[發明專利]通過機械微創外科手術過程中聯合傳感器和/或照相機導出數據實現3－D刀具跟蹤的方法與系統

有效

• 申請號: 200680025913.2
• 申請日: 2006-05-08
• 公開（公告）號: CN101222882A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: B·D·霍夫曼;D·Q·拉金;G·普里斯科;G·G·張;R·庫馬爾
• 申請（專利權）人: 直觀外科手術公司
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00;A61B1/00;A61B1/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 趙蓉民

1.一種刀具跟蹤方法，其包括：

通過處理非內窺鏡導出刀具狀態信息和內窺鏡導出刀具狀態信息跟蹤刀具，這兩種刀具狀態信息是當所述刀具通過身體中的微創切口被插入并進行操縱時生成的。

2.根據權利要求1所述的方法，其中所述非內窺鏡導出刀具狀態信息和內窺鏡導出刀具狀態信息的處理是用貝葉斯濾波器實現的。

3.根據權利要求2所述的方法，其中與所述非內窺鏡導出刀具狀態信息相比，所述內窺鏡導出刀具狀態信息較不頻繁地被提供給所述貝葉斯濾波器。

4.根據權利要求2所述的方法，其中所述非內窺鏡導出刀具狀態信息被以抽樣速率連續地提供給所述貝葉斯濾波器加以處理，并且所述內窺鏡導出狀態信息被非連續地提供給所述貝葉斯濾波器加以處理。

5.根據權利要求2所述的方法，其中將非內窺鏡導出刀具狀態與內窺鏡導出刀具狀態之間的平均差異的初始估計提供給所述貝葉斯濾波器。

6.根據權利要求5所述的方法，其中所述貝葉斯濾波器更新所述非內窺鏡導出刀具狀態與所述內窺鏡導出刀具狀態之間的平均差異的所述估計，同時使用所述非內窺鏡導出刀具狀態和所述內窺鏡導出刀具狀態來估計所述刀具的狀態。

7.根據權利要求1所述的方法，其中所述非內窺鏡導出刀具狀態信息由傳感器數據生成，所述傳感器數據指示所述刀具在固定參考系中的至少一個位置。

8.根據權利要求7所述的方法，其中所述傳感器數據指示所述刀具在所述固定參考系中的方向。

9.根據權利要求7所述的方法，其中所述傳感器數據由位置傳感器提供，所述位置傳感器耦合到一種通過所述身體中的切口操縱所述刀具的機構，并且所述非內窺鏡導出刀具狀態信息是利用所述傳感器數據根據所述機構的運動學生成的。

10.根據權利要求9所述的方法，其中所述非內窺鏡導出刀具狀態信息和內窺鏡導出刀具狀態信息的所述處理是用貝葉斯濾波器實現的。

11.根據權利要求11所述的，其中分別對所述非內窺鏡和所述內窺鏡導出刀具狀態導出定性度量，并且所述非內窺鏡導出刀具狀態和所述內窺鏡導出刀具狀態在所述貝葉斯濾波器中的貢獻的權重由所述定性度量確定。

12.根據權利要求11所述的方法，其中所述非內窺鏡導出狀態信息的所述定性度量從由所述傳感器數據所指示的固定參考系中的位置和由命令信號所指示的固定參考系中的位置之間的差異確定，所述命令信號控制用于操縱所述刀具的機械機構。

13.根據權利要求11所述的方法，其中所述傳感器數據由檢測信號的檢測器提供，所述信號指示所述刀具在固定參考系中的位置。

14.根據權利要求13所述的方法，其中所述信號從所述刀具發射。

15.根據權利要求13所述的方法，其中所述信號從所述刀具反射出來。

16.根據權利要求11所述的方法，其中處理所述傳感器數據以確定此時是否操縱所述刀具，使得只有當此時操縱所述刀具時才進行所述內窺鏡導出刀具狀態信息的處理。

17.根據權利要求1所述的方法，其中所述非內窺鏡導出刀具狀態信息源自外部照相機，所述外部照相機觀測從所述身體中延伸出的所述刀具的末端。

18.根據權利要求1所述的方法，其中所述內窺鏡導出刀具狀態信息從圖像數據生成，所述圖像數據由內窺鏡提供，所述內窺鏡當其通過所述身體中的所述微創切口被插入并正被操縱時觀測所述刀具。

19.根據權利要求18所述的方法，其中所述內窺鏡是提供左側像面和右側像面的立體式內窺鏡，并且所述內窺鏡導出刀具狀態信息的生成包括通過處理所述左側像面和所述右側像面的信息來確定所述刀具至少在所述內窺鏡的參考系中的位置。

20.根據權利要求19所述的方法，其進一步包括：

確定所述內窺鏡在固定參考系中的位置；以及

從所述刀具在所述內窺鏡的參考系中的位置以及所述內窺鏡在所述固定參考系中的位置的信息中確定所述刀具在所述固定參考系中的位置。