CN111407568B - 手术辅助系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种手术辅助系统及其控制方法。手术辅助系统包括视觉标识器和手术辅助设备。视觉标识器用于设置于手术床系统。手术辅助设备包括支撑臂、支撑解锁机构、视觉追踪装置和控制装置。视觉标识器设置于手术床系统。视觉标识器与手术床系统同步运动。视觉追踪装置用于采集视觉标识器发出的第一光信号。控制装置用于根据第一位移信号确定手术床系统是否处于安全状态。若手术床系统处于非安全状态，则控制装置控制支撑解锁机构解锁，以使支撑臂与手术床系统分离。手术辅助系统有效避免手术床发生坍塌、倾斜或其他意外时，患者的手术部位仍固定在与支撑臂固定连接的支架上，对患者的手术部位造成严重伤害。

Description

手术辅助系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种手术辅助系统及其控制方法。

背景技术

手术辅助设备的目的是辅助医生进行手术，从而提高手术精度和效率、减轻患者的痛苦和医生的负担。为了保证手术的精度，往往需要将手术部位通过支架固定在手术床上，并将手术床与手术辅助设备的支撑臂进行固定连接。例如，以头部手术为例，需要将患者的头部通过头架固定在手术床上，并将头架与支撑臂固定连接，以防止手术过程中患者头部的窜动。

但是，如果手术床发生坍塌、倾斜或其他意外时，患者的身体会随着手术床下沉，此时，患者的手术部位仍固定在与支撑臂固定连接的支架上，这可能会对患者的手术部位造成严重伤害，甚至可能造成生命危险。

发明内容

基于此，有必要针对手术床发生塌陷会造成患者的手术部位受伤的问题，提供一种手术辅助系统及其控制方法。

一种手术辅助系统包括视觉标识器和手术辅助设备。所述视觉标识器用于设置于手术床系统。所述手术辅助设备包括支撑臂、支撑解锁机构、视觉追踪装置和控制装置。

所述视觉标识器用于产生标识所述手术床系统位移的第一光信号。所述支撑臂用于通过所述支撑解锁机构和所述手术床系统机械连接。所述视觉追踪装置用于采集所述第一光信号，并将所述第一光信号转换为第一位移信号。所述视觉追踪装置和所述支撑解锁机构分别与所述控制装置连接。所述控制装置用于采集所述第一位移信号。所述控制装置用于根据所述第一位移信号确定所述手术床系统是否处于安全状态。若所述手术床系统处于非安全状态，则所述控制装置控制所述支撑解锁机构使所述支撑臂与所述手术床系统分离。

在一个实施例中，所述手术辅助系统还包括连接架。所述连接架的一端用于与所述手术床系统连接，所述连接架的另一端与所述视觉标识器连接。

在一个实施例中，所述连接架包括多个首尾顺次连接的连杆。

在一个实施例中，两个相邻的所述连杆之间转动连接。

在一个实施例中，所述视觉标识器包括支架和光学标记。所述支架与所述连接架远离所述头架的一端连接。所述支架包括至少一个分支。至少一个分支设置所述光学标记。所述光学标记用于产生所述第一光信号。

在一个实施例中，所述支撑解锁机构包括第一连接组件、第二连接组件和旋转驱动件。所述第一连接组件用于与所述手术床系统连接。所述第二连接组件设置于所述支撑臂。所述第二连接组件用于与所述第一连接组件锁合。所述旋转驱动件设置于所述支撑臂。所述旋转驱动件与所述第二连接组件连接。所述旋转驱动件与所述控制装置通讯连接。所述控制装置控制所述旋转驱动件带动所述第二连接组件与所述第一连接组件解锁。

在一个实施例中，所述视觉标识器为至少一个。所述视觉追踪装置为至少一个。

一种手术辅助系统的控制方法，其中，所述手术辅助系统包括视觉标识器和手术辅助设备。所述手术辅助设备包括支撑臂、支撑解锁机构、视觉追踪装置和控制装置。所述视觉标识器用于设置于手术床系统。所述视觉标识器用于发射标识所述手术床系统位移的第一光信号。所述支撑臂用于通过所述支撑解锁机构和所述手术床系统机械连接。所述视觉追踪装置用于采集所述第一光信号，并将所述第一光信号转换为第一位移信号。所述视觉追踪装置和所述支撑解锁机构分别与所述控制装置连接。所述手术辅助系统的控制方法包括：

控制所述视觉追踪装置采集所述第一光信号，所述视觉追踪装置将所述第一光信号转换为所述第一位移信号。

控制所述控制装置采集所述第一位移信号。所述控制装置根据所述第一位移信号判断所述手术床系统是否处于安全状态。若所述手术床系统处于非安全状态，则所述控制装置控制所述支撑解锁机构使所述支撑臂与所述手术床系统分离。

在一个实施例中，所述控制装置根据所述第一位移信号判断所述手术床系统是否处于安全状态，若所述手术床系统处于非安全状态，则所述控制装置控制所述支撑解锁机构使所述支撑臂与所述手术床系统分离的步骤包括：

