本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備，尤其涉及一種腔鏡手術(shù)機器人及其術(shù)前定位方法。

背景技術(shù)：

1、腔鏡手術(shù)機器人是目前應(yīng)用最廣泛的手術(shù)機器人，它能夠輔助醫(yī)生完成各類復(fù)雜的微創(chuàng)手術(shù)，可用于泌尿外科、婦科、胸外科、普外科等相關(guān)科室的微創(chuàng)手術(shù)。

2、腔鏡手術(shù)機器人能夠提高手術(shù)精準(zhǔn)度及安全性，其出現(xiàn)顯著改變了微創(chuàng)傷手術(shù)的格局。在保持標(biāo)準(zhǔn)腔鏡手術(shù)的益處的同時，腔鏡手術(shù)機器人可提供更強的靈活性、更大的活動范圍、過濾震顫、三維高清視覺及更精準(zhǔn)的控制能力，這些優(yōu)勢在手術(shù)部位深窄及有需要切開細(xì)小組織的情況下有極大價值。因此，機器人輔助腔鏡手術(shù)使外科醫(yī)生能夠以微創(chuàng)傷方法重復(fù)進行原本復(fù)雜的開放手術(shù)。它還可以消除傳統(tǒng)腔鏡手術(shù)中的“筷子效應(yīng)”，允許醫(yī)生直覺操作器械，縮短醫(yī)生學(xué)習(xí)曲線。

3、腔鏡手術(shù)機器人的患者手術(shù)平臺需要在術(shù)前定位至相對手術(shù)臺及患者的一個合適位置，以確保將患者手術(shù)平臺吊桿對齊至手術(shù)工作空間上方，保證臂件朝向目標(biāo)解剖位置且所有臂件均可對接至戳卡。一般地，腔鏡手術(shù)機器人的患者手術(shù)平臺定位是以安裝內(nèi)窺鏡的臂件的不動點為參考中心進行布置的，患者手術(shù)平臺定位時將內(nèi)窺鏡臂件不動點調(diào)整至患者手術(shù)部位內(nèi)窺鏡將要進入的戳卡孔處，隨后其他安裝器械的臂件再與相應(yīng)戳卡對接。

4、在一個臂件可達的水平面內(nèi)，多臂腔鏡手術(shù)機器人存在一個安裝內(nèi)窺鏡的臂件的不動點調(diào)整范圍中心，當(dāng)內(nèi)窺鏡臂件不動點位于該中心位置時，其余臂件的不動點調(diào)整范圍與以該中心為圓心半徑為20cm的圓的交集最大，即其余臂件的不動點調(diào)整范圍也最大化。這種情況下，各臂件均可以最大程度地對接至布局在患者身上的戳卡(一般地，各戳卡布局在以內(nèi)窺鏡戳卡孔為中心的20cm范圍內(nèi))，確保手術(shù)正常進行。

5、市場上大部分多臂腔鏡手術(shù)機器人的安裝內(nèi)窺鏡的臂件的不動點調(diào)整范圍中心位于患者手術(shù)平臺吊桿的正下方，通過在吊桿上設(shè)置激光器垂直向下照射，即可在吊桿正下方指示該點在相應(yīng)水平面的位置。術(shù)前定位時，推動患者手術(shù)平臺將該指示點移動至患者手術(shù)部位內(nèi)窺鏡將要進入的戳卡孔附近，即可完成患者手術(shù)平臺的術(shù)前定位。

6、然而，對于安裝內(nèi)窺鏡的臂件的不動點調(diào)整范圍中心不位于吊桿正下方的情況，則無法通過垂直向下發(fā)射激光束進行定位參考。而對于存在上述情況的多臂腔鏡手術(shù)機器人同樣有術(shù)前準(zhǔn)確定位的需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本技術(shù)提出了一種腔鏡手術(shù)機器人及其術(shù)前定位方法。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)的一方面提出了一種腔鏡手術(shù)機器人，包括醫(yī)生操作端以及患者手術(shù)平臺，通過醫(yī)生操作端能夠控制患者手術(shù)平臺上的手術(shù)器械進行相應(yīng)動作，以實現(xiàn)對患者進行手術(shù)，其中，所述患者手術(shù)平臺包括底座，所述底座上連接有升降柱，所述升降柱能夠沿豎直方向進行升降運動，所述升降柱上連接有伸縮桿，所述伸縮桿能夠沿水平方向進行伸縮運動，旋轉(zhuǎn)吊桿連接至伸縮桿并可繞豎直軸線旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)吊桿上經(jīng)內(nèi)窺鏡運動關(guān)節(jié)組連接內(nèi)窺鏡臂件，所述旋轉(zhuǎn)吊桿上設(shè)有至少一個器械臂件運動關(guān)節(jié)組，每個器械臂件運動關(guān)節(jié)組連接一個器械臂件，還包括測距激光器以及十字激光定位器，所述測距激光器固定在所述旋轉(zhuǎn)吊桿的前表面上，測距激光器發(fā)射出的測距激光線不會被遮擋，所述旋轉(zhuǎn)吊桿的前表面為靠近患者的表面，后表面為遠(yuǎn)離患者的表面，所述十字激光定位器中的十字激光器的角度可調(diào)，以調(diào)整所述十字激光器發(fā)射出的定位十字激光線與豎直方向的夾角，所述十字激光定位器裝配在所述旋轉(zhuǎn)吊桿上，且保證所述十字激光器發(fā)射出的定位十字激光線不會被遮擋。

3、在一些實施例中，所述十字激光定位器包括基座，所述基座的內(nèi)部中空且一面開口，所述開口處固定連接有蓋板，所述蓋板上設(shè)有讓位孔，在所述基座的內(nèi)部裝配有驅(qū)動馬達，所述驅(qū)動馬達輸出軸上安裝輸入齒輪，所述輸入齒輪與固定在轉(zhuǎn)軸上的輸出齒輪嚙合，所述轉(zhuǎn)軸的兩端與所述基座轉(zhuǎn)動連接，或者，所述轉(zhuǎn)軸與安裝板轉(zhuǎn)動連接，所述安裝板固定在所述基座內(nèi)，十字激光器安裝座穿過所述讓位孔，所述十字激光器安裝座的一端固定連接在所述轉(zhuǎn)軸上，所述十字激光器安裝座的另一端上固定連接有十字激光器。

4、本技術(shù)的另一方面提出了一種基于上述腔鏡手術(shù)機器人的術(shù)前定位方法，包括以下步驟：

5、步驟a1、打開測距激光器及十字激光器，此時測距激光器發(fā)射出的測距激光線及十字激光器發(fā)射出的定位十字激光線均照射在地面，且定位十字激光線與豎直方向的夾角為初始角度β1，為銳角；

6、步驟a2、通過升降柱調(diào)整內(nèi)窺鏡臂件以及各個器械臂件的高度，調(diào)整旋轉(zhuǎn)吊桿使其朝向患者的手術(shù)部位，之后推動腔鏡手術(shù)機器人患者手術(shù)平臺靠近患者及手術(shù)臺直至測距激光器的測距激光線照射至患者身上內(nèi)窺鏡戳卡孔處的皮膚上，將該照射點記作第一照射點，測得測距激光器與第一照射點之間的距離為l，由函數(shù)關(guān)系h＝l*cosα能夠得到測距激光器與第一照射點所在水平面之間沿豎直方向的高度h，其中α為測距激光線與豎直方向的夾角，為銳角，為已知量；

7、步驟a3、判斷h是否在閾值范圍內(nèi)，是，則執(zhí)行步驟a4；否，則返回步驟a2，重新調(diào)整升降柱；

8、步驟a4、在患者手術(shù)平臺中，定位十字激光線與豎直方向的夾角為初始角度β1時，測距激光器與十字激光器之間沿豎直方向的距離d已知，根據(jù)步驟a2計算得出的h，能夠計算出十字激光器與第一照射點所在水平面之間沿豎直方向的高度h1，h1＝h-d；結(jié)合患者手術(shù)平臺自身結(jié)構(gòu)，能夠知曉十字激光器與內(nèi)窺鏡臂件不動點移動范圍中心點之間連線在水平方向投影所得到線段的長度為l1，在直角三角形中，長度為l1的線段為其中一條直角邊，長度為h1的線段為另一條直角邊，十字激光器與內(nèi)窺鏡臂件不動點移動范圍中心點之間連線為斜邊，通過函數(shù)關(guān)系β2＝arctan(l1/h1)，能夠得出十字激光器的預(yù)期偏離角度β2，之后調(diào)整所述十字激光器，使十字激光器發(fā)射出的定位十字激光線與豎直方向的夾角為β2，為銳角；

9、步驟a5、推動腔鏡手術(shù)機器人患者手術(shù)平臺靠近患者及手術(shù)臺直至十字激光器發(fā)射出的定位十字激光線與患者身上的內(nèi)窺鏡戳卡孔重合，此時腔鏡手術(shù)機器人患者手術(shù)平臺即到達預(yù)期位置；

10、步驟a6、調(diào)整腔鏡手術(shù)機器人患者手術(shù)平臺中內(nèi)窺鏡臂件以及各個器械臂件所對應(yīng)的運動關(guān)節(jié)組，以將內(nèi)窺鏡臂件對接至患者身上的內(nèi)窺鏡戳卡，將各個器械臂件對接至患者身上的各個器械戳卡。

