CN115969524A - 手术控制系统、控制方法及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手术控制系统、控制方法及电子设备，属于手术设备领域，该手术控制系统包括：至少两个控制单元；机械单元，所述机械单元处于被所述至少两个控制单元中的第一控制单元控制的第一状态；以及处理设备，其中，在所述第一控制单元输出对于所述机械单元解除控制的第一控制指令的情况下，所述处理设备根据所述至少两个控制单元中的第二控制单元输出的对于所述机械单元的第二控制指令，将所述机械单元设置成被所述第二控制单元控制的第二状态。

Description

手术控制系统、控制方法及电子设备

技术领域

本发明涉及手术设备的技术领域，更具体地，涉及一种手术控制系统、控制方法及电子设备。

背景技术

随着手术设备逐渐向智能化发展，一些手术机器人可以在医师的操作下对患者进行治疗，从而有效减少患者伤口处二次感染的情况。

目前，手术机器人通常包括控制单元和机械单元，控制单元关联的主动机械手可以供医师抓握，主动机械手可以通过操作人员的手部动作输出相应的操作信号给控制单元，控制单元可以根据操作信号控制机械单元进行动作。在手术需要多名医师交替进行操作的情况下，主动机械手更换不同的医师进行操作的过程较为复杂。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种手术控制系统、控制方法及电子设备的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种手术控制系统，该系统包括：至少两个控制单元；机械单元，所述机械单元处于被所述至少两个控制单元中的第一控制单元控制的第一状态；以及处理设备，其中，在所述第一控制单元输出对于所述机械单元解除控制的第一控制指令的情况下，所述处理设备根据所述至少两个控制单元中的第二控制单元输出的对于所述机械单元的第二控制指令，将所述机械单元设置成被所述第二控制单元控制的第二状态。

可选地，所述控制单元包括触控部件，所述第一控制单元的触控部件用于在被触发的情况下输出第一控制指令；所述第二控制单元的触控部件用于在被触发的情况下输出第二控制指令。

可选地，所述处理设备在接收到至少两个第二控制单元输出的对于所述机械单元的第二控制指令的情况下，将所述机械单元设置成被所述至少两个第二控制单元中的具有最高优先级的第二控制单元控制的第二状态。

可选地，所述至少两个控制单元中的任一控制单元的触控部件为多个；其中，不同的触控部件对应不同的机械单元。

可选地，所述处理设备在所述第一控制单元输出对于所述机械单元解除控制的第一控制指令的情况下，还用于向所述机械单元输出动作停止指令，使得所述机械单元停止动作。

可选地，还包括预警单元，所述预警单元用于在识别到所述机械单元未处于预设的安全区域的情况下输出提示信息。

可选地，所述机械单元为具有活动关节的机械手臂。

根据本发明的第二方面，提供了一种控制方法，该方法包括：接收至少两个控制单元中的第一控制单元对于一机械单元输出的第三控制指令；

根据所述第三控制指令，将所述机械单元设置成被所述第一控制单元控制的第一状态；接收所述第一控制单元对于所述机械单元输出第一控制指令；根据所述第一控制指令，解除所述第一控制单元对于所述机械单元的控制；在解除所述第一控制单元对于所述机械单元的控制的情况下，如果接收到至少两个控制单元中的第二控制单元针对所述机械单元输出第二控制指令；将所述机械单元设置成被第二控制单元控制的第二状态。

可选地，在所述解除所述第一控制单元对于所述机械单元的控制之后，及所述接收到至少两个控制单元中的第二控制单元针对所述机械单元输出第二控制指令之前，所述方法包括：向所述机械单元输出动作停止指令，使得所述机械单元停止动作。

根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如第二方面的控制方法的步骤。

根据本发明的第四方面，提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如第二方面所述的方法的步骤。

根据本公开的一个实施例，至少两个控制单元分别对应多名医师，其中一名医师可以通过对应的控制单元控制机械单元动作，在该名医师的第一控制单元解除对机械单元控制的情况下，其他的医师可以通过对应的控制单元对解除控制的机械单元进行控制。进而减少了在需要医师交替操作的情况下需要将主动机械手更换不同医师进行操作的情况，便于多名医师同时操作，进一步提升了手术控制系统的便捷性。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一个实施例的手术控制系统的组成结构示意图；

