用于与外部成像集成的机器人医疗系统的系统和方法技术方案

一种医疗机器人系统和操作,所述医疗机器人系统的方法包含获得患者解剖结构的术中的外部图像数据，以及利用该图像数据来产生针对医疗机器人系统的控制系统的建模调整(例如，更新解剖结构模型和/或细化器械配准)和/或调整程序控制方面(例如，调节物质或治疗递送、改善定向化、和/或跟踪性能)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 相关申请的交叉引用 本申请要求2013年5月16日提交的美国临时申请61/824,298的权益，其通过 引用方式被完全并入本文。该专利文件还涉及并且以引用方式并入都在2011年10月 14日提交的以下共同拥有且共同待决的专利申请：标题为"CatheterwithRemovable VisionProbe(具有可拆卸的视觉探头的导管）"的美国专利申请号13/274, 208 ;标题为 "CatheterswithControlModesforInterchangeableProbes(具有用于可互换探头的 控制模式的导管）"的美国专利申请号13/274, 198;标题为"VisionProbeandCatheter Systems(视觉探头和导管系统）"的美国专利申请号13/274, 229 ;以及标题为"Catheter SensorSystems(导管传感器系统）"的美国专利申请号13/274, 237。
本公开涉及用于在医疗程序期间跟踪医疗装置在患者解剖结构内的系统和方法， 并且更具体地涉及用于将外部成像与机器人手术系统有效地集成的系统和方法。
技术介绍
微创医疗技术旨在减少在诊断或手术程序期间受损的组织量，从而缩短患者的恢 复时间、减轻患者的不适并且减少有害的副作用。此类微创技术可以通过在患者解剖结构 中的自然孔口，或通过一个或多个手术切口执行。通过这些自然孔口或切口，临床医生可以 将手术器械插入到达目标组织位置。为了到达目标组织位置，微创手术器械可以在解剖系 统中的自然的或手术创建的通道中导航，其中解剖系统诸如肺、结肠、肠、肾脏、心脏、循环 系统等。导航辅助系统帮助临床医生按路线传送手术器械，并且避免对解剖结构的损伤。这 些系统能够结合使用形状传感器以更准确地描述手术器械在真实空间中的形状、姿态和位 置或手术器械相对于术前图像或者同步图像的形状、姿态和位置。在动态解剖系统中和/ 或在布满许多解剖通道的解剖区域中，将微创器械准确配准到解剖系统中是一项耗时且处 理密集的任务。需要提高将微创器械配准到解剖系统的系统和方法的准确性和效率的改进 的系统和方法。
技术实现思路
通过使来自外部成像系统的成像数据与术中的手术系统数据相关，能够实现手术 系统相对于实际的患者解剖结构的更准确的配准和/或控制。 一种医疗系统能够包括（一个或多个）机器人可控制的医疗器械，所述机器人可 控制的医疗器械包括传感器系统（例如，位置传感器、形状传感器等），用于提供关于（一个 或多个）器械的姿态和/或解剖结构的术中信息。如在本文中所使用的，术语"姿态"指的 是对象的位置或对象在至少一个平移自由度的部分，并且指的是该对象的取向或对象在至 少一个旋转自由度（多达六个总自由度）的部分。如在本文中所使用的，术语"形状"指的 是沿对象测量的一组姿态、位置或取向。 伴随着（一个或多个）医疗器械设置在患者内，外部成像系统（例如，计算机断层 扫描术（CT)扫描仪、正电子发射型计算机断层显像（PET)扫描仪、荧光镜检查扫描仪（例 如，C形臂、0形臂）、磁共振成像（MRI)扫描仪、锥形波束CT扫描仪，和/或超声系统、以及 其他）提供（一个或多个）手术器械被定位在其中的解剖结构的术中图像。在一些实施例 中，外部成像系统还能够被安装在铰接的（例如，机器人可控制的）支持结构上，以提供更 大范围的成像取向。 -种医疗机器人系统和用于操作该系统的方法能够涉及接收针对患者解剖结构 的至少一部分的术中的外部图像数据，以及基于所述术中的外部图像数据（可选地从在处 理目标位置或医疗机器人系统器械的相关部分（诸如远侧尖端或工具区段）周围的预定区 域获得）至少半自动地（即，在没有用户手动介入的情况下至少部分地）控制所述医疗机 器人系统。 