基于多模信息感知的开颅手术机器人自主操控方法研究

The application of craniotomy surgery is constrained by some theoretical and engineering problems, e. g,, the motion of positioning marker, deficiency of the dura mater beneath the skull, long learning curve. This proposal mainly focuses on the interaction between surgical tool and tissues, multi-modal-information based surgical navigation, hybrid vision guidance, posion/force based autonomous control. This proposal is discussed around two topics, accurate perception and precise operation of craniotomy robot. The robot will be developed to verify the effectiveness of this research by phantom experiment and in-vivo animal trials, then evaluation parameters of this kind of surgical robot will be established. The achievements of this research will promote the development and application of surgical robots in neurosurgery.

本项目针对制约神经外科开颅手术的术中定位标志易漂移、颅骨下的硬膜感知不足、学习曲线长等问题，深入开展面向开颅手术机器人的手术器械-组织力学作用规律、多模信息融合的手术导航、开颅机器人混合视觉引导、力位混合的自主控制等研究。项目研究紧紧围绕开颅手术的精确感知和精准操控的研究主线，构建集成验证系统和试验环境，开展仿体实验和动物试验研究，建立开颅手术机器人手术操作的评估方法，为后续应用系统的研发提供技术验证平台。项目研究成果将为开颅手术机器人的发展提供理论基础和关键技术，切实提高神经外科手术的治疗水平。

开颅操作存在术中定位标志漂移、颅骨下的硬膜感知不足等问题，该手术要求医生有较高的操作技巧，手术操作强度大。本项目围绕开颅手术精确感知和精准操控的研究主线，针对制约神经外科开颅手术的术中定位标志易漂移、颅骨下的硬膜感知不足、学习曲线长等问题，深入开展了面向开颅手术机器人的手术器械-组织力学作用规律、多模信息融合的手术导航、开颅机器人混合视觉引导、力位混合的自主控制等研究工作。构建了集成验证系统和试验环境，开展了仿体-在体试验研究。本项目研究成果有助于降低开颅手术对医生操作经验的依赖，提高手术安全性，减少手术损伤，为神经外科开颅手术机器人的发展提供理论基础和关键技术支撑。