[發明專利]使用增強反射鏡顯示器設置外科機器人

在審

• 申請號: 201880098708.1
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN113194862A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: B·A·菲爾斯特;P·E·加西亞基洛伊
• 申請（專利權）人: 威博外科公司
• 主分類號: A61B34/00
• 分類號: A61B34/00;A61B34/35;A61B17/00;A61B90/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 石宏宇;陳浩然

本發明題為“使用增強反射鏡顯示器設置外科機器人”。使用增強現實在外科機器人系統中輔助機器人臂設置，可包括捕獲用戶在外科機器人系統中設置機器人臂的實時視頻。可以將表示該機器人臂的目標姿勢的視覺引導渲染到該實時視頻上，從而生成用于引導該臂設置的增強實時視頻。可在用戶遵循該視覺引導時將該增強實時視頻顯示給該用戶以設置該機器人臂。可連續處理所捕獲的實時視頻以確定該機器人臂是否已達到該目標姿勢。

相關申請的交叉引用

無。

技術領域

本發明整體涉及外科機器人系統，并且更具體地涉及用于提供增強現實外科機器人環境的新穎和有用的系統和方法。

背景技術

微創外科手術(MIS)諸如腹腔鏡式外科手術涉及旨在外科規程期間減少組織損傷的技術。例如，腹腔鏡式手術通常涉及在患者體內(例如，在腹腔)形成許多小切口，并且通過這些切口將一個或多個工具和至少一個相機引入至患者體內。然后，通過使用所引入的工具和由相機提供的可視化輔助來執行外科規程。一般來講，MIS提供多種有益效果，諸如減少患者瘢痕、減輕患者疼痛、縮短患者恢復期并且降低與患者恢復相關聯的醫療費用。例如，機器人臂可在其遠端處支撐各種設備，諸如外科手術端部執行器、成像設備、用于提供進入患者的體腔和器官的套管等。

MIS可以使用非機器人或機器人系統來執行。傳統的機器人系統可包括基于來自操作者的命令操縱工具的機器人臂，可以在減少對外科醫生的需求的同時提供MIS的許多有益效果。這種機器人系統的控制可能需要用戶(例如，外科醫生或其他操作者)經由一個或多個用戶接口設備進行控制輸入，該一個或多個用戶接口設備將用戶的操縱或命令轉化為對機器人系統的控制。例如，響應于用戶命令，當外科工具定位在患者的外科部位時，具有一個或多個電機的工具驅動器可以致動外科工具的一個或多個自由度。

機器人外科系統(例如MIS中使用的那些)可具有三個或更多個自由度。這使得機器人臂產生接近無限數量的姿勢，隨著自由度增加，設置機器人的復雜性也會增加。醫務人員通常在開始外科手術之前擺好機器人臂的姿勢。重要的是，機器人臂必須相對于患者處于正確的姿勢；否則，在外科手術期間可能會出現復雜情況。

因此，機器人臂的設置和正確配置是一項復雜的任務。機器人臂的正確姿勢可能難以向醫務人員示出。類似地，即使在查看相同姿勢的各種圖示時，工作人員也可能難以在真實空間中將該姿勢完全可視化。工作人員的身體、外科手術環境中的真實物體(例如，工具架、凳子和燈)與目標姿勢之間的空間關系喪失。

此外，在將外科機器人從一個姿勢移動到另一個姿勢或目標姿勢時可能會遇到障礙物，諸如此類環境中典型的其他外科機器人、燈、工具、托盤或其他物體。同樣，由于外科機器人的期望姿勢并非顯而易見，當前姿勢與目標姿勢之間的路徑也不明顯，難以將這些障礙物可視化。

此外，即使在醫務人員已經完成機器人臂的設置之后，機器人外科臂是否實際處于正確姿勢不是顯而易見的。換句話講，應該有一種客觀的方式來驗證對于給定規程已將機器人外科臂設置到正確的姿勢，這可能考慮患者的身材和體型、機器人外科臂的類型、所使用的遠端設備的類型、進入患者體內的一個或多個點以及其他考慮因素。

因此，希望開發一種能夠以可靠和可驗證的方式協助設置外科機器人的系統，該系統可針對不同的操作、患者和工具進行定制。

發明內容

一般來講，用于使用增強現實在外科機器人系統中引導臂設置的系統可包括相機和處理器(例如，增強現實(AR)處理器)。該相機可被配置為捕獲用戶在外科機器人系統中設置機器人臂的實時視頻。該AR處理器可被配置為接收由該相機捕獲的該實時臂設置視頻，將處于目標姿勢的虛擬外科機器人臂渲染到該實時臂設置視頻上，從而生成用于引導臂設置的增強實時視頻，并且將該增強實時視頻流式傳輸到顯示器，以從視覺上引導用戶完成臂設置以達到該目標姿勢。