骨科手術(shù)定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及醫(yī)用設(shè)備，尤其涉及一種骨科手術(shù)定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前通過攝像機視覺進行坐標標定的方法，都是基于立體成像技術(shù)而來的，均使用兩個攝像機進行拍攝標志點來達到的。但存在其它影像的干擾，算法復(fù)雜的問題，同時，由于標志點的坐標位置比較近，通過標志點來推算角度信息，其精度較差。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種影像干擾小、定位精度高的骨科手術(shù)定位系統(tǒng)。
[0004]為實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案:
[0005]本實用新型提供一種骨科手術(shù)定位系統(tǒng)，主要由視覺定位系統(tǒng)與位姿測量系統(tǒng)組成，
[0006]所述視覺定位系統(tǒng)包括:
[0007]三組紅外發(fā)射標識、四臺紅外高清攝像機，通過測量紅外發(fā)射器在四個紅外攝像機上的成像位置，可以計算出紅外發(fā)射器的在手術(shù)室內(nèi)的坐標位置；
[0008]C型臂、手術(shù)床、骨科手術(shù)機器人；
[0009]控制終端，與紅外高清攝像機、C型臂、骨科手術(shù)機器人網(wǎng)絡(luò)通信連接，并向其發(fā)送指令；
[0010]所述位姿測量系統(tǒng):
[0011]主要由電子羅盤和傾角傳感器組成，在C型臂、骨科手術(shù)機器人的上面均裝載有該位姿測量系統(tǒng)；
[0012]所述三組紅外發(fā)射標識分別置于C型臂、手術(shù)床、骨科手術(shù)機器人上；
[0013]所述紅外高清攝像機由不帶過濾紅外鏡頭的CCD高清攝像機和外加只能通過紅外光的濾鏡組成。
[0014]較佳地，所述紅外發(fā)射標識由紅外發(fā)射標識由紅外發(fā)向射管、電源、控制電路組成，紅外發(fā)射標識在控制電路的作用下，發(fā)出閃爍的低頻紅外光，通過控制紅外發(fā)射標識的閃爍頻率和紅外高清攝像機的成像間隔，可以得到一幅帶紅外發(fā)光標識的圖片和一幅不帶紅外發(fā)光標識的圖片，比較兩幅不同的圖片，找到紅外發(fā)射標識所在的標識點。
[0015]采用上述方案，本實用新型通過多個紅外攝像機組成的視覺定位系統(tǒng)，可以提高系統(tǒng)的測量精度；配合紅外發(fā)射定位標識，可以簡化系統(tǒng)軟件的計算，減少環(huán)境影響，提高測量的正確率和測試速度；通過位姿測量系統(tǒng)與視覺定位系統(tǒng)相結(jié)合，可以大大提高系統(tǒng)的定位精度，使得定位精度能夠滿足骨科手術(shù)的要求；通過該定位系統(tǒng)，可以把整個系統(tǒng)中的C型臂、骨科機器人、手術(shù)病人的坐標進行標定，把手術(shù)病人、C型臂和機器人統(tǒng)一在一個坐標系中，從而指引骨科機器人到達正確的手術(shù)位置。
【附圖說明】
[0016]圖1、本實用新型的視覺定位系統(tǒng)組成示意圖；
[0017]圖2、本實用新型的電路控制原理圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和具體實施例，對實用新型進行詳細說明。
[0019]請參閱圖1與圖2，本實用新型提供一種骨科手術(shù)定位系統(tǒng)，主要由視覺定位系統(tǒng)與位姿測量系統(tǒng)組成，所述視覺定位系統(tǒng)包括:三組紅外發(fā)射標識101、四臺紅外高清攝像機102、C型臂103、骨科手術(shù)機器人104、手術(shù)床105以及控制終端106。所述三組紅外發(fā)射標識101分別置于C型臂103、骨科手術(shù)機器人104、手術(shù)床105上。通過測量紅外發(fā)射標識101在四個紅外攝高清像機102上的成像位置，可以計算出紅外發(fā)射標識101的在手術(shù)室內(nèi)的坐標位置。
[0020]所述控制終端106分別與紅外高清攝像機102、C型臂103、骨科手術(shù)機器人104網(wǎng)絡(luò)通信連接，并向其發(fā)送指令。
[0021]所述位姿測量系統(tǒng)主要由電子羅盤和傾角傳感器組成，在C型臂103、骨科手術(shù)機器人104的上面均裝載有該位姿測量系統(tǒng)。
[0022]所述紅外高清攝像機102由不帶過濾紅外鏡頭的CCD高清攝像機和外加只能通過紅外光的濾鏡組成。本實用新型中，四個紅外高清攝像機102安裝在手術(shù)室頂部，用于采集安裝在C型臂103、骨科機器人104、手術(shù)床105上的紅外發(fā)射標識101發(fā)出的信號，通過測量紅外發(fā)射標識101在四個紅外高清攝像機102上的成像位置，可以計算出紅外發(fā)射標識101的在手術(shù)室內(nèi)的坐標位置。
[0023]本實用新型中，視覺定位系統(tǒng)通過紅外高清攝像機102與紅外發(fā)射標識101配合，可以最大限度地濾除背景噪聲圖像，使得標志圖形更加突出和明顯，從而可以簡化圖形識別算法。同時，通過讓紅外發(fā)射標識101發(fā)出斷續(xù)的紅外光，使得紅外發(fā)射標識101在紅外攝高清像機102上的兩幅成像圖片中出現(xiàn)明顯的區(qū)別，這樣可以通過簡單的運算就可以把紅外發(fā)射標識101從圖像中標定出來。
[0024]本實用新型中，紅外高清攝像機102由(XD高清攝像機和紅外濾光片組成。由于普通的CCD高清攝像機的鏡頭都有過濾紅外線的功能，因此，需要把原來過濾紅外線功能的攝像鏡頭更換為不帶過濾紅外功能的鏡頭，同時外加只能通過紅外光的濾鏡。這樣，紅外高清攝像機102就只能通過紅外光而過濾掉絕大部分可見光。
[0025]本實用新型中，紅外發(fā)射標識101由紅外發(fā)射管、電源、控制電路組成，紅外發(fā)射標識101在控制電路的作用下，發(fā)出閃爍的低頻紅外光，通過控制紅外發(fā)射標識101的閃爍頻率和紅外高清攝像機102的成像間隔，可以得到一幅帶紅外發(fā)光標識的圖片和一幅不帶紅外發(fā)光標識的圖片，通過比較兩幅不同的圖片可以很快找到標識點。
[0026]本實用新型中，位姿測量系統(tǒng)中的電子羅盤可以精確測量物體擺放的方位角，而傾角傳感器可以精確測量C型臂103拍攝X光片時的轉(zhuǎn)角以及機器人的傾斜角度。
[0027]參照圖1與圖2，本實用新型的工作原理如下:
[0028]首先，通過四個紅外高清攝像機102上的顯示的三個紅外發(fā)射標識101，確定在整個手術(shù)室內(nèi)坐標系統(tǒng)的三者的坐標位置，如C型臂103的坐標位置P、骨科手術(shù)機器人104的坐標位置S、手術(shù)床105的坐標位置T ；
[0029]接著，C型臂103通過對手術(shù)床105上的病人進行拍照，通過與之網(wǎng)絡(luò)連接的控制終端106，參照P坐標位置，計算出病人手術(shù)部位的坐標為M。
[0030]再接著，骨科手術(shù)機器人104在與之網(wǎng)絡(luò)連接的控制終端106指令下，參照自身的坐標位置S與手術(shù)部位坐標位置M，進行移動，靠近病人，著手骨科手術(shù)。
