一种人形具身智能经自然腔道手术机器人系统及方法与流程

本申请涉及医疗器械，具体而言，涉及一种人形具身智能经自然腔道手术机器人系统及方法。

背景技术：

1、经自然腔道手术是一种通过人体自然腔道（如口腔、鼻腔、肛门、尿道等）进入体内进行诊断和治疗的微创手术方式，相比传统开放手术和经皮微创手术，具有创伤更小、恢复更快、术后瘢痕极少等显著优势，在消化内镜手术、支气管镜手术、泌尿内镜手术等领域得到了广泛的临床应用。

2、现有的少数柔性内窥镜辅助装置仍然停留在主从遥操作层面，无法根据管腔内的实时环境变化自主调整行进策略和操作方案，更未能将术前评估规划和术后康复管理进行一体化整合。因此，亟需一种能够将人形具身智能技术与经自然腔道手术相结合的新型手术机器人系统。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本申请第一方面提供了一种人形具身智能经自然腔道手术机器人系统，所述系统基于感知-认知-决策-执行-反馈的具身智能闭环架构构建，包括：

2、智能评估模块，用于根据患者的医学数据和体征数据，对患者进行针对性的疾病评估及经自然腔道手术适应症判定，生成患者个性化的辅助评估结果，并进行展示；

3、手术规划模块，用于根据患者的医学影像数据，重建目标自然管腔的三维路径模型，基于所述三维路径模型对患者进行针对性的经自然腔道手术规划，生成个性化的手术规划方案，并进行展示；

4、人形经自然腔道执行模块，用于根据所述手术规划方案，控制柔性手术器械经人体自然腔道到达目标部位，通过管腔内视觉感知获取术野图像并执行手术操作；

5、辅助康复模块，用于根据患者的医学数据、术后评估结果，生成患者个性化的术后康复方案，并进行展示。

6、本申请第二方面提供了一种人形具身智能经自然腔道手术机器人系统的控制方法，应用于上述人形具身智能经自然腔道手术机器人系统，包括：

7、根据患者的医学数据和体征数据，对患者进行针对性的疾病评估及经自然腔道手术适应症判定，生成患者个性化的辅助评估结果，并进行展示；

8、根据患者的医学影像数据，重建目标自然管腔的三维路径模型，基于所述三维路径模型对患者进行针对性的经自然腔道手术规划，生成个性化的手术规划方案，并进行展示；

9、根据所述手术规划方案，控制柔性手术器械经人体自然腔道到达目标部位，通过管腔内视觉感知获取术野图像并执行手术操作；

10、根据患者的医学数据、术后评估结果，生成患者个性化的术后康复方案，并进行展示。

11、本申请第三方面提供了一种电子设备，其包括：存储器和处理器；所述存储器，其用于存储程序；所述处理器，耦合至所述存储器，用于执行所述程序，以用于实现上述所述的人形具身智能经自然腔道手术机器人系统的控制方法。

12、本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行实现上述所述的人形具身智能经自然腔道手术机器人系统的控制方法。

13、本申请提供的人形具身智能经自然腔道手术机器人系统具有以下有益效果：

14、根据管腔内的实时环境变化自主调整行进策略和操作方案，且能将术前评估规划和术后康复管理进行一体化整合。

15、采用感知-认知-决策-执行-反馈的具身智能闭环架构，使经自然腔道手术机器人从被动执行工具升级为具备自主决策能力的智能手术系统，能够根据管腔内的实时环境变化自主调整行进策略和操作方案，降低了对术者个人操作技能的依赖。

16、通过人形机器人本体与手术床泊位对接、消除本体运动自由度并抑制环境振动的设计，为柔性手术臂在管腔内的精密操作提供了稳定的操作基座，有效隔离了外部环境干扰对手术精度的影响。通过腔隙建立模块在患者体腔内建立并维持手术操作所需的腔隙空间，为柔性手术臂提供了充足的操作空间。

17、通过仿人躯干上设置操控臂和推送臂的人形双臂操镜结构，操控臂末端灵巧手操控柔性连续体手柄，推送臂末端灵巧手推送和回撤柔性连续体，模拟了医生手术的双手协同动作，实现了对柔性手术臂的精准操控。

