CN113729940A - 手术辅助定位系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种手术辅助定位系统及其控制方法，本发明的手术辅助定位系统包括第一调整模块、第二调整模块、信息反馈模块、加持模块、工作站模块、导航模块、图像摄取模块和显示模块，第一调整模块为手动调节，第二调整模块与工作站模块电连接，工作站模块根据调整信息和工作区域信息输出调整指令控制第二调整模块的启闭。本申请的手术辅助定位系统覆盖较大区域，可以应对不同的手术场景，且根据图像信息建立手术路径，并在工作站模块的控制下进行角度的调整，准确度高，能够消除人员方面产生的误差，整体准确度高、对手术对象的损伤小，同时通过第一调整模块和第二调整模块的配合，便于提升加持模块的调整精度，便于缩短调整时间。

Description

手术辅助定位系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及临床医疗技术领域，尤其涉及一种手术辅助定位系统及其控制方法。

背景技术

穿刺是将穿刺针刺入体腔抽取分泌物做化验，向体腔注入气体或造影剂做造影检查，或向体腔内注入药物的一种诊疗技术，目的是抽血化验，输血、输液及置入导管做血管造影脑或脊髓腔。穿刺用于诊断或治疗，例如有硬脑膜下腔穿刺、脑室穿刺、脑血管穿刺、腰椎穿刺、胸部体腔穿刺等。此外穿刺还可以用于通道的建立，便于后续手术器械的送入。目前医生为患者做穿刺手术时，通常通过两种方式进行，一种是通过拍摄CT(ComputedTomography，电子计算机断层扫描)、MRI(Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像)等图像信息，由医生借助计算机辅助设置确定穿刺点和穿刺角度，然后制定相应手术方案，之后根据制定的方案进行穿刺。另一种是通过在不同方位投射X射线，并在X射线的引导下找到欲穿刺的目标点，之后确定体表穿刺点，再在X射线的引导下进行穿刺。上述方式主要依赖术前制定的方案、医生的经验和观察到的情况手动进行手术，使得穿刺的精度受到多方面的因素影响，提升了手术的风险。

此外，现有的医疗装备中机械臂的应用，通常是通过多个腕关节连续转动实现位置的调整，或者是通过单一方向上的定向移动，上述方式前者会导致较大的误差，且操作局限性大，后者使用方式单一，不能应对复杂的手术情况。

综上所述，现有技术穿刺手术的准确性不高，对患者的伤害较大，且设备操作局限性较大，不便于灵活使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手术辅助定位系统，用以改善现有技术中手术准确度不高、对患者伤害较大、操作局限性大、不便于灵活使用的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种手术辅助定位系统，包括第一调整模块、第二调整模块、信息反馈模块、加持模块、工作站模块、导航模块、图像摄取模块和显示模块，所述第二调整模块设置于所述第一调整模块的一端，所述第一调整模块用于调整所述第二调整模块的工作区域，所述加持模块设置于所述第二调整模块，所述第二调整模块用于调整所述加持模块的位置和角度，所述加持模块用于固定手术执行结构，所述信息反馈模块与所述工作站模块电连接，所述信息反馈模块设置于所述第二调整模块，所述信息反馈模块用于确定所述第二调整模块的工作区域信息，并将所述工作区域信息传输给所述工作站模块，所述图像摄取模块分别与所述显示模块和所述工作站模块电连接，所述图像摄取模块获取手术对象图像信息并传输给所述显示模块和所述工作站模块，所述导航模块分别与所述显示模块和所述工作站模块电连接，所述导航模块设置于所述加持模块和所述手术对象，所述导航模块采集所述手术对象和所述加持模块的位置信息，并将所述位置信息传输给所述显示模块和所述工作站模块，所述显示模块与所述工作站模块电连接，所述显示模块接收所述图像信息和所述位置信息并显示，所述工作站模块与所述第二调整模块电连接，所述工作站模块接收所述图像信息和所述位置信息，所述工作站模块根据所述图像信息建立工作路径，所述工作站模块比对所述位置信息和所述工作路径得到调整信息，所述工作站模块接收所述工作区域信息，所述工作站模块根据所述调整信息和所述工作区域信息输出调整指令控制所述第二调整模块的启闭，并根据所述调整指令判断是否调整所述第一调整模块。

本发明的手术辅助定位系统的有益效果在于：所述第一调整模块为手动调节，使用时通过所述第一调整模块调整所述第二调整模块的工作区域，通过所述第二调整模块调整所述加持模块的位置和角度，通过所述加持模块固定需要进行手术的器械，所述第二调整模块和所述信息反馈模块均与所述工作站模块电连接，通过所述信息反馈模块对所述工作区域进行反馈，便于所述第二调整模块无法达到所需位置时进行所述第一调整模块的手动调整，通过所述图像摄取模块分别与所述显示模块和所述工作站模块电连接，并通过导航模块分别与所述显示模块和所述工作站模块电连接，将获取的手术对象的图像信息和加持模块的位置信息进行显示，便于操作人员进行观察，同时通过所述工作站模块根据图像信息和位置信息建立工作路径，并对比得到调整信息，之后所述工作站模块根据所述工作区域信息和所述调整信息对第一调整模块是否调整做出判断，并控制所述第二调整模块的启闭。这样设置可以使得本申请的手术辅助定位系统覆盖较大区域，可以应对不同的手术场景，且根据图像信息建立手术路径，并在所述工作站模块的控制下进行角度的调整，准确度高，能够消除人员方面产生的误差，整体准确度高、对手术对象的损伤小，同时通过所述第一调整模块和所述第二调整模块的配合，便于提升所述加持模块的调整精度，便于缩短调整时间。

在一种可行的方案中，还包括图像处理模块，所述图像处理模块分别与所述图像摄取模块、所述显示模块和所述工作站模块电连接，所述图像处理模块用于融合所述图像摄取模块获取的不同图像信息，所述图像处理模块将融合后的图像信息传输给所述图像摄取模块、所述显示模块和所述工作站模块连接。其有益效果在于：这样设置便于处理不同时刻得到的图像信息，并将不同时刻得到的图像信息进行叠加，便于操作人员实际使用时根据当前的情况进行调整。

