CN115500950A - 内窥镜位姿调整方法、手术机器人及存储介质 - Google Patents

内窥镜位姿调整方法、手术机器人及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN115500950A
CN115500950A CN202211248253.1A CN202211248253A CN115500950A CN 115500950 A CN115500950 A CN 115500950A CN 202211248253 A CN202211248253 A CN 202211248253A CN 115500950 A CN115500950 A CN 115500950A
Authority
CN
China
Prior art keywords
endoscope
pose
surgical instrument
surgical
spatial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211248253.1A
Other languages
English (en)
Inventor
袁帅
蒋友坤
其他发明人请求不公开姓名
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Microport Medbot Group Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Microport Medbot Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Microport Medbot Group Co Ltd filed Critical Shanghai Microport Medbot Group Co Ltd
Priority to CN202211248253.1A priority Critical patent/CN115500950A/zh
Publication of CN115500950A publication Critical patent/CN115500950A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • A61B34/37Master-slave robots
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/107Visualisation of planned trajectories or target regions
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • A61B2034/302Surgical robots specifically adapted for manipulations within body cavities, e.g. within abdominal or thoracic cavities

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明提供一种内窥镜位姿调整方法、手术机器人及存储介质。相较于需要手术机器人需要退出主从控制模式,并在通过用户手动控制主控制臂并结合内窥镜的图像来调整内窥镜的位置方案,本发明根据相关机械臂的关节参数和内窥镜的视场角可以判断手术器械是否在内窥镜的理想区域之内,以及根据判断结果确定是否将内窥镜按照规划好的轨迹线路调整到目标空间位姿,本发明不需要手术机器人退出主从控制模式,也不需要用户手动调整操作,便可自动实现对手术器械和内窥镜的相对位置进行判断,以及进行后续的内窥镜位姿调整,特别地,在内窥镜的调整过程中不需要结合内窥镜反馈的图像,突破了手术器械必须在内窥镜反馈的图像中的限制。

Description

内窥镜位姿调整方法、手术机器人及存储介质
技术领域
本发明涉及医疗技术领域,特别涉及一种内窥镜位姿调整方法、手术机器人及存储介质。
背景技术
手术机器人的出现符合精准外科的发展趋势。手术机器人成为帮助医生完成手术有力工具,如da Vinci手术机器人已经应用在全球各大医院,因其伤害小、出血少、恢复快,为患者带来福音。
手术机器人其设计理念是采用微创伤方式,精准地实施复杂的外科手术。在传统的手术面临种种局限的情况下,发展出了手术机器人来替代传统手术,手术机器人突破了人眼的局限,采用立体成像技术,将内部器官更加清晰的呈现给操作者。在原来手伸不进的区域,器械臂能完成360度的转动、挪动、摆动、夹持,并避免抖动。创口小,出血少,恢复快,大大缩短了患者术后住院时间,术后存活率和康复率也能明显提高,受到广大医患的青睐,现在作为一种高端医疗器械,已广泛运用于各种临床手术中。
在医生通过手术机器人执行手术操作的过程中,需要保证手术器械和手术部位在术野内,比如目前常规的腔镜机器人一般通过脚踏或者手柄按键来触发中断退出主从控制,并使用主控制臂实现内窥镜位姿的调节以确保手术部位和手术器械在内窥镜的视野范围内。
上述手术机器人中内窥镜的位姿调节方案,相对比较耗时且不一定能够将内窥镜调节到理想位姿,这从一定程度上影响了腔镜机器人手术的效率及医生使用体验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内窥镜位姿调整方法、手术机器人及存储介质,以解决针对手术机器人的内窥镜位姿调整效率低且不一定能够将内窥镜调整到理想位姿的问题。
为解决上述技术问题,基于本发明的一个方面,本发明提供一种内窥镜位姿调整方法,其包括:
根据与手术器械连接的机械臂的关节信息获取所述手术器械的第一空间位姿,以及根据与内窥镜连接的机械臂的关节信息获取所述内窥镜的第二空间位姿;
基于所述第一空间位姿、所述第二空间位姿和所述内窥镜的视场角判断所述手术器械的末端是否在所述内窥镜的视野的理想区域之内;
若所述手术器械在所述理想区域之外,则基于所述第一空间位姿、所述第二空间位姿和所述视场角计算所述内窥镜对应所述理想区域的目标空间位姿,并根据所述第二空间位姿和所述目标空间位姿规划一轨迹线路;以及,
控制所述内窥镜按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿,并且在所述内窥镜的运动过程中实时优化更新所述轨迹线路以规避所述内窥镜预期发生的碰撞情况。
可选的,所述手术器械的数量为一把或至少两把;当所述手术器械的数量为至少两把时,所述内窥镜位姿调整方法包括:
基于至少两把所述手术器械各自的第一空间位姿、所述第二位姿和所述视场角判断至少两把所述手术器械的末端是否在所述理想区域之内;
若至少两把所述手术器械均在所述理想区域之外,则基于至少两把所述手术器械各自对应的第一空间位姿、所述第二位姿和所述视场角计算所述内窥镜对应所述理想区域的目标空间位姿。
可选的,当基于一把所述手术器械的第一空间位姿,所述第二空间位姿和所述视场角得到该把所述手术器械的末端位于所述内窥镜的轴线上,则判断所述手术器械在所述理想区域之内;
当基于至少两把所述手术器械各自的第一空间位姿、所述第二空间位姿和所述视场角得到所述内窥镜的轴线位于至少两把手术器械的末端之间,且至少两把所述手术器械的末端连接方向垂直所述内窥镜的轴线时,则判断所述手术器械在所述理想区域之内。
