【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗设备，尤其涉及一种医疗系统及通过该医疗系统实现定位的方法、实现术前-术中配准的方法以及手术规划和手术导航方法。
技术介绍
1、手术机器人在外科手术中的应用正在日益增加，以协助医生或全自动地对于患者的待治疗部位操作手术器械或进行手术操作。机器人辅助手术中通常需要由光学追踪装置/导航相机确定机械臂和患者的位置，机械臂的位置确定可以通过在机械臂的末端安装主动或被动的示踪器来实现。然而患者的位置却很难确定，例如在实际的骨科手术中需要确定的是骨头的位置，而对导航相机来说很难去辨认骨头的具体位置。
2、而且，通常对手术机器人进行控制以使其根据规划好的手术路径动作。常见的手术路径规划方式是直接在术中用3d c-arm或者o-arm拍摄针对患者治疗部位的三维影像，直接在拍摄的三维影像上做手术规划。
3、然而，目前很多医院中只有二维c臂机，而没配置3d c-arm或者o-arm。而目前的设计无法根据二维c臂机的图像来实现配准和手术规划，更无法实现后续的导航和跟踪。如果为了引入手术机器人医疗系统而再更换术中影像设备，显然增加了医院的成本。从另一角度上来讲，这也限制了手术机器人医疗系统的市场。
技术实现思路
1、本专利技术的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个以及其它技术问题。
2、本专利技术一方面提供了一种医疗系统，该医疗系统包括光学追踪装置、第一示踪器以及控制装置。其中第一示踪器适于设置在二维c臂机上，其中所述二维c臂机上设置有图
3、从光学追踪装置获取第一示踪器在光学追踪装置的坐标系下的位置；
4、获取二维c臂机所拍摄的包含目标物以及标记物的图像；
5、从图像获取目标物与标记物的空间位置关系；以及
6、根据标记物与第一示踪器的空间位置关系确定目标物在所述坐标系下的位置。
7、与此相应地，本专利技术提供了一种在该医疗系统中进行定位的方法。
8、在该医疗系统中，通过相对于标记物具有预定的空间位置关系的第一示踪器的设置，提供了这样一种解决方案：当二维c臂机在拍摄病人的目标物例如患者骨头的图像时，导航系统的光学追踪装置就能确定目标物的位置。该方案以简单的结构和处理方式获取了难以确定的目标物的位置，简化了机器人辅助手术的过程。
9、作为一种示例性的医疗系统，在处理器运行程序时还能执行配准步骤：根据所确定的目标物的位置来实现二维c臂机所拍摄的图像与术前3d影像的配准的步骤。
10、与此相应地，本专利技术还提供了一种配准方法。该方法以简单的医疗系统构件和运算处理方式即可实现使用二维c臂机拍摄的图像与术前3d影像的配准。
11、作为一种示例性的医疗系统，处理器运行程序时还能执行如下步骤：获取术前根据术前3d影像所规划的手术路径；以及
12、根据前述配准步骤所获得的所述图像与术前3d影像的关系对该手术路径进行转换，得到配准后的手术路径。
13、与此相应地，本专利技术还提供了一种手术规划方法。因此该医疗系统为医生提供了一种手术规划方法的选择。医生可以选择在术前ct拍摄的三维影像上进行手术规划，在术中再利用二维c臂机实现配准。本设计方案为那些拥有二维c臂机的医院提供了便利，使得其能够将二维c臂机和机器人进行配合进行手术。因此医院无需为引进机器人医疗系统而替换掉现有的二维c臂机术中成像设备，这从一定角度上来说拓展了手术机器人的市场。
14、作为一种示例性的医疗系统，系统还包括设置成相对于目标物具有固定的/不变的位置关系的第二示踪器，在处理器运行程序时还能执行如下步骤：
15、通过光学追踪装置获取第二示踪器的位置，从而获得第二示踪器和目标物的所述固定的位置关系；以及
16、通过光学追踪装置持续追踪第二示踪器的位置，以追踪目标物。
17、与此相应地，本专利技术还提供了一种手术导航方法。
18、作为一种示例性的医疗系统，第一示踪器适于安装在图像校正器上。
19、示例性地，医疗系统还包括连接器，第一示踪器能够通过连接器刚性地连接在图像校正器上。
20、示例性地，医疗系统还包括能够根据二维c臂机的规格选择的延长件，其连接连接器和第一示踪器。延长件的设置使得能够使用不同规格的c臂机，扩大了该医疗系统的适用范围。
21、示例性地，图像校正器包括框架，连接器包括用于与框架连接的第一端部，第一端部形成为平板状并包括用于与框架连接的结构部。该结构确保连接器与图像校正器的稳定的固定连接，从而有利于保证第一示踪器与图像校验器进而与其上的金属标记物的恒定的空间位置关系。
22、示例性地，框架和第一端部的其中一者形成有第一定位孔，另一者形成有与第一定位孔配合的第一定位销。
23、示例性地，连接器包括与第一示踪器连接的第二端部，第一示踪器和第二端部的其中一者形成有第二定位孔，另一者形成有与第二定位孔配合的第二定位销。
24、示例性地，延长件包括用于连接连接器的第三端部和用于连接第一示踪器的第四端部，其中，第三端部和连接器的其中一者设置有定位孔，另一者形成有与该定位孔配合的定位销；和/或，第四端部和第一示踪器的其中一者设置有定位孔，另一者形成有与该定位孔配合的定位销。
25、上述任一结构中的定位孔和定位销相配合的方式均有利于保证第一示踪器与图像校正器的定位精度和稳定连接。这对于保证第一示踪器与图像校验器进而与其上的金属标记物的空间位置关系的恒定具有重要意义。
26、示例性地，设置有至少两个第一示踪器，其分别安装在图像校正器的不同方位的部位上。示例性地，两个第一示踪器对称地设置在图像校正器的两侧。以满足c臂机无论是从手术床的左侧还是右侧推进去进行拍摄都能够被光学追踪装置追踪到第一示踪器的位置，以及在需要调整c臂机的拍摄位置时更好地保证有第一示踪器处于光学追踪装置的视野中。
27、示例性地，至少在竖直方向上第一示踪器的外轮廓不超出图像校正器的外轮廓。该构造能够减少空间占用，并且第一示踪器不与放置面例如桌面干涉，便于图像校正器平时的安放。
28、根据本专利技术的另一方面，还提供一种医疗系统的控制装置，该控制装置包括存储器、处理器及存储在存储器上并能在处理器上运行的计算机程序，其中处理器在运行计算机程序时执行上述各示例中的方法。
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1.一种医疗系统，其特征在于，所述医疗系统包括：
2.根据权利要求1所述的医疗系统，其特征在于，在所述处理器运行所述程序时还能执行配准步骤：根据所确定的所述目标物的位置来实现二维C臂机(2)所拍摄的所述图像与术前3D影像的配准的步骤。
3.根据权利要求2所述的医疗系统，其特征在于，在所述处理器运行所述程序时还能执行如下步骤：获取术前根据所述术前3D影像所规划的手术路径；以及
4.根据权利要求3所述的医疗系统，其特征在于，所述系统还包括设置成相对于所述目标物具有固定的位置关系的第二示踪器(5)，在所述处理器运行所述程序时还能执行如下步骤：
5.根据权利要求1所述的医疗系统，其特征在于，所述第一示踪器(4)适于安装在所述图像校正器(3)上。
6.根据权利要求5所述的医疗系统，其特征在于，所述医疗系统还包括连接器(6)，所述第一示踪器(4)能够通过连接器(6)刚性地连接在所述图像校正器(3)上。
7.根据权利要求6所述的医疗系统，其特征在于，所述医疗系统还包括能够根据所述二维C臂机的规格选择的延长件(7)，其连接所
8.根据权利要求6或7所述的医疗系统，其特征在于，所述图像校正器(3)包括框架(31)，所述连接器(6)包括用于与所述框架(31)连接的第一端部(61)，所述第一端部(61)形成为平板状并包括用于与所述框架(31)连接的结构部(611)。
9.根据权利要求8所述的医疗系统，其特征在于，所述框架(31)和所述第一端部(61)的其中一者形成有第一定位孔(311)，另一者形成有与所述第一定位孔(311)配合的第一定位销(612)。
10.根据权利要求6所述的医疗系统，其特征在于，所述连接器(6)包括与所述第一示踪器(4)连接的第二端部(62)，所述第一示踪器(4)和所述第二端部(62)的其中一者形成有第二定位孔(41)，另一者形成有与所述第二定位孔(41)配合的第二定位销(621)。
11.根据权利要求7所述的医疗系统，其特征在于，所述延长件(7)包括用于连接所述连接器(6)的第三端部和用于连接所述第一示踪器(4)的第四端部，其中，所述第三端部和所述连接器(6)的其中一者设置有定位孔，另一者形成有与该定位孔配合的定位销；和/或
12.根据权利要求5所述的医疗系统，其特征在于，设置有至少两个所述第一示踪器(4)，其分别安装在所述图像校正器(3)上的不同方位的部位上。
13.根据权利要求5所述的医疗系统，其特征在于，至少在竖直方向上所述第一示踪器(4)的外轮廓不超出所述图像校正器(3)的外轮廓。
14.一种在医疗系统中进行定位的方法，其特征在于，所述医疗系统包括：
15.一种配准方法，其特征在于，所述方法包括：利用根据权利要求14所述的方法确定目标物的位置，以及
16.一种手术规划方法，其特征在于，所述方法包括：
17.一种手术导航方法，其特征在于，其包括根据权利要求16所述的手术规划方法，并且该手术导航方法还包括：
18.一种医疗系统的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括存储器、处理器及存储在存储器上并能在处理器上运行的计算机程序，其中所述处理器在运行所述计算机程序时执行权利要求14-17中任一项所述的方法。
19.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行权利要求14-17中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种医疗系统，其特征在于，所述医疗系统包括：
2.根据权利要求1所述的医疗系统，其特征在于，在所述处理器运行所述程序时还能执行配准步骤：根据所确定的所述目标物的位置来实现二维c臂机(2)所拍摄的所述图像与术前3d影像的配准的步骤。
3.根据权利要求2所述的医疗系统，其特征在于，在所述处理器运行所述程序时还能执行如下步骤：获取术前根据所述术前3d影像所规划的手术路径；以及
4.根据权利要求3所述的医疗系统，其特征在于，所述系统还包括设置成相对于所述目标物具有固定的位置关系的第二示踪器(5)，在所述处理器运行所述程序时还能执行如下步骤：
5.根据权利要求1所述的医疗系统，其特征在于，所述第一示踪器(4)适于安装在所述图像校正器(3)上。
6.根据权利要求5所述的医疗系统，其特征在于，所述医疗系统还包括连接器(6)，所述第一示踪器(4)能够通过连接器(6)刚性地连接在所述图像校正器(3)上。
7.根据权利要求6所述的医疗系统，其特征在于，所述医疗系统还包括能够根据所述二维c臂机的规格选择的延长件(7)，其连接所述连接器(6)和所述第一示踪器(4)。
8.根据权利要求6或7所述的医疗系统，其特征在于，所述图像校正器(3)包括框架(31)，所述连接器(6)包括用于与所述框架(31)连接的第一端部(61)，所述第一端部(61)形成为平板状并包括用于与所述框架(31)连接的结构部(611)。
9.根据权利要求8所述的医疗系统，其特征在于，所述框架(31)和所述第一端部(61)的其中一者形成有第一定位孔(311)，另一者形成有与所述第一定位孔(311)配合的第一定位销(612)。
10.根据权利要求6所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈荧，韩盈舟，
申请(专利权)人：常州市康辉医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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