NOKOV(度量)光学三维动作捕捉系统

医疗机器人性能评估&高精度手术导航

手术导航;手术机器人、连续体机器人、软体机器人

多刚体结构定位,四足机器人,NOKOV度量动作捕捉 机器人无人机彩页下载
解决方案

手术机器人解决方案

  • •     进行微创手术(MIS)时,手术器械需要经过小创口或自然腔进入人体,避开器官经过复杂路径到达手术部位。使用刚性工具时,不论是传统的外科医生手持器械的方式,还是机器人辅助方式(如达芬奇手术系统),灵活性和操作精度都会受限。

  • •     连续体机器人具有连续弯曲的结构,可以绕障碍物运动,是一种很有前景的MIS替代方案。系统功能。在开发连续体机器人时,可以利用动作捕捉系统:

  • •     建立动力学模型,分析连续体结构的模态频率和振型等模态特性(针对弹性材料结构)

  • •     捕捉连续体机器人末端轨迹做真值(ground truth),评估机器人性能(计算真实轨迹与轨迹轨迹均方根误差)

手术导航解决方案

手术导航系统主要由两部分组成:NOKOV光学动作捕捉镜头和带有导航标记点的手术器械。动作捕捉镜头通过跟踪并解算标记点的三维坐标,可以实时获取手术器械在空间中的XYZ三维坐标以及姿态信息。利用手术器械的六自由度数据,结合患者术前采集的图像实现可视化导航。

NOKOV(度量)光学三维动作捕捉系统功能

•    高精度定位

在手术导航应用中,高测量精度可以协助医生更精确、快速地定位身体中微小的病变区域,有助于缩短手术时间并最大限度地减少手术侵入性,极大改善患者的治疗效果。NOKOV动作捕捉系统的定位精度可以达到0.1mm级。

•    适配不同手术环境

对于不同的手术环境(场地大小、设备遮挡等)可以灵活选择镜头布置方案。还有免标定系列镜头,即插即用。

手术导航方案场景示例
  • 机器人辅助手术

    通过光学定位导航系统对机器人末端夹持工具进行实时定位,手术机器人即可按照术前规划的路径(包括位置和位姿)进行精准移动。

  • 神经外科

    利用探针和带有标记点的刚体定位并记录患者解剖结构,与术前采集的患者图像进行匹配,用于支持器械实时导航和手术计划的准确执行。

  • 放射治疗

    通过监测患者、床和患者呼吸门控的移动,确保准确定位并对目标部位进行放射治疗。

  • 骨科 – 关节成形术

    记录和跟踪骨骼解剖结构,测量关节旋转和偏移,以定位并对齐植入物,指导刀具切削的角度和深度。

  • 脊柱外科

    将跟踪数据与术前图像融合,在椎弓根螺钉放置或显微椎间盘切除时实现仪器可视化和导航。

  • 增强现实 (AR)

    通过图像融合增加内部结构的AR可视化(叠加)来增强现有程序中手术跟踪工具的跟踪。

  • 耳鼻喉科或 FES 手术

    实时跟踪内窥镜、刨削器和吸引器的位置,以避免接触视神经以及鼻窦附近的其他重要颅骨解剖结构。

  • 牙科手术

    通过追踪相对于术前CT扫描的下颌位置,保持正确的钻孔角度和深度(避开下颌神经)。可视化和定位牙齿植入物的位置。

经典案例

连续机器人的结构优化

吉林大学(icra)

吉林大学冯美老师提出了一种主机械手的结构优化方法。基于人机工程学和运动学,建立了 主机械手工作空间和灵巧度的优化指标。实验中,利用NOKOV动作捕捉系统捕捉连续体机器人末端轨迹作为真值,评估机器人性能。实验证明,该优化方法能保证主机械手具有较大的工作空间和良好的运动性能。

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