于所述穿刺机械臂上。

在其中一个实施例中，所述位置调节机构还包括可旋转部件，所述支撑元件与所述指示性光源之间及所述驱动结构与所述指示性光源之间均通过所述可旋转部件连接；

所述可旋转部件包括万向节、球铰或旋转轴承。

一种手术机器人，包括手术导航规划模块、穿刺机械臂、穿刺介入装置及如上述任一技术特征所述的穿刺点指示装置；

所述手术导航规划模块分别与所述穿刺介入装置及所述穿刺点指示装置通信连接；所述穿刺介入装置及所述穿刺点指示装置分别设置于所述穿刺机械臂上；所述手术导航规划模块融合患者体表穿刺点及体内病灶位置的空间坐标，规划所述穿刺机械臂的穿刺规划路径以及设定规划穿刺点；所述穿刺点指示装置实时测定指示性光源的空间倾斜角度；

所述手术导航规划模块能够根据所述穿刺介入装置与所述规划穿刺点的实时距离及当前状态下所述指示性光源的空间倾斜角度获得所述指示性光源的目标空间倾角，并将所述目标空间倾角传输给所述穿刺点指示装置，所述穿刺点指示装置根据所述目标空间倾角调节所述指示性光源的空间倾斜角度，使所述指示性光源发射的指示光准确的指示于所述患者体表的规划穿刺点。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果为：

本发明的手术机器人及其穿刺点指示装置，穿刺机械臂带动穿刺点指示装置运动时，控制单元能够根据规划穿刺点的坐标控制位置调节机构运动以调节指示性光源的空间倾斜角度，使得指示性光源的空间倾斜角度能够随着穿刺机械臂的运动而发生变化，进而使得指示性光源发射指示光的角度也发生变化；有效的解决目前因标记笔标记以及固定式十字形激光引起指示穿刺点与规划穿刺点不一致导致无法准确穿刺到靶点的问题；使得指示性光源发射的指示光能够实时指示在患者体表的规划穿刺点上，避免穿刺机械臂或其上的其他结构遮挡激光，保证指示性光源的指示穿刺点与规划穿刺点相符，使得穿刺机械臂上的穿刺介入装置能够准确的伸入到患者的病灶位置，提高穿刺介入手术的安全性。

附图说明

图1为本发明一实施例的穿刺点指示装置的结构示意图；

图2为图1所示的穿刺点指示装置安装于穿刺机械臂上的结构示意图；

图3为本发明另一实施例的穿刺点指示装置安装于穿刺机械臂上的结构示意图；

其中：

100-穿刺点指示装置；

110-指示性光源；

120-位置调节机构；

121-支撑元件；

122-驱动结构；1221-驱动源；1222-第一传动组件；1223-第二传动组件；

123-角度测定仪；

130-控制单元；

140-支撑台；

200-穿刺机械臂；

300-穿刺介入装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的手术机器人及其穿刺点指示装置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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见图1至图3，本发明提供一种穿刺点指示装置100，该穿刺点指示装置100安装于手术机器人的穿刺机械臂200上，用于实时自动指示患者体表指示穿刺点的位置，使得指示穿刺点与预先规划的规划穿刺点位置相符，保证穿刺介入装置300的实际穿刺点的位置不会随着穿刺机械臂200的变化而发生改变，这样穿刺介入手术时，穿刺机械臂200带动其上的穿刺介入装置300能够准确的从实际穿刺点伸入患者的病灶位置A，可有效指导医护人员进行术区准备，提高穿刺介入手术的安全性。

