用于机器人导航的自主X射线控制制造技术

一种采用介入机器人(30)、介入成像模态(10)和介入控制器(70)的介入系统。在操作中，所述介入控制器(70)根据介入计划对患者的解剖区域的解剖路线图(82)进行导航，从而根据所述解剖路线图(82)来控制所述介入机器人(30)在所述解剖区域内的导航。在由所述介入控制器(70)检测到所述介入控制器(70)导航到接近所述解剖路线图(82)内的关键解剖位置时，所述介入控制器(70)暂停对所述介入机器人(30)在所述解剖区域内的所述导航并且自主控制对所述介入成像模态(10)的操作，以用于生成所述解剖区域的更新的解剖路线图(82)，由此所述介入控制器(70)根据所述介入计划对所述解剖区域的更新的解剖路线图(82)进行导航，从而控制对所述介入机器人(30)在所述解剖区域内的恢复的导航。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机器人导航的自主X射线控制
本公开内容总体上涉及机器人在解剖区域内的基于X射线图像的导航。本公开内容具体涉及用于机器人在解剖区域内的导航的有新颖性和创造性的自主X射线控制。
技术介绍
如本公开内容的领域中已知的，许多介入系统在介入流程期间利用实况X射线来辅助临床医生对患者内的介入仪器进行导航。这不仅可能导致患者遭受辐射暴露，而且还可能导致临床医生和相关人员也遭受辐射暴露。通过使用试图阻止辐射暴露的辐射屏蔽，使得这一潜在问题变得明显可以解决。然而，辐射屏蔽有时已被证明会迫使患者和/或临床医生面临定位困难并且会进一步迫使临床医生佩戴铅围裙。这可能会导致临床医生产生慢性骨科疾病并且可能在临床医生的身体的手臂、头部，颈部和其他未屏蔽部位周围发生肿瘤。在这样的基于X射线图像的手术器械导航的常见实践中，临床医生使用脚踏板来激活实况X射线成像，以便在临床医生对患者体内的介入器械进行导航时看到介入器械。在这种实践下，临床医生将趋向于连续地运行实况X射线工作，这加剧了与临床医生遭受潜在的辐射暴露相关联的前述问题。
技术实现思路
本公开内容的专利技术通过提供介入控制器来减少在介入环境中的辐射暴露，该介入控制器用于基于单个静态解剖路线图对介入仪器进行机器人导航，当机器人到达解剖路线图内的关键导航位置时和/或当患者的生理状态处于关键状态时，该单个静态解剖路线图被介入控制器自动更新。本公开内容的专利技术的一个实施例是一种采用介入机器人、介入成像模态和介入控制器的介入系统。所述介入机器人能操作用于在患者的解剖区域内被导航，并且所述介入成像模态能操作用于对所述患者的所述解剖区域进行成像。为了控制通过所述介入机器人和所述介入成像模态对介入流程的运行，所述介入控制器被配置为：(1)根据介入计划对所述患者的所述解剖区域的解剖路线图进行导航，(2)根据由所述介入控制器对所述解剖区域的所述解剖路线图的所述导航来自主控制对所述介入机器人在所述患者的所述解剖区域内的导航，并且(3)检测所述介入控制器到达所述解剖路线图内的关键解剖位置的任何情况发生。在由所述介入控制器检测到导航到接近所述解剖路线图内的所述关键解剖位置时，所述介入控制器还被配置为：(4)暂停对所述介入机器人在所述患者的解剖区域内的所述导航，(5)通过所述介入成像模态来自主控制对所述患者的所述解剖区域的介入成像，(6)根据对所述患者的所述解剖区域的所述介入成像来生成所述解剖区域的更新的解剖路线图，(7)根据所述介入计划对所述患者的所述解剖区域的所述更新的解剖路线图进行导航，(8)根据由所述介入控制器对所述解剖区域的所述更新的解剖路线图的所述导航来控制对所述介入机器人在所述患者的所述解剖区域内的恢复的导航。本公开内容的专利技术的第二实施例是一种采用模态控制模块和机器人控制模块的介入控制器，所述模态控制模块与所述机器人控制模块交互以控制通过所述介入机器人和所述介入成像模态对介入流程的运行。所述机器人控制模块被配置为：(1)根据介入计划对所述患者的所述解剖区域的解剖路线图进行导航，(2)根据由所述介入控制器对所述解剖区域的所述解剖路线图的所述导航来控制对所述介入机器人在所述患者的所述解剖区域内的导航，并且(3)检测所述介入控制器到达所述解剖路线图内的关键解剖位置的任何情况发生。在由所述机器人控制模块检测到所述介入控制器导航到接近所述解剖路线图内的关键解剖位置时，所述机器人控制模块还被配置为(4)暂停对所述介入机器人在所述患者的解剖区域内的所述导航，并且所述模态控制模块被配置为：(5)通过所述介入成像模态来自主控制对所述患者的所述解剖区域的介入成像，并且(6)根据对所述患者的所述解剖区域的所述介入成像来生成所述解剖区域的更新的解剖路线图，由此，所述机器人控制模块还被配置为：(7)根据所述介入计划对所述患者的所述解剖区域的所述更新的解剖路线图进行导航，并且(8)根据由所述介入控制器对所述解剖区域的所述更新的解剖路线图的所述导航来控制对所述介入机器人在所述患者的所述解剖区域内的恢复的导航。本公开内容的专利技术的第三实施例是一种用于介入系统的介入方法，所述介入系统包括：介入机器人，其能操作用于在患者的解剖区域内被导航；介入成像模态，其能操作用于对所述患者的所述解剖区域的介入成像；以及介入控制器，其能操作用于控制通过所述介入机器人和所述介入成像模态对介入流程的运行。所述介入方法包括：所述介入控制器(1)根据介入计划对所述患者的所述解剖区域的解剖路线图进行导航；(2)根据由所述介入控制器对所述解剖区域的所述解剖路线图的所述导航来控制对所述介入机器人在所述患者的所述解剖区域内的导航，并且(3)检测所述介入控制器到达所述解剖路线图内的关键解剖位置的任何情况发生。