所述控制装置根据所述第一位移信号得到位移值，判断所述位移值是否大于第一阈值。

若所述位移值大于所述第一阈值，则所述手术床系统处于非安全状态，所述控制装置控制所述支撑解锁机构使所述支撑臂与所述手术床系统分离。

在一个实施例中，所述手术辅助系统的控制方法还包括：

若所述位移值不大于所述第一阈值，则判断所述位移值是否大于第二阈值。

所述位移值不大于所述第一阈值，且所述位移值大于所述第二阈值，则所述控制装置报警。

在一个实施例中，在控制所述控制装置采集所述第一位移信号的步骤后，所述手术辅助系统的控制方法还包括：

所述控制装置对所述第一位移信号进行去伪点处理。

本申请实施例提供的所述手术辅助系统包括视觉标识器和手术辅助设备。所述视觉标识器用于设置于手术床系统。所述手术辅助设备包括支撑臂、支撑解锁机构、视觉追踪装置和控制装置。所述视觉标识器用于产生标识所述手术床系统位移的第一光信号。所述支撑臂用于通过所述支撑解锁机构和所述手术床系统机械连接。所述视觉追踪装置用于采集所述第一光信号，并将所述第一光信号转换为第一位移信号。所述视觉追踪装置和所述支撑解锁机构分别与所述控制装置连接。所述控制装置用于采集所述第一位移信号。所述控制装置用于根据所述第一位移信号确定所述手术床系统是否处于安全状态。若所述手术床系统处于非安全状态，则所述控制装置控制所述支撑解锁机构使所述支撑臂与所述手术床系统分离。

所述视觉标识器设置于所述手术床系统。所述视觉标识器与所述手术床系统同步运动。当所述手术床系统发生塌陷时，所述手术床系统发生位移变化。所述视觉标识器也发生位移变化。光在空气中的传播速度较快。所述视觉追踪装置用于采集所述视觉标识器发出的所述第一光信号。所述第一光信号与病人的头部运动没有时间差。所述手术辅助系统采用光信号进行位移的测量，提高了位移测量的精度。

所述控制装置用于根据所述第一位移信号确定所述手术床系统是否处于安全状态。若所述手术床系统处于非安全状态，则所述控制装置向所述支撑解锁机构发送解锁信号。所述支撑解锁机构用于接收所述解锁信号。所述支撑解锁机构根据所述解锁信号使所述支撑臂与所述手术床系统分离。患者的手术部位与所述手术床系统仪器运动。所述手术床系统塌陷不会对患者的手术部位产生拉力。所述手术辅助系统有效避免手术床发生坍塌、倾斜或其他意外时，患者的手术部位仍固定在与支撑臂固定连接的支架上，对患者的手术部位造成严重伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一个实施例中提供的所述手术辅助系统的结构示意图；

图2为本申请一个实施例中提供的所述视觉标识器和所述连接架的结构示意图；

图3为本申请一个实施例中提供的所述视觉标识器的结构示意图；

图4为本申请一个实施例中提供的所述手术辅助系统的支撑解锁机构连接支撑臂与头架机构的局部放大图；

图5为本申请一个实施例提供的支撑解锁机构结构示意图；

图6为本申请一个实施例提供的支撑解锁机构中第二连接块与第一连接块的剖视图；

图7为本申请一个实施例提供的所述手术辅助系统的控制方法的流程图；

图8为本申请另一个实施例提供的所述手术辅助系统的控制方法的流程图。

附图标记说明：

手术辅助系统 100

支撑解锁机构 110

旋转驱动件 111

第一连接组件 112

第一连接块 1121

第一齿部 11211

连接臂 1122

第二连接组件 113

旋转螺纹件 1131

第二连接块 1132

第二齿部 11321

连轴组件 114

联轴器 1141

连接件 1142

导向组件 115

第一导向件 1151

第二导向件 1152

手术辅助设备 120

移动小车 121

机械臂 122

支撑臂 123

控制装置 124

视觉追踪装置 125

手术床系统 200

手术床 210

手术支架 220

头架 221

支撑杆 222

头部 300

视觉标识器 40

支架 410

分支 411

光学标记 420

连接架 60

连杆 610

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于分所描述的对象，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)。在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请中，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。

请参见图1，本申请实施例提供一种所述手术辅助系统100包括视觉标识器40和手术辅助设备120。所述视觉标识器40用于设置于手术床系统200。所述手术辅助设备120包括支撑臂123、支撑解锁机构110、视觉追踪装置125和控制装置124。

所述视觉标识器40用于产生标识所述手术床系统200位移的第一光信号。所述支撑臂123用于通过所述支撑解锁机构110和所述手术床系统200机械连接。所述视觉追踪装置125用于采集所述第一光信号，并将所述第一光信号转换为第一位移信号。所述视觉追踪装置125和所述支撑解锁机构110分别与所述控制装置124连接。所述控制装置124用于采集所述第一位移信号。所述控制装置124用于根据所述第一位移信号确定所述手术床系统200是否处于安全状态。若所述手术床系统200处于非安全状态，则所述控制装置124控制所述支撑解锁机构110解锁，以使所述支撑臂123与所述手术床系统200分离。