[0031]本實用新型中，手術(shù)床105上的坐標位置T 一是可以作為監(jiān)控點進行監(jiān)控，若T值改變，可以由控制終端106發(fā)出警報，提醒醫(yī)生可能會引起手術(shù)部位較大的變動，醫(yī)生可以重置參數(shù)所有參數(shù)，由控制終端106重新采集數(shù)據(jù)來調(diào)整骨科手術(shù)機器人104的位置；坐標位置T另一可選用途是，將手術(shù)部位坐標位置M與其關(guān)聯(lián)起來，一旦T發(fā)生變動為T’，相應(yīng)的M對應(yīng)變動為Μ’，M’傳遞給控制終端106，控制終端106依此調(diào)整骨科手術(shù)機器人104的位置進行手術(shù)。
[0032]本實用新型中，通過位姿測量系統(tǒng)與視覺定位系統(tǒng)相結(jié)合，可以大大提高系統(tǒng)的定位精度，使得定位精度能夠滿足骨科手術(shù)的要求。
[0033]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案及其實用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種骨科手術(shù)定位系統(tǒng)，主要由視覺定位系統(tǒng)與位姿測量系統(tǒng)組成，其特征在于，所述視覺定位系統(tǒng)包括:三組紅外發(fā)射標識、四臺紅外高清攝像機，通過測量紅外發(fā)射器在四個紅外攝像機上的成像位置，可以計算出紅外發(fā)射器的在手術(shù)室內(nèi)的坐標位置；C型臂、手術(shù)床、骨科手術(shù)機器人；控制終端，與紅外高清攝像機、C型臂、骨科手術(shù)機器人網(wǎng)絡(luò)通信連接，并向其發(fā)送指令；所述位姿測量系統(tǒng)主要由電子羅盤和傾角傳感器組成，在C型臂、骨科手術(shù)機器人的上面均裝載有該位姿測量系統(tǒng)；所述三組紅外發(fā)射標識分別置于C型臂、手術(shù)床、骨科手術(shù)機器人上；所述紅外高清攝像機由不帶過濾紅外鏡頭的CCD高清攝像機和外加只能通過紅外光的濾鏡組成。2.如權(quán)利要求1所述的骨科手術(shù)定位系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外發(fā)射標識由紅外發(fā)射管、電源、控制電路組成，紅外發(fā)射標識在控制電路的作用下，發(fā)出閃爍的低頻紅外光，通過控制紅外發(fā)射標識的閃爍頻率和紅外高清攝像機的成像間隔，可以得到一幅帶紅外發(fā)光標識的圖片和一幅不帶紅外發(fā)光標識的圖片，比較兩幅不同的圖片，找到紅外發(fā)射標識所在的標識點。
【專利摘要】本實用新型公開了骨科手術(shù)定位系統(tǒng)，主要由視覺定位系統(tǒng)與位姿測量系統(tǒng)組成，所述視覺定位系統(tǒng)包括：三組紅外發(fā)射標識、四臺紅外高清攝像機、C型臂、手術(shù)床、骨科手術(shù)機器人、控制終端；所述位姿測量系統(tǒng)：主要由電子羅盤和傾角傳感器組成。本實用新型通過多個紅外攝像機配合紅外發(fā)射定位標識，可以簡化系統(tǒng)軟件的計算，減少環(huán)境影響，提高測量的正確率和測試速度；通過位姿測量系統(tǒng)與視覺定位系統(tǒng)相結(jié)合，可以大大提高系統(tǒng)的定位精度，使得定位精度能夠滿足骨科手術(shù)的要求，通過該定位系統(tǒng)，可以把整個系統(tǒng)中的C型臂、骨科機器人、手術(shù)病人的坐標進行標定，把三者統(tǒng)一在一個坐標系中，從而指引骨科機器人到達正確的手術(shù)位置。
【IPC分類】A61B17/56, A61B19/00
【公開號】CN204863476
【申請?zhí)枴緾N201520648728
【發(fā)明人】孫東輝, 石訓軍, 黃偉, 梁錫杰
【申請人】深圳市鑫君特智能醫(yī)療器械有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月24日