图2是根据另一个实施例体现多个控制单元控制机械单元的示意图；

图3是根据另一个实施例的控制方法的流程框图；

图4是根据另一个实施例的控制装置的方框原理图；

图5是根据另一个实施例的电子设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是能够应用根据一个实施例的手术控制系统的组成结构示意图。如图1至图2所示，该系统包括机械单元100、多个控制单元200、主动机械手300以及处理设备，本申请实施例中可以为两个控制单元200，该系统可以应用于手术设备的场景。

主动操作手300设置在控制单元200的操作台上，主动操作手300与控制单元200电连接，且主动操作手300用于供医师进行抓握并将医师的抓握动作转换成操作信号输出。

每一个控制单元200可以对主动操作手300输入的操作信号进行处理并生成相应的操作指令，每一个控制单元200均可以将操作指令输出处理设备，通过处理设备对机械单元100进行控制，使得机械单元100执行相应的操作，如缝合伤口、切除肿块等操作。其中，每一个控制单元200均可以直接与处理设备电连接，也可以通过蓝牙等的无线电方式与处理设备通讯连接。在其中一个控制单元200通过处理设备对机械单元100进行操作的情况下，其他的控制单元200对处理设备输出任意操作指令，处理设备可以向其他的控制单元200输出无法操作的提示信息。

处理设备可以是独立终端设备接收不同的控制单元200的操作指令并控制机械单元100进行动作。

应用于本公开实施例中，电子设备的存储器用于存储计算机程序，该计算机程序用于控制该电子设备的处理器进行操作以实施根据任意实施例的电子设备的处理。技术人员可以根据本公开实施例的方案设计计算机程序。该计算机程序如何控制处理器进行操作，这是本领域公知，故在此不再详细描述。

在一个实施例中，至少两个控制单元；机械单元，机械单元处于被至少两个控制单元中的第一控制单元控制的第一状态；以及处理设备，其中，在第一控制单元输出对于机械单元解除控制的第一控制指令的情况下，处理设备根据至少两个控制单元中的第二控制单元输出的对于机械单元的第二控制指令，将机械单元设置成被第二控制单元控制的第二状态。

其中，手术控制系统中配置有相应数量的控制单元，机械单元对应有相应数量的状态，具体例如：机械单元在被至少两个控制单元中的第一控制单元控制的情况下，可以认为机械单元处于第一状态；机械单元在被至少两个控制单元中的第二控制单元控制的情况下，可以认为机械单元处于第二状态。并且，每一个控制单元上均配置有相应的第一控制按钮，在某一个控制单元可以对机械单元进行控制的情况下，医师触发该控制单元上的第一控制按钮，控制单元可以向处理设备输出相应第一控制按钮被触发的触发信号。处理设备可以根据控制单元输出触发信号，生成相应的第一控制指令并输出给机械单元，使得解除该控制单元对机械单元的控制。

具体地，医师可以操作对应于第一控制单元的主动机械手，第一控制单元可以向处理设备输出操作信号，处理设备根据接收到的操作信号对机械单元进行控制。医生可以通过按下与第一控制单元关联的控制按钮使得第一控制单元向处理设备输出第一控制指令，处理设备可以接收到第一控制指令并解除对机械单元的控制。随后，至少两个控制单元中的第二控制单元可以通过上述的第一控制按钮输出对于机械单元的第二控制指令，至少两个控制单元中的第二控制单元也可以通过配置的另外的第二控制按钮输出对于机械单元的第二控制指令。其中，第二控制单元可以是第一控制单元，也可以是至少两个控制单元中的其他控制单元。处理设备在接收到第二控制指令后将机械单元设置成被第二控制单元控制的第二状态。

换句话说，通过可切换机械单元不同状态的手术控制系统，可以有效提高了手术效率，降低了操作难度。

在一个实施例中，控制单元包括触控部件，第一控制单元的触控部件用于在被触发的情况下输出第一控制指令；第二控制单元的触控部件用于在被触发的情况下输出第二控制指令。

具体地，触控部件可以包括上述的第一控制按钮和上述的第二控制按钮。换句话说，通过比较直观的触控部件，方便医师操作，以实现切换不同的控制单元对机械单元进行控制。

在一个实施例中，处理设备在接收到至少两个第二控制单元输出的对于机械单元的第二控制指令的情况下，将机械单元设置成被至少两个第二控制单元中的具有最高优先级的第二控制单元控制的第二状态。

其中，处理设备可以在设定的时间间隔之内接收控制指令。时间间隔可以是1s，可以是5s，也可以是10s，此处不做具体限定。处理设备针对于不同的控制单元设定有不同的优先级，并且可以通过数值来反应控制单元的优先级，例如：控制单元A的优先级为1，控制单元B的优先级为2，那么，控制单元B高于控制单元A的优先级。

具体地，处理设备在接收到至少两个第二控制单元在时间间隔内输出对于机械单元的第二控制指令时，将机械单元设置成至少两个第二控制单元中的具有最高优先级的第二控制单元控制的第二状态。换言之，在同时发出控制指令的情况下，优先由多个医师中较为关键的医师进行控制，可以有效提高手术控制系统的合理性。

在一个实施例中，至少两个控制单元中的任一控制单元的触控部件为多个；其中，不同的触控部件对应不同的机械单元。

在机械单元为多个的情况下，可以对于每一个机械单元均可以设置对应的第一控制按钮和第二控制按钮，即任一控制单元的触控部件为对应多个机械单元的多组第一控制按钮和第二控制按钮。第一控制按钮可以输出上述的第一控制指令，第二控制按钮可以输出上述的第二控制指令。换句话说，通过设定不同的触控部件，可以提高对于不同机械单元控制的准确度。

在一个实施例中，处理设备在第一控制单元输出对于机械单元解除控制的第一控制指令的情况下，还用于向机械单元输出动作停止指令，使得机械单元停止动作。

其中，可以基于机械单元可以活动的范围，人为在服务器内设定机械单元的安全区域，安全区域可以是预先设定的悬空位置。

具体地，在第一控制单元输出对于机械单元解除控制的第一控制指令的情况下，处理设备可以识别机械单元所在位置，如果处理设备识别到机械单元在安全区域，向机械单元输出动作停止指令，使得机械单元停止动作。换句话说，在切换不同的控制单元控制机械单元之前，预先对机械单元进行悬空，有效减少对患者的二次损伤，提高手术控制系统的安全性。

在一个实施例中，还包括预警单元，预警单元用于在识别到机械单元未处于预设的安全区域的情况下输出提示信息。

具体地，如果处理设备识别到机械单元不在安全区域，处理器可以通过关联的预警单元输出未移动到安全区域的提示信息。其中，预警单元可以是音频设备，也可以是显示设备，此处不做具体限定。换句话说，通过设置预警单元，可以进一步提高手术控制系统的安全性。

在一个实施例中，机械单元为具有活动关节的机械手臂。

具体地，如图2所示，多个机械单元分别为1号臂、2号臂和3号臂，控制台1和控制台1可以分别对应不同的控制单元，在控制台1按下对应于2号臂的“give”的控制按钮后，处理器解除控制台1对2号臂的控制，并且可以通过控制台1和控制台2上“take”的控制按钮来获得对2号臂的控制权。进而多个机械手臂可以分别由不同的医师控制并通过相应的控制按钮对不同的机械手臂进行调度，以提高手术控制系统的便捷性。

图3是根据一个实施例的控制方法的流程示意图。

如图3所示，本实施例的控制方法可以包括如下步骤S310～S360：

步骤S310，接收至少两个控制单元中的第一控制单元对于机械单元输出的第三控制指令。

具体地，在至少两个控制单元均未对机械单元进行控制的情况下，处理设备可以接收至少两个控制单元中的第一控制单元对于机械单元输出的第三控制指令。

步骤S320，根据第三控制指令，将机械单元设置成被第一控制单元控制的第一状态。

步骤S330，接收第一控制单元对于机械单元输出第一控制指令。

步骤S340，根据第一控制指令，解除第一控制单元对于机械单元的控制。

步骤S350，在解除第一控制单元对于机械单元的控制的情况下，如果接收到至少两个控制单元中的第二控制单元针对机械单元输出第二控制指令。

在一个实施例中，在解除第一控制单元对于机械单元的控制之后，及接收到至少两个控制单元中的第二控制单元针对机械单元输出第二控制指令之前，还包括以下内容：向机械单元输出动作停止指令，使得机械单元停止动作。

步骤S360，将机械单元设置成被第二控制单元控制的第二状态。

换句话说，至少两个控制单元分别对应多名医师，其中一名医师可以通过对应的控制单元控制机械单元动作，在该名医师的第一控制单元解除对机械单元控制的情况下，其他的医师可以通过对应的控制单元对解除控制的机械单元进行控制。进而减少了在需要医师交替操作的情况下需要将主动机械手更换不同医师进行操作的情况，进一步提升了手术控制系统的便捷性。