在一种可行的方案中，还包括图像分析模块，所述图像分析模块分别与所述图像摄取模块、所述图像处理模块、所述显示模块和所述工作站模块连接，所述图像处理模块或所述图像摄取模块将图像信息传输给所述图像分析模块，所述图像分析模块接收所述图像信息，所述图像分析模块分析所述图像信息内组织结构和病灶区域的位置并勾勒所述组织结构和所述病灶区域的边界，所述图像分析模块将勾勒后的图像信息传输给所述工作站模块和所述显示模块。其有益效果在于：这样设置便于将手术对象内部的组织结构和病灶区域标注出来，便于操作人员观察，同时也便于制定手术方案。

在一种可行的方案中，还包括比对模块、存储模块和调用模块，所述比对模块与所述工作站模块电连接，所述工作站模块将所述勾勒后的图像信息和所述工作路径传输给所述比对模块，所述比对模块接收所述勾勒后的图像信息和所述工作路径，所述比对模块用于将所述工作路径分别与所述组织结构的位置和所述病灶区域的位置进行比对以得到比对结果，所述比对模块将所述比对结果传输给所述工作站模块，所述存储模块与所述工作站模块电连接，所述工作站模块接收比对模块，所述工作站模块根据所述比对结果将所述工作路径输送至所述存储模块或将所述工作路径进行删除，所述存储模块接收所述工作路径并保存，所述调用模块分别与所述存储模块和所述工作站模块电连接，所述调用模块调用所述存储模块保存的工作路径并传输给所述工作站模块。其有益效果在于：这样设置通过所述比对模块将工作路径与图像信息进行比对，将可行的手术方案通过所述工作站模块传输至所述存储模块进行保存，之后通过所述调用模块进行调用，便于手术时提前制定方案和选取方案，节省术中的手术时长。

在一种可行的方案中，还包括执行模块，所述执行模块设置于所述加持模块，所述执行模块与所述工作站模块连接，所述工作站模块用于控制所述执行模块的启闭。其有益效果在于：这样设置通过所述执行模块代替术者进行手术，一方面可以远程操作，另一方面便于消除操作人员方面带来的误差。

在一种可行的方案中，所述导航模块包括基准标靶和光学标靶，所述基准标靶设置于所述手术对象，所述光学标靶设置于所述加持模块。其有益效果在于：这样设置便于知晓所述手术对象和所述执行模块的位置信息，同时也便于知晓所述手术对象和所述执行模块的相对位置信息，便于执行手术时确定相对位置信息，避免误操作。

在一种可行的方案中，还包括隔离层结构，所述隔离层结构设置于所述第一调整模块和所述第二调整模块外侧。其有益效果在于：这样设置能够避免所述第一调整模块和所述第二调整模块对手术对象造成污染。

本发明还提供了一种手术辅助定位系统的控制方法，包括以下步骤：S1：在所述加持模块和所述手术对象上设置所述导航模块，确定所述加持模块和所述手术对象的位置信息，通过所述图像摄取模块采集图像信息，在所述第二调整模块上设置所述信息反馈模块确定所述工作区域信息，并将所述位置信息、所述图像信息和所述工作区域信息传输给所述工作站模块，将所述位置信息和所述图像信息传输给所述显示模块，S2：所述工作站模块接收所述图像信息、所述工作区域信息和所述位置信息，所述工作站模块通所述图像信息建立空间坐标系，所述显示模块接收所述位置信息和所述图像信息并显示，S3：所述工作站模块通过所述空间坐标系建立工作路径，S4：所述工作站模块比对所述位置信息和所述工作路径得到调整信息，S5：所述工作站模块根据所述调整信息和所述工作区域信息输出调整指令，若所述调整信息指示的距离大于所述工作区域信息覆盖的区域，则通过所述第一调整模块调整所述第二调整模块的工作区域，并通过所述工作站模块控制所述第二调整模块调整所述加持模块的方向和位置，若所述调整信息指示的距离不大于所述工作区域信息覆盖的区域，则通过所述工作站模块控制所述第二调整模块调整所述加持模块的方向和位置，S6：通过所述加持模块进行工作。

本发明的手术辅助定位系统的控制方法的有益效果在于：通过所述图像摄取模块获取手术对象的图像信息，并通过所述导航模块获取所述手术对象和所述加持模块的位置信息，并通过所述信息反馈模块确定所述工作区域信息，并在所述显示模块进行显示，所述工作站模块根据上述信息建立工作路径，并根据所述工作路径和所述位置信息对所述第一调整模块的调整与否进行判定，之后在所述工作站模块的控制下调整所述加持模块的位置，这样在无需调整所述第一调整模块时便于缩短所述第二调整模块在调整时的调整幅度，便于缩短调整时间，同时也便于提升所述第二调整模块的调整精度，并且通过所述第一调整模块的手动调整所述第二调整模块的工作区域，覆盖范围广，在需要调整所述第

在一种可行的方案中，在步骤S1之前还包括步骤：提供图像处理模块，通过所述图像摄取模块采集初始图像信息，将所述初始图像信息和S1中采集的图像信息传输给所述图像摄取模块，步骤S2还包括步骤，S21：所述图像处理模块接收所述初始图像信息和S1中采集的图像信息，所述图像处理模块将所述初始图像信息与S1中采集的图像信息进行融合，所述图像处理模块将融合后的图像信息传输给所述显示模块和所述工作站模块。

其有益效果在于：采集不同时刻的手术对象图像信息，便于知晓手术对象不同时刻状态的不同，也便于实际使用时根据不同的情况进行调整。

在一种可行的方案中，在步骤S21之后还包括步骤：S22：提供图像分析模块，所述图像处理模块将所述融合后的图像信息传输给所述图像分析模块，所述图像分析模块接收所述融合后的图像信息，所述图像分析模块分析所述融合后的图像信息内组织结构和病灶区域的位置，所述图像分析模块勾勒所述组织结构和所述病灶区域的边界，所述图像分析模块将勾勒后的图像信息传输给所述显示模块和所述工作站模块。其有益效果在于：这样设置便于将手术对象内部的重要部位和病灶区域标注出来，便于操作人员观察，同时也便于制定手术方案。

