CN114617635A - 微创手术装置及其控制方法、以及微创手术系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种微创手术装置。所述微创手术装置包括曲面网格支架以及一个或以上手术执行机构。所述曲面网格支架被配置为覆盖目标对象的手术区域并承载所述一个或以上手术执行机构，包括多个刚性网格线，所述多个刚性网格线相互配合形成多个网格区域。所述手术执行机构被配置为执行微创手术，包括可运动支撑部件，所述可运动支撑部件由所述刚性网格线承载，所述手术执行机构藉由所述可运动支撑部件在所述网格线上的运动，在所述曲面网格支架的一个或以上的网格区域内运动。

Description

微创手术装置及其控制方法、以及微创手术系统

技术领域

本申请涉及医疗设备领域，特别是涉及一种微创手术装置及其控制方法、以及微创手术系统。

背景技术

随着科技的发展，微创手术(例如，穿刺取样，消融，粒子植入等)正成为医学上非常重要的发展方向。在普及肿瘤筛查的背景下，将有更多早期肿瘤的诊断和治疗需要经皮微创手术完成。因为看不见皮肤以下的组织，通过MRI、CT或其他三维扫描设备精确定位病灶和器官位置是这种微创手术迫切需要的。

目前智能微创手术装置例如手术机器人在医学领域得到应用。但是当前采用MRI和/或CT引导的穿刺机器人需要在扫描后将患者推出扫描仪，医生手动进行调整，包括针的位移和进针深度依靠医生经验进行调整，然后再推入MRI和CT内确认穿针是否正确，在多次穿针和扫描确认后，医生在针头位置到达指定位置时进行取样、消融或粒子植入。

另外，配合MR和/或CT配合使用的医学机械臂手臂太长，稳定性差，缺乏精确性。

发明内容

本申请实施例所要解决的技术问题在于微创手术装置不能直接定位导航、需要将患者移出扫描仪、稳定性差，以及导航精度低。

为了解决上述问题，本申请公开一种微创手术装置。所述微创手术装置包括曲面网格支架以及一个或以上手术执行机构。所述曲面网格支架被配置为覆盖目标对象的手术区域并承载所述一个或以上手术执行机构，包括多个刚性网格线，所述多个刚性网格线相互配合形成多个网格区域。所述手术执行机构被配置为执行微创手术，包括可运动支撑部件，所述可运动支撑部件由所述刚性网格线承载，所述手术执行机构藉由所述可运动支撑部件在所述网格线上的运动，在所述曲面网格支架的一个或以上的网格区域内运动。所述一个或以上手术执行机构可以是2个或以上、3个或以上、4个或以上、5个或以上、6个或以上、7个或以上、8个或以上、9个或以上、或者10个或以上手术执行机构。

本申请另一方面公开一种微创手术装置的控制方法。所述方法包括获取所述目标对象的手术区域以及如上所述的微创手术装置的医学扫描图像；基于所述医学扫描图像，从所述一个或以上手术执行机构中确定针对所述手术区域执行所述微创手术的至少一个目标手术执行机构；对于每一个目标手术执行机构，确定与所述目标手术执行机构相关的运动控制计划；至少基于所述运动控制计划，控制所述目标手术执行机构运动。所述一个或以上手术执行机构可以是2个或以上、3个或以上、4个或以上、5个或以上、6个或以上、7个或以上、8个或以上、9个或以上、或者10个或以上手术执行机构。

本申请另一方面提供一种微创手术装置的控制装置。所述控制装置包括获取模块、确定模块、计划模块以及控制模块。所述获取模块用于获取所述目标对象的手术区域以及如上所述的微创手术装置的医学扫描图像。所述确定模块用于基于所述医学扫描图像，从所述一个或以上手术执行机构中确定针对所述手术区域执行所述微创手术的至少一个目标手术执行机构；对于每一个目标手术执行机构，所述计划模块用于确定与所述目标手术执行机构相关的运动控制计划；所述控制模块用于至少基于所述运动控制计划，控制所述目标手术执行机构运动。所述一个或以上手术执行机构可以是2个或以上、3个或以上、4个或以上、5个或以上、6个或以上、7个或以上、8个或以上、9个或以上、或者10个或以上手术执行机构。

本申请另一方面提供一种系统。所述系统包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。

本申请另一方面提供一种计算机可读存储介质。所述存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。

本申请另一方面提供一种微创手术系统。所述微创手术系统包括如上所述的微创手术装置以及处理器。处理器可执行机器可执行指令，并实现以下操作：确定所述微创手术装置的至少一个目标手术执行机构；确定与每一个目标手术执行机构相关的运动控制计划；控制所述目标手术执行机构基于所述运动控制计划运动。

附图说明

本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1A是根据本申请的一些实施例所示的微创手术装置的示例性结构图；

图1B是根据本申请的一些实施例所示的微创手术装置的使用示意图；

图2A是根据本申请的一些实施例所示的微创手术装置的另一种示例性结构图；

图2B是根据本申请的一些实施例所示的微创手术装置的另一种使用示意图；

图3A是根据本申请的一些实施例所示的微创手术装置的另一种示例性结构图；

图3B是根据本申请的一些实施例所示的微创手术装置的另一种使用示意图；

图4是根据本申请的一些实施例所示的手术执行部件的示例性结构图；

图5A是根据本申请的一些实施例所示的手术执行部件的旋转运动示意图；

图5B是根据本申请的一些实施例所示的手术执行部件的另一旋转运动示意图；

图6是根据本申请的一些实施例所示的微创手术装置的运动控制的示例性流程图；

图7是根据本申请的一些实施例所示的确定运动控制计划的示例性流程图；

图8是根据本申请的一些实施例所示的控制微创手术装置运动的示例性流程图；

图9是根据本申请的一些实施例所示的微创手术的控制系统的示例性框图；

图10是根据本申请的一些实施例所示的处理设备的示例性框图。

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例的限制。

需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“安装于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者也可以存在居中的其他部件。当一个部件被认为是“连接”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中的其他部件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本申请中，术语“微创手术”可以是指涉及经皮穿刺步骤的任意手术或该手术中的任一手术步骤。例如，本申请中“微创手术”可以包括穿刺活检、肿瘤消融、粒子植入、瘤内药物注射、脑电极植入、射频或激光毁损等手术或手术中的任一步骤。当微创手术包括穿刺活检或穿刺活检的任一步骤的时候，本文中的手术执行机构可以包含穿刺针；当微创手术包括肿瘤消融或肿瘤消融的任一步骤的时候，手术执行机构可以包括消融针；当微创手术包括粒子植入或粒子植入的任一步骤的时候，手术执行机构可以包括粒子植入枪，用于执行粒子植入手术；当微创手术包括瘤内药物注射或瘤内药物注射的任一步骤的时候，手术执行机构可以包括注射针；当微创手术包括脑电极植入或脑电极植入的任一步骤的时候，手术执行机构可以包括电极导丝和/或套管；当微创手术包括射频或激光毁损或射频或激光毁损的任一步骤的时候，手术执行机构可以包括射频或激光光纤、和/或套管。所述瘤内药物注射，包括经皮注射药物至瘤(或病灶)内部或者周边，以实现向瘤(或病灶)定点递送药物的目的。

术语“多个”可以包括两个、三个、四个或往上。例如，本申请中“多个网格区域”可以包括两个网格区域、三个网格区域或更多。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”或“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以下参考附图对本申请的一些优选实施例进行说明。应当注意的是，以下描述是为了说明的目的，并不旨在限制本申请的保护范围。

图1A是根据本申请一些实施例所示的微创手术装置的示例性结构图。该微创手术装置可以是CT、MRI、PET、PET-CT、DAS等医学扫描设备引导的微创手术的执行装置。可实现诸如穿刺活检、肿瘤消融、粒子植入、脑电极植入、射频或激光毁损等微创手术。该微创手术装置可以定位到手术区域相应的外部执行点例如穿刺手术所需的目标对象的体表的穿刺点，并被控制运动到手术区域或手术区域周边，以执行微创手术。如图1所示，微创手术装置100可以包括曲面网格支架110和手术执行机构120。

曲面网格支架110可以安装于医学扫描设备例如CT、MRI、PET、PET-CT、DAS等的扫描床上比如图1A中所示的扫描床130。安装方式可以包括卡扣安装、螺纹安装、铆接安装等方式。示例性的，可以在曲面网格支架110上选取两个或以上的安装点，通过安装点进行与扫描床130之间的固定连接。可以理解的是，曲面网格支架110是可拆卸地固定在扫描床130之上。当无需使用时，曲面网格支架110可以从扫描床130上拆卸下来。

曲面网格支架110可以覆盖目标对象的手术区域。在使用时，目标对象可以被放置在扫描床130之上。曲面网格支架110将放置在目标对象的上方。固定完毕后，目标对象的手术区域可以在曲面网格支架110的范围内。所述目标对象可以是需要执行微创手术的患者、动物等或其一部分。例如，所述目标对象可以是患者需要进行肺穿刺的胸肺部分。所述手术区域可以位于所述目标对象的内部。例如，当微创手术为肺部穿刺活检取样时，所述手术区域则是患者肺部器官的活检取样区域比如肿瘤疑似区域。

曲面网格支架110的形状可以是适配于所述目标对象的外形。参考图1B至图3B。图1B是根据本申请一些实施例所示的微创手术装置的使用示意图。如图1B所示，其中患者需进行胸肺部的微创手术比如穿刺活检取样，则曲面网格支架110的形状可以具有类似于多边直棱柱的外形。图2A是根据本申请的一些实施例所示的微创手术装置的另一种示例性结构图，图2B是根据本申请的一些实施例所示的微创手术装置的另一种使用示意图。如图2A以及图2B所示，当目标对象例如患者需要进行脑部的微创手术比如脑部射频消融时，则曲面网格支架110的形状可以具有类似于头罩的外形。图3A是根据本申请的一些实施例所示的微创手术装置的另一种示例性结构图，图3B是根据本申请的一些实施例所示的微创手术装置的另一种使用示意图.如图3A和图3B所示，当目标对象例如患者需要进行前列腺的微创手术比如穿刺活检时，则曲面网格支架110的形状可以具有类似于裤装的外形。

曲面网格支架110可以包括多个刚性网格线。例如，刚性网格线112、刚性网格线116、…。所述多个刚性网格线可以相互配合形成多个网格区域。例如，一些刚性网格线可以构成曲面网格支架110的外部轮廓骨架，另一些刚性网格线处于外部轮廓骨架内，分割外部轮廓骨架内的区域为多个网格区域。刚性网格线限定了这些网格区域的边界。如图1A中所示的曲面网格支架110可以包括有6个网格区域。曲面网格支架110的形状为类多边直棱柱的部分形状，6个网格区域可以是多边直棱柱的侧面区域，包括G1、G2、G3、G4、G5以及G6。

手术执行机构120可以用于执行微创手术。例如，手术执行机构120可以包含穿刺针，用于执行穿刺手术。又例如，手术执行机构120可以包括消融针，用于执行射频消融手术。再例如，手术执行机构120可以包括粒子植入枪，用于执行粒子植入手术。微创手术装置100可以包括有一个或以上手术执行机构120，这些手术执行机构120可以各自被控制执行不同的微创手术，或者协同执行同一个微创手术。应当注意的是，图1中仅示出一个手术执行机构120，但并不以此限定本申请披露的微创手术装置100包括的手术执行机构120的数量。所述手术执行机构120可以是2个或以上、3个或以上、4个或以上、5个或以上、6个或以上、7个或以上、8个或以上、9个或以上、或者10个或以上手术执行机构。

手术执行机构120可以由曲面网格支架110承载，包括可运动支撑部件。该可运动支撑部件可以由曲面网格支架110的刚性网格线承载，并可以在刚性网格线上运动。例如，沿刚性网格线滑动。手术执行机构120可以藉由该可运动支撑部件的运动，在曲面网格支架110上运动。在本申请的一种实现方式中，曲面网格支架110的刚性网格线上设置有导轨，手术执行机构120的可运动支撑部件上设置有滑块。通过导轨滑块的配合运动，手术执行机构120可以藉由可运动支撑部件的滑块在刚性网格线上的导轨上的滑动，在曲面网格支架110上运动。

