CN217162286U - 基于医学影像的光学导航机器人末端定位精度的测量工具 - Google Patents
基于医学影像的光学导航机器人末端定位精度的测量工具 Download PDFInfo
- Publication number
- CN217162286U CN217162286U CN202123129910.4U CN202123129910U CN217162286U CN 217162286 U CN217162286 U CN 217162286U CN 202123129910 U CN202123129910 U CN 202123129910U CN 217162286 U CN217162286 U CN 217162286U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mark
- mounting seat
- marking
- marker
- optical
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本实用新型涉及医疗器械技术领域，旨在提供一种基于医学影像的光学导航机器人末端定位精度的测量工具。该测量工具包括：光学标记体、精度测量标记组件、标记安装座和三维电动滑台组件。光学标记体和精度测量标记组件均安装在标记安装座的上表面，三维电动滑台组件的上端部固定标记安装座，其下端部可移动地安装在水平布置的滑台组件底座上；能够带动标记安装座在相互垂直的X、Y、Z三个方向上进行位移，并记录在各方向上的位移量。本实用新型可针对电动滑台的三个电机运行操作进行控制，无需直接触碰被测钢针，不会对其施加外力进而产生变形，测量精度很高。利用外接的控制器对电动滑台进行操控，避免手动调整被测钢针的位置，操作更方便。
Description
技术领域
本实用新型属于医疗器械技术领域，具体涉及一种基于医学影像的光学导航机器人末端定位精度的测量工具。
背景技术
经皮穿刺介入手术是一种典型的微创手术，是在医学影像(B超、MRI和CT等)的引导下，将手术器械(穿刺针、活检针、消融针等)准确置入病人体内器官进行组织提取或治疗。与手动穿刺相比，机器人通过三维路径规划、实时跟踪靶点等技术手段不仅能提高手术操作的精度，而且减少对医生经验的依赖，降低医生的劳动强度，使穿刺介入手术建立在更加科学、可控和具有预见性的基础上。
基于医学影像的光学导航机器人末端(手术器械的端部)的定位精度决定了相关微创手术效果，因为机器人是根据医学影像中的手术部位规划、执行其行走路径的。如果医学影像中手术部位与病患身体实际手术部位之间存在定位误差，将导致机器人路径规划错误，严重的可能导致手术失败或造成医疗事故。因此，需要对光学导航机器人末端的定位精度进行测量，并根据测量结果进行误差纠正。
目前测量CT图像的光学导航机器人***末端定位精度的工具，有机械臂三坐标测量仪(如：美国法如FARO便携式关节臂三坐标测量仪)。该测量仪是由三个串联的极坐标***组成，当侧头与被测件接触时，测量***可以给出侧头在空间的三维位置信息，测头与被测件在不同部位接触时，根据所建立的测量数学模型，由计算机给出被测参数实际值。在使用时，需要用手拖动测头与被测物体接触，在测试非固定物体和刚性小的物体时，会让物体移动和变形，造成测量数值精度较差。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种基于医学影像的光学导航机器人末端定位精度的测量工具。
为解决技术问题，本实用新型的解决方案是：
提供一种基于医学影像的光学导航机器人末端定位精度的测量工具，包括：光学标记体，用于光学导航机器人识别和定位，并根据医学影像引导机器人末端的手术器械的运动；精度测量标记组件，包括若干个高度、位置不同的精度测量标记件，在精度测量标记件的上表面设有标记点；标记安装座，呈水平布置；所述光学标记体和精度测量标记组件均安装在标记安装座的上表面；三维电动滑台组件，其上端部固定安装所述标记安装座，其下端部可移动地安装在水平布置的滑台组件底座上；能够带动标记安装座在相互垂直的X、Y、Z三个方向上进行位移，并记录在各方向上的位移量。
作为一种改进，所述精度测量标记件是径向尺寸均一的杆件或者是顶端尺寸相对稍大的螺杆件，其底端设有外螺纹，用于竖向安装在设于标记安装座上表面的螺孔中；在精度测量标记件的顶端表面设有圆环标记，其圆心处设标记点。
作为一种改进，所述标记安装座呈矩形的板状，其上表面设有若干个不规则布置的螺孔，用于安装精度测量标记组件；标记安装座的材质为塑料或者碳纤维。
作为一种改进，所述光学标记体是光学反光小球，或者是光学相机能识别的立体棋盘格。
作为一种改进，所述光学标记体通过竖向的标记体支架固定在标记安装座的侧边处，所述标记体支架的材质为塑料或者碳纤维。
作为一种改进，所述标记体支架的底端具有水平的安装盘，安装盘上设有安装孔；标记体支架通过穿过安装孔的螺钉固定在标记安装座上。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型可针对电动滑台的三个电机运行操作进行控制，让电动滑台依次在X,Y,Z方向上缓慢移动，直至被测针尖与圆环的圆心接触。由于在此过程中无需直接触碰被测钢针，不会对其施加外力进而产生变形。因此，本装置的测量精度相对于机械臂三坐标测量仪会很高。
2、本实用新型可以利用外接的控制器对电动滑台进行操控，避免手动调整被测钢针的位置，因此操作起来会更加方便。
附图说明
图1为光学导航机器人***末端定位精度测量工具的整体结构示意图。
图2为本实用新型的应用场景示意图。
图3为精度测量标记组件的示意图。
图中，光学标记体1；标记体支架2；精度测量标记件3；标记安装座4；三维电动滑台组件5；滑台组件底座6；探针7；光学导航机器人8。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的具体实现方式进行详细描述。
如图1所示，基于医学影像的光学导航机器人末端定位精度的测量工具，包括：光学标记体1、标记体支架2、精度测量标记组件、标记安装座4、三维电动滑台组件5和滑台组件底座6。
光学标记体1用于光学导航机器人识别和定位，并根据医学影像引导机器人末端的手术器械的运动；可选是光学反光小球(例如NDI的光学反光小球)，或者是光学相机能识别的立体棋盘格。光学标记体1通过竖向的标记体支架2固定在标记安装座4的侧边处，标记体支架2的材质为塑料或者碳纤维。标记体支架2的底端具有水平的安装盘，安装盘上设有安装孔，标记体支架2通过穿过安装孔的螺钉固定在标记安装座4上。
精度测量标记组件包括若干个高度、位置不同的精度测量标记件3。精度测量标记件3是径向尺寸均一的杆件或者是顶端尺寸相对稍大的螺杆件(如图3所示)，其底端设有外螺纹，用于竖向安装在设于标记安装座4上表面的螺孔中；在精度测量标记件3的顶端表面设有圆环标记，其圆心处设标记点。
标记安装座4呈水平布置的矩形板状，其材质可选塑料或者碳纤维。在上表面设有若干个不规则布置的螺孔，用于安装精度测量标记件3。
三维电动滑台组件5是商业化产品，可市购获得，例如上海联谊光纤激光器器械有限公司的XYZM50H-25电动滑台及其控制器。在三维电动滑台组件5的上端部固定安装标记安装座4，其下端部可移动地安装在水平布置的滑台组件底座6上；三维电动滑台组件5能够带动标记安装座4在相互垂直的X、Y、Z三个方向上进行位移，并记录在各方向上的位移量。
下面以测量装置在CT机中的使用为例，对该装置的使用方法进行说明：
先将光学标记体1、标记体支架2、精度测量标记件3和标记安装座4装配好，放入CT机中。将标记安装座4的长边与CT机的床沿平行，使固定在短边处的光学标记体1正对光学导航机器人***中的光学相机。启动CT机进行扫描，获得标记安装座4及其表面组件的CT图像，该CT图像将用于光学导航机器人8规划路径和引导机器人末端的运动。
然后将标记安装座4与三维电动滑台组件5、滑台组件底座6连接，装配好后放入CT机中，仍然保持标记安装座4的长边与CT机的床沿平行，使固定在短边处的光学标记体1正对光学导航机器人***中的光学相机。
将规划长度的探针7***机器人末端的夹具中，光学导航机器人8根据此前已获得的CT图像进行路径规划后，引导探针7运动到任意一个已规划的精度测量标记件3的上方。驱动三维电动滑台组件5在X、Y、Z方向上做适当的调整，使精度测量标记组件3的上表面圆环中心的标记点与探针7的针尖重合。记录三维电动滑台组件5获取的三维位移数据(即在X、Y、Z三个方向上的移动距离)，根据三个距离数值计算其平方和的根，即得到光学导航机器人8末端定位精度的具体误差数值。
在正式利用光学导航机器人8和探针7进行穿刺手术前，利用该误差数值对病患身体上手术部位的CT图像及规划路径先进行校准，即可获得精确的自动操作路径数据，确保手术部位的精准。
本实用新型在该示例中是以CT图像为例，将其应用在基于B超、MRI等医学影像的光学导航机器人末端定位精度的测量，有关操作步骤基本相同，故不再赘述。
Claims (6)
1.一种基于医学影像的光学导航机器人末端定位精度的测量工具，其特征在于，包括：
光学标记体，用于光学导航机器人识别和定位，并根据医学影像引导机器人末端的手术器械的运动；
精度测量标记组件，包括若干个高度、位置不同的精度测量标记件，在精度测量标记件的上表面设有标记点；
标记安装座，呈水平布置；所述光学标记体和精度测量标记组件均安装在标记安装座的上表面；
三维电动滑台组件，其上端部固定安装所述标记安装座，其下端部可移动地安装在水平布置的滑台组件底座上；能够带动标记安装座在相互垂直的X、Y、Z三个方向上进行位移，并记录在各方向上的位移量。
2.根据权利要求1所述的测量工具，其特征在于，所述精度测量标记件是径向尺寸均一的杆件或者是顶端尺寸相对稍大的螺杆件，其底端设有外螺纹，用于竖向安装在设于标记安装座上表面的螺孔中；在精度测量标记件的顶端表面设有圆环标记，其圆心处设标记点。
3.根据权利要求1所述的测量工具，其特征在于，所述标记安装座呈矩形的板状，其上表面设有若干个不规则布置的螺孔，用于安装精度测量标记组件；标记安装座的材质为塑料或者碳纤维。
4.根据权利要求1所述的测量工具，其特征在于，所述光学标记体是光学反光小球，或者是光学相机能识别的立体棋盘格。
5.根据权利要求1所述的测量工具，其特征在于，所述光学标记体通过竖向的标记体支架固定在标记安装座的侧边处，所述标记体支架的材质为塑料或者碳纤维。
6.根据权利要求5所述的测量工具，其特征在于，所述标记体支架的底端具有水平的安装盘，安装盘上设有安装孔；标记体支架通过穿过安装孔的螺钉固定在标记安装座上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202123129910.4U CN217162286U (zh) | 2021-12-13 | 2021-12-13 | 基于医学影像的光学导航机器人末端定位精度的测量工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202123129910.4U CN217162286U (zh) | 2021-12-13 | 2021-12-13 | 基于医学影像的光学导航机器人末端定位精度的测量工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN217162286U true CN217162286U (zh) | 2022-08-12 |
Family
ID=82719388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202123129910.4U Active CN217162286U (zh) | 2021-12-13 | 2021-12-13 | 基于医学影像的光学导航机器人末端定位精度的测量工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN217162286U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116370089A (zh) * | 2023-05-22 | 2023-07-04 | 苏州派尼迩医疗科技有限公司 | 用于检测穿刺手术机器人定位精度的方法及*** |
| WO2024027857A1 (zh) * | 2023-04-07 | 2024-02-08 | 苏州派尼迩医疗科技有限公司 | 用于配准手术机器人坐标系与ct机坐标系的方法及*** |
-
2021
- 2021-12-13 CN CN202123129910.4U patent/CN217162286U/zh active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024027857A1 (zh) * | 2023-04-07 | 2024-02-08 | 苏州派尼迩医疗科技有限公司 | 用于配准手术机器人坐标系与ct机坐标系的方法及*** |
| CN116370089A (zh) * | 2023-05-22 | 2023-07-04 | 苏州派尼迩医疗科技有限公司 | 用于检测穿刺手术机器人定位精度的方法及*** |
| CN116370089B (zh) * | 2023-05-22 | 2023-11-24 | 苏州派尼迩医疗科技有限公司 | 用于检测穿刺手术机器人定位精度的方法及*** |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11969220B2 (en) | Verification method of osteotomy guide tool, verification system and detection element | |
| CN217162286U (zh) | 基于医学影像的光学导航机器人末端定位精度的测量工具 | |
| CN110946653B (zh) | 一种手术导航*** | |
| CN106859742B (zh) | 一种穿刺手术导航定位***和方法 | |
| US5971997A (en) | Intraoperative recalibration apparatus for stereotactic navigators | |
| CA2468226C (en) | Ultrasound catheter calibration system | |
| CN112091983B (zh) | 一种精度校验装置、***及方法 | |
| EP3254621A1 (en) | 3d image special calibrator, surgical localizing system and method | |
| CA2846729C (en) | Surgical pointer having constant pressure | |
| CN106344153A (zh) | 一种柔性穿刺针针尖自动跟踪装置及方法 | |
| CN104398306A (zh) | 一种超声介入穿刺针引导监控***及监控方法 | |
| CN110575253A (zh) | 基于定位板的机器人辅助穿刺***及穿刺轨迹获取方法 | |
| CN110353775B (zh) | 一种连续扫描截面升维空间定位方法 | |
| CN115054332B (zh) | 一种超声引导机器人辅助穿刺装置及其使用方法 | |
| CN209564225U (zh) | 一种快速ct定位导航装置 | |
| EP3733112A1 (en) | System for robotic trajectory guidance for navigated biopsy needle | |
| CN112057139B (zh) | 基于混合现实技术的手术定位*** | |
| CN116793334A (zh) | 骨科手术导航***的精度测试***及测试方法 | |
| CN220708714U (zh) | 一种医疗机器人精度测试工装 | |
| Zequn et al. | The robot system for brachytherapy | |
| CN117213816A (zh) | 一种医疗机器人精度测试工装及测试方法 | |
| CN212996669U (zh) | 超声穿刺导航精度检验装置 | |
| CN217593000U (zh) | 激光穿刺辅助导向*** | |
| CN219048814U (zh) | 手术导航*** | |
| CN109480971B (zh) | 一种快速ct定位导航*** |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |