CN113768589A - 穿刺手术系统及穿刺手术方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种穿刺手术系统及穿刺手术方法。穿刺手术系统包括手术平台、外部视觉定位装置、穿刺装置和控制装置；外部视觉定位装置用于获取患者的体外图像信号；穿刺装置设于手术平台的一侧，并用于对患者的皮肤进行穿刺操作；控制装置信号连接于外部视觉定位装置和穿刺装置，控制装置用于接收体外图像信号并调整穿刺装置的位置和姿态。在本实施例的穿刺手术系统中，通过控制装置与外部视觉定位装置和穿刺装置的配合，外部视觉定位装置可以获取患者的体外图像信号，并传输至控制装置，医生可以通过控制装置对穿刺装置输入控制信号，以实现精准控制手术操作的功能，手术的操作安全性和精确度得以保证，使用效果好。

Description

穿刺手术系统及穿刺手术方法

技术领域

本发明涉及手术设备技术领域，尤其涉及一种穿刺手术系统及穿刺手术方法。

背景技术

穿刺手术的成功率很大程度上取决于手术的控制精度，随着医工装备技术的发展，手术的控制精度也随装备的性能提升而得以提高。为了提高神经性疾病的救治率，更加需要保证手术医生的操作安全性和精确度，传统的神经微创穿刺手术的控制精度如何提升是目前业界亟待解决的重要课题。

因此，本发明提出一种新型的穿刺手术系统，以改变现状。

发明内容

本发明提供一种穿刺手术系统及穿刺手术方法，用于提高手术的操作安全性和精确度。

本发明提出一种穿刺手术系统，包括：

手术平台；

外部视觉定位装置，用于获取患者的体外图像信号；

穿刺装置，设于所述手术平台的一侧，并用于对所述患者的皮肤进行穿刺操作；以及

控制装置，信号连接于所述外部视觉定位装置和所述穿刺装置，所述控制装置用于接收所述体外图像信号并调整所述穿刺装置的位置和姿态。

根据本发明的一个实施例，所述穿刺装置包括组合针组件、内针驱动组件和机械手组件，所述组合针组件包括外针和内针，所述内针相对于所述外针活动设置，所述机械手组件用于驱动所述外针移动，所述内针驱动组件用于驱动所述内针进行变路径移动；其中，所述机械手组件和所述内针驱动组件均信号连接于所述控制装置。

根据本发明的一个实施例，所述内针内部开设有容纳腔，所述穿刺装置还包括成像组件，所述成像组件容置于所述容纳腔内，所述成像组件用于获取所述患者的体内图像信号，且所述成像组件信号连接于所述控制装置。

根据本发明的一个实施例，所述内针为空心结构，所述内针的空心结构形成所述容纳腔；所述内针为柔性内针。

根据本发明的一个实施例，所述外针的外径为2.4mm，和/或所述内针的外径为1.2mm。

根据本发明的一个实施例，所述外部视觉定位装置包括支撑架和与所述支撑架连接的视觉定位组件，所述支撑架用于调节所述视觉定位组件的位置和姿态；所述视觉定位组件包括采集卡和CCD摄像机，所述采集卡分别信号连接于所述CCD摄像机和所述控制装置，所述CCD摄像机用于获取所述患者的体内图像信号。

根据本发明的一个实施例，所述外部视觉定位装置还包括第一移动座，所述第一移动座连接于所述支撑架，且所述第一移动座设置有第一移动轮。

根据本发明的一个实施例，所述控制装置包括控制模块、显示装置和输入组件，所述控制模块分别信号连接于所述外部视觉定位装置、所述穿刺装置、所述显示装置和所述输入组件，所述控制模块用于控制所述显示装置显示图像，所述输入组件用于向所述控制模块输入控制指令。

根据本发明的一个实施例，所述控制装置还包括控制台和控制柜，所述控制台与所述控制柜相对移动设置，所述控制柜设于所述手术平台的一侧，所述显示装置和所述穿刺装置均设于所述控制柜上，且所述控制模块容置于所述控制柜内；所述输入组件包括遥控手柄，且所述遥控手柄设于所述控制台上。

