[发明专利]防止眼科手术发生碰撞的方法、机器人、设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种防止眼科手术发生碰撞的方法、机器人、设备及存储介质，属于显微外科手术机器人技术领域。本发明方法，包括：得到所述患者头部的规则球体模型和所述末端器械的规则圆柱体模型；得到目标规则球体模型；计算所述目标规则球体模型球心坐标点，与所述规则圆柱体模型中心轴直线段的最短距离，以所述最短距离作为所述末端器械与患者头部是否发生碰撞的参考值；始终保持器械末端与患者头部的距离大于或等于参考值，以防止末端器械与患者头部发生碰撞。本发明能够有效的避免在为患者进行眼部手术时，手术器械与患者头部发生碰撞，以保证患者在手术中的安全，避免对患者造成安全威胁。

技术领域

本发明涉及显微外科手术机器人技术领域，并且更具体地，涉及一种防止眼科手术发生碰撞的方法、机器人、设备及存储介质。

背景技术

随着科技的进步，显微外科手术机器人技术逐渐成熟，并被广泛应用。其中眼科手术机器人可以辅助医生完成眼底血管注射药物的手术，具有操作精度高、运动稳定的特点，可以避免医生手颤抖对手术效果的影响。相比传统眼底血管注药手术方式，眼科手术机器人辅助医生进行手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优势。

眼科手术机器人通常包括主控制台和从操作台，主控制台包括主手控制器，医生通过操作主手控制器向从操作台发送控制命令，从操作台包括两个或多个协同臂，协同臂的末端设置有末端器械，在正常手术过程时，末端器械跟随主手控制器的控制命令完成运动，以实现眼底血管注药手术操作。

眼科手术机器人的末端器械主要涉及一种RCM（Remote Center of Motion）机构，RCM机构自身具有多个活动关节，属于运动部件，另外RCM机构的末端可夹持导光笔、注射针、手术镊等器械。在进行眼底血管注射药物的手术操作前或者手术过程中，均需要通过主手控制器调整眼科手术机器人的协同臂和末端器械的位置及姿态，来达到患者眼睛手术入口部位的期望位姿。此操作由于医生操作视野和患者体位不同等方面影响，需要频繁调整末端器械的位置及姿态，此调整过程会增加末端器械与患者头部及面部碰撞的风险，由于末端器械是金属材质的零部件组成，若末端器械与患者头部或面部发生碰撞，对患者术中生命安全造成了较大威胁。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种防止眼科手术发生碰撞的方法，包括：

针对患者头部和眼科手术机器人的末端器械，分别建立患者头部模型和末端器械模型，并对所述患者头部模型和末端器械模型进行简化，以得到所述患者头部的规则球体模型和所述末端器械的规则圆柱体模型；

所述患者头部模型和末端器械模型均为不规则体模型；

确定所述规则圆柱体模型的最大包络半径，将所述最大包络半径与规则球体模型的半径进行叠加，得到用于调整规则球体模型的新半径，以新半径作为规则球体模型的半径，对所述规则球体模型进行调整，得到目标规则球体模型；

计算所述目标规则球体模型球心坐标点，与所述规则圆柱体模型中心轴直线段的最短距离，以所述最短距离作为所述末端器械与患者头部是否发生碰撞的参考值；

始终保持器械末端与患者头部的距离大于或等于参考值，以防止末端器械与患者头部发生碰撞。

可选的，对所述患者头部模型进行简化，具体为：使用一个三维球体模型包络患者头部模型，以将所述患者头部模型简化为规则球体模型。

可选的，对所述末端器械模型进行简化，具体为：使用一个规则圆柱体模型包络末端器械模型，以将所述末端器械模型简化为规则圆柱体模型。

可选的，基于矢量算法计算所述目标规则球体模型球心坐标点，与所述规则圆柱体模型中心轴直线段的最短距离，具体包括：

计算所述目标规则球体模型圆心点与所述规则圆柱体模型中心轴直线段端点间线段向量，在所述中心轴直线段向量方向上的投影，公式如下：

（1）