用于穿刺机器人穿刺定位的定位件、定位装置及定位方法

技术领域

本发明涉及穿刺机器人领域，具体地说，涉及一种用于穿刺机器人穿刺定位的定位件、定位装置及定位方法。

背景技术

在手术机器人的快速发展过程中，机器人如何能快速找准进针的位置(患者体表的进针位置)，并且确保进针位置的准确无误，以及从CT扫描设备中找出的进针位置能在机器人进行进针手术时确保没有任何移动，是整个穿刺手术能否成功的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于穿刺机器人穿刺定位的定位件、定位装置及定位方法。可以快速、简单地协助穿刺手术机器人实现进针，并且能准确无误地一次性找准位置，完成进针动作。

本发明中用于穿刺机器人穿刺定位的定位件，由密度在3-5/cm

优选地，所述倾斜面与所述平面之间的夹角在15-60度之间。

优选地，所述倾斜面与所述平面之间的夹角为30度或45度。

优选地，所述本体的外轮廓呈圆形、三角形或方形。

本发明中用于穿刺机器人穿刺定位的定位装置包括有定位带和定位件，所述定位带与所述定位件的平面粘贴连接。

优选地，所述定位带包括形状与所述定位件本体一致的第一粘接部，与所述第一粘接部一体成形的四条呈带状的第二粘接部，所述第一粘接部的中间设有直径大于所述定位件本体中间通孔的穿孔，所述通过位于所述穿孔的内部。

本发明中用于穿刺机器人穿刺定位的定位方法，包括以下步骤：

1)将定位装置直接粘贴在患者体表进针点的位置；

2)患者连同所述定位装置一起进入CT扫描窗，由CT扫描设备同步扫描所述定位装置及患者，所述定位装置连同患者一起在CT扫描设备中成像，由CT扫描设备将所述定位装置的位置传输给穿刺机器人系统；

3)患者连同所述定位装置一起移出所述CT扫描窗，由所述穿刺机器人的3D视觉设备拍摄所述定位装置，获取所述定位装置的位置；

4)判断所述CT扫描设备传送的所述定位装置的位置与所述3D视觉设备拍摄的所述定位装置的位置是否一致，如果一致，立即执行穿刺动作；如果不一致，则立即停止。

优选地，所述定位装置的位置为所述定位件中间通孔中心点的位置。

优选地，步骤1)前先执行以下步骤：

利用标定装置将CT坐标位置与所述穿刺机器人机械臂坐标进行统一的步骤。

优选地，所述步骤3)中包含将所述3D视觉设备的坐标位置与所述穿刺机器人机械臂坐标绑定的步骤。

优选地，步骤1)前增加将患者进入CT扫描窗扫描，确定出所述定位装置粘贴位置的步骤，并进一步确定出所述穿刺机器人计划穿刺路径的步骤。

优选地，在穿刺动作完成后，增加将患者连同穿刺针一起进入CT扫描窗扫描的步骤，用于确认穿刺针到达的位置。

优选地，所述步骤2)、3)、4)在患者一个呼、吸周期内完成。

使用本发明中的定位件对病人患者实施手术时，医生首先根据患者的CT影像找出病灶位置、穿刺目标点(即体表进针点)，并确定出穿刺路径，再将本发明中的定位件经定位带粘贴在穿刺目标点，穿刺机器人利用本发明中的定位件可以快速地找准需要进针的目标位置，在接受数据和指令后能快速地将穿刺针准确地运动到指定位置，再结合CT扫描设备中定位件的清晰成像，可以使穿刺机器人在病人一个呼气或吸气时长内快速完成穿刺，一针到位。

附图说明

图1是本发明中定位件的立体图。

图2是本发明中定位件的剖视示意图。

图3是本发明中定位件与定位带结合的立体结构示意图。

图4是本发明中定位件与定位带结合后的剖视示意图。

图5是本发明中利用定位件定位的流程框图。

图6是本发明中定位件在CT中成像后的示意图。

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明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1和图2所示，本发明中用于穿刺机器人定位的定位件包括薄板(片)状本体1，也可以是垫片状，在本体1的中间设有直径在2-8毫米之间的通孔2，该通孔2用于穿刺机器人的穿刺针穿过并进入到患者内部，可以准确地到达患者体内病灶的所在位置，通孔2的直径优选4毫米，保证穿刺针进针准确的前提下可以适应大部分不同大小的病灶。