18、通过管腔内导航模块的电磁定位、术前模型实时配准和管腔分叉智能引导功能，实现了柔性手术臂在管腔内的精准定位和路径引导，有效解决了传统经自然腔道手术中缺乏三维导航的问题。

19、通过vr/ar交互模块在术前构建虚拟管腔环境供医生进行手术路径预演，以及在术中将导航信息、病灶识别结果和规划路径以增强现实方式叠加于术野图像，显著提升了手术的可视化水平和操作精准度。

20、通过具身智能决策模块自主进行管腔内多模态感知信息的认知理解与决策推理，生成行进策略和操作策略并根据执行反馈自主迭代修正，实现了经自然腔道手术的智能化自主决策。

21、通过安全监控模块对柔性手术臂与管腔壁之间的接触力和柔性臂弯曲曲率进行实时监测，在监测参数超出预设安全范围时执行分级安全响应，确保了管腔内操作的安全性。

1.一种人形具身智能经自然腔道手术机器人系统，其特征在于，所述系统基于感知-认知-决策-执行-反馈的具身智能闭环架构构建，包括：

2.根据权利要求1所述的人形具身智能经自然腔道手术机器人系统，其特征在于，所述人形经自然腔道执行模块包括：

3.根据权利要求1所述的人形具身智能经自然腔道手术机器人系统，其特征在于，所述人形经自然腔道执行模块包括控制模块、仿人躯干、操控臂和推送臂；所述仿人躯干上设置操控臂和推送臂；所述操控臂的末端配置灵巧手，用于操控柔性连续体手柄，所述推送臂的末端配置灵巧手，用于推送和回撤柔性连续体，以模拟医生手术的双手协同动作；所述控制模块基于获取的术野图像，生成控制指令以控制操控臂和推送臂执行手术动作。

4.根据权利要求2所述的人形具身智能经自然腔道手术机器人系统，其特征在于，所述人形经自然腔道执行模块还包括管腔内导航模块，所述管腔内导航模块用于在柔性手术臂行进过程中提供管腔内实时定位和路径引导，包括：通过电磁定位获取柔性手术臂在管腔内的三维位置和姿态；将术前重建的三维管腔路径模型与术中定位数据实时配准，生成管腔内虚拟导航视图；以及在柔性手术臂到达管腔分叉点时，根据术前规划路径自动引导选择正确的分支方向。

5.根据权利要求1所述的人形具身智能经自然腔道手术机器人系统，其特征在于，所述系统还包括vr/ar交互模块，用于在术前基于所述三维路径模型构建虚拟管腔环境供医生进行手术路径预演，以及在术中将管腔内导航信息、病灶识别结果和手术规划路径以增强现实方式叠加于术野图像上进行实时展示。

6.根据权利要求1所述的人形具身智能经自然腔道手术机器人系统，其特征在于，所述系统还包括具身智能决策模块，其与所述智能评估模块、手术规划模块、人形经自然腔道执行模块、辅助康复模块连接，用于根据管腔内手术任务目标，自主进行管腔内多模态感知信息的认知理解与决策推理，生成柔性手术臂的行进策略和操作策略并下发至所述人形经自然腔道执行模块，以及根据执行反馈自主迭代修正所述策略，直至达成手术任务目标。

7.根据权利要求1所述的人形具身智能经自然腔道手术机器人系统，其特征在于，所述系统还包括安全监控模块，用于实时监测柔性手术臂与管腔壁之间的接触力和柔性臂弯曲曲率，在监测参数超出预设安全范围时执行分级安全响应，所述分级安全响应包括预警提示、运动限制和自动降级至医生主控模式中的至少一种。

8.一种人形具身智能经自然腔道手术机器人系统的控制方法，应用于权利要求1至7中任一项所述的人形具身智能经自然腔道手术机器人系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令时实现权利要求8所述的人形具身智能经自然腔道手术机器人系统的控制方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现权利要求8所述的人形具身智能经自然腔道手术机器人系统的控制方法的步骤。