参考图4，图4是根据本申请一些实施例所示的手术执行机构的示例性结构图。如图4所示，手术执行机构120可以包括可运动支撑部件122。可运动支撑部件122可以包括支撑单元122-1和运动单元122-2。在一个实现方式中，支撑单元122-1可以是横杆，手术执行机构120的其他部件可以连接在横杆上。运动单元122-2可以是滑块。滑块固定连接在横杆两端的下方，并可与设置在两个刚性网格线上的导轨相互配合。这样，由于滑块在导轨上的滑动，可以带动横杆滑动，进而带动整个手术执行机构120在刚性网格线上的运动。该运动可以是一个双向直线运动。通过该运动，手术执行机构120可以在包含上述两个刚性网格线的一个网格区域内运动。例如，返回参考图1A，手术执行机构120可以在网格区域G3内运动。

在另一实现方式中，手术执行机构120的可运动支撑部件可以包括一底座，滑块设置于底座之下，与刚性网格线上设置的导轨相互配合。滑块在导轨上的滑动可以带动手术执行机构120的运动。通过该运动，手术执行机构120可以从一个刚性网格线上移动到另一刚性网格线上，从而在整个曲面网格支架110上运动。以上手术执行机构120的运动都可以通过电动滑台实现。

手术执行机构120还可以包括直线运动部件、旋转运动部件以及执行部件。所述直线运动部件安装于所述可运动支撑部件之上，所述旋转运动部件安装于所述直线运动部件之上，所述执行部件安装于所述旋转运动部件之上。继续参考图4，直线运动部件124可以设置在支撑单元122-1之上。在一个实现方式中，支撑单元122-1可以包含有导轨。支撑单元122-1可以包括由底板承载的导轨。直线运动部件124可以包含有滑块。通过导轨与滑块间的配合运动，直线运动部件124可以在支撑单元122-1上进行直线运动。以上直线运动部件124的运动也可以通过电动滑台实现。可以理解的是，手术执行机构120的两种直线运动，可以通过二维滑台实现。

在另一实现方式中，支撑单元122-1与直线运动部件124可以是类似于套杆套管的形式组合。支撑单元122-1可以是内部套杆，直线运动部件124可以是外部套管，通过套管在套杆上的滑动，可以实现运动部件124在支撑单元122-1上的直线运动。

在另一实现方式中，手术执行机构120的直线运动部件可以包括至少一导轨和一滑块组合的部件。例如，导轨设置于可运动支撑部件的底座之上，滑块上安装有手术执行机构120的其他部件。通过直线运动部件的滑块在导轨上的直线运动，带动手术执行机构120的整体运动。

旋转运动部件126连接直线运动部件124和执行部件128，可以至少实现第一旋转运动和第二旋转运动。参考图5A和图5B，图5A是根据本申请的一些实施例所示的手术执行部件的旋转运动示意图，图5B是根据本申请的一些实施例所示的手术执行部件的另一种旋转运动示意图。图5A示出了手术执行机构120的一个侧视图，旋转运动部件126与直线运动部件124的连接处(如图5A中黑色箭头所指示)可以进行旋转。例如，旋转运动平台126可以包括一中空旋转平台，通过该中空旋转平台与直线运动部件124连接。该中空旋转平台的转动可以带动旋转运动部件126进行转动，进而带动执行部件128转动。如图5A中所示，旋转运动部件126可以实现如圆环A的双向圆周运动。图5B示出了手术执行机构120的另一个侧视图，旋转运动部件126与执行部件128的连接处(如图5B中黑色箭头所指示)可以进行旋转。相同的或类似的示例，旋转运动部件126可以通过中空旋转平台与执行部件128连接。通过中空旋转平台的转动带动执行部件128的转动。如图5B中所示，旋转部件126可以实现如圆环B的双向圆周运动。在一种实现方式中，旋转部件126可以是类似于关节机械手臂(或关节机器人)的双旋关节。

执行部件128可以是用于执行微创手术的具体部件。以穿刺手术为例，执行部件128可以包括进针单元和穿刺针。进针单元可以实现穿刺针的穿刺(也可以被称为前进)和退回。穿刺针可以穿入目标对象的内部到达穿刺区域例如肿瘤区，并取出活体组织。执行部件128还可以包括诸如粒子植入枪、药物注射针、射频消融针等其他微创手术所使用的器械。

手术执行机构120还可以包括伺服电机。伺服电机可以用于驱动手术执行机构120的可运动部件，实现手术执行机构120在曲面网格支架110的刚性网格线上的直线运动、直线运动部件在可支撑部件上的直线运动、旋转运动部件的旋转运动以及执行部件的运动比如穿刺针的前进和退回。通过控制伺服电机可以实现手术执行机构120的运动控制，比如位置调节，姿态改变等。

手术执行机构120还可以包括伺服电机和关节模组，用于驱动手术执行机构120的可运动部件。其中，伺服电机可以实现手术执行机构120在曲面网格支架110的刚性网格线上的直线运动、直线运动部件在可支撑部件上的直线运动以及执行部件的运动比如穿刺针的前进和退回。关节模组可以用于驱动手术执行机构120的旋转运动部件的旋转运动。通过控制伺服电机和关节模组可以实现手术执行机构120的运动控制，比如位置调节，姿态改变等。

在本申请中，微创手术装置100可以跟随扫描床130进入医学扫描设备的扫描孔之内。为了避免影响到医学扫描图像的质量，微创手术装置100可以由医学扫描可兼容材料制备。示例性的，曲面网格支架110和手术执行机构120可以由非磁性材料例如塑料、非磁性金属比如钛合金等制备。例如，当微创手术装置100应用于CT时，曲面网格支架110和手术执行机构120可以由塑料、凯夫拉和不影响人体扫描的金属制备。当微创手术装置100应用于MRI时，曲面网格支架110和手术执行机构120可以由符合MRI安全要求的塑料和非磁性金属制备。应用于MRI时，手术执行机构120包含的伺服电机可以是基于压电陶瓷的超声电机。在一个实施方式中，应用于MRI时，手术执行机构120包含的伺服电机和关节模组可以是基于压电陶瓷的超声电机。同时，为了使微创手术装置100在医学扫描图像上显影以便确定各个部分的位置，曲面网格支架110和手术执行机构120的材料中可以包括核磁显像的物质(例如鱼肝油颗粒或水珠)。所述物质可以添加在制备材料中，或者在微创手术装置100被使用时添加。例如，曲面网格支架110和/或手术执行机构120的执行部件128(比如，穿刺针射频针植入枪等各类针)可以使用包含核磁显像的物质的材料制备。又例如，曲面网格支架110和/或执行部件128可以由不包含核磁显像的物质的材料制备，同时在制备过程中沿外形在部件的内部保留空隙或细小通路。比如，曲面网格支架110的刚性网格线的内部可以留有通向外界的细小通路。在使用时可以向该细小通路内加入核磁显像物质，同样可以使曲面网格支架110在医学扫描图像上显影。。

微创手术装置100可以有一控制设备。该控制设备可以控制手术执行机构120在曲面网格支架120上的运动、手术执行机构120自身的运动包括直线运动和旋转运动、以及手术执行机构120的执行部件128的运动。例如，该控制设备可以控制手术执行机构120在执行微创手术的过程中的移动转移，自身姿态的调整等。在微创手术过程中，结合医学扫描图像，通过该控制设备可以实现微创手术装置100可以进行高准确性的运动控制。

微创手术装置100的手术执行机构120还可以包括有辅助部件。所述辅助部件可以用于获取微创手术的执行过程中与手术执行机构120相关的环境信息。所述环境信息可以包括手术执行机构120与目标对象产生交集的部分所在环境的环境信息。该产生交集的部分可以是指进入到目标对象内部的手术执行机构120的部分，和/或与目标对象的表面接触的手术执行机构120的部分。所在环境的环境信息可以包括有所受到的力的大小、温度度数等。作为示例，若手术执行机构120为穿刺机构，该辅助部件可以是安装于穿刺针前端的传感器比如压力传感器。该压力传感器可以感知穿刺针在穿刺过程中所受到的患者组织对穿刺针的压力。所述环境信息可以被反馈到微创手术装置100的控制设备，控制设备可以结合该环境信息辅助进行对微创手术装置100控制。

本申请所披露的微创手术装置，可以根据穿刺位置自动调节自身状态，包括但不限于位置、姿态等。在微创手术期间可以藉由医学扫描设备实时监控手术过程，并对微创手术装置进行微控，提升手术准确性和安全性。以下以流程图的描述对本申请所披露的微创手术装置进行进一步的说明。

图6是根据本申请的一些实施例所示的微创手术装置的运动控制的示例性流程图。在一些实施例中，流程600可以由控制系统900执行。例如，流程600可以以程序或指令的形式存储在存储装置(如控制系统900的自带存储单元或外接存储设备)中，所述程序或指令在被执行时，可以实现流程600。在一些实施例中，控制系统900可以控制如上所述的微创手术装置100实现流程600。如图6所示，流程600可以包括以下操作。

步骤610，获取所述目标对象的手术区域以及微创手术装置的医学扫描图像。该步骤可以由获取模块910执行。

在一些实施例中，所述目标对象可以是需要执行微创手术的患者、动物等或其一部分。例如，某一患者需要进行肺部穿刺，则所述目标对象可以是该患者的胸肺部分。所述目标对象可以是需要进行肺穿刺的胸肺部分。所述手术区域可以位于所述目标对象的内部。例如，当微创手术为肺部穿刺活检时，所述手术区域则是患者肺部器官的活检取样区域比如肿瘤疑似区域。

在一些实施例中，所述微创手术装置可以是上述部分描述的微创手术装置，包括有曲面网格支架和一个或以上手术执行机构。所述曲面网格支架承载所述手术执行机构，且所述手术执行机构可以在所述曲面网格支架上运动。同时，所述手术执行机构自身也可以实现直线运动以及旋转运动，用于改变位置以及各个部件的姿态。关于所述微创手术装置可以参考本申请其他部分，例如，图1A-图5B。所述手术执行机构可以是2个或以上、3个或以上、4个或以上、5个或以上、6个或以上、7个或以上、8个或以上、9个或以上、或者10个或以上手术执行机构。

在一些实施例中，所述医学扫描图像可以包括CT图像、MRI图像、PET图像、PET-CT图像、DSA图像等，其可以由医学扫描图像对所述目标对象的手术区域以及所述微创手术装置进行扫描后得到。示例性的，目标对象比如患者在扫描床上躺好后，可以将放置有手术执行机构的曲面网格支架安装于扫描床上。安装后的曲面网格支架可以覆盖患者的待扫描区域比如需要进行微创手术的手术区域。随后，扫描床将带着目标对象以及微创手术装置进行扫描设备的扫描区域内。启动扫描设备对目标对象以及微创手术装置进行扫描以获取扫描数据，并基于扫描数据进行图像重建后可以得到所述医学扫描图像。在一些实施例中，所述医学扫描图像可以是3D图像。

在一些实施例中，获取模块910可以与这些医学扫描设备进行通信，以获取所述医学扫描图像。

步骤620，基于所述医学扫描图像，从所述一个或以上手术执行机构中确定对应于所述手术区域的至少一个目标手术执行机构。该步骤可以由确定模块920执行。

在一些实施例中，确定模块920可以基于所述医学扫描图像分别确定所述手术区域的位置，以及一个或以上手术执行机构的位置。示例性的，确定模块720可以首先基于图像分割算法，从所述医学扫描图像中确定所述手术区域以及所述一个或以上手术执行机构对应的显影区域。随后，确定模块920可以基于所述医学扫描图像建立一图像坐标系，并基于该图像坐标系，分别确定所述手术区域以及所述一个或以上手术执行机构的显影区域的位置。基于这些位置，确定模块920可以获取所述手术区域与各个手术执行机构的相对距离。最小相对距离对应的手术执行机构可以是所述目标手术执行机构。当所述手术区域需要同时或依次进行一次以上的微创手术时，也就是说，需要控制一个或以上的手术执行机构运动到所述手术区域时，可以根据相对位置的大小选择一个以上的手术执行机构作为目标手术执行机构。当所述目标对象存在有一个以上的手术区域需要同时或依次进微创手术时，也就是说，需要控制一个或以上的手术执行机构分别运动到所述一个或以上手术区域时，可以选取与各个手术区域相距最近的手术执行机构作为目标手术执行机构。又例如，确定模块920可以获取曲面网格支架在所述医学扫描图像上的显影区域，并确定曲面网格支架上每一个网格区域与所述手术区域之间的相对距离。在相对距离最接近的网格区域内运动的手术执行机构可以作为目标手术执行机构。

