CN109044532A - 基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***和方法 - Google Patents

基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109044532A
CN109044532A CN201810907675.2A CN201810907675A CN109044532A CN 109044532 A CN109044532 A CN 109044532A CN 201810907675 A CN201810907675 A CN 201810907675A CN 109044532 A CN109044532 A CN 109044532A
Authority
CN
China
Prior art keywords
diffusing reflection
reflection laser
saddle
video camera
operating robot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810907675.2A
Other languages
English (en)
Inventor
杨琨
罗斌
王行环
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201810907675.2A priority Critical patent/CN109044532A/zh
Publication of CN109044532A publication Critical patent/CN109044532A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/361—Image-producing devices, e.g. surgical cameras
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/60—Supports for surgeons, e.g. chairs or hand supports
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A61B2090/373—Surgical systems with images on a monitor during operation using light, e.g. by using optical scanners

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明公开了基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***和方法。手术机器人操作监测***包括手术机器人成像***、2组漫反射激光感应器、第一摄像机、第二摄像机、视频采集卡、中心控制器；2组漫反射激光感应器分别安装在手术机器人或手术机器人模拟器的左手托台和右手托台上，所述2组漫反射激光感应器与中心控制器连接；所述第一摄像机、第二摄像机以及来源于手术机器人成像***的第三视频信号、第四视频信号与视频采集卡连接；视频采集卡与中心控制器连接。本发明通过监测漫反射激光感应器信号来判断手术操作者前臂是否抬离托台的情况，从而判断记录手术操作者的“错误程度”，计算出手术质量，实现对手术操作者的培训和对手术过程监测。

Description

基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***和方法
技术领域
本发明涉及手术机器人操作监测领域，具体的说是涉及基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***和方法。
背景技术
以麻省理工学院(原名斯坦福研究学院)研发的机器人外科手术技术为基础，Intuitive Surgical随后与IBM、麻省理工学院和Heartport公司联手对该***进行了进一步开发。目前达芬奇机器人手术***已经应用各个外科领域，在世界范围的总装机量达2000余台。美国95％以上的***癌手术由该***完成。我国天津大学也于今年研制成功国产机器人“巧手***”。达芬奇外科手术***和巧手***都是一种高级“主-仆”机器人平台，由三部分组成：外科医生控制台、床旁机械臂***、成像***。主刀医生使用双手(通过操作两个主控制器)及脚(通过脚踏板)来控制器械和一个三维高清内窥镜，其操作台控制手术器械与外科医生的双手同步运动。
