【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及手术机器人导航板，尤其涉及一种手术机器人导航板及导航方法。
技术介绍
1、传统手术机器人导航采用术前规划，结合术中x光图像融合匹配测量技术，结合实时光学图像跟踪技术，采用这种导航技术要求计算机具有强大的算力，以实现及时跟踪靶标（目标）的移动，防止机器人动作滞后。
2、申请号为202210333133.5的中国专利技术专利公开了一种手术机器人导航板，通过在导航板本体上分布有多个矫正靶点，开设有中心矫正靶点。通过采用导航板作为中间桥接，将术中x光获得的稳定组织结构图像与术前mri图像匹配并与机器人建立统一坐标体系，利用该统一的坐标系引导机器人进行定位。
3、但现有技术中使用单个整体的导航板进行导航定位时，在贴近皮肤时会发生不同程度的形变，误差在中心矫正靶点就会进行累积，导致导航板产生较大的定位误差，影响定位的准确性，减少导航板定位误差进而提高定位准确性成为手术机器人导航板的重中之重。
技术实现思路
1、本申请通过提供一种手术机器人导航板及导航方法，解决了现有技术中产生定位误差导致定位准确性低的问题，实现了减少导航板定位误差进而提高定位准确性的技术效果。
2、本申请提供了一种手术机器人导航方法，应用于导航板，所述方法包括：
3、s100：通过术前mri图像资料，获取穿刺手术的术前准备数据，所述术前准备数据包括经皮穿刺点、入针角度和到经皮穿刺点进入的穿刺深度；
4、s200：根据术前准备数据确定导航板的初始位置并建立
5、s300：根据第一基准位置确定中心导航小板和若干个辅助导航小板的坐标位置并进行标记，形成三维坐标矩阵；基于实时获取的皮肤形变数据得到形变综合值，若形变综合值大于预先设置的形变阈值，则计算每个微型气囊的实时压力调节值，根据实时压力调节值的大小进行降序排列并依次调整对应的微型气囊的压力，得到第二初始位置；对第二初始位置进行深度校准，得到第二基准位置；
6、s400：基于第二基准位置将导航板固定在人体上，在手术机器人工作端自带激光十字靶标指示下，使所述激光十字对准中心导航小板的中心靶点及十字引导线，所述中心靶点及十字引导线能够在x光下显影并与靶点组织结构重叠；计算出基于统一坐标系下的手术进入点、进入角度以及进入深度的数值，并将所述数值输入进手术机器人，手术完成后生成分析报告。
7、进一步地，获取患者皮肤形变数据，基于形变模型计算导航板的第一基准位置，包括：
8、基于三维扫描设备获取患者皮肤表面数据，生成点云数据，进而得到皮肤形变数据；将皮肤形变数据进行网格化处理，将处理后的皮肤形变数据输入到形变模型中，提取出皮肤的形变特征，根据形变特征的变化计算得到误差值，基于误差值和初始位置计算得到第一基准位置；
9、其中，所述形变特征包括皮肤的张力和曲率。
10、进一步地，将处理后的皮肤形变数据输入到形变模型中，提取出皮肤的形变特征，根据形变特征的变化计算得到误差值，包括：基于有限元分析方法，根据处理后的皮肤形变数据建立集合模型，将集合模型划分为有限个单元，每个单元均包含若干个节点，采用有限元求解器，求解每个单元的力学方程，得到节点的位移和应力结果，进而计算得到皮肤的张力和曲率变化，将多个形变特征变化进行加权平均求和得到误差值。
11、进一步地，计算每个微型气囊的实时压力调节值，包括：
12、根据形变综合值、形变阈值和映射公式计算得到总压力值，基于每个微型气囊的权重系数得到对应的压力需求值，根据每个微型气囊的当前压力和压力需求值得到对应的实时压力调节值。
13、进一步地，所述映射公式如下：
14、
15、其中，是总压力值，是形变综合值，是形变阈值，是转换系数，取值范围为[0，1]，用于衡量形变与压力之间的转换关系；压力需求值计算公式如下：
16、
17、其中，是第i个微型气囊的压力需求值，是第i个微型气囊的权重系数。
18、进一步地，在步骤s300中，对第二初始位置进行深度校准，得到第二基准位置，包括：
19、s310：获取第一基准位置时每个矫正靶点的位置并标记为第一原始位置，获取第二初始位置时每个矫正靶点的位置并标记为第二当前位置；
20、s320：根据第一原始位置和第二当前位置计算每个矫正靶点的位置偏差，进而计算导航板的整体偏移量，根据浮选机制选择出若干个矫正靶点作为候选靶点；
21、s330：基于候选靶点进行深度校准，得到第二基准位置。
22、进一步地，所述浮选机制为：基于每个矫正靶点的位置偏差和整体偏移量计算每个矫正靶点的影响综合值，将每个矫正靶点的影响综合值按照大小进行降序排列，根据抽取比例选择出若干个矫正靶点作为候选靶点。
23、进一步地，所述影响综合值是将每个矫正靶点的形变值和贡献值进行综合计算得到的，所述形变值是指每个矫正靶点的位置偏差与位置偏差平均值的比值；所述贡献值是指每个矫正靶点预先设置的权重值和每个矫正靶点的位置偏差与整体偏移量的比值的乘积；所述抽取比例是根据整体偏移量和预先设置的偏移阈值的比值进行设定，若比值不小于1，则选取全部矫正靶点作为候选靶点；若比值小于1，则按照比值选取若干个矫正靶点作为候选靶点。
24、一种手术机器人导航板，用于上述的一种手术机器人导航方法，所述导航板包括一个中心导航小板、若干个辅助导航小板和若干个微型气囊，所述中心导航小板和若干个辅助导航小板均使用微型气囊进行连接；每个微型气囊均连接有气泵；
25、若干个辅助导航小板呈方形分布，中心导航小板位于若干个辅助导航小板的中心位置；相邻两个辅助导航小板之间均通过微型气囊固定连接，中心导航小板四周均与距离最近的四个辅助导航小板通过微型气囊固定连接；
26、所述中心导航小板和辅助导航小板二者均设有一个中心靶点、一组十字引导线和若干个矫正靶点；所述中心靶点的圆心和十字引导线的中心重合。
27、本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
28、通过获取患者皮肤形变数据，根据形变特征调整初始位置得到第一基准位置，实时获取皮肤形变数据，计算形变综合值和每个微型气囊的实时压力调节值，依次调整对应微型气囊的压力，得到第二初始位置，对第二初始位置进行深度校准，得到第二基准位置；基于患者皮肤形变数据对导航板进行两次调整，实现了对导航板精确固定和手术机器人工作端的精准定位的效果，进一步减少因皮肤形变产生的导航误差，提高手术机器人的定位精度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种手术机器人导航方法，应用于导航板，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的一种手术机器人导航方法，其特征在于，获取患者皮肤形变数据，基于形变模型计算导航板的第一基准位置，包括：
3.如权利要求2所述的一种手术机器人导航方法，其特征在于，将处理后的皮肤形变数据输入到形变模型中，提取出皮肤的形变特征，根据形变特征的变化计算得到误差值，包括：基于有限元分析方法，根据处理后的皮肤形变数据建立集合模型，将集合模型划分为有限个单元，每个单元均包含若干个节点，采用有限元求解器，求解每个单元的力学方程，得到节点的位移和应力结果，进而计算得到皮肤的张力和曲率变化，将多个形变特征变化进行加权平均求和得到误差值。
4.如权利要求1所述的一种手术机器人导航方法，其特征在于，计算每个微型气囊（6）的实时压力调节值，包括：
5.如权利要求4所述的一种手术机器人导航方法，其特征在于，所述映射公式如下：
6.如权利要求1所述的一种手术机器人导航方法，其特征在于，在步骤S300中，对第二初始位置进行深度校准，得到第二基准位置，包括：p>
7.如权利要求6所述的一种手术机器人导航方法，其特征在于，所述浮选机制为：基于每个矫正靶点（4）的位置偏差和整体偏移量计算每个矫正靶点（4）的影响综合值，将每个矫正靶点（4）的影响综合值按照大小进行降序排列，根据抽取比例选择出若干个矫正靶点（4）作为候选靶点。
8.如权利要求7所述的一种手术机器人导航方法，其特征在于，所述影响综合值是将每个矫正靶点（4）的形变值和贡献值进行综合计算得到的，所述形变值是指每个矫正靶点（4）的位置偏差与位置偏差平均值的比值；所述贡献值是指每个矫正靶点（4）预先设置的权重值和每个矫正靶点（4）的位置偏差与整体偏移量的比值的乘积；所述抽取比例是根据整体偏移量和预先设置的偏移阈值的比值进行设定，若比值不小于1，则选取全部矫正靶点（4）作为候选靶点；若比值小于1，则按照比值选取若干个矫正靶点（4）作为候选靶点。
9.如权利要求1所述的一种手术机器人导航方法，其特征在于，所述方法还包括：所述方法还包括：
10.一种手术机器人导航板，用于如权利要求1至权利要求9中任一项所述的一种手术机器人导航方法，其特征在于，所述导航板包括一个中心导航小板（1）、若干个辅助导航小板（2）和若干个微型气囊（6），所述中心导航小板（1）和若干个辅助导航小板（2）均使用微型气囊（6）进行连接；每个微型气囊（6）均连接有气泵；
...【技术特征摘要】
1.一种手术机器人导航方法，应用于导航板，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的一种手术机器人导航方法，其特征在于，获取患者皮肤形变数据，基于形变模型计算导航板的第一基准位置，包括：
3.如权利要求2所述的一种手术机器人导航方法，其特征在于，将处理后的皮肤形变数据输入到形变模型中，提取出皮肤的形变特征，根据形变特征的变化计算得到误差值，包括：基于有限元分析方法，根据处理后的皮肤形变数据建立集合模型，将集合模型划分为有限个单元，每个单元均包含若干个节点，采用有限元求解器，求解每个单元的力学方程，得到节点的位移和应力结果，进而计算得到皮肤的张力和曲率变化，将多个形变特征变化进行加权平均求和得到误差值。
4.如权利要求1所述的一种手术机器人导航方法，其特征在于，计算每个微型气囊（6）的实时压力调节值，包括：
5.如权利要求4所述的一种手术机器人导航方法，其特征在于，所述映射公式如下：
6.如权利要求1所述的一种手术机器人导航方法，其特征在于，在步骤s300中，对第二初始位置进行深度校准，得到第二基准位置，包括：
7.如权利要求6所述的一种手术机器人导航方法，其特征在于，所述浮选机制为：基于每个矫正...
【专利技术属性】
技术研发人员：祝天宇，付志勇，韩冰，郑子伟，郑凤玲，高鑫，黄楷平，孙妍，
申请(专利权)人：北京林电伟业电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。