可选的,所述内窥镜位姿调整方法还包括:
所述手术器械在首次进入病灶区域时,调整所述内窥镜的位姿以使至少一把所述手术器械均在所述理想区域之内。
可选的,预期发生的所述碰撞情况包括所述内窥镜与所述手术器械之间的碰撞,和/或,预期发生的所述碰撞情况包括所述内窥镜与软体组织之间的碰撞。
可选的,预期发生的所述碰撞情况包括所述内窥镜与所述手术器械之间的碰撞时,所述内窥镜位姿调整方法包括:
根据所述第一空间位姿和所述第二空间位姿实时计算所述手术器械与所述内窥镜之间的距离,从而形成第一计算距离;
若所述第一计算距离小于第一安全距离,则优化更新所述轨迹线路以规避所述碰撞情况。
可选的,预期发生的所述碰撞情况包括所述内窥镜与所述软体组织之间的碰撞时,所述内窥镜位姿调整方法包括:
根据所述内窥镜反馈的图像信息实时计算所述内窥镜与所述软体组织之间的距离,从而形成第二计算距离;
若所述第二计算距离小于第二安全距离,则优化更新所述轨迹线路以规避所述碰撞情况。
可选的,所述内窥镜位姿调整方法还包括:
根据所述第二空间位姿以及所述目标空间位姿规划所述内窥镜沿所述轨迹线路的运动信息。
可选的,所述内窥镜位姿调整方法还包括:
在可视化装置上显示所述内窥镜沿所述轨迹线路的运动状态,以及在所述可视化装置上通过标识符映射所述内窥镜沿所述轨迹线路的运动信息。
可选的,所述内窥镜位姿调整方法还包括:
提供至少一个触发开关,所述触发开关用于被触发以使得所述机械臂驱动所述内窥镜按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿;
根据所述手术器械在所述理想区域之外时产生的第一提示信号判断是否触发所述触发开关。
可选的,所述触发开关被触发时产生第二提示信号,所述内窥镜位姿调整方法还包括:
根据所述触发开关每次被触发时产生的所述第二提示信号判断所述触发开关是否需要再次被触发;以及,
所述触发开关被触发的次数达到预设次数后,所述机械臂驱动所述内窥镜按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿。
基于本发明的另一个方面,本发明还提供一种手术机器人,其包括控制器、至少两条机械臂、内窥镜和手术器械,所述内窥镜和所述手术器械分别安装在不同的所述机械臂上,所述内窥镜被配置为提供病灶区域的视野,所述控制器被配置为执行如上所述的内窥镜位姿调整方法。
可选的,所述手术机器人包括至少三条机械臂以及至少两把所述手术器械,至少两把手术器械分别安装在不同的所述机械臂上。
可选的,所述手术机器人包括与所述控制器通信连接的至少一个触发开关,所述手术机器人根据所述手术器械在所述理想区域之外时产生第一提示信号,所述触发开关根据所述第一提示信号判断是否需要被触发;所述触发开关用于被触发以使得所述控制器控制所述机械臂驱使所述内窥镜按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿。
可选的,所述触发开关被触发时产生第二提示信号,所述触发开关根据每次被触发时产生的所述第二提示信号判断是否需要再次被触发;所述触发开关被触发的次数达到预设次数后,所述触发开关使得所述控制器控制所述机械臂驱使所述内窥镜按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿。
基于本发明的再一个方面,本发明还提供一种存储介质,该存储介质上存储有可被读写的程序,所述程序被执行时能够实现如上所述的内窥镜位姿调整方法。
综上所述,在本发明提供的内窥镜位姿调整方法、手术机器人及存储介质中,方法包括:根据与手术器械连接的机械臂的关节信息获取手术器械的第一空间位姿,以及根据与内窥镜连接的机械臂的关节信息获取内窥镜的第二空间位姿;基于第一空间位姿、第二空间位姿和内窥镜的视场角判断手术器械的末端是否在内窥镜的视野的理想区域之内;若手术器械在理想区域之外,则基于第一空间位姿、第二空间位姿和视场角计算内窥镜对应的理想区域的目标空间位姿,并根据第二空间位姿和目标空间位姿规划一轨迹线路;以及控制内窥镜按照轨迹线路运动至目标空间位姿,并且在内窥镜的运动过程中实时优化更新轨迹线路以规避内窥镜预期发生的碰撞情况。
如此配置,第一方面,相较于需要手术机器人需要退出主从控制模式,并在通过用户手动控制主控制臂并结合内窥镜的图像来调整内窥镜的位置方案,本发明根据已知的相关机械臂的关节参数和内窥镜的视场角可以判断手术器械是否在内窥镜的理想区域之内,以及根据判断结果确定是否将内窥镜按照规划好的轨迹线路调整到目标空间位姿,本发明不需要手术机器人退出主从控制模式,也不需要用户手动调整操作,便可自动实现对手术器械和内窥镜的相对位置进行判断,以及进行后续的内窥镜位姿调整,提高了内窥镜的位姿调整效率,特别地,本发明在内窥镜的调整过程中不需要结合内窥镜反馈的图像,突破了手术器械必须在内窥镜反馈的图像中的限制;第二方面,在内窥镜的运动过程中实时优化更新轨迹线路以规避内窥镜预期发生的碰撞情况,可以避免内窥镜在运动过程中可能发生的干涉碰撞情况,提升手术安全性。
需说明的是,由于本发明提供的手术机器人和存储介质与本发明提供的内窥镜位姿调整方法属于同一发明构思,因此本发明提供的手术机器人和存储介质具有本发明提供的内窥镜位姿调整方法的所有有益效果,故不再对本发明提供的手术机器人和存储介质所具有的有益效果进行一一赘述。
附图说明
本领域的普通技术人员应当理解,提供的附图用于更好地理解本发明,而不对本发明的范围构成任何限定。其中:
图1是本发明一实施例的手术机器人的应用场景示意图;
图2是本发明一实施例的患者台车的结构示意图;
图3是本发明一实施例的医生控制台的结构示意图;
图4是本发明一实施例的内窥镜位姿调整方法的流程图;
图5A是本发明一实施例的一把手术器械位于内窥镜的视野的理想区域之内的示意图;
图5B是本发明一实施例的一把手术器械位于内窥镜的视野的理想区域之内时另一示意图;
图6A是本发明一实施例的两把手术器械位于内窥镜的视野的理想区域之内的示意图;
图6B是本发明一实施例的两把手术器械位于内窥镜的视野的理想区域之内的另一示意图;
图7是本发明一实施例的内窥镜从当前空间位姿调整到目标空间位姿的示意图;
图8是本发明一实施例的标识符的示意图;
图9是本发明一实施例的内窥镜调整空间位姿的流程图;
图10是本发明一实施例的内窥镜调整空间位姿的另一流程图;
图11是本发明一实施例的根据内窥镜的空间位姿设定手术器械的初始位姿的流程图。
附图中:
100-医生控制台;110-主控制臂;120-第二显示单元;130-脚踏开关;
200-患者台车;210-底座;220-机械臂;
300-图像台车;310-第一显示单元;
400-手术器械;401-第一手术器械;402-第二手术器械;
500-内窥镜;
600-标识符。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚,以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外,附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的,各附图需要展示的侧重点不同,有时会采用不同的比例。
