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一种超声辅助扫查手术机器人控制方法及系统

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-10-26 16:13:55

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-11-01 15:39:52
本发明涉及手术机器人技术领域,具体涉及一种超声辅助扫查手术机器人控制方法及系统。该方法及系统搭建仿真环境作为机器人动力学仿真平台;在仿真环境里搭建一个柔性的软体模型,在软体模型基础上,添加人体呼吸运动仿真,真实的反应超声探头与人体腹部接触的力学特性;在搭建好的仿真环境中进行超声扫查,实时获取机器人的状态参数;强化学习训练,并将训练好的强化学习模型应用于机器人上,强化对机器人的精准控制。本发明降低了呼吸运动对于自主超声扫查过程的影响,提出一套包含呼吸运动仿真的训练环境,能实现以恒定接触力、恒定速度、垂直于体表的超声自主扫查。
1.一种超声辅助扫查手术机器人控制方法,其特征在于,包括以下步骤: S100:搭建仿真环境作为机器人动力学仿真平台,仿真环境配置包括环境场景文件、机械臂模型,超声探头夹持和穿刺定位机构模型文件三个部分的环境搭建配置; S200:在仿真环境里搭建一个柔性的软体模型,在软体模型基础上,添加人体呼吸运动仿真,真实的反应超声探头与人体腹部接触的力学特性; S300:在搭建好的仿真环境中进行超声扫查,实时获取机器人的状态参数; S400:强化学习训练,并将训练好的强化学习模型应用于机器人上,强化对机器人的精准控制。
  1. 超声成像:该系统配备了超声成像设备,可以实时获取患者内部的超声图像。这些图像可以提供更详细的解剖信息,帮助医生准确定位和评估手术目标。

  2. 图像处理和分析:获取的超声图像经过图像处理和分析,提取出关键的解剖结构和病变区域。这可以帮助医生更好地了解患者的病情,并进行手术规划和目标定位。

  3. 机器人控制:系统配备了机器人控制装置,可以通过人机交互界面实现对机器人臂的控制。医生可以根据超声图像和手术需求,远程控制机器人臂进行精确的操作。

  4. 动态跟踪和调整:系统可以实时跟踪手术区域的位置和姿态,并根据需要进行调整。这可以确保手术器械的准确位置和姿态,提高手术操作的精确性和安全性。

  5. 可视化导航:系统可以将超声图像和手术器械的位置信息进行融合,并通过可视化界面提供实时的导航引导。这可以帮助医生在手术过程中准确定位和操作目标,提高手术的准确性和安全性。

中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力,推动我国自主知识产权新工业的建立,成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统,由九个研究平台,国科大深圳先进技术学院,多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究,促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。

超声辅助扫查手术机器人控制方法及系统是一种用于辅助医生进行手术操作的技术。它结合了超声成像和机器人控制技术,可以提供更准确的手术导航和操作支持

  1. 超声成像:该系统配备了超声成像设备,可以实时获取患者内部的超声图像。这些图像可以提供更详细的解剖信息,帮助医生准确定位和评估手术目标。

  2. 图像处理和分析:获取的超声图像经过图像处理和分析,提取出关键的解剖结构和病变区域。这可以帮助医生更好地了解患者的病情,并进行手术规划和目标定位。

  3. 机器人控制:系统配备了机器人控制装置,可以通过人机交互界面实现对机器人臂的控制。医生可以根据超声图像和手术需求,远程控制机器人臂进行精确的操作。

  4. 动态跟踪和调整:系统可以实时跟踪手术区域的位置和姿态,并根据需要进行调整。这可以确保手术器械的准确位置和姿态,提高手术操作的精确性和安全性。

  5. 可视化导航:系统可以将超声图像和手术器械的位置信息进行融合,并通过可视化界面提供实时的导航引导。这可以帮助医生在手术过程中准确定位和操作目标,提高手术的准确性和安全性。

技术转让

超声辅助扫查手术机器人控制方法及系统结合了超声成像和机器人控制技术,可以提供更准确的手术导航和操作支持。它可以帮助医生更好地了解患者的病情,规划手术方案,并在手术过程中实时导航和调整。这对于提高手术的准确性、安全性和效果具有重要意义。