CN108324378A - 基于主副机器人相互协作的颅面骨畸形整复全程精确手术系统及其手术操作方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于主副机器人相互协作的颅面骨畸形整复手术系统，包括机械手臂、颅面截骨铣刀装置、骨瓣抓持装置、脑室镜检测装置、用于临床医生佩戴的AR眼镜、电脑、显示屏、控制系统和定位标志器，所述机械手臂包括主机械手臂和辅助机械手臂，所述脑室镜检测装置安装在所述颅面截骨铣刀装置上，所述颅面截骨铣刀装置安装在所述主机械手臂的末端；所述骨瓣抓持装置安装在所述辅助机械手臂的末端。本发明提出一种基于主副机器人相互协作的颅面骨畸形整复手术系统及其手术操作方法，能够实现三维手术方案与小儿患者脑颅叠加并自动跟踪和导航定位、主要由主副机器人相互协调，实现手术操作、医生可适时介入的。
Description
技术领域
本发明涉及脑外科手术领域，尤其是一种用于小儿颅面骨畸形整复全程精确手术的主副机器人结合的人机协作手术系统及其手术操作方法。
背景技术
颅面骨畸形造成的原因有很多，但主要是由先天性颅缝早闭导致的。颅缝早闭是一种颅骨先天发育障碍性疾病，指在婴儿出生前后出现的单一或多个颅缝过早骨化闭合而形成的各种头颅畸形，可伴发或继发慢性颅内压增高，头颅、眼眶、颖骨等的发育异常。严重者可出现一些合并症，如脑积水、颅内高压、小脑扁桃体病，视神经受压、视力减退、斜视等视觉功能障碍。还可因早闭颅缝的不同和严重程度的区别所导致的其它颅面畸形，如眼眶的不对称、眶距过宽等。
目前，手术是治疗颅面骨畸形的最主要方法，根据大脑和颅骨生长发育的规律，只有在2周岁前完成手术对颅骨塑形和大脑发育才有意义，而针对小儿的开颅手术难度大，风险很高，需要提高手术的精准度。
手术治疗颅面骨畸形的历史已有百年余之久。从条状的颅骨和颅缝切除术到扩大的全颅大型截骨重塑，以及后来发展的颅缝截骨牵引成骨技术、内镜下颅缝切除联合头盔矫治术，近年来脑科领域随着电脑辅助设计和制造技术的发展也得到了相应的发展，在手术前通过病人脑颅骨 CT数据，运用专业软件设计规划手术方案，然后根据手术方案设计出相对应的手术导板，最后运用3D打印等技术制作出个性化的手术导板，临床手术时只需将手术导板固定在患者头颅上，医生操作手术刀按照导板上设计好的引导路线进行手术，这样就能使预先设计的手术方案在相应的手术中实现。
应用导板引导的电脑辅助技术进行颅缝早闭手术的最大问题是，导板手术只能完成导板引导的截骨，而骨瓣修整、移位和固定只能由医生徒手完成，因此无法实现全程精确手术。另外，手术时截骨的骨瓣大小和形状与手术设计时误差较大，而且截骨时骨瓣发生漂移，造成截骨后骨瓣拼接不精确，矫正效果不理想等。同时手术仍然需要医生实施，劳动强度较大，手术时间长，导致麻醉使用量，造成很多并发症，同时手术创伤大，出血量多，对患者尤其是小儿术后恢复还有很大影响。
目前，机器人手术技术已经有临床应用，其中最为出名的是由美国 IntuitiveSurgical公司推出的达芬奇外科手术机器人系统，可以实现腹腔内众多脏器的微创手术。但目前专门针对大型骨科截骨手术尤其是颅面骨畸形矫正手术的机器人系统还处于初期研发阶段，离临床应用还较远。
发明内容
