CN113545856A - 基于5g通讯的远程骨科手术系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于5G通讯的远程骨科手术系统，该系统可以包括本地手术子系统和远程控制子系统，所述本地手术子系统包括本地5G通讯终端、骨科手术机器人和C臂机，其中所述本地5G通讯终端分别连接至所述骨科手术机器人和所述C臂机；所述远程控制子系统包括远程5G通讯终端和与所述远程5G通讯终端相连的远程控制终端；所述本地5G通讯终端与所述远程5G通讯终端之间建立有5G数据通道。通过本申请的技术方案，可以实现本地手术室中的本地手术子系统与远程端的远程控制子系统之间的实时数据传输，极大的降低了数据的传输时延，从而使得远端的医生可以实时操控本地的手术机器人实施手术。

Description

基于5G通讯的远程骨科手术系统

技术领域

本申请涉及医疗设备领域，特别是基于5G通讯的远程骨科手术系统。

背景技术

当前的医疗行业涌现出许多手术机器人，通过骨科手术机器人可以实现精准、微创、安全的骨科手术，目前的骨科手术机器人系统均为离线系统，只能由本地手术室内的医生在本地进行操控。

在实际的手术过程中，对于需要经验丰富的专家指导的高难度手术，在专家无法亲临手术现场的情况下，专家只能通过音视频通讯进行远程口头指导，而无法亲自操控手术机器人进行精准操作。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种基于5G通讯的远程骨科手术系统。

为实现上述目的，本申请一个或多个实施例提供技术方案如下：

本申请提出了一种基于5G通讯的远程骨科手术系统，包括本地手术子系统和远程控制子系统，所述本地手术子系统包括本地5G通讯终端、骨科手术机器人和C臂机，其中所述本地5G通讯终端分别连接至所述骨科手术机器人和所述C臂机；所述远程控制子系统包括远程5G通讯终端和与所述远程5G通讯终端相连的远程控制终端；所述本地5G通讯终端与所述远程5G通讯终端之间建立有5G数据通道；

所述C臂机，用于拍摄目标对象的病患部位处的X光图像；

所述远程控制终端，用于根据操控所述远程控制终端的医生的输入内容，通过所述5G数据通道向所述骨科手术机器人发送控制指令；其中，所述控制指令包括通道规划指令、图像配准指令、钻孔指令和置钉指令；

所述骨科手术机器人，用于通过所述5G数据通道接收所述控制指令，并做出下述处理：

响应于所述通道规划指令，根据预先针对所述目标对象的病患部位处拍摄的CT图像建立三维影像，并在所述三维影像中规划手术通道；

响应于所述图像配准指令，将所述CT图像与所述X光图像进行图像配准，并根据配准结果从已规划的手术通道中确定出目标手术通道；

响应于所述钻孔指令，按照所述目标手术通道对所述病患部位处的目标骨骼进行钻孔；

响应于所述置钉指令，按照所述目标手术通道将螺钉置入所述目标骨骼。

由以上本申请提供的技术方案可见，本申请通过5G通讯技术实现本地手术室中的本地手术子系统与远端的远程控制子系统之间的实时数据传输，极大的降低了数据的传输时延，从而使得远端的医生可以实时操控本地的手术机器人实施手术。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据本申请一示例性实施例示出的一种基于5G通讯的远程骨科手术系统的架构示意图；

图2是根据本申请一示例性实施例示出的一种基于5G通讯的远程骨科手术方法的流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

接下来对本申请实施例进行详细说明。

图1为根据本申请一示例性实施例示出的一种基于5G通讯的远程骨科手术系统的架构示意图。如图1所示，该系统可以包括本地手术子系统11和远程控制子系统12，当然，该系统中远程控制子系统的数量可以为多个，本申请并不对此进行限制。本地手术子系统11用于对患者实施手术操作，可以被布置在本地手术室中；远程控制子系统12用于在异地对本地手术子系统中医疗设备进行控制，可以被配置在与本地手术室处于同一医院的其他房间，例如位于其他楼层的手术控制室内，也可以被配置在与本地手术室处于不同城市的其他医院内，本申请对此不作限制。