图4是根据另一个实施例的控制装置的原理框图。

如图4所示，该控制装置400可以包括：接收模块410，用于接收至少两个控制单元中的第一控制单元对于一机械单元输出的第三控制指令；第一设置模块420，用于根据第三控制指令，将机械单元设置成被第一控制单元控制的第一状态；第一输出模块430，用于接收第一控制单元对于机械单元输出第一控制指令；控制解除模块440，用于根据第一控制指令，解除第一控制单元对于机械单元的控制；第二输出模块450，用于在解除第一控制单元对于机械单元的控制的情况下，如果接收到至少两个控制单元中的第二控制单元针对机械单元输出第二控制指令；第二设置模块460，用于将机械单元设置成被第二控制单元控制的第二状态。

可选地，该控制装置400还包括第三输出模块，用于向机械单元输出动作停止指令，使得机械单元停止动作。

该控制装置400可以是上述的处理设备。

图5是根据另一个实施例的电子设备的硬件结构示意图。

如图5所示，该电子设备500包括处理器510和存储器520，该存储器520用于存储可执行的计算机程序，该处理器510用于根据该计算机程序的控制，执行如以上任意方法实施例的方法。

该电子设备500可以是上述的处理设备。

以上电子设备500的各模块可以由本实施例中的处理器510执行存储器520存储的计算机程序实现，也可以通过其他结构实现，在此不做限定。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。

这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种手术控制系统，其特征在于，包括：

至少两个控制单元；

机械单元，所述机械单元处于被所述至少两个控制单元中的第一控制单元控制的第一状态；以及

处理设备，

其中，在所述第一控制单元输出对于所述机械单元解除控制的第一控制指令的情况下，所述处理设备根据所述至少两个控制单元中的第二控制单元输出的对于所述机械单元的第二控制指令，将所述机械单元设置成被所述第二控制单元控制的第二状态。

2.根据权利要求1所述的手术控制系统，其特征在于，所述控制单元包括触控部件，所述第一控制单元的触控部件用于在被触发的情况下输出第一控制指令；所述第二控制单元的触控部件用于在被触发的情况下输出第二控制指令。

3.根据权利要求2所述的手术控制系统，其特征在于，所述处理设备在接收到至少两个第二控制单元输出的对于所述机械单元的第二控制指令的情况下，将所述机械单元设置成被所述至少两个第二控制单元中的具有最高优先级的第二控制单元控制的第二状态。

4.根据权利要求2所述的手术控制系统，其特征在于，所述至少两个控制单元中的任一控制单元的触控部件为多个；其中，不同的触控部件对应不同的机械单元。

5.根据权利要求1所述的手术控制系统，其特征在于，所述处理设备在所述第一控制单元输出对于所述机械单元解除控制的第一控制指令的情况下，还用于向所述机械单元输出动作停止指令，使得所述机械单元停止动作。

6.根据权利要求1所述的手术控制系统，其特征在于，还包括预警单元，所述预警单元用于在识别到所述机械单元未处于预设的安全区域的情况下输出提示信息。

7.根据权利要求1所述的手术控制系统，其特征在于，所述机械单元为具有活动关节的机械手臂。

8.一种控制方法，其特征在于，应用如权利要求1至8中任一项的所述处理设备中，所述方法包括：

接收至少两个控制单元中的第一控制单元对于一机械单元输出的第三控制指令；

根据所述第三控制指令，将所述机械单元设置成被所述第一控制单元控制的第一状态；

接收所述第一控制单元对于所述机械单元输出第一控制指令；

根据所述第一控制指令，解除所述第一控制单元对于所述机械单元的控制；

在解除所述第一控制单元对于所述机械单元的控制的情况下，如果接收到至少两个控制单元中的第二控制单元针对所述机械单元输出第二控制指令；

将所述机械单元设置成被第二控制单元控制的第二状态。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，在所述解除所述第一控制单元对于所述机械单元的控制之后，及所述接收到至少两个控制单元中的第二控制单元针对所述机械单元输出第二控制指令之前，所述方法包括：

向所述机械单元输出动作停止指令，使得所述机械单元停止动作。

10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如权利要求8或9所述的控制方法的步骤。

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