本申请实施例提供的所述手术辅助系统100，其中所述视觉标识器40设置于所述手术床系统200。所述视觉标识器40与所述手术床系统200同步运动。当所述手术床系统200发生塌陷时，所述手术床系统200发生位移变化。所述视觉标识器40也发生位移变化。光在空气中的传播速度较快。所述视觉追踪装置125用于采集所述视觉标识器40发出的所述第一光信号。所述第一光信号与病人的头部运动没有时间差。所述手术辅助系统100采用光信号进行位移的测量，提高了位移测量的精度。

所述控制装置124用于根据所述第一位移信号确定所述手术床系统200是否处于安全状态。若所述手术床系统200处于非安全状态，则所述控制装置124控制所述支撑解锁机构110解锁，以使所述支撑臂与所述手术床系统分离。患者的手术部位与所述手术床系统200一起运动。所述手术床系统200塌陷不会对患者的手术部位产生拉力。所述手术辅助系统100通过及时分离有效避免手术床发生坍塌、倾斜或其他意外时，患者的手术部位仍固定在与支撑臂固定连接的支架上，对患者的手术部位造成严重伤害。

所述手术辅助系统100用于辅助医生进行手术。所述手术辅助系统100与手术床系统200配合使用。所述手术床系统200用于支撑和固定患者。为了保证手术精度，患者的手术部位都会固定在所述手术床系统200上。如，手术部位为头部300，则患者的头部300通过特定的装置固定于所述手术床系统200。手术部位为腿部，则患者的腿部通过特定的装置固定于所述手术床系统200。

所述手术辅助设备120可以包括移动小车121、机械臂122、支撑臂123和所述控制装置124(图中未示出)。所述移动小车121与所述机械臂122和所述支撑臂123均机械连接，用于支撑所述机械臂122和所述支撑臂123。所述机器人控制装置与所述移动小车121连接，用于控制所述移动小车121行走。同时，所述机器人控制装置还能够通过所述移动小车121控制所述机械臂122动作，对患者进行手术。

所述支撑臂123用于实现所述移动小车121与所述手术床系统200的连接。当然，所述支撑臂123也可以具有其他的功能。所述支撑臂123的具体结构、材料，以及与所述手术床系统200的连接方式等可以根据实际需求选择。所述手术床系统200通过支撑臂123与所述移动小车121连接，从而可以实现所述手术床系统200与所述移动小车121的相对固定，防止手术过程中两者发生位移变化，保证手术精度。然而，当所述手术床系统200发生坍塌、倾斜等意外时，由于患者手术部位固定，且所述手术床系统200与所述支撑臂123连接，患者的其他部位下沉，而手术部位却受到所述支撑臂123的牵引力，这会严重伤害到患者。

通过所述第一位移信号确定所述手术床系统200是否处于安全状态的原理如下：

设所述手术床系统200的位姿矩阵为：

其中，p＝(p_x p_y p_z)′表示所述手术床系统200的位置，如果p发生了变化，则说明所述手术床系统200的状态发生了改变。

所述控制装置124采集到所述第一位移信号，并根据所述第一位移信号得到所述手术床系统200的位置矩阵。如果所述手术床系统200的位置矩阵的位置矩阵发生变化，则表明所述手术床系统200处于非安全状态。

所述视觉追踪装置125和所述支撑解锁机构110分别与所述控制装置124连接，用于信息传递。所述视觉追踪装置125和所述支撑解锁机构110分别与所述控制装置124连接的方式包括无线连接和有线连接。所述无线连接包括蓝牙、WIFI或蜂窝网等。

在一个实施例中，所述控制装置124根据前一次采集到的所述第一位移信号得到第一矩阵。所述控制装置124根据新采集到所述第一位移信号得到第二矩阵。所述控制装置124将所述第二矩阵与所述第一矩阵做差，得到位移矩阵。所述控制装置124根据所述位移矩阵判断所述手术床系统200是否处于非安全状态。

所述控制装置124根据所述第一位移数据确定所述手术床系统200的安全状态。若所述手术床系统200处于非安全状态，则向所述支撑解锁机构110发送所述解锁信号，这个过程可以通过硬件结构实现，也可以通过软件程序实现，还可以通过软件方法与硬件结构相结合的方式实现。

所述控制装置124可以为CPU、控制器、控制组件或计算机等。

在一个实施例中，所述视觉标识器40为视觉追踪Marker。视觉追踪Marker与所述视觉追踪装置125相匹配。

请一并参见图2，在一个实施例中，所述手术辅助系统10还包括连接架60。所述连接架60的一端用于与所述手术床系统200连接，所述连接架60的另一端与所述视觉标识器40连接。