在一种可行的方案中，步骤S3和步骤S4之间还包括以下步骤：S31：提供比对模块、存储模块和调用模块，所述工作站模块将所述勾勒后的图像信息和所述工作路径传输给所述比对模块，所述比对模块接收所述勾勒的图像信息和所述工作路径，所述比对模块将所述工作路径与所述组织结构和所述病灶区域的位置进行对比以得到比对结果，所述比对模块将所述比对结果传输给所述工作站模块，S32：所述工作站模块接收所述比对结果，所述工作站模块根据所述比对结果将所述工作路径输送至所述存储模块或将所述工作路径进行删除，所述存储模块接收所述工作路径并保存，S33：通过所述调用模块调用所述存储模块保存的工作路径并传输给所述工作站模块。其有益效果在于：这样设置通过所述比对模块将工作路径与图像信息进行比对，将可行的手术方案通过所述工作站模块传输至所述存储模块进行保存，之后通过所述调用模块进行调用，便于手术时提前制定方案和选取方案，节省术中的手术时长。

在一种可行的方案中，步骤S32还包括步骤：若比对结果显示该工作路径与所述组织结构的位置存在交叉或该工作路径与所述病灶区域的位置不存在交叉，则所述工作站模块将所述工作路径进行删除，若该工作路径与所述组织结构的位置不存在交叉且该工作路径与所述病灶区域的位置存在交叉，则所述工作站模块将该工作路径传输给所述存储模块。其有益效果在于：这样设置便于区分建立的手术路径是否可行，便于存储。

在一种可行的方案中，在步骤S5和步骤S6之间还包括步骤：通过所述导航模块再次确定经步骤S5调整后的所述加持模块的位置信息并传输给所述工作站模块，所述工作站模块接收所述调整后的位置信息，所述工作站模块将所述调整后的位置信息与工作路径进行比对，若不重合则执行步骤S4，若重合则执行步骤S6。其有益效果在于：这样设置通过对比不同状态下所述执行模块的位置信息，判断所述执行模块是否调整到位，能够保证调整的准确度。

在一种可行的方案中，在步骤S5和步骤S6之间还包括以下步骤：S51：通过所述图像摄取模块再次采集图像信息并传输给所述工作站模块，S52：所述工作站模块接收所述再次采集的图像信息，所述工作站模块将所述再次采集的图像信息与步骤S2中融合后的图像信息或S1中采集的图像信息进行对比，所述工作站模块计算所述再次采集的图像信息与步骤S2中融合后的图像信息或S1中采集的图像信息的偏差，S53：若存在偏差，则将所述偏差视为调整信息，并执行步骤S5，若不存在偏差，则执行步骤S6。其有益效果在于：这样设置在术前在此对手术对象的位置进行判定，并根据判定的信息进行手术路径的相关调整，根据实际情况进行手术，提升准确性。

附图说明

图1为本发明第一种实施例中手术辅助定位系统的部分结构示意图；

图2为图1中的第一调整模块的结构示意图；

图3为图1中的第二调整模块的结构示意图；

图4为图1中手术辅助定位系统的结构框图；

图5为本发明第二种实施例中术辅助定位系统的部分结构示意图；

图6为图5中第一调整模块的结构示意图；

图7为本发明的第三种实施例中手术辅助定位系统的控制方法的流程图。

图中标号：

1、第一调整模块；101、第一连杆；102、第二连杆；103、连接件；104、底座；105、立柱；106、大臂；107、小臂；108、第一旋转关节；109、底座；110、第二旋转关节；111、第三旋转关节；112、第四旋转关节；113、第五旋转关节；114、第六旋转关节；115、第七旋转关节；

2、第二调整模块；201、第一驱动臂；202、第二驱动臂；203、第一旋转架；204、第二旋转架；205、机架；

3、信息反馈模块；

4、加持模块；

5、工作站模块；

6、图像摄取模块；

7、显示模块；

8、隔离层结构；

9、手术床；

10、导航模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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作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。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种手术辅助定位系统。

图1为本发明第一种实施例中的手术辅助定位系统的部分结构示意图，图2为图1中的第一调整模块的结构示意图，图3为图1中的第二调整模块的结构示意图，图4为与图1中手术辅助定位系统的结构框图。

本发明一些实施例中，参考图1至图4，包括第一调整模块1、第二调整模块2、信息反馈模块3、加持模块4、工作站模块5、导航模块10、图像摄取模块6和显示模块7，所述第二调整模块2设置于所述第一调整模块1的一端，所述第一调整模块1用于调整所述第二调整模块2的工作区域，所述加持模块4设置于所述第二调整模块2，所述第二调整模块2用于调整所述加持模块4的位置和角度，所述加持模块4用于固定手术执行结构，述信息反馈模块3与所述工作站模块5电连接，所述信息反馈模块3设置于所述第二调整模块2，所述信息反馈模块3用于确定所述第二调整模块2的工作区域信息，并将所述工作区域信息传输给所述工作站模块5，述图像摄取模块6分别与所述显示模块7和所述工作站模块5电连接，所述图像摄取模块6获取手术对象图像信息并传输给所述显示模块7和所述工作站模块5，述导航模块10分别与所述显示模块7和所述工作站模块5电连接，所述导航模块10设置于所述加持模块4和所述手术对象，所述导航模块10采集所述手术对象和所述加持模块4的位置信息，并将所述位置信息传输给所述显示模块7和所述工作站模块5，述显示模块7与所述工作站模块5电连接，所述显示模块7接收所述图像信息和所述位置信息并显示，述工作站模块5与所述第二调整模块2电连接，所述工作站模块5接收所述图像信息和所述位置信息，所述工作站模块5根据所述图像信息建立工作路径，所述工作站模块5比对所述位置信息和所述工作路径得到调整信息，所述工作站模块5接收所述工作区域信息，所述工作站模块5根据所述调整信息和所述工作区域信息输出调整指令控制所述第二调整模块2的启闭，并根据所述调整指令判断是否调整所述第一调整模块1。