如图1所示，本地手术子系统11可以包括本地5G通讯终端111、骨科手术机器人112和C臂机113，骨科手术机器人112和C臂机113分别与本地5G终端111相连。远程控制子系统12可以包括远程5G通讯终端121和远程控制终端122，远程控制终端122与远程5G通讯终端121通讯连接。本申请对本地手术子系统以及远程控制子系统中设备之间的连接方式不作限制，可以有线连接也可以无线连接，骨科手术机器人112和C臂机113可以直接与本地5G通讯终端111连接，也可以通过交换机与本地5G通讯终端111连接，同理，远程控制终端122也可以通过交换机与远程5G通讯终端121连接，本申请对此不作限制。本地5G通讯终端111与远程5G通讯终端121之间建立有5G数据通讯通道，本地手术子系统11与远程控制子系统12通过该5G数据通讯通道实现数据传输。

其中，C臂机113主要用于拍摄目标对象的病患部位处的医学图像，其中，目标对象可以为需要进行手术的患者，病患部位可以包括患肢、颈椎、腰椎等位置，医学图像可以为X光图像。C臂机113可以实现上下左右前后的移动、旋转，使得能够从任意角度对目标对象进行拍摄得到病患部位处的医学图像。在手术过程中，本地手术室中的医生可以根据患者的具体病患部位的具体位置以及手术的具体需要，适时调整C臂机113的姿态，以针对患者的病患部位进行拍摄，获取对应于该病患部位的不同角度的X光片。并通过本地手术子系统11与远程控制子系统12之间的5G数据通讯通道将拍摄到的X光片发送给远程控制终端122处的医生，以满足医疗人员从不同角度观察患者的病患部位以及手术器械的需求，使得参与手术的医生可以基于拍摄到的X光片判断患者的病患情况并精准实施手术。

远程控制终端122用于根据操控该远程控制终端122的医生的输入内容，通过本地手术子系统11与远程控制子系统12之间的5G数据通道向本地手术子系统中11中的骨科手术机器人112发送控制指令。具体的，远程端的医生可以根据本地手术子系统所提供的CT光片、X光片等医学图像和/或血压、心率等医学属性数据，基于医生的自身学识和经验确定手术操作的具体步骤以及具体实施方式，在远程控制终端122的操作界面中进行输入，以生成对应的控制指令。具体的，控制指令可以包括通道规划指令、图像配准指令、钻孔指令和置钉指令等，本申请对此不作限制。其中，通道规划指令、图像配准指令、钻孔指令和置钉指令的具体用途可以参考下述针对骨科手术机器人112的说明中的相关内容，此处不再赘述。

骨科手术机器人112用于通过本地手术子系统11与远程控制子系统12之间的5G数据通道接收所述控制指令，并响应于接收到的控制指令执行手术操作。

具体的，当骨科手术机器人112接收到的控制指令为通道规划指令时，骨科手术机器人112可以根据预先针对所述目标对象的病患部位处拍摄的CT图像建立三维影像，并在所述三维影像中规划手术通道。其中CT图像可以由医生基于相关的医疗器械预先在术前为患者拍摄得到，并在手术过程中由本地手术室中的医生将其导入骨科手术机器人112中，同时也可以通过本地手术子系统11与远程控制子系统12之间的5G数据通道共享给远程端的医生以进行查看。在本实施例中，骨科手术机器人112在接收到通道规划指令后可以根据本地医生预先上传的CT图像的扫描数据，根据骨科搜书机器人中配置的手术规划与反馈软件针对该CT图像进行重建，得到关于患者病患部位处的三维影像。进一步地，根据该CT图像可以在三维影像中重建由多个靶点组合联合而成的虚拟路径，该虚拟路径可以是直线型，远程控制终端122的医生可以控制骨科手术机器人112对三维影像中规划的该虚拟路径进行长度、宽度以及角度的调整，调整后的虚拟路径即为规划的手术通道。在通道规划过程中，可以多个可能的手术通道