所述视觉标识器40通过所述连接架60与所述手术床系统200连接，使得所述视觉标识器40远离所述手术部位，避免妨碍手术仪器移动。所述连接架60的使用为手术仪器留出足够的空间，便于手术的实施。同时，由于所述视觉标识器40远离所述手术部位，不妨碍手术进行。所述视觉标识器40与所述视觉追踪装置125配合实现手术过程中全程实时位移监控。

在一个实施例中，所述连接架60包括多个首尾顺次连接的连杆610。

在一个实施例中，远离所述头架221的所述连杆610的最大直径大于靠近所述头架221的所述连杆610的最大直径，以保证所述连接架60的稳定性。

在一个实施例中，两个相邻的所述连杆610之间转动连接，便于调节所述视觉标识器40的位置。

所述视觉标识器40可以为标记点或标记阵列等。所述标记点可以为主动发光体或被动反光体。所述标记点可以为球形、片状、方形等规则结构，也可以为不规则结构。所述标记阵列可以为多边形阵列、十字架阵列或其他不规则阵列的一种或几种。所述标记阵列上设置光学标记。所述光学标记可以为主动发光体或被动反光体。所述光学标记可以为球形、片状、方形等规则结构，也可以为不规则结构。所述光学标记的个数不限。所述光学标记的种类不限。

在一个实施例中，所述视觉标识器40包括支架410和光学标记420。所述支架410与所述连接架60远离所述头架221的一端连接。所述支架410包括至少一个分支411。至少一个分支411设置所述光学标记420。所述光学标记420用于产生所述第一光信号。

在一个实施例中，所述支架410包括一个分支411。一个所述光学标记420设置于所述分支411的中部或端部。所述连接架60的一端与所述分支411的中部或端部连接。

在一个实施例中，所述支架410包括一个分支411。多个所述光学标记420设置于一个所述分支411。多个所述光学标记420可以分散设置于所述分支411，也可以集中设置于所述分支411的中部或端部。所述连接架60的一端与所述分支411的中部或端部连接。

在一个实施例中，所述支架410包括多个分支411。所述多个分支411可以成多边形阵列、十字架阵列或其他不规则阵列的一种或几种排布，也可以不规则排布。多个光学标记420分别设置于多个所述分支411。每个所述分支411的上的所述光学标记420的个数可以相同，也可以不同。

在上一个实施例中，至少一个所述分支411不设置所述光学标记420。

请一并参见图3，在一个实施例中，所述视觉标识器40包括十字支架和四个光学标记420。所述光学标记420为反光球。所述十字支架410的中部与所述连接架60远离所述手术床系统200的一端连接。四个所述光学标记420一一对应设置于所述十字支架410的四个端部。四个所述光学标记420均设置于所述视觉追踪装置125的采光范围内。只要四个所述光学标记420中的一个能正常产生第一光信号，就能保证位移监控，增加了所述视觉标识器40的可靠性。

在一个实施例中，所述视觉标识器40为至少一个。所述视觉追踪装置125为至少一个。在一个实施例中，所述视觉标识器40为多个。所述视觉追踪装置125为多个。多个所述视觉标识器40分别产生多个第一光信号。多个所述第一光信号可以被多个所述视觉追踪装置125采集，也可以被一个所述视觉追踪装置125采集。

在一个实施例中，所述视觉标识器40为多个。多个所述视觉标识器40用于间隔设置于所述手术床系统200。

多个所述视觉标识器40设置于所述手术床系统200的不同部位，避免操作人员遮挡所述第一光信号，影响所述视觉追踪装置125的接收效果。

请一并参见图4，在一个实施例中，所述手术床系统200包括手术床210和手术支架220。所述手术床210用于支撑患者。所述手术床210的床板包括相对的正面和背面，其中，与患者身体接触的一面为正面，与正面相对的一面为背面。所述手术支架220用于固定患者的手术部位。根据需要，所述手术支架220可以设置于所述手术床210的任何部位，并且，根据不同的手术部位，所述手术支架220的形状、结构可以不同。图4中示出的是当手术部位为头部300时，所述手术支架220的一种可能的结构及连接方式。所述手术支架220设置于所述手术床210的一端，且与所述支撑解锁机构110机械连接。患者躺在所述手术床210上，且患者头部300放在所述手术支架220上，通过所述手术支架220托住并固定患者的头部300。进一步地，所述手术支架220包括头架221和与所述头架221连接的支撑杆222。所述支撑杆222与所述手术床210连接，并与所述支撑解锁机构110连接。所述支撑杆222用于将所述头架221可靠的支撑于所述手术床210。

多个所述视觉标识器40可以分别设置于所述头架221、所述支撑杆222或所述手术床210中的一个或几个。

多个所述视觉标识器40可以分别设置于所述手术床210的不同部位。

在一个实施例中，所述视觉标识器40设置于所述手术床210靠近所述支撑杆222的位置。当所述手术床210发生位移时，所述视觉标识器40同时发生位移，缩短位移传播路径，便于及时将所述第一光信号传输给所述视觉追踪装置125。