步骤630，对于每一个目标手术执行机构，确定与所述目标手术执行机构相关的运动控制计划。该步骤可以由计划模块930执行。

在一些实施例中，所述运动控制计划可以包括所述目标手术执行机构的初始运动姿态以及规划运动路径，以及运动起点。

可以理解，所述手术区域比如疑似肿瘤区位于所述目标对象比如患者体内比如肺部，要进行微创手术比如穿刺活检需要所述目标手术执行机构进入所述目标对象内部，达到所述手术区域后再执行具体手术操作比如组织提取。而进入患者身体内部，所述目标手术执行机构需要避开其他器官、组织和/或骨骼，这样可以避免给带来其他损伤，同时避开骨骼阻挡。计划模块930可以确定从所述手术区域到目标对象的表面比如患者体表的一条最优路径，所述最优路径是指加权了对健康组织损坏评估后的最优路径。沿着该路径运动，所述目标手术执行机构可以从目标对象的表面顺利达到所述手术区域。则该路径可以是所述规划运动路径。该路径的起点可以是所述运动起点。而目标手术执行机构开始沿所述规划运动路径开始运动的姿态可以是所述初始运动姿态。保持该初始运动姿态进行运动，可以保证一开始正确地沿所述规划运动路径运动。

关于确定所述运动控制计划的其他描述可以参考本申请图7部分，在此不再赘述。

步骤640，至少基于所述运动控制计划，控制所述目标手术执行机构运动。该步骤可以由控制模块940执行。

在一些实施例中，控制模块940可以首先基于所述医学扫描图像，确定目标手术执行机构的当前位置。随后，控制模块940可以控制所述目标手术执行机构从当前位置移动到所述运动控制计划中限定的运动起点。控制模块940可以调整目标手术执行机构的姿态为所述运动控制计划中限定的初始姿态，并控制目标手术执行机构以所述初始姿态沿所述规划运动路径运动。在所述目标手术机构的运动过程中，所述目标对象以及所述微创手术装置一直处于医学扫描设备的扫描区域，并且操作人员不移动目标对象。控制模块940可以实时的根据新获取的目标对象以及所述微创手术装置的医学扫描图像，调整目标手术机构的运动状态，以保证目标手术执行机构正确进入所述目标对象的内部达到所述手术区域或所述手术区域的周边。

关于目标手术执行机构的运动的其他描述可以参考本申请图8部分，在此不再赘述。

应当注意的是，上述有关图6中的各个步骤的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对图6中的各个步骤进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。

图7是根据本申请的一些实施例所示的确定运动控制计划的示例性流程图。在一些实施例中，流程700可以由控制系统900执行。例如，流程700可以以程序或指令的形式存储在存储装置(如控制系统900的自带存储单元或外接存储设备)中，所述程序或指令在被执行时，可以实现流程700。在一些实施例中，流程700可以由计划模块930执行。如图7所示，流程700可以包括以下操作。

步骤710，基于所述医学扫描图像，确定所述手术区域的目标位置。

在一些实施例中，计划模块930可以从所述医学扫描图像识别并分割出所述手术区域的显影区域。计划模块930可以利用目标识别算法和/或图像分割算法确定所述手术区域的显影区域。示例性的目标识别算法可以包括R-CNN、SPP-Net、FastR-CNN、FasterR-CNN、R-FCN、OverFeat、YOLO、SSD、DSSD等。示例性的图像分割算法可以包括基于阈值的算法、基于聚类的算法、基于区域的算法、基于图割的算法、活动边界和水平集、基于神经网络的算法等。示例性的基于阈值的算法包括但不限于直接阈值法、迭代阈值法、三角阈值法、最大类间方差法OTSU、Sauvola局部二值化算法等。示例性的基于聚类的算法包括但不限于MeanShift算法、K-Means算法、FuzzyC-mean算法、Medoidshift算法、Turbopixels算法等。示例性的基于区域的算法包括但不限于阈值分割法、区域生长法、区域合并法、区域分裂合并法等。示例性的基于图割的算法包括但不限于Goldberg-Tarjan算法、Ford-Fulkerson算法等。示例性的基于神经网络的算法可以包括但不限于CNNs、FCNs、U-Net、V-Net、CRNs、RNNs等。

在一些实施例中，计划模块930可以基于所述医学扫描图像建立图像坐标系，并确定所述手术区域的显影区域在所述图像坐标系中的位置。该位置可以是一系列的坐标点的集合，也可以是基于这些坐标点所确定的中心坐标点。计划模块930可以将上述坐标点集合或中心坐标点作为所述手术区域的目标位置。

在一些实施例中，所述目标识别算法和/或图像分割算法可以是预先训练完毕并存储好的。例如，存储于控制系统900的自带存储单元或外接存储设备中。计划模块930可以与这些存储单元或存储设备进行通信，进而调用所述目标识别算法和/或图像分割算法。

步骤720，确定所述目标位置至所述目标对象的表面的目标路径。

在一些实施例中，计划模块930可以对所述医学扫描图像上目标对象的其他部分执行如步骤710的操作。例如，假定目标对象比如患者的手术区域为患者的肺部疑似肿瘤区域，计划模块930可以在步骤710中确定该疑似肿瘤区域的目标位置后，可以同时识别并分割所述医学扫描图像中其他组织/器官的显影区域，包括体表、气管、心脏、血管、肋骨等。相同的或类似的，计划模块930可以利用上述目标识别算法和/或图像分割算法实现以上目的。

在一些实施例中，计划模块930可以首先利用某一目标识别算法处理所述医学扫描图像以确定图像中的各个部分，再利用某一目标分割算法分割各个部分的显影区域。在一些实施例中，计划模块930可以利用同一算法实现上述两个目的，例如基于神经网络的FCNs算法。

在一些实施例中，在确定所述目标对象的各个部分的显影区域后，计划模块930可以确定从所述手术区域的目标位置到所述目标对象的表面的连线。例如，计划模块930可以以穷举的方式首先获取多条从所述手术区域的目标位置出发并到达所述目标对象的表面的连线。再确定这些连线是否有与目标对象的其他部分有接触例如穿过这些部分。没有接触到这些部分的连线可以被认为是候选路径。计划模块930可以从这些候选路径中选择距离最短的一条作为所述目标路径。计划模块930也可以对这些候选路径进行评估，例如，对目标手术执行机构沿候选路径运动后对健康组织损坏的加权评估，损坏最小的候选路径可以作为所述目标路径。基于所述目标路径，所述目标手术执行机构以特定姿态前进可以从目标对象的表面到达所述手术区域，并且对目标对象内部的其他部分的损害最小。例如，肺穿刺手术，穿刺针可以基于目标路径从体表进入到肿瘤疑似区域，而不会危害人体内部其他重要器官，也不会被肋骨阻挡前进路径，对肌肉、皮肤等损害最低。所述目标路径可以被指定为所述运动控制计划的规划运动路径。另外，所述规划运动路径还可以限定在所述目标手术执行机构在运动过程中的姿态。该姿态可以保证所述目标手术执行机构顺利的沿所述规划运动路径运动，而不发生偏移。