在根据接收到的通道规划指令规划出可以插入医疗器械以实施手术的手术通道后，远程控制端的医生可以基于规划出的手术通道以及C臂机113所拍摄的X光图像向骨科手术机器人112发送图像配准指令。当骨科手术机器人112接收到的控制指令为图像配准指令时，骨科手术机器人112可以将用于建立三维影像的CT图像与C臂机113所拍摄的当前患者病灶部位处的X光图像进行图像配准，并根据配准结果选取目标手术通道，其中目标手术通道可是在多个预规划的手术通道中手术操作最简单，对患者影响最小的手术通道，也可以是在需要进行多次手术的情况下执行当前手术的通道。通过将X光图像置于固定的XY坐标系下，对三维影像做一系列的空间变换，使三维影像上所规划的手术通道与X光图像进行空间对齐。具体的，可以通过改变DRR(DigitallyReconstructed Radiograph，数字重建影像)算法的图像配准参数，从建立的三维影像中获得DRR图像，并建立DRR图像与C臂机113所拍摄的X光片的相似度度量，根据相似度度量对图像配准参数进行调整，直到得到一组最佳的参数，作为最终配准结果。骨科手术机器人112可以通过执行远程控制终端122所发送的图像配准指令，根据配准结果从在三维影像已规划的手术通道中确定最终执行手术的目标手术通道，并根据患者当前的X光图像，对需要进行手术的路径进行精准定位。

在图像配准指令执行完成并确定本次手术的手术通道后，远程控制终端122的医生可基于确定的目标手术通道的通道坐标、通道角度、通道深度等具体参数向骨科手术机器人112发送钻孔指令。当骨科手术机器人112接收到的控制指令为钻孔指令时，可以根据钻孔指令中所包含的通道参数，按照确定出的目标手术通道对所述病患部位处的目标骨骼进行钻孔，以在目标对象的病患部位处钻取与目标手术通道位置、角度、深度相同的孔洞。

具体的，骨科手术机器人112包括配置有骨钻的机械臂，手术机械臂可以实现上下升降、前后移动、左右移动、绕基座旋转，以使得机械臂上的骨钻可以在手术机械臂的驱动下对患者的病患部位处的骨骼进行钻孔。骨钻包括压力传感器和位移传感器，所述压力传感器和位移传感器用于在钻孔过程中实时获取骨钻的压力信息以及位移信息。骨科手术机器人112可以在钻孔过程中实时将采集到的压力信息以及位移信息通过5G数据通道发送给远程控制终端122，以使得操控远程控制终端122的医生可以实时根据压力信息和位移信息确定骨钻的钻孔状态，方便医生实时调整骨钻的钻入深度。举例而言，由于骨钻钻入的肌肉组织与钻入骨骼中所受到的压力并不相同，若在针对目标骨骼进行钻孔的过程中，压力传感器的传感处理突然变小，则可能出现骨钻贯穿了目标骨骼钻入软组织的情况，远程控制终端122处的医生在发现该情况后需要及时停止钻孔，并做出相应的补救措施，避免出现医疗事故。

在钻孔指令执行完成后，远程控制终端122的医生可以根据患者目标骨骼中所钻取的孔洞向骨科手术机器人112发送置钉指令。当骨科手术机器人112接收到的控制指令为置钉指令时，骨科手术机器人112可以按照目标手术通道将螺钉沿着钻孔通道置入目标骨骼。

进一步的，在骨科手术机器人112执行钻孔指令与置钉指令的过程中，C臂机113也可以实时拍摄目标对象病患部位处的X光图像，并将拍摄到的实时X光图像发送给骨科手术机器人112和远程控制终端122，以使本地医生与远程控制终端的医生可以根据实时拍摄的X光图像观察手术机械臂上的骨钻以及置入的螺钉在患者体内的具体位置，从而可以实时确定钻孔状态以及螺钉的置入进程，方便医生实时做出适应性调整。