如在本发明中所使用的,单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象,术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的,术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的,术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的,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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征,“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分,其不仅包括端点,术语“安装”、“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,或成一体;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,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外,如在本发明中所使用的,一元件设置于另一元件,通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系,且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动,而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位姿关系,即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位,除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1是本发明一实施例的手术机器人的应用场景示意图。如图1所示,本发明一实施例示意性地给出了手术机器人一种应用场景,手术机器人包括彼此之间可通信连接的医生控制台100、患者台车200和图像台车300。
图2是本发明一实施例的患者台车的结构示意图。如图2所示,所述患者台车200包括底座210以及安装于所述底座210上的至少一条机械臂220(通常地,机械臂220的数量不低于两条),其中,至少一条所述机械臂220的末端安装有手术器械400,至少一条所述机械臂220的末端安装有内窥镜500,在本技术领域中,安装有内窥镜500的机械臂也被称之为持镜臂。需要说明的是,如本领域技术人员所能理解的,当所述底座210上仅设有一条机械臂220时,所述手术器械400和所述内窥镜可以安装于同一条机械臂220上;当所述底座210上仅设有多条机械臂220时,所述手术器械400和所述内窥镜500可以安装于不同的机械臂220上。通常地,手术器械400和内窥镜500分别安装在不同的机械臂220上,可以分别独立控制。手术器械400比如可以是高频电刀,比如执行夹、切、剪等操作,一般地,指的是手术器械400的末端(即先进入患者体内的一端)来执行手术操作。
具体地,手术器械400和内窥镜500可以通过患者表面的戳卡孔伸入到患者体内。通过内窥镜500可以在有效视野内采集内窥图像,具体包括获取人体组织器官、手术器械400、血管以及体液等手术场景图像信息,所采集的内窥图像能够被传递至图像台车300的第一显示单元310上进行显示,以供医生观察手术部位的图像信息。
图3是本发明一实施例的医生控制台的结构示意图。如图3所示,医生控制台100包括至少一条主控制臂110。在手术过程中,坐在所述医生控制台100的操作者(即医生)通过操纵所述主控制臂110可以控制位于机械臂220上的手术器械400和内窥镜500进行运动,完成各种操作,从而达到为患者做手术的目的。在实际操作过程中,操作者通过医生控制台100上的第二显示单元120观察传回的内窥图像,通过操纵主控制臂110控制位于机械臂220上的手术器械400和内窥镜500进行运动。进一步地,医生控制台还包括脚踏开关130,脚踏开关130用于供医生踩压从而被触发完成电切、电凝、模式切换(主要指是否中断主从控制模式)等相关操作指令的输入。
具体地,在手术过程中,操作者通过医生控制台(各器械对应的主控制臂110)来实现手术机器人的主从控制模式,从而对手术器械400和内窥镜500进行主从控制,进而实现手术操作。在手术过程中,操作者(医生)通过对应的主控制臂操作手术器械400,手术器械400是处于动态运动状态的,需要保证手术器械处于内窥镜500的有效视野内,方便医生通过第二显示单元120来观察手术情况。现有技术中,当医生通过第二显示单元120观察不到手术器械400的图像信息,或者反馈的图像信息较模糊,此时医生会踩压脚踏开关130以使手术机器人中断退出主从控制模式,随后通过与内窥镜500对应的这条主控制臂110来调整内窥镜500的位姿,以使手术器械400重新出现内窥镜500的有效视野内,医生可以通过第二显示单元120清晰地观察到手术器械400的图像信息。上述手术机器人中内窥镜500的位姿调整方案,需要医生来控制操作,比较耗时且不一定能够将内窥镜调整到理想的位姿,对医生的使用体验不佳,另外,调整内窥镜的位姿之前还需要使得手术机器人退出主从控制模式,这在一定程度上也影响调整效率。
有鉴于此,本发明一实施例提供一种应用于上述手术机器人的内窥镜位姿调整方法,以解决针对手术机器人的内窥镜位姿调整效率低且不一定能够将内窥镜调整到理想位姿的问题。图4是本发明一实施例的内窥镜位姿调整方法的流程图,本实施例的内窥镜位姿调整方法至少包括步骤S1、S2、S3和S4。
S1:根据与手术器械400连接的机械臂220的关节信息获取所述手术器械400的第一空间位姿,以及根据与内窥镜500连接的机械臂220的关节信息获取所述内窥镜500的第二空间位姿。
具体而言,结合参阅图2,机械臂220具有多个转动关节,在空间范围内具有多个自由度,从而操作与之连接的手术器械400或内窥镜500在空间范围内移动。手术机器人通常会预先配置好机械臂220与器械(这里的器械指的是内窥镜500或手术器械400)之间的映射关系,通过该映射关系可以基于机械臂的关节信息(比如机械臂220中各个关节的角度)得到器械的位置信息和姿态信息,即器械的位姿,这里器械的姿态信息可进一步理解为器械在空间中的姿态,比如处于倾斜姿态(可以得到倾斜的角度),例如内窥镜500的轴向与重力方向的角度。如此,可以根据与手术器械400连接的机械臂220的关节信息得到手术器械400的空间位姿,以及可以根据与内窥镜500连接的机械臂220的关节信息得到内窥镜500的空间位姿,本实施例中,将手术器械400的空间位姿定义为第一空间位姿,内窥镜500的空间位姿定义为第二空间位姿,这样可以基于第一空间位姿和第二空间位姿计算得到手术器械400与内窥镜500之间的相对位置和相对姿态。通常地,关节信息包括关节角度,可以在机械臂220的关节处设置角度传感器以及编码器来采集关节角度信息。
示例性而言,比如配置给手术机器人的映射关系为映射函数k,机械臂220的关节信息为关节角度q,器械的位姿信息参数为x,则可通过x=k*q来得到器械的空间位姿。
S2:基于所述第一空间位姿、所述第二空间位姿和所述内窥镜500的视场角α判断所述手术器械400的末端是否在所述内窥镜500的视野的理想区域之内。可理解的,内窥镜500的视场角α决定了内窥镜500的视野大小,内窥镜500的视野大致呈锥形,内窥镜500的视场角α比如可以是60°。
具体而言,在基于第一空间位姿和第二空间位姿得到手术器械400和内窥镜500的相对空间位姿之后,从而在结合内窥镜500的视场角α可以得到手术器械400与内窥镜500的视野的相对位置关系,进而可以据此相对位置关系判断手术器械400的末端是否在内窥镜500的视野的理想区域之内。需说明的是,在手术过程中,不仅需要保证手术器械400的末端在内窥镜500视野之内,还需要保证手术器械400的末端在视野的理想区域之内,从而保证医生可以根据第二显示单元120来清楚地观察到手术器械400的末端的状态,从而精准地完成手术操作。比如手术器械400的末端位于内窥镜500的视野的边缘,虽然也通过第二显示单元120观察到手术器械400的末端状态,但可能图像画面不太清楚,那么应该调整内窥镜500的位姿,以使手术器械400的末端尽可能靠近内窥镜500的轴线,从而在第二显示单元120上清晰地显示手术器械400的末端状态。
S3:若所述手术器械400在所述理想区域之外,则基于所述第一空间位姿、所述第二空间位姿和视场角α计算所述内窥镜500对应所述理想区域的目标空间位姿,并根据所述第二空间位姿和所述目标空间位姿规划一轨迹线路。
具体而言,在手术过程中,医生通过主控制臂110来操纵机械臂220,从而操作手术器械400,手术器械400在手术过程中是处于动态,手术器械400的位置和姿态处于变化状态中,当基于所述第一空间位姿、所述第二空间位姿和视场角α计算得到手术器械400的末端不在内窥镜500的视野的理想区域之内时,手术机器人(比如医生控制台100)会自动根据所述第一空间位姿、所述第二空间位姿和视场角α计算所述内窥镜500对应所述理想区域的目标空间位姿,并根据第二空间位姿和目标空间位姿规划一轨迹线路。可理解的,当内窥镜500按照所述的轨迹线路调整到目标空间位姿之后,手术器械400会重新位于内窥镜500的视野的理想区域之内。可理解的,第二空间位姿也即是内窥镜500当前的空间位姿,目标空间位姿也即是内窥镜500需要调整达到的空间位姿。手术器械400的数量为至少一把,当数量多于一把时,每把手术器械400连接是不同的机械臂400,并根据前文可知,手术器械400与内窥镜500也是安装在不同的机械臂400上。
图5A是本发明一实施例的一把手术器械位于内窥镜的视野的理想区域之内的示意图,图5B是本发明一实施例的一把手术器械位于内窥镜的视野的理想区域之内时另一示意图。进一步的,参阅图5A和图5B,当手术器械400的数量为一把时(图5A和图5B中的这把手术器械记作第一手术器械401),则可以根据该把手术器械400的第一空间位姿,并结合所述内窥镜500的第二空间位姿和内窥镜500的视场角α判断所该把手术器械400是否在所述理想区域之内,并根据判断结果是否进行后续内窥镜500的位姿调整。
更进一步地,参阅图5A和图5B,针对一把手术器械400是否在理想区域之内的判断方法为:当基于一把所述手术器械400的第一空间位姿,所述第二空间位姿和所述视场角α得到该把所述手术器械400的末端位于所述内窥镜500的轴线上(图5A所示),则判断所述手术器械在所述理想区域之内。较佳地,进一步为手术器械400的末端位于内窥镜500的轴线上且该把手术器械的末端的关节轴线平行于所述内窥镜500的轴线时,则判断该把手术器械400位于所述内窥镜500的视野的理想区域之内。需说明的是,手术器械400的末端通常会配置有相关的关节,操作人员可通过操作对应的机械臂220从而来操作手术器械400,进而操作手术器械400的末端的关节,进而执行相应的手术操作,而该关节的关节轴线的空间位置、角度等信息均可以通过与该把手术器械400连接的机械臂的关节信息得到。若该把手术器械400在所述理想区域之外,则基于该把手术器械的第一空间位姿、所述第二位姿和所述视场角α计算所述内窥镜500对应所述理想区域的目标空间位姿。
进一步地,若手术器械400的数量为至少两把,且至少两把手术器械400连接在不同的机械臂220上。内窥镜的位姿调整方法进一步包括:基于至少两把所述手术器械400各自的第一空间位姿、所述第二位姿和所述视场角α判断至少两把所述手术器械400的末端是否在所述理想区域之内;若至少两把所述手术器械400均在所述理想区域之外,则基于至少两把所述手术器械各自对应的第一空间位姿、所述第二位姿和所述视场角α计算所述内窥镜500对应所述理想区域的目标空间位姿。
在实际手术操作过程中,通常会有至少两把不同的手术器械400同时配合进行手术操作,那么就需要保证各把手术器械400的末端均位于内窥镜500的视野的理想区域之内,相应的,可通过各把手术器械400各自连接的机械臂220获取得到各把手术器械400各自对应的第一空间位姿,从而可以得到各把手术器械400之间的相对空间位姿,进而基于第二空间位姿和视场角α得到各把手术器械400在内窥镜4500的视野的相对位置关系,并判断是否需要计算目标空间位姿以及是否需要调整内窥镜500。
具体而言,在实际手术场景中,医生的左右手分别操作一条主控制臂110,从而可以通过两条机械臂220分别操作两把不同的手术器械400(分别记作第一手术器械401和第二手术器械402),通过第一手术器械401和第二手术器械402的配合完成手术操作。通过各自的机械臂220可以分别得到第一手术器械401对应的第一空间位姿以及第二手术器械402的第一空间位姿,并据此得到第一手术器械401和第二手术器械402的相对空间位姿,进而基于第二空间位姿和视场角α判断第一手术器械401和第二手术器械402是否均在内窥镜500的视野的理想区域之内。以及可通过第一手术器械401各自对应的第一空间位姿、第二空间位姿和视场角α计算得到目标空间位姿。
在一实施例中,关于理想区域的描述,当基于至少两把所述手术器械400各自的第一空间位姿、所述第二空间位姿和视场角α得到所述内窥镜500的轴线位于至少两把手术器械400的末端之间,且至少两把所述手术器械400的末端连接方向垂直所述内窥镜500的轴线时,则判断所述手术器械400在所述理想区域之内。
图6A是本发明一实施例的两把手术器械位于内窥镜的视野的理想区域之内的示意图,图6B是本发明一实施例的两把手术器械位于内窥镜的视野的理想区域之内时内窥镜反馈的图像信息的示意图。示例性而言,参阅图5和图6,医生的左手通过对应的主控制臂110和机械臂220来操纵第一手术器械401,医生的右手通过对应的主控制臂110和机械臂220来操纵第二手术器械402,当第一手术器械401和第二手术器械402均位于内窥镜500的视野之内,且第一手术器械401的末端和第二手术器械402的末端分别位于内窥镜500的轴线两侧,第一手术器械401的末端和第二手术器械402的末端之间的连线方向垂直内窥镜500的轴向时,在第二显示单元上的图像信息会显示第一手术器械401的末端和第二手术器械402的末端分别位于图像的左右两侧位置,图像的周边显示软体组织信息,此时可认为第一手术器械401和第二手术器械402均位于内窥镜500的视野的理想区域之内。优选地,当第一手术器械401的末端的位置和第二手术器械402的末端的位置关于内窥镜500的轴线对称时,可认为第一手术器械401和第二手术器械402处于理想区域之内。
