图像引导下的遥操作脑室穿刺手术机器人

作     者：杨晓涵 孙振 齐岩松 王君臣 Yang Xiaohan;Sun Zhen;Qi Yansong;Wang Junchen

作者机构：北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京110191 内蒙古自治区人民医院骨关节科(运动医学中心)呼和浩特010017 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFC2405401) 国家自然科学基金(62173014) 北京市自然科学基金海淀联合基金(L222105) 

出 版 物：《中国生物医学工程学报》 (Chinese Journal of Biomedical Engineering)

年 卷 期：2023年第42卷第3期

页      码：311-320页

摘      要：脑室穿刺引流手术是颅脑损伤急救的重要手段。但该术式存在颅骨开孔费时费力、有经验医师缺乏时难以实施等问题。为了简化急救流程、降低急救手术要求,研制了图像引导下的遥操作脑室穿刺手术机器人系统。该系统包括遥操作穿刺执行器系统、机械臂、术前规划系统和视觉导航系统。采用压力传感器差分式布局设计基于EtherCAT总线的颅骨穿刺执行器;使用基于B样条变换的可变性配准在CT、MR融合图像上进行手术规划和视觉导航;在双目视觉引导下使7自由度冗余机械臂按照术前规划的路径以指定的姿态定位颅骨穿刺执行器到起始位置;采用人在环操作模式,使用视觉化工具函式库(VTK)对操作可视化,在视觉与力觉双重反馈下进行颅骨穿刺。针对3D打印颅骨模型进行穿刺实验,表明机器人穿刺误差为0.74 mm;针对一条比格犬进行动物实验,表明穿刺误差1.22 mm,与经验丰富的急救医生操作精度相当,表明该机器人有一定的临床应用潜力。

主 题 词：脑室穿刺引流术 力反馈 图像配准 遥操作 机器人手术 

学科分类：0831[工学-公安技术类] 08[工学] 0836[0836] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.0258-8021.2023.03.007

馆 藏 号：203122436...