[發(fā)明專利]用于器械跟蹤的構(gòu)造標(biāo)記設(shè)計(jì)和檢測(cè)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980157767.2
• 申請(qǐng)日: 2009-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN102341054A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙濤;趙文毅;W·C·諾林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 直觀外科手術(shù)操作公司
• 主分類號(hào): A61B19/00
• 分類號(hào): A61B19/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

技術(shù)領(lǐng)域

本非臨時(shí)申請(qǐng)要求美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.61/203,975(2008年12月31日提交)在35U.S.C§119(e)下的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用包括在此。

本申請(qǐng)涉及美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)No.12/428,657(同時(shí)提交)[代理人案號(hào)No.ISRG?01480/US，名稱為“Fiducial?Marker?Design?and?Detection?for?Locating?Surgical?Instrument?Images”]，并且涉及美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.61/204,084(2008年12月31日提交)，兩者的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用包括在此。

背景技術(shù)

微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)的目的在于降低診斷或手術(shù)程序期間損傷的外部組織的量，從而降低患者的康復(fù)時(shí)間、不適以及有害的副作用。結(jié)果，使用微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)，能夠顯著縮短標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)住院時(shí)間的平均長(zhǎng)度。同樣，通過(guò)微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)，也可降低患者康復(fù)時(shí)間、患者不適、手術(shù)副作用、以及患者休假時(shí)間。

微創(chuàng)手術(shù)的一種普通形式是內(nèi)窺鏡檢法(endoscopy)，而內(nèi)窺鏡檢查法的一種普通方式是腹腔鏡檢法，其為腹腔內(nèi)的微創(chuàng)檢查和手術(shù)。在標(biāo)準(zhǔn)的腹腔鏡檢法手術(shù)中，向患者的腹部吹入氣體，而套管襯套穿過(guò)小切口(大約1/2英寸或更小)，從而提供腹腔鏡檢法器械的進(jìn)入端口。

腹腔鏡手術(shù)器械通常包括腹腔鏡或內(nèi)窺鏡(用于觀察手術(shù)區(qū)域)以及工作工具。工作工具類似于傳統(tǒng)(開放)手術(shù)中使用的工具，除了每個(gè)工具的工作末端或末端執(zhí)行器都通過(guò)伸縮管而與其把手分離。在此使用的術(shù)語(yǔ)“末端執(zhí)行器”意思是手術(shù)器械的實(shí)際工作部分，并且能夠包括例如夾鉗、抓緊器、手術(shù)剪、釘合器以及持針器。

為了執(zhí)行手術(shù)程序，外科醫(yī)生使這些工作工具或器械穿過(guò)套管襯套，到達(dá)內(nèi)部手術(shù)部位(surgical?site)，并且從腹部外面操作這些工具。外科醫(yī)生通過(guò)顯示源自腹腔鏡的手術(shù)部位圖像的監(jiān)控器觀察手術(shù)過(guò)程。類似的內(nèi)窺鏡技術(shù)在例如以下領(lǐng)域使用，即關(guān)節(jié)鏡檢查、腹腔鏡腎臟輸尿管切除術(shù)、盆腔鏡檢查、腎鏡檢查、膀胱鏡檢查、膀胱鏡術(shù)、鼻竇內(nèi)窺鏡檢查、子宮鏡檢查、尿道鏡檢查等等。

為了增加外科醫(yī)生在內(nèi)部手術(shù)部位中工作時(shí)的靈巧性，也為了允許外科醫(yī)生從遠(yuǎn)程位置為患者實(shí)施手術(shù)，所以發(fā)展微創(chuàng)遠(yuǎn)程手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。在遠(yuǎn)程手術(shù)系統(tǒng)中，通常在控制臺(tái)向外科醫(yī)生提供手術(shù)部位的圖像。外科醫(yī)生在觀察適當(dāng)?shù)挠^察器或者顯示器上的手術(shù)部位的三維(3-D)圖像的同時(shí)，通過(guò)操作控制臺(tái)主導(dǎo)輸入或控制裝置而對(duì)患者實(shí)施手術(shù)程序。每個(gè)主導(dǎo)輸入裝置都控制由伺服機(jī)械操作的手術(shù)器械的運(yùn)動(dòng)。在手術(shù)程序期間，響應(yīng)主導(dǎo)輸入裝置的操作，遠(yuǎn)程手術(shù)系統(tǒng)能夠提供機(jī)械致動(dòng)，并且控制具有為外科醫(yī)生執(zhí)行各種功能的末端執(zhí)行器的多種手術(shù)器械或工具，例如握住或推進(jìn)針、抓住血管、解剖組織等等。

然而在手術(shù)程序期間，外科醫(yī)生可能操作該工具，使得在內(nèi)窺鏡的視野外移動(dòng)其末端執(zhí)行器，或者由于流體閉塞或其他干涉物體而難以看到末端執(zhí)行器。在該情況下，如果能夠向外科醫(yī)生在工作站的顯示屏上提供末端執(zhí)行器的定位和/或識(shí)別的幫助將有用。能夠使用關(guān)于工具的3-D姿勢(shì)(位置和方向)的精確信息，從而提供該幫助。通常，工具的3-D姿勢(shì)的精確信息對(duì)于許多圖像手術(shù)定位和用戶界面應(yīng)用都很重要。

已使用的提供精確工具跟蹤的方法包括基于動(dòng)力學(xué)的姿勢(shì)信息和源自圖像的姿勢(shì)信息的結(jié)合。該工具跟蹤信息的結(jié)合能夠提供兩種數(shù)據(jù)類型的優(yōu)點(diǎn)，而排除關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)。雖然可以通過(guò)非常高的更新速率獲得運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)(kinematics?joint?data)，但是由于在每個(gè)關(guān)節(jié)的誤差累積，而位于遠(yuǎn)離工具的關(guān)節(jié)中的誤差對(duì)于精確度具有更大的影響，運(yùn)動(dòng)學(xué)估計(jì)姿勢(shì)可能不是非常準(zhǔn)確。相反，源自圖像的工具姿勢(shì)估計(jì)能夠高度精確，但是可以以對(duì)于許多實(shí)時(shí)應(yīng)用有用的較慢更新速率運(yùn)行。通過(guò)使用更精確的源自圖像的工具姿勢(shì)估計(jì)修正較高更新速率的運(yùn)動(dòng)學(xué)姿勢(shì)估計(jì)，能夠獲得更精確的較高更新速率的工具姿勢(shì)估計(jì)。