具体的说，通常情况下本申请的辅助定位系统设置于手术床9，在本实施例中，所述第一调整模块1包括第一连杆101、第二连杆102、连接件103和底座104，所述底座104滑动设置于所述手术床9，所述第一连杆101一端转动设置于所述底座104，所述连接件103设置于所述第一连杆101的另一端，所述第二连杆102设置于所述连接件103，所述第一连杆101和所述第二连杆102通过所述连接件103相对转动设置，所述第二调整模块2转动设置于所述第二连杆102远离所述连接件103的一端，所述第一连杆101能够相对所述底座104自由转动，所述第二调整模块2能够相对所述第二连接杆自由转动，所述连接件103能够固定所述第一连杆101和所述第二连杆102之间的角度，同时所述连接件103能够固定所述第一连杆101相比于所述底座104的角度、固定所述第二调节单元相比于所述第二连杆102的角度。使用时通过调整所述底座104在所述手术床9上的位置，能够带动所述加持模块4相比于所述手术床9往复运动，调整后固定所述底座104，通过所述连接件103解除所述第一连杆101、所述第二连杆102和所述第二调整模块2的固定状态，调整所述第一连杆101相比于所述底座104的角度、调整所述第二连杆102相比于所述第一连杆101的角度、调整所述第二调整模块2相比于所述第二连杆102的角度，之后通过所述连接件103固定所述第一连杆101、所述第二连杆102和所述第二调整模块2，进而实现所述工作区域的调整，且使用方便、区域广。

所述第二调整模块2包括第一驱动臂201、第二驱动臂202、第一旋转架203和第二旋转架204，所述第一驱动臂201在第一平面内的第一方向和第二方向移动，所述第一方向和所述第二方向相互垂直，所述第二驱动臂202在第二平面内的第一方向和第二方向移动，所述第二平面和所述第一平面平行，所述第一旋转架203设置于所述第一驱动臂201，所述第一旋转架203在所述第一平面内旋转，所述第二旋转架204设置于所述第二驱动臂202，所述第二旋转架204在所述第二平面内旋转，所述夹持模块的一端与所述第一旋转架203活动连接，所述夹持模块的另一端与所述第二旋转架204滑动连接，所述工作站模块5分别与所述第一驱动臂201和所述第二驱动臂202电连接，所述工作站模块5用于分别控制所述第一驱动臂201和所述第二驱动臂202的启闭。这样设置能够带动所述夹持模块在相对于所述第二连杆102的固定区域范围内移动，既能够调整所述夹持模块的位置又能够调整所述夹持模块在空间内的角度，便于实际使用时根据需要进行灵活调整。

所述第二调整模块2还包括机架205，所述第一驱动臂201和所述第二驱动臂202设置于所述机架205，所述信息反馈模块3设置于所述机架205，所述信息反馈模块3确定所述夹持模块相比于所述第一驱动臂201和所述第二驱动臂202的位置和角度，同时所述信息反馈模块3确定所述第一平面或所述第二平面在空间内的角度。所述第一驱动臂201和所述第二驱动臂202为固定杆叠加两个相互垂直的丝杆滑块移动机构，进而能够带动所述固定杆在平面内前后左右进行移动，所述第一旋转架203和所述第二旋转架204分别转动设置在两个固定杆的前端，这样使得所述夹持模块在所述第一驱动臂201和所述第二驱动臂202的作用下能够在固定区域内移动或转动，即所述夹持模块相比于所述机架205拥有固定的运动范围，通过所述信息反馈模块3确定的所述第一平面或所述第二平面在空间内的角度，即可确定所述工作区域位于空间内的位置或坐标集，通过所述信息反馈模块3确定所述夹持模块相比于所述第一驱动臂201和所述第二驱动臂202的位置和角度，即可确定所述夹持模块在第一平面或所述第二平面内可以前后移动的距离，将上述信息反馈至所述工作站模块5，所述工作站模块5即可计算出当前状态下所述夹持模块可达到的位置和角度，即所述工作区域信息，便于后续使用时对所述第一调整单元或所述第二调整单元做出调整。

所述加持模块4为加持架，所述加持模块4用于固定和导向手术器械，手术器械为穿刺针、消融针或椎间孔镜中的一种，使用时可以通过所述加持模块4手动进行手术，也可以通过设置驱动单元，将所述驱动单元固定设置于所述加持模块4，并将手术器械固定在所述驱动单元的活动端，将所述驱动单元与所述工作站模块5电连接，在所述工作站模块5的自动控制下控制所述驱动单元的启闭自动进行手术。所述图像摄取模块6包括获取外部轮廓的摄像头和获取透视图像的摄像装置，摄像装置为CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)、MRI(Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像)、超声成像装置或X光(X-ray，X射线)检查设备中的一种，所述导航模块10为定位装置，所述导航模块10用于确定所述加持模块4和手术对象的位置信息，所述工作站模块5为主机，所述显示模块7为显示器，所述显示模块7设置于所述工作站模块5上。

使用时所述工作站模块5基于人工智能或者操作人员的设置根据所述图像信息建立手术路径，根据手术路径和当前所述加持模块4的位置对所述第一调整模块1和所述第二调整模块2进行调整，由于所述加持模块4在所述第二调整模块2上自动控制下的可调距离有限，所述工作站模块5根据所述手术路径和所述位置信息得到调整信息，所述工作站模块5基于人工智能或者操作人员根据所述调整信息和所述工作区域信息可以判定是否需要调整所述第一调整模块1，所述调整信息指示的距离即所述加持模块4需要运动的方向和距离，所述工作区域信息覆盖的区域即当前状态下所述加持模块4可以到达的位置，若需要对所述第一调整模块1进行调整，通过调整所述底座104和/或所述连接件103即可，若无需调整所述第一调整模块1，直接通过所述工作站模块5控制所述第二调整模块2的第一驱动臂201和第二驱动臂202即可。