在骨科手术机器人112将螺钉置入患者的目标骨骼完成置钉指令后，本地手术室内的医生或者远程控制端的医生还可以控制C臂机113拍摄多张不同角度的置钉部位处的X光图像，并发送给骨科手术机器人112，由骨科手术机器人112根据不同角度的X光图像针对置钉部位处建立新的三维影像，新的三维影像可以发送给远程控制终端122，以使得参与手术的医生可以根据该新的三维影像确定置钉效果，若置钉位置存在偏差，可以及时的在手术中对偏差的螺钉进行调整。

在一实施例中，如图1所示，本地手术子系统11还可以包括第一音视频通讯终端114，该第一音视频通讯终端114用于针对手术室采集视频数据和/或音频数据，并通过本地手术子系统11与远程控制子系统12之间的5G数据通道传输至远端的医生；远程控制子系统12还包括第二音视频通讯终端123，该第二音视频通讯终端123用于针对远端的医生采集视频数据和/或音频数据，并通过本地手术子系统11与远程控制子系统12之间的5G数据通道传输至手术室的医生。第一音视频通讯终端和第二音视频通讯终端可以安装有云会议软件，并包括视讯终端、高清摄像机和对讲系统等，通过高清摄像头可以实时拍摄手术室中患者的病患部位以及手术过程中骨科手术机器人112对病患部位的手术进程，使得远程端的医生可以及时观察患者的病患部位，并通过对讲系统使得手术室中的医生和远程控制端的医生进行无时延的语音通话，从而可以及时针对患者情况以及手术内容进行分析和指导。应当理解的是，除了参与控制本地骨科手术机器人的远程控制子系统外，本系统还支持多设备同时异地在线观看手术室直播画面，并通过各自的音视频通讯终端进行语音视频交互，以使得多地的医生同时观看本地手术室内的手术进程，并参与到手术的讨论交流中来。

进一步的，由于需要通过第一音视频通讯终端114采集手术室中的视频数据，并通过5G数据通道传输视频数据，而在手术过程中患者有可能需要将暴露隐私部位以方便医生进行手术，为了避免视频数据泄露患者隐私，第一音视频通讯终端114还用于对获取的视频数据进行隐私处理，通过人工智能算法自动识别视频数据中的目标对象的隐私区域，并针对识别出的隐私区域进行模糊化处理。举例而言，若第一音视频通讯终端114仅在短时间拍摄到了包含隐私区域的画面，则可以对第一音视频通讯终端114所采集的视频进行智能剪辑，剪除包含隐私区域的视频帧，将剪辑过的视频发送给远程控制终端122；若第一音视频通讯终端114长时间拍摄到了患者的隐私区域，则可以为视频中出现的隐私区域打上马赛克，将经过马赛克处理后的视频发送给远程控制终端122。通过对第一音视频通讯终端所采集到的视频数据进行处理，可以极大程度的保护病人的隐私。

在一实施例中，如图1所示，除了本地手术子系统11与远程控制子系统12外，基于5G的远程骨科手术系统还可以包括手术数据管理子系统13，手术数据管理子系统13包括存储模块131、分析模块132和判断模块133。

存储模块131用于存储手术过程中产生的手术数据，并通过大数据分析技术对所述手术数据进行分类归档。在每次手术完成后，本地手术子系统11和远程控制子系统12可以将该次手术过程中远程控制终端发送的控制指令以及本地手术子系统与远程控制子系统之间交互的音频数据和视频数据一同打包压缩，并将其上传至手术数据管理子系统13中的存储模块131，由存储模块131对接收到的手术数据进行大数据分析，可以根据该手术的手术部位、治疗方案等特征确定该手术数据的类型，并将其与相同或相似类型的其他手术数据进行归档存储。在有需要的情况下，各地的医生都可以基于所要进行的手术的手术类型在手术数据管理子系统13中进行查询和检索，以获取存储模块131中所存储的相同或相似的手术类型的历史手术数据，从而可以从历史手术案例中学习手术经验。通过手术数据管理子系统13，使得各个医院的本地手术数据都可以通过5G数据通道传输到存储模块131中进行汇总，当任一医院有手术需要方案参考时，可以及时的得到其他医院的相关有效案例，避免可用数据的浪费。

分析模块132用于对存储模块131中存储的历史手术数据进行大数据分析，以确定各个类型手术的指令模板，所述指令模板包括必要的指令内容以及指令间的固定顺序。举例来说，针对腿骨骨折这一类型的手术，分析模块132可以对多个同样用于治疗腿骨骨折的手术的手术数据进行分析，确定腿骨骨折手术所需要的必要指令内容，例如在历史的腿骨骨折手术的控制指令中均是先对腿骨进行钻孔，再将螺钉置入，因此，可以在腿骨骨折的这类手术的指令模板中将钻孔指令与置钉指令设置为该类手术的必要指令，且钻孔指令在置钉指令之前。

判断模块133被配置于云服务器中，本地5G通讯终端和远程5G通讯终端通过该云服务器建立5G数据通道。也就是说，远程控制终端122在将控制指令发送给骨科手术机器人112时会先将控制指令发送给云服务器，由云服务器中的判断模块133对接收到的控制指令进行检测，在检测通过的情况下，将该控制指令转发给骨科手术机器人112；在检测不通过的情况下，拒绝将该控制指令转发给骨科机器人112，并向远程控制终端122发送告警消息。其中，对接收到的控制指令进行检测可以通过将控制指令中的语句与目标指令模板中的必要指令以及指令间的顺序进行匹配，其中，目标指令模板可以预先根据本次手术的手术类型，从分析模块132中抽取得到。判断模板133在确定远程控制终端122发送的控制指令与目标指令模板不匹配时，需要向该远程控制终端122发送告警消息以提示远程端的医生修改控制指令，其中，告警消息可以包括控制指令中与目标指令模板不匹配的错误内容，也可以包括目标指令模板中与该错误内容相对应的正确模板。举例而言，目标指令模板中包含必要指令A和必要指令B，且必要指令A需要在必要指令B前执行，若判断模块133接收到控制指令中包含指令b和指令a，且指令b在指令a之后，该指令b与必要指令B相匹配，指令a与必要指令A相匹配，则可以确定该控制指令中指令b与指令a的先后顺序与目标指令模板中指令的固定顺序不匹配，则不能将该控制指令发送给骨科手术机器人112，且需要向远程控制终端122发送告警消息，该告警消息可以包括控制指令中的指令b与指令a，也可以同时包括目标指令中的按顺序排列的必要指令A和必要指令B，以提示远程控制端的医生，使其对应修改控制指令中的质量b与指令a的先后顺序。通过对远程控制终端122发送的控制指令进行实时检测，可以避免骨科手术机器人执行错误的控制指令，提高手术的成功率。

在一实施例中，存储模块131还可以对所述手术过程中产生的手术数据进行加密处理，以将所述手术数据加密存储，使得只有有权限的医生或者持有密码的医生才可以查看该手术数据，在将手术案例分享给其他医院的医生进行分析学习的同时，也保证了手术数据的隐私与安全。

为便于对本申请技术方案进行详细阐述，下述将结合具体操作流程进行详细说明。图2是根据一示例性实施例示出的一种基于5G通讯的远程骨科手术方法的流程图。在手术执行前，参与手术的医生需要按照图1布置手术场景，打开并确认本地5G通讯终端111、骨科手术机器人112、C臂机113、第一音视频通讯终端114、远程5G通讯终端121、远程控制终端122、第二音视频通讯终端123各项功能完好，且通信连接正常。其中，本地5G通讯终端111分别连接至骨科手术机器人112和C臂机113和第一音视频通讯终端114，远程5G通讯终端121分别连接至远程控制终端122和第二音视频通讯终端123，本地5G通讯终端11与远程5G通讯终端12之间建立有5G数据通道。如图2所示，该基于5G通讯的远程骨科手术方法可以包括以下步骤：