S4:控制所述内窥镜500按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿,并且在所述内窥镜500的运动过程中实时优化更新所述轨迹线路以规避所述内窥镜500预期发生的碰撞情况。
具体而言,参阅图7,图7是本发明一实施例的内窥镜从当前空间位姿调整到目标空间位姿的示意图,当判断到手术器械400的末端位于理想区域之外时,手术机器人自动根据第二空间位姿(可理解的,第二空间位姿也即是内窥镜500的当前空间位姿)和计算的目标空间位姿规划一轨迹线路,并控制与内窥镜500连接的机械臂220动作,使得内窥镜500按照该轨迹线路运动至目标空间位姿,以使各把手术器械400重新位于内窥镜500的视野的理想区域之内。此外,在内窥镜500沿着轨迹线路运动的过程中,手术机器人实时检测躲避对象,并实时重新规划轨迹线路,避免内窥镜500与躲避对象可能会发生的碰撞情况,从而保证手术安全性。
进一步地,躲避对象包括但不限于是患者体内的软体组织以及通过戳卡孔插入患者体内的手术器械400,相应地,内窥镜500预期发生的碰撞情况包括但不限于是所述内窥镜500与所述手术器械400之间的碰撞以及所述内窥镜500与软体组织之间的碰撞。
在一实施例中,预期发生的所述碰撞情况包括所述内窥镜500与所述手术器械400之间的碰撞时,所述内窥镜位姿调整方法包括:根据所述第一空间位姿和所述第二空间位姿实时计算所述手术器械400与所述内窥镜500之间的距离,并将二者之间的距离记作第一计算距离;若所述第一计算距离小于手术机器人设定的第一安全距离,则优化更新所述轨迹线路以规避所述碰撞情况。可理解的,此种碰撞情况的规避方案中,不需要借助内窥镜500反馈的图像信息,根据与手术机械400连接的机械臂220的关节信息以及与内窥镜500连接的机械臂220的关节信息便可实现。
在另一实施例中,预期发生的所述碰撞情况包括所述内窥镜500与所述软体组织之间的碰撞时,所述内窥镜位姿调整方法包括:根据所述内窥镜500反馈的图像信息实时计算所述内窥镜500与所述软体组织之间的距离,从而形成第二计算距离;若所述第二计算距离小于手术机器人设定的第二安全距离,则优化更新所述轨迹线路以规避所述碰撞情况。进一步地,内窥镜500反馈的图像信息通过第二显示单元120可视化,便于医生实时观察内窥镜500与软体组织的相对位置关系,从而实施相应的安全操作,进一步提高手术安全性。
优选地,所述内窥镜位姿调整方法还包括:根据所述第二空间位姿以及所述目标空间位姿规划所述内窥镜500沿所述轨迹线路的运动信息。运动信息包括但不限于内窥镜500的运动速度、运动方向等,从而可以提前规划好内窥镜500在轨迹线路500上各路段的运动速度和/或运动方向,保证内窥镜500可以稳定地调整到目标空间位姿。
较佳地,所述内窥镜位姿调整方法还包括:在可视化装置上显示所述内窥镜沿所述轨迹线路的运动状态,可以保证医生实时掌握内窥镜500的运动状态,以及在所述可视化装置上通过标识符600映射所述内窥镜500沿所述轨迹线路的运动信息。这里的可视化装置比如可以是第一显示单元310,也可以是第二显示单元120,当然还可以是配置的其他显示装置。
标识符的形式本实施不做限制,在一示例性的实施例中,请参阅图8,图8是本发明一实施例的标识符的示意图,标识符600比如可以是箭头,进一步可以是单向箭头,单向箭头的指向表示内窥镜500的运动方向,单向箭头的长短表示内窥镜500的运动速度大小。
可选的,所述内窥镜位姿调整方法还包括:根据所述手术器械400在所述理想区域之外时产生第一提示信号;提供至少一个触发开关(触发开关比如可以是设置在医生控制台100上),根据所述第一提示信号判断是否需要触发所述触发开关;其中,所述触发开关被触发时使得对应的所述机械臂220驱动所述内窥镜500按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿。这里的触发开关包括但不限于是脚踏开关、调节按键和触控屏,相应的,脚踏开关130被用户踩压时认为脚踏开关130被触发,调节按键被按压时认为调节按键被触发,触控屏被触控到相关的区域时认为触控屏被触发;这里的第一提示信号比如可以是声音信号(比如语音提示、铃声提示等)、视觉信号(颜色、文字、图像等)或视听信号(视觉信号和听觉信号相结合)。
具体而言,当判断到手术器械400位于内窥镜500的视野的理想区域之外时,手术机器人产生第一提示信号,比如第一提示信号为视觉信号,以“是否需要调整内窥镜”的弹框出现在显示部件上(比如第一显示单元310或第二显示单元120),医生可以根据该弹框确认是否需要进行后续的内窥镜500的调整步骤。进一步地,以设置调节按键被触发的方式为例,若医生接收到了第一提示信号,可判断是否需要按压调节按键。用户判断需要按压调节按键,并进行了按压动作,调节按键被触发从而启动相应的模块自动完成后续的内窥镜500的调整步骤。在其他一些实施例中,医生接收到第一提示信号后,也可通过踩压脚踏开关130来启动相应的模块完成后续的内窥镜500的调整步骤,或者在触控屏上触控相应的区域来启动相应的模块完成后续的内窥镜500的调整步骤。如此,让医生根据第一提示信号判断是否需要进行后续内窥镜的操作,提升医生的主动控制性,也提高了手术机器人的安全性。
进一步,所述触发开关被触发时产生第二提示信号,所述内窥镜位姿调整方法还包括:根据所述触发开关每次被触发时产生的所述第二提示信号判断所述触发开关是否需要再次被触发;以及所述触发开关被触发的次数达到预设次数后,所述机械臂驱动所述内窥镜500按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿。第二提示信号的形式可以与第一提示信号的形式相同,第二提示信号也可以是视觉信号、听觉信号或视听信号。
具体而言,手术机器人产生第一提示信号后,用户判断需要将触发开关进行触发,用户触发一次触发开关后,触发开关产生一次第二提示信号,用户根据第二提信号判断需要又一次将触发开关进行触发,再次触发后触发开关又一次产生第二提示信号,用户再根据此次的第二提示信号判断需要再次将触发开关触发,这样重复多次,直到触发开关被用户执行触发的动作达到预设次数(这里具体数字不做限制,本领域技术人员可根据实际手术场景相应配置,比如预设次数配置为3次)后,触发开关使得对应的机械臂220驱动内窥镜500按照轨迹线路运动至目标空间位姿。如此配置,考虑到手术场景中,触发开关可能被误触发,比如用户没有接收到第一提示信号却不小心触发了触发开关,本实施例通过触发开关产生第二提示信号,以及触发开关被触发多次后才能执行内窥镜500的调整步骤,极大地提高了手术机器人的安全性。另外,若用户确实将触发开关误触发了,用户也可以根据第二提示信号判断到触发开关当前时刻被误触发了,从而实施后面的安全操作。