值得说明的是，术前可以通过手术对象的手术部位进行所述第一调整模块1的初步调整，这样进行判定时能够避免所述第一调整模块1的调整，或缩短所述第一调整模块1的调整幅度，节省时间。

此外，若需要调整所述第一调整单元，所述工作站模块5发出调整信号，并将所述调整信息传输至所述显示模块7并显示，操作人员根据观察到的信息对所述第一调整单元进行调整。

本发明一些实施例中，参考图1和图4，还包括图像处理模块(图中未示)，所述图像处理模块(图中未示)分别与所述图像摄取模块6、所述显示模块7和所述工作站模块5电连接，所述图像处理模块用于融合所述图像摄取模块6获取的不同图像信息，所述图像处理模块将融合后的图像信息传输给所述图像摄取模块6、所述显示模块7和所述工作站模块5连接。

具体的说，在本实施例中，由于手术对象在不同时刻或不同状态下图像信息会发生变化，通过摄取不同时刻或者不同状态下的图像信息，所述图像处理模块将不同的图像信息进行融合，这样能够更准确的进行手术。

本发明一些实施例中，参考图1和图4，还包括图像分析模块(图中未示)，所述图像分析模块(图中未示)分别与所述图像摄取模块6、所述图像处理模块、所述显示模块7和所述工作站模块5连接，所述图像处理模块或所述图像摄取模块6将图像信息传输给所述图像分析模块，所述图像分析模块接收所述图像信息，所述图像分析模块分析所述图像信息内组织结构和病灶区域的位置并勾勒所述组织结构和所述病灶区域的边界，所述图像分析模块将勾勒后的图像信息传输给所述工作站模块5和所述显示模块7。

具体的说，在本实施例中，所述图像分析模块设置于所述工作站模块5，所述图像分析模块分别与所述图像摄取模块6、所述图像处理模块、所述显示模块7和所述工作站模块5电连接，所述图像分析模块存储有组织结构的图像信息和正常人体的图像信息，所述图像分析模块通过对比获取的图像信息和自身存储的图像信息，辨别出手术对象的组织结构部位和病灶区域部位，并对组织结构部位和病灶区域部位的边界进行勾勒，之后将勾勒后的图像信息传输给所述工作站模块5，这样便于操作人员进行观察和制定方案。

本发明一些实施例中，参考图1和图4，还包括比对模块(图中未示)、存储模块(图中未示)和调用模块(图中未示)，所述比对模块(图中未示)与所述工作站模块5电连接，所述工作站模块5将所述勾勒后的图像信息和所述工作路径传输给所述比对模块，所述比对模块(图中未示)接收所述勾勒后的图像信息和所述工作路径，所述比对模块用于将所述工作路径分别与所述组织结构的位置和所述病灶区域的位置进行比对以得到比对结果，所述比对模块将所述比对结果传输给所述工作站模块5，所述存储模块与所述工作站模块5电连接，所述工作站模块5接收比对模块，所述工作站模块5根据所述比对结果将所述工作路径输送至所述存储模块或将所述工作路径进行删除，所述存储模块接收所述工作路径并保存，所述调用模块(图中未示)分别与所述存储模块和所述工作站模块5电连接，所述调用模块调用所述存储模块保存的工作路径并传输给所述工作站模块5。

具体的说，在本实施例中，所述对比模块、所述存储模块和所述调用模块均设置于所述工作站模块5，所述工作站模块5将所述勾勒后的图像信息和所述工作路径传输给所述比对模块，所述比对模块对比所述工作路径是否与所述图像信息内的组织结构和病灶区域发生交叉，并将结果反馈至所述工作站模块5，工作站模块5根据所述比对结构对该工作路径的可行性进行分析，将可行的方案传输至所述存储模块进行保存，并重复多个路径的比对和存储，得到多种可行方案，之后在手术时通过所述调用模块调用一种保存的路径进行手术，这样通过术前制定手术方案，并在术中根据需要进行选取，节约手术的时间。

本发明一些实施例中，参考图1和图4，还包括执行模块(图中未示)，所述执行模块设置于所述加持模块4，所述执行模块与所述工作站模块5连接，所述工作站模块5用于控制所述执行模块的启闭。

具体的说，在本实施例中，所述执行模块(图中未示)为直线电机，所述执行模块设置于所述加持模块4，所述执行模块的活动端与执行器械连接，所述执行模块能够带动执行器械在所述执行模块驱动的方向上往复运动，便于控制方向和深度，消除外界原因带来的误差。

本发明一些实施例中，参考图1和图4，所述导航模块10包括基准标靶(图中未示)和光学标靶(图中未示)，所述基准标靶设置于所述手术对象，所述光学标靶设置于所述加持模块4。

具体的说，在本实施例中，在手术前将所述基准标靶(图中未示)固定在所述手术对象或所述手术床9上，设置于所述手术床9时，根据所述原始图像信息可以确定所述手术对象和所述手术床9的相对位置信息，即可将所述基准标靶视为坐标原点，并确定所述手术对象的三维位置信息，所述光学标靶(图中未示)设置于所述加持模块4上，通过所述光学标靶可以直接确定所述加持模块4相比于所述基准标靶的位置信息，间接确定所述执行模块相比于所述手术对象的位置信息，这样便于知晓所述加持模块4相比于手术对象的位置信息，便于对所述加持模块4的位置进行调整。

此外，本发明的一些实施例中，参考图1和图4，所述导航模块10包括光学标靶(图中未示)和光学摄像头(图中未示)，所述光学标靶设置于所述加持模块4，所述光学摄像头对应所述加持模块设置，所述光学摄像头识别所述光学标靶并确定所述光学标靶和所述手术对象的相对位置信息。

本发明一些实施例中，参考图1，还包括隔离层结构8，所述隔离层结构8设置于所述调整模块外侧。

具体的说，在本实施例中，所述隔离层结构8为无菌袋，所述隔离层结构8套设在所述第一调整模块1和所述第二调整模块2外侧，由于所述第一调整模块1和所述第二调整模块2内包含传动结构，设置隔离层结构8能够降低污染，提升手术的安全性。