步骤730，确定所述目标路径与所述目标对象的表面的目标交点。

在一些实施例中，计划模块930在确定所述目标路径后，可以直接确定所述目标路径与所述目标对象的表面的目标交点。可以理解，所述目标交点可以是所述手术执行机构开始运动的起点，所述目标手术执行机构可以从该起点进入到目标对象的内部，并沿着所述规划运动路径达到所述手术区域。所述目标交点可以被指定为所述运动起点。

步骤740，基于所述目标交点以及所述规划运动路径，确定所述目标手术执行机构的初始运动姿态。

在一些实施例中，所述初始运动姿态可以是所述目标手术执行机构开始运动时的姿态。以穿刺手术为例，执行穿刺手术的穿刺机构包括进针部件和穿刺针。所述规划运动路径限定了穿刺针的运动轨迹。为了保证穿刺针的运动轨迹是匹配于所述规划运动路径的，则需要在开始进行穿刺时就确定穿刺机构的姿态，比如穿刺针的起始位置、穿刺针相对于目标对象的表面的穿刺角度等。以该姿态进行穿刺，可以保证一开始穿刺针的运动轨迹与所述规划运动路径相符。该姿态也可以被称为所述目标手术机构的初始运动姿态。所述初始运动姿态也可以使用图像坐标系下的一系列坐标点限定。

应当注意的是，上述有关图7中的各个步骤的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对图7中的各个步骤进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。

图8是根据本申请的一些实施例所示的执行运动控制计划的示例性流程图。在一些实施例中，流程800可以由控制系统900执行。例如，流程800可以以程序或指令的形式存储在存储装置(如控制系统900的自带存储单元或外接存储设备)中，所述程序或指令在被执行时，可以实现流程800。在一些实施例中，流程800可以由控制模块940执行。如图8所示，流程800可以包括以下操作。

步骤810，基于所述医学扫描图像，确定所述目标手术执行机构的当前位置。

在一些实施例中，控制模块940可以执行如流程700中的步骤710的类似操作，利用图像目标识别算法和/或图像分割算法，从所述医学扫描图像中识别并分割出所述目标手术执行机构的显影区域。同时，控制模块940可以利用流程700中建立的图像坐标系，确定所述目标手术执行机构的显影区域在所述图像坐标系中的位置。相同的或类似的，该位置可以是一系列的坐标点的集合，例如，所述一系列的坐标点可以是所述目标手术执行机构的关键部件对应的坐标点。示例性的，假定所述目标手术执行机构是穿刺机构，则所述目标手术执行机构的穿刺针或穿刺针针尖对应的坐标点的集合。

步骤820，控制所述目标手术执行机构从所述当前位置移动至所述运动起点。

可以理解的是，所述目标手术执行机构的当前位置以及所述运动起点都是利用所述图像坐标系中的坐标来表达的。为了在现实中对所述目标手术执行机构的运动控制，控制模块940可以首先对目标手术执行机构的当前位置和所述运动起点进行坐标转换。例如，控制模块940可以基于图像坐标系和世界坐标系之间的转换关系，将所述目标手术执行机构的当前位置和所述运动起点在图像坐标系中的第一坐标表达，转换为在世界坐标系中的第二坐标表达。随手，控制模块940可以基于所述目标手术执行机构的当前位置和所述运动起点的第二坐标表达，移动所述目标手术执行机构从当前位置移动到所述运动起点。

步骤830，调整所述手术执行机构的当前姿态至所述初始运动姿态。

在一些实施例中，控制模块940可以获取所述初始运动姿态在所述图像坐标系下的一系列坐标，并基于上述转换关系将这些坐标转化为在世界坐标系中的坐标。转换后的这些坐标可以被称为与所述初始运动姿态相关的第三坐标表达。控制模块940可以控制所述手术执行机构基于所述第三坐标表达，调整所述目标手术执行机构的姿态，从所述当前姿态调整为所述初始运动姿态。所述当前姿态可以是所述目标手术执行机构到达运动起点时的姿态。以穿刺手术为例，穿刺机构的姿态调整可以包括穿刺针的位置调整，穿刺角度的调整等。控制模块940可以将穿刺机构在所述运动起点(例如，穿刺点)时，穿刺针的位置调整至对准穿刺点，穿刺针的角度调整至符合规划运动路径限定的角度。例如，穿刺针与患者体表成45°。

在一些实施例中，步骤820和步骤830可以按顺序进行。例如，控制模块940可以首先控制所述目标执行机构移动，再进行姿态调整。在一些实施例中，步骤820和步骤830可以同时进行。例如，控制模块940可以同时控制所述目标执行机构进行移动，同时在移动的过程中调整姿态。在一些实施例中，步骤820和步骤830可以反序进行。例如，控制模块940可以首先控制所述目标手术执行机构完成姿态调整，再进行移动。

步骤840，控制所述目标手术执行机构以所述初始运动姿态基于所述规划运动路径执行所述微创手术。

在一些实施例中，当所述目标手术执行机构到达执行起始点，且姿态调整至所述初始运动姿态后，控制模块940可以基于所述规划运动路径限定的运动轨迹，控制所述目标手术机构开始运动。例如，控制穿刺针前进，刺入目标对象的内部。