在由所述介入控制器检测到导航到接近所述解剖路线图内的所述关键解剖位置时，所述介入方法还包括：所述介入控制器(4)暂停对所述介入机器人在所述患者的解剖区域内的所述导航，(5)通过所述介入成像模态来自主控制对所述患者的所述解剖区域的介入成像，(6)根据对所述患者的所述解剖区域的所述介入成像来生成所述解剖区域的更新的解剖路线图，(7)根据所述介入计划对所述患者的所述解剖区域的所述更新的解剖路线图进行导航，并且(8)根据由所述介入控制器对所述解剖区域的所述更新的解剖路线图的所述导航来控制对所述介入机器人在所述患者的所述解剖区域内的恢复的导航。为了描述和要求保护本公开内容的专利技术的目的：(1)本公开内容的领域的包括但不限于“介入流程”、“介入机器人”、“介入成像模态”和“解剖路线图”的术语被广义地解读为本公开内容的领域中已知的和在本公开内容中示例性描述的意义；(2)更具体地，术语“介入流程”广义地涵盖如本公开内容的领域中已知的或在下文中构思的用于对患者的解剖结构进行成像、诊断和/或处置的所有介入流程；(3)更具体地，术语“介入机器人”广义地涵盖如本公开内容的领域中已知的或在下文中构思的在介入流程期间利用的所有机器人系统。介入机器人的示例包括但不限于da机器人系统、Medrobotics机器人系统、MagellanTM机器人系统以及机器人系统所采用的串行关节式机器人臂；(4)更具体地，术语“介入成像模态”广义地涵盖如本公开内容的领域中已知的或在下文中构思的在介入流程期间利用的所有介入成像模态。介入成像模态的示例包括但不限于：X射线介入成像模态、超声介入成像模态、计算机断层摄影介入成像模态以及磁共振介入成像模态等；(5)更具体地，术语“解剖路线图”广义地涵盖如本公开内容的领域中已知的或在下文中构思的图示由介入机器人导航而通过患者的解剖结构的任何和所有自然路径的所有解剖路线图格式。解剖路线图的示例包括但不限于(一条或多条)血管或(一个或多个)支气管的整体或部分图示的术前或术中分段图像；(6)术语“关键解剖位置”涵盖由本公开内容的介入系统定义的解剖路线图内的一种位置，该位置作为为了促进介入机器人在患者的解剖结构内的导航而生成更新的解剖路线图所必需的解剖路线图内的位置。关键解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种介入系统，包括：/n介入机器人(30)，其能操作用于在患者的解剖区域内被导航；/n介入成像模态(10)，其能操作用于对所述患者的所述解剖区域的介入成像；以及/n介入控制器(70)，其能操作用于控制通过所述介入机器人(30)和所述介入成像模态(10)对介入流程的运行，其中，所述介入控制器(70)被配置为：/n根据介入计划对所述患者的所述解剖区域的解剖路线图(82)进行导航，/n根据由所述介入控制器(70)对所述解剖区域的所述解剖路线图(82)的所述导航来控制对所述介入机器人(30)在所述患者的所述解剖区域内的导航，并且/n检测所述介入控制器(70)导航到接近所述解剖路线图(82)内的关键解剖位置的任何情况发生，并且/n响应于由所述介入控制器(70)检测到导航到接近所述解剖路线图(82)内的所述关键解剖位置：/n暂停对所述介入机器人(30)在所述患者的解剖区域内的所述导航，/n通过所述介入成像模态(10)来自主控制对所述患者的所述解剖区域的介入成像，/n根据对所述患者的所述解剖区域的所述成像来生成所述解剖区域的更新的解剖路线图(82)，/n根据所述介入计划对所述患者的所述解剖区域的所述更新的解剖路线图(82)进行导航，并且/n根据由所述介入控制器(70)对所述解剖区域的所述更新的解剖路线图(82)的所述导航来控制对所述介入机器人(30)在所述患者的所述解剖区域内的恢复的导航。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171113 US 62/5851931.一种介入系统，包括：
介入机器人(30)，其能操作用于在患者的解剖区域内被导航；
介入成像模态(10)，其能操作用于对所述患者的所述解剖区域的介入成像；以及
介入控制器(70)，其能操作用于控制通过所述介入机器人(30)和所述介入成像模态(10)对介入流程的运行，其中，所述介入控制器(70)被配置为：
根据介入计划对所述患者的所述解剖区域的解剖路线图(82)进行导航，
根据由所述介入控制器(70)对所述解剖区域的所述解剖路线图(82)的所述导航来控制对所述介入机器人(30)在所述患者的所述解剖区域内的导航，并且
检测所述介入控制器(70)导航到接近所述解剖路线图(82)内的关键解剖位置的任何情况发生，并且
响应于由所述介入控制器(70)检测到导航到接近所述解剖路线图(82)内的所述关键解剖位置：
暂停对所述介入机器人(30)在所述患者的解剖区域内的所述导航，
通过所述介入成像模态(10)来自主控制对所述患者的所述解剖区域的介入成像，
根据对所述患者的所述解剖区域的所述成像来生成所述解剖区域的更新的解剖路线图(82)，
根据所述介入计划对所述患者的所述解剖区域的所述更新的解剖路线图(82)进行导航，并且
根据由所述介入控制器(70)对所述解剖区域的所述更新的解剖路线图(82)的所述导航来控制对所述介入机器人(30)在所述患者的所述解剖区域内的恢复的导航。


