[發(fā)明專利]機(jī)器人外科手術(shù)坐標(biāo)系的快速配準(zhǔn)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911254292.0
• 申請(qǐng)日: 2019-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN111281543A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: V.格萊納;A.戈瓦里
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 韋伯斯特生物官能（以色列）有限公司
• 主分類號(hào): A61B34/30
• 分類號(hào): A61B34/30;A61B34/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐予紅;張金金

本發(fā)明題為“機(jī)器人外科手術(shù)坐標(biāo)系的快速配準(zhǔn)”。一種用于控制移動(dòng)包括臂和工具的集合體的機(jī)器人的方法，所述方法包括在一個(gè)或多個(gè)時(shí)間，從機(jī)器人接收臂跟蹤信號(hào)，臂跟蹤信號(hào)指示臂相對(duì)于機(jī)器人的機(jī)器人坐標(biāo)系(RCS)的臂姿態(tài)；在所述時(shí)間，從臂跟蹤信號(hào)中導(dǎo)出集合體的至少一部分相對(duì)于RCS的相應(yīng)RCS姿態(tài)；從跟蹤系統(tǒng)接收傳感器跟蹤信號(hào)，傳感器跟蹤信號(hào)指示屬于跟蹤系統(tǒng)并且耦合至集合體的至少一個(gè)傳感器相對(duì)于跟蹤系統(tǒng)的跟蹤系統(tǒng)坐標(biāo)系(TCS)的傳感器姿態(tài)；在所述時(shí)間，從傳感器跟蹤信號(hào)中導(dǎo)出集合體的所述部分相對(duì)于TCS的相應(yīng)TCS姿態(tài)；基于RCS姿態(tài)和TCS姿態(tài)，將RCS配準(zhǔn)至TCS；以及基于該配準(zhǔn)，控制機(jī)器人。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人外科手術(shù)領(lǐng)域，包括內(nèi)窺鏡式外科手術(shù)和其他類型的診斷外科手術(shù)。

背景技術(shù)

美國專利申請(qǐng)公開2014/0330114描述了一種用于跟蹤體內(nèi)跟蹤元件的系統(tǒng)。它包括第一跟蹤系統(tǒng)，其包括用于檢測體內(nèi)跟蹤元件相對(duì)于第一跟蹤傳感器的標(biāo)稱位置的當(dāng)前位置的第一跟蹤傳感器；以及第二跟蹤系統(tǒng)，其包括用于確定第一跟蹤系統(tǒng)的第一跟蹤傳感器相對(duì)于第二跟蹤傳感器的位置的第二跟蹤傳感器；以及控制單元。第一跟蹤傳感器是可移動(dòng)的，并且控制單元被配置成傳送校正信號(hào)，該校正信號(hào)指示跟蹤元件的當(dāng)前位置相對(duì)于第一跟蹤傳感器的標(biāo)稱位置的偏差。此外，提供了相應(yīng)的跟蹤方法。

美國專利申請(qǐng)公開2015/0119637描述了一種腔內(nèi)機(jī)器人系統(tǒng)，該腔內(nèi)機(jī)器人系統(tǒng)為外科醫(yī)生提供了將機(jī)器人驅(qū)動(dòng)的內(nèi)窺鏡式裝置驅(qū)動(dòng)至期望解剖位置的能力。數(shù)字相機(jī)被安裝在內(nèi)窺鏡式裝置上。

美國專利申請(qǐng)公開2017/0258535描述了用于檢測對(duì)象的三維位置的裝置、系統(tǒng)和方法，以及涉及該裝置、系統(tǒng)和方法的外科自動(dòng)化。外科機(jī)器人系統(tǒng)可包括具有機(jī)器人基座的機(jī)器人、耦合至機(jī)器人基座的機(jī)器人臂，以及耦合至機(jī)器人臂的端部執(zhí)行器。端部執(zhí)行器、外科器械、患者和/或要跟蹤的其他對(duì)象包括主動(dòng)和/或被動(dòng)跟蹤標(biāo)記。相機(jī)(諸如立體攝影紅外相機(jī))能夠檢測跟蹤標(biāo)記，并且機(jī)器人從跟蹤標(biāo)記確定對(duì)象的三維位置。

美國專利申請(qǐng)公開2017/0290631描述了浮動(dòng)電磁場發(fā)生器系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括外科床部分。該系統(tǒng)還包括設(shè)置在外科床部分內(nèi)的支撐部件。另外，該系統(tǒng)包括附接至支撐部件的第一臂。第一臂鄰近外科床部分定位。另外，第一臂具有嵌入其中的至少一個(gè)場發(fā)生器線圈。該系統(tǒng)還包括附接至支撐部件的第二臂。第二臂鄰近外科床部分定位。另外，第二臂具有嵌入其中的至少一個(gè)場發(fā)生器線圈。第二臂平行于第一臂定位。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，提供了一種用于在外科機(jī)器人移動(dòng)包括機(jī)器人的臂和由臂把持的工具的集合體時(shí)控制機(jī)器人的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括通信接口和處理器。處理器被配置成在一個(gè)或多個(gè)時(shí)間，經(jīng)由通信接口從機(jī)器人接收臂跟蹤信號(hào)，該臂跟蹤信號(hào)指示臂相對(duì)于機(jī)器人的機(jī)器人坐標(biāo)系(RCS)的臂姿態(tài)。處理器還被配置成在一個(gè)或多個(gè)時(shí)間，從臂跟蹤信號(hào)中導(dǎo)出集合體的至少一個(gè)特定部分相對(duì)于RCS的相應(yīng)RCS姿態(tài)。處理器還被配置成從跟蹤系統(tǒng)接收傳感器跟蹤信號(hào)，該傳感器跟蹤信號(hào)指示屬于跟蹤系統(tǒng)并且耦合至集合體的至少一個(gè)傳感器相對(duì)于跟蹤系統(tǒng)的跟蹤系統(tǒng)坐標(biāo)系(TCS)的傳感器姿態(tài)。處理器還被配置成在一個(gè)或多個(gè)時(shí)間，從傳感器跟蹤信號(hào)中導(dǎo)出集合體的特定部分相對(duì)于TCS的相應(yīng)TCS姿態(tài)。處理器還被配置成基于RCS姿態(tài)和TCS姿態(tài)，將RCS和TCS彼此配準(zhǔn)，并且基于該配準(zhǔn)，控制機(jī)器人。

在一些實(shí)施方案中，傳感器包括線圈，并且跟蹤系統(tǒng)包括多個(gè)磁場發(fā)生器，該多個(gè)磁場發(fā)生器生成在線圈中感應(yīng)傳感器跟蹤信號(hào)的磁場。

在一些實(shí)施方案中，傳感器耦合至工具。

在一些實(shí)施方案中，傳感器耦合至臂。

在一些實(shí)施方案中，該時(shí)間是第一時(shí)間，RCS姿態(tài)是第一時(shí)間RCS姿態(tài)，并且TCS姿態(tài)是第一時(shí)間TCS姿態(tài)，并且處理器還被配置成：

在第二時(shí)間，接收臂跟蹤信號(hào)，