以触发开关为控制台100上的脚踏开关进行示例说明。为了避免医生误踩脚踏开关130导致内窥镜500位姿变化,本实施例的脚踏开关130需要被多次踩踏确认才能进行内窥镜的位姿调整。具体而言,参阅图9,图9是本发明一实施例的通过脚踏开关控制内窥镜调整空间位姿的流程图,当医生首次踩压脚踏开关130时,在软件界面给出相应的提示,这里的相应的提示即第二提示信号,比如软件界面出现弹框“进入内窥镜调整模式,请松开脚踏并再次踩下”,医生确认需要调整内窥镜500,则再次踩下脚踏开关130,此时再次出现弹框“进入内窥镜调整模式,请松开脚踏并再次踩下”,医生如此多次(比如三次)踩压脚踏开关130后,手术机器人自动进行后续内窥镜500的调整。优选地,在内窥镜500自动调整的过程中,软件界面还可出现弹框“系统正在自动调整内窥镜的位姿”,以使医生实时掌握内窥镜500的状态。
图10是本发明一实施例的内窥镜调整空间位姿的另一流程图。在一些实施例中,参阅图10,在手术过程中,手术机器人准备进入主从控制模式,当判断到手术器械400位于理想区域内时,则手术机器人直接进入到主从控制模式;若判断到手术器械400位于理想区域之外时,则可根据前文所述的第一提示信号来提示医生踩下脚踏开关130,并在第二提示信号的多次确认后手术机器人自动实现内窥镜500的调整,直到内窥镜到达目标空间位姿,此时手术机器人进入到主从控制模式。需说明的是,手术过程中当手术器械400不在内窥镜500的视野的理想区域内时,手术机器人无法自动进入主从控制模式,可根据第一提示信号进行后续的相关操作,而这里的手术机器人是否进入主从控制模式是根据手术器械400在不在内窥镜500的视野的理想区域之内决定的,而非现有技术中通过医生踩压脚踏开关来主动中断退出手术机器人的主从控制模式。
优选地,所述内窥镜位姿调整方法还包括:所述手术器械400通过戳卡孔首次进入患者的病灶区域时,调整所述内窥镜500的位姿以使至少两把所述手术器械均在所述理想区域之内。示例而言,当第一手术器械401和第二手术器械402首次进入到病灶区域时,医生可以主动操纵主控臂110进而操作机械臂220以使内窥镜500满足目标空间位姿要求,也可以驱动相应的触发开关使得手术机器人自动通过机械臂220调整内窥镜500的位姿至目标空间位姿,使得第一手术器械401和第二手术器械402首次进入到病灶区域均可位于视野的理想区域,这样可以有效地提升至少两把手术器械400初始位置和初始姿态的确认效率。
进一步地,在手术器械400和内窥镜500初次插入患者的腹腔内时,手术器械400的初始位姿并不再内窥镜500的视野内,需要不断调整内窥镜500的位姿以使手术器械400出现在内窥镜500的视野中,并位于理想区域内。但是仍存在一种情况,对于多把(比如两把)手术器械400,无论内窥镜500怎么调整位姿,均不能够使得各把手术器械400同时均在理想区域内。基于此,本实施例的内窥镜调整方法还包括:所述手术器械400通过戳卡孔首次进入患者的病灶区域(腹腔内部)时,通过内窥镜500的空间位姿(第二空间位姿)调整手术器械400的空间位姿(第一空间位姿),直到所述目标空间位姿能够基于至少两把手术器械400各自的第一空间位姿、第二空间位姿和视场角α计算得到,换言之,当检测判断到内窥镜500无论怎么调整均不能同时显示各把手术器械400的末端,此时需要多次调整各把手术器械400的空间位姿,直到检测到内窥镜500的空间位姿可以基于各把手术器械400的第一空间位姿和内窥镜500的第二空间位姿和视场角α调整至目标空间位姿,从而同时显示各把手术器械400的末端。
具体而言,参阅图11,图11是本发明一实施例的根据内窥镜的空间位姿设定手术器械的初始位姿的流程图,在临床使用中,需要确认手术器械400初始位置和初始姿态,在此过程中,当至少两把手术器械400和内窥镜500均插入患者的腹腔后,医生踩下脚踏开关130,手术机器人自动判断是否可以将内窥镜500调整到某一空间位姿后能够显示各把手术器械400的末端状态,若可以显示,说明内窥镜500的目标空间位姿可调,则手术机器人自动进行内窥镜500的调整,以使手术器械400首次插入腹腔后便可在内窥镜500的视野的理想区域内;若手术机器人自动判断无论怎么调整内窥镜500的空间位姿后都不能够同时显示各把手术器械400的末端状态,说明内窥镜500的目标空间位姿不可调整,此时手术机器人将根据手术器械400当前的空间位姿和内窥镜500当前的空间位姿给出手术器械调节指示信息,医生可以根据该指示信息通过主控制臂110和机械臂220来对手术器械400的空间位姿进行调整,或者手术机器人自动进行手术器械400的空间位姿调整,直到手术机器人根据手术器械400和内窥镜500之间的相对空间位姿以及视场角α判断到将内窥镜500调整后可以将各把手术器械400的末端显示,说明多次调整手术器械400的空间位姿后,内窥镜500的目标空间位姿可调,则手术机器人后续自动进行内窥镜500的调整,以使手术器械400首次插入腹腔后便可在内窥镜500的视野的理想区域内。
当然,针对患者体内的手术器械的仅为一把时,也可能会出现无论怎么调整内窥镜500的位姿还是无法使得该把手术器械400在内窥镜500的视野理想区域之内,此时则需要控制对应的机械臂220多次调整该把手术器械400的空间位姿,直到手术器械400被多次调整空间位姿后,手术机器人可以根据手术器械400和内窥镜500之间的相对空间位姿以及视场角α判断到将内窥镜500调整后就能将该把手术器械400的末端显示在理想区域之内,进而说明多次调整手术器械400的空间位姿后,内窥镜500的目标空间位姿可调,则手术机器人后续自动进行内窥镜500的调整,以使该把手术器械400首次插入腹腔后便可在内窥镜500的视野的理想区域内。
可选地,针对插入的手术器械400为至少两把的另一种调整情况:无论内窥镜500怎么调整位姿,均不能够使得各把手术器械400同时均在理想区域内,操作者也可以先选择任意一把手术器械400,并首先使得被选择的这把手术器械出现在内窥镜的视野理想区域内,具体调整方法可参阅上述针插入一把手术器械400的调整方式进而理解,这里不再重复说明。
与所述的内窥镜位姿调整方法基于同一发明思想,本发明一实施例还提供一种手术机器人,该手术机器人包括控制器、至少两条机械臂220、内窥镜500和手术器械400,所述内窥镜500和所述手术器械400分别安装在不同的所述机械臂220上,所述内窥镜500被配置为提供病灶区域的视野,所述控制器被配置为执行如上所述的内窥镜位姿调整方法的各个步骤。进一步地,考虑实际应用场景中医生通常使用左右手来通过医生控制台100同时操作两条机械臂220,所述手术机器人包括至少三条机械臂220以及至少两把所述手术器械400,至少两把手术器械400分别安装在不同的所述机械臂220上。
优选地,所述手术机器人包括与所述控制器通信连接的至少一个触发开关,所述手术机器人根据所述手术器械400在所述理想区域之外时产生第一提示信号,所述触发开关根据所述第一提示信号判断是否需要被触发;所述触发开关用于被触发以使得所述控制器控制所述机械臂220驱使所述内窥镜500按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿。
进一步地,所述触发开关被触发时产生第二提示信号,所述触发开关根据每次被触发时产生的所述第二提示信号判断是否需要再次被触发;所述触发开关被触发的次数达到预设次数后,所述触发开关使得所述控制器控制所述机械臂220驱使所述内窥镜500按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿。
需说明的是,本领域人员可根据依据图1-图3描述的手术机器人以及前文所述的内窥镜位姿调整方法进而理解这里的手术机器人,这里不再展开说明。