2.根据权利要求1所述的介入系统，其中，所述关键解剖位置是以下各项中的一项：
所述解剖路线图(82)内的与解剖分支相对应的位置；
所述解剖路线图(82)内的与所述解剖路线图(82)的出口点相对应的位置；
所述解剖路线图(82)内的与解剖结构的表面相对应的位置；
所述解剖路线图(82)内的与解剖结构的运动范围相对应的位置；
所述解剖区域内的与根据所述介入计划的介入任务相对应的位置；以及
所述解剖区域内的与由所述介入机器人在所述解剖区域内的解剖结构上施加力相对应的位置。


3.根据权利要求1所述的介入系统，其中，所述介入控制器(70)被配置为通过所述介入成像模态(10)来自主控制对所述患者的所述解剖区域的所述介入成像，所述自主控制包括以下各项中的至少一项：
控制对所述介入成像模态(10)的激活和去激活；
控制所述介入成像模态(10)的至少一个操作参数；
控制通过所述介入成像模态(10)对所述解剖区域的所述成像与所述患者的生理周期同步；
基于所述介入机器人(30)在所述解剖区域内的位置来控制所述介入成像模态(10)相对于所述患者的取向；以及
基于所述介入机器人(30)在所述解剖区域内的位置来控制将成像剂注入所述患者中。


4.根据权利要求1所述的介入系统，其中，所述介入控制器(70)还被配置为：
在对所述介入机器人(30)在所述患者的所述解剖区域内的所述导航期间检测所述患者的关键生理状态，并且
响应于在对所述介入机器人(30)在所述患者的所述解剖区域内的所述导航期间由所述介入控制器(70)检测到所述患者的所述关键生理状态：
暂停对所述介入机器人(30)在所述患者的解剖区域内的所述导航，
通过所述介入成像模态(10)来自主控制对所述患者的所述解剖区域的所述介入成像，
根据对所述患者的所述解剖区域的所述介入成像来生成所述解剖区域的更新的解剖路线图(82)，
根据所述介入计划对所述患者的所述解剖区域的所述更新的解剖路线图(82)进行导航，并且
根据由所述介入控制器(70)对所述解剖区域的所述更新的解剖路线图(82)的所述导航来控制对所述介入机器人(30)在所述患者的所述解剖区域内的恢复的导航。


5.根据权利要求4所述的介入系统，其中，所述介入控制器(70)还被配置为：
接收包含所述患者的介入生理状态的信息的患者感测数据；并且
鉴于所述患者的生理概况来分析所述患者的所述介入生理状态；并且
基于由所述介入控制器(70)鉴于所述患者的生理概况对所述患者的所述介入生理状态的分析将所述患者的所述介入生理状态指定为所述患者的非关键生理状态或所述关键生理状态中的一个。


6.根据权利要求1所述的介入系统，其中，所述介入成像模态(10)是X射线模态。


7.根据权利要求1所述的介入系统，其中，具有以下各项中的至少一项：
响应于由所述介入控制器(70)检测到导航到接近所述解剖路线图(82)内的所述关键解剖位置，所述介入控制器(70)还被配置为自主控制对感测模态的操作；以及
响应于在对所述介入机器人(30)在所述患者的所述解剖区域内的所述导航期间由所述介入控制器(70)检测到所述患者的所述关键生理状态，所述介入控制器(70)还被配置为自主控制对感测模态的操作。


8.根据权利要求1所述的介入系统，其中，具有以下各项中的至少一项：
响应于由所述介入控制器(70)检测到导航到接近所述解剖路线图(82)内的所述关键解剖位置，所述介入控制器(70)还被配置为自主控制对临床应用模态的操作；以及
响应于在对所述介入机器人(30)在所述患者的所述解剖区域内的所述导航期间由所述介入控制器(70)检测到所述患者的所述关键生理状态，所述介入控制器(70)还被配置为自主控制对临床应用模态的操作。


9.一种用于介入系统的介入控制器(70)，所述介入系统包括：介入机器人(30)，其能操作用于在患者的解剖区域内被导航；以及介入成像模态(10)，其能操作用于对所述患者的所述解剖区域的介入成像，所述介入控制器(70)包括：
模态控制模块(80)和机器人控制模块(90)，所述模态控制模块与所述机器人控制模块交互以控制通过所述介入机器人(30)和所述介入成像模态(10)对介入流程的运行，
其中，所述机器人控制模块(90)被配置为根据介入计划对所述患者的所述解剖区域的解剖路线图(82)进行导航，
其中，所述机器人控制模块(90)还被配置为根据由所述介入控制器(70)对所述解剖区域的所述解剖路线图(82)的所述导航来控制对所述介入机器人(30)在所述患者的所述解剖区域内的导航，
其中，所述机器人控制模块(90)还被配置为检测所述介入控制器(70)导航到接近所述解剖路线图(82)内的关键解剖位置的任何情况发生，并且
其中，响应于由所述介入控制器(70)检测到导航到接近所述解剖路线图(82)内的所述关键解剖位置：
所述机器人控制模块(90)还被配置为暂停对所述介入机器人(30)在所述患者的解剖区域内的所述导航，
所述模态控制模块(80)被配置为通过所述介入成像模态(10)来自主控制对所述患者的所述解剖区域的介入成像，
所述模态控制模块(80)还被配置为根据对所述患者的所述解剖区域的所述介入成像来生成所述解剖区域的更新的解剖路线图(82)，
所述机器人控制模块(90)还被配置为根据所述介入计划对所述患者的所述解剖区域的所述更新的解剖路线图(82)进行导航，并且
所述机器人控制模块(90)还被配置为根据由所述介入控制器(70)对所述解剖区域的所述更新的解剖路线图(82)的所述导航来控制对所述介入机器人(30)在所述患者的所述解剖区域内的恢复的导航。


10.根据权利要求9所述的介入控制器(70)，其中，所述关键解剖位置是以下各项中的一项：
所述解剖路线图(82)内的与解剖分支相对应的位置；
所述解剖路线图(82)内的与所述解剖路线图(82)的出口点相对应的位置；
所述解剖路线图(82)内的与解剖结构的表面相对应的位置；
所述解剖路线图(82)内的与解剖结构的运动范围相对应的位置；
所述解剖区域内的与根据所述介入计划的介入任务相对应的位置；以及
所述解剖区域内的与由所述介入机器人在所述解剖区域内的解剖结构上施加力相对应的位置。


11.根据权利要求9所述的介入控制器(70)，其中，所述模态控制模块(80)被配...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·西恩帕波，M·L·弗莱克斯曼，T·M·比德隆，A·波波维奇，M·A·巴利茨基，G·A·托波雷克，A·帕特里丘，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL