CN113855236A - 手术机器人追踪和移动的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种手术机器人追踪和移动的方法及系统。该方法包括：对预先获取的骨骼的三维模型所在的三维模型坐标系与实体的骨骼所在的世界坐标系进行配准，以将世界坐标系配准到三维模型坐标系，得到配准结果；根据追踪相机实时获取的机械臂末端上的示踪器、骨骼上的示踪器的位置，确定机械臂末端的执行器、骨骼在世界坐标系下的实时空间位置，根据配准结果将其转换到三维模型坐标系中，获得执行器、骨骼在三维模型坐标系中的空间位置；根据当前目标区域的空间位置、机械臂末端的执行器的空间位置，控制机械臂，以将执行器的运动限定在当前目标区域内。本申请能够提高手术精准性。

Description

手术机器人追踪和移动的方法及系统
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种手术机器人追踪和移动方法及系统。
背景技术
传统骨骼手术，例如，TKA手术(全膝关节置换术)，主要参考患者术前的影像学X线片，术中骨性标志进行测量后，手动放置截骨板进行操作，其操作主要依靠手术医生的技术与经验来判断截骨、假体位置和软组织的平衡情况，导致手术精准性较低。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种能够提高手术精准性的手术机器人追踪和移动的方法及系统。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种手术机器人追踪和移动的方法。根据本申请的手术机器人追踪和移动的方法包括：
对预先获取的骨骼的三维模型所在的三维模型坐标系与实体的骨骼所在的世界坐标系进行配准，以将世界坐标系配准到三维模型坐标系，得到配准结果；
根据追踪相机实时获取的机械臂末端上的示踪器、骨骼上的示踪器的位置，确定机械臂末端的执行器、骨骼在世界坐标系下的实时空间位置，根据配准结果将其转换到三维模型坐标系中，获得执行器、骨骼在三维模型坐标系中的空间位置；
根据当前目标区域的空间位置、机械臂末端的执行器的空间位置，控制机械臂，以将执行器的运动限定在当前目标区域内。
进一步的，所述方法还包括：
在执行器运行前，当机械臂运动至骨骼处时，根据执行器、当前目标区域在三维实体模型中的当前空间位置确定执行器的调节路径；
在三维模型中显示调节路径，以使操作者根据调节路径操作机械臂，使机械臂带动执行器运动至当前目标区域的外缘，使执行器的平面与当前目标区域共面。
进一步的，根据当前目标区域的空间位置、机械臂末端的执行器的空间位置，控制机械臂，以将执行器的运动限定在当前目标区域内的步骤包括：
在执行器的平面与当前目标区域共面之后，在机械臂被操作时，运行执行器；
启动以虚拟弹簧和阻尼器为模型的笛卡尔阻尼控制模式，机械臂基于多个自由度方向上的各个虚拟弹簧的预设刚度值C和多个自由度方向上执行器相对于当前目标区域的偏移量Δx，输出与被操作方向相反的反馈力F，F＝Δx*C，从而将执行器的运动限定在当前目标区域内。
进一步的，执行器向当前目标区域切入的方向记为进深方向，在当前目标区域内并与切入方向垂直的方向记为横向，与当前目标区域垂直的方向记为垂直方向；偏移量包括进深方向的偏移值、横向的偏移值、垂直方向的偏移值、绕进深方向旋转的偏移值、绕横向旋转的偏移值、绕垂直方向旋转的偏移值；
进深方向上的虚拟弹簧的预设刚度值、横向上的虚拟弹簧的预设刚度值的取值范围均为0N/m～500N/m；
垂直方向上的虚拟弹簧的预设刚度值的取值范围为4000N/m～5000N/m；
以垂直方向为轴旋转方向上的虚拟弹簧的预设刚度值的取值范围为0Nm/rad～20Nm/rad；
以进深方向为轴旋转方向上的虚拟弹簧的预设刚度值、以横向为轴旋转方向上的虚拟弹簧的刚度值的取值范围均为200Nm/rad～300Nm/rad。
进一步的，对预先获取的骨骼的三维模型所在的三维模型坐标系与实体的骨骼所在的世界坐标系进行配准，以将世界坐标系配准到三维模型坐标系的步骤包括：
根据追踪相机获取的手术探针在世界坐标系的空间位置，确定手术探针在实体的骨骼上进行采点操作时的术中标记点在世界坐标系的空间位置；
获取骨骼的三维模型中骨骼上的术前规划点在三维模型坐标系的空间位置；
将术前规划点在三维模型坐标系下的空间位置与术中标记点在世界坐标系下的空间位置进行粗配准，得到粗配准矩阵；
根据追踪相机获取的手术探针在世界坐标系的空间位置，确定手术探针在实体的骨骼上进行划线操作时的划线点集在世界坐标系的空间位置；
根据粗配准矩阵将划线点集在世界坐标系下的空间位置与三维模型进行精配准，得到配准结果。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种手术机器人追踪和移动的系统。
根据本申请的手术机器人追踪和移动的系统包括：
配准模块，被配置为对预先获取的骨骼的三维模型所在的三维模型坐标系与实体的骨骼所在的世界坐标系进行配准，以将世界坐标系配准到三维模型坐标系，得到配准结果；
追踪模块，被配置为根据追踪相机实时获取的机械臂末端上的示踪器、骨骼上的示踪器的位置，确定机械臂末端的执行器、骨骼在世界坐标系下的实时空间位置，根据配准结果将其转换到三维模型坐标系中，获得执行器、骨骼在三维模型坐标系中的空间位置；
运动控制模块，被配置为根据当前目标区域的空间位置、机械臂末端的执行器的空间位置，控制机械臂，以将执行器的运动限定在当前目标区域内。
进一步的，所述系统还包括：
平面对齐模块，被配置为在执行器运行前，当机械臂运动至骨骼处时，根据执行器、当前目标区域在三维实体模型中的当前空间位置确定执行器的调节路径；
显示模块，被配置为在三维模型中显示调节路径，以使操作者根据调节路径操作机械臂，使机械臂带动执行器运动至当前目标区域的外缘，使执行器的平面与当前目标区域共面。
进一步的，所述运动控制模块还被配置为：
在执行器的平面与当前目标区域共面之后，在机械臂被操作时，运行所述执行器；
启动以虚拟弹簧和阻尼器为模型的笛卡尔阻尼控制模式，机械臂基于多个自由度方向上的各个虚拟弹簧的预设刚度值C和多个自由度方向上执行器相对于当前目标区域的偏移量Δx，输出与被操作方向相反的反馈力F，F＝Δx*C，从而将执行器的运动限定在当前目标区域内。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个方法实施例中的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述各个方法实施例中的步骤。