本发明还提供了一种穿刺手术方法，包括：

获取患者皮肤表面的靶点的图像信号；

根据所述图像信号获取所述靶点的特征信号；

根据所述特征信号计算穿刺装置的运动位置和运动姿态的控制信号；

根据所述控制信号控制所述穿刺装置对患者进行穿刺手术。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

在本实施例的穿刺手术系统中，通过控制装置与外部视觉定位装置和穿刺装置的配合，外部视觉定位装置可以获取患者的体外图像信号(靶点的位置信号等)，并传输至控制装置，医生可以通过控制装置对穿刺装置输入控制信号，以实现精准控制手术操作的功能，手术的操作安全性和精确度得以保证，使用效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。

其中：

图1是本发明的实施例中穿刺手术方法的流程示意图；

图2是本发明的实施例中穿刺手术系统的结构示意图；

图3是本发明的实施例中穿刺手术系统的控制流程图；

附图标记：

10、穿刺手术系统；

100、手术平台；

200、外部视觉定位装置；210、视觉定位组件；211、采集卡；212、CCD摄像机；220、支撑架；230、第一移动座；231、第一移动轮；

300、穿刺装置；310、组合针组件；320、内针驱动组件；330、机械手组件；331、机械手；332、控制臂；340、成像组件；

400、控制装置；410、控制模块；420、显示装置；430、输入组件；440、控制台；441、第二移动轮；450、控制柜；451、第三移动轮。

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，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。

参阅图1和图2所示，本发明实施例提供了一种穿刺手术系统10，其包括手术平台100、外部视觉定位装置200、穿刺装置300和控制装置400，手术平台100用于承托患者；外部视觉定位装置200用于获取患者的体外图像信号；穿刺装置300设于手术平台100的一侧，并用于对患者的皮肤进行穿刺操作；控制装置400信号连接于外部视觉定位装置200和穿刺装置300，控制装置400用于接收体外图像信号并调整穿刺装置300的位置和姿态。

在本实施例的穿刺手术系统10中，通过控制装置400与外部视觉定位装置200和穿刺装置300的配合，外部视觉定位装置200可以获取患者的体外图像信号(靶点的位置信号等)，并传输至控制装置400，医生可以通过控制装置400对穿刺装置300输入控制信号，以实现精准控制手术操作的功能，手术的操作安全性和精确度得以保证，使用效果好。

需要说明的是，使用本实施例的穿刺手术系统10时，医生可以根据患者的例如CT医学影像信息等相关信息，来对患者的病灶区域进行快速定位，并可以对穿刺路径进行预先规划，之后可以在患者的皮肤表面标记起始穿刺位置，即靶点位置，以便后续的穿刺手术操作。

具体地，穿刺装置300包括组合针组件310、内针驱动组件320和机械手组件330，组合针组件310包括外针和内针，内针与外针相对活动设置，机械手组件330用于驱动外针移动，内针驱动组件320用于驱动内针进行变路径移动；其中，机械手组件330和内针驱动组件320均信号连接于控制装置400。

在本实施例中，组合针组件310为套针式结构，并通过机械手组件330驱使外针对靶点位置进行破皮穿刺，之后内针可以在内针驱动组件320的驱动作用下穿入患者皮肤内；在本实施例中，内针驱动组件320可以实现例如直线、弯曲和旋转中的单一动作或复合动作，从而实现组合针组件310的变路径穿刺操作。在本实施例中，内针可以容置于外针内，并且可以相对于外针进行移动，以实现套针式结构的布局。

进一步地，内针为空心结构，所述内针的空心结构形成容纳腔，穿刺装置300还包括成像组件340，成像组件340容置于容纳腔内，成像组件340用于获取患者的体内图像信号，且成像组件340信号连接于控制装置400。

由此设置，在穿刺装置300进行进给、旋转和弯曲等动作时，成像组件340可以获取内针前端的体内图像信号，并传输至控制装置400进行相关信息展示和/或记录，以为医生提供精准可靠的信号反馈来实现穿刺导航的功能，从而提高医生的穿刺手术精确度。具体地，在一实施例中，成像组件340可以进行无级聚焦成像，以保证成像组件340的微距成像效果；在一实施例中，成像组件340的外径可以是1mm，由此可以使穿刺装置300具有更为紧凑的结构，降低穿刺手术系统10的创口。

优选地，内针为柔性内针。

使用本实施例的穿刺手术系统10时，通过设置柔性内针，内针驱动组件320可以实现驱使内针进行弯曲等变形动作，以保证穿刺装置300能够沿穿刺路径进行移动。

在一实施例中，外针的外径可以为2.4mm，内针的外径可以为1.2mm。

由此设置，可以降低组合针组件310对患者进行穿刺动作时对患者的创口大小，从而实现穿刺手术系统10的微创效果。

具体地，在本实施例中，外部视觉定位装置200包括视觉定位组件210和支撑架220，支撑架220连接于视觉定位组件210，并用于调节视觉定位组件210的位置和姿态；视觉定位组件210包括采集卡211和CCD摄像机212，采集卡211分别信号连接于CCD摄像机212和控制装置400，CCD摄像机212用于获取体内图像信号。

使用本实施例的穿刺手术系统10时，可以通过调节支撑架220以对视觉定位组件210的朝向进行调节，从而保证视觉定位组件210的图像获取效果。在本实施例中，CCD摄像机212是以电荷耦合器件(Charge Coupled Device缩写为CCD)为核心部件的数字传感器，通过采用CCD摄像机212，可以保证视觉定位组件210的图像获取精度，CCD摄像机212获取的信号传输至采集卡211进行信号转换，并进一步传输至控制装置400进行信号整合。

需要说明的是，CCD摄像机212可以向控制装置400输入视频信号，控制装置400接收视频信号并通过软件进行判断，以实现自动选取靶点图像、搜寻靶点、构建坐标系的功能，从而获取靶点特征信号以完成数据计算和识别，通过对机械手组件330输送控制信号以实现人机协作实时通讯，进而实现靶点的静态识别与动态追踪功能。

进一步地，外部视觉定位装置200还包括第一移动座230，第一移动座230连接于支撑架220，且第一移动座230设置有第一移动轮231。

由此设置，通过设置连接于支撑架220的第一移动座230，可以实现驱使外部视觉定位装置200移动的功能；具体地，第一移动轮231可以为万向轮，且第一移动轮231设置在第一移动座230的底部，并用于承载第一移动座230。

具体地，参阅图2所示，控制装置400包括控制模块410、显示装置420和输入组件430，控制模块410分别信号连接于外部视觉定位装置200、穿刺装置300、显示装置420和输入组件430，显示装置420用于显示图像信号，输入组件430用于向控制模块410输入控制指令。

在本实施例中，视觉定位组件210和成像组件340获取的图像信号传输至控制模块410，控制模块410根据软件对获取的信号进行计算，并可以向内针驱动组件320和机械手组件330输出控制信号，以根据所接收的信号来对穿刺装置300的位置和姿态进行动态调整，显示装置420可以对获取的图像信号进行显示，以便于医生对穿刺装置300进行实时调整，由此设置来保证穿刺手术系统10的手术精确度。

具体地，参阅图1所示，控制装置400还包括控制台440和控制柜450，控制台440与控制柜450相对移动设置，控制柜450设于手术平台100的一侧，显示装置420和穿刺装置300均设于控制柜450上，且控制模块410容置于控制柜450内；输入组件430包括遥控手柄，且遥控手柄设于控制台440上。

在本实施例中，遥控手柄可以通过无线方式与控制模块410连接，医生可以在任意位置观察显示装置420所显示的图像信号，并通过遥控手柄向控制模块410输入控制指令，使用便捷；具体地，显示装置420可以用于显示包括但不显示上述体外图像信号、上述体内图像信号。

具体地，在本实施例中，控制台440还设有第二移动轮441，控制柜450设有第三移动轮451；可以理解地是，通过设置在控制台440下侧的第二移动轮441，可以实现便捷移动控制台440的功能，并且通过在控制柜450下侧设置第三移动轮451，可以实现控制柜450的移动功能，使用效果好，在此不做赘述。

参阅图1所示，在本实施例中，机械手组件330包括机械手331和控制臂332，控制臂332的一端固定于控制柜450上，控制臂332的另一端连接于机械手331，机械手331用于驱使组合针组件310进行变径穿刺操作。

具体地，控制臂332的活动轴的数量为多个；可以理解地是，通过设置多轴的控制臂332驱动机械手331，可以提高机械手331的活动范围和能力，以提高穿刺装置300的调节能力，使用效果好。