在本发明中，穿刺点指示装置100包括位置调节机构120、指示性光源110及控制单元130。位置调节机构120安装于穿刺机械臂200上，指示性光源110安装于位置调节机构120上，指示性光源110用于发射指示光。指示性光源110发射指示光后，指示光能够照射到患者的体表上，且指示光位于患者体表上的位置即为穿刺介入手术时的指示穿刺点，而且，该指示穿刺点与医护人员手动规划或自动规划的规划穿刺点相对应，规划穿刺点对应患者体内的病灶位置A。穿刺介入装置300在患者体表穿刺到病灶位置A的点为实际穿刺点。当调节指示性光源110的空间倾斜角度使指示性光源110的指示穿刺点与规划穿刺点重合时，穿刺介入装置300在实际穿刺点进行穿刺介入手术，此时，指示穿刺点、实际穿刺点与规划穿刺点三点合一，穿刺介入装置300能够准确的伸入到患者的病灶位置A并进行手术，保证穿刺介入手术的安全性。

示例的，指示性光源110为激光源，指示光为激光。在本实施例中，采用激光器作为激光源发射激光。可以理解的是，激光源发射的激光为超低功率激光，这里的超低功率是指对人体没有损伤的激光所满足的功率，以降低对患者造成的伤害。可选地，指示性光源110发射指示光的指示区域为准星状，可提供指示穿刺点的有效/安全范围，方便穿刺介入手术操作；当然，在本发明的其他实施方式中，指示性光源110发射指示光的指示区域还可为圆形、多边形或者其他等能够提供有效/安全范围的形状。而且，指示性光源110发射的指示光的颜色可以根据实际使用需求更换，如红色、蓝色或绿色等等，方便观察到指示穿刺点的位置。

位置调节机构120可运动地设置在穿刺机械臂200上，进而位置调节机构120的运动能够带动指示性光源110运动，以调整指示性光源110的空间倾斜角度。由于穿刺机械臂200是运动的，本发明的穿刺点指示装置100为了避免穿刺机械臂200运动时遮挡指示性光源110发射的指示光，穿刺机械臂200在运动时指示性光源110随着穿刺机械臂110的运动而运动，使得指示性光源110的指示穿刺点实时对准规划穿刺点，提高穿刺介入手术的安全性。

较佳地，通过控制单元130控制位置调节机构120调节指示性光源110的位置。具体的，控制单元130根据目标参数控制位置调节机构120运动，以调节指示性光源110在穿刺机械臂200上的位置，使得指示性光源110的空间倾斜角度能够随穿刺机械臂200的运动而变化，这样，指示性光源110发射的指示光在患者体表上的指示穿刺点指示于实际穿刺点上。即指示性光源110的空间倾斜角度可以通过控制单元130控制位置调节机构120运动而随意调节，进而实现指示性光源110发射指示光角度的调节。当穿刺机械臂200运动时，控制单元130根据目标参数控制位置调节机构120运动，以使得指示性光源110的空间倾斜角度能够一同发生改变，这样能够避免穿刺机械臂200及其上的其他结构如穿刺介入装置300等遮挡指示性光源110发射的指示光而导致的无法确认规划穿刺点的问题，使得指示性光源110的指示光能够实时指示在患者体表的规划穿刺点，保证指示性光源110的指示穿刺点实时与规划穿刺点重合，为医护人员精确指示规划穿刺点的位置，提高穿刺介入手术的安全性。

本发明的穿刺点指示装置100随穿刺机械臂200运动时，指示性光源110的空间倾斜角度能够随着穿刺机械臂200的运动而发生变化，进而使得指示性光源110发射指示光的角度也发生变化；有效的解决目前因标记笔标记以及固定式十字形激光引起指示穿刺点与规划穿刺点不一致导致在某些情形下无法准确穿刺到靶点的问题；使得指示性光源110发射的指示光能够实时指示在患者体表的规划穿刺点上，避免穿刺机械臂200或其上的其他结构遮挡指示光，保证指示穿刺点与规划穿刺点相符，使得穿刺机械臂200上的穿刺介入装置300能够准确的伸入到患者的病灶位置A，提高穿刺介入手术的安全性。

作为一种可实施方式，位置调节机构120包括支撑元件121及驱动结构122。支撑元件121及驱动结构122安装于穿刺机械臂120上。支撑元件121与指示性光源110在第一位置可转动连接，驱动结构122与指示性光源110在与第一位置间隔开的第二位置可转动连接，驱动结构122驱动指示性光源110运动，以调节指示性光源110发射指示光的角度。可以理解的是，第一位置可以为指示性光源110靠近第一端处的位置，第二位置可以为指示性光源110靠近第二端的位置，指示性光源110的第一端与第二端相对设置。驱动结构122在第二位置驱动指示性光源110运动时，能够驱动指示性光源110的第二端运动，进而使得指示性光源110的第一端相对于支撑元件121运动，实现指示性光源110的空间倾斜角度的调节，以调节指示性光源110发射指示光的角度。

可以理解的是，第一位置与第二位置也可为指示性光源110的任意位置，只要第一位置与第二位置之间间隔开即可。本实施例中，第一端为指示性光源110的首端，第二端为指示性光源110的尾端；当然，在本发明的其他实施方式中，第一端也可为指示性光源110的尾端，第二端为指示性光源110的首端。可选地，支撑元件121为固定长度的支撑杆或支撑柱；支撑元件121也可为与驱动结构122相同的结构，即指示性光源110的第一端与第二端的高度均可调节。

可选地，位置调节机构120还包括可旋转部件，支撑元件121与指示性光源110之间及驱动结构122与指示性光源110之间均通过可旋转部件连接。可旋转部件能够实现指示性光源110在第一位置相对于支撑元件121任意角度的转动，以及实现指示性光源110在第二位置相对于驱动结构122任意角度的旋转，以实现指示性光源110任一空间倾斜角度的调节。示例的，可旋转部件包括但不限于球铰、万向节、旋转轴承等等。

进一步地，驱动结构122包括驱动源1221和由驱动源1221驱动的传动组件，传动组件连接到指示性光源，驱动源1221驱动传动组件带动指示性光源110运动。控制单元130与驱动源1221电连接，控制单元130根据该目标参数控制驱动源1221运动，使得驱动源1221驱动传动组件运动，进而传动组件带动指示性光源110在第二位置运动，以调节指示性光源110的空间倾斜角度。可以理解的是，控制单元130根据目标参数调节指示性光源110时，驱动源1221驱动传动组件运动的距离正好满足指示性光源110空间倾斜角度调整的需求，保证调整准确可靠。在本实施例中，控制单元130根据目标空间倾角控制驱动源1221运动(后面详述)。当然，在本发明的其他实施方式中，目标参数也可为规划穿刺点坐标。

较佳地，驱动源1221包括至少一个超声电机。超声电机具有精度高的特点，无需减速箱等减速装置即可驱动传动组件精准且细微的调节指示性光源110，保证指示性光源110的空间倾斜角度调节可靠。当然，在本发明的其他实施方式中，驱动源1221还可为步进电机或伺服电机等，此时驱动源1221需配合减速箱等减速装置，以实现传动组件的准确驱动。

可选地，传动组件至少包括第一传动组件1222，第一传动组件1222被配置为使指示性光源110绕指示性光源110与支撑元件限定的第一轴线在第一平面内转动。这里的第一传动组件1222驱动指示性光源110绕第一轴线转动是指，第一传动组件1222能够驱动指示性光源110做升降运动。即第一传动组件1222为升降运动组件。升降运动组件与指示性光源110在第二位置可转动连接，且升降运动组件做升降运动并带动指示性光源110运动，以实现指示性光源110的空间倾斜角度在高度方向的调节。升降运动组件做升降运动时，能够带动指示性光源110的第二端上升或下降，进而指示性光源110的第一端可相对支撑元件121转动，以调节指示性光源110的空间倾斜角度，进而实时调节指示性光源110发射指示光的角度，使得指示性光源110发射的指示光能够实时且准确的照射到患者体表的规划穿刺点，保证指示性光源110的指示穿刺点与规划穿刺点重合，为医护人员实时精确指示规划穿刺点的位置，方便穿刺介入手术操作。