图5为本发明第二种实施例中术辅助定位系统的部分结构示意图，图6为图5中第一调整模块的结构示意图。

本发明一些实施例中，参考图1、图2、图5和图6，图5和图2的区别在于，所述第一调整模块1包括立柱105、大臂106、小臂107，所述立柱105通过第一旋转关节108与底座109活动连接，所述立柱105和所述大臂106通过第二旋转关节110和第三旋转关节111活动连接，所述大臂106和所述小臂107通过第四旋转关节112和第五旋转关节113活动连接，所述小臂107的末端依次活动连接第六旋转关节114和第七旋转关节115，使得所述第一调整模块1具有七个自由度，可以实现多自由度调节和任意姿态的快速定位，空间定位比较灵活，定位方便快捷。使用时，所述底座109滑动设置于所述手术床9，所述第二调整模块2设置于所述第七旋转关节115。

图7为本发明的第三种实施例中手术辅助定位系统的控制方法的流程图。

本发明一些实施例中，参考图1、图4和图5，包括以下步骤，S1、在所述加持模块4和所述手术对象上设置所述导航模块10，确定所述加持模块4和所述手术对象的位置信息，通过所述图像摄取模块6采集图像信息，在所述第二调整模块2上设置所述信息反馈模块3确定所述工作区域信息，并将所述位置信息、所述图像信息和所述工作区域信息传输给所述工作站模块5，将所述位置信息和所述图像信息传输给所述显示模块7，S2、所述工作站模块5接收所述图像信息、所述工作区域信息和所述位置信息，所述工作站模块5通所述图像信息建立空间坐标系，所述显示模块7接收所述位置信息和所述图像信息并显示，S3、所述工作站模块5通过所述空间坐标系建立工作路径，S4、所述工作站模块5比对所述位置信息和所述工作路径得到调整信息，S5、所述工作站模块5根据所述调整信息和所述工作区域信息输出调整指令，若所述调整信息指示的距离大于所述工作区域信息覆盖的区域，则通过所述第一调整模块1调整所述第二调整模块2的工作区域，并通过所述工作站模块5控制所述第二调整模块2调整所述加持模块4的方向和位置，若所述调整信息指示的距离不大于所述工作区域信息覆盖的区域，则通过所述工作站模块5控制所述第二调整模块2调整所述加持模块4的方向和位置，S6、通过所述加持模块4进行工作。

具体的说，在本实施例中，将所述基准标靶设置于所述手术对象或所述手术床9上，将所述光学标靶设置于所述执行器械，通过所述图像摄取模块6采集图像信息，这样即能够确定所述手术对象和所述执行器械的相对位置信息，确保手术执行时所述执行器械按照预定方案执行，并通过所述信息反馈模块3确定所述工作区域信息，能够知晓当前状态下所述加持模块4可以到达的位置区域，之后所述工作站模块5根据所述图像信息、所述工作区域信息和所述位置信息以所述基准标靶或任一点为基准原点建立空间坐标系，即可知晓所述手术对象和所述加持模块4的空间三维坐标信息，并通过所述显示模块7显示所述图像信息和所述位置信息，使用时也可以将三维坐标信息传输至所述工作站模块5进行展示，便于操作人员选取目标位置和观察，之后所述工作站模块5基于人工智能或者操作人员的操控通过上述信息建立工作路径，得到工作路径后对当前状态下的加持模块4需要进行位置调整，通过所述工作站模块5计算出调整信息，并根据调整信息和工作区域信息进行所述第一调整模块1是否需要进行调整的判定，若需要调整所述第一调整模块1则需要在调整后重新对工作区域信息、位置信息进行确认，并和工作路径进行比对，并通过所述工作站模块5控制所述第二调整模块2的所述第一驱动臂201和所述第二驱动臂202调整所述加持模块4的位置，若不需要调整所述第一调整模块1，则直接通过所述工作站模块5控制所述第二调整模块2的所述第一驱动臂201和所述第二驱动臂202调整所述加持模块4的位置，之后通过所述加持模块4进行手术即可。

本发明一些实施例中，参考图1、图4和图，在步骤S1之前还包括步骤：提供图像处理模块，通过所述图像摄取模块6采集初始图像信息，将所述初始图像信息和S1中采集的图像信息传输给所述图像摄取模块6，步骤S2还包括步骤：S21、所述图像处理模块接收所述初始图像信息和S1中采集的图像信息，所述图像处理模块将所述初始图像信息与S1中采集的图像信息进行融合，所述图像处理模块将融合后的图像信息传输给所述显示模块7和所述工作站模块5。

具体的说，在本实施例中，在手术开始前获取初始图像信息，并在手术开始后对原始图像信息和图像信息进行融合，便于区分出不同时刻手术对象的位置差别或者状态差别，并将该差别信息考虑在手术影响内。

本发明一些实施例中，参考图1、图4和图5，在步骤S21之后还包括步骤：S22、提供图像分析模块，所述图像处理模块将所述融合后的图像信息传输给所述图像分析模块，所述图像分析模块接收所述融合后的图像信息，所述图像分析模块分析所述融合后的图像信息内组织结构和病灶区域的位置，所述图像分析模块勾勒所述组织结构和所述病灶区域的边界，所述图像分析模块将勾勒后的图像信息传输给所述显示模块7和所述工作站模块5。

具体的说，在本实施例中，所述图像分析模块通过自身存储的图像信息与所述原始图像信息对比，辨别出手术对象的组织结构部位和病灶区域部位，并对组织结构部位和病灶区域部位的边界进行勾勒，之后勾勒后的图像信息传输给所述工作站模块5和所述显示模块7，这样便于观察和制定方案。

本发明一些实施例中，参考图1、图4和图5，步骤S3和步骤S4之间还包括以下步骤：S31、提供比对模块、存储模块和调用模块，所述工作站模块5将所述勾勒后的图像信息和所述工作路径传输给所述比对模块，所述比对模块接收所述勾勒的图像信息和所述工作路径，所述比对模块将所述工作路径与所述组织结构和所述病灶区域的位置进行对比以得到比对结果，所述比对模块将所述比对结果传输给所述工作站模块5，S32、所述工作站模块5接收所述比对结果，所述工作站模块5根据所述比对结果将所述工作路径输送至所述存储模块或将所述工作路径进行删除，所述存储模块接收所述工作路径并保存，S33、通过所述调用模块调用所述存储模块保存的工作路径并传输给所述工作站模块5。

具体的说，在本实施例中，所述比对模块对比所述工作路径是否与所述图像信息内的组织结构和病灶区域发生交叉，并将结果反馈至所述工作站模块5，工作站模块5根据所述比对结构对该工作路径的可行性进行分析，将可行的方案传输至所述存储模块进行保存，并重复多个路径的比对和存储，得到多种可行方案，之后在手术时通过所述调用模块调用一种保存的路径进行手术，这样通过术前制定手术方案，并在术中根据需要进行选取，节约手术的时间。

本发明一些实施例中，参考图1、图4和图5，骤S32还包括步骤：若比对结果显示该工作路径与所述组织结构的位置存在交叉或该工作路径与所述病灶区域的位置不存在交叉，则所述工作站模块5将所述工作路径进行删除，若该工作路径与所述组织结构的位置不存在交叉且该工作路径与所述病灶区域的位置存在交叉，则所述工作站模块5将该工作路径传输给所述存储模块。

具体的说，在本实施例中，对手术路径进行分析，将可行的方案进行存储，将不可行的方案进行删除，完成手术路径的筛选。

本发明一些实施例中，参考图1、图4和图5，在步骤S5和步骤S6之间还包括步骤：通过所述导航模块10再次确定经步骤S5调整后的所述加持模块4的位置信息并传输给所述工作站模块5，所述工作站模块5接收所述调整后的位置信息，所述工作站模块5将所述调整后的位置信息与工作路径进行比对，若不重合则执行步骤S4，若重合则执行步骤S6。

具体的说，在本实施例中，这样设置将经过步骤S5调整后的所述执行模块的位置与所述工作路径指示的位置进行比对，保证所述执行模块调整到位，保证调整的准确度。

本发明一些实施例中，参考图1、图4和图5，在步骤S5和步骤S6之间还包括以下步骤：S51、通过所述图像摄取模块6再次采集图像信息并传输给所述工作站模块5，S52、所述工作站模块5接收所述再次采集的图像信息，所述工作站模块5将所述再次采集的图像信息与步骤S2中融合后的图像信息或S1中采集的图像信息进行对比，所述工作站模块5计算所述再次采集的图像信息与步骤S2中融合后的图像信息或S1中采集的图像信息的偏差，S53、若存在偏差，则将所述偏差视为调整信息，并执行步骤S5，若不存在偏差，则执行步骤S6。

具体的说，在本实施例中，在进行步骤S6之前再次对手术对象的图像信息进行确认，能够在所述手术对象发生移动后将该移动信息叠加在手术方案内，并做出手术路径的相应调整。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (14)

1.一种手术辅助定位系统，其特征在于，包括第一调整模块、第二调整模块、信息反馈模块、加持模块、工作站模块、导航模块、图像摄取模块和显示模块；

所述第二调整模块设置于所述第一调整模块的一端，所述第一调整模块用于调整所述第二调整模块的工作区域，所述加持模块设置于所述第二调整模块，所述第二调整模块用于调整所述加持模块的位置和角度，所述加持模块用于固定手术执行结构；

所述信息反馈模块与所述工作站模块电连接，所述信息反馈模块设置于所述第二调整模块，所述信息反馈模块用于确定所述第二调整模块的工作区域信息，并将所述工作区域信息传输给所述工作站模块；

所述图像摄取模块分别与所述显示模块和所述工作站模块电连接，所述图像摄取模块获取手术对象图像信息并传输给所述显示模块和所述工作站模块；

所述导航模块分别与所述显示模块和所述工作站模块电连接，所述导航模块设置于所述加持模块和所述手术对象，所述导航模块采集所述手术对象和所述加持模块的位置信息，并将所述位置信息传输给所述显示模块和所述工作站模块；

所述显示模块与所述工作站模块电连接，所述显示模块接收所述图像信息和所述位置信息并显示；

所述工作站模块与所述第二调整模块电连接，所述工作站模块接收所述图像信息和所述位置信息，所述工作站模块根据所述图像信息建立工作路径，所述工作站模块比对所述位置信息和所述工作路径得到调整信息；

所述工作站模块接收所述工作区域信息，所述工作站模块根据所述调整信息和所述工作区域信息输出调整指令控制所述第二调整模块的启闭，并根据所述调整指令判断是否调整所述第一调整模块。

2.根据权利要求1所述的手术辅助定位系统，其特征在于，还包括图像处理模块；

所述图像处理模块分别与所述图像摄取模块、所述显示模块和所述工作站模块电连接，所述图像处理模块用于融合所述图像摄取模块获取的不同图像信息，所述图像处理模块将融合后的图像信息传输给所述图像摄取模块、所述显示模块和所述工作站模块连接。

3.根据权利要求2所述的手术辅助定位系统，其特征在于，还包括图像分析模块；

所述图像分析模块分别与所述图像摄取模块、所述图像处理模块、所述显示模块和所述工作站模块连接，所述图像处理模块或所述图像摄取模块将图像信息传输给所述图像分析模块，所述图像分析模块接收所述图像信息，所述图像分析模块分析所述图像信息内组织结构和病灶区域的位置并勾勒所述组织结构和所述病灶区域的边界，所述图像分析模块将勾勒后的图像信息传输给所述工作站模块和所述显示模块。

4.根据权利要求3所述的手术辅助定位系统，其特征在于，还包括比对模块、存储模块和调用模块；

所述比对模块与所述工作站模块电连接，所述工作站模块将所述勾勒后的图像信息和所述工作路径传输给所述比对模块，所述比对模块接收所述勾勒后的图像信息和所述工作路径，所述比对模块用于将所述工作路径分别与所述组织结构的位置和所述病灶区域的位置进行比对以得到比对结果，所述比对模块将所述比对结果传输给所述工作站模块；

所述存储模块与所述工作站模块电连接，所述工作站模块接收比对模块，所述工作站模块根据所述比对结果将所述工作路径输送至所述存储模块或将所述工作路径进行删除，所述存储模块接收所述工作路径并保存；

所述调用模块分别与所述存储模块和所述工作站模块电连接，所述调用模块调用所述存储模块保存的工作路径并传输给所述工作站模块。

5.根据权利要求4所述的手术辅助定位系统，其特征在于，还包括执行模块，所述执行模块设置于所述加持模块，所述执行模块与所述工作站模块连接，所述工作站模块用于控制所述执行模块的启闭。

6.根据权利要求1中所述的手术辅助定位系统，其特征在于，所述导航模块包括基准标靶和光学标靶；

所述基准标靶设置于所述手术对象，所述光学标靶设置于所述加持模块。

7.根据权利要求1所述的手术辅助定位系统，其特征在于，还包括隔离层结构，所述隔离层结构设置于所述第一调整模块和所述第二调整模块外侧。

8.根据权利要求1所述的手术辅助定位系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在所述加持模块和所述手术对象上设置所述导航模块，确定所述加持模块和所述手术对象的位置信息，通过所述图像摄取模块采集图像信息，在所述第二调整模块上设置所述信息反馈模块确定所述工作区域信息，并将所述位置信息、所述图像信息和所述工作区域信息传输给所述工作站模块，将所述位置信息和所述图像信息传输给所述显示模块；

S2、所述工作站模块接收所述图像信息、所述工作区域信息和所述位置信息，所述工作站模块通所述图像信息建立空间坐标系，所述显示模块接收所述位置信息和所述图像信息并显示；

S3、所述工作站模块通过所述空间坐标系建立工作路径；

S4、所述工作站模块比对所述位置信息和所述工作路径得到调整信息；

S5、所述工作站模块根据所述调整信息和所述工作区域信息输出调整指令，若所述调整信息指示的距离大于所述工作区域信息覆盖的区域，则通过所述第一调整模块调整所述第二调整模块的工作区域，并通过所述工作站模块控制所述第二调整模块调整所述加持模块的方向和位置，若所述调整信息指示的距离不大于所述工作区域信息覆盖的区域，则通过所述工作站模块控制所述第二调整模块调整所述加持模块的方向和位置；

S6、通过所述加持模块进行工作。

9.根据权利要求8所述的手术辅助定位系统的控制方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括步骤：提供图像处理模块，通过所述图像摄取模块采集初始图像信息，将所述初始图像信息和S1中采集的图像信息传输给所述图像摄取模块；

步骤S2还包括步骤：

S21、所述图像处理模块接收所述初始图像信息和S1中采集的图像信息，所述图像处理模块将所述初始图像信息与S1中采集的图像信息进行融合，所述图像处理模块将融合后的图像信息传输给所述显示模块和所述工作站模块。

10.根据权利要求9所述的手术辅助定位系统的控制方法，其特征在于，在步骤S21之后还包括步骤：

S22、提供图像分析模块，所述图像处理模块将所述融合后的图像信息传输给所述图像分析模块，所述图像分析模块接收所述融合后的图像信息，所述图像分析模块分析所述融合后的图像信息内组织结构和病灶区域的位置，所述图像分析模块勾勒所述组织结构和所述病灶区域的边界，所述图像分析模块将勾勒后的图像信息传输给所述显示模块和所述工作站模块。

11.根据权利要求10所述的手术辅助定位系统的控制方法，其特征在于，步骤S3和步骤S4之间还包括以下步骤：

S31、提供比对模块、存储模块和调用模块，所述工作站模块将所述勾勒后的图像信息和所述工作路径传输给所述比对模块，所述比对模块接收所述勾勒的图像信息和所述工作路径，所述比对模块将所述工作路径与所述组织结构和所述病灶区域的位置进行对比以得到比对结果，所述比对模块将所述比对结果传输给所述工作站模块；

S32、所述工作站模块接收所述比对结果，所述工作站模块根据所述比对结果将所述工作路径输送至所述存储模块或将所述工作路径进行删除，所述存储模块接收所述工作路径并保存；

S33、通过所述调用模块调用所述存储模块保存的工作路径并传输给所述工作站模块。

12.根据权利要求11所述的手术辅助定位系统的控制方法，其特征在于，步骤S32还包括步骤：

若比对结果显示该工作路径与所述组织结构的位置存在交叉或该工作路径与所述病灶区域的位置不存在交叉，则所述工作站模块将所述工作路径进行删除，若该工作路径与所述组织结构的位置不存在交叉且该工作路径与所述病灶区域的位置存在交叉，则所述工作站模块将该工作路径传输给所述存储模块。

13.根据权利要求12所述的手术辅助定位系统的控制方法，其特征在于，在步骤S5和步骤S6之间还包括步骤：通过所述导航模块再次确定经步骤S5调整后的所述加持模块的位置信息并传输给所述工作站模块，所述工作站模块接收所述调整后的位置信息，所述工作站模块将所述调整后的位置信息与工作路径进行比对，若不重合则执行步骤S4，若重合则执行步骤S6。

14.根据权利要求12或13所述的手术辅助定位系统的控制方法，其特征在于，在步骤S5和步骤S6之间还包括以下步骤：

S51、通过所述图像摄取模块再次采集图像信息并传输给所述工作站模块；

S52、所述工作站模块接收所述再次采集的图像信息，所述工作站模块将所述再次采集的图像信息与步骤S2中融合后的图像信息或S1中采集的图像信息进行对比，所述工作站模块计算所述再次采集的图像信息与步骤S2中融合后的图像信息或S1中采集的图像信息的偏差；

S53、若存在偏差，则将所述偏差视为调整信息，并执行步骤S5，若不存在偏差，则执行步骤S6。

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