步骤201：第一音视频通讯终端114与第二音视频通讯终端123实时采集音频数据和/或视频数据。

步骤202：第一音视频通讯终端114与第二音视频通讯终端123通过5G数据通道交互音视频数据。

其中，步骤201与202在本实施例中的操作顺序仅作参考，事实上，在整个手术过程中，第一音视频通讯终端114与第二音视频通讯终端123均在实时采集音视频数据并将采集到的音视频数据进行交互。

在手术过程中，第一音视频通讯终端114在采集本地手术室中的视频数据时，可以根据第一音视频通讯终端114中安装的云会议软件的人工智能算法自动识别患者的隐私区域，并在将隐私区域进行模糊处理后，再将处理后的视频数据发送给远端的医生。本地手术室中的医生与远端的医生可以通过第一音视频通讯终端与第二音视频通讯终端交互的音视频数据实现实时的视频通话。

步骤203：骨科手术机器人112获取预先拍摄的CT图像。

在手术执行前，本地医生可以预先拍摄患者病患部位处的CT图像，并在手术过程中将该CT图像导入骨科手术机器人112，骨科手术机器人在获取到CT图像后可以通过5G数据通道将该CT图像发送给远程控制子系统，以使远程的医生根据该CT图像输入控制指令。

步骤204：骨科手术机器人112接收远程控制终端122发送通道规划指令。

远程控制终端122可以通过本地手术子系统11与远程控制子系统12之间的5G数据通道，将远端医生输入的控制指令发送给骨科手术机器人112。

步骤205：骨科手术机器人112根据CT图像规划手术通道。

骨科手术机器人112在接收到的通道规划指令后，可以根据接收的CT图像建立患者病患部位的三维影像，并根据通道规划指令在该三维图像中规划手术通道的坐标、角度、深度等参数。

步骤206：C臂机113拍摄患者病患部位处的X光图像。

在通道规划完成后名本地手术室中的医生可以调整C臂机113的角度，针对患者的病患部位拍摄X光图像，并将该X光图像发送至骨科手术机器人112和远程控制终端122。

步骤207：C臂机113将拍摄到的X光图像发送给骨科手术机器人112.

步骤208：骨科手术机器人112接收远程控制终端122发送的图像配准指令。

远端的医生可以在远程控制终端122中输入图像配准指令，使得远程控制终端通过通过本地手术子系统11与远程控制子系统12之间的5G数据通道向骨科手术机器人112发送图像配准指令。

步骤209：骨科手术机器人112进行图像配准，并确定目标手术通道。

骨科手术机器人112在接收到图像配准指令后，根据CT图像规划手术通道以使骨科手术机器人112将预先拍摄的CT图像与当前拍摄的X光图像进行图像配准，将三维影像中的规划通道与X光图像进行空间对齐，并根据配准结果从已规划的手术通道中确定出目标手术通道。

步骤210：骨科手术机器人112接收远程控制终端122发送的钻孔指令。

在确定目标手术通道后，远端的医生可以在远程控制终端122中输入钻孔指令，使得远程控制终端通过通过本地手术子系统11与远程控制子系统12之间的5G数据通道将该钻孔指令发送给骨科手术机器人112。

步骤211：骨科手术机器人112按照目标手术通道对病患部位处的目标骨骼进行钻孔。

骨科手术机器人112在接收到钻孔指令后，操控骨科手术机器人中的机械臂的骨钻按照目标手术通道对骨头进行打孔。

步骤212：C臂机113实时拍摄患者病患部位处的X光图像。

步骤213：C臂机113将拍摄到的X光图像发送给远程控制终端122。

在骨科手术机器人112执行钻孔指令的过程中，C臂机可以实时针对患者的病患区域，拍摄骨科手术机器人112的骨钻在患者体内时的X光图像，并实时将拍摄到的X光图像发送给远程控制终端122.以使远端医生可以根据X光图像确定当前的钻孔状态。

步骤214：骨科手术机器人112接收远程控制终端122发送的置钉指令。

在确定钻孔完成后，远端的医生可以在远程控制终端122中输入置钉指令，使得远程控制终端通过通过本地手术子系统11与远程控制子系统12之间的5G数据通道将该置钉指令发送给骨科手术机器人112。

步骤215：骨科手术机器人112按照目标手术通道将螺钉置入目标骨骼。

在接收到置钉指令后，骨科手术机器人112可以将螺钉沿钻出的孔洞置入患者的目标骨骼中。

步骤216：C臂机113实时拍摄患者病患部位处的X光图像。

步骤217：C臂机113将拍摄到的X光图像发送给远程控制终端122。

在骨科手术机器人112执行置钉指令的过程中，C臂机可以实时针对患者的病患区域，拍摄螺钉在患者体内时的X光图像，并实时将拍摄到的X光图像发送给远程控制终端122.以使远端医生可以根据X光图像确定当前的置钉情况。

步骤218：C臂机113拍摄多张X光图像

在置钉完成后，本地医生可以调整C臂机113的角度，针对置钉部位再拍摄两张X光图像。

步骤219：C臂机113将拍摄到的X光图像发送给骨科手术机器人112。

步骤220：骨科手术机器人112根据接收到的X光图像建立新的三维影像。

骨科手术机器人112可以通过配置的系统算法根据接收到的X光图像重建新的三维影像。

步骤221：骨科手术机器人112将建立的新的三维影像发送给远程控制终端122。

骨科手术机器人112可以将建立的新的三维影像发送给远程控制终端122，以使得远端医生可以根据该新的三维图像观察螺钉在患者目标骨骼中的置入位置，确定置钉效果。

由以上本申请提供的技术方案可见，本申请通过5G数据通道连接远程手术控制系统与本地手术系统，一方面，对于实施手术的本地医院的医生而言，可以通过远程控制子系统在手术室外对手术机器人进行操控，从而避免长期处于高辐射的手术室中，影响身体健康；另一方面，对于远程端的医生，例如位于其他城市或者国家的专家，则可以通过其身边的远程控制子系统与本地手术子系统实现5G通讯连接，从而可以在远程操控本地手术子系统中的医疗设备来对患者实施手术，大大提高了手术的成功率与手术效率。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种基于5G通讯的远程骨科手术系统，其特征在于，包括本地手术子系统和远程控制子系统，所述本地手术子系统包括本地5G通讯终端、骨科手术机器人和C臂机，其中所述本地5G通讯终端分别连接至所述骨科手术机器人和所述C臂机；所述远程控制子系统包括远程5G通讯终端和与所述远程5G通讯终端相连的远程控制终端；所述本地5G通讯终端与所述远程5G通讯终端之间建立有5G数据通道；

所述C臂机，用于拍摄目标对象的病患部位处的X光图像；

所述远程控制终端，用于根据操控所述远程控制终端的医生的输入内容，通过所述5G数据通道向所述骨科手术机器人发送控制指令；其中，所述控制指令包括通道规划指令、图像配准指令、钻孔指令和置钉指令；

所述骨科手术机器人，用于通过所述5G数据通道接收所述控制指令，并做出下述处理：

响应于所述通道规划指令，根据预先针对所述目标对象的病患部位处拍摄的CT图像建立三维影像，并在所述三维影像中规划手术通道；

响应于所述图像配准指令，将所述CT图像与所述X光图像进行图像配准，并根据配准结果从已规划的手术通道中确定出目标手术通道；

响应于所述钻孔指令，按照所述目标手术通道对所述病患部位处的目标骨骼进行钻孔；

响应于所述置钉指令，按照所述目标手术通道将螺钉置入所述目标骨骼。

2.根据权利要求1所述的基于5G通讯的远程骨科手术系统，其特征在于，所述骨科手术机器人包括配置有骨钻的机械臂，所述骨钻用于对骨头进行钻孔；

所述骨钻包括压力传感器和位移传感器，所述压力传感器和位移传感器用于采集所述骨钻的压力信息和位移信息；

所述骨科手术机器人还用于通过所述5G通道向所述远程控制终端发送所述压力信息和位移信息，以供参与手术的医生根据所述压力信息和位移信息确定所述骨钻的钻孔状态。

3.根据权利要求1所述的基于5G通讯的远程骨科手术系统，其特征在于，在所述骨科手术机器人执行所述钻孔指令和所述置钉指令的过程中，所述C臂机还用于针对所述病患部位处实时拍摄X光图像，并通过所述5G数据通道向所述远程控制终端发送所述X光图像，以供参与手术的医生实时确定钻孔状态和所述螺钉的置入进程。

4.根据权利要求1所述的基于5G通讯的远程骨科手术系统，其特征在于，在所述骨科手术机器人执行完成所述置钉指令后，所述C臂机还用于针对所述病患部位处拍摄多张X光图像，并将所述多张X光图像发送给所述骨科手术机器人，以使所述骨科手术机器人根据所述多张X光图像建立新的三维影像，通过所述5G数据通道向所述远程控制终端发送所述新的三维影像，以供参与手术的医生根据所述新的三维影像确定置钉效果。

5.根据权利要求1所述的基于5G通讯的远程骨科手术系统，其特征在于，

所述本地手术子系统还包括第一音视频通讯终端，所述第一音视频通讯终端用于针对手术室采集视频数据和/或音频数据，并通过所述5G数据通道传输至远端的医生；

所述远程控制子系统还包括第二音视频通讯终端，所述第二音视频通讯终端用于针对远端的医生采集视频数据和/或音频数据，并通过所述5G数据通道传输至手术室的医生。

6.根据权利要求5所述的基于5G通讯的远程骨科手术系统，其特征在于，所述第一音视频通讯终端还用于对获取的视频数据进行隐私处理，以针对所述目标对象的隐私区域进行模糊化处理。

7.根据权利要求5所述的基于5G通讯的远程骨科手术系统，其特征在于，还包括：

手术数据管理子系统，所述手术数据管理子系统包括存储模块，所述存储模块用于存储手术过程中产生的手术数据，并通过大数据分析技术对所述手术数据进行分类归档；

其中，所述手术数据包括所述远程控制终端发送的控制指令以及所述本地手术子系统与所述远程控制子系统之间交互的音频数据和视频数据。

8.根据权利要求7所述的基于5G通讯的远程骨科手术系统，其特征在于，所述手术数据管理子系统还包括分析模块，所述分析模块用于对所述存储模块中存储的历史手术数据进行大数据分析，以确定各个类型手术的指令模板，所述指令模板包括必要的指令内容以及指令间的固定顺序。

9.根据权利要求7所述的基于5G通讯的远程骨科手术系统，其特征在于，所述手术数据管理子系统还包括判断模块，所述判断模块配置于云服务器中，所述本地5G通讯终端与所述远程5G通讯终端通过所述云服务器建立所述5G数据通道；所述判断模块用于：

获取所述远程控制终端通过所述5G数据通道发送的控制指令；

将接收到的控制指令与当前手术的类型所对应的指令模板进行匹配；当不匹配时，向所述远程控制终端发送告警消息；当匹配时，向所述骨科手术机器人转发所述控制指令。

10.根据权利要求7所述的基于5G通讯的远程骨科手术系统，其特征在于，所述存储模块还用于对所述手术过程中产生的手术数据进行加密处理，以将所述手术数据加密存储。

Images