11、在一些實施例中，在步驟a1之前或者在步驟a1和步驟a2之間還設(shè)有以下步驟：將內(nèi)窺鏡臂件以及各個器械臂件通過對應(yīng)的運動關(guān)節(jié)組上調(diào)至豎直方向的最高位。

12、本技術(shù)還提出了一種基于上述腔鏡手術(shù)機器人的術(shù)前定位方法，包括以下步驟：

13、步驟b1、打開測距激光器及十字激光器，此時測距激光器發(fā)射出的測距激光線及十字激光器發(fā)射出的定位十字激光線均照射在地面，且定位十字激光線與豎直方向的夾角為初始角度β1，為銳角；

14、步驟b2、調(diào)整旋轉(zhuǎn)吊桿使其朝向患者的手術(shù)部位，之后推動腔鏡手術(shù)機器人患者手術(shù)平臺靠近患者及手術(shù)臺直至測距激光器的測距激光線照射至患者身上內(nèi)窺鏡戳卡孔處的皮膚上，將該照射點記作第一照射點，測得測距激光器與第一照射點之間的距離為l，由函數(shù)關(guān)系h＝l*cosα能夠得到測距激光器與第一照射點所在水平面之間沿豎直方向的高度h，其中α為測距激光線與豎直方向的夾角，為銳角，為已知量；

15、步驟b3、在患者手術(shù)平臺中，定位十字激光線與豎直方向的夾角為初始角度β1時，測距激光器與十字激光器之間沿豎直方向的距離d已知，根據(jù)步驟b2計算得出的h，能夠計算出十字激光器與第一照射點所在水平面之間沿豎直方向的高度h1，h1＝h-d；結(jié)合患者手術(shù)平臺自身結(jié)構(gòu)，能夠知曉十字激光器與內(nèi)窺鏡臂件不動點移動范圍中心點之間連線在水平方向投影所得到線段的長度為l1，在直角三角形中，長度為l1的線段為其中一條直角邊，長度為h1的線段為另一條直角邊，十字激光器與內(nèi)窺鏡臂件不動點移動范圍中心點之間連線為斜邊，通過函數(shù)關(guān)系β2＝arctan(l1/h1)，能夠得出十字激光器的預(yù)期偏離角度β2，之后調(diào)整所述十字激光器，使十字激光器發(fā)射出的定位十字激光線與豎直方向的夾角為β2，為銳角；

16、步驟b4、推動腔鏡手術(shù)機器人患者手術(shù)平臺靠近患者及手術(shù)臺直至十字激光器發(fā)射出的定位十字激光線與患者身上的內(nèi)窺鏡戳卡孔重合，此時腔鏡手術(shù)機器人患者手術(shù)平臺即到達預(yù)期位置；

17、步驟b5、調(diào)整腔鏡手術(shù)機器人患者手術(shù)平臺中內(nèi)窺鏡臂件以及各個器械臂件所對應(yīng)的運動關(guān)節(jié)組，當(dāng)內(nèi)窺鏡臂件能夠?qū)又粱颊呱砩系膬?nèi)窺鏡戳卡時，將各個器械臂件對接至患者身上的各個器械戳卡；當(dāng)內(nèi)窺鏡臂件不能對接至患者身上的內(nèi)窺鏡戳卡時，調(diào)整所述升降柱使其下降，直至內(nèi)窺鏡臂件能夠?qū)又粱颊呱砩系膬?nèi)窺鏡戳卡，調(diào)整升降柱下降的過程中，十字激光器的預(yù)期偏離角度β2需要跟隨調(diào)整，以確保十字激光器發(fā)射出的定位十字激光線始終與患者身上的內(nèi)窺鏡戳卡孔重合，之后將各個器械臂件對接至患者身上的各個器械戳卡。

18、在一些實施例中，在步驟b1之前或者在步驟b1和步驟b2之間還設(shè)有以下步驟：將內(nèi)窺鏡臂件以及各個器械臂件通過對應(yīng)的運動關(guān)節(jié)組上調(diào)至豎直方向的最高位。

19、本技術(shù)的該方案的有益效果在于上述腔鏡手術(shù)機器人及其術(shù)前定位方法，利用測距激光器和十字激光器相結(jié)合的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)多臂腔鏡手術(shù)機器人安裝內(nèi)窺鏡的臂件的不動點調(diào)整范圍中心不位于吊桿正下方的情況下，使設(shè)備可以發(fā)出定位參考激光，幫助用戶準(zhǔn)確將患者手術(shù)平臺定位至手術(shù)臺及患者附近，確保將患者手術(shù)平臺吊桿對齊至手術(shù)工作空間上方，保證臂件朝向目標(biāo)解剖位置且所有臂件均可對接至戳卡，順利開展手術(shù)。