基于CT影像和人工智能技术的穿刺手术机器人诊疗系统

基于ct影像和人工智能技术的穿刺手术机器人诊疗系统
技术领域
1.本发明涉及医用设备领域，尤其是涉及一种基于ct影像和人工智能技术的穿刺手术机器人诊疗系统。


背景技术：

2.穿刺手术机器人诊疗系统是一种进行穿刺手术控制的支撑设备，随着胸部ct筛查的普及，越来越多的患者被诊断为肺部结节，除了部分患者可以接受手术治疗外，大多数患者需要通过ct引导下肺穿刺活检取得标本，进而明确病理诊断，随着科技的不断发展，人们对于穿刺手术机器人诊疗系统的制造工艺要求也越来越高。
3.现有的穿刺手术机器人诊疗系统在使用时存在一定的弊端，首先，无法实时监控穿刺过程，研究均为回顾性研究，研究结论的证据等级不高，不利于人们的使用，还有，不能很方便的对手术进行诊疗辅助，精确程度不能很好的达到要求，给人们的使用过程带来了一定的不利影响。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于ct影像和人工智能技术的穿刺手术机器人诊疗系统。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种基于ct影像和人工智能技术的穿刺手术机器人诊疗系统，包括中心处理器和分别与中心处理器连接的电气控制子系统、人工智能控制子系统、ct扫描子系统、ct图像采集处理子系统，所述的电气控制子系统用于系统的电气设备进行控制；所述的人工智能控制子系统用于对穿刺手术机器人进行控制；所述的ct扫描子系统用于进行扫描获取ct数据，并传输至ct图像采集处理子系统；所述的ct图像采集处理子系统用于对ct数据进行采集和处理并发送至ct扫描子系统。
7.优选地，所述电气控制子系统包括空气断路器模块、电磁接触器模块、24v开关电源模块、48v开关电源模块、伺服电机驱动模块、步进电机驱动模块、工控机模块、关节轴模块、六维力驱动模块，所述空气断路器模块连接电磁接触器模块，所述电磁接触器模块连接24v开关电源模块、48v开关电源模块、伺服电机驱动模块，所述伺服电机驱动模块连接抱闸伺服电机模块，所述24v开关电源模块连接伺服电机驱动模块、工控机模块与步进电机驱动模块，所述48v开关电源模块连接关节轴模块、六维力驱动模块。
8.优选地，所述的电气控制子系统还包括抱闸伺服电机模块、微型步进电机模块、六维力传感模块，所述伺服电机驱动模块连接抱闸伺服电机模块，所述步进电机驱动模块连接微型步进电机模块，所述六维力驱动模块连接六维力传感模块。
9.优选地，所述的人工智能控制子系统包括光学定位仪模块、定位手柄控制模块、三轴移动控制模块、机器人末端定位模块、穿刺针控制模块、导航定位模块、机器人智能控制模块、智能运算模块，所述光学定位仪模块、导航定位模块连接三轴移动控制模块，由光学
定位仪模块、导航定位模块探测机器人位置且由三轴移动控制模块控制机器人移动，所述机器人末端定位模块连接定位手柄控制模块、穿刺针控制模块、机器人智能控制模块与智能运算模块，所述智能运算模块接收机器人位置以及穿刺位置信息，在电脑内部进行穿刺位置以及距离运算，所述智能运算模块将穿刺的位置以及距离信息传输给机器人智能控制模块，由机器人智能控制模块控制定位手柄控制模块、穿刺针控制模块进行工作，由定位手柄控制模块、穿刺针控制模块控制机器人进行移动与穿刺操作，所述穿刺针控制模块接收穿刺位置信息，对穿刺针进行控制操作。
10.优选地，所述穿刺针控制模块用于控制热凝消融末端、穿刺活检末端与放射性粒子植入末端的穿刺针。
11.优选地，所述穿刺针使用长度为16cm的18g同轴切割活检针，采用步进法逐步进针，操作过程中使用ct扫描修正穿刺角度和进针深度。
