本發(fā)明涉及一種用于手術(shù)機器人的電磁導(dǎo)航的參考架，該手術(shù)機器人具有機械臂。此外，本發(fā)明還涉及用于手術(shù)機器人的電磁導(dǎo)航設(shè)備以及電磁導(dǎo)航系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、用于手術(shù)機器人的導(dǎo)航設(shè)備用于跟蹤手術(shù)期間的一個或多個物體的位置，手術(shù)機器人適用于在手術(shù)期間固持一個或多個手術(shù)器械，并且可自主地(例如，在手術(shù)期間沒有任何人工輸入)、半自主地(例如，在手術(shù)期間具有一些人工輸入)或非自主地(例如，僅如由人工輸入所指導(dǎo)的)操作。

2、目前，外科手術(shù)中已普遍使用外科手術(shù)機器人系統(tǒng)，其通常包括臺車、設(shè)置在臺車上的機械臂、光學(xué)導(dǎo)航設(shè)備、成像設(shè)備、手術(shù)臺等結(jié)構(gòu)，病人在手術(shù)臺上進行手術(shù)，導(dǎo)航設(shè)備可以在手術(shù)過程中確定一個或多個目標(biāo)體的姿態(tài)(位置和定向)，以檢測目標(biāo)體的運動，比如機械臂的運動、手術(shù)工具的運動、患者解剖體的運動等。為準(zhǔn)確確定目標(biāo)體的姿態(tài)，通常需要在目標(biāo)體上設(shè)置參考架，在該參考架的本體上設(shè)有多個反光球，利用參考架本體上的反光球可以在手術(shù)中收集目標(biāo)體的參考坐標(biāo)信息并指揮機械臂進行工作。由于在已知的手術(shù)機器人系統(tǒng)中通過紅外光學(xué)導(dǎo)航設(shè)備進行成像設(shè)備坐標(biāo)、紅外光學(xué)定位坐標(biāo)以及手術(shù)器械坐標(biāo)配準(zhǔn)來實現(xiàn)導(dǎo)航，該紅外導(dǎo)航設(shè)備在術(shù)中很容易受物體遮擋，因此，這種基于光學(xué)導(dǎo)航的手術(shù)機器人系統(tǒng)的導(dǎo)航效果會受到不利影響。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種改進的用于手術(shù)機器人的電磁導(dǎo)航設(shè)備的參考架、具有該參考架的電磁導(dǎo)航設(shè)備以及電磁導(dǎo)航系統(tǒng)，其能夠規(guī)避現(xiàn)有技術(shù)中手術(shù)機器人的光學(xué)導(dǎo)航容易受物體遮擋的缺點并且實現(xiàn)高精度導(dǎo)航。

2、根據(jù)本公開的第一方面，上述技術(shù)問題通過一種用于手術(shù)機器人的電磁導(dǎo)航的參考架解決，該手術(shù)機器人具有機械臂，根據(jù)本公開的第一方面規(guī)定，參考架包括：參考架本體；保持件，所述保持件與所述參考架本體可操作連接，并能夠被驅(qū)動，以將所述參考架本體位置固定地保持在最靠近目標(biāo)區(qū)域的剛性組織上；用于驅(qū)動所述保持件的驅(qū)動件；其中，在參考架上，尤其在其參考架本體上開設(shè)有用于可拆卸地安裝用于所述電磁導(dǎo)航的電磁感測裝置的容納部并且布置有能在成像設(shè)備圖像中顯示坐標(biāo)位置的多個顯影體。通過將電磁感測裝置和顯影體固定在同一個部件，即參考架，尤其是其參考架本體上能夠保證電磁感測裝置與顯影體的相對位置固定，從而能夠保證用于手術(shù)機器人的電磁導(dǎo)航的精度足夠高。作為備選，還可以將電磁感測裝置和顯影體布置在保持件或驅(qū)動件上。

3、在本公開的一個擴展的技術(shù)方案中規(guī)定，參考架本體包括在手術(shù)期間遠(yuǎn)離所述剛性組織的遠(yuǎn)端壁部分和從所述遠(yuǎn)端壁部分向剛性組織延伸的腿部分。通過遠(yuǎn)端壁部分使得保持件與參考架本體能夠相互連接，從而可靠地傳遞來自驅(qū)動桿的驅(qū)動力，因此可確保參考架能夠穩(wěn)固地保持在剛性組織上。

4、在本公開的進一步擴展的技術(shù)方案中規(guī)定，所述參考架本體還包括連接在所述腿部分之間的多個腹板部分，由此更有利于加工用于安裝關(guān)節(jié)軸的孔。優(yōu)選的是，可以設(shè)置兩個對置的腹板，從而保證保持件在參考架本體的縱向上不會移動，因此能夠更有利于傳遞用于將參考架保持在剛性組織上的保持力。

5、在本公開的進一步擴展的技術(shù)方案中規(guī)定，所述參考架本體至少部分地容納所述保持件，尤其使得保持件能在其不同操作狀態(tài)下自由轉(zhuǎn)換，因此確保保持件的操作狀態(tài)可被容易地改變，尤其是確保保持件在其保持狀態(tài)和張開狀態(tài)之間自由轉(zhuǎn)換。

6、在本公開的進一步擴展的技術(shù)方案中規(guī)定，所述多個顯影體分別設(shè)置在所述腿部分的近端區(qū)域上。尤其可以根據(jù)應(yīng)用需求將顯影體設(shè)置為不同的數(shù)量。

7、在本公開的進一步擴展的技術(shù)方案中規(guī)定，所述保持件具有用于保持所述剛性組織的至少兩個保持臂和關(guān)節(jié)軸，圍繞所述關(guān)節(jié)軸所述至少兩個保持臂鉸接。由此能夠方便地將參考架保持在患者待手術(shù)部位最近的剛性組織上，同時保證驅(qū)動力有利地轉(zhuǎn)變?yōu)楸３至Α?/p>

8、在本公開的進一步擴展的技術(shù)方案中規(guī)定，在參考架本體上設(shè)有多個通孔，多個通孔布置在參考架本體的不同部分。作為備選，還可以將多個通孔設(shè)置在驅(qū)動桿或保持件上。通過在參考架本體的不同部分，例如遠(yuǎn)端壁部分、腿部分上設(shè)有多個通孔，可以確保參考架不同組成部分以及與電磁感測裝置之間相互耦連并且便于機械加工和裝配。

9、在本公開的進一步擴展的技術(shù)方案中規(guī)定，多個通孔中的一個是用于穿過所述驅(qū)動件的第一通孔，多個通孔中的兩個是用于安裝所述關(guān)節(jié)軸的第二通孔，其中，第一通孔與所述第二通孔相互垂直地定向，由此能夠?qū)⒖技鼙倔w的各部分以有利的方式相互耦連，尤其是將驅(qū)動件、保持件以有利的方式與參考架本體耦連，同時實現(xiàn)驅(qū)動力以有利的方式轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜趯⒖技鼙３衷趧傂越M織上的保持力。

10、在本公開的進一步擴展的技術(shù)方案中規(guī)定，第一通孔具有內(nèi)螺紋并且開設(shè)在所述遠(yuǎn)端壁部分，所述第二通孔開設(shè)在所述腹板部分中。由此有利于通孔機械加工到參考架本體上，同時使得參考架的組裝也更容易。

11、在本公開的進一步擴展的技術(shù)方案中規(guī)定，所述驅(qū)動件包括螺桿和凸臺，所述螺桿具有遠(yuǎn)端區(qū)段、中間區(qū)段和近端區(qū)段，其中，在近端區(qū)段設(shè)有用于限制所述凸臺沿螺桿縱向移動的限位裝置，并且在中間區(qū)段設(shè)有外螺紋，所述驅(qū)動件通過該外螺紋與第一通孔的內(nèi)螺紋嚙合。

12、在本公開的進一步擴展的技術(shù)方案中規(guī)定，限位裝置包括靠近所述外螺紋的止擋和遠(yuǎn)離所述外螺紋的擋環(huán)，擋環(huán)與止擋沿螺桿縱向間隔。

13、在本公開的進一步擴展的技術(shù)方案中規(guī)定，止擋沿徑向從所述螺桿的外周向外突出。止擋可以設(shè)計為環(huán)形或弧形。

14、在本公開的進一步擴展的技術(shù)方案中規(guī)定，驅(qū)動件的遠(yuǎn)端區(qū)段設(shè)計具有多邊形的外截面，其能通過旋擰工具轉(zhuǎn)動。

15、在本公開的進一步擴展的技術(shù)方案中規(guī)定，至少兩個保持臂分別具有遠(yuǎn)端和近端，所述遠(yuǎn)端在被所述驅(qū)動件驅(qū)動時與所述驅(qū)動件接觸，并且所述近端在保持所述剛性組織時與所述剛性組織接觸。

16、在本公開的進一步擴展的技術(shù)方案中規(guī)定，在至少兩個保持臂的所述近端的內(nèi)側(cè)上分別設(shè)有多個彼此面對的突尖。

17、在本公開的進一步擴展的技術(shù)方案中規(guī)定，所述容納部設(shè)計為帶內(nèi)螺紋的用于與所述電磁感測裝置螺紋連接的孔。

18、在本公開的進一步擴展的技術(shù)方案中規(guī)定，在所述參考架本體上還設(shè)有用于成像設(shè)備圖像配準(zhǔn)的校準(zhǔn)坐標(biāo)點。

19、根據(jù)本公開的另一方面，前述技術(shù)問題通過一種用于具有機械臂的手術(shù)機器人的電磁導(dǎo)航設(shè)備解決，根據(jù)本公開規(guī)定，電磁導(dǎo)航設(shè)備包括：前述參考架；多個電磁感測裝置，其中一個是用于感測所述剛性組織的實時姿態(tài)的第一電磁感測裝置，其可拆卸地安裝在所述參考架上，并且另一個是用于感測所述機械臂的末端執(zhí)行器的實時姿態(tài)的第二電磁感測裝置，其固定在所述機械臂上；電子控制單元，其配置為控制磁場發(fā)生裝置產(chǎn)生磁場以獲得設(shè)置在參考架上的第一電磁感測器的位置；磁場發(fā)生裝置，其配置為在待手術(shù)的目標(biāo)區(qū)域上方產(chǎn)生覆蓋第一感測裝置以及第二感測裝置的磁場；成像設(shè)備，其配置為對所述目標(biāo)區(qū)域與所述參考架本體進行術(shù)中的掃描以獲得基于成像設(shè)備坐標(biāo)系的目標(biāo)區(qū)域和參考架上顯影體的坐標(biāo)位置。

20、在本公開的一個擴展的技術(shù)方案中規(guī)定，第一電磁感測裝置具有帶有外螺紋的用于與所述參考架可拆卸固定的接頭、第一電磁感測器和線纜，通過該線纜將所述參考架上的第一電磁感測器與所述電子控制單元耦連，第一電磁感測器布置在接頭中。

21、根據(jù)本公開的另一方面，前述技術(shù)問題通過一種用于手術(shù)機器人的電磁導(dǎo)航系統(tǒng)解決，根據(jù)本公開規(guī)定，該電磁導(dǎo)航系統(tǒng)具有：前述電磁導(dǎo)航設(shè)備；臺車設(shè)備，用于相對于目標(biāo)對象固定所述機械臂以及放置所述電磁導(dǎo)航設(shè)備的電子控制單元；用于顯示術(shù)中成像結(jié)果并且提供操作界面的顯示裝置；用于引導(dǎo)末端執(zhí)行器運動的機械臂，其固定連接在所述臺車設(shè)備上；用于向所述目標(biāo)區(qū)域執(zhí)行手術(shù)操作的末端執(zhí)行器，其固定連接在所述機械臂的近端。

22、在結(jié)合附圖以下對示例進行詳細(xì)描述，在此詳細(xì)描述的示例的更多細(xì)節(jié)和優(yōu)點將變得清楚。