该系统能够利用从外部图像数据提取的数据进行控制，然后涉及：至少半自动地 调节物质（例如，治疗剂、镇痛剂、植入物、或标记、以及其他）到目标位置的递送，将处理模 式（例如，消融、辐射、超声、或电泳、以及其他）应用于目标位置，在目标位置处调整器械姿 态，调整病灶性治疗参数（例如，辐射波束焦点或横截面、以及其他），和/或跟踪器械与组 织在目标位置处的交互。 -种医疗机器人系统和用于该系统的方法能够涉及接收针对患者解剖结构的至 少一部分的术中的外部图像数据，以及基于所述术中的外部图像数据（可选地从在处理目 标位置或医疗机器人系统器械的相关部分（诸如远侧尖端或工具区段）周围的预定区域获 得）至少半自动地将建模调整应用于所述医疗机器人系统的控制系统。 利用从外部图像数据提取的数据的建模调整能够涉及：基于术中的外部图像数据 (例如，通过利用图像处理技术从术中的外部图像数据提取解剖结构特征和/或器械姿态 数据）自动地或半自动地更新被用于术中导航的患者解剖结构的解剖结构模型，和/或细 化（refine)患者、器械和/或解剖结构模型之间的配准（例如，通过从术中的外部图像数 据提取对应于基准要素（诸如人造标记或已知的解剖界标/解剖结构）的数据以在适当情 况下为患者、器械和/或解剖结构模型建立共同的参考系）。【附图说明】 当与附图一起阅读时，本公开的各方面从以下【具体实施方式】中更好理解。要强调 的是，依照在行业中的标准惯例，各种特征未按比例画出。实际上，为使讨论清晰，各种特征 的尺寸可以随意增大或减小。此外，在各种示例中，本公开可以重复参考数字和/或字母。 这种重复是为了简单且清晰的目的，本身并不指定所讨论的各种实施例和/或配置之间的 关系。 图IA是根据本公开的实施例的机器人医疗系统。 图IB图示了利用本公开的方面的医疗器械系统。 图2A示出了图IA和/或图IB的与外部成像系统相配合的机器人医疗系统。 图2B-2F示出了图2A的机器人医疗系统的各种操作和控制方面。 图3A-3D示出了用于涉及诸如在图2A-2F中示出的与外部成像相配合而使用机器 人医疗系统的各种程序性方法的流程图。【具体实施方式】 在本专利技术的实施例的下列【具体实施方式】中阐述许多具体细节，以便提供对公开的 实施例的透彻理解。然而，对本领域中的技术人员显而易见的是，本公开的实施例可以在没 有这些具体细节的情况下实践。在其他实例中，未详细描述众所周知的方法、程序、部件和 电路，以便不会不必要地模糊本专利技术的实施例的各方面。 以下实施例就各种器械和器械部分的三维空间下的状态而言对其进行描述。如在 本文中所使用的，术语"位置"涉及对象或对象的一部分在三维空间（例如，沿着笛卡尔X、 Y、Z坐标的三个平移自由度）中的位置。如在本文中所使用的，术语"取向"指的是对象或 对象的一部分的旋转布置（三个旋转自由度一一例如，滚动、俯仰和偏航）。如在本文中所 使用的，术语"姿态"指的是对象或对象的一部分在至少一个平移自由度中的位置，并且指 的是对象或对象的一部分在至少一个旋转自由度中的取向（多达六个总自由度）。如在本 文中所使用的，术语"形状"指的是沿对象测量的一组姿态、位置或取向。 参考附图中的图1A，机器人手术系统一般由参考数字100指示。注意，如在本文 中所使用的，"手术"能够指任何对患者执行的医疗程序，包括但不限于操作程序（例如，组 织提取或操纵）、治疗程序（例如，药物递本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作医疗机器人系统的方法，所述方法包含：接收针对患者解剖结构的至少一部分的术中的外部图像数据；以及基于所述术中的外部图像数据至少半自动地控制所述医疗机器人系统。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·潘埃斯库，J·M·松格，P·乔普拉，T·赵，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：美国;US