12.优选地，所述的ct扫描子系统包括医学影像ct扫描模块、电磁跟踪定位模块、滤波模块、隔离变压模块、体位探测模块、专用仪器模块、姿态探测模块、姿态探测卡具控制模块、电磁同步引导模块，所述姿态探测卡具控制模块连接姿态探测模块与体位探测模块进行电性控制，所述电磁跟踪定位模块连接医学影像ct扫描模块进行ct扫描跟踪，所述滤波模块、隔离变压模块连接姿态探测卡具控制模块、专用仪器模块进行变压控制，所述电磁同步引导模块对电磁跟踪定位模块进行同步引导。
13.优选地，所述医学影像ct扫描模块采用uct-s160型16排螺旋ct，所述医学影像ct扫描模块用于进行扫描。
14.优选地，所述体位探测模块、专用仪器模块、姿态探测模块、姿态探测卡具控制模块对患者体位进行监测，由姿态探测卡具控制模块进行控制，体位探测模块、专用仪器模块、姿态探测模块进行辅助探测，所述电磁跟踪定位模块通过电磁导航模块进行电磁同步引导，调整穿刺针角度与穿刺深度，实时进针。
15.优选地，所述电磁导航同步引导以电磁定位技术为基础，结合计算机ct扫描技术进行检查。
16.与现有技术相比，本发明提供了一种基于ct影像和人工智能技术的穿刺手术机器人诊疗系统，具备以下有益效果：
17.1)本发明的电气控制子系统、人工智能控制子系统、ct扫描子系统、ct图像采集处理子系统配合工作，通过电气控制系统、ct扫描诊疗系统与人工智能控制系统能够方便更好的进行电气控制，利用ct影像对患者进行扫描检查操作，方便下一步的操作，还可以方便更好的进行穿刺操作，操作更为精确；
18.2)本发明的基于穿刺手术机器人，系统结构简单，操作方便，使用的效果相对于传统方式更好；
19.3)本发明的ct扫描子系统的医学影像ct扫描模块采用uct-s160型16排螺旋ct，医学影像ct扫描模块对患者进行扫描，体位探测模块、专用仪器模块、姿态探测模块、姿态探测卡具控制模块对患者体位进行监测，电磁跟踪定位模块通过电磁导航同步引导，调整穿刺针角度与穿刺深度，实时进针，提高处理效果。
附图说明
20.图1为本发明的整体结构示意图；
21.图2为本发明电气控制子系统的结构示意图；
22.图3为本发明ct扫描子系统的结构示意图；
23.图4为本发明人工智能控制子系统的结构示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
25.实施例
26.一种基于ct影像和人工智能技术的穿刺手术机器人诊疗系统，如图1～4所示，包括中心处理器和分别与中心处理器连接的电气控制子系统、人工智能控制子系统、ct扫描子系统、ct图像采集处理子系统，电气控制子系统用于系统的电气设备进行控制；人工智能控制子系统用于对穿刺手术机器人进行控制；ct扫描子系统用于进行扫描获取ct数据，并传输至ct图像采集处理子系统；ct图像采集处理子系统用于对ct数据进行采集和处理并发送至ct扫描子系统。
27.具体地，电气控制子系统包括空气断路器模块、电磁接触器模块、24v开关电源模块、48v开关电源模块、伺服电机驱动模块、步进电机驱动模块、工控机模块、关节轴模块、六维力驱动模块，空气断路器模块连接电磁接触器模块，电磁接触器模块连接24v开关电源模块、48v开关电源模块、伺服电机驱动模块，伺服电机驱动模块连接抱闸伺服电机模块，24v开关电源模块连接伺服电机驱动模块、工控机模块与步进电机驱动模块，48v开关电源模块连接关节轴模块、六维力驱动模块。电气控制子系统还包括抱闸伺服电机模块、微型步进电机模块、六维力传感模块，伺服电机驱动模块连接抱闸伺服电机模块，步进电机驱动模块连接微型步进电机模块，六维力驱动模块连接六维力传感模块。
28.人工智能控制子系统包括光学定位仪模块、定位手柄控制模块、三轴移动控制模块、机器人末端定位模块、穿刺针控制模块、导航定位模块、机器人智能控制模块、智能运算模块，光学定位仪模块、导航定位模块连接三轴移动控制模块，由光学定位仪模块、导航定位模块探测机器人位置且由三轴移动控制模块控制机器人移动，机器人末端定位模块连接定位手柄控制模块、穿刺针控制模块、机器人智能控制模块与智能运算模块，智能运算模块接收机器人位置以及穿刺位置信息，在电脑内部进行穿刺位置以及距离运算，智能运算模块将穿刺的位置以及距离信息传输给机器人智能控制模块，由机器人智能控制模块控制定位手柄控制模块、穿刺针控制模块进行工作，由定位手柄控制模块、穿刺针控制模块控制机器人进行移动与穿刺操作，穿刺针控制模块接收穿刺位置信息，对穿刺针进行控制操作。穿刺针控制模块用于控制热凝消融末端、穿刺活检末端与放射性粒子植入末端的穿刺针，穿刺针使用长度为16cm的18g同轴切割活检针，采用步进法逐步进针，操作过程中使用ct扫描修正穿刺角度和进针深度。
29.ct扫描子系统包括医学影像ct扫描模块、电磁跟踪定位模块、滤波模块、隔离变压模块、体位探测模块、专用仪器模块、姿态探测模块、姿态探测卡具控制模块，姿态探测卡具
控制模块连接姿态探测模块与体位探测模块进行电性控制，电磁跟踪定位模块连接医学影像ct扫描模块进行ct扫描跟踪，滤波模块、隔离变压模块连接姿态探测卡具控制模块、专用仪器模块进行变压控制。
30.进一步，本实施例中医学影像ct扫描模块采用uct-s160型16排螺旋ct，医学影像ct扫描模块用于进行扫描，体位探测模块、专用仪器模块、姿态探测模块、姿态探测卡具控制模块对患者体位进行监测，由姿态探测卡具控制模块进行控制，体位探测模块、专用仪器模块、姿态探测模块进行辅助探测，电磁跟踪定位模块通过电磁导航同步引导，调整穿刺针角度与穿刺深度，实时进针。
31.电磁导航同步引导以电磁定位技术为基础，结合计算机ct扫描技术进行检查。
32.本实施例中，中心处理器包括中控主机、有线控制面板、触摸屏、数据处理器、无线通讯模块，电源模块，中控主机连接有线控制面板、触摸屏，且内部设置数据处理器，通过无线通讯模块对数据进行传输与采集，并由中控主机进行整理控制。
33.上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

技术特征：
1.一种基于ct影像和人工智能技术的穿刺手术机器人诊疗系统，其特征在于，包括中心处理器和分别与中心处理器连接的电气控制子系统、人工智能控制子系统、ct扫描子系统、ct图像采集处理子系统，所述的电气控制子系统用于系统的电气设备进行控制；所述的人工智能控制子系统用于对穿刺手术机器人进行控制；所述的ct扫描子系统用于进行扫描获取ct数据，并传输至ct图像采集处理子系统；所述的ct图像采集处理子系统用于对ct数据进行采集和处理并发送至ct扫描子系统。2.根据权利要求1所述的一种基于ct影像和人工智能技术的穿刺手术机器人诊疗系统，其特征在于，所述电气控制子系统包括空气断路器模块、电磁接触器模块、24v开关电源模块、48v开关电源模块、伺服电机驱动模块、步进电机驱动模块、工控机模块、关节轴模块、六维力驱动模块，所述空气断路器模块连接电磁接触器模块，所述电磁接触器模块连接24v开关电源模块、48v开关电源模块、伺服电机驱动模块，所述伺服电机驱动模块连接抱闸伺服电机模块，所述24v开关电源模块连接伺服电机驱动模块、工控机模块与步进电机驱动模块，所述48v开关电源模块连接关节轴模块、六维力驱动模块。3.根据权利要求2所述的一种基于ct影像和人工智能技术的穿刺手术机器人诊疗系统，其特征在于，所述的电气控制子系统还包括抱闸伺服电机模块、微型步进电机模块、六维力传感模块，所述伺服电机驱动模块连接抱闸伺服电机模块，所述步进电机驱动模块连接微型步进电机模块，所述六维力驱动模块连接六维力传感模块。4.