[發明專利]光學跟蹤系統及光學跟蹤系統的跟蹤方法

有效

• 申請號: 201580068912.5
• 申請日: 2015-12-18
• 公開（公告）號: CN107106243B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 金尚勇
• 申請（專利權）人: 株式會社高永科技
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20
• 代理公司: 北京青松知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11384
• 代理人: 鄭青松

1.一種光學跟蹤系統，所述光學跟蹤系統用于利用在對患者實施手術之前預先獲得并包括與所述患者的患處對應的第一部位的三維影像，跟蹤患者或用于對所述患者實施手術的手術工具，其中，包括：

基準標記部，其與所述患者的第一部位隔開配置；

標簽標記部，其以標簽形態附著于針對所述第一部位而能夠剛性整合的位置的第二部位；

形狀測量部，其針對所述第一部位及所述第二部位，測量三維形狀；

跟蹤傳感器部，其傳感所述基準標記部及所述形狀測量部，以便能夠分別跟蹤所述基準標記部及所述形狀測量部；及

處理部，其以所述跟蹤傳感器部傳感的結果及所述形狀測量部測量的結果為基礎，獲得所述基準標記部、所述跟蹤傳感器部、所述形狀測量部及所述患者的第一部位之間的第一坐標變換關系，獲得所述基準標記部、所述跟蹤傳感器部、所述形狀測量部及所述患者的第二部位之間的第二坐標變換關系，從所述第一坐標變換關系及所述第二坐標變換關系提取所述第一部位及所述第二部位之間的第三坐標變換關系，針對所述跟蹤傳感器部而跟蹤相對的所述第一部位。

2.根據權利要求1所述的光學跟蹤系統，其中，

所述處理部在所述形狀測量部配置于第一位置時，以所述跟蹤傳感器部傳感的結果為基礎，獲得所述基準標記部與所述跟蹤傳感器部之間的坐標變換關系及所述形狀測量部與所述跟蹤傳感器部之間的坐標變換關系，以所述形狀測量部測量的結果為基礎，獲得所述患者的第一部位與所述形狀測量部之間的坐標變換關系，從而獲得所述第一坐標變換關系，

在所述形狀測量部配置在不同于所述第一位置的第二位置時，以所述跟蹤傳感器部傳感的結果為基礎，獲得所述基準標記部與所述跟蹤傳感器部之間的坐標變換關系及所述形狀測量部與所述跟蹤傳感器部之間的坐標變換關系，以所述形狀測量部測量的結果為基礎，獲得所述患者的第二部位與所述形狀測量部之間的坐標變換關系，從而獲得所述第二坐標變換關系。

3.根據權利要求1所述的光學跟蹤系統，其中，

所述形狀測量部包括測量三維形狀的測量裝置及安裝于所述測量裝置的標記，

所述跟蹤傳感器部傳感所述形狀測量部的標記，

所述處理部獲得所述形狀測量部的標記與所述跟蹤傳感器部之間的坐標變換關系及所述形狀測量部的所述測量裝置與所述標記之間的坐標變換關系。

4.根據權利要求3所述的光學跟蹤系統，其中，

所述坐標變換關系以坐標變換矩陣表現，

所述處理部根據如下數學式，定義所述第一坐標變換關系及所述第二坐標變換關系:

PR＝T1^-1T2T3T4

PR為相對于所述基準標記部的所述患者的第一部位或第二部位的坐標變換矩陣，T1為相對于所述跟蹤傳感器部的所述基準標記部的坐標變換矩陣，T2為相對于所述跟蹤傳感器部的所述形狀測量部的標記的坐標變換矩陣，T3為相對于所述形狀測量部的標記的所述形狀測量部的測量裝置的坐標變換矩陣，T4為相對于所述形狀測量部的測量裝置的所述患者的第一部位或第二部位的坐標變換矩陣。

5.根據權利要求4所述的光學跟蹤系統，其中，

所述跟蹤傳感器部測量用于獲得相對于所述跟蹤傳感器部的所述基準標記部的坐標變換矩陣(T1)及相對于所述跟蹤傳感器部的所述形狀測量部的標記的坐標變換矩陣(T2)所需的信息，所述形狀測量部測量用于獲得相對于所述形狀測量部的測量裝置的所述患者的第一部位或第二部位的坐標變換矩陣(T4)所需的信息，

所述處理部利用所述測量的信息，獲得所述坐標變換矩陣T1、T2、T4，從所述獲得的坐標變換矩陣T1、T2、T4，算出相對于所述形狀測量部的標記的所述形狀測量部的測量裝置的坐標變換矩陣(T3)及相對于所述基準標記部的所述患者的第一部位或第二部位的坐標變換矩陣(PR)。

6.根據權利要求5所述的光學跟蹤系統，其中，

所述跟蹤傳感器部及所述形狀測量部的測量分別針對所述患者的第一部位及第二部位執行，并各執行2次以上。