请一并参见图5，在一个实施例中，所述支撑解锁机构110包括第一连接组件112、第二连接组件113和旋转驱动件111。所述第一连接组件112用于与所述手术床系统200连接。所述第二连接组件113设置于所述支撑臂123。所述第二连接组件113用于与所述第一连接组件112锁合。所述旋转驱动件111设置于所述支撑臂123。所述旋转驱动件111与所述第二连接组件113连接。所述旋转驱动件111与所述控制装置124通讯连接。所述控制装置124控制所述旋转驱动件111带动所述第二连接组件113与所述第一连接组件112解锁。

继续以手术部位为头部300为例，所述手术床系统200中所述旋转驱动件111为所述支撑解锁机构110的动力源，以驱动所述支撑解锁机构110运动，使得所述支撑臂123可以锁定于所述头架221或者解锁于所述头架221。当所述支撑解锁机构110将所述支撑臂123锁定于所述头架221时，所述头架221的位置被固定，通过所述支撑臂123可靠所述支撑头架221，保证手术精度。并且，所述旋转驱动件111与通过所述移动小车121与所述控制装置124连接。所述控制装置124向所述旋转驱动件111传输解锁信号或锁定信号。当所述旋转驱动件111接收锁定信号或解锁信号后，所述旋转驱动件111可输出旋转运动，以带动所述第二连接组件113运动，使得所述第二连接组件113连接所述第一连接组件112或脱离所述第一连接组件112。

所述第一连接组件112的一端连接于所述头架221的底部。所述手术辅助系统100进行手术时，所述支撑臂123先带动所述旋转驱动件111以及所述第二连接组件113逐渐朝向所述第一连接组件112运动。当所述第二连接组件113与所述第一连接组件112对合后，所述旋转驱动件111接收锁定信号，所述旋转驱动件111驱动所述第二连接组件113与所述第一连接组件112连接，并锁定所述第二连接组件113与所述第一连接组件112。此时，所述支撑臂123可以通过所述第二连接组件113、所述第一连接组件112对所述头架221进行支撑，使得患者的头部300的位置相对固定，便于所述手术辅助系统100获取患者头部300的位置，保证手术精度。当手术完成后或所述手术床210出现意外情况等需要移开所述第二连接组件113时，所述旋转驱动件111接收所述解锁信号，所述旋转驱动件111转动并可带动所述第二连接组件113运动，使得所述第二连接组件113脱离所述第一连接组件112。

在一个实施例中，所述旋转驱动件111包括但不限于高速大扭矩的电机或气动旋转的马达等，还可以为任一能输出旋转运动的旋转执行器。

在一个实施例中，所述第二连接组件113包括旋转螺纹件1131。所述旋转螺纹件1131连接于所述旋转驱动件111的输出端。所述旋转螺纹件1131可在所述旋转驱动件111的驱动下连接或脱离所述第一连接组件112。所述旋转螺纹件1131的一端与所述旋转驱动件111的输出端连接，所述旋转螺纹件1131的另一端可移入或移出所述第一连接组件112。具体的，所述旋转驱动件111驱动所述旋转螺纹件1131转动时，所述旋转螺纹件1131与所述第一连接组件112螺纹连接，此时，所述旋转螺纹件1131可旋入或旋出所述第一连接组件112。

当所述旋转驱动件111带动所述旋转螺纹件1131旋入所述第一连接组件112时，所述支撑臂123与所述头架221之间建立连接，以通过所述支撑臂123对所述头架221进行可靠支撑。当所述旋转驱动件111带动所述旋转螺纹件1131旋出所述第一连接组件112时，所述支撑臂123不再对所述头架221进行支撑，所述头架221可随所述手术床210运动。示例性地，所述旋转螺纹件1131为螺栓。

请一并参见图6，一个实施例中，所述第一连接组件112包括第一连接块1121和连接臂1122。所述连接臂1122与手术支架220固定连接。所述第一连接块1121与所述连接臂1122连接。所述第一连接块1121具有可连接所述旋转螺纹件1131的螺纹孔。所述连接臂1122的一端连接所述头架221的底部，所述连接臂1122的另一端连接所述第一连接块1121。所述旋转驱动件111驱动所述旋转螺纹件1131转动时，所述旋转螺纹件1131可与螺纹孔旋合配合，以使得所述旋转螺纹件1131可以可靠的连接所述第一连接块1121，进而保证所述支撑臂123可以可靠的支撑所述头架221。

在一个实施例中，所述连接臂1122与所述头架221的底部固定连接，以避免所述第一连接组件112脱离所述头架221，保证所述支撑臂123能够可靠的支撑所述头架221。在一个实施例中，所述第一连接块1121与所述连接臂1122为一体结构，这样既可以省去装配时间，同时还能保证所述第一连接组件112能够可靠连接所述第二连接组件113与所述头架221。

在一个实施例中，所述第二连接组件113还包括可供所述旋转螺纹件1131穿过的第二连接块1132，所述旋转螺纹件1131穿过所述第二连接块1132可拆卸地连接于所述第一连接块1121。所述第二连接块1132的底部固定于所述支撑臂123，所述第二连接块1132具有供所述旋转螺纹件1131穿过的通孔。所述旋转螺纹件1131可穿过所述第二连接块1132的通孔伸出，再旋入或旋出所述第一连接块1121。所述第二连接块1132可以支撑所述旋转螺纹件1131，提高所述旋转螺纹件1131的刚度，以保证对所述头架221支撑可靠；同时，所述第二连接块1132还可以限制所述旋转螺纹件1131的窜动，保证所述旋转螺纹件1131与所述第一连接块1121连接可靠。

在一个实施例中，所述第一连接块1121的端面具有第一齿部11211，所述第二连接块1132的端面具有与所述第一齿部11211相配合的第二齿部11321。所述第一齿部11211与所述第二齿部11321啮合时可限制所述第二连接块1132与所述第一连接块1121的相对窜动。所述第一连接块1121朝向所述第二连接块1132的表面具有第一齿部11211，所述第二连接块1132朝向第一连接块1121的表面具有第一齿部11211。当所述第二连接块1132与所述第一连接块1121相对后，所述旋转驱动件111可驱动所述旋转螺纹件1131转动，并旋入所述第二连接块1132的螺纹孔中。当所述旋转螺纹件1131转动至极限位置后，所述第二齿部11321与所述第一齿部11211相啮合，此时，所述旋转螺纹件1131连接并锁定所述支撑臂123与所述头架221。当所述手术床210发生坍塌时，所述旋转驱动件111驱动所述旋转螺纹件1131转动以逐渐旋出所述第二连接块1132，同时，所述第二齿部11321逐渐脱离所述第一齿部11211。

所述第二连接块1132与所述第一连接块1121通过所述第二齿部11321与所述第一齿部11211啮合固定后，可以保证连接处的刚度，同时还限制了所述旋转螺纹件1131的转动，避免固定之后发生松动，保证所述支撑臂123可靠支撑头架221。

在一个实施例中，所述支撑解锁机构110还包括连轴组件114。所述连轴组件114连接所述旋转驱动件111的输出端与所述旋转螺纹件1131，所述旋转驱动件111可通过所述连轴组件114带动所述旋转驱动件111转动与移动。所述连轴组件114用于连接所述旋转驱动件111与所述旋转螺纹件1131，使得所述旋转驱动件111可以可靠的带动所述旋转螺纹件1131转动。

在一个实施例中，所述连轴组件114包括与所述旋转驱动件111的输出端连接的联轴器1141以及与所述联轴器1141连接的所述连接件1142。所述连接件1142还可连接所述旋转驱动件111，以带动所述旋转驱动件111转动与移动。所述联轴器1141安装于所述旋转驱动件111的伸出端，并与所述连接件1142连接，所述连接件1142的另一端连接所述旋转螺纹件1131的端部。所述旋转驱动件111转动时可带动所述联轴器1141同步转动，进而所述联轴器1141通过所述连接件1142带动旋转螺纹件1131同步转动，使得所述旋转螺纹件1131通过转动运动可旋入或旋出所述第二连接块1132。

在一个实施例中，所述支撑解锁机构110还包括导向组件115。所述导向组件115设置于所述旋转驱动件111与所述支撑臂123，用于对所述旋转驱动件111驱动所述旋转螺纹件1131的运动进行导向。可以理解的，所述旋转螺纹件1131转动时可旋入或旋出所述第二连接块1132，在此过程中，所述旋转螺纹件1131会产生沿轴向方向的位移，进而所述旋转螺纹件1131会带动所述旋转驱动件111产生沿轴向方向的位移。本实施例提供的所述支撑解锁机构110在所述旋转驱动件111与所述支撑臂123之间设置所述导向组件115，通过所述导向组件115使得所述旋转驱动件111输出旋转运动并可随所述旋转螺纹件1131移动，避免所述旋转驱动件111与所述支撑臂123之间发生干涉，同时，所述导向组件115还可对旋转驱动件111的移动进行导向，保证旋转驱动件111运动准确可靠，避免发生窜动。

在一个实施例中，所述导向组件115包括第一导向件1151，以及与第一导向件1151相配合的第二导向件1152。所述第一导向件1151设置于所述支撑臂123，所述第二导向件1152设置于所述旋转驱动件111。所述旋转驱动件111可通过所述第二导向件1152沿所述第一导向件1151滑动。所述旋转驱动件111输出转动运动驱动所述旋转螺纹件1131旋入或旋出所述第二连接块1132时，所述旋转螺纹件1131会带动所述旋转驱动件111前移或后退，并且，所述旋转驱动件111前移或后退时通过所述第二导向件1152沿所述第一导向件1151滑动，使得所述旋转驱动件111的移动方向准确，同时，也避免所述旋转驱动件111与所述支撑臂123之间发生干涉。

在一个实施例中，所述第一导向件1151为滑轨或滑槽，所述第二导向件1152为滑块。示例性地，所述第一导向件1151为滑轨，所述第二导向件1152为滑块，滑块可沿滑轨滑动。

请一并参见图7，本申请实施例提供一种手术辅助系统100的控制方法，其中，所述手术辅助系统100包括视觉标识器40和手术辅助设备120。所述手术辅助设备120包括支撑臂123、支撑解锁机构110、视觉追踪装置125和控制装置124。所述视觉标识器40用于设置于手术床系统200。所述视觉标识器40用于发射标识所述手术床系统200位移的第一光信号。所述支撑臂123用于通过所述支撑解锁机构110和所述手术床系统200机械连接。所述视觉追踪装置125用于采集所述第一光信号，并将所述第一光信号转换为第一位移信号。所述视觉追踪装置125和所述支撑解锁机构110分别与所述控制装置124连接。所述手术辅助系统100的控制方法包括：

S100，控制所述视觉追踪装置125采集所述第一光信号，所述视觉追踪装置125将所述第一光信号转换为所述第一位移信号。

S200，控制所述控制装置124采集所述第一位移信号。所述控制装置124根据所述第一位移信号判断所述手术床系统200是否处于安全状态。若所述手术床系统200处于非安全状态，则所述控制装置124控制所述支撑解锁机构110解锁，以使所述支撑臂123与所述手术床系统200分离。

本申请实施例提供的手术辅助系统100的控制方法，其中所述手术辅助系统100的所述视觉标识器40设置于所述手术床系统200。所述视觉标识器40与所述手术床系统200同步运动。当所述手术床系统200发生塌陷时，所述手术床系统200发生位移变化。所述视觉标识器40也发生位移变化。光在空气中的传播速度较快。所述视觉追踪装置125用于采集所述视觉标识器40发出的所述第一光信号。所述第一光信号与病人的头部运动没有时间差。所述手术辅助系统100采用光信号进行位移的测量，提高了位移测量的精度。

所述控制装置124根据所述第一位移信号确定所述手术床系统200是否处于安全状态。若所述手术床系统200处于非安全状态，则所述控制装置124控制所述支撑解锁机构110解锁，以使所述支撑臂与所述手术床系统分离。患者的手术部位与所述手术床系统200一起运动。所述手术床系统200塌陷不会对患者的手术部位产生拉力。所述手术床系统200通过及时分离有效避免手术床发生坍塌、倾斜或其他意外时，患者的手术部位仍固定在与支撑臂固定连接的支架上，对患者的手术部位造成严重伤害。

请一并参见图8，在一个实施例中，S200，所述控制装置124根据所述第一位移信号判断所述手术床系统200是否处于安全状态，若所述手术床系统200处于非安全状态，则所述控制装置124控制所述支撑解锁机构110使所述支撑臂123与所述手术床系统200分离的步骤包括：

S210，所述控制装置124根据所述第一位移信号得到位移值，判断所述位移值是否大于第一阈值。

S220，若所述位移值大于所述第一阈值，则所述手术床系统200处于非安全状态，所述控制装置124控制所述支撑解锁机构110使所述支撑臂123与所述手术床系统200分离。

所述第一阈值可以根据所述手术床系统100的结构、重量、所述视觉标识器40的安装位置等进行设置。若所述位移值大于所述第一阈值，说明当前所述手术床系统位置状态发生较大变化，可能正在发生坍塌或倾斜等意外状况。所述手术床系统处于非安全状态。

在一个实施例中，所述控制装置124控制所述机械臂122停止运动。

在一个实施例中，在S210之后，所述手术辅助系统100的控制方法还包括：

S211，若所述位移值不大于所述第一阈值，则判断所述位移值是否大于第二阈值。

S212，所述位移值不大于所述第一阈值，且所述位移值大于所述第二阈值，则所述控制装置124报警。

所述位移值不大于所述第一阈值，且所述位移值大于所述第二阈值，则说明所述手术床系统200处于不稳定状态。所述支撑解锁机构110不解锁，但是所述控制装置124发生报警信号。

所述控制装置124输出报警信息。所述报警信息用于提示使用者当前所述手术床系统200不稳定，存在风险，需要暂停手术。所述报警信息包括语音报警信息、图像报警信息和光电报警信息中的至少一种。可以理解，输出所述报警信息的同时，所述控制装置124还可以进一步控制所述机械臂停止工作，或者控制所述手术辅助设备120的其他工作暂停，以有效提示使用者，并防止意外发生。

在一个实施例中，S200在控制所述控制装置124采集所述第一位移信号的步骤后，所述手术辅助系统100的控制方法还包括：

S1，所述控制装置124对所述第一位移信号进行去伪点处理，避免伪点的干扰，提高所述手术床系统200状态的检测的准确性。

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，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。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 (11)

