【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、传统的手术导航系统通过对安装到对象的基准点进行成像并根据成像计算手术工作空间中的此类基准点的位置来跟踪手术工作空间中的对象。未达最佳标准的照明可能会影响手术导航系统精确地确定每个基准点的位置的能力，这继而可能影响其跟踪精度。
技术实现思路
1、本
技术实现思路
以简化的形式介绍在以下具体实施方式中进一步描述的构思的选择。本
技术实现思路
无意限制所要求保护的主题的范围，并且不一定识别所要求保护的主题的各个和每一个关键或必要特征。
2、在第一方面，提供了一种用于优化对手术工作空间中的对象的跟踪的导航系统。所述导航系统包括：跟踪器，所述跟踪器相对于对象设置并包括用于跟踪手术工作空间中的跟踪器的姿态的预定义几何形状的有源标志器；定位器相机，所述定位器相机被配置为与所述跟踪器协作以生成图像数据，所述图像数据指示由从所述有源标志器发射的光信号生成的针对所述有源标志器中的每一者的斑点；以及控制器，所述控制器通信地耦合到所述跟踪器和所述定位器相机。所述控制器被配置为将所述斑点中的每一者指派给对应于所述斑点的所述有源标志器；获取每个斑点的特性；将所述获取的特性与最佳特性进行比较；以及基于所述比较，将至少一个控制信号传送到所述跟踪器从而致使所述跟踪器调节从所述有源标志器中的至少一者发射的所述光信号。
3、在第二方面，提供了一种用于优化对手术工作空间中的对象的跟踪的导航系统。所述导航系统包括：第一跟踪器，所述第一跟踪器相对于手术工作空间中的第一对象设置，并且包括用于跟踪
4、在第三方面，提供了一种用于优化对手术工作空间中的对象的跟踪的导航系统。所述导航系统包括：跟踪器，所述跟踪器相对于对象设置并包括用于跟踪手术工作空间中的跟踪器的姿态的预定义几何形状的有源标志器；定位器相机，所述定位器相机被配置为与所述跟踪器协作以生成图像数据，所述图像数据指示由从所述有源标志器发射的光信号生成的针对所述有源标志器中的每一者的斑点；以及控制器，所述控制器通信地耦合到所述跟踪器和所述定位器相机。所述控制器被配置为基于所述图像数据确定手术工作空间中的所述跟踪器的所述有源标志器的位置；以及基于所述有源标志器的所确定的位置，将至少一个控制信号传送到所述跟踪器从而致使所述跟踪器调节从所述有源标志器中的至少一者发射的光信号。
5、在第四方面，提供了一种用于优化对手术工作空间中的对象的跟踪的导航系统。所述导航系统包括：跟踪器，所述跟踪器相对于对象设置，并且包括用于跟踪手术工作空间中的所述跟踪器的姿态的预定义几何形状的无源标志器；定位器相机，所述定位器相机包括被配置为发射用于照亮所述无源标志器的光信号的光源，所述定位器相机被配置为生成图像数据，所述图像数据指示由无源标志器对从所述光源发射的光信号的反射而生成的针对所述无源标志器中的每一者的斑点；以及控制器，所述控制器通信地耦合到所述定位器相机。控制器被配置为获取每个斑点的特性；将所获取的特性与最佳特性进行比较；基于所述比较，调节定位器相机的至少一个光学参数。
6、在第五方面，提供了一种用于跟踪手术工作空间中的对象的导航系统。所述导航系统包括：第一跟踪器，所述第一跟踪器相对于所述手术工作空间中的第一对象设置，并且包括用于跟踪手术工作空间中的所述第一跟踪器的姿态的预定义几何形状的无源标志器；第二跟踪器，所述第二跟踪器相对于手术工作空间中的第二对象设置，并且包括用于跟踪手术工作空间中的所述第二跟踪器的姿态的预定义几何形状的无源标志器；定位器相机，所述定位器相机包括被配置为发射用于照亮所述第一跟踪器和所述第二跟踪器的所述无源标志器的光信号的光源，所述定位器相机被配置为生成图像数据，所述图像数据指示由所述无源标志器对从所述光源发射的所述光信号的反射而生成的针对所述第一跟踪器和所述第二跟踪器的所述无源标志器中的每一者的斑点；以及控制器，所述控制器通信地耦合到所述定位器相机。