注册精度验证方法、手术机器人及手术导航系统与流程

本发明涉及医疗器械，尤其涉及一种注册精度验证方法、手术机器人及手术导航系统。

背景技术：

1、注册是建立真实空间与患者模型空间的映射关系的过程，注册精度直接影响了手续手术导航、手术操作的精度。在通过骨性标记注册的场景下，通常的做法是预留至少一个骨性标记，根据医学影像中显影的骨性标记以及真实空间中采集的骨性标记的位置来验证注册精度。

2、额外的骨性标记带来了更多的创伤，并且该验证方法需要骨性标记能够在医学影像中显影，验证过程操作比较复杂，具有一定的局限性。

3、为解决现有技术中验证注册精度的过程比较复杂，使用场景受限且给患者带来额外创伤的缺陷，本发明提供一种注册精度验证方法、手术机器人及手术导航系统。

技术实现思路

1、本发明提供一种注册精度验证方法、手术机器人及手术导航系统，用以解决现有技术中过程复杂，使用场景受限且给患者带来额外创伤的缺陷。

2、第一方面，本发明提供的一种注册精度验证方法，包括：

3、利用结构光模块投影校验标记到患者特征点；

4、基于结构光确定所述校验标记的空间坐标，并结合注册关系转换至模型空间中，得到模型空间中的校验标记；

5、根据模型空间中的校验标记与患者特征点的重合度判断注册精度是否满足要求。

6、可选地，所述结构光模块安装到机械臂的一端，所述机械臂的另一端固定。

7、可选地，所述结构光模块上设置有追踪标记，能够被导航模块追踪其位置。

8、可选地，所述基于结构光确定所述校验标记的空间坐标，并结合注册关系转换至模型空间中，得到模型空间中的校验标记，包括：

9、通过所述结构光模块向患者投影编码图案，并采集经患者表面调制后的变形图案，根据所述编码图案和所述变形图案生成采集点云；

10、根据所述校验标记在投影标记图像中的位置，结合所述编码图案中的二维点与所述采集点云中的三维点之间的对应关系，确定落在患者体表的校验标记的空间坐标。

11、可选地，所述根据模型空间中的校验标记与患者特征点的重合度判断注册精度是否满足要求，包括：

12、在模型空间中计算所述校验标记与所述患者特征点的距离，并将所述距离与预设阈值比较，以确定注册精度。

13、可选地，方法还包括：

14、对患者的不同特征点分别执行所述利用结构光模块投影校验标记到患者特征点至所述根据模型空间中的校验标记与患者特征点的重合度判断注册精度是否满足要求的步骤；

15、根据模型空间中各校验标记与各特征点的重合度验证注册精度。

16、第二方面，本发明还提供另一种注册精度验证方法，包括：

17、选择模型空间中的患者特征点；

18、结合注册关系，通过结构光模块向所述患者特征点投影校验标记；

19、根据真实空间中所述校验标记与所述患者特征点的重合度判断注册精度是否满足要求。

20、可选地，所述结构光模块安装到机械臂的一端，所述机械臂的另一端固定。

21、进一步地，所述结合注册关系，通过结构光模块向所述患者特征点投影校验标记，包括：

22、根据模型空间中的所述患者特征点，设定结构光模块的无障碍投影位姿；

23、根据注册关系，将模型空间中的所述结构光模块的无障碍投影位姿转换至真实空间，以便向所述患者特征点投影校验标记。

24、可选地，所述结合注册关系，通过结构光模块向所述患者特征点投影校验标记，包括：

25、结合注册关系，确定模型空间下的所述患者特征点对应到真实空间的计算坐标；

26、根据所述患者特征点在真实空间的计算坐标，设定所述结构光模块的无障碍投影位姿；

27、利用所述结构光模块在所述无障碍投影位姿向所述计算坐标投影。

28、可选地，其特征在于，

29、投影过程使用的投影图像是预设图像，所述无障碍投影位姿时结合所述预设图像确定的；

30、或，投影过程使用的投影图像不是预设图像，所述投影图像是根据患者特征点以及所述无障碍投影位姿确定的。

31、可选地，所述结构光模块上设置有追踪标记，能够被导航模块追踪其位置。

32、进一步地，所述结合注册关系，通过结构光模块向所述患者特征点投影校验标记，包括：

33、根据所述注册关系，将所述结构光模块的当前位姿转换至模型空间；

34、根据模型空间中的所述患者特征点以及所述结构光模块的当前位姿生成投影图像，并通过所述结构光模块进行投影。

35、可选地，所述结合注册关系，通过结构光模块向所述患者特征点投影校验标记，包括：

36、结合注册关系，确定模型空间下的所述患者特征点对应到真实空间的计算坐标；

37、根据真实空间中的所述计算坐标以及所述结构光模块的当前位姿生成投影图像，并通过所述结构光模块进行投影。

38、可选地，所述根据真实空间中所述校验标记与所述患者特征点的重合度判断注册精度是否满足要求，包括：目视观察真实空间中投影的所述校验标记与所述患者特征点的重合情况以确定注册精度是否符合使用需求。

39、第三方面，本发明还提供一种手术机器人系统，包括：处理模块、机械臂、结构光模块：

40、所述机械臂的一端固定，另一端连接所述结构光模块；

41、所述处理模块执行前述任一项所述的注册精度验证方法。

42、可选地，手术机器人系统还包括追踪模块，用于追踪一个或更多个医用工具的空间位置。

43、可选地，手术机器人系统还包括显示模块。

44、第四方面，本发明还提供一种手术导航系统，包括：处理模块、导航模块、结构光模块；

45、所述结构光模块包括追踪标记，所述导航模块通过所述追踪标记确定所述结构光模块的空间位置；

46、所述处理模块执行前述任一项所述的注册精度验证方法。

47、可选地，手术导航系统还包括机械臂，用于调节一个或更多个医用工具的空间位置。

48、可选地，手术导航系统还包括显示模块。

49、第五方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述注册精度验证方法的步骤。

50、第六方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述注册精度验证方法的步骤。

51、第七方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现如上述任一种所述注册精度验证方法的步骤。

52、本发明提供的一种注册精度验证方法、手术机器人及手术导航系统，至少具有一下有益效果：

53、1、在一些方式中，通过结构光模块投影校验标记到患者特征点，并通过结构光模块采集投影的校验标记的位置，然后结合注册关系转换至模型空间，与模型空间中相应的患者特征点位置进行比对，方便、快捷、直观地验证了注册精度，且不会带来额外创伤，还可以量化计算注册误差。

54、2、在另一些方式中，根据模型空间中选择的患者特征点，在注册关系的基础上通过结构光模块尝试向真实空间中的患者特征点投影注册标记，根据真空间中校验标记与患者特征点位置的重合情况，可以通过目视直观地验证注册精度，且操作方便，不会带来额外创伤。

55、3、在结构光注册的精度校验场景下，可以复用结构光模块，无需增加额外的硬件工具，操作简洁，患者及医生对本实施例方案的接收度较高。

56、4、在一些方式中，结构光模块可以配合机械臂使用，可以精准、稳定地调节结构光模块的位置，注册精度验证过程更加自动化、更加精准，还可以复用手术机器人的机械臂，结构更加简洁。

57、5、在一些方式中，结构光模块可以配合导航模块使用，结构光模块的使用位置更加灵活，可以根据需求选择具体的位置、角度投影，还可以复用手术机器人的机械臂，结构更加简洁。