1.一种手术辅助系统，其特征在于，包括：

视觉标识器(40)，所述视觉标识器(40)用于设置于手术床系统(200)，所述视觉标识器(40)用于产生标识所述手术床系统(200)位移的第一光信号；

手术辅助设备(120)，所述手术辅助设备(120)包括：

支撑臂(123)和支撑解锁机构(110)，所述支撑臂(123)用于通过所述支撑解锁机构(110)和所述手术床系统(200)机械连接；

视觉追踪装置(125)，用于采集所述第一光信号，并将所述第一光信号转换为第一位移信号；

控制装置(124)，所述视觉追踪装置(125)和所述支撑解锁机构(110)分别与所述控制装置(124)连接，所述控制装置(124)用于采集所述第一位移信号，所述控制装置(124)用于根据所述第一位移信号确定所述手术床系统(200)是否处于安全状态，若所述手术床系统(200)处于非安全状态，则所述控制装置(124)控制所述支撑解锁机构(110)使所述支撑臂(123)与所述手术床系统(200)分离。

2.根据权利要求1所述的手术辅助系统，其特征在于，还包括：

连接架(60)，所述连接架(60)的一端用于与所述手术床系统(200)连接，所述连接架(60)的另一端与所述视觉标识器(40)连接。

3.根据权利要求2所述的手术辅助系统，其特征在于，所述连接架(60)包括多个首尾顺次连接的连杆(610)。

4.根据权利要求3所述的手术辅助系统，其特征在于，两个相邻的所述连杆(610)之间转动连接。

5.如权利要求2所述的手术辅助系统，其特征在于，所述视觉标识器(40)包括：

支架(410)，与所述连接架(60)远离所述手术床系统(200)的一端连接，所述支架(410)包括至少一个分支(411)；

光学标记(420)，至少一个分支(411)设置所述光学标记(420)，所述光学标记(420)用于产生所述第一光信号。

6.根据权利要求1所述的手术辅助系统，其特征在于，所述支撑解锁机构(110)包括：

第一连接组件(112)，用于与所述手术床系统(200)连接；

第二连接组件(113)，设置于所述支撑臂(123)，所述第二连接组件(113)用于与所述第一连接组件(112)锁合；

旋转驱动件(111)，设置于所述支撑臂(123)，所述旋转驱动件(111)与所述第二连接组件(113)连接，所述旋转驱动件(111)与所述控制装置(124)通讯连接，所述控制装置(124)控制所述旋转驱动件(111)带动所述第二连接组件(113)与所述第一连接组件(112)解锁。

7.根据权利要求1所述的手术辅助系统，其特征在于，所述视觉标识器(40)为至少一个，所述视觉追踪装置(125)为至少一个。

8.一种手术辅助系统的控制方法，其特征在于，所述手术辅助系统(100)包括视觉标识器(40)和手术辅助设备(120)，所述手术辅助设备(120)包括支撑臂(123)、支撑解锁机构(110)、视觉追踪装置(125)和控制装置(124)，所述视觉标识器(40)用于设置于手术床系统(200)，所述视觉标识器(40)用于发射标识所述手术床系统(200)位移的第一光信号，所述支撑臂(123)用于通过所述支撑解锁机构(110)和所述手术床系统(200)机械连接，所述视觉追踪装置(125)和所述支撑解锁机构(110)分别与所述控制装置(124)连接，包括：

S100，控制所述视觉追踪装置(125)采集所述第一光信号，所述视觉追踪装置(125)将所述第一光信号转换为第一位移信号；

S200，控制所述控制装置(124)采集所述第一位移信号，所述控制装置(124)根据所述第一位移信号判断所述手术床系统(200)是否处于安全状态，若所述手术床系统(200)处于非安全状态，则所述控制装置(124)控制所述支撑解锁机构(110)使所述支撑臂(123)与所述手术床系统(200)分离。

9.如权利要求8所述的手术辅助系统的控制方法，其特征在于，S200，所述控制装置(124)根据所述第一位移信号判断所述手术床系统(200)是否处于安全状态，若所述手术床系统(200)处于非安全状态，则所述控制装置(124)控制所述支撑解锁机构(110)使所述支撑臂(123)与所述手术床系统(200)分离的步骤包括：

S210，所述控制装置(124)根据所述第一位移信号得到位移值，判断所述位移值是否大于第一阈值；

S220，若所述位移值大于所述第一阈值，则所述手术床系统(200)处于非安全状态，所述控制装置(124)控制所述支撑解锁机构(110)使所述支撑臂(123)与所述手术床系统(200)分离。

10.如权利要求9所述的手术辅助系统的控制方法，其特征在于，在S210之后还包括：

S211，若所述位移值不大于所述第一阈值，则判断所述位移值是否大于第二阈值；

S212，所述位移值不大于所述第一阈值，且所述位移值大于所述第二阈值，则所述控制装置(124)报警。

11.如权利要求8所述的手术辅助系统的控制方法，其特征在于，S200在控制所述控制装置(124)采集所述第一位移信号的步骤后，还包括：

S1，所述控制装置(124)对所述第一位移信号进行去伪点处理。

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