本体1的外轮廓形状可以是圆形、三角形、方形或椭圆形等，并不限制。本实施例优选圆形，方便加工与生产，下面以圆形定位件为例进行具体说明。

本体1从通孔2至边缘4形成两个侧表面，第一侧表面为倾斜面3，第二侧表面为平面5，倾斜面3从通孔2至边缘4呈倒圆锥台状。倾斜面3与平面5之间的夹角在15-60度之间，最佳夹角为30度或45度，可以非常精准地计算出本体1中间点(中间通孔2的中心点)的坐标值，方便穿刺机器人的精确计算与控制，同时用于限制穿刺针的进针角度，确保穿刺机器人的穿刺动作的准确无误。并且可以根据病灶体积的大小选择使用，例如选择使用通孔2大小不同的定位件，可以提高穿刺针的进针准确度，以及选择使用不同夹角的定位件，可以扩大穿刺针的进针角度范围，扩大穿刺机器人的穿刺、治疗范围。

本体1采用密度在3-5/cm

定位件的本体1在穿刺手术之前，通过定位带6固定粘贴在患者的体表表面，如图3所示，定位带6包括有与本体1的平面5粘贴连接固定的第一粘接部7，从第一粘接部7延伸出的第二粘接部8。第一粘接部7的形状大小与本体1一致，中间设有直径大于通孔2的穿孔9，定位带6与定位件本体1粘接固定时尽可能使穿孔9与通孔2同轴设置，至少不能使定位带6堵住通孔2。第二粘接部8可以与第一粘接部7一体成形，由医用粘接胶带冲压成形，当本体1粘贴在第一粘接部7的表面后，利用第一粘接部7的背面直接粘贴在患者体表表面，并通过第二粘接部8进一步加强固定。

如图3和图4所示，第二粘接部8与第一粘接部7一体成形，优选地是沿第一粘接部7周边一体成形，可以是四条呈带状、对称分布的固定粘接带。

如图5所示，本发明中用于穿刺机器人穿刺定位方法，具体过程如下：

1)通过标定装置将CT坐标位置与穿刺机器人机械臂坐标进行绑定。

具体是：将标定装置置于CT扫描床上，通过CT扫描窗对标定装置进行扫描识别，再利用穿刺机器人中3D视觉相机对同一位置的标定装置进行拍摄识别，将CT坐标系和穿刺机器人中机械臂坐标系进行绑定，具体的绑定过程采用成熟技术完成，不再详细描述。

2)将患者进入CT扫描窗扫描，确定出定位装置粘贴位置的步骤，并进一步确定出穿刺机器人计划穿刺路径的步骤。

此步骤由医生依据CT扫描图像进行，例如，医生依据CT扫描结果确定穿刺机器人的进针位置和角度，其中进针位置包括患者体表的进针点、患者体内病灶所在位置，病灶所在位置是穿刺针需要到达的目标点，利用进针点和病灶所在位置可以确定穿刺针的进针角度及进针深度，同时需要避开其他不能受伤的组织，如大血管、胆管、气管、骨骼等重要的毗邻器官和组织。

3)将定位装置直接粘贴在患者体表进针点的位置，使定位件中间通孔2的中心位置与进针点重合。

4)患者连同定位装置一起进入CT扫描窗，由CT扫描设备同步扫描粘贴有定位装置的患者，定位装置在CT扫描设备中成像，由CT设备将定位装置的位置传送给穿刺机器人系统。

具体是将CT扫描设备的成像传送给穿刺机器人，由穿刺机器人识别定位件中间通孔2中心点的坐标，并将该坐标位置传送给穿刺机器人的机械臂，同时驱动机械臂移动到相应的位置(定位件中间通孔2的上方，扫描结束移出扫描窗后停止的位置)。

5)与此同时，患者连同定位装置一起移出CT扫描窗，移动停止的同时，穿刺机器人的3D视觉设备快速拍摄定位装置，获取定位装置的位置；在此步骤中，进一步包含将3D视觉设备获取的定位装置的位置快速与穿刺机器人机械臂坐标进行绑定的步骤。

具体是3D视觉设备获取的定位件通孔2中心点的位置后，直接转换成机械臂移动的坐标位置，并传输给穿刺机器人。

6)判断CT扫描设备传送的定位装置的位置与3D视觉设备拍摄的定位装置的位置是否一致，如果一致，立即执行穿刺动作；如果不一致，则立即停止。

具体是：由穿刺机器人判断步骤4)和步骤5)中传输的坐标位置，如果一致，则控制机械臂末端的电动执行机构完成穿刺，穿刺针穿过定位件通孔2进入到患者体内，抵达病灶所在位置。

7)穿刺完成后，可以增加将患者连同穿刺针一起进入CT扫描窗扫描的步骤，用于确认穿刺针到达的位置。

优选地，上述步骤4)、5)、6)尽可能在患者的一个呼、吸周期内完成，即执行步骤4)时患者进行吸气动作，吸气动作完成后进行屏气，直到步骤6)的动作完成，可以确保定位装置在患者体表不会随着患者呼吸而发生移动，可以确保穿刺动作的准确性及成功率。也可以在患者呼气结束后憋气的状态下完成步骤4)、5)、6)，同样也能完成穿刺过程。