在所述目标执行机构的运动过程中，由于目标对象的内部因素影响，即使所述目标手术执行机构按照规划运动路径运动，也会出现运动轨迹偏差的情况。例如，人体穿刺手术过程中，由于组织压力以及弹性的影响，穿刺针可能会被挤压出规划运动路径限定的运动轨迹。或者由于组织形变的影响，手术区域比如肿瘤疑似区域发生偏移，按照原先的规划运动路径穿刺针并不能到达所述手术区域。因此，控制系统900(例如，获取模块910)还可以实时获取所述目标手术执行机构的运动过程中，所述目标对象的手术区域以及所述目标手术执行机构的实时医学扫描图像。所述实时医学扫描图像同样可以由所述医学扫描设备对所述目标对象的手术区域以及所述微创手术装置进行扫描后得到。控制系统900(例如，计划模块930)可以基于所述实时医学扫描图像，调整所述运动控制计划。相同的或类似的，控制系统900(例如，计划模块930)可以基于利用目标识别算法和/或图像分割算法确定所述实时医学扫描图像中所述手术区域的显影区域，以及所述目标手术执行机构的显影区域。所使用的目标识别算法和/或图像分割算法如前述所示。之后，控制系统900(例如，计划模块930)可以确定所述手术区域的显影区域，以及所述目标手术执行机构的显影区域在图像坐标系中的位置。两者之间的位置连线可以被确定为新的运动路径。控制系统900(例如，计划模块930)可以基于该新的运动路径调整所述运动控制计划。例如，控制系统900(例如，计划模块930)可以将该新的运动路径确定为新的规划运动路径，并确认目标手术执行机构需要调整到的新的姿态，使其在后续运动过程中能够沿新的规划运动路径运动。在完成所述规划运动路径的调整后，控制系统900(例如，控制模块940)可以基于调整后的运动控制计划，继续控制所述目标手术执行机构运动。

在一些实施例中，所述实时医学扫描图像还可以被显示。控制系统900还可以包括显示模块(图9中未显示)。所述显示模块可以包括显示屏，可以在接收到所述实时医学扫描图像后，在显示屏上显示。

应当注意的是，上述有关图8中的各个步骤的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对图8中的各个步骤进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。

图9是根据本说明书一些实施例所示的微创手术装置的控制控制系统的示例性模块图。该控制系统可以实现对所述微创手术装置运动的高准确性控制。如图9所示，控制系统900可以包括获取模块910、确定模块920、计划模块930以及控制模块940。

获取模块910可以获取数据。获取模块910可以获取目标对象的手术区域以及微创手术装置的医学扫描图像。所述目标对象可以是需要执行微创手术的患者、动物等或其一部分。所述微创手术装置可以是如图1A-图5B所示的微创手术装置。所述医学扫描图像可以包括CT图像、MRI图像、PET图像、PET-CT图像、DSA图像等，其可以由医学扫描图像对所述目标对象的手术区域以及所述微创手术装置进行扫描后得到。获取模块910可以与这些医学扫描设备进行通信，以获取所述医学扫描图像。

确定模块920可以基于所述医学扫描图像，从所述一个或以上手术执行机构中确定针对所述手术区域执行所述微创手术的至少一个目标手术执行机构。确定模块920可以基于所述医学扫描图像分别确定所述手术区域的位置，以及一个或以上手术执行机构的位置。并基于这些位置，确定至少一个目标手术执行机构。

计划模块930可以确定与所述目标手术执行机构相关的运动控制计划。所述运动控制计划可以包括所述目标手术执行机构的初始运动姿态以及规划运动路径，以及运动起点。计划模块930可以基于所述医学扫描图像，确定所述手术区域的目标位置。并确定所述目标位置至所述目标对象的表面的目标路径。该目标路径可以被指定为所述规划运动路径。计划模块930在确定所述目标路径后，可以直接确定所述目标路径与所述目标对象的表面的目标交点。所述目标交点可以被指定为所述运动起点。计划模块930可以基于所述目标交点以及所述规划运动路径，确定所述目标手术执行机构的初始运动姿态。

控制模块940可以至少基于所述运动控制计划，控制所述目标手术执行机构运动。控制模块940可以基于所述医学扫描图像确定所述目标手术执行机构的当前位置，并控制所述目标手术执行机构从所述当前位置移动至所述运动起点。随后，控制模块940可以调整所述手术执行机构的当前姿态至所述初始运动姿态，并控制所述目标手术执行机构以所述初始运动姿态基于所述规划运动路径开始运动。

在一些实施例中，获取模块910还可以实时获取所述微创手术的执行过程中，所述目标对象的手术区域以及所述目标手术执行机构的实时医学扫描图像。计划模块930可以基于所述实时医学扫描图像，调整所述运动控制计划。控制模块940)可以基于调整后的运动控制计划，继续控制所述目标手术执行机构运动。

关于上述模块的其他描述，可以参考本申请其他部分，例如，图1A-图8。

应当理解，图9所示的系统及其模块可以利用各种方式来实现。例如，在一些实施例中，系统及其模块可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。其中，硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分则可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域技术人员可以理解上述的方法和系统可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本说明书的系统及其模块不仅可以有诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用例如由各种类型的处理器所执行的软件实现，还可以由上述硬件电路和软件的结合(例如，固件)来实现。

需要注意的是，以上对于模块的描述，仅为描述方便，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该系统的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个模块进行任意组合，或者构成子系统与其他模块连接。例如，各个模块可以共用一个存储模块，各个模块也可以分别具有各自的存储模块。诸如此类的变形，均在本说明书的保护范围之内。

图10是根据本申请的一些实施例所示的处理设备的示例性框图。处理设备1000可以包括用来实现本申请实施例中所描述的系统的任意部件。例如，处理设备1000可以用过硬件、软件程序、固件或其组合实现。例如，处理设备1000可以实现控制系统900。为了方便起见，图中仅绘制了一个处理设备，但是实现本申请实施例中所描述的计算功能可以以分布的方式、由一组相似的平台所实施，以分散系统的处理负荷。

在一些实施例中，处理设备1000可以包括处理器1010、存储器1020、输入/输出部件1030和通信端口1040。在一些实施例中，处理器(例如，CPU)1010可以以一个或多个处理器的形式执行程序指令。在一些实施例中，存储器1020包括不同形式的程序存储器和数据存储器，例如，硬盘、只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)等，用于存储由计算机处理和/或传输的各种各样的数据文件。在一些实施例中，输入/输出部件1030可以用于支持处理设备1000与其他部件之间的输入/输出。在一些实施例中，通信端口1040可以与网络连接，用于实现数据通信。示例性的处理设备可以包括存储在只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)和/或其他类型的非暂时性存储介质中的由处理器1010执行的程序指令。本说明书实施例的方法和/或流程可以以程序指令的方式实现。处理设备1000也可以通过网络通讯接收本申请中披露的程序和数据。

为理解方便，图10中仅示例性绘制了一个处理器。然而，需要注意的是，本说明书实施例中的处理设备1000可以包括多个处理器，因此本说明书实施例中描述的由一个处理器实现的操作和/或方法也可以共同地或独立地由多个处理器实现。例如，如果在本说明书中，处理设备1000的处理器执行步骤1和步骤2，应当理解的是，步骤1和步骤2也可以由处理设备1000的两个不同的处理器共同地或独立地执行(例如，第一处理器执行步骤1，第二处理器执行步骤2，或者第一和第二处理器共同地执行步骤1和步骤2)。

本申请还公开了一种微创手术系统。该微创手术系统可以包括如上所述的微创手术装置和处理器。所述微创手术装置可以是CT、MRI、PET、PET-CT、DAS等医学扫描设备引导的微创手术的执行装置，可以实现如穿刺活检、肿瘤消融、粒子植入、脑电极植入、射频或激光毁损等微创手术。其包括曲面网格支架和一个或以上手术执行机构。曲面网格支架承载所述手术执行机构，且所述手术执行机构可以在所述曲面网格支架上运动。同时，所述手术执行机构自身也可以实现直线运动以及旋转运动，用于改变位置以及各个部件的姿态。微创手术装置可以连同目标对象跟随扫描床一起进入医学扫描设备的扫描区域内，其不会影响扫描对象的医学图像的成像质量。在使用时，目标对象比如患者躺在扫描床上，所述微创手术装置的曲面网格支架将固定在扫描床上，并覆盖所述目标对象的手术区域。

所述处理器可以控制所述微创手术装置。当所述处理执行器可执行指令时，可以确定所述微创手术装置中执行微创手术的至少一个目标手术执行机构。所述目标手术执行机构可以是曲面网格支架上最接近目标对象的手术区域的手术执行机构。处理器可以根据医学扫描图像确定目标对象的手术区域与各个手术执行机构之间的相对位置，确定目标手术执行机构。

所述处理器还可确定与每一个目标手术执行机构相关的运动控制计划。该运动控制计划可以包括手术运动起点、目标手术执行机构的初始运动姿态和规划运动路径。所述处理器可以基于医学扫描图像确定目标对象的手术区域的位置，确定目标对象表面到手术区域的最佳路径作为规划运动路径。且该最近路径与目标对象表面的交点将被作为运动起点。能够确保目标手术执行机构开始沿规划运动路径前进的姿态将被作为目标手术执行机构的初始运动姿态。

所述处理器可以基于所述运动控制计划，控制所述目标手术执行机构运动。所述处理器可以控制所述目标手术执行机构运动到运动起点对应的位置，并调整目标手术执行机构在运动起点的姿态至初始姿态，开始沿规划运动路径开始运动，以开始运动。

所述处理器还可以实时获取手术过程中目标对象和目标手术执行机构的医学扫描图像，并基于新的医学扫描图像，实时调整目标执行机构的运动姿态，以确保所述目标执行机构正确安全地按既定要求运动。

关于所述微创手术装置与所述处理器的控制过程的描述可以与本申请图1A-图9的说明相同或类似。

本文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。

同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，本领域技术人员可以理解，本说明书的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本说明书的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本说明书的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令控制系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。

本说明书各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。

此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种微创手术装置，其特征在于，所述微创手术装置包括：

曲面网格支架，以及；

一个或以上手术执行机构；其中

所述曲面网格支架被配置为覆盖目标对象的手术区域并承载所述一个或以上手术执行机构，包括多个刚性网格线，所述多个刚性网格线相互配合形成多个网格区域；

所述手术执行机构被配置为执行微创手术，包括可运动支撑部件，所述可运动支撑部件由所述刚性网格线承载，所述手术执行机构藉由所述可运动支撑部件在所述网格线上的运动，在所述曲面网格支架的一个或以上的网格区域内运动。

2.根据权利要求1所述的微创手术装置，其特征在于，所述刚性网格线上设置有导轨，所述可运动支撑部件至少包括滑块，所述手术执行机构藉由所述可运动支撑部件的滑块在所述网格线的导轨上的滑动，在所述曲面网格支架的一个或以上的网格区域内运动。

3.根据权利要求1所述的微创手术装置，其特征在于，所述手术区域位于所述目标对象的内部，所述曲面支架的形状适配于所述目标对象的外形。

4.根据权利要求1所述的微创手术装置，其特征在于，所述手术执行机构还包括直线运动部件、旋转运动部件以及执行部件；

所述直线运动部件安装于所述可运动支撑部件之上，所述旋转运动部件安装于所述直线运动部件之上，所述执行部件安装于所述旋转运动部件之上；

其中，所述直线运动部件被配置为带动所述旋转运动部件以及所述执行部件进行双向直线运动，所述旋转运动部件被配置为带动所述执行部件至少进行第一旋转运动和第二旋转运动，所述第一旋转运动和所述第二旋转运动的旋转方向不一致。

5.根据权利要求4所述的微创手术装置，其特征在于，所述手术执行机构还包括伺服电机，所述伺服电机被配置为驱动所述可运动支撑部件、所述直线运动部件以及所述旋转运动部件。

6.根据权利要求4所述的微创手术装置，其特征在于，所述手术执行机构还包括伺服电机和关节模组，所述伺服电机被配置为驱动所述可运动支撑部件、所述直线运动部件以及所述执行部件，所述关节模组被配置为驱动所述旋转运动部件。

7.根据权利要求1所述的微创手术装置，其特征在于，所述手术执行机构还包括辅助部件，所述辅助部件被配置为获取所述微创手术的执行过程中与所述手术执行机构相关的环境信息。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的微创手术装置，所述微创手术装置由医学扫描可兼容材料制备。

9.一种微创手术装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取所述目标对象的手术区域以及如权利要求1-8中任一项所述的微创手术装置的医学扫描图像；

基于所述医学扫描图像，从所述一个或以上手术执行机构中确定对应于所述手术区域的至少一个目标手术执行机构；

对于每一个目标手术执行机构，

确定与所述目标手术执行机构相关的运动控制计划；

至少基于所述运动控制计划，控制所述目标手术执行机构运动。

10.一种微创手术系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-8中任一项所述的微创手术装置；以及

控制所述微创手术装置的处理器，所述处理器执行机器可执行指令，实现以下操作：

确定所述微创手术装置的至少一个目标手术执行机构；

确定与每一个目标手术执行机构相关的运动控制计划；

控制所述目标手术执行机构基于所述运动控制计划运动。

Images