为了解决现有颅面骨畸形整复手术对医生经验的依赖、医生劳动强度较大、手术时间长，麻醉量大，精度低，手术创伤大，以及基于导板的小儿颅面骨畸形整复手术的灵活性不足、且只能完成截骨引导而不能实现修整、移位和固定的全程引导、基于图像的导航手术时不直观等问题，本发明提出一种基于主副机器人相互协作的颅面骨畸形整复全程精确手术系统及其手术操作方法，其过程主要是由临床医生手工分离头皮组织，暴露术区脑颅骨，进一步由主机器人根据术前规划的截骨方案在脑颅上按设定路线进行精确截骨骨瓣，同时辅助机器人协助主机器人固定该截骨的骨瓣位置，防止出现因截骨漂移造误差；在主机器人完成截骨后，辅助机器人迅速通过骨瓣抓持器对截骨后的骨瓣进行移位以协助主机器人完成后续的拼接固定，从而实现截骨、骨瓣修整及移位、固定的全程精确手术操作；同时临床医生佩戴设定好的可自动跟踪和导航定位的增强现实眼镜，可适时介入人工干预并协调机器人精确完成整个手术操作过程。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于主副机器人相互协作的颅面骨畸形整复手术系统，包括机械手臂、颅面截骨铣刀装置、骨瓣抓持装置、脑室镜检测装置、用于临床医生佩戴的AR眼镜、电脑、显示屏、控制系统和定位标志器，所述机械手臂包括主机械手臂和辅助机械手臂，所述脑室镜检测装置安装在所述颅面截骨铣刀装置上，所述颅面截骨铣刀装置安装在所述主机械手臂的末端；所述骨瓣抓持装置安装在所述辅助机械手臂的末端，所述主机械手臂、辅助机械手臂分别通过控制系统与所述电脑连接，所述电脑与所述显示屏连接；
所述定位标志器包括用于固定到患者脑部上的固定部分和用于 AR眼镜和机械手臂定位的标记部分，所述标记部分位于AR眼镜和机器视觉能观察到的区域，所述标记部分上设有多个定位标志点；所述定位标志器包括用于建立患者脑颅骨的世界坐标系的全局定位标志器和用于骨瓣切割移位建立局部坐标系的局部定位标志器；
所述机械手臂的末端上还设有用于识别定位标志器上定位标志点的传感器模块，所述传感器模块与电脑连接，所述控制系统还与AR 眼镜连接；
所述传感器模块包括位移传感器和视觉传感器所述主机械手臂、辅助机械手臂均为六自由度机械臂。
一种基于主副机器人相互协作的颅面骨畸形整复手术系统的手术操作方法，包括以下步骤：
(1)设计制作全局定位标志器
在机械手臂手术过程运动和手术区域外，患者脑部其他非手术区域固定该定位标志器；
(2)获取患者在固定全局标志器后的脑颅图像数据
通过电脑断层扫描或磁共振成像设备获取患者的固定全局标志器后脑颅CT/MRI图像数据，且CT/MRI切层厚度不大于1毫米，以 DICOM数据格式保存；
(3)三维重建得到脑颅模型
利用医学图像处理软件处理患者脑颅数据，得到重建后的3D脑颅模型；进一步分析确立小儿患者颅内具体组织和病灶情况，并建立与实际患者脑颅完全相同的三维复合模型；该三维复合模型上包含有全局定位标志器；
(4)设计脑颅手术截骨、重塑方案
根据步骤(3)中建立的三维复合模型，观察患者脑部病灶及周围的相关组织情况，进行术前诊断和手术计划的制定，手术计划包括颅面截骨方案和骨瓣修整、移位、固定以重塑颅面的方案，然后根据手术计划规划两台机械手臂的手术过程协调配合和运动路径，以及临床医生佩戴AR眼镜后能实时观察手术过程中可能需要应对的紧急情况并所做应对的预防措施；
(5)设计脑颅骨骨瓣局部定位标记
