一种辅助腹腔镜手术机器人图像导航的穿刺孔定位方法_张立勋.doc

一种辅助腹腔镜手术机器人图像导航的穿刺孔定位方法_张立勋 一种辅助腹腔镜手术机器人图像导航的穿刺孔定位方法———张立勋　董九志　邹　戈等 一种辅助腹腔镜手术机器人 图像导航的穿刺孔定位方法 张立勋1　董九志1　邹　戈2　赵国文1　于凌涛1 1.哈尔滨工程大学,哈尔滨,150001　　2.广州番禺人民医院,广州,511400 摘要:根据带有主被动关节辅助腹腔镜手术机器人的特点,提出一种基于几何模型和图像导航的穿刺孔定位方法,得到了穿刺孔在辅助腹腔镜手术机器人基础坐标系中的坐标,为辅助腹腔镜手术机器人 提供腹腔镜的位姿信息从而实现对腹腔镜位姿的精确控制。定位系统包括两个激光器和一个微型CCD摄像机。实验表明,该定位方法能够准确获得腹腔镜穿刺孔的坐标。定位过程由辅助腹腔镜手术机器人自动完成,缩短了手术时间,提高了手术效率,避免了由手术医生仅通过激光器手动操作辅助腹腔镜手术机器人进行穿刺孔定位时产生人为误差的现象。 关键词:辅助腹腔镜手术机器人;穿刺孔定位;定位模型;图像导航中图分类号:TP242.3 文章编号:1004—132X(2009)05—0509—06 AnImageNavigationWayforAssistantLaparoscopeSurgicalRobottoLocatePuncture ZhangLixun1　DongJiuzhi1　ZouGe2　ZhaoGuowen1　YuLingtao1 1.HarbinEngineeringUniversity,Harbin,1500012.PanyuPeople#39;sHospital,Guangzhou,511400 Abstract:Onthebasisofcharacteristicsoflaparoscopicrobotwithactiveandpassivejoints,amethodbasedongeometricmodelandimagetolocatetherelativepositionofpatient#39;spuncturetotherobotwasprovided.Themethodofferedthelaparoscopepostureinformationfortherobottocontrollaparoscopepostureprecisely.ThelocationsystemincludedtwolaserandonemircoCCDcamera.Ex-perimentalresultsindicatethatthemethodcangetthepuncturelocationprecisely.Theprocessofpuncturelocationiscompletedbytherobotautomatically.Itcansavesurgicaltime,improveefficien-cyandavoidtheerrorscausedbythedoctors. Keywords:assistantlaparoscopesurgicalrobot;puncturelocation;posturelocationmodel;im-agenavigation 0　引言 腹腔镜手术是指外科医生制造CO2人工气腹后,通过在患者腹部开的腹壁穿刺孔建立可视通道(腹腔镜通道)和操作通道,借助对腹腔镜拍摄图像的观察,利用腹腔镜及其器械进行的微创手术。与传统的开放手术相比,腹腔镜手术具有创伤小,能减轻患者痛苦,术后恢复快,手术风险和医疗成本低等优点 [1-3] 确、灵活性好、工作范围大、不怕辐射和病菌感染 7]等优点[6-。本文介绍了一种带有主被动关节的 新型辅助腹腔镜手术机器人,该机器人共有6个关节,其中,3个位置关节为主动关节,由电机驱动;3个姿态关节为球铰链结构,为被动关节,没有驱动电机。主动关节可改变辅助腹腔镜手术机器人末端的空间位置,被动关节可实现随动运动,用于手术中腹腔镜的位姿控制,其结构紧凑、灵活,占用空间小,可避免与手术医生发生干涉。这种结构能够模拟持镜医生的手臂姿态以配合手术,被动关节的设计使辅助腹腔镜手术机器人更加适应实际手术的要求。针对该机器人存在的被动关节运动状态难以被获取从而影响其对腹腔镜位姿进行准确控制的问题,结合腹腔镜轴线通过被动关节球心的特点,提出了一种基于几何模型和图像导航的穿刺孔定位方法,通过几何模型求解穿刺孔的深度,获得穿刺孔在辅助腹腔镜手术机器人基础坐标系中的位置坐标,实现对腹腔镜 ·· 。然而,腹腔镜手术也存 在一些问题,