基于上述的内窥镜位姿调整方法,本发明一实施例还提供一种存储介质,该存储介质上存储有可被读写的程序,所述程序被执行时能够实现如上所述的内窥镜位姿调整方法。具体的,本发明提供的内窥镜位姿调整方法,可编成程序或软件,存储于所述可读存储介质上,实际使用中,利用该可读存储介质所存储的程序,来执行所述内窥镜位姿调整方法的各个步骤。而该可读存储介质可集成设置于手术机器人的控制器中,或独立设置于其它的硬件中。
综上所述,在本发明提供的内窥镜位姿调整方法、手术机器人及存储介质中,方法包括:根据与手术器械连接的机械臂的关节信息获取手术器械的第一空间位姿,以及根据与内窥镜连接的机械臂的关节信息获取内窥镜的第二空间位姿;基于第一空间位姿、第二空间位姿和内窥镜的视场角判断手术器械的末端是否在内窥镜的视野的理想区域之内;若手术器械在理想区域之外,则基于第一空间位姿、第二空间位姿和视场角计算内窥镜对应的理想区域的目标空间位姿,并根据第二空间位姿和目标空间位姿规划一轨迹线路;以及控制内窥镜按照轨迹线路运动至目标空间位姿,并且在内窥镜的运动过程中实时优化更新轨迹线路以规避内窥镜预期发生的碰撞情况。如此配置,第一方面,相较于需要手术机器人需要退出主从控制模式,并在通过用户手动控制主控制臂并结合内窥镜的图像来调整内窥镜的位置方案,本发明根据已知的相关机械臂的关节参数和内窥镜的视场角可以判断手术器械是否在内窥镜的理想区域之内,以及根据判断结果确定是否将内窥镜按照规划好的轨迹线路调整到目标空间位姿,本发明不需要手术机器人退出主从控制模式,也不需要用户手动调整操作,便可自动实现对手术器械和内窥镜的相对位置进行判断,以及进行后续的内窥镜位姿调整,提高了内窥镜的位姿调整效率,无需改变用户位姿,可明显提升用户体验,特别地,本发明在内窥镜的调整过程中不需要结合内窥镜反馈的图像,突破了手术器械必须在内窥镜反馈的图像中的限制;第二方面,在内窥镜的运动过程中实时优化更新轨迹线路以规避内窥镜预期发生的碰撞情况,可以避免内窥镜在运动过程中可能发生的干涉碰撞情况,提升手术安全性。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述,并非对本发明范围的任何限定,本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (16)

1.一种内窥镜位姿调整方法,其特征在于,包括:
根据与手术器械连接的机械臂的关节信息获取所述手术器械的第一空间位姿,以及根据与内窥镜连接的机械臂的关节信息获取所述内窥镜的第二空间位姿;
基于所述第一空间位姿、所述第二空间位姿和所述内窥镜的视场角判断所述手术器械的末端是否在所述内窥镜的视野的理想区域之内;
若所述手术器械在所述理想区域之外,则基于所述第一空间位姿、所述第二空间位姿和所述视场角计算所述内窥镜对应所述理想区域的目标空间位姿,并根据所述第二空间位姿和所述目标空间位姿规划一轨迹线路;以及,
控制所述内窥镜按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿,并且在所述内窥镜的运动过程中实时优化更新所述轨迹线路以规避所述内窥镜预期发生的碰撞情况。
2.根据权利要求1所述的内窥镜位姿调整方法,其特征在于,所述手术器械的数量为一把或至少两把;当所述手术器械的数量为至少两把时,所述内窥镜位姿调整方法包括:
基于至少两把所述手术器械各自的第一空间位姿、所述第二位姿和所述视场角判断至少两把所述手术器械的末端是否在所述理想区域之内;
若至少两把所述手术器械均在所述理想区域之外,则基于至少两把所述手术器械各自对应的第一空间位姿、所述第二位姿和所述视场角计算所述内窥镜对应所述理想区域的目标空间位姿。
3.根据权利要求2所述的内窥镜位姿调整方法,其特征在于,当基于一把所述手术器械的第一空间位姿,所述第二空间位姿和所述视场角得到该把所述手术器械的末端位于所述内窥镜的轴线上,则判断所述手术器械在所述理想区域之内;
当基于至少两把所述手术器械各自的第一空间位姿、所述第二空间位姿和所述视场角得到所述内窥镜的轴线位于至少两把手术器械的末端之间,且至少两把所述手术器械的末端连接方向垂直所述内窥镜的轴向时,则判断所述手术器械在所述理想区域之内。
4.根据权利要求2所述的内窥镜位姿调整方法,其特征在于,所述内窥镜位姿调整方法还包括:
所述手术器械在首次进入病灶区域时,调整所述内窥镜的位姿以使至少一把所述手术器械均在所述理想区域之内。
5.根据权利要求1所述的内窥镜位姿调整方法,其特征在于,预期发生的所述碰撞情况包括所述内窥镜与所述手术器械之间的碰撞,和/或,预期发生的所述碰撞情况包括所述内窥镜与软体组织之间的碰撞。
6.根据权利要求5所述的内窥镜位姿调整方法,其特征在于,预期发生的所述碰撞情况包括所述内窥镜与所述手术器械之间的碰撞时,所述内窥镜位姿调整方法包括:
根据所述第一空间位姿和所述第二空间位姿实时计算所述手术器械与所述内窥镜之间的距离,从而形成第一计算距离;
若所述第一计算距离小于第一安全距离,则优化更新所述轨迹线路以规避所述碰撞情况。
7.根据权利要求5所述的内窥镜位姿调整方法,其特征在于,预期发生的所述碰撞情况包括所述内窥镜与所述软体组织之间的碰撞时,所述内窥镜位姿调整方法包括:
根据所述内窥镜反馈的图像信息实时计算所述内窥镜与所述软体组织之间的距离,从而形成第二计算距离;
若所述第二计算距离小于第二安全距离,则优化更新所述轨迹线路以规避所述碰撞情况。
8.根据权利要求1所述的内窥镜位姿调整方法,其特征在于,所述内窥镜位姿调整方法还包括:
根据所述第二空间位姿以及所述目标空间位姿规划所述内窥镜沿所述轨迹线路的运动信息。
9.根据权利要求8所述的内窥镜位姿调整方法,其特征在于,所述内窥镜位姿调整方法还包括:
在可视化装置上显示所述内窥镜沿所述轨迹线路的运动状态,以及在所述可视化装置上通过标识符映射所述内窥镜沿所述轨迹线路的运动信息。
10.根据权利要求1所述的内窥镜位姿调整方法,其特征在于,所述内窥镜位姿调整方法还包括:
提供至少一个触发开关,所述触发开关用于被触发以使得所述机械臂驱动所述内窥镜按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿;
根据所述手术器械在所述理想区域之外时产生的第一提示信号判断是否触发所述触发开关。
11.根据权利要求10所述的内窥镜位姿调整方法,其特征在于,所述触发开关被触发时产生第二提示信号,所述内窥镜位姿调整方法还包括:
根据所述触发开关每次被触发时产生的所述第二提示信号判断所述触发开关是否需要再次被触发;以及,
所述触发开关被触发的次数达到预设次数后,所述机械臂驱动所述内窥镜按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿。
12.一种手术机器人,其特征在于,包括控制器、至少两条机械臂、内窥镜和手术器械,所述内窥镜和所述手术器械分别安装在不同的所述机械臂上,所述内窥镜被配置为提供病灶区域的视野,所述控制器被配置为执行权利要求1-11中任一项所述的内窥镜位姿调整方法。
13.根据权利要求12所述的手术机器人,其特征在于,所述手术机器人包括至少三条机械臂以及至少两把所述手术器械,至少两把手术器械分别安装在不同的所述机械臂上。
14.根据权利要求12所述的手术机器人,其特征在于,所述手术机器人包括与所述控制器通信连接的至少一个触发开关,所述手术机器人根据所述手术器械在所述理想区域之外时产生第一提示信号,所述触发开关根据所述第一提示信号判断是否需要被触发;所述触发开关用于被触发以使得所述控制器控制所述机械臂驱使所述内窥镜按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿。
15.根据权利要求14所述的手术机器人,其特征在于,所述触发开关被触发时产生第二提示信号,所述触发开关根据每次被触发时产生的所述第二提示信号判断是否需要再次被触发;所述触发开关被触发的次数达到预设次数后,所述触发开关使得所述控制器控制所述机械臂驱使所述内窥镜按照所述轨迹线路运动至所述目标空间位姿。
16.一种存储介质,其上存储有可被读写的程序,其特征在于,所述程序被执行时能够实现根据权利要求1-11中任一项所述的内窥镜位姿调整方法。
CN202211248253.1A 2022-10-12 2022-10-12 内窥镜位姿调整方法、手术机器人及存储介质 Pending CN115500950A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211248253.1A CN115500950A (zh) 2022-10-12 2022-10-12 内窥镜位姿调整方法、手术机器人及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211248253.1A CN115500950A (zh) 2022-10-12 2022-10-12 内窥镜位姿调整方法、手术机器人及存储介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115500950A true CN115500950A (zh) 2022-12-23

Family

ID=84510629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211248253.1A Pending CN115500950A (zh) 2022-10-12 2022-10-12 内窥镜位姿调整方法、手术机器人及存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115500950A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116320763A (zh) * 2023-05-23 2023-06-23 深圳杰泰科技有限公司 基于内窥镜的图像处理方法、装置、电子设备及存储介质
CN116407290A (zh) * 2023-03-09 2023-07-11 极限人工智能有限公司 一种术中防触碰系统、内窥镜及手术机器人
CN117506965A (zh) * 2024-01-08 2024-02-06 武汉联影智融医疗科技有限公司 手术机器人的摆位系统、方法、计算机设备和存储介质
CN117953043A (zh) * 2024-03-26 2024-04-30 北京云力境安科技有限公司 一种基于内镜图像的区域测量方法、装置及存储介质

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116407290A (zh) * 2023-03-09 2023-07-11 极限人工智能有限公司 一种术中防触碰系统、内窥镜及手术机器人
CN116407290B (zh) * 2023-03-09 2024-04-26 极限人工智能有限公司 一种术中防触碰系统、内窥镜及手术机器人
CN116320763A (zh) * 2023-05-23 2023-06-23 深圳杰泰科技有限公司 基于内窥镜的图像处理方法、装置、电子设备及存储介质
CN116320763B (zh) * 2023-05-23 2023-08-08 深圳杰泰科技有限公司 基于内窥镜的图像处理方法、装置、电子设备及存储介质
CN117506965A (zh) * 2024-01-08 2024-02-06 武汉联影智融医疗科技有限公司 手术机器人的摆位系统、方法、计算机设备和存储介质
CN117506965B (zh) * 2024-01-08 2024-04-12 武汉联影智融医疗科技有限公司 手术机器人的摆位系统、方法、计算机设备和存储介质
CN117953043A (zh) * 2024-03-26 2024-04-30 北京云力境安科技有限公司 一种基于内镜图像的区域测量方法、装置及存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220071721A1 (en) Auxiliary image display and manipulation on a computer display in a medical robotic system
JP7275204B2 (ja) 遠隔操作医療システムにおけるオンスクリーンメニューのためのシステム及び方法
US8583274B2 (en) Method for graphically providing continuous change of state directions to a user of medical robotic system
CN115500950A (zh) 内窥镜位姿调整方法、手术机器人及存储介质
US11766308B2 (en) Systems and methods for presenting augmented reality in a display of a teleoperational system
KR20230003408A (ko) 원격조작 의료 시스템에서 기구의 스크린상 식별을 위한 시스템 및 방법
CN111616666A (zh) 使用眼球凝视跟踪的医疗装置、系统和方法
KR20140112207A (ko) 증강현실 영상 표시 시스템 및 이를 포함하는 수술 로봇 시스템
JP2019188038A (ja) 外科手術システム及び外科手術システムの制御方法
JP2000300579A (ja) 多機能マニピュレータ
WO2022159229A9 (en) Service life management for an instrument of a robotic surgery system
KR20120045734A (ko) 수술용 로봇 시스템의 마스터 입력장치 및 이를 이용한 수술용 로봇 시스템의 제어방법
JP2020096923A (ja) 手術システム
WO2023066019A1 (zh) 手术机器人系统、安全控制方法、从端装置及可读介质
EP4329658A1 (en) Physician enabled laser control from ureteroscope handle
JP2021137667A (ja) 手術システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination