CN119403510A 用于引导手术计划的可视投射的激光引导机器人、投射方法和激光引导机器人系统 （B·布莱恩新风险投资有限责任公司）

2024.12.18PCT/EP2023/0664722023.06.19WO2023/247444DE2023.12.28司用于引导手术计划的可视投射的激光引导本公开涉及一种用于将手术引导可视地投射到患者(100)的手术区域上的激光引导机器人可以检测所述机器人头(4)及所述患者(100)的述控制单元被适配成确定所述投射激光器(8)相对于所述患者(100)的手术区域的目标位置和目光器(8)运动到所述目标位置和目标取向中并且通过所述投射激光器的激光辐射(12)在所述目标取向中的投射可视地呈现至少一个引导轴21.一种用于将引导轴、尤其手术前所计算的手术计划可视地投射到患者(100)的手术引导机器人(1)，具有可运动地铰接在机器人基座(3)上的机器人臂(2)和与所述机器追踪系统(6)，尤其光学导航系统，所述追踪系统被适配成检测所置和/或取向并且此外优选地检测所述患者(100)和由此所述手术区域的控制单元(14)，所述控制单元被适配成尤其基于手术前计算的轴(32)确定所述投射激光器(8)相对于所述患者(100)的手术区域的目标位置和目标取向，并且控制具有所述机器人头(4)和所述投射激光器(8)的机器人臂(2)，使得所述投射激光器(8)运动到所述目标位置和目标取向中并且通过所述投射激光器的激光辐射(12)在所述2.根据权利要求1所述的激光引导机器人(1)，其成基于存储在存储单元(17)中的手术计划来计算所述投射激光器(8)的至少一个第一目标(14)通过所述机器人臂(2)将所述投射激光器(8)相对于预定义的手术部位这样定位和取光器(8)发射的所述激光辐射(12)这样适配，使得该激光辐射可视地显示在预定的手术深光器(8)投射的激光辐射(12)构造双锥体，所述双锥体具有焦点以用于可视地呈现在所述3(6)具有光学导航系统(18)，所述导航系统具有导航摄像头(19)和至少一个光学追踪器所述导航摄像头(19)精确检测在空间中的位置和取向，以便将所述投射激光器(8)运动到相对于所述手术区域的所计算的目标位置和目标机器人(1)的伺服马达检测所述机器人头(4)的位置和取向并且因此检测所述投射激光器光器(8)能相对于所述机器人头(4)通过至少一个轴承设定所述投射激光器的取向并且尤其能主动地通过伺服马达调节到相对于所述机器人头(4)的11.根据前述权利要求中任一项所述的激光引导机器人(1)，其特征在于，所述患者手术前的拍摄中的手术轴(32)基于配准的患者(100)通过所述控制单元(14)计算目标位置和目标取向，并且所述投射激光器(8)运动到该目标位置和目标取向中，从而所述引导轴其手术前计算的手术计划可视地投射到患者(100)的手术区域上的投射方法，具有以下步通过追踪系统(6)检测(S1)所述投射激光器(8)在空间中的位置和/或取向，尤尤其基于通过控制单元(12)的手术前的拍摄计算通过控制单元(12)计算(S3)所述投射激光器(8)的目标位置和目标取向，所述一通过所述机器人臂(2)利用所述投射激光器(8)将所述机器人头(4)运动(S4)到预定通过所述投射激光器(8)在所述目标取向上投射激光辐射(12)，使得引导轴(14[0001]本公开涉及一种用于将手术计划的引导可视地投射到患者的手术区域上的激光又通过必要的端部效果器缩小了工作空间或工作区域并且在系统方面[0007]从EP3733111A1已知一种用于在手术中指导的基于激光的系统。该具有激光投射仪的半圆形臂(C型X射线设备)。X射线臂扫描患者的身体并且在屏幕上显示[0009]此外从廖等人的“使用激光引导和3D自动立体图像叠加的精确引导手术导航系5[0011]因此本公开的任务是克服或至少减少现有技术的缺点并且尤其提供有效的灵活[0012]本公开的任务在所述类型的激光引导机器人方面根据本发明通过权利要求1的特征解决，在所述类型的激光引导机器人系统方面根据本发明通过权利要求12的特征解决，介质方面通过权利要求14的特征解决，并且在计算机程序方面通过权利要求15的特征解标点并将具有纵轴线并且因此引导轴的激光辐射定向到并且可视地指示到该待瞄准的目机器人具有可运动地铰接或连接在机器人基座上的机器人臂和与机器人臂连接的位于末器人运动的追踪系统(在此使用(引导)机器人的运取向和/或患者的位置和/或取向以及由此检测手术区域的位置和/或取向。激光引导机器所述机器人头和所述投射激光器的机器人臂，使得所述投射激光器运动/移动到所述目标位置和目标取向中并且通过所述投射激光器的激光辐射在所述目标取向中的(可视)投射在所述手术区域上可视地呈现至少一个引导轴。6有一定数量的自由度。投射激光器安设/紧固在机器人臂的远侧的端部区段或机器人头上向并且因此(尤其通过从机器人头的坐标系到投射激光器的静态已知或可预定的变换)检射激光器的发射的激光辐射(即激光辐射的纵轴线)相应于具有所计算的手术角的计所计[0016]投射激光器的目标位置和目标取向在此是投射激光器的这样的位置和取向，其[0017]手术前的拍摄在手术前优选通过计算机断层造影拍摄(CT拍摄)和/或磁共振断层射激光器发射的激光辐射相应于待驶过的手术轴、尤其是用于手术的手术前计算的手术[0024]本公开的任务还通过根据本公开的用于借助紧固在机器人头上的投射激光器投7间的可确定的变换)检测投射激光器在空间中的方位。控制单元尤其基于手术前的拍摄来划具有至少一个手术部位(目标点)以及目标位置和目标取向上投射到所计算的手术部位上并利用所计算的目标取向可视地呈现取向投射激光器，使得引导轴以预设的角度到达预定义的手术部位(或手术部位的目标外科医生无意中在错误的深度处进行手术的概率被最小化。由此可以避免并发症和创伤。手术对于患者来说更柔和并且手术后的恢复时手术深度中会聚到焦点上。也就是说，所发射的激光径)构造并且不是点形的。激光辐射在形成锥体的尖端的交点处相互相交。交点表示最佳8手术时偏离手术轴，即手术方向倾斜于激光辐射并且在患者上的投射面不正交于纵轴线，[0035]尤其，由投射激光器投射的激光辐射形成双曲面/双锥结构(例如沙漏)，具有焦如可以通过输入和输出单元选择机器人头的期望的最终位置和最终取向和/或投射激光器[0038]优选地，追踪系统包括具有导航摄像头和一个或多个光学追踪器的光学导航系于患者的检测的位置和/或取向并且由此相对于手术区域的所计算的目标位置和目标取向初始位置，并且将机器人头相对于患者的手术区域运动到目标位置并且定向到目标取向。器人运动学)来检测。因此不需要具有摄像头和追踪器的光学追踪或导航系统来检测机器9[0041]根据本公开的另外的可选方面，在存储单元/数据提供单元中存储患者的手术前单元基于所配准的患者来计算被接入到手术前的拍摄中的手术轴和尽可能最好的所属的目标位置和目标取向并且相应地运动/移动投射激光器，从而引导轴尽可能好地被指示并射激光器一起沿着激光辐射的纵轴线平移移动时通过相应地一同改变投射激光器与相交[0048]根据本公开的激光引导机器人可以尤其根据以下实施方式中的至少一个实施方利用该激光指示器指示解剖取向点以引导进行实施[0050]所述任务在计算机可读存储介质以及计算机程序方面分[0056]图5示出具有呈器械形式的医学产品和机器人头的根据本公开的优选实施方式的[0059]图6c示出投射激光器的平行的激光辐射的示意图，以便创建[0061]附图本质上仅是示意的并且仅用于理解本公开。相同的元件设有相同的附图标8发射激光辐射12，所述激光辐射在该实施方式中位于对于人眼可见的380nm和750nm之间通过该投射激光器8的激光辐射12在目标取向中的(可视)投射，可视地呈现至少一个引导臂2的远侧端部的纵轴线旋转，以便设定在空间中[0069]激光引导机器人1的控制单元14可以确定投射激光器8相对于患者的手术区域的标位置和目标取向以及手术轴32。手术前的拍摄通过患者的计算机断层造影和/或磁共振[0070]机器人头4例如具有(手术)摄像头34，通过该摄像头使得用户可以检查干预部位(手术)螺钉的轨迹并且可以至少区段式地经由相应的引导轴可视[0073]图5示出本公开的具有激光引导机器人1和医学产品或器械36的激光引导机器人射激光器的直的激光束在同心环中居中地显示，则可以认为手术轴32和引导轴16同轴定[0074]图6a至图6c示出具有不同配置的激光辐射的投射激光器8的不同实施方式，这些激光辐射可以分别在本公开的激光引导机器人1或激光引导机器人系统中是通过激光辐射12能够非常精确地指示引机器人头4上的投射激光器8将手术计划的引导可视地投射到患者100的手术[0079]在第一步骤S1中，追踪系统6检测机器人头4和投射激光器8在空间中的位置和取[0082]在步骤S4中，机器人臂2利用投射激光器8使机器人头4运动到预定的目标位置和