本發(fā)明屬于基于機(jī)械臂的高頻電刀控制，特別涉及一種基于機(jī)械臂的高頻電刀控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、高頻電刀（又稱高頻手術(shù)器）是一種取代機(jī)械手術(shù)刀進(jìn)行組織切割的電外科器械。它通過(guò)有效電極尖端產(chǎn)生的高頻高壓電流與肌體接觸時(shí)對(duì)組織進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)肌體組織的分離和凝固，從而起到切割和止血的目的。

2、機(jī)械臂是一種高度靈活的自動(dòng)化或半自動(dòng)化設(shè)備，通過(guò)電機(jī)或其他動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)和執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)各個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。在醫(yī)療領(lǐng)域，機(jī)械臂被廣泛應(yīng)用于微創(chuàng)手術(shù)中，能夠精確控制手術(shù)器械，減少手術(shù)創(chuàng)傷，提高手術(shù)成功率。若將高頻電刀與機(jī)械臂相結(jié)合，可以有效提高手術(shù)精確度和手術(shù)安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明實(shí)施例當(dāng)中提供了一種基于機(jī)械臂的高頻電刀控制方法及系統(tǒng)，旨在提高手術(shù)精確度和手術(shù)安全性。

2、本發(fā)明實(shí)施例的第一方面提供了一種基于機(jī)械臂的高頻電刀控制方法，應(yīng)用于具有機(jī)械臂的場(chǎng)景中，所述機(jī)械臂與高頻電刀固定連接，且所述機(jī)械臂和所述高頻電刀均與控制器電性連接，應(yīng)用時(shí)至少包括全自動(dòng)模式和半自動(dòng)模式，所述方法包括：

3、構(gòu)建用戶身體的第一三維模型，并標(biāo)記出所述第一三維模型中的手術(shù)區(qū)域，所述手術(shù)區(qū)域與實(shí)際手術(shù)位置一致；

4、當(dāng)手術(shù)區(qū)域規(guī)則時(shí)，根據(jù)所述手術(shù)區(qū)域，設(shè)置所述機(jī)械臂的移動(dòng)路徑參數(shù)以及對(duì)應(yīng)的所述高頻電刀的輸出功率參數(shù)；

5、根據(jù)所述機(jī)械臂的移動(dòng)路徑參數(shù)以及所述高頻電刀的輸出功率參數(shù)，控制所述機(jī)械臂和所述高頻電刀工作，以進(jìn)行全自動(dòng)模式；

6、當(dāng)手術(shù)區(qū)域不規(guī)則時(shí)，在所述機(jī)械臂的輔助下進(jìn)行手術(shù)，以進(jìn)行半自動(dòng)模式。

7、進(jìn)一步的，所述當(dāng)手術(shù)區(qū)域不規(guī)則時(shí)，在所述機(jī)械臂的輔助下進(jìn)行手術(shù)的步驟包括：

8、根據(jù)用戶體內(nèi)實(shí)際的金屬植入物，標(biāo)記所述第一三維模型中的目標(biāo)區(qū)域；

9、將標(biāo)注有所述目標(biāo)區(qū)域的第一三維模型導(dǎo)入所述控制器中，根據(jù)預(yù)先建立好的手術(shù)場(chǎng)景的第二三維模型，將標(biāo)注有所述目標(biāo)區(qū)域的第一三維模型與所述第二三維模型結(jié)合，得到目標(biāo)三維模型；

10、根據(jù)各類金屬植入物的干擾范圍，在所述目標(biāo)三維模型中生成限制區(qū)域；

11、在所述機(jī)械臂的輔助下，控制所述高頻電刀進(jìn)行空間標(biāo)定，以在后續(xù)的所述高頻電刀操作過(guò)程中，實(shí)時(shí)獲取所述高頻電刀在所述目標(biāo)三維模型中的位置；

12、根據(jù)所述限制區(qū)域，控制所述高頻電刀的移動(dòng)，并調(diào)節(jié)所述高頻電刀的輸出功率。

13、進(jìn)一步的，所述根據(jù)預(yù)先建立好的手術(shù)場(chǎng)景的第二三維模型，將標(biāo)注有所述目標(biāo)區(qū)域的第一三維模型與所述第二三維模型結(jié)合，得到目標(biāo)三維模型的步驟包括：

14、確定標(biāo)注有所述目標(biāo)區(qū)域的第一三維模型與所述第二三維模型對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)面，并根據(jù)基準(zhǔn)面，將標(biāo)注有所述目標(biāo)區(qū)域的第一三維模型與所述第二三維模型組合；

15、根據(jù)所述第二三維模型上的基準(zhǔn)點(diǎn)，將標(biāo)注有所述目標(biāo)區(qū)域的第一三維模型的預(yù)設(shè)點(diǎn)移至所述基準(zhǔn)點(diǎn)上，得到所述目標(biāo)三維模型。

16、進(jìn)一步的，所述根據(jù)各類金屬植入物的干擾范圍，在所述目標(biāo)三維模型中生成限制區(qū)域的步驟包括：

17、獲取金屬植入物的屬性，根據(jù)預(yù)先建立的金屬植入物的屬性與干擾距離的映射關(guān)系，確定對(duì)應(yīng)的金屬植入物的干擾距離；

18、獲取所述目標(biāo)區(qū)域的邊界，并確定邊界上的各邊界點(diǎn)，以所述邊界點(diǎn)為圓心，對(duì)應(yīng)的金屬植入物的干擾距離為半徑，在所述目標(biāo)三維模型上繪制出若干球形的第一區(qū)域；

19、將若干球形的第一區(qū)域取并集，得到第二區(qū)域；

20、將所述第二區(qū)域中與所述第一三維模型干涉的區(qū)域剔除，得到所述限制區(qū)域。

21、進(jìn)一步的，所述在所述機(jī)械臂的輔助下，控制所述高頻電刀進(jìn)行空間標(biāo)定的步驟包括：

22、將所述機(jī)械臂初始化，確定初始化位置為所述目標(biāo)三維模型的坐標(biāo)原點(diǎn)；

23、控制所述高頻電刀在預(yù)設(shè)位置進(jìn)行移動(dòng)，其中，至少在x軸、y軸、z軸方向上移動(dòng)一次，移動(dòng)路徑確定，且每次移動(dòng)僅沿x軸、y軸、z軸中的一個(gè)方向移動(dòng)；

24、獲取移動(dòng)過(guò)程中的所述機(jī)械臂的移動(dòng)數(shù)據(jù)，將所述移動(dòng)數(shù)據(jù)與所述目標(biāo)三維模型中根據(jù)移動(dòng)生成的空間坐標(biāo)位置建立關(guān)系，以完成空間標(biāo)定，其中，移動(dòng)生成的空間坐標(biāo)位置基于所述坐標(biāo)原點(diǎn)確定。

25、進(jìn)一步的，所述將所述第二區(qū)域中與所述第一三維模型干涉的區(qū)域剔除，得到所述限制區(qū)域的步驟之后包括：

26、根據(jù)與所述目標(biāo)區(qū)域的邊界的距離，將所述限制區(qū)域劃分為若干限制子區(qū)域，每個(gè)所述限制子區(qū)域?qū)?yīng)于預(yù)設(shè)的功率輸出上限值，用于當(dāng)所述高頻電刀進(jìn)入對(duì)應(yīng)的限制子區(qū)域時(shí)，通過(guò)所述控制器控制所述高頻電刀的功率輸出不超過(guò)所述功率輸出上限值；

27、其中，在各限制子區(qū)域內(nèi)，靠近金屬植入物的一側(cè)設(shè)置有阻力區(qū)域，當(dāng)所述高頻電刀進(jìn)入所述阻力區(qū)域時(shí)，會(huì)增加所述高頻電刀的移動(dòng)阻力。

28、進(jìn)一步的，所述根據(jù)所述限制區(qū)域，控制所述高頻電刀的移動(dòng)，并調(diào)節(jié)所述高頻電刀的輸出功率的步驟包括：

29、獲取各所述限制子區(qū)域的臨界點(diǎn)坐標(biāo)位置，實(shí)時(shí)獲取高頻電刀移動(dòng)的空間坐標(biāo)位置，根據(jù)各所述限制子區(qū)域的臨界點(diǎn)坐標(biāo)位置以及高頻電刀移動(dòng)的空間坐標(biāo)位置，判斷高頻電刀是否準(zhǔn)備進(jìn)入所述限制區(qū)域；

30、若判斷所述高頻電刀準(zhǔn)備進(jìn)入所述限制區(qū)域，則通過(guò)所述機(jī)械臂控制所述高頻電刀停止移動(dòng)，并進(jìn)行警示；

31、獲取所述高頻電刀的推力方向以及推力時(shí)間，判斷所述推力方向是否朝向所述限制區(qū)域；

32、若判斷所述推力方向朝向所述限制區(qū)域，則判斷所述推力時(shí)間是否大于閾值；

33、若判斷所述推力時(shí)間大于閾值，則通過(guò)所述機(jī)械臂釋放所述高頻電刀，并控制所述高頻電刀的輸出功率不超過(guò)對(duì)應(yīng)的限制子區(qū)域的所述功率輸出上限值；

34、根據(jù)實(shí)時(shí)獲取的高頻電刀移動(dòng)的空間坐標(biāo)位置，判斷所述高頻電刀是否進(jìn)入所述阻力區(qū)域；

35、若判斷所述高頻電刀進(jìn)入所述阻力區(qū)域，則增加所述高頻電刀的移動(dòng)阻力，并獲取所述高頻電刀在對(duì)應(yīng)的所述阻力區(qū)域的移動(dòng)軌跡；

36、根據(jù)所述移動(dòng)軌跡，判斷所述高頻電刀是否準(zhǔn)備從當(dāng)前限制子區(qū)域移動(dòng)至下一個(gè)限制子區(qū)域；

37、若判斷所述高頻電刀準(zhǔn)備從當(dāng)前限制子區(qū)域移動(dòng)至下一個(gè)限制子區(qū)域，則通過(guò)所述機(jī)械臂釋放所述高頻電刀，并控制所述高頻電刀的輸出功率不超過(guò)對(duì)應(yīng)的限制子區(qū)域的所述功率輸出上限值。

38、進(jìn)一步的，所述控制所述高頻電刀的輸出功率不超過(guò)對(duì)應(yīng)的限制子區(qū)域的所述功率輸出上限值的步驟之后包括：

39、獲取所述高頻電刀的輸出功率信號(hào)，以及所述高頻電刀在各限制子區(qū)域的移動(dòng)軌跡；

40、根據(jù)所述輸出功率信號(hào)，判斷是否存在異常信號(hào)；

41、若是，則確定異常信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，高頻電刀在對(duì)應(yīng)限制子區(qū)域的移動(dòng)軌跡上的目標(biāo)位置；

42、根據(jù)目標(biāo)位置，重新確定對(duì)應(yīng)金屬植入物的干擾距離，在后續(xù)的手術(shù)中，糾正其他金屬植入物的干擾距離，以優(yōu)化限制區(qū)域以及各限制子區(qū)域的界定；

43、其中，根據(jù)重新確定的當(dāng)前金屬植入物的干擾距離、兩金屬植入物的屬性以及形狀，確定后續(xù)手術(shù)中，目標(biāo)金屬植入物的目標(biāo)干擾距離。

44、本發(fā)明實(shí)施例的第二方面提供了一種基于機(jī)械臂的高頻電刀控制系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)第一方面提供的基于機(jī)械臂的高頻電刀控制方法，所述系統(tǒng)包括：

45、構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建用戶身體的第一三維模型，并標(biāo)記出所述第一三維模型中的手術(shù)區(qū)域，所述手術(shù)區(qū)域與實(shí)際手術(shù)位置一致；

46、設(shè)置模塊，用于當(dāng)手術(shù)區(qū)域規(guī)則時(shí)，根據(jù)所述手術(shù)區(qū)域，設(shè)置所述機(jī)械臂的移動(dòng)路徑參數(shù)以及對(duì)應(yīng)的所述高頻電刀的輸出功率參數(shù)；

47、第一運(yùn)行模塊，用于根據(jù)所述機(jī)械臂的移動(dòng)路徑參數(shù)以及所述高頻電刀的輸出功率參數(shù)，控制所述機(jī)械臂和所述高頻電刀工作，以進(jìn)行全自動(dòng)模式；

48、第二運(yùn)行模塊，用于當(dāng)手術(shù)區(qū)域不規(guī)則時(shí)，在所述機(jī)械臂的輔助下進(jìn)行手術(shù)，以進(jìn)行半自動(dòng)模式。

49、本發(fā)明實(shí)施例的第三方面提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面提供的基于機(jī)械臂的高頻電刀控制方法。

50、本發(fā)明實(shí)施例的第四方面提供了一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面提供的基于機(jī)械臂的高頻電刀控制方法。

51、本發(fā)明實(shí)施例當(dāng)中提供的一種基于機(jī)械臂的高頻電刀控制方法及系統(tǒng)，該方法通過(guò)構(gòu)建用戶身體的第一三維模型，并標(biāo)記出第一三維模型中的手術(shù)區(qū)域，手術(shù)區(qū)域與實(shí)際手術(shù)位置一致；當(dāng)手術(shù)區(qū)域規(guī)則時(shí)，根據(jù)手術(shù)區(qū)域，設(shè)置機(jī)械臂的移動(dòng)路徑參數(shù)以及對(duì)應(yīng)的高頻電刀的輸出功率參數(shù)；根據(jù)機(jī)械臂的移動(dòng)路徑參數(shù)以及高頻電刀的輸出功率參數(shù)，控制機(jī)械臂和高頻電刀工作，以進(jìn)行全自動(dòng)模式；當(dāng)手術(shù)區(qū)域不規(guī)則時(shí)，在機(jī)械臂的輔助下進(jìn)行手術(shù)，以進(jìn)行半自動(dòng)模式，提高操作穩(wěn)定性，有效提高手術(shù)精確度和手術(shù)安全性。