根据权利要求1所述的一种基于ct影像和人工智能技术的穿刺手术机器人诊疗系统，其特征在于，所述的人工智能控制子系统包括光学定位仪模块、定位手柄控制模块、三轴移动控制模块、机器人末端定位模块、穿刺针控制模块、导航定位模块、机器人智能控制模块、智能运算模块，所述光学定位仪模块、导航定位模块连接三轴移动控制模块，由光学定位仪模块、导航定位模块探测机器人位置且由三轴移动控制模块控制机器人移动，所述机器人末端定位模块连接定位手柄控制模块、穿刺针控制模块、机器人智能控制模块与智能运算模块，所述智能运算模块接收机器人位置以及穿刺位置信息，在电脑内部进行穿刺位置以及距离运算，所述智能运算模块将穿刺的位置以及距离信息传输给机器人智能控制模块，由机器人智能控制模块控制定位手柄控制模块、穿刺针控制模块进行工作，由定位手柄控制模块、穿刺针控制模块控制机器人进行移动与穿刺操作，所述穿刺针控制模块接收穿刺位置信息，对穿刺针进行控制操作。5.根据权利要求4所述的一种基于ct影像和人工智能技术的穿刺手术机器人诊疗系统，其特征在于，所述穿刺针控制模块用于控制热凝消融末端、穿刺活检末端与放射性粒子植入末端的穿刺针。6.根据权利要求5所述的一种基于ct影像和人工智能技术的穿刺手术机器人诊疗系统，其特征在于，所述穿刺针使用长度为16cm的18g同轴切割活检针，采用步进法逐步进针，操作过程中使用ct扫描修正穿刺角度和进针深度。7.根据权利要求1所述的一种基于ct影像和人工智能技术的穿刺手术机器人诊疗系统，其特征在于，所述的ct扫描子系统包括医学影像ct扫描模块、电磁跟踪定位模块、滤波模块、隔离变压模块、体位探测模块、专用仪器模块、姿态探测模块、姿态探测卡具控制模块、电磁同步引导模块，所述姿态探测卡具控制模块连接姿态探测模块与体位探测模块进行电性控制，所述电磁跟踪定位模块连接医学影像ct扫描模块进行ct扫描跟踪，所述滤波
模块、隔离变压模块连接姿态探测卡具控制模块、专用仪器模块进行变压控制，所述电磁同步引导模块对电磁跟踪定位模块进行同步引导。8.根据权利要求7所述的一种基于ct影像和人工智能技术的穿刺手术机器人诊疗系统，其特征在于，所述医学影像ct扫描模块采用uct-s160型16排螺旋ct，所述医学影像ct扫描模块用于进行扫描。9.根据权利要求7所述的一种基于ct影像和人工智能技术的穿刺手术机器人诊疗系统，其特征在于，所述体位探测模块、专用仪器模块、姿态探测模块、姿态探测卡具控制模块对患者体位进行监测，由姿态探测卡具控制模块进行控制，体位探测模块、专用仪器模块、姿态探测模块进行辅助探测，所述电磁跟踪定位模块通过电磁导航模块进行电磁同步引导，调整穿刺针角度与穿刺深度，实时进针。10.根据权利要求9所述的一种基于ct影像和人工智能技术的穿刺手术机器人诊疗系统，其特征在于，所述电磁导航同步引导以电磁定位技术为基础，结合计算机ct扫描技术进行检查。

技术总结
本发明涉及一种基于CT影像和人工智能技术的穿刺手术机器人诊疗系统，包括中心处理器和分别与中心处理器连接的电气控制子系统、人工智能控制子系统、CT扫描子系统、CT图像采集处理子系统，所述的电气控制子系统用于系统的电气设备进行控制；所述的人工智能控制子系统用于对穿刺手术机器人进行控制；所述的CT扫描子系统用于进行扫描获取CT数据，并传输至CT图像采集处理子系统；所述的CT图像采集处理子系统用于对CT数据进行采集和处理并发送至CT扫描子系统。与现有技术相比，本发明具有操作准确性高、效率高等优点。效率高等优点。效率高等优点。


技术研发人员：欧阳春 甘中学 牛福永 张宏达 管宇翔
受保护的技术使用者：复旦大学
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2023/7/13