所述控制器被配置为：从光源发射特定于第一跟踪器的第一光信号；接收由定位器相机生成的与所发射的第一光信号相对应的图像数据；以及基于与所述第一光信号相对应的接收到的图像数据来跟踪手术工作空间中的第一跟踪器的姿态。所述控制器还被配置为从光源发射特定于第二跟踪器的第二光信号，并且所述第二光信号具有与第一光信号的至少一个对应特性不同的至少一个特性；接收由定位器相机生成的与所发射的第二光信号相对应的图像数据；以及基于与第二光信号相对应的接收到的图像数据来跟踪手术工作空间中的第二跟踪器的姿态。
7、在第六方面，提供了一种用于优化对手术工作空间中的对象的跟踪的导航系统。所述导航系统包括：跟踪器，所述跟踪器相对于对象设置，并且包括用于跟踪手术工作空间中的所述跟踪器的姿态的预定义几何形状的无源标志器；定位器相机，所述定位器相机包括被配置为发射用于照亮所述无源标志器的光信号的光源，所述定位器相机被配置为生成图像数据，所述图像数据指示由无源标志器对从所述光源发射的光信号的反射而生成的针对所述无源标志器中的每一者的斑点；以及控制器，所述控制器通信地耦合到所述定位器相机。所述控制器被配置为从光源发射具有不同特性的光信号；接收由定位器相机针对所发射的光信号中的每一者生成的图像数据，所述图像数据指示由无源标志器对所发射的光信号的反射而生成的针对所述无源标志器中的每一者的斑点；对于接收到的图像数据的每个实例，获取由图像数据指示的每个斑点的特性，并将所获取的特性与最佳特性进行比较，以确定接收到的图像数据的实例中的哪个实例最接近最佳；响应于确定最接近最佳的接收到的图像数据的实例，将与接收到的图像数据的实例相对应的光信号的特性指派给跟踪器；以及基于指派给跟踪器的光信号特性来跟踪手术工作空间中的跟踪器的姿态。
8、在第七方面，提供了一种用于优化对手术工作空间中的对象的跟踪的导航系统。所述导航系统包括：跟踪器，所述跟踪器相对于对象设置，并且包括用于跟踪手术工作空间中的所述跟踪器的姿态的预定义几何形状的无源标志器；定位器相机，所述定位器相机包括被配置为发射用于照亮所述无源标本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于优化对手术工作空间中的对象的跟踪的导航系统，所述导航系统包括：
2.如权利要求1所述的导航系统，其中传送到所述跟踪器的所述至少一个控制信号致使所述跟踪器调节从所述有源标志器中的所述至少一者发射的所述光信号的强度和/或持续时间。
3.如权利要求1或2所述的导航系统，其中对于所述斑点中的每一者，所述控制器被配置为进行以下操作：
4.如前述权利要求中任一项所述的导航系统，其中每个斑点的所述所获取的特性指示第一值，所述最佳特性指示第二值，并且对于每个斑点，所述控制器被配置为进行以下操作：
5.如前述权利要求中任一项所述的导航系统，其中所述所获取的特性是斑点强度特性，并且所述最佳特性是最佳斑点强度特性。
6.如权利要求1-4中任一项所述的导航系统，其中所述所获取的特性是斑点尺寸特性，并且所述最佳特性是最佳斑点尺寸特性。
7.如权利要求1-4中任一项所述的导航系统，其中所述所获取的特性是斑点形状特性，并且所述最佳特性是最佳斑点形状特性。
8.如权利要求1-4中任一项所述的导航系统，其中所述所获取的
9.如权利要求1-4和8中任一项所述的导航系统，其中所述所获取的特性被定义为所获取的第一特性，所述最佳特性被定义为第一最佳特性，并且对于每个斑点，所述控制器被配置为进行以下操作：
10.如权利要求8或9所述的导航系统，其中所述所获取的第一特性是斑点强度特性，并且所述所获取的第二特性是斑点尺寸特性或斑点形状特性。
11.如权利要求1或2所述的导航系统，其中所述图像数据包括与所述定位器相机的第一光学传感器相对应的第一图像数据和与所述定位器相机的第二光学传感器相对应的第二图像数据，所述第一图像数据和所述第二图像数据中的每一者指示由从所述有源标志器发射的光信号生成的针对每个有源标志器的斑点，并且所述控制器被配置为进行以下操作：