和标准腹腔镜相比，机器人手术***提供了更好地人体工学环境，主刀医生可以使用坐姿，前臂和颈部放在支撑台上进行长时间手术。研究表明，和标准腹腔镜比较，机器人前臂支撑台的存在，可以有效地降低术者疲劳，提高术者动作精度，提高手术质量。
通过对手术者的动作进行分析，我们发现新手和专家对于机器人前臂支撑台的利用率有显著地差异，新手沿用腹腔镜习惯进行操作，双臂悬空，不光加重了疲劳，而且操作不稳，给患者安全带来隐患。所以，所有使用机器人手术***的外科医生需要在模拟器上进行经过***培训，经过认证才能进行手术。在使用模拟器进行训练外科医生时，我们也观察到了新手的这种不符合人体工学习惯的动作。为了养成良好的习惯，保证手术者手臂运动精度，降低手术疲劳和确保患者安全，需要对该行为进行规范。专利名称为手术机器人操作监测***和方法(专利申请号201410607109.1)公开了手术机器人操作监测***和方法，通过监测手术操作者前臂对托台的压力情况来判断记录手术操作者的“错误程度”，从而计算出手术质量，实现对手术操作者的培训和对手术过程监测。通过监测手术操作者前臂对托台的压力情况，手术过程中，操作人员前臂放于托台上，但因操作人员的操作和手感不同，存在前臂对托台压力大小不同或几乎无压力情况，导致判断结果的误差。
相较于采用压力传感器识别判断的手术机器人操作监测***，本发明设计了基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***。通过漫反射激光感应器能自动识别术者前臂抬离托台时的状态，并且进行提醒，且不影响术者的操作和手感。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***和方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***，包括手术机器人成像***、2组漫反射激光感应器、第一摄像机、第二摄像机、视频采集卡和中心控制器；
2组漫反射激光感应器分别安装在手术机器人或手术机器人模拟器的左手托台和右手托台相互远离的一端上，所述2组漫反射激光感应器与中心控制器连接；
所述第一摄像机、第二摄像机以及来源于手术机器人成像***的第三视频信号、第四视频信号与视频采集卡连接；所述第三视频信号和第四视频信号是与实时传输患者手术部位的视频数据至手术操作者视频信号相同的视频信号；
视频采集卡与中心控制器连接。
作为优选，还包括语音提醒单元；所述语音提醒单元与中心控制器连接。
作为优选，每个所述漫反射激光感应器是扩散反射式光电开关，包括发光器和收光器；手术过程中，手术操作者的两前臂放在托台上，两个漫反射激光感应器的发送器分别对准对应位置的左手托台和右手托台发射光束，放在托台上两前臂挡住了光，并把光部分反射回来，与每个发送器对应设置的收光器就收到光信号，并分别输出相应开关控制信号到中心控制器。
作为优选，第一摄像机安装于手术操作者的正前方；第一摄像机的视角中心与左手托台、右手托台的中心连线重合，第一摄像机的高度与左手托台、右手托台表面等高，第一摄像机的视角范围能完整的覆盖手术操作者的左前臂、右前臂和左手托台、右手托台的接触处。
作为优选，第二摄像机安装位置要求其视角覆盖整个手术场所，用于记录手术室内的状况和手术者的坐姿；第二摄像机水平放置，其视角中心与手术者坐下时的整个人体的中心重合。
作为优选，漫反射激光感应器通过RS232、USB或者以太网接口与中心控制器的接口连接。
作为优选，中心控制器是具有RS232、网口、USB接口且主板具有PCIE×4或者以上的工控机、PC机或服务器。
本发明还提供了基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测方法，包括以下步骤：
(1)设备安装：将2组漫反射激光感应器分别安装在手术机器人或手术机器人模拟器(以下统称手术机器人)的左手托台和右手托台互相相远离的一端，以能检测到左手托台和右手托台中间最高位置为准，通过测试来调整漫反射激光感应器到合适的位置；
将第一摄像机安装于手术操作者的正前方；第一摄像机的视角中心与左手托台、右手托台的中心连线重合，第一摄像机的高度与左手托台、右手托台表面等高，第一摄像机的视角范围能完整的覆盖手术操作者的左前臂、右前臂和左手托台、右手托台的接触处；
安装第二摄像机，要求第二摄像机的视角覆盖整个手术场所，用于记录手术室内的状况和手术者的坐姿；第二摄像机水平放置，其视角中心与手术者坐下时的整个人体的中心重合；
(2)设备连接：将2组漫反射激光感应器通过接口与中心控制器连接；将第一摄像机、第二摄像机以及来源于手术机器人成像***的第三视频信号、第四视频信号与视频采集卡连接，再将视频采集卡与中心控制器连接；所述第三、四视频信号与手术机器人成像***的视野相同；
(3)手术过程开始，软件运行，同时进行漫反射激光感应器数据和视频数据的实时采集，处理和存储；
(4)当手术操作者前臂抬离托台，安装在托台上漫反射激光感应器即传输无漫反射激光感应器数据，软件对抬离时间和抬离持续时间记录，并语音告警；
(5)当观摩专家对操作过程中的不规范动作进行标记时，软件对标记的时间和标记的持续时间记录，并发出语音告警；专家通过鼠标的左键，右键和滚轮分别标记不同等级的不规范动作，当专家按下左键，右键和滚轮时，实时画面会用不同的颜色在不规范动作处以光标所在位置为圆心以光标拖拽范围为半径画圆进行标记；
(6)对手术过程实时采集的漫反射激光感应器数据和视频数据进行处理和存储，并对手术过程中的漫反射激光感应器信号异常和专家标记情况进行统计，给予评价；
(7)可以对整个手术过程回放，或者回放漫反射激光感应器信号出现异常时的漫反射激光感应器数据和视频图像，或者回放专家标记时的漫反射激光感应器数据和视频图像。
作为优选，每个所述漫反射激光感应器是扩散反射式光电开关，包括发光器和收光器；手术过程中，手术操作者的两前臂放在托台上，两个漫反射激光感应器的发送器分别对准对应位置的左手托台和右手托台发射光束，放在托台上两前臂挡住了光，并把光部分反射回来，与每个发送器对应设置的收光器就收到光信号，并分别输出相应开关控制信号到中心控制器。
作为优选，漫反射激光感应器通过RS232、USB或者以太网接口与中心控制器的接口连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过采用漫反射激光感应器监测手术操作者前臂是否抬离托台的情况来判断记录手术操作者的“错误程度”，从而计算出手术质量，以此实现对手术操作者进行有效的培训，以及对手术过程进行监测。
2、本发明提供的基于漫反射激光感应器的手术机器人操作台监测***，通过漫反射激光感应器作为检测元件，能自动识别手术操作人员前臂抬离托台时的状态，并且进行提醒。同时，不影响手术操作人员的操作和手感，且本发明提供的监测***不与手术操作人员身体接触，不会增加负重。相较于压力传感器通过压力来识别，漫反射激光感应器对于手臂抬离托台的检测更加灵敏。
3、本发明不额外增加手术者的负担，改变现在由教师人工观察的方式，实现自动化纠错，让一对多培训成为可能，从而提高培训效率。可以监测手术过程，提高术者操作质量，同时可以实现优秀手术医生手术过程的实时观摩。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2为漫反射激光感应器的结构示意图；
附图标记说明：
1、手术机器人成像***；11、第三视频信号；12、第四视频信号；2、漫反射激光感应器；21、发光器；22、收光器；3、第一摄像机；4、第二摄像机；5、视频采集卡；6、中心控制器；7、左手托台；8、右手托台；9、语音提醒单元。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。
如图1所示，本发明提供的基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***，包括手术机器人成像***1、2组漫反射激光感应器2、第一摄像机3、第二摄像机4、视频采集卡5和中心控制器6；
2组漫反射激光感应器6分别安装在手术机器人或手术机器人模拟器(以下统称手术机器人的左手托台7和右手托台8相互远离的一端上，所述2组漫反射激光感应器2与中心控制器6连接；
所述第一摄像机3、第二摄像机4以及来源于手术机器人成像***1的第三视频信号11、第四视频信号12与视频采集卡5连接；所述第三视频信号11和第四视频信号12是与实时传输患者手术部位的视频数据至手术操作者视频信号相同的视频信号；
视频采集卡5与中心控制器6连接。
本发明中，还包括语音提醒单元9；所述语音提醒单元9与中心控制器6连接。所述语音提醒单元9可以是蜂鸣器。
硬件及安装说明：
1、漫反射激光感应器：安装在手术机器人的左右两个托台相互远离的一端，以能检测到左手托台和右手托台中间最高位置为准，通过测试来调整漫反射激光感应器到合适的位置上，用于监测手术操作者双手臂是否抬离托台情况；
每个所述漫反射激光感应器2是扩散反射式光电开关，包括发光器21和收光器22(如图2所示)；手术过程中，手术操作者的两前臂放在托台上，两个漫反射激光感应器2的发送器21分别对准对应位置的左手托台7和右手托台8发射光束，放在托台上两前臂挡住了光，并把光部分反射回来，与每个发送器21对应设置的收光器22就收到光信号，并分别输出相应开关控制信号到中心控制器6。
每个漫反射激光感应器2与中心控制器6的接口可以使用RS232，USB或者以太网接口等数据接口；
2、第一摄像机3：第一摄像机3安装于手术操作者的正前方，摄像机视角中心与左右两个托台的中心重合，高度与托台表面等高，视角范围可以完整的覆盖手术操作者的两个前臂和托台的接触情况；
第一摄像机3的视野覆盖托台和手术操作者的前臂，配合漫反射激光感应器2实时监测手术操作者的手部动作，并录像，标记，并实时报警。
3、第二摄像机4：安装位置要求其视角覆盖整个手术场所，主要用于记录手术室内的状况，主要是手术者的坐姿等。比如可以安装如手术操作者侧面3米处，可水平放置，视角中心与手术者坐下时的整个人体的中心重合；
第二摄像机4的视野覆盖整个手术场所，主要用于记录手术室内的状况，包括手术者的坐姿等。
4、第三视频信号11和第四视频信号12：第三、第四视频信号来源于手术机器人成像***1，第三、第四视频信号与手术者手术过程中的视野相同。
5、视频采集卡5：视频采集卡5的选择，要求可以兼容手术机器人成像***的视频信号，同时可以兼容第一摄像机3和第二摄像机4的视频输出接口，根据视频数据量的大小与中心处理器的接口可以选择PCIE或者千兆以太网接口等，例如达芬奇手术机器人的视频输出有DVI视频输出接口，本***可以采用四路HDMI视频采集卡，达芬奇手术机器人的视频信号可以直接通过DVI转HDMI线缆无缝传输至四路HDMI视频采集卡，同时目前绝大多数高清摄像机均带有HDMI接口，可以直接连接到HDMI视频采集卡其他两个输出接口，同时四路HDMI视频采集卡与中心控制器的接口是PCIE×4槽，使得视频数据的传输非常流畅；
视频采集卡5用于采集第一摄像机3、第二摄像机4、第三视频信号11和第四视频信号12，一共四路视频信号。
6、中心控制器6：其要求是具有漫反射激光感应器2和视频采集卡5对应的接口，可以实时处理两个前臂抬离托台变化数据和四路视频图像数据，一般可以采用具有PCIE×4或者以上的工控机或者PC机，服务器等。
中心控制器6可以是电脑，工控机等，用于处理漫反射激光感应器信号和视频信号，并进行处理，语音播放等。
本发明的软件包括以下功能：
1、漫反射激光感应器数据的实时采集和处理，相应视频的实时显示，记录和语音告警；
2、术后手术操作者的两前臂抬离左、右托台的统计，前臂离开托台的次数，每次时间长短的统计，打分等功能；
3、提供专家对手术操作者的实时观摩和指导，并可在实时视频上进行标记，录像；
本实施例的工作过程：
1、两组漫反射激光感应器2分别安装在手术机器人的左手托台和右手托台相互远离的一端上，手术过程中，手术操作者的左右手的前臂放在托台之上，发送器21对准对应位置的左手托台7或右手托台8发射光束时，放在托台上前臂挡住了光，并把光部分反射回来，收光器22就收到光信号，并输出一个开关控制信号到中心控制器6；当有不规范操作时，任一前臂离开托台，相应的开关控制信号消失，漫反射激光感应器2将不同的漫反射激光感应器2信号传输至中心控制器进行处理；
2、第一摄像机完成对整个手术过程中手术操作者前臂动作的实时记录，并将视频信息通过数据采集仪(器)实时传输至中心控制器；第2摄像机对整个手术过程中手术室环境和状况的实时记录，包括对手术操作者坐姿的记录，并将视频信息通过数据采集仪(器)实时传输至中心控制器；
3、手术机器人成像***的视频信号是手术过程中手术操作者看到的手术场景，通过视频分路器实时传送至中心控制器；
4、中心控制器实时完成对漫反射激光感应器数据，各路视频数据的实时搜集，显示，处理，记录和语音告警。
本发明还提供了基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测方法，包括以下步骤：
(1)设备安装：将2组漫反射激光感应器2分别安装在手术机器人或手术机器人模拟器(以下统称手术机器人)的左手托台7和右手托台8互相相远离的一端，以能检测到左手托台7和右手托台8中间最高位置为准，通过测试来调整漫反射激光感应器2到合适的位置；
将第一摄像机3安装于手术操作者的正前方；第一摄像机3的视角中心与左手托台7、右手托台8的中心连线重合，第一摄像机3的高度与左手托台7、右手托台8表面等高，第一摄像机3的视角范围能完整的覆盖手术操作者的左前臂、右前臂和左手托台7、右手托台8的接触处；
安装第二摄像机4，要求第二摄像机4的视角覆盖整个手术场所，用于记录手术室内的状况和手术者的坐姿；第二摄像机4水平放置，其视角中心与手术者坐下时的整个人体的中心重合；
(2)设备连接：将2组漫反射激光感应器2通过接口与中心控制器6连接；将第一摄像机3、第二摄像机4以及来源于手术机器人成像***1的第三视频信号11、第四视频信号12与视频采集卡5连接，再将视频采集卡5与中心控制器6连接；所述第三、四视频信号与手术机器人成像***的视野相同；
(3)手术过程开始，软件运行，同时进行漫反射激光感应器数据和视频数据的实时采集，处理和存储；
(4)当手术操作者前臂抬离托台，安装在托台上漫反射激光感应器即传输无漫反射激光感应器数据，软件对抬离时间和抬离持续时间记录，并语音告警；
(5)当观摩专家对操作过程中的不规范动作进行标记时，软件对标记的时间和标记的持续时间记录，并发出语音告警；专家通过鼠标的左键，右键和滚轮分别标记不同等级的不规范动作，当专家按下左键，右键和滚轮时，实时画面会用不同的颜色在不规范动作处以光标所在位置为圆心以光标拖拽范围为半径画圆进行标记；
(6)对手术过程实时采集的漫反射激光感应器数据和视频数据进行处理和存储，并对手术过程中的漫反射激光感应器信号异常和专家标记情况进行统计，给予评价；
(7)可以对整个手术过程回放，或者回放漫反射激光感应器信号出现异常时的漫反射激光感应器数据和视频图像，或者回放专家标记时的漫反射激光感应器数据和视频图像。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***，包括手术机器人成像***(1)，其特征在于：还包括2组漫反射激光感应器(2)、第一摄像机(3)、第二摄像机(4)、视频采集卡(5)和中心控制器(6)；
2组漫反射激光感应器(6)分别安装在手术机器人或手术机器人模拟器的左手托台(7)和右手托台(8)相互远离的一端上，所述2组漫反射激光感应器(2)与中心控制器(6)连接；
所述第一摄像机(3)、第二摄像机(4)以及来源于手术机器人成像***(1)的第三视频信号(11)、第四视频信号(12)与视频采集卡(5)连接；所述第三视频信号(11)和第四视频信号(12)是与实时传输患者手术部位的视频数据至手术操作者视频信号相同的视频信号；
视频采集卡(5)与中心控制器(6)连接。
2.根据权利要求1所述的基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***，其特征在于，还包括语音提醒单元(9)；所述语音提醒单元(9)与中心控制器(6)连接。
3.根据权利要求1所述的基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***，其特征在于，每个所述漫反射激光感应器(2)是扩散反射式光电开关，包括发光器(21)和收光器(22)；手术过程中，手术操作者的两前臂放在托台上，两个漫反射激光感应器(2)的发送器(21)分别对准对应位置的左手托台(7)和右手托台(8)发射光束，放在托台上两前臂挡住了光，并把光部分反射回来，与每个发送器(21)对应设置的收光器(22)就收到光信号，并分别输出相应开关控制信号到中心控制器(6)。
4.根据权利要求1所述的基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***，其特征在于，所述第一摄像机(3)安装于手术操作者的正前方；第一摄像机(3)的视角中心与左手托台(7)、右手托台(8)的中心连线重合，第一摄像机(3)的高度与左手托台(7)、右手托台(8)表面等高，第一摄像机(3)的视角范围能完整的覆盖手术操作者的左前臂、右前臂和左手托台(7)、右手托台(8)的接触处。
5.根据权利要求1所述的基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***，其特征在于，所述第二摄像机(4)安装位置要求其视角覆盖整个手术场所，用于记录手术室内的状况和手术者的坐姿；第二摄像机(4)水平放置，其视角中心与手术者坐下时的整个人体的中心重合。
6.根据权利要求1所述的基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***，其特征在于，所述漫反射激光感应器(2)通过RS232、USB或者以太网接口与中心控制器(6)的接口连接。
7.根据权利要求1所述的基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***，其特征在于，所述中心控制器(6)是具有RS232、网口、USB接口且主板具有PCIE×4或者以上的工控机、PC机或服务器。
8.基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)设备安装：将2组漫反射激光感应器(2)分别安装在手术机器人或手术机器人模拟器的左手托台(7)和右手托台(8)互相相远离的一端，以能检测到左手托台(7)和右手托台(8)中间最高位置为准，通过测试来调整漫反射激光感应器(2)到合适的位置；
将第一摄像机(3)安装于手术操作者的正前方；第一摄像机(3)的视角中心与左手托台(7)、右手托台(8)的中心连线重合，第一摄像机(3)的高度与左手托台(7)、右手托台(8)表面等高，第一摄像机(3)的视角范围能完整的覆盖手术操作者的左前臂、右前臂和左手托台(7)、右手托台(8)的接触处；
安装第二摄像机(4)，要求第二摄像机(4)的视角覆盖整个手术场所，用于记录手术室内的状况和手术者的坐姿；第二摄像机(4)水平放置，其视角中心与手术者坐下时的整个人体的中心重合；
(2)设备连接：将2组漫反射激光感应器(2)通过接口与中心控制器(6)连接；将第一摄像机(3)、第二摄像机(4)以及来源于手术机器人成像***(1)的第三视频信号(11)、第四视频信号(12)与视频采集卡(5)连接，再将视频采集卡(5)与中心控制器(6)连接；所述第三、四视频信号与手术机器人成像***(1)的视野相同；
(3)手术过程开始，软件运行，同时进行漫反射激光感应器数据和视频数据的实时采集，处理和存储；
(4)当手术操作者前臂抬离托台，安装在托台上漫反射激光感应器即传输无漫反射激光感应器数据，软件对抬离时间和抬离持续时间记录，并语音告警；
(5)当观摩专家对操作过程中的不规范动作进行标记时，软件对标记的时间和标记的持续时间记录，并发出语音告警；专家通过鼠标的左键，右键和滚轮分别标记不同等级的不规范动作，当专家按下左键，右键和滚轮时，实时画面会用不同的颜色在不规范动作处以光标所在位置为圆心以光标拖拽范围为半径画圆进行标记；
(6)对手术过程实时采集的漫反射激光感应器数据和视频数据进行处理和存储，并对手术过程中的漫反射激光感应器信号异常和专家标记情况进行统计，给予评价；
(7)可以对整个手术过程回放，或者回放漫反射激光感应器信号出现异常时的漫反射激光感应器数据和视频图像，或者回放专家标记时的漫反射激光感应器数据和视频图像。
9.根据权利要求8所述的基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***，其特征在于，每个所述漫反射激光感应器(2)是扩散反射式光电开关，包括发光器(21)和收光器(22)；手术过程中，手术操作者的两前臂放在托台上，两个漫反射激光感应器(2)的发送器(21)分别对准对应位置的左手托台(7)和右手托台(8)发射光束，放在托台上两前臂挡住了光，并把光部分反射回来，与每个发送器(21)对应设置的收光器(22)就收到光信号，并分别输出相应开关控制信号到中心控制器(6)。
10.根据权利要求8所述的基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***，其特征在于，所述漫反射激光感应器(2)通过RS232、USB或者以太网接口与中心控制器(6)的接口连接。
CN201810907675.2A 2018-08-10 2018-08-10 基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***和方法 Pending CN109044532A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810907675.2A CN109044532A (zh) 2018-08-10 2018-08-10 基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810907675.2A CN109044532A (zh) 2018-08-10 2018-08-10 基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***和方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109044532A true CN109044532A (zh) 2018-12-21

Family

ID=64683447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810907675.2A Pending CN109044532A (zh) 2018-08-10 2018-08-10 基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109044532A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112370310A (zh) * 2019-12-11 2021-02-19 上海司羿智能科技有限公司 手部运动控制***及其控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000066938A1 (en) * 1999-04-30 2000-11-09 Beckman Coulter, Inc. Diffuse reflective light curtain system
CN104306071A (zh) * 2014-11-04 2015-01-28 合肥市嘉升电子科技有限公司 手术机器人操作监测***和方法
CN204902857U (zh) * 2015-07-07 2015-12-23 康崔耐科斯公司 一种光电传感器
CN106059554A (zh) * 2016-05-30 2016-10-26 宁波星宇极光传感科技有限公司 一种漫反射光电开关
CN107874834A (zh) * 2017-11-23 2018-04-06 苏州康多机器人有限公司 一种应用于腹腔镜机器人手术***的3d开放式医生控制台
CN207399165U (zh) * 2017-11-09 2018-05-22 山东飞天激光光电科技有限公司 一种漫反射型激光光电开关

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000066938A1 (en) * 1999-04-30 2000-11-09 Beckman Coulter, Inc. Diffuse reflective light curtain system
CN104306071A (zh) * 2014-11-04 2015-01-28 合肥市嘉升电子科技有限公司 手术机器人操作监测***和方法
CN204902857U (zh) * 2015-07-07 2015-12-23 康崔耐科斯公司 一种光电传感器
CN106059554A (zh) * 2016-05-30 2016-10-26 宁波星宇极光传感科技有限公司 一种漫反射光电开关
CN207399165U (zh) * 2017-11-09 2018-05-22 山东飞天激光光电科技有限公司 一种漫反射型激光光电开关
CN107874834A (zh) * 2017-11-23 2018-04-06 苏州康多机器人有限公司 一种应用于腹腔镜机器人手术***的3d开放式医生控制台

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112370310A (zh) * 2019-12-11 2021-02-19 上海司羿智能科技有限公司 手部运动控制***及其控制方法
CN112370310B (zh) * 2019-12-11 2024-03-29 上海司羿智能科技有限公司 手部运动控制***及其控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100379391C (zh) 医疗舱***
US20150004581A1 (en) Interactive physical therapy
CN109069103A (zh) 超声成像探头定位
US5429140A (en) Integrated virtual reality rehabilitation system
EP3561795B1 (en) Augmented reality training system
CN1322445C (zh) 不需要用手的便携式计算机及***
US7997903B2 (en) Medical training apparatus
CN106030683A (zh) 用于医疗程序培训的模拟器***
CN106456148A (zh) 使用眼球凝视跟踪的医疗装置、***和方法
US20130324857A1 (en) Automated system for workspace, range of motion and functional analysis
JP2021531504A (ja) 外科トレーニング装置、方法及びシステム
US20110257566A1 (en) Instrumented therapy table and system
CN108154778B (zh) 基于运动捕捉和混合现实的眼科手术培训***及方法
JP2021194539A (ja) 外科手術中のコンピュータ支援ナビゲーション用のカメラ追跡バー
EP1457155A4 (en) X-RAY CT DEVICE
CN104306071B (zh) 手术机器人操作监测***和方法
CN107080524A (zh) 智能体检一体机
CN110177518A (zh) 用于在图像捕获装置的视场内检测物体的***和方法
CN109558004B (zh) 一种人体辅助机器人的控制方法及装置
KR20030088098A (ko) 네트워크 대응형 의료용 진료실습 시뮬레이션 장치
CN109758727A (zh) 基于人体生理数据的自适应调节的跑步平台***
CN111685713A (zh) 内窥镜手术中操作人员姿态信息采集方法、***和可读存储介质
CN109044532A (zh) 基于漫反射激光感应器的手术机器人操作监测***和方法
Zhang et al. Task effects on three-dimensional dynamic postures during seated reaching movements: an investigative scheme and illustration
CN114038259A (zh) 一种5g虚拟现实医学超声实训***及其方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181221