我在清華博士后的時候,從事移動機器人,也就是無人車。隨后在張博院士推薦下,到了歐盟就參加了歐共體的醫(yī)療相關(guān)項目。
那個時候是1995年,當時這種研究可以完全認為是實驗室,至少在我當時跟很多老師交流的時候,他們會覺得中國工業(yè)機器人都還沒有進入應(yīng)用,醫(yī)療相關(guān)的離應(yīng)用更遙遠。
現(xiàn)在回過頭來看,我們這25年,像達芬奇這樣的醫(yī)療機器人,就已經(jīng)大踏步地從實驗室就走到了醫(yī)院,而且不僅走到了醫(yī)院,應(yīng)用還很廣泛,在軟組織上,包括心胸科、腹腔、闌尾炎、泌尿科等等都有應(yīng)用。
這些應(yīng)用帶來的發(fā)展,一是有限的醫(yī)生能夠做更多的手術(shù)了。二是過去靠實體眼睛看穿刺或者是縫合,現(xiàn)在能夠放大40倍。
在為醫(yī)生打造醫(yī)療機器人助手的時候,首先要解決一個定位問題,尤其是空間定位。我們用了兩個雙層模板,一個模板是用方的,上面有mark點牽玻璃,然后第二層用了圓的,也是由mark點,同時利用C型臂垂直照一下。垂直照了以后,圖像上可以看到兩幅圖:一個是圓的圖形,一個是方的圖形。這個圖形的兩個點,把它串起來就是一條空間的直線。
如果把C型臂在水平照一下,同樣也可以看到這個圖像又是一條線。這兩條線的交集,和要對準的那個點實際上是統(tǒng)一的,把這個點進行一個二乘,方差最小的時候就能得到這個點,這個點就是穿刺的位置。
這就是我們自己在理論上的一點點的貢獻,稱為“雙平面定位”。在這方面我們的精度由原來的三毫米提高到一毫米,由一毫米提高到0.5毫米,能夠在臨床上廣泛的應(yīng)用。
這樣的方法在腦外科之間是相通的。
在這個算法中,形成坐標系之后,如何將CT核磁的坐標系的腫瘤或者是腦出血的把柄映射到手術(shù)室?在國外,機器人、CT、手術(shù)床是一體的,標定了一次之后,后續(xù)可以繼續(xù)沿用。但在國內(nèi),放射科是分開的,所以我們需要用不同的mark點來設(shè)計。
mark點到一定點距離、點的個數(shù),其實和我們的精度都有關(guān)系。mark點實際上在數(shù)學(xué)里可以重構(gòu)一個新的reference,在此基礎(chǔ)上可以方便地把CT和核磁腫瘤的信息,以及新構(gòu)造的reference對應(yīng)起來。當把病人推到手術(shù)室,在手術(shù)室里利用視覺或者機器人對mark點進行再識別,又可以重構(gòu)新的一個reference。
reference和機器人是對應(yīng)的,reference和CT核磁時候的信息是match的,所以所有軌跡的規(guī)劃就能映射出來。但是在軌跡規(guī)劃過程中,穿刺到底是在什么位置,需要依賴于醫(yī)生的知識。
這個原型系統(tǒng)包括坐標規(guī)劃、機械臂和機器人。我在這方面研究了15年,學(xué)生一茬又一茬地畢業(yè),有的學(xué)生出去以后進公司,又和醫(yī)院,和北航不斷地合作。
2024-07-09 09:25
2024-07-07 09:37
2024-07-02 09:34
2024-07-01 08:06
2024-06-28 09:24
2024-06-26 09:25
2024-06-24 07:48
2024-06-24 07:41
2024-06-19 11:06
2024-06-18 09:56