在脑颅的骨瓣上布置一系列的标记点用于建立局部坐标系，并通过返算得到脑颅骨骨瓣的实时位置，用于修正截骨路径，实现实时导航控制；
(6)三维复合模型图像与术区融合
将步骤(3)中重建的三维复合模型图像叠加在患者真实手术部位；通过AR眼镜坐标系及世界坐标系的融合，完成AR眼镜和现实手术场景的完全融合；手术时使用主机械手臂末端的脑室镜检测装置动态实时检测手术区的脑积水、出血量，并实时传送到电脑中进行三维成像、坐标校准；
(7)根据手术截骨、重塑方案生成机器人离线程序指令
根据步骤(4)中的手术方案的设定以及机械手臂的路径规划用编程软件编写出人机协作颅面骨整复手术对应的主机械手臂、辅助机械手臂相应程序，通过坐标校准和程序优化后，实现机械手臂按设定的程序进行手术操作。
患者佩戴全局定位标志器，机械手臂进行位置较准，根据术前预先设计的位置，将全局定位标志器精确固定在患者颅面部；在整个手术过程中，若患者头部或者身体有偶尔的微动，安装在机械手臂上的位移传感器和视觉传感器接收到患者佩戴的全局定位标志器的位置和坐标发生改变的信号，通过电脑反馈并计算出微动后的坐标后并做出相应的位置调整，同时完成接下来的手术过程。
(8)实时精确计算定位
临床医生手工分离头皮组织，暴露术区脑颅骨，主机械手臂根据设计的局部定位标记，使用医用记号笔在相应的脑颅骨上做上标记，根据记号笔位置佩戴局部标志器，用于构建每块脑颅骨的局部坐标系，实时反算出骨瓣的位置，并修正主机械手臂末端的颅面截骨铣刀装置的位置和角度，实现实时导航；
(9)截骨操作
主机械手臂执行手术规划的截骨操作，临床医生从佩戴的AR眼镜中观察整个手术截骨方案与患者脑颅内的实际位置的对应情况，并人机融合技术介入调整；在此过程中，辅助机械手臂通过骨瓣抓持装置上的吸盘固定截骨区域的骨瓣；
(10)骨瓣修整、移位及脑颅骨塑形固定
根据颅骨塑形方案，辅助机械手臂通过骨瓣抓持装置抓持颅骨骨瓣后，由主机械手臂铣刀进行修整，然后辅助机械手臂抓持修整后的骨瓣移位并固定，主机械手臂用固定钉将固定板和脑颅骨骨瓣铆固，实现脑颅的塑形固定。
本发明的有益效果主要表现在：1、基于主副机器人相互协作的颅面骨畸形整复手术系统及其手术操作方法大大的减少了现有手术对医生经验的依赖，进一步提高了手术的普遍性，很大程度上提高了颅面骨整复手术的精确性；2、主副机器人相互协作颅面骨畸形整复手术很大程度上减轻了临床医生的劳动强度，有效的提高了手术效率，大大提高了手术安全性；3增强现实技术的融入增加了进一步提高手术的安全性；4医生可适时介入手术操作，进一步提高了手术的安全保障，符合科学技术的发展大潮流，有利于该项技术的推广。
附图说明
图1是本发明的基于主副机器人相互协作的颅面骨畸形整复手术过程示意图。
图2是安装在颅面截骨铣刀装置上的脑室镜监测装置示意图。
图3是安装在骨瓣抓持装置上的吸盘的结构示意图。
图4是佩戴好全局定位标志器的巨颅症小儿患者示意图。
图5是巨颅症小儿患者颅顶模型及术前方案设计示意图。
图6是设计的脑颅骨骨瓣局部定位标记示意图。
图7是电脑辅助设计的巨颅症小儿患者术后骨瓣拼接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明。