示例的，升降运动组件包括第一丝杆及第一丝母，第一丝母设置于第一丝杆上，第一丝母与指示性光源110的第二端连接，驱动源1221与第一丝杆传动连接并驱动第一丝杆转动，使第一丝母沿第一丝杆做升降运动。当然，在本发明的其他实施方式中，升降运动组件还可包括气缸、电磁铁或者伸缩杆等能够实现直线运动的结构。

驱动源1221即超声电机运行并驱动第一丝杆转动，第一丝杆转动时，第一丝杆能够带动第一丝母运动，使得第一丝母能够沿着第一丝杆做升降运动，进而第一丝母带动指示性光源110的第二端做升降运动，使得指示性光源110的第一端向下或向上运动，进而实现指示性光源110空间倾斜角度的调节，以实现指示性光源110发射指示光角度的调节。本发明的穿刺点指示装置100采用超声电机配合第一丝杆与第一丝母实现指示性光源110的升降运动，这样实现对指示性光源110升降高度微调，进而实现指示性光源110发射指示光角度的微调；而且，超声电机的尺寸小，并且第一丝杆与第一丝母的尺寸在满足升降运动需求的同时，结构也可以尽可能的小，这样能够减小穿刺点指示装置100的整体尺寸，继而方便穿刺点指示装置100的安装操作控制。

又可选地，传动组件还包括第二传动组件1223，第二传动组件1223被配置为使指示性光源110绕指示性光源与支撑元件121限定的第二轴线在第二平面内转动，其中，第二轴线不同于第一轴线。这里的第二传动组件1223驱动指示性光源110绕第二轴线转动是指，第二传动组件1223能够驱动指示性光源110做横向运动，使得指示性光源110能够沿垂直于图1所示的方向向内或向外运动。即第二传动组件1223为横向运动组件。横向运动组件与升降运动组件连接，用于调节指示性光源110发射指示光的横向角度。横向运动组件能够实现指示性光源110空间倾斜角度在横向方向上的调节，配合升降运动组件后，指示性光源110的空间倾斜角度能够实现横向与高度方向上的调节，进而实现指示性光源110的空间倾斜角度空间中多角度调节，以增加指示性光源110空间倾斜角度的调节范围，以满足穿刺机械臂200运动至任意位置时指示性光源110空间倾斜角度调节的需求。

示例的，横向运动组件包括第二丝杆及第二丝母，第二丝母设置于第二丝杆上，第二丝母与第一丝杆的丝杆座连接，驱动源1221与第二丝杆传动连接并驱动第二丝杆转动，使第二丝母沿第二丝杆做直线运动。当然，在本发明的其他实施方式中，横向运动组件还可包括气缸、电磁铁或者伸缩杆等能够实现直线运动的结构。可以理解的是，驱动源1221还包括一个超声电机，该超声电机驱动横向运动组件运动。

驱动源1221即超声电机运行并驱动第二丝杆转动，第二丝杆转动时，第二丝杆能够带动第二丝母运动，使得第二丝母能够沿着第二丝杆做横向运动，进而第二丝母带动第一丝杆的丝杆座做横向运动以带动指示性光源110的第二端做横向运动，使得指示性光源110的第一端作横向运动，进而实现指示性光源110空间倾斜角度在横向方向的调节；同时，配合升降运动组件实现指示性光源110第二端的升降，以实现指示性光源110发射指示光角度在空间上多角度的调节。

本发明的穿刺点指示装置100采用超声电机配合第一丝杆与第一丝母、第二丝杆与第二丝母实现指示性光源110的升降运动以及横向运动，这样实现对指示性光源110升降高度以及横向角度微调，进而实现指示性光源110发射指示光角度的微调；而且，超声电机的尺寸小，并且第二丝杆与第二丝母的尺寸在满足横向运动需求的同时，结构也可以尽可能的小，这样能够减小穿刺点指示装置100的整体尺寸，继而方便穿刺点指示装置100的安装操作控制。

参见图1和图2，在本发明的一实施例中，穿刺点指示装置100可以采用第一传动组件1222配合第二传动组件1223实现指示性光源110空间倾斜角度的调节，以使得指示性光源110可实现空间多角度调节。参见图3，在本发明的另一实施例中，穿刺点指示装置100可以采用单独的第一传动组件1222实现指示性光源110空间倾斜角度的调节，此时指示性光源110可实现单一平面的动态调节，只能实现指示光单一方向(高度方向)的角度调节。当然，在本发明的其他实施方式中，指示性光源110也可采用机械臂等实现空间倾斜角度的调节。

参见图1至图3，可选地，穿刺点指示装置100还包括支撑台140，支撑元件121、第一传动组件1222及第二传动组件1223均设置于支撑台140上，支撑台140可安装于穿刺机械臂200上。本实施例中，支撑台140上具有滑槽，第二传动组件1223设置于支撑台140的滑槽中，丝母(第一丝杆的丝杆座)在滑槽中运动。支撑台140的形式原则上不受限制，本实施例中，支撑台140为平台；当然，支撑台140也可为其他能够起到安装、承载及支撑作用的结构。在本发明的其他实施方式中，穿刺点指示装置100也可不采用支撑台140，此时，支撑元件121、第一传动组件1222及第二传动组件1223可以直接设置在穿刺机械臂200上。

作为一种可实施方式，穿刺点指示装置100还包括角度测定仪123，角度测定仪123设置于指示性光源110上，用于实时测定指示性光源110的空间倾斜角度。角度测定仪123能够实时检测指示性光源110在当前位置下的空间倾斜角度，方便穿刺点指示装置100根据空间倾斜角度调节指示性光源110的空间倾斜角度。

作为一种可实施方式，控制单元130与驱动源1221传输连接，控制单元130能够获取来自手术导航规划模块计算的指示性光源110的目标空间倾角，并控制驱动源1221的至少两个超声电机驱动传动组件运动，使指示性光源110的空间倾斜角度达到目标空间倾角。控制单元130通过驱动源1221控制第一传动组件1222及第二传动组件1223运动，并且，控制单元130根据获取的目标空间倾角控制指示性光源110的升降高度及横向运行距离，以使得指示性光源110运动到目标位置即指示性光源110的空间倾斜角度达到目标空间倾角，进而指示性光源110打开后发射的指示光能够精确的指示患者体表的规划穿刺点，使得指示性光源110的指示穿刺点与规划穿刺点完全对准，提高穿刺介入手术的安全性。

可选地，角度测定仪123还与手术导航规划模块传输连接，角度测定仪123能够将其检测的指示性光源110空间倾斜角度实时传输给手术导航规划模块。具体的，医护人员设定穿刺机械臂200上穿刺介入装置300与患者体表的安全距离，手术导航规划模块根据穿刺机械臂200到规划穿刺点的实际距离以及指示性光源110在当前状态下的空间倾斜角度计算指示性光源110的目标空间倾角。然后，手术导航规划模块将目标空间倾角传输给穿刺点指示装置100的控制单元130，控制单元130根据目标空间倾角控制驱动源1221运动，以调节指示性光源110的升降高度及横向运行距离。可以理解的是，本发明中的传输连接可以指通信连接和/或电连接。

当然，在本发明的其他实施方式中，控制单元130中集成计算模块。此时，角度测定仪123可与控制单元130传输连接，角度测定仪123能够将其检测的指示性光源110的空间倾斜角度实时传输给控制单元130，控制单元130还接受手术导航规划模块传输的穿刺机械臂200到规划穿刺点实际距离信息，控制单元130根据穿刺机械臂200到规划穿刺点的实际距离以及指示性光源110在当前状态下的空间倾斜角度计算指示性光源110的目标空间倾角。然后，控制单元130根据目标空间倾角控制驱动源1221运动，以调节指示性光源110的升降高度及横向运行距离。

