[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

光學跟蹤系統包括基準標記部、標簽標記部、形狀測量部、跟蹤傳感器部及處理部。基準標記部相對于患者的第一部位進行固定配置。標簽標記部以標簽形態，附著于針對第一部位而能夠剛性整合的位置的第二部位。形狀測量部針對第一部位及第二部位，測量三維形狀。跟蹤傳感器部傳感(sensing)基準標記部及形狀測量部。處理部獲得基準標記部、跟蹤傳感器部、形狀測量部及患者的第一部位之間的第一坐標變換關系以及基準標記部、跟蹤傳感器部、形狀測量部及患者的第二部位之間的第二坐標變換關系，提取第一部位及第二部位之間的第三坐標變換關系，跟蹤第一部位。

技術領域

本發明涉及光學跟蹤系統及光學跟蹤系統的跟蹤方法，更詳細而言，涉及一種用于跟蹤患者或手術工具的光學跟蹤系統及光學跟蹤系統的跟蹤方法。

背景技術

最近，在治療患者的患處的手術中，利用已拍攝的影像的影像引導手術(image-guided surgery)被大量地應用。特別是需要在避開患者身體內的重要神經和主要臟器的同時進行手術的情況下，要求以已拍攝的影像為基礎，進行具有高準確度的手術。

一般而言，已拍攝的影像包括借助于MRI攝像、CT攝像等而獲得的三維影像，在開始手術時，需要使這種已拍攝的三維影像的坐標系和患者的坐標系相互一致的整合(registration)，在手術進行期間，需要實時掌握患者或手術工具移動導致的位置及姿勢變化。另外，當在手術期間，患者的姿勢變化時，需要對患者的坐標系進行重新整合(re-registration)，持續跟蹤患者或患處。

以往，為了這種整合及跟蹤，一直使用動態參照裝置(dynamic reference base，DRB)。即，事先把所述動態參照裝置附著于患者后，拍攝諸如CT的三維影像，在開始手術時，把所述三維影像的坐標系和患者的坐標系相互整合后，在進行手術期間，以所述動態參照裝置為基礎，跟蹤手術工具，從而跟蹤針對于患者患處相對的手術工具的位置等。此時，為了整合，需要在所述動態參照裝置固定于患者的狀態下，事先拍攝三維影像，為了準確跟蹤，需要嚴格固定于患者。

為此，以往，例如采用在患者的骨骼部分作下標記(marker)后對其進行傳感并跟蹤的方法、對在患者牙齒上附著了標記的模板(template)進行咬模后對其進行傳感并跟蹤的方法等，或者采用生成人造結構物來加工的STAMP(Surface Template-Assisted MarkerPosition)的方法等。

但是，就如上所述的以往方法而言，存在標記附著困難、因在骨骼作下標記而發生的副作用、因牙齒咬模而可能發生的標記位置變化導致的準確性及可靠性減小、手術前需制作昂貴的STAMP的麻煩和制作所需的大量時間和費用等各種問題。另外，就以往的方法而言，即使動態參照裝置嚴格固定于患者，在患者移動的情況下，所述動態參照裝置與患者患處之間的距離、姿勢等可能會變化，因而無法實現準確的跟蹤，也無法進行重新整合，存在無法使用的問題。因此，以往的方法是假定患者不動而進行手術，但實際上在手術中，患者往往移動，因而實際上在實現準確跟蹤方面存在困難。

因此，要求開發一種能夠在更短時間以更少費用獲得準確的整合結果的整合方法，要求開發一種在手術中，即使在患者移動或姿勢變化的情況下，跟蹤也比較準確而容易的跟蹤系統及跟蹤方法。

發明內容

解決的技術問題

因此，本發明要解決的課題是提供一種能夠在更短時間，以更少費用，準確而容易地跟蹤患者或手術工具，能夠提高患者和手術實施者的便利性的光學跟蹤系統。

本發明要解決的另一課題是提供一種能夠在更短時間，以更少費用，準確而容易地跟蹤患者或手術工具，能夠提高患者和手術實施者的便利性的光學跟蹤系統的跟蹤方法。

技術方案