12.如权利要求11所述的导航系统，其中所述所获取的第一特性和第二特性是所获取的强度特性，并且所述最佳特性是最佳斑点强度特性。
13.如权利要求5或12所述的导航系统，其中所述最佳斑点强度特性指示大于或等于所述定位器相机的满刻度强度值的75％且小于或等于所述满刻度强度值的95％的强度值。
14.如权利要求11所述的导航系统，其中所述组合斑点特性被定义为第一组合斑点特性，所述最佳特性被定义为第一最佳特性，并且所述控制器被配置为进行以下操作：
15.如权利要求11或14所述的导航系统，其中所述组合斑点特性被定义为第一组合斑点特性，所述最佳特性被定义为第一最佳特性，并且所述控制器被配置为进行以下操作：
16.如权利要求14或15所述的导航系统，其中所述所获取的第一特性和第二特性是斑点强度特性，并且所述所获取的第三特性和第四特性是斑点尺寸特性或斑点形状特性。
17.如前述权利要求中任一项所述的导航系统，其中所述对象被定义为第一对象，所述斑点被定义为第一斑点，所述跟踪器被定义为第一跟踪器，所述所获取的特性被定义为所获取的第一特性，所述最佳特性被定义为特定于所述第一跟踪器的第一最佳特性，并且所述导航系统还包括第二跟踪器，所述第二跟踪器相对于所述手术工作空间中的第二对象设置，并且包括用于跟踪所述手术工作空间中的所述第二跟踪器的姿态的预定义几何形状的有源标志器，其中由所述定位器相机生成的所述图像数据包括由从所述第二跟踪器的所述有源标志器发射的光信号生成的针对所述第二跟踪器的所述有源标志器中的每一者的第二斑点，并且所述控制器被配置为进行以下操作：
18.如权利要求17所述的导航系统，其中所述控制器被配置为基于所述第一最佳特性将所述第一斑点指派给所述第一跟踪器的所述有源标志器，和/或基于所述第二最佳特性将所述第二斑点指派给所述第二跟踪器的所述有源标志器。
19.如权利要求17或18所述的导航系统，其中对于所述第一斑点中的每一者，所述控制器被配置为进行以下操作：
20.如权利要求17-19中任一项所述的导航系统，其中所述第一跟踪器的所述预定义几何形状的有源标志器和所述第二跟踪器的所述预定义几何形状的有源标志器基本上等同。
21.如前述权利要求中任一项所述的导航系统，其中所述控制器被配置为进行以下操作：
22.如权利要求21所述的导航系统，其中对于所述有源标志器中的每一者，所述控制器被配置为进行以下操作：
23.如权利要求22所述的导航系统，其中所述控制器被配置为通过被配置为进...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于优化对手术工作空间中的对象的跟踪的导航系统，所述导航系统包括：
2.如权利要求1所述的导航系统，其中传送到所述跟踪器的所述至少一个控制信号致使所述跟踪器调节从所述有源标志器中的所述至少一者发射的所述光信号的强度和/或持续时间。
3.如权利要求1或2所述的导航系统，其中对于所述斑点中的每一者，所述控制器被配置为进行以下操作：
4.如前述权利要求中任一项所述的导航系统，其中每个斑点的所述所获取的特性指示第一值，所述最佳特性指示第二值，并且对于每个斑点，所述控制器被配置为进行以下操作：
5.如前述权利要求中任一项所述的导航系统，其中所述所获取的特性是斑点强度特性，并且所述最佳特性是最佳斑点强度特性。
6.如权利要求1-4中任一项所述的导航系统，其中所述所获取的特性是斑点尺寸特性，并且所述最佳特性是最佳斑点尺寸特性。
7.如权利要求1-4中任一项所述的导航系统，其中所述所获取的特性是斑点形状特性，并且所述最佳特性是最佳斑点形状特性。
8.如权利要求1-4中任一项所述的导航系统，其中所述所获取的特性被定义为所获取的第一特性，所述最佳特性被定义为第一最佳特性，并且所述控制器被配置为进行以下操作：