上述手术机器人追踪和移动的方法、系统、计算机设备和存储介质，对预先获取的骨骼的三维模型所在的三维模型坐标系与实体的骨骼所在的世界坐标系进行配准，实现将世界坐标系配准到三维模型坐标系，可以在截骨过程中，实时追踪执行器、骨骼在世界坐标系下的实时空间位置，从而根据配准结果获得执行器、骨骼在三维模型坐标系中的空间位置，进而确定当前目标区域的空间位置、机械臂末端的执行器的空间位置，以控制机械臂，将执行器的运动限定在当前目标区域内。既可以防止对韧带、血管、神经等组织的损伤，也可以有效避免截骨量过多，提高了手术的精准度和安全性。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是一个实施例中手术机器人追踪和移动的方法的应用环境图；
图2为一个实施例中手术机器人追踪和移动的方法的流程示意图；
图3为一个实施例中手术机器人追踪和移动的系统的结构框图；
图4为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本申请提供的手术机器人追踪和移动的方法，可以应用于如图1所示的手术机器人系统中，手术机器人系统可应用于关节手术中，例如，膝关节置换手术、髋关节置换手术，脊柱手术等。手术机器人系统包括上位机主控系统102、机械臂系统104和光学导航定位系统106，其中，上位机主控系统102分别与机械臂系统104和光学导航定位系统106通过网络进行通信，机械臂系统104与光学导航定位系统106通过网络进行通信。
上位机主控系统102主要包括上位机和显示屏幕。其中，上位机用于对图像进行各种运算处理，上位机中还存储有假体库，用于手术前进行规划选型。机械臂系统包括机械臂控制单元和机械臂，机械臂控制单元用于接收上位机主控系统发送的截骨启动信号，控制机械臂运动。光学导航定位系统106包括跟踪相机、示踪器和显示屏幕；机械臂末端、骨骼(如膝关节的股骨、胫骨)上均安装有示踪器，示踪器上设置有多个光学小球，上位机通过跟踪相机(双目红外相机)追踪光学小球的位置确定机械臂末端、骨骼在世界坐标系下的空间位置。显示屏用于显示患者骨骼(如膝关节)的三维模型。
具体的，上位机通过光学导航定位系统106可以对预先获取的骨骼的三维模型所在的三维模型坐标系与实体的骨骼所在的世界坐标系进行配准，以将世界坐标系配准到三维模型坐标系，得到配准结果。上位机还通过光学导航定位系统106根据追踪相机实时获取的机械臂末端上的示踪器、骨骼上的示踪器的位置，确定机械臂系统104中机械臂末端的执行器、骨骼在世界坐标系中的实时空间位置，根据配准结果将其转换到三维模型坐标系中，获得执行器、骨骼在三维模型坐标系中的空间位置；根据当前目标区域的空间位置、机械臂末端的执行器的空间位置，控制机械臂，以将执行器的运动限定在当前目标区域内。
在一个实施例中，如图2所示，本实施例提供了一种手术机器人追踪和移动的方法，包括如下步骤：
步骤202，对预先获取的骨骼的三维模型所在的三维模型坐标系与实体的骨骼所在的世界坐标系进行配准，以将世界坐标系配准到三维模型坐标系，得到配准结果。
将世界坐标系配准到三维模型坐标系的配准过程可以分为两个阶段：粗配准阶段和精配准阶段。粗配准阶段通过将追踪到的术中标记点在世界坐标系的空间位置与获取的术前规划点在三维模型坐标系的空间位置进行粗配准，得到粗配准矩阵。精配准根据粗配准矩阵将追踪到的划线点集在世界坐标系下的空间位置与三维模型进行精配准，进而得到配准结果。
骨骼三维模型可以是膝关节的骨骼模型、髋关节的骨骼模型或其他类的骨骼模型。术中标记点为医生在术中利用手术探针在骨骼上标记的多个点。术前规划点为预先在三维模型中规划的用于配准的点。划线点集为医生在术中利用手术探针在骨骼上进行划线操作确定的。手术探针上安装有多个光学小球，上位机根据跟踪相机追踪到的光学小球的位置，确定术中标记点、划线点集分别在世界坐标系下的空间位置。
在其中一个实施例中，步骤202，对预先获取的骨骼的三维模型所在的三维模型坐标系与实体的骨骼所在的世界坐标系进行配准，以将世界坐标系配准到三维模型坐标系包括：根据追踪相机获取的手术探针在世界坐标系的空间位置，确定手术探针在实体的骨骼上进行采点操作时的术中标记点在世界坐标系的空间位置；获取骨骼的三维模型中骨骼上的术前规划点在三维模型坐标系的空间位置；将术前规划点在三维模型坐标系下的空间位置与术中标记点在世界坐标系下的空间位置进行粗配准，得到粗配准矩阵；根据追踪相机获取的手术探针在世界坐标系的空间位置，确定手术探针在实体的骨骼上进行划线操作时的划线点集在世界坐标系的空间位置；根据粗配准矩阵将划线点集在世界坐标系下的空间位置与三维模型进行精配准，得到配准结果。
在粗配准阶段，上位机通过光学导航定位系统中的追踪相机追踪手术探针在世界坐标系的空间位置，从而根据追踪相机获取的手术探针在世界坐标系的空间位置，确定手术探针在实体的骨骼上进行采点操作时的术中标记点在世界坐标系的空间位置。在获取到骨骼的三维模型中骨骼上的术前规划点在三维模型坐标系的空间位置后，再将术前规划点在三维模型坐标系下的空间位置与术中标记点在世界坐标系下的空间位置进行粗配准，得到粗配准矩阵。通过将三维模型坐标下的术中标记点与世界坐标系下的术前规划点进行粗配准，实现将医生的术中操作与三维模型进行对齐，得到世界坐标系与三维模型坐标系的初始转换关系，即粗配准矩阵。在粗配准的基础上，可以进行第二阶段的精配准。在精配准阶段，不需要进行术前规划，在术中利用手术探针等标定设备在实体的骨骼表面进行划线操作。当手术探针在实体的骨骼上进行划线操作时，根据跟踪相机获取的划线操作过程中，手术探针上的示踪器在世界坐标系下的空间位置，确定实体的膝关节的骨骼上的划线点集在世界坐标下的空间位置。
在本实施例的一种可选方式中，将术前规划点在三维模型坐标系下的空间位置与术中标记点在世界坐标系下的空间位置进行粗配准包括：通过预设三维空间点云搜索方式，根据术前规划点在三维模型坐标系下的空间位置将术前规划点进行三角化处理，以及根据术中标记点在世界坐标系下的空间位置对术中标记点进行三角化处理，得到术中标记点对应的实操三角形序列和术前规划点对应的规划三角形序列；通过预设三维空间点云搜索方式，根据规划三角形序列对术前规划点在三维模型坐标系下的空间位置进行修正，得到修正后的术前规划点；将实操三角形序列对应的术中标记点与修正后的术前规划点进行配准。
术中标记点和术前规划点均为点集。三角化处理是指将每三个点组成一个三角形，三角形的组成原则是周长最大，三角形之间中的点可以存在重合，从而得到术中标记点对应的实操三角形序列和术前规划点对应的规划三角形序列。进一步的，通过预设三维空间点云搜索方式，根据术前规划点在三维模型坐标系下的空间位置将术前规划点进行三角化处理，以及根据术中标记点在世界坐标系下的空间位置对术中标记点进行三角化处理，得到术中标记点对应的实操三角形序列和术前规划点对应的规划三角形序列包括：根据术前规划点在三维模型坐标系下的空间位置将术前规划点的前三个点组成三角形，以及根据术中标记点在世界坐标系下的空间位置将术中标记点的前三个点组成三角形；从第四个点开始，分别在之前的点中选取两个点，与当前点组成三角形，得到术中标记点对应的实操三角形序列和术前规划点对应的规划三角形序列；实操三角形序列与规划三角形序列的三角形组成顺序是相同的。术中标记点与术前规划点的三角化方式是相同的。
示例性的，对于术前规划点，假设术前规划点中的点云排列顺序为P1、P2、P3...Pn，则前三个点自动组成三角形，从第四个点开始需要从之前的点中挑选出两个点与当前点组成三角形，挑选原则为挑选过后所组成的三角形周长最大。根据这一原则得到若干三角形序列。术中标记点生成三角形序列的方式与术前规划点的方式是相同的。
在本可选的实现方式中，通过预设三维空间点云搜索方式，根据规划三角形序列对术前规划点在三维模型坐标系下的空间位置进行修正包括：通过预设三维空间点云搜索方式，根据术前规划点在三维模型坐标系下的空间位置在三维模型上确定第二邻域空间点集；在第二邻域空间点集中筛选出第二目标点集；根据规划三角形序列将术前规划点在三维模型坐标下的空间位置修正至第二目标点集的位置。
具体的，通过预设三维空间点云搜索方式，确定三维模型坐标下系的术前规划点在三维模型上的第二邻域空间点集。第二邻域空间点集中包括大量的点。规划三角形序列中包括多个三角形，每个三角形包括三个三角点，对于当前三角形，根据预设筛选策略在第二邻域空间点集中筛选当前三角形的每个三角点对应的目标点，得到第一目标点集。预设筛选策略为筛选出的三个目标点组成的三角形与实操三角形序列中的三角形为全等三角形。由于全等三角形误差极小，可以当前三角形的三个三角点在三维模型坐标下的空间位置分别修正至对应目标点的位置，重复该修正过程，实现通过规划三角形序列中的大量三角形不断对术前规划点在三维模型坐标下的空间位置进行修正，进而得到与术中标记点最相近的修正后的术前规划点。
之后，通过配准算法将实操三角形序列对应的术中标记点与修正后的术前规划点进行配准，得到配准结果。例如，配准算法可以是ICP(Iterative Closest Point，迭代最近点算法)。当配准完成后，术前规划点可以变为透明。例如，术前规划的三维模型可以包括三维股骨模型和三维胫骨模型，三维股骨模型可以如图3所示，图中的点为股骨标记点。三维胫骨模型可以如图4所示，图中的点为胫骨标记点。将术中标记点中的股骨标记点与股骨规划点进行配准，配准完成后，该配准点变为透明。相应的，将术中标记点中的胫骨标记点与胫骨规划点进行配准，配准完成后，该配准点变为透明。
在本实施例中，通过对术中标记点以及术前规划点进行三角化处理，根据规划三角形序列对术前规划点进行修正，得到修正后的术前规划点，由于三角形具有唯一性和足够的稳定性，且预先对术前规划点进行了修正，有效提高了配准的准确性。
在完成粗配准后，需要进行第二阶段的精配准。在精配准阶段，需要进行划线操作的划线区域是骨骼表面的关键骨骼区域，即包含关键骨骼点的区域。
示例性的，通过光学导航定位系统中的跟踪相机追踪手术探针上的示踪器的位置，根据跟踪相机获取的手术探针在划线过程中，其上的示踪器在世界坐标系下的空间位置，确定实体的骨骼上的划线点集在世界坐标下的空间位置，以得到划线点集。进一步的，在划线操作中，可以通过手术探针以频率S进行采样，在线上进行采点操作，将整条线段细分为若干点集，从而得到划线点集。
在精配准过程中，可以先确定划线点集在三维模型上的邻域空间点集，从而根据邻域空间点集中以及划线点集在世界坐标系下的空间位置对划线点集在三维模型坐标系下的空间位置进行修正，进而将修正后的划线点集与划线点集在世界坐标系下的空间位置进行配准。
在本实施例的一种可选方式中，根据粗配准矩阵将划线点集在世界坐标系下的空间位置与三维模型进行精配准包括：根据粗配准矩阵将划线点集在世界坐标系下的空间位置反射回三维模型坐标系中，得到划线点集在三维模型坐标系下的位置；根据划线点集在三维模型坐标系下的位置在三维模型上进行邻域空间搜索，得到第一邻域空间点集；根据第一邻域空间点集以及划线点集在世界坐标系下的空间位置对划线点集在三维模型坐标系下的空间位置进行修正，得到修正后的划线点集；将修正后的划线点集与划线点集在世界坐标系下的空间位置进行配准。
粗配准矩阵表示粗配准得到的世界坐标系与三维模型坐标系的转换关系。根据粗配准矩阵可以将划线点集在世界坐标系下的空间位置反射回三维模型坐标系中，从而得到划线点集在三维模型坐标系下的位置。由于三维模型对应三维模型坐标系，由此可根据划线点集在三维模型坐标系下的位置在三维模型上进行邻域空间搜索，得到第一邻域空间点集。第一邻域空间点集为三维模型坐标系下的划线点集对应的邻域空间点集。
在可选方式中，根据第一邻域空间点集以及划线点集在世界坐标系下的空间位置对划线点集在三维模型坐标系下的空间位置进行修正包括：根据划线点集在世界坐标系下的空间位置将划线点集中的点进行三角形配对，得到配对三角形序列；根据第一邻域空间点集以及配对三角形序列对划线点集在三维模型坐标系下的空间位置进行修正。
划线点集是由多条线段上的点所组成的，例如，可以包括三条线段中的点。将划线点集中的点进行三角形配对，分别在每条线段中选取一个点，每三个点组成一个三角形，组成原则为三角形周长最大，按照该三角形配对方式，得到配对三角形序列。配对三角形序列包括多个三角形。
采用粗配准中通过第二邻域空间点集对术前规划点在三维模型坐标下的空间位置进行修正的方式，根据第一邻域空间点集以及配对三角形序列对划线点集在三维模型坐标系下的空间位置进行修正。
进一步的，根据第一邻域空间点集以及配对三角形序列对划线点集在三维模型坐标系下的空间位置进行修正包括：在第一邻域空间点集中筛选出第一目标点集；根据配对三角形序列将所述划线点集在三维模型坐标系下的空间位置修正至第一目标点集的位置。
第一邻域空间点集中包括大量的点。配对三角形序列中包括多个三角形，每个三角形包括三个三角点，对于当前三角形，可以根据配对三角形序列在第二邻域空间点集中筛选当前三角形的每个三角点对应的目标点，得到第一目标点集。预设筛选策略为筛选出的三个目标点组成的三角形与配对三角形序列中的三角形为全等三角形。由于全等三角形误差极小，可以当前三角形的三个三角点在三维模型坐标下的空间位置分别修正至第一目标点集中对应目标点的位置，重复该修正过程，实现通过配对三角形序列中的大量三角形不断对划线点集在三维模型坐标下的空间位置进行修正，使得划线点集反射到三维模型坐标系中的空间位置更为准确。
之后，通过配准算法将修正后的划线点集与划线点集在世界坐标系下的空间位置进行配准，得到配准结果。例如，配准算法可以是ICP(Iterative Closest Point，迭代最近点算法)。配准结果可以是最终得到的世界坐标系与三维坐标下的转换关系，通过配准结果可以提高术中操作的精准性。
在本实施例中，通过划线操作获取实体的骨骼上的划线点集在世界坐标系下的空间位置，从而根据粗配准矩阵将所述划线点集在世界坐标系下的空间位置与所述三维模型进行精配准，与传统的取点配准算法相比，配准效率有利极大的提高，配准精准度也有较大提高。
步骤204，根据追踪相机实时获取的机械臂末端上的示踪器、骨骼上的示踪器的位置，确定机械臂末端的执行器、骨骼在世界坐标系下的实时空间位置，根据配准结果将其转换到三维模型坐标系中，获得执行器、骨骼在三维模型坐标系中的空间位置。
在术中，追踪相机实时追踪机械臂末端上的示踪器以及骨骼上的示踪器，根据追踪相机实时获取的机械臂末端上的示踪器、骨骼上的示踪器的位置，确定机械臂末端的执行器、骨骼在世界坐标系中的实时空间位置。机械臂末端的执行器可以是锯片。
根据配准结果将机械臂末端的执行器在世界坐标系下的实时空间位置，以及骨骼在世界坐标系下的实时空间位置分别转换到三维模型坐标系中，进而得到机械臂末端的执行器在三维模型坐标系下的空间位置，以及骨骼在三维模型坐标系下的空间位置。
步骤206，根据当前目标区域的空间位置、机械臂末端的执行器的空间位置，控制机械臂，以将执行器的运动限定在当前目标区域内。
在一种实施方式中，在机械臂末端的执行器运行过程中，根据执行器的当前空间位置与骨骼的当前目标区域的空间位置确定执行器相对于当前目标区域的偏移量；根据偏移量，对机械臂进行控制，以将执行器的运动限定在当前目标区域内。
通过追踪相机(双目红外相机)实时追踪械臂末端设置的光学小球的位置、股骨区域上的光学小球的位置、胫骨区域上的光学小球的位置，可以确定机械臂末端的执行器的当前空间位置、当前目标区域的空间位置，从而可以实时确定执行器的空间位置、当前目标区域的空间位置，进而可基于执行器的空间位置，当前目标区域的空间位置确定执行器相对于当前目标区域的偏移量。
在手术机器人应用于膝关节置换手术时，目标区域可以为预先规划的膝关节的截骨平面。截骨平面可以包括股骨截骨平面和胫骨截骨平面，对于胫骨截骨平面，其数量可以是1个平面区域，即胫骨截骨平面。对于股骨截骨平面，其数量可以包括5个平面区域，分别包括股骨前端截骨平面、股骨前斜截骨平面、股骨后髁截骨平面、股骨后斜截骨平面、股骨远端截骨平面。
三维模型中会显示多个目标区域被预先规划的操作顺序，当前目标区域则为响应于操作者从多个目标区域中选定的一个目标区域。
在本实施方式中，在执行器运行前，当机械臂被操作至骨骼处时，根据执行器、当前目标区域在三维实体模型中的当前空间位置确定执行器的调节路径；在三维模型中显示调节路径，以使操作者根据调节路径操作机械臂，使机械臂带动执行器运动至当前目标区域的外缘，使执行器的平面与当前目标区域共面。
具体的，根据执行器、当前目标区域在三维实体模型中的当前空间位置确定当前目标区域的空间位置与执行器的当前空间位置之间的位置差量，根据位置差量确定机械臂被操作的位移量，从而根据位移量确定执行器的调节路径。在三维模型中显示调节路径，以引导医生托着机械臂，使机械臂带动执行器运动至当前目标区域的外缘，使执行器的平面与当前目标区域共面。
在一种实施方式中，根据当前目标区域的空间位置、机械臂末端的执行器的空间位置，控制机械臂，以将执行器的运动限定在当前目标区域内的步骤包括：
在执行器的平面与当前目标区域共面之后，在机械臂被操作时，运行执行器；启动以虚拟弹簧和阻尼器为模型的笛卡尔阻尼控制模式，机械臂基于多个自由度方向上的各个虚拟弹簧的预设刚度值C和多个自由度方向上执行器相对于当前目标区域的偏移量Δx，输出与被操作方向相反的反馈力F，F＝Δx*C，从而将执行器的运动限定在当前目标区域内。
在本实施方式中，虚拟弹簧的刚度-阻尼模型，也称为笛卡尔阻尼控制模式(Cartesian Impedance Control Mode，CICM)。在阻尼控制模式下，机器人的行为是顺从敏感的，并能对外部影响作出反应，外部影响比如，可以为障碍物或过程力。施加外力可使机器人离开计划的轨道路径。
示例性地，在任意的一个目标区域中，在垂直于当前目标区域的方向上，设置比较大的刚度值，刚度值大于预定的阈值，以限制执行器在垂直于当前目标区域的方向上运动，从而有效避免执行器偏离当前目标区域。
具体实施时，在执行器与当前目标区域对齐后，运行执行器，此时，控制机器人就进入到虚拟弹簧阻尼模型的状态，此状态下，整个机械臂可以看成一个近似的虚拟弹簧，在任何的方向上施加力后，虚拟弹簧都会遵从胡克定律。在垂直于当前目标区域的方向上，如果该方向的刚度很大，则执行器在该方向上的偏移就会很小，如此就可以将执行器稳定地限定在当前目标区域上，而避免执行器在垂直于当前目标区域的方向上运动，从而尽最大限度的降低执行器超出目标区域，减少给患者带来的误伤害。
在一种实施方式中，执行器向当前目标区域切入的方向记为进深方向，在当前目标区域内并与切入方向垂直的方向记为横向，与当前目标区域垂直的方向记为垂直方向；偏移量方向包括进深方向的偏移值、横向的偏移值、垂直方向的偏移值；绕进深方向旋转的偏移值、绕横向旋转的偏移值、绕垂直方向旋转的偏移值。
进深方向上的虚拟弹簧的预设刚度值、横向上的虚拟弹簧的预设刚度值的取值范围均为0N/m～500N/m。根据胡克定律，当力一定时，刚度越小，弹簧形变量越大。所以，在进深方向的刚度设置的尽可能小，可以有助于执行器在该方向发生位移。在横向上，设置的刚度也比较小，也有助于执行器在该方向移动，进行切割。
垂直方向上的虚拟弹簧的预设刚度值的取值范围为4000N/m～5000N/m。根据胡克定律，当力一定时，刚度越大，弹簧形变量越小。所以，在Z方向的刚度设置的尽可能大，可以有助于避免执行器在Z方向发生位移，因为如果在Z方向发生位移之后，直接造成执行器脱离当前目标区域，容易给患者带来伤害，这是不允许的。
以垂直方向为轴旋转方向上的虚拟弹簧的预设刚度值的取值范围为0Nm/rad～20Nm/rad，使得执行器可以垂直方向Z为轴在当前目标区域内旋转。
以进深方向为轴旋转方向上的虚拟弹簧的预设刚度值、以横向为轴旋转方向上的虚拟弹簧的刚度值的取值范围均为200Nm/rad～300Nm/rad，限制执行器以进深方向为轴旋转、以横向为轴旋转的位移，进一步避免了执行器脱离当前目标区域，保证截骨的安全性。
当然，取值范围也可以是其他的范围值。具体的，设定不同自由度方向的弹簧刚度时，可以使用函数setStiffness(…)(type:double)进行设定。
在本实施例中，对预先获取的骨骼的三维模型所在的三维模型坐标系与实体的骨骼所在的世界坐标系进行配准，实现将世界坐标系配准到三维模型坐标系，可以在截骨过程中，实时追踪执行器、骨骼骨骼在世界坐标系下的实时空间位置，从而根据配准结果获得执行器、骨骼在三维模型坐标系中的空间位置，进而确定当前目标区域的空间位置、机械臂末端的执行器的空间位置，以控制机械臂，将执行器的运动限定在当前目标区域内。既可以防止对韧带、血管、神经等组织的损伤，也可以有效避免截骨量过多，提高了手术的精准度和安全性。
在一个实施例中，上述方法还包括术前规划的步骤，该步骤包括：
在获取到骨骼的医学图像后，对医学图像进行分割和三维重建，得到骨骼的三维模型；基于三维模型，确定骨骼关键参数；基于骨骼关键参数确定三维假体模型的类型和型号；将选择的三维假体模型植入三维模型；基于骨骼关键参数和三维假体模型的类型和型号调整三维假体模型的安放位置和安放角度。
在本实施例中，在获取到目标用户的骨骼CT或者核磁图像数据后，可以通过神经网络模型对扫描图像进行图像分割，可以按需分割成不同粒度的区域，例如股骨区域和胫骨区域，或者还可以按需分割成股骨区域、胫骨区域、腓骨区域和髌骨区域；而后可以对分割后各个区域图像进行三维重建，得到各个骨骼区域的三维模型。
在本实施例中，在获取到目标用户的骨骼CT或者核磁图像数据后，可以通过神经网络模型对扫描图像进行图像分割，可以按需分割成不同粒度的区域，例如在获取的膝关节CT图像后，分割成股骨区域和胫骨区域，或者还可以按需分割成股骨区域、胫骨区域、腓骨区域和髌骨区域；而后可以对分割后各个区域图像进行三维重建，得到各个骨骼区域的三维模型。
骨骼关键参数可包括骨骼关键解剖点、骨骼关键轴线和骨骼尺寸参数，骨骼关键解剖点可基于深度学习算法，例如神经网络模型，进行识别，并在三维模型上将识别的骨骼关键解剖点进行标记。
骨骼尺寸可包括股骨左右径、股骨前后径、胫骨左右径和胫骨前后径，股骨左右径根据股骨内外侧缘连线，股骨前后径根据股骨前皮质切线和股骨后髁切线确定，胫骨左右径根据胫骨内外侧缘连线确定，胫骨前后径根据胫骨前后缘连线确定。
骨骼关键轴线基于骨骼关键解剖点确定，基于骨骼关键轴线确定骨骼关键角度。而基于骨骼关键轴线、骨骼关键角度有助于确定三维假体模型的类型和型号。膝关节的三维假体模型一般性地包括三维股骨假体模型、三维胫骨假体和连接三维胫骨假体模型和三维股骨假体模型的垫片模型。
三维假体模型可为目前市场上已有的全膝关节置换用的假体模型，三维假体模型有多种类型，每种类型的三维假体模型有多种型号。例如，三维股骨假体模型的类型有ATTUNE-PS、ATTUNE-CR、SIGMA-PS150等，ATTUNE-PS的型号有1、2、3、3N、4、4N、5、5N、6、6N。
在本实施例中，将选择的三维骨骼假体模型植入所述三维骨骼模型，基于骨骼关键参数和三维假体模型的类型和型号调整三维假体模型的安放位置和安放角度。在本实施例中，实现了三维可视化显示骨骼与假体的匹配调节过程、匹配效果。在得到植入三维假体模型后的三维模型后，可以基于股骨外翻角、股骨内翻角、股骨外旋角、股骨内旋角、股骨左右径、股骨前后径确定股骨假体模型是否与三维股骨模型已安装适配。
可以基于胫骨内翻角、股骨外翻角、胫骨左右径、胫骨前后径确定胫骨假体模型是否与三维胫骨模型已安装适配。
作为本实施例一种可选的实现方式，三维模型包括三维股骨模型，所述三维假体模型包括三维股骨假体模型，骨骼关键参数包括股骨关键参数，股骨关键参数包括股骨机械轴、股骨通髁线、后髁连线、股骨左右径和股骨前后径；基于骨骼关键参数和三维假体模型的类型和型号调整三维假体模型的安放位置和安放角度的步骤包括：基于股骨左右径和股骨前后径，调整三维股骨假体模型的放置位置；调整三维股骨假体模型的内翻角或外翻角，使三维股骨假体模型的横截面与股骨机械轴垂直；调整三维股骨假体的内旋角或外旋角，使股骨后髁角PCA(股骨通髁线与后髁连线在横断面的投影线之间的夹角)在预设范围内。
在本可选的实现方式中，当股骨假体模型的放置位置满足股骨假体模型能覆盖股骨左右、股骨前后，则安装位置合适。
可以基于股骨假体模型的当前位置，根据股骨假体模型在冠状面上下方向上的中轴线与股骨力线的相对角度确定股骨外翻角和股骨内翻角，根据股骨假体模型的横轴和通髁线的相对角度确定外旋角和内旋角；通过股骨机械轴和股骨假体模型在矢状面前后方向上的中轴线的角度确定股骨屈曲角。通过调整上述角度，可以确定三维股骨假体模型的安装角度是否合适，例如，当内/外翻角被调整为0°时，PCA被调整为3°时，则可认定为股骨假体模型的安放位置和安放角度调整到合适的位置。
作为本实施例一种可选的实现方式，三维模型还包括三维胫骨模型，三维股骨假体模型还包括三维胫骨假体模型；骨骼关键参数还包括胫骨关键参数，胫骨关键参数包括胫骨机械轴、胫骨左右径和胫骨前后径；基于骨骼关键参数和三维假体模型的类型和型号调整三维假体模型的安放位置和安放角度的步骤包括：基于胫骨左右径和胫骨前后径，调整三维胫骨假体模型的安放位置；调整三维胫骨假体的内翻角或外翻角，使胫骨机械轴与三维胫骨假体的横截面垂直。
在本可选的实现方式中，除通过上述方式确定安装位置和角度外，还可以根据胫骨假体的设计原则确定胫骨假体的后倾角，胫骨假体的屈曲角的调整大小可以基于患者生理特性确定，调整为0°或其他，避免出现notch(缺口)、Over。
作为本实施例一种可选的实现方式，在调整三维假体模型的安放位置和安放角度的步骤之后，方法还包括：基于三维假体模型与三维假体模型的匹配关系进行模拟截骨，得到三维骨骼术后模拟模型；对三维股骨术后模拟模型进行包括伸直位和屈曲位的运动模拟；在伸直位状态确定伸直间隙，在屈曲状态确定屈曲间隙；对比伸直间隙与屈曲间隙，对三维假体模型进行匹配性验证。
在本可选的实现方式中，根据股骨假体设计原则确定股骨截骨厚度，不同的股骨假体可能对应不同的截骨厚度；基于假体确定截骨厚度、假体与骨骼匹配后，便可确定截骨平面。
在调整好三维假体模型的安放位置和安放角度之后，基于三维假体模型与三维模型的匹配关系进行模拟截骨，得到三维骨骼术后模拟模型。
在得到三维骨骼术后模拟模型后，进行运动模拟，可以通过伸直位模拟图、屈曲位模拟图，确定伸直间隙、屈曲间隙。基于伸直间隙和屈曲间隙，确定三维假体模型是否与截骨后的三维模型适配。通过对假体的安装效果进行模拟可从不同角度观察假体大小、位置是否合适，是否出现假体碰撞、异位，进而能够精确地确定假体与骨骼是否适配。用户可通过该最终的模拟图像，确定是否需要对三维假体模型进行调整，如果更换骨骼假体的类型和型号，则可重新调用假体库，基于新的骨骼假体模型生成置换后的三维骨骼术后模拟模型。通过对术后的预期效果进行模拟，可以使最终得到的三维假体模型与患者的膝关节更加匹配。
在一种实施方式中，术前规划方法还包括：基于所述三维股骨模型确定股骨髓腔中心点的三维坐标；通过圆形拟合法创建髓内定位模拟杆；由所述髓内定位模拟杆确定股骨开髓点。
在可选的实现方式中，在膝关节置换术中还需要确定股骨髓内定位模拟杆入针点的位置，其中髁间窝的顶点可作为髓内定位模拟杆的入针点位置，入针点的位置即可作为股骨开髓点。在术中，三维骨骼模型上可视化显示髓内定位模拟杆和股骨开髓点，引导医生开髓。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种手术机器人追踪和移动的系统，包括：配准模块302、追踪模块304和运动控制模块306；其中：
配准模块302，被配置为对预先获取的骨骼的三维模型所在的三维模型坐标系与实体的骨骼所在的世界坐标系进行配准，以将世界坐标系配准到三维模型坐标系，得到配准结果。
追踪模块304，被配置为根据追踪相机实时获取的机械臂末端上的示踪器、骨骼上的示踪器的位置，确定机械臂末端的执行器、骨骼在世界坐标系下的实时空间位置，根据配准结果将其转换到三维模型坐标系中，获得执行器、骨骼在三维模型坐标系中的空间位置。
运动控制模块306，被配置为根据当前目标区域的空间位置、机械臂末端的执行器的空间位置，控制机械臂，以将执行器的运动限定在当前目标区域内。
在一个实施例中，上述系统还包括：
平面对齐模块，被配置为在执行器运行前，当机械臂运动至骨骼处时，根据执行器、当前目标区域在三维实体模型中的当前空间位置确定执行器的调节路径；
显示模块，被配置为在三维模型中显示调节路径，以使操作者根据调节路径操作机械臂，使机械臂带动执行器运动至当前目标区域的外缘，使执行器的平面与当前目标区域共面。
在一个实施例中，运动控制模块306还被配置为：
在执行器的平面与当前目标区域共面之后，在机械臂被操作时，运行所述执行器；
启动以虚拟弹簧和阻尼器为模型的笛卡尔阻尼控制模式，机械臂基于多个自由度方向上的各个虚拟弹簧的预设刚度值C和多个自由度方向上执行器相对于当前目标区域的偏移量Δx，输出与被操作方向相反的反馈力F，F＝Δx*C，从而将执行器的运动限定在当前目标区域内。
在一个实施例中，执行器向当前目标区域切入的方向记为进深方向，在当前目标区域内并与切入方向垂直的方向记为横向，与当前目标区域垂直的方向记为垂直方向；偏移量包括进深方向的偏移值、横向的偏移值、垂直方向的偏移值、绕进深方向旋转的偏移值、绕横向旋转的偏移值、绕垂直方向旋转的偏移值；进深方向上的虚拟弹簧的预设刚度值、横向上的虚拟弹簧的预设刚度值的取值范围均为0N/m～500N/m；垂直方向上的虚拟弹簧的预设刚度值的取值范围为4000N/m～5000N/m；以垂直方向为轴旋转方向上的虚拟弹簧的预设刚度值的取值范围为0Nm/rad～20Nm/rad；以进深方向为轴旋转方向上的虚拟弹簧的预设刚度值、以横向为轴旋转方向上的虚拟弹簧的刚度值的取值范围均为200Nm/rad～300Nm/rad。
在一个实施例中，配准模块304还被配置为：
根据追踪相机获取的手术探针在世界坐标系的空间位置，确定手术探针在实体的骨骼上进行采点操作时的术中标记点在世界坐标系的空间位置；获取骨骼的三维模型中骨骼上的术前规划点在三维模型坐标系的空间位置；将术前规划点在三维模型坐标系下的空间位置与术中标记点在世界坐标系下的空间位置进行粗配准，得到粗配准矩阵；根据追踪相机获取的手术探针在世界坐标系的空间位置，确定手术探针在实体的骨骼上进行划线操作时的划线点集在世界坐标系的空间位置；根据粗配准矩阵将划线点集在世界坐标系下的空间位置与三维模型进行精配准，得到配准结果。
配准模块302、追踪模块304、平面对齐模块均位于上位机内，运动控制模块306位于机械臂控制单元内，显示模块为上位机主控系统的显示屏幕或者光学导航定位系统106的显示屏幕。
关于手术机器人追踪和移动的系统的具体限定可以参见上文中对于手术机器人追踪和移动的方法的限定，在此不再赘述。上述手术机器人追踪和移动的系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储一种手术机器人追踪和移动的方法的数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种手术机器人追踪和移动的方法。
本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各个实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各个实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上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，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对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 (10)

1.一种手术机器人追踪和移动的方法，其特征在于，包括：
对预先获取的骨骼的三维模型所在的三维模型坐标系与实体的骨骼所在的世界坐标系进行配准，以将世界坐标系配准到三维模型坐标系，得到配准结果；
根据追踪相机实时获取的机械臂末端上的示踪器、骨骼上的示踪器的位置，确定机械臂末端的执行器、骨骼在世界坐标系下的实时空间位置，根据配准结果将其转换到三维模型坐标系中，获得执行器、骨骼在三维模型坐标系中的空间位置；
根据当前目标区域的空间位置、机械臂末端的执行器的空间位置，控制机械臂，以将执行器的运动限定在当前目标区域内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在执行器运行前，当机械臂运动至骨骼处时，根据执行器、当前目标区域在三维实体模型中的当前空间位置确定执行器的调节路径；
在三维模型中显示调节路径，以使操作者根据调节路径操作机械臂，使机械臂带动执行器运动至当前目标区域的外缘，使执行器的平面与当前目标区域共面。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据当前目标区域的空间位置、机械臂末端的执行器的空间位置，控制机械臂，以将执行器的运动限定在当前目标区域内的步骤包括：
在执行器的平面与当前目标区域共面之后，在机械臂被操作时，运行执行器；
启动以虚拟弹簧和阻尼器为模型的笛卡尔阻尼控制模式，机械臂基于多个自由度方向上的各个虚拟弹簧的预设刚度值C和多个自由度方向上执行器相对于当前目标区域的偏移量Δx，输出与被操作方向相反的反馈力F，F＝Δx*C，从而将执行器的运动限定在当前目标区域内。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，执行器向当前目标区域切入的方向记为进深方向，在当前目标区域内并与切入方向垂直的方向记为横向，与当前目标区域垂直的方向记为垂直方向；偏移量包括进深方向的偏移值、横向的偏移值、垂直方向的偏移值、绕进深方向旋转的偏移值、绕横向旋转的偏移值、绕垂直方向旋转的偏移值；
进深方向上的虚拟弹簧的预设刚度值、横向上的虚拟弹簧的预设刚度值的取值范围均为0N/m～500N/m；
垂直方向上的虚拟弹簧的预设刚度值的取值范围为4000N/m～5000N/m；
以垂直方向为轴旋转方向上的虚拟弹簧的预设刚度值的取值范围为0Nm/rad～20Nm/rad；
以进深方向为轴旋转方向上的虚拟弹簧的预设刚度值、以横向为轴旋转方向上的虚拟弹簧的刚度值的取值范围均为200Nm/rad～300Nm/rad。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对预先获取的骨骼的三维模型所在的三维模型坐标系与实体的骨骼所在的世界坐标系进行配准，以将世界坐标系配准到三维模型坐标系的步骤包括：
根据追踪相机获取的手术探针在世界坐标系的空间位置，确定手术探针在实体的骨骼上进行采点操作时的术中标记点在世界坐标系的空间位置；
获取骨骼的三维模型中骨骼上的术前规划点在三维模型坐标系的空间位置；
将术前规划点在三维模型坐标系下的空间位置与术中标记点在世界坐标系下的空间位置进行粗配准，得到粗配准矩阵；
根据追踪相机获取的手术探针在世界坐标系的空间位置，确定手术探针在实体的骨骼上进行划线操作时的划线点集在世界坐标系的空间位置；
根据粗配准矩阵将划线点集在世界坐标系下的空间位置与三维模型进行精配准，得到配准结果。
6.一种手术机器人追踪和移动系统，其特征在于，包括：
配准模块，被配置为对预先获取的骨骼的三维模型所在的三维模型坐标系与实体的骨骼所在的世界坐标系进行配准，以将世界坐标系配准到三维模型坐标系，得到配准结果；
追踪模块，被配置为根据追踪相机实时获取的机械臂末端上的示踪器、骨骼上的示踪器的位置，确定机械臂末端的执行器、骨骼在世界坐标系下的实时空间位置，根据配准结果将其转换到三维模型坐标系中，获得执行器、骨骼在三维模型坐标系中的空间位置；
运动控制模块，被配置为根据当前目标区域的空间位置、机械臂末端的执行器的空间位置，控制机械臂，以将执行器的运动限定在当前目标区域内。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
平面对齐模块，被配置为在执行器运行前，当机械臂运动至骨骼处时，根据执行器、当前目标区域在三维实体模型中的当前空间位置确定执行器的调节路径；
显示模块，被配置为在三维模型中显示调节路径，以使操作者根据调节路径操作机械臂，使机械臂带动执行器运动至当前目标区域的外缘，使执行器的平面与当前目标区域共面。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述运动控制模块还被配置为：
在执行器的平面与当前目标区域共面之后，在机械臂被操作时，运行所述执行器；
启动以虚拟弹簧和阻尼器为模型的笛卡尔阻尼控制模式，机械臂基于多个自由度方向上的各个虚拟弹簧的预设刚度值C和多个自由度方向上执行器相对于当前目标区域的偏移量Δx，输出与被操作方向相反的反馈力F，F＝Δx*C，从而将执行器的运动限定在当前目标区域内。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114533277A (zh) * 2022-02-24 2022-05-27 上海电气集团股份有限公司 机械臂的控制方法、电子设备和存储介质
CN115381554A (zh) * 2022-08-02 2022-11-25 北京长木谷医疗科技有限公司 一种骨科手术机器人智能位置调整系统及方法
CN115444555A (zh) * 2022-08-31 2022-12-09 北京长木谷医疗科技有限公司 骨科手术机器人智能定位追踪方法、装置及电子设备
WO2023029784A1 (zh) * 2021-09-03 2023-03-09 北京长木谷医疗科技有限公司 手术机器人追踪和移动的方法及系统
WO2023029362A1 (zh) * 2021-09-03 2023-03-09 北京长木谷医疗科技有限公司 一种手术机器人导航定位方法、装置、设备及存储介质
WO2023029923A1 (zh) * 2021-09-03 2023-03-09 北京长木谷医疗科技有限公司 膝关节置换的三维术前规划方法及系统
WO2023029363A1 (zh) * 2021-09-03 2023-03-09 北京长木谷医疗科技有限公司 一种手术机器人导航定位系统及方法
WO2023029922A1 (zh) * 2021-09-03 2023-03-09 北京长木谷医疗科技有限公司 机器人运动区域的限定方法及系统
CN116077182A (zh) * 2022-12-23 2023-05-09 北京纳通医用机器人科技有限公司 一种医用手术机器人控制方法、装置、设备及介质
CN116983086A (zh) * 2023-09-26 2023-11-03 北京长木谷医疗科技股份有限公司 一种自主关节置换手术机器人导航定位系统
CN117159144A (zh) * 2023-09-06 2023-12-05 北京长木谷医疗科技股份有限公司 膝关节韧带重建手术机器人导航定位系统及方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117770958A (zh) * 2023-12-26 2024-03-29 杭州三坛医疗科技有限公司 一种示踪器朝向定位方法、装置、电子设备及介质
CN117464691B (zh) * 2023-12-27 2024-03-22 中国科学院自动化研究所 防反弹控制方法、装置、电子设备和存储介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110306873A1 (en) * 2010-05-07 2011-12-15 Krishna Shenai System for performing highly accurate surgery
WO2018154491A1 (en) * 2017-02-22 2018-08-30 Orthosoft Inc. Bone and tool tracking in robotized computer-assisted surgery
CN110946654A (zh) * 2019-12-23 2020-04-03 中国科学院合肥物质科学研究院 一种基于多模影像融合的骨科手术导航系统
CN111084661A (zh) * 2018-10-23 2020-05-01 株式会社卓越牵引力 手术辅助装置及其控制方法、以及记录介质
CN111345896A (zh) * 2020-03-13 2020-06-30 北京天智航医疗科技股份有限公司 截骨执行系统及定位、控制和模拟执行方法与电子设备
CN111388087A (zh) * 2020-04-26 2020-07-10 深圳市鑫君特智能医疗器械有限公司 手术导航系统及执行手术导航方法的计算机与存储介质
CN112603538A (zh) * 2021-02-23 2021-04-06 南京佗道医疗科技有限公司 骨科导航定位系统及方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104463832B (zh) * 2013-09-25 2018-04-13 中国科学院深圳先进技术研究院 一种神经外科手术导航的注册方法及系统
CN104146767A (zh) * 2014-04-24 2014-11-19 薛青 辅助外科手术的术中导航方法和导航系统
CN113303907B (zh) * 2016-07-15 2024-07-05 马科外科公司 用于机器人辅助修正程序的系统
CN110353806B (zh) * 2019-06-18 2021-03-12 北京航空航天大学 用于微创全膝关节置换手术的增强现实导航方法及系统
CN113855236B (zh) * 2021-09-03 2022-05-31 北京长木谷医疗科技有限公司 手术机器人追踪和移动的方法及系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110306873A1 (en) * 2010-05-07 2011-12-15 Krishna Shenai System for performing highly accurate surgery
WO2018154491A1 (en) * 2017-02-22 2018-08-30 Orthosoft Inc. Bone and tool tracking in robotized computer-assisted surgery
CN111084661A (zh) * 2018-10-23 2020-05-01 株式会社卓越牵引力 手术辅助装置及其控制方法、以及记录介质
CN110946654A (zh) * 2019-12-23 2020-04-03 中国科学院合肥物质科学研究院 一种基于多模影像融合的骨科手术导航系统
CN111345896A (zh) * 2020-03-13 2020-06-30 北京天智航医疗科技股份有限公司 截骨执行系统及定位、控制和模拟执行方法与电子设备
CN111388087A (zh) * 2020-04-26 2020-07-10 深圳市鑫君特智能医疗器械有限公司 手术导航系统及执行手术导航方法的计算机与存储介质
CN112603538A (zh) * 2021-02-23 2021-04-06 南京佗道医疗科技有限公司 骨科导航定位系统及方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023029363A1 (zh) * 2021-09-03 2023-03-09 北京长木谷医疗科技有限公司 一种手术机器人导航定位系统及方法
WO2023029923A1 (zh) * 2021-09-03 2023-03-09 北京长木谷医疗科技有限公司 膝关节置换的三维术前规划方法及系统
WO2023029922A1 (zh) * 2021-09-03 2023-03-09 北京长木谷医疗科技有限公司 机器人运动区域的限定方法及系统
WO2023029784A1 (zh) * 2021-09-03 2023-03-09 北京长木谷医疗科技有限公司 手术机器人追踪和移动的方法及系统
WO2023029362A1 (zh) * 2021-09-03 2023-03-09 北京长木谷医疗科技有限公司 一种手术机器人导航定位方法、装置、设备及存储介质
CN114533277A (zh) * 2022-02-24 2022-05-27 上海电气集团股份有限公司 机械臂的控制方法、电子设备和存储介质
CN115381554A (zh) * 2022-08-02 2022-11-25 北京长木谷医疗科技有限公司 一种骨科手术机器人智能位置调整系统及方法
CN115444555A (zh) * 2022-08-31 2022-12-09 北京长木谷医疗科技有限公司 骨科手术机器人智能定位追踪方法、装置及电子设备
CN116077182A (zh) * 2022-12-23 2023-05-09 北京纳通医用机器人科技有限公司 一种医用手术机器人控制方法、装置、设备及介质
CN116077182B (zh) * 2022-12-23 2024-05-28 北京纳通医用机器人科技有限公司 一种医用手术机器人控制方法、装置、设备及介质
CN117159144A (zh) * 2023-09-06 2023-12-05 北京长木谷医疗科技股份有限公司 膝关节韧带重建手术机器人导航定位系统及方法
CN117159144B (zh) * 2023-09-06 2024-06-28 北京长木谷医疗科技股份有限公司 膝关节韧带重建手术机器人导航定位系统及方法
CN116983086A (zh) * 2023-09-26 2023-11-03 北京长木谷医疗科技股份有限公司 一种自主关节置换手术机器人导航定位系统
CN116983086B (zh) * 2023-09-26 2024-01-09 北京长木谷医疗科技股份有限公司 一种自主关节置换手术机器人导航定位系统

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WO2023029784A1 (zh) 2023-03-09

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