引导装置、穿刺针调整方法、存储介质及电子设备制造方法及图纸

本公开提供了一种引导装置、基于机械臂的穿刺针调整方法、存储介质及电子设备，本公开结合改进的引导装置，通过引导针在穿刺过程中的姿态变化信息来表征患者呼吸对引导针产生的影响，只要对应调整机械臂夹持的穿刺针的位置，使穿刺针和引导针在影像设备坐标系内的坐标一直符合第一预设转换矩阵即可，即可以抵消患者呼吸对穿刺针定位和导航过程中产生的不利影响，避免了因穿刺位置没有达到预期而导致的多次穿刺，提升了穿刺机器人的穿刺精度，实现了良好的穿刺效果，提高了手术效率，减少患者病痛和辐射伤害。

【技术实现步骤摘要】
引导装置、穿刺针调整方法、存储介质及电子设备
本公开涉及手术机器人领域，特别涉及一种引导装置、基于机械臂的穿刺针调整方法、存储介质及电子设备。
技术介绍
经皮穿刺手术是指在医学图像的引导下，将穿刺针等医疗器械刺入患者体内的病灶靶点位置，执行活检、消融、放射性粒子植入等操作，以达到治疗目的的微创手术，具有手术创伤小、患者痛苦减轻、康复时间短、手术费用低等优点。传统穿刺手术过程需要医生用医学成像设备对患者进行多次扫描，多次调整穿刺针的位置才能到达病灶点处，穿刺精度低，手术过分依赖于医生的经验，医生工作强度大，患者受射线辐射次数多，手术效率低。穿刺手术机器人技术是传统手工穿刺问题的有效途径。医生可以利用穿刺手术机器人的手术规划系统，更加精确的选取病灶点和皮肤穿刺入针点，在机器人的导航系统和机械臂定位的辅助下，医生可以完成更精确的穿刺操作，缩短了手术时间，患者受射线辐射次数减少。但是在穿刺手术机器人的导航和定位过程中，由于人的内脏(如肝脏、肾脏)会随着呼吸会产生运动，导致机器人无法准确进行定位。目前通常采用在患者短暂屏住呼吸时进行穿刺，但是由于每次屏住呼吸的内脏位置不一定相同，从而影响了穿刺手术机器人的穿刺精度，无法达到良好的穿刺效果。
技术实现思路
本公开实施例的目的在于提供一种引导装置、基于机械臂的穿刺针调整方法、存储介质及电子设备，用以解决现有技术中因患者呼吸导致的穿刺机器人无法进行准确定位，穿刺精度低、穿刺效果差的问题。本公开的实施例采用如下技术方案：一种引导装置，包括：引导针，其中；无线惯导模块，其中，所述无线惯导模块设置在所述引导针的针尾，用于获取所述引导针在影像设备坐标系内的姿态变化信息。进一步，所述无线惯导模块至少包括：三轴加速度计和/或三轴陀螺仪。进一步，还包括：无线通信模块，用于将所述姿态变化信息发送至预设接收方。本公开实施例还提供一种基于机械臂的穿刺针调整方法，应用上述的引导装置，包括：获取引导针在影像设备坐标系内的姿态变化信息；根据所述姿态变化信息，确定所述引导针在影像设备坐标系内的第一坐标；基于所述第一坐标，调整穿刺针在机械臂末端坐标系内的位置，使所述穿刺针在影像设备坐标系内坐标为第二坐标，其中，所述第一坐标和所述第二坐标之间的转换关系符合第一预设转换矩阵。进一步，所述获取引导针在影像设备坐标系内的姿态变化信息之前，还包括：将所述引导针插入目标对象的目标区域，并基于所述影像设备拍摄初始影像；在所述初始影像中确定入针点和病灶靶点；基于所述入针点和所述病灶靶点在所述初始影像内设置虚拟针，并基于所述引导针在所述初始影像内的第一初始坐标和所述虚拟针在所述初始影像内的第二初始坐标确定第一预设转换矩阵。进一步，所述姿态变化信息至少包括空间平移量和/或空间旋转量。进一步，所述根据所述姿态变化信息，确定所述引导针在影像设备坐标系内的第一坐标，包括：基于所述第一初始坐标和所述姿态变化信息确定所述引导针在影像设备坐标系内的第一坐标。进一步，所述基于所述引导针的第一坐标，调整穿刺针在机械臂末端坐标系内的位置，使所述穿刺针在影像设备坐标系内坐标为第二坐标，包括：基于所述第一坐标和所述第一预设转换矩阵，确定所述虚拟针在影像设备坐标系内的第一虚拟坐标；基于所述第一虚拟坐标和第二预设转换矩阵，确定所述虚拟针在机械臂基坐标系内的第二虚拟坐标，其中，所述第二预设转换矩阵用于所述影像设备坐标系和所述机械臂基坐标系之间坐标的转换；基于所述第二虚拟坐标和第三预设转换矩阵，确定所述虚拟针在机械臂末端坐标系内的第三虚拟坐标，其中，所述第三预设转换矩阵用于所述机械臂末端坐标系和所述机械臂基坐标系之间坐标的转换；调整机械臂末端夹持所述穿刺针移动至所述第三虚拟坐标，使所述穿刺针在影像设备坐标系内的坐标为所述第二坐标。本公开实施例还提出一种存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项技术方案中所述方法的步骤。本公开实施例还提出一种电子设备，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现上述任一项技术方案中所述方法的步骤。本公开实施例的有益效果在于：结合改进的引导装置，通过引导针在穿刺过程中的姿态变化信息来表征患者呼吸对引导针产生的影响，只要对应调整机械臂夹持的穿刺针的位置，使穿刺针和引导针在影像设备坐标系内的坐标一直符合第一预设转换矩阵即可，即可以抵消患者呼吸对穿刺针定位和导航过程中产生的不利影响，避免了因穿刺位置没有达到预期而导致的多次穿刺，提升了穿刺机器人的穿刺精度，实现了良好的穿刺效果，提高了手术效率，减少患者病痛和辐射伤害。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出本公开第一实施例中引导装置的结构示意图；图2示出本公开第二实施例中基于机械臂的穿刺针调整方法的流程图；图3示出本公开第二实施例中初始影像示意图；图4示出本公开第二实施例中穿刺手术机器人的系统组成图；图5示出本公开第四实施例中电子设备的结构示意图。具体实施方式此处参考附图描述本公开的各种方案以及特征。应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本公开的这些和其它特性将会变得显而易见。还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本公开进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本公开的很多其它等效形式，它们具有如权利要求的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。穿刺手术机器人的导航和定位过程中，由于人的内脏(如肝脏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种引导装置，其特征在于，包括：/n引导针；/n无线惯导模块，其中，所述无线惯导模块设置在所述引导针的针尾，用于获取所述引导针在影像设备坐标系内的姿态变化信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种引导装置，其特征在于，包括：
引导针；
无线惯导模块，其中，所述无线惯导模块设置在所述引导针的针尾，用于获取所述引导针在影像设备坐标系内的姿态变化信息。


2.根据权利要求1所述的引导装置，其特征在于，所述无线惯导模块至少包括：三轴加速度计和/或三轴陀螺仪。


3.根据权利要求1或2所述的引导装置，其特征在于，还包括：
无线通信模块，用于将所述姿态变化信息发送至预设接收方。


4.一种基于机械臂的穿刺针调整方法，应用权利要求1至3中任一项所述的引导装置，其特征在于，包括：
获取引导针在影像设备坐标系内的姿态变化信息；
根据所述姿态变化信息，确定所述引导针在影像设备坐标系内的第一坐标；
基于所述第一坐标，调整穿刺针在机械臂末端坐标系内的位置，使所述穿刺针在影像设备坐标系内坐标为第二坐标，其中，所述第一坐标和所述第二坐标之间的转换关系符合第一预设转换矩阵。


5.根据权利要求4所述的穿刺针调整方法，其特征在于，所述获取引导针在影像设备坐标系内的姿态变化信息之前，还包括：
将所述引导针插入目标对象的目标区域，并基于所述影像设备拍摄初始影像；
在所述初始影像中确定入针点和病灶靶点；
基于所述入针点和所述病灶靶点在所述初始影像内设置虚拟针，并基于所述引导针在所述初始影像内的第一初始坐标和所述虚拟针在所述初始影像内的第二初始坐标确定第一预设转换矩阵。


6.根据权利要求5所述的穿刺针调整方法，其特征在于，所述姿态变化信息至少包括空间平移量和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖平平，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11