参阅图3所示，本发明还提供了一种穿刺手术方法，该方法的步骤包括：

步骤S100、获取患者皮肤表面的靶点的图像信号；

步骤S200、根据图像信号获取靶点的特征信号；

步骤S300、根据特征信号计算穿刺装置的运动位置和运动姿态的控制信号；

步骤S400、根据控制信号控制穿刺装置对患者进行穿刺手术。

具体地，当采用上述任意一项实施例中的穿刺手术系统10时，可以通过外部视觉定位装置200获取患者皮肤表面的靶点的图像信号；之后通过控制装置400接收视频信号并通过软件进行判断，以实现自动选取靶点图像、搜寻靶点、构建坐标系的功能，从而获取靶点特征信号以完成数据计算和识别，通过对机械手组件330输送控制信号以实现人机协作实时通讯，进而实现靶点的静态识别与动态追踪功能。

可以理解地是，通过采用上述穿刺手术方法，可以实现提高穿刺手术的精准性，从而保证手术的操作安全性和精确度的效果。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种穿刺手术系统，其特征在于，包括：

手术平台；

外部视觉定位装置，用于获取患者的体外图像信号；

穿刺装置，设于所述手术平台的一侧，并用于对所述患者的皮肤进行穿刺操作；以及

控制装置，信号连接于所述外部视觉定位装置和所述穿刺装置，所述控制装置用于接收所述体外图像信号并调整所述穿刺装置的位置和姿态。

2.根据权利要求1所述的穿刺手术系统，其特征在于，所述穿刺装置包括组合针组件、内针驱动组件和机械手组件，所述组合针组件包括外针和内针，所述内针相对于所述外针活动设置，所述机械手组件用于驱动所述外针移动，所述内针驱动组件用于驱动所述内针进行变路径移动；其中，所述机械手组件和所述内针驱动组件均信号连接于所述控制装置。

3.根据权利要求2所述的穿刺手术系统，其特征在于，所述内针内部开设有容纳腔，所述穿刺装置还包括成像组件，所述成像组件容置于所述容纳腔内，所述成像组件用于获取所述患者的体内图像信号，且所述成像组件信号连接于所述控制装置。

4.根据权利要求2所述的穿刺手术系统，其特征在于，所述内针为空心结构，所述内针的空心结构形成所述容纳腔；所述内针为柔性内针。

5.根据权利要求2-4任意一项所述的穿刺手术系统，其特征在于，所述外针的外径为2.4mm，和/或所述内针的外径为1.2mm。

6.根据权利要求1所述的穿刺手术系统，其特征在于，所述外部视觉定位装置包括支撑架和与所述支撑架连接的视觉定位组件，所述支撑架用于调节所述视觉定位组件的位置和姿态；所述视觉定位组件包括采集卡和CCD摄像机，所述采集卡分别信号连接于所述CCD摄像机和所述控制装置，所述CCD摄像机用于获取所述患者的体内图像信号。

7.根据权利要求6所述的穿刺手术系统，其特征在于，所述外部视觉定位装置还包括第一移动座，所述第一移动座连接于所述支撑架，且所述第一移动座设置有第一移动轮。

8.根据权利要求1所述的穿刺手术系统，其特征在于，所述控制装置包括控制模块、显示装置和输入组件，所述控制模块分别信号连接于所述外部视觉定位装置、所述穿刺装置、所述显示装置和所述输入组件，所述控制模块用于控制所述显示装置显示图像，所述输入组件用于向所述控制模块输入控制指令。

9.根据权利要求8所述的穿刺手术系统，其特征在于，所述控制装置还包括控制台和控制柜，所述控制台与所述控制柜相对移动设置，所述控制柜设于所述手术平台的一侧，所述显示装置和所述穿刺装置均设于所述控制柜上，且所述控制模块容置于所述控制柜内；所述输入组件包括遥控手柄，且所述遥控手柄设于所述控制台上。

10.一种穿刺手术方法，其特征在于，包括：

获取患者皮肤表面的靶点的图像信号；

根据所述图像信号获取所述靶点的特征信号；

根据所述特征信号计算穿刺装置的运动位置和运动姿态的控制信号；

根据所述控制信号控制所述穿刺装置对患者进行穿刺手术。

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