本发明还提供一种手术机器人，包括手术导航规划模块、穿刺机械臂200、穿刺介入装置300及上述任一实施例中的穿刺点指示装置100。手术导航规划模块分别与穿刺介入装置300及穿刺点指示装置100传输连接；穿刺介入装置300及穿刺点指示装置100分别设置于穿刺机械臂200上。手术导航规划模块融合患者体表穿刺点及体内病灶位置A的空间坐标，并规划穿刺机械臂200的穿刺规划路径(这里的规划可以是医护人员手动规划，也可以是手术导航规划模块中的导航软件自动规划，还可以是由导航软件辅助的半自动规划)；穿刺点指示装置100实时测定指示性光源110的空间倾斜角度，并传输给手术导航规划模块。手术导航规划模块能够根据穿刺介入装置300与规划穿刺点的实时距离及当前状态下指示性光源110的空间倾斜角度获得指示性光源110的目标空间倾角，并将目标空间倾角传输给穿刺点指示装置100，穿刺点指示装置100根据目标空间倾角调节指示性光源110的空间倾斜角度，使指示性光源110发射的指示光准确的指示于患者体表的规划穿刺点。

手术机器人在进行穿刺介入手术之前，提供成像设备中如CT(ComputedTomography，计算机断层成像设备)对患者的病灶位置A进行成像，再通过成像设备中的视觉成像装置对手术区及患者的体表进行成像，通过手术导航规划模块对体表及体内空间的图像进行融合，并规划穿刺机械臂200的运行轨迹以及规划穿刺点的位置。手术导航规划模块控制穿刺机械臂200带动其上的穿刺介入装置300及穿刺点指示装置100运动至距离规划穿刺点的安全距离。穿刺点指示装置100的角度测定仪123实时测定指示性光源110的空间倾斜角度，并将该空间倾斜角度信息传输至手术导航规划模块，手术导航规划模块根据穿刺介入装置300与规划穿刺点的实际距离以及当前距离下指示性光源110的空间倾斜角度计算指示性光源110的目标空间倾角。然后，手术导航规划模块将目标空间倾角传输到穿刺点指示装置100的控制单元130中，控制单元130根据目标空间倾角控制驱动源1221运动，以调节指示性光源110的升降高度及横向运行距离，以使指示性光源110运动至目标位置。然后，打开指示性光源110，指示性光源110发射的激光照射在患者体表的规划穿刺点上，保证指示性光源110的指示穿刺点与规划穿刺点重合。

这里的安全距离为医护人员设置，避免穿刺介入装置300意外扎伤患者。而且，安全距离确定后，可以确定穿刺机械臂200到规划穿刺点的距离。穿刺介入装置300可以为手术针套件(手术针包括但不限于消融针、手术针或消融针等)，也可为浅层穿刺刀套件等等。

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的记载范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种穿刺点指示装置，其特征在于，所述穿刺点指示装置安装于手术机器人的穿刺机械臂上，所述穿刺点指示装置包括：

位置调节机构，安装于所述穿刺机械臂上；

指示性光源，安装于所述位置调节机构上，用于发射指示光；以及

控制单元，所述控制单元根据目标参数控制所述位置调节机构运动以调节所述指示性光源的空间倾斜角度，使所述指示性光源的空间倾斜角度相对于所述穿刺机械臂变化，使所述指示性光源的指示光与规划穿刺点对准；

所述穿刺机械臂上的穿刺介入装置与所述指示性光源发射的指示光不重合，当所述穿刺机械臂带动穿刺介入装置朝向规划穿刺点运动以执行穿刺介入手术的过程中，所述位置调节机构实时调节所述指示性光源的空间倾斜角度，以使所述指示性光源实时指示所述规划穿刺点。

2.根据权利要求1所述的穿刺点指示装置，其特征在于，所述位置调节机构包括安装于所述穿刺机械臂上的支撑元件及驱动结构；所述支撑元件与所述指示性光源在第一位置可转动连接，所述驱动结构与所述指示性光源在与所述第一位置间隔开的第二位置可转动连接，所述驱动结构驱动所述指示性光源运动，以调节所述指示性光源发射指示光的角度。

3.根据权利要求2所述的穿刺点指示装置，其特征在于，所述驱动结构包括驱动源和由所述驱动源驱动的传动组件，所述传动组件连接到所述指示性光源，所述驱动源驱动所述传动组件带动所述指示性光源运动。

4.根据权利要求3所述的穿刺点指示装置，其特征在于，所述驱动源包括至少一个超声电机。

5.根据权利要求3所述的穿刺点指示装置，其特征在于，所述传动组件至少包括第一传动组件，所述第一传动组件被配置为使所述指示性光源绕所述指示性光源与所述支撑元件限定的第一轴线在第一平面内转动。

6.根据权利要求5所述的穿刺点指示装置，其特征在于，所述传动组件还包括第二传动组件，所述第二传动组件被配置为使所述指示性光源绕所述指示性光源与所述支撑元件限定的第二轴线在第二平面内转动，其中，所述第二轴线不同于所述第一轴线。

7.根据权利要求6所述的穿刺点指示装置，其特征在于，所述第一传动组件和/或所述第二传动组件为丝杆螺母组件。

8.根据权利要求1所述的穿刺点指示装置，其特征在于，所述指示性光源为激光源，所述指示光为激光。

9.根据权利要求3所述的穿刺点指示装置，其特征在于，所述穿刺点指示装置还包括角度测定仪，所述角度测定仪设置于所述指示性光源上，用于实时测定所述指示性光源的空间倾斜角度。

10.根据权利要求9所述的穿刺点指示装置，其特征在于，所述控制单元与所述驱动源连接，所述控制单元能够获取来自手术导航规划模块的所述指示性光源的目标空间倾角，并控制所述驱动源驱动所述传动组件运动，使所述指示性光源的空间倾斜角度达到所述目标空间倾角。

11.根据权利要求3所述的穿刺点指示装置，其特征在于，所述穿刺点指示装置还包括支撑台，所述支撑元件、所述驱动源及所述传动组件均设置于所述支撑台上，所述支撑台可安装于所述穿刺机械臂上。

12.根据权利要求2所述的穿刺点指示装置，其特征在于，所述位置调节机构还包括可旋转部件，所述支撑元件与所述指示性光源之间及所述驱动结构与所述指示性光源之间均通过所述可旋转部件连接；

所述可旋转部件包括万向节、球铰或旋转轴承。

13.一种手术机器人，其特征在于，包括手术导航规划模块、穿刺机械臂、穿刺介入装置及如权利要求1至12任一项所述的穿刺点指示装置；

所述手术导航规划模块分别与所述穿刺介入装置及所述穿刺点指示装置通信连接；所述穿刺介入装置及所述穿刺点指示装置分别设置于所述穿刺机械臂上；所述手术导航规划模块融合患者体表穿刺点及体内病灶位置的空间坐标，规划所述穿刺机械臂的穿刺规划路径以及设定规划穿刺点；所述穿刺点指示装置实时测定指示性光源的空间倾斜角度；

所述手术导航规划模块能够根据所述穿刺介入装置与所述规划穿刺点的实时距离及当前状态下所述指示性光源的空间倾斜角度获得所述指示性光源的目标空间倾角，并将所述目标空间倾角传输给所述穿刺点指示装置，所述穿刺点指示装置根据所述目标空间倾角调节所述指示性光源的空间倾斜角度，使所述指示性光源发射的指示光准确的指示于所述患者体表的规划穿刺点。

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