参照图1～图7，一种基于主副机器人相互协作的颅面骨畸形整复手术系统，包括机械手臂1、颅面截骨铣刀装置3、骨瓣抓持装置4、脑室镜检测装置10、用于临床医生7佩戴的AR眼镜2、电脑9、显示屏5、控制系统6和定位标志器，所述机械手臂包括主机械手臂1a和辅助机械手臂1b，所述脑室镜检测装置10安装在所述颅面截骨铣刀装置3上，所述颅面截骨铣刀装置3安装在所述主机械手臂1a的末端，所述骨瓣抓持装置4安装在所述辅助机械手臂1b的末端，所述主机械手臂1a、辅助机械手臂1b分别通过控制系统6与所述电脑9连接，所述电脑9与所述显示屏5连接；
所述定位标志器包括用于固定到患者脑部上的固定部分和用于 AR眼镜2和机械手臂定位的标记部分，所述标记部分位于AR眼镜2和机器视觉能观察到的区域，所述标记部分上设有多个定位标志点；所述定位标志器包括用于建立患者脑颅骨的世界坐标系的全局定位标志器11a和用于骨瓣切割移位建立局部坐标系的局部定位标志器11b；所述机械手臂的末端上还设有用于识别定位标志器上定位标志点的传感器模块，所述传感器模块与电脑连接9，所述控制系统6还与AR 眼镜2连接；
所述传感器模块包括位移传感器和视觉传感器，所述主机械手臂、辅助机械手臂均为六自由度机械臂。
颅面截骨铣刀装置3及脑室镜监测装置10安装在一台主机械手臂的末端，颅面截骨铣刀装置3用于截骨骨瓣、切除病灶等操作，脑室镜监测装置10用于实时动态监测手术部位的出血、脑内积水量等情况，并实时将数据传送给电脑，通过电脑快速建模，与术前建立的三维模型叠加，增加AR眼镜2场景中的真实性；另一台辅助机械手臂1b末端安装骨瓣抓持装置，吸盘固定在骨瓣抓持装置末端，主要作用是在切铣刀割骨瓣时辅助固定骨瓣，防止其漂移，其次在铣刀截骨工作完成后，实现快速抓持以及移位，完成重塑等后续工作；全局定位标志器11a固定在小儿患者术区外的脸部和脑部位置，其装置上面的标志点用于AR眼镜和机器人定位；另外，在骨瓣上设计标记点，用于建立其局部坐标系和精确计算移位。
手术操作步骤如下：
(1)设计制作全局定位标志器
全局定位标志器11a用于建立小儿患者8脑颅骨的世界坐标系，由于机械手臂上的传感器只能识别的特定的定位标志点，需要根据其传感器视觉特性设计出最敏感的定位标志器11。在机械手臂1手术过程运动和手术区域外小儿患者脑部其他非手术区域固定该定位标志器，以便机械手臂可以根据定位标志点确定位置自身坐标并校准从而保证实行手术过程中的绝对精确性。
(3)获取患者在固定全局标志器后的脑颅CT/MRI图像数据
通过电脑断层扫描(CT)或磁共振成像(MRI)设备获取小儿患者的固定全局标志器后脑颅图像数据，且CT/MRI切层厚度不大于 1毫米，保证三维建模的精度，以DICOM数据格式保存。
(3)三维重建得到脑颅模型
利用医学图像处理软件如MIMICS处理小儿患者脑颅数据，通过阈值分割等图像处理方法得到重建后的3D脑颅模型。根据 CTCT/MRI图像数据和数据图像处理软件建立的模结合，进一步分析确立小儿患者颅内具体组织和病灶情况，并建立与实际小儿患者脑颅完全相同(包含脑颅骨内部硬脑膜、大脑组织和病灶组织结构)的三维复合模型。该三维模型上包含有全局定位标志器，用于机械手臂和 AR眼镜的坐标系确定及精确定位。
(4)设计脑颅手术截骨、重塑方案
根据步骤(3)中建立的三维复合模型，观察小儿患者脑部病灶及周围的相关组织情况，进行术前诊断和手术计划的制定，手术计划包括颅面截骨方案和骨瓣修整、移位、固定以重塑颅面的方案，然后根据手术计划规划两台机械臂的手术过程协调配合和运动路径，以及临床医生佩戴AR眼镜后能实时观察手术过程中可能需要应对的紧急情况并所做应对的预防措施等。
(5)设计脑颅骨骨瓣局部定位标记
在手术截骨过程中，因为颅内压作用，脑颅骨骨瓣在硬脑膜上会产生漂移现象，需要实时修正预先设计好的截骨路径。为了实时精确修正和保证截骨始终沿颅面法向进行，需要通过在脑颅骨的骨瓣上布置一系列的标记点用于建立局部坐标系，并通过返算得到脑颅骨骨瓣的实时位置，用于修正截骨路径，实现实时导航控制。
(6)三维复合模型图像与术区融合
将步骤(3)中的重建的三维复合模型图像(小儿患者颅内组织及其病灶部位)叠加在小儿患者真实手术部位；通过AR坐标系及全局坐标系的融合，完成AR眼镜和现实手术场景的完全融合。手术时使用机械手臂末端的脑室镜检测装置动态实时检测手术区的脑积水、出血量等，并实时传送到电脑中进行三维成像，坐标校准。与三维复合模型融合，实现临床医生7通过AR眼镜2可以及时真实观察脑部手术的情况，能及时作出止血，引流等应对措施。
(7)根据手术截骨、重塑方案生成机器人离线程序指令
根据步骤(4)中的手术方案的设定以及机械手的路径规划用编程软件编写出人机协作颅面骨整复手术对应的主机械手臂、辅助机械手臂相应程序，通过坐标校准和程序优化后，实现机械手臂按设定的程序进行手术操作。
小儿患者8佩戴全局定位标志器11a，机器人进行位置较准，根据术前预先设计的位置，将全局定位标志器精确固定在患者颅面部。由于整个手术完成需要一定的时间，很难保证整个手术过程中小儿患者头部或者身体会有偶尔的微动，安装在机械手臂上的位移传感器和视觉传感器应迅速接收到患者佩戴标志器位置和坐标改变信号，通过电脑反馈并迅速精确计算出微动后的坐标后而做出相应的位置调整，并准确无误的完成接下来的手术过程。
(8)实时精确计算定位
临床医生手工分离头皮组织，暴露术区脑颅骨，主机械手臂根据设计的局部定位标记11b，使用医用记号笔在相应的脑颅骨上做上标记，用于构建每块脑颅骨的局部坐标系，实时反算出骨瓣的位置，并修正机器人末端颅面截骨铣刀装置的铣刀的位置和角度，实现实时导航。
(9)截骨操作
主机械手臂执行手术规划的截骨操作，临床医生从佩戴的AR眼镜中观察整个手术截骨方案与小儿患者颅内的实际位置的对应情况，并人机融合技术介入调整。在此过程中，辅助机械手臂通过骨瓣抓持装置上的吸盘固定截骨区域的骨瓣。
(10)骨瓣修整、移位及脑颅骨塑形固定
根据颅骨塑形方案，辅助机械手臂通过骨瓣抓持装置抓持颅骨骨瓣后，由主机械手臂铣刀进行修整，然后辅助机械手臂抓持修整后的骨瓣移位并固定，主机械手臂用固定钉将固定板和脑颅骨骨瓣铆固，实现脑颅的塑形固定。
在一般情况下，机械手臂是独立完成整个手术过程。临床医生佩戴AR眼镜观察整个手术方案与小儿患者颅内的实际位置的对应情况，如果临床发现需要调整手术方案，则介入操作，完成手术。同时防止临床时的突发情况，紧急停止机械手臂的工作，并根据具体情况介入操作，完成整个手术过程。
具体实施例：
结合巨颅症病例具体说明本发明，通过CT/MRI扫描佩戴的全局定位标志器的巨颅症小儿患者获得颅骨数据，使用mimics软件对图像信息进行阈值分割等操作后建立巨颅症小儿患者颅骨的三维模型，如图4所示。根据所建立的模型和CT/MRI数据分析小儿患者病情并用电脑设计出手术需要截骨的骨瓣大小和形状如图5所示，在这里采用机器人手术的独特优势，采用锯齿式手术运动路线，图中阴影部分即为设计的重叠部分，也是作为手术截骨部分，只要机器人切除重叠阴影部分，拼接后可得到很好的矫正效果。进一步规划出机械手臂的手术期间运动路径，生成离线程序指令。考虑到手术截骨过程中，因为颅压作用，脑颅骨骨瓣在硬脑膜上会产生漂移现象，需要实时修正预先设计好的截骨路径，在脑颅骨的颅骨骨瓣上布置一系列的标记点用于建立局部坐标系。通过机器人对小儿三维模型实施模拟手术后且无其他意外情况，再对小儿患者实施截骨手术。手术时，麻醉后手工分离头皮组织，暴露术区脑颅骨，机械手臂根据设计的局部定位标记，使用医用记号笔在相应的脑颅骨上做上标记，用于构建每块脑颅骨的局部坐标系，实时反算出骨瓣的位置，并修正主机械手臂末端铣刀的的位置和角度，实现实时导航。主机械手臂1a上铣刀按规划路径进行截骨，辅助机械手臂1b通过设定好的指令控制吸盘固定截骨的骨瓣，从而抑制截骨过程中出现的漂移，截骨完成后，并迅速通过吸盘抓走骨瓣，并依次完成拼接过程。根据骨瓣上局部坐标系上标记点实时纠正运动路线。手术同时，主刀临床医生通过佩戴的AR眼镜实时观察手术过程，防止机器人出现错误工作步骤，实时介入人工手术，最后精确完成骨瓣拼接和固定。
本发明将增强现实技术与人机协作的机器人手术结合起来，由机器人将预先设计好的三维手术方案在患者脑颅的截骨与重塑中实现，并利用增强现实技术让医生可以看到三维手术方案与患者脑颅骨叠加的场景，实时监控手术进行的情况，同时通过人机协作机器人，适时介入所需的手术操作，很大程度上提高手术的效率和精度，减少手术麻醉时间和术中出血量，大大减少手术并发症，对术后恢复起到重要作用；同时对神经功能保护也能得到很大提高，大大降低了手术的致残率和死亡率。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于该实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (2)
1.一种基于主副机器人相互协作的颅面骨畸形整复全程精确手术系统，其特征在于：包括机械手臂、颅面截骨铣刀装置、骨瓣抓持装置、脑室镜检测装置、用于临床医生佩戴的AR眼镜、电脑、显示屏、控制系统和定位标志器，所述机械手臂包括主机械手臂和辅助机械手臂，所述脑室镜检测装置安装在所述颅面截骨铣刀装置上，所述颅面截骨铣刀装置安装在所述主机械手臂的末端，所述骨瓣抓持装置安装在所述辅助机械手臂的末端，所述主机械手臂、辅助机械手臂分别通过控制系统与所述电脑连接，所述电脑与所述显示屏连接；
所述定位标志器包括用于固定到患者脑部上的固定部分和用于AR眼镜和机械手臂定位的标记部分，所述标记部分位于AR眼镜和机器视觉能观察到的区域，所述标记部分上设有多个定位标志点；所述定位标志器包括用于建立患者脑颅骨的世界坐标系的全局定位标志器和用于骨瓣切割移位建立局部坐标系的局部定位标志器；
所述机械手臂的末端上还设有用于识别定位标志器上定位标志点的传感器模块，所述传感器模块与电脑连接，所述控制系统还与AR眼镜连接；
所述传感器模块包括位移传感器和视觉传感器，所述主机械手臂、辅助机械手臂均为六自由度机械臂。
2.一种如权利要求1所述的基于主副机器人相互协作的颅面骨畸形整复全程精确手术系统的手术操作方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)设计制作全局定位标志器
在机械手臂手术过程运动和手术区域外，患者脑部其他非手术区域固定该定位标志器；
(2)获取患者在固定全局标志器后的脑颅图像数据
通过电脑断层扫描或磁共振成像设备获取患者的固定全局标志器后脑颅CT/MRI图像数据，且CT/MRI切层厚度不大于1毫米，以DICOM数据格式保存；
(3)三维重建得到脑颅模型
利用医学图像处理软件处理患者脑颅数据，得到重建后的3D脑颅模型；进一步分析确立小儿患者颅内具体组织和病灶情况，并建立与实际患者脑颅完全相同的三维复合模型；该三维复合模型上包含有全局定位标志器；
(4)设计脑颅手术截骨、重塑方案
根据步骤(3)中建立的三维复合模型，观察患者脑部病灶及周围的相关组织情况，进行术前诊断和手术计划的制定，手术计划包括颅面截骨方案和骨瓣修整、移位、固定以重塑颅面的方案，然后根据手术计划规划两台机械手臂的手术过程协调配合和运动路径，以及临床医生佩戴AR眼镜后能实时观察手术过程中可能需要应对的紧急情况并所做应对的预防措施；
(5)设计脑颅骨骨瓣局部定位标记
在脑颅的骨瓣上布置一系列的标记点用于建立局部坐标系，并通过返算得到脑颅骨骨瓣的实时位置，用于修正截骨路径，实现实时导航控制；
(6)三维复合模型图像与术区融合
将步骤(3)中重建的三维复合模型图像叠加在患者真实手术部位；通过AR眼镜坐标系及世界坐标系的融合，完成AR眼镜和现实手术场景的完全融合；手术时使用主机械手臂末端的脑室镜检测装置动态实时检测手术区的脑积水、出血量，并实时传送到电脑中进行三维成像、坐标校准；
(7)根据手术截骨、重塑方案生成机器人离线程序指令
根据步骤(4)中的手术方案的设定以及机械手臂的路径规划用编程软件编写出人机协作颅面骨整复手术对应的主机械手臂、辅助机械手臂相应程序，通过坐标校准和程序优化后，实现机械手臂按设定的程序进行手术操作；
患者佩戴全局定位标志器，机械手臂进行位置较准，根据术前预先设计的位置，将全局定位标志器精确固定在患者颅面部；在整个手术过程中，若患者头部或者身体有偶尔的微动，安装在机械手臂上的位移传感器和视觉传感器接收到患者佩戴的全局定位标志器的位置和坐标发生改变的信号，通过电脑反馈并计算出微动后的坐标后并做出相应的位置调整，同时完成接下来的手术过程；
(8)实时精确计算定位
临床医生手工分离头皮组织，暴露术区脑颅骨，主机械手臂根据设计的局部定位标记，使用医用记号笔在相应的脑颅骨上做上标记，根据记号笔位置佩戴局部标志器，用于构建每块脑颅骨的局部坐标系，实时反算出骨瓣的位置，并修正主机械手臂末端的颅面截骨铣刀装置的位置和角度，实现实时导航；
(9)截骨操作
主机械手臂执行手术规划的截骨操作，临床医生从佩戴的AR眼镜中观察整个手术截骨方案与患者脑颅内的实际位置的对应情况，并人机融合技术介入调整；在此过程中，辅助机械手臂通过骨瓣抓持装置上的吸盘固定截骨区域的骨瓣；
(10)骨瓣修整、移位及脑颅骨塑形固定
根据颅骨塑形方案，辅助机械手臂通过骨瓣抓持装置抓持颅骨骨瓣后，由主机械手臂铣刀进行修整，然后辅助机械手臂抓持修整后的骨瓣移位并固定，主机械手臂用固定钉将固定板和脑颅骨骨瓣铆固，实现脑颅的塑形固定。
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