9.如权利要求1-4和8中任一项所述的导航系统，其中所述所获取的特性被定义为所获取的第一特性，所述最佳特性被定义为第一最佳特性，并且对于每个斑点，所述控制器被配置为进行以下操作：
10.如权利要求8或9所述的导航系统，其中所述所获取的第一特性是斑点强度特性，并且所述所获取的第二特性是斑点尺寸特性或斑点形状特性。
11.如权利要求1或2所述的导航系统，其中所述图像数据包括与所述定位器相机的第一光学传感器相对应的第一图像数据和与所述定位器相机的第二光学传感器相对应的第二图像数据，所述第一图像数据和所述第二图像数据中的每一者指示由从所述有源标志器发射的光信号生成的针对每个有源标志器的斑点，并且所述控制器被配置为进行以下操作：
12.如权利要求11所述的导航系统，其中所述所获取的第一特性和第二特性是所获取的强度特性，并且所述最佳特性是最佳斑点强度特性。
13.如权利要求5或12所述的导航系统，其中所述最佳斑点强度特性指示大于或等于所述定位器相机的满刻度强度值的75％且小于或等于所述满刻度强度值的95％的强度值。
14.如权利要求11所述的导航系统，其中所述组合斑点特性被定义为第一组合斑点特性，所述最佳特性被定义为第一最佳特性，并且所述控制器被配置为进行以下操作：
15.如权利要求11或14所述的导航系统，其中所述组合斑点特性被定义为第一组合斑点特性，所述最佳特性被定义为第一最佳特性，并且所述控制器被配置为进行以下操作：
16.如权利要求14或15所述的导航系统，其中所述所获取的第一特性和第二特性是斑点强度特性，并且所述所获取的第三特性和第四特性是斑点尺寸特性或斑点形状特性。
17.如前述权利要求中任一项所述的导航系统，其中所述对象被定义为第一对象，所述斑点被定义为第一斑点，所述跟踪器被定义为第一跟踪器，所述所获取的特性被定义为所获取的第一特性，所述最佳特性被定义为特定于所述第一跟踪器的第一最佳特性，并且所述导航系统还包括第二跟踪器，所述第二跟踪器相对于所述手术工作空间中的第二对象设置，并且包括用于跟踪所述手术工作空间中的所述第二跟踪器的姿态的预定义几何形状的有源标志器，其中由所述定位器相机生成的所述图像数据包括由从所述第二跟踪器的所述有源标志器发射的光信号生成的针对所述第二跟踪器的所述有源标志器中的每一者的第二斑点，并且所述控制器被配置为进行以下操作：
18.如权利要求17所述的导航系统，其中所述控制器被配置为基于所述第一最佳特性将所述第一斑点指派给所述第一跟踪器的所述有源标志器，和/或基于所述第二最佳特性将所述第二斑点指派给所述第二跟踪器的所述有源标志器。
19.如权利要求17或18所述的导航系统，其中对于所述第一斑点中的每一者，所述控制器被配置为进行以下操作：
20.如权利要求17-19中任一项所述的导航系统，其中所述第一跟踪器的所述预定义几何形状的有源标志器和所述第二跟踪器的所述预定义几何形状的有源标志器基本上等同。
21.如前述权利要求中任一项所述的导航系统，其中所述控制器被配置为进行以下操作：
22.如权利要求21所述的导航系统，其中对于所述有源标志器中的每一者，所述控制器被配置为进行以下操作：
23.如权利要求22所述的导航系统，其中所述控制器被配置为通过被配置为进行以下操作来将控制信号传送到所述跟踪器从而致使所述跟踪器基于所述有源标志器的所述所确定的位置调节从所述有源标志器发射的所述光信号：
24.如权利要求23所述的导航系统，其中所述控制器被配置为通过被配置为进行以下操作来将控制信号传送到所述跟踪器从而致使所述跟踪器基于所述所确定的距离变化调节从所述有源标志器发射的所述光信号：
25.一种用于优化对手术工作空间中的对象的跟踪的导航系统，所述导航系统包括：
26.一种用于优化对手术工作空间中的对象的跟踪的导航系统，所述导航系统包括：
27.一种用于优化对手术工作空间中的对象的跟踪的导航系统，所述导航系统包括：
28.如权利要求27所述的导航系统，其中所述控制器被配置为通过被配置为进行以下操作来基于所述比较调节所述定位器相机的至少一个光学参数：基于所述比较调节从所述光源发射以照亮所述无源标志器的所述光信号的强度和/或持续时间。
29.如权利要求27或28所述的导航系统，其中所述控制器被配置为进行以下操作：
30.如权利要求27-29中任一项所述的导航系统，其中所述所获取的特性被定义为所获取的第一特性，所述组合斑点特性被定义为第一组合斑点特性，所述最佳特性被定义为第一最佳特性，并且所述控制器被配置为进行以下操作：
31.如权利要求27-30中任一项所述的导航系统，其中所述对象被定义为第一对象，所述斑点被定义为第一斑点，所述跟踪器被定义为第一跟踪器，所述光信号被定义为特定于所述第一跟踪器的第一光信号，并且所述导航系统还包括第二跟踪器，所述第二跟踪器相对于所述手术工作空间中的第二对象设置，并且包括用于跟踪所述手术工作空间中的所述第二跟踪器的姿态的预定义几何形状的无源标志器，其中所述控制器被配置为进行以下操作：
32.如权利要求31所述的导航系统，其中不同于所述第一光信号的所述至少一个对应特性的所述第二光信号的所述至少一个特性包括光强度特性和/或光持续时间特性。
33.如权利要求31或32所述的导航系统，其中对应于所述第二光信号的所述图像数据指示由所述无源标志器对从所述光源发射的所述第二光信号的反射而生成的针对所述第一跟踪器的所述无源标志器中的每一者的第三斑点，并且所述控制器被配置为响应于接收到对应于所述第二光信号的所述图像数据，基于所述最佳特性将所述第二斑点与所述第三斑点区分开。
34.如权利要求31-33中任一项所述的导航系统，其中所述第一跟踪器的所述预定义几何形状的无源标志器和所述第二跟踪器的所述预定义几何形状的无源标志器基本上等同。
35.如权利要求27-34中任一项所述的导航系统，其中所述控制器被配置为进行以下操作：
36.如权利要求35所述的导航系统，其中所述控制器被配置为进行以下操作：
37.如权利要求27-36中任一项所述的导航系统，其中所述控制器被配置为进行以下操作：
38.如权利要求27-37中任一项所述的导航系统，其中所述控制器被配置为通过被配置为进行以下操作来基于所述比较调节所述定位器相机的所述至少一个光学参数：基于所述比较调节所述定位器相机的电子光圈时间。
39.如权利要求27-38中任一项所述的导航系统，其中所述定位器相机包括机械快门，并且所述控制器被配置为通过被配置为进行以下操作来基于所述比较调节所述定位器相机的所述至少一个光学参数：基于所述比较调节所述机械快门的快门时间。
40.如权利要求27-39中任一项所述的导航系统，其中所述定位器相机包括机械光圈，并且所述控制器被配置为通过被配置为进行以下操作来基于所述比较调节所述定位器相机的所述至少一个光学参数：基于所述比较调节所述机械光圈的捕获尺寸。
41.一种用于跟踪手术工作空间中的对象的导航系统，所述导航系统包括：
42.一种用于优化对手术工作空间中的对象的跟踪的导航系统，所述导航系统包括：
43.一种用于优化对手术工作空间中的对象的跟踪的导航系统，所述导航系统包括：
44.一种用于优化对手术工作空间中的对象的跟踪的导航系统，所述导航系统包括：
45.一种用于优化导航系统对手术工作空间中的对象的跟踪的方法，所述导航系统包括：跟踪器，所述跟踪器相对于所述对象设置并包括用于跟踪所述手术工作空间中的所述跟踪器的姿态的预定义几何形状的有源标志器；定位器相机，所述定位器相机被配置为与所述跟踪器协作以生成图像数据，所述图像数据指示由从所...
【专利技术属性】
技术研发人员：E·乌姆博登斯托克，P·霍克斯特拉，T·施沃雷尔，F·里格尔斯伯格，H·罗斯，P·R·伍兹，
申请(专利权)人：马科外科公司，
类型：发明
国别省市：
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