用于遥控操作医疗系统中的器械的屏外指示的系统和方法技术方案

一种医疗成像系统，其包含遥控操作的组件和处理单元，遥控操作的组件被配置为控制包括器械尖端的医疗器械的移动，并且处理单元包括一个或多个处理器。处理单元被配置为确定器械尖端方位以及确定与器械尖端方位相关的方位误差。该处理单元还被配置为基于方位误差确定至少一个器械尖端包围盒，以及确定器械尖端是否在成像器械的视野内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权本专利申请要求2014年3月17日提交的名为“SystemsandMethodsforOffscreenIndicationofInstrumentsinaTeleoperationalMedicalSystem”的美国临时专利申请US61/954,442的申请日的优先权和利益，其全部内容通过引用合并于此。
本公开涉及用于执行遥控操作的医疗程序的系统和方法，并且更具体地涉及用于提供位于内窥镜的视野外的遥控操作器械的位置的指示的系统和方法。
技术介绍
微创医疗技术试图减少在侵入性医疗程序期间被损坏的组织的量，由此减少患者的康复时间、不适性以及有害的副作用。这种微创技术可以通过患者身体中的自然孔口或通过一个或多个手术切口而被执行。通过这些自然孔口或切口，临床医生可以插入医疗工具以到达目标组织位置。微创医疗工具包括像治疗器械、诊断器械和手术器械的此类器械。微创医疗工具还可以包括如内窥镜器械的成像器械。成像器械为使用者提供患者身体结构内的视野。一些微创医疗工具和成像器械可以是遥控操作的或否则是计算机辅助的。在遥控操作的医疗系统中，器械可以在由成像器械提供的视野中对使用者不可见的情况下而被控制。视野外器械的不经意的移动会造成安全风险。另外，临床医生可能丢失位于视野外的器械的轨迹。需要系统和方法来为临床医生提供视野外的器械的位置的指示，同时最小化错误指示的情况。
技术实现思路
本专利技术的实施例由随后的权利要求来概括。在一个实施例中，一种医疗成像系统包含遥控操作的组件和处理单元，遥控操作的组件被配置为控制包括器械尖端的医疗器械的移动，处理单元包括一个或多个处理器。该处理单元被配置为确定器械尖端方位并且确定与该器械尖端方位相关的方位误差。该处理单元还被配置为基于该方位误差确定至少一个器械尖端包围盒(boundingvolume)并且确定器械尖端是否在成像器械的视野内。在另一个实施例中，一种成像的方法包含确定受遥控操作的组件控制的医疗器械的器械尖端方位并且确定与器械尖端方位相关的方位误差。该方法进一步包含基于该方位误差确定至少一个器械尖端包围盒并且确定器械尖端是否在成像器械的视野内。附图说明通过结合附图阅读下面的具体实施方式，将最好地理解本公开的各方面。强调的是，根据本行业的标准实践，各种特征都未按比例绘制。实际上，为了讨论清楚起见，可以任意地增大或减小各种特征部的尺度。此外，本公开在各种示例中可重复附图标号和/或字母。这种重复是为了简化和清楚起见，而其本身并不表示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。图1A是根据本公开的实施例的遥控操作的医疗系统的示意图。图1B是根据许多实施例的用于遥控操作的医疗系统的外科医生的控制台的透视图。图1C是根据许多实施例的遥控操作的医疗系统电子装置推车的透视图。图1D是根据本文描述的原理的一个示例的患者侧推车的透视图。图2A图示说明在第一取向中的离轴内窥镜成像器械。图2B图示说明在第二取向中的图2A的离轴内窥镜成像器械。图2C图示说明图2A的离轴内窥镜成像器械的远端。图3图示说明成像器械视野周围的手术工作区。图4A图示说明手术工作区的视野，其中在该视野中具有两个器械。图4B-4D图示说明图4A的手术工作区的其他视野，其中一个器械在视野外。图4E图示说明图4A的手术工作区的另一个视野，其中两个器械都在视野外。图4F图示说明图4A的手术工作区的另一个视野，其中一个器械位于该视野的边界附近。图5图示说明了手术工作区，其环绕成像器械视野并且包括具有误差包围盒的器械。图6是用于确定器械是否在视野外的方法。图7是用于评估器械尖端方位的方法。图8是用于估计在成像器械坐标空间中的器械尖端方位误差的方法。图9是用于确定在屏幕坐标空间中的器械尖端包围盒的方法。图10是用于确定器械尖端是否在成像器械视野外的方法。图11是用于图6的方法中的偏差曲线。图12-15图示说明在确定器械尖端是否在成像器械视野外时距离成像器械的器械尖端距离的影响。具体实施方式为了促进对本公开的原理的理解，现在参考附图中图示说明的实施例，并且特定语言将被用于所述实施例。虽然如此，将会理解的是不意图限制本公开的范围。在本专利技术的各个方面的以下详细说明中，为了提供公开的实施例的全面理解，许多特定细节被提出。然而，本领域的技术人员将明白本公开的实施例可以在没有这些特定细节的情况下实施。在其他情况下众所周知的方法、程序、部件和电路不用被详细地描述，以便不会使本专利技术的实施例的多个方面不必要地难以理解。对所述装置、器械、方法的任何改变和进一步的修改，以及本公开原理的任何进一步的应用被完全地设想为本公开所属
内的技术人员通常是可以想到的。特别地，可以完全设想针对一个实施例描述的特征、部件和/或步骤可以与针对本公开的其他实施例描述的特征、部件和/或步骤组合。另外，本文提供的尺度是用于特定示例，并且可设想不同的尺寸、尺度和/或比例可以被使用以实施本公开的概念。为了避免不必要的重复，参照一个说明性实施例描述的一个或多个部件或动作当适用于其他说明性实施例时能够被使用或被省略。为了简洁，这些组合的反复重复将不被分别描述。为了简单起见，在一些实例中，相同的参考数字在整个附图中被用来指相同或相似的零件。下面的实施例将根据各种器械以及器械的部分在三维空间中的状态来描述它们。如本文所使用的，术语“方位”指的是对象或对象的部分在三维空间(例如，沿笛卡尔X、Y、Z坐标的三个平移自由度)中的位置。如本文所使用的，术语“取向”指的是对象或对象的部分的旋转布置(三个旋转自由度-例如，滚转、俯仰和横摆)。如本文所使用的，术语“姿态”指的是对象或对象的部分在至少一个平移自由度中的方位并且指的是对象或对象的部分在至少一个旋转自由度中的取向(多达六个自由度)。如本文所使用的，术语“形状”指的是沿对象测量的一组姿态、方位或取向。参考附图的图1A，例如，用于包括诊断、治疗或手术程序的医疗程序的遥控操作的医疗系统总体由参考数字10表示。如将描述的，本公开的遥控操作的医疗系统受外科医生的遥控操作的控制。在可替换的实施例中，遥控操作的医疗系统可以受计算机部分控制，该计算机被编程以执行程序或子程序。在其他可替换的实施例中，在被编程以执行程序或子程序的计算机的完全控制下，全自动医疗系统可以被用于执行程序或子程序。如图1A所示，遥控操作的医疗系统10总体包括安装到手术台O上或其附近的遥控操作的组件12，其中患者P被放置在手术台O上。遥控操作的组件12可以被称为患者侧推车。医疗器械系统14和内窥镜成像系统15被可操作地耦接到遥控操作的组件12。操作者输入系统16允许外科医生或其他临床医生S观察手术部位的图像或表示手术部位的图像并且控制医疗器械系统14和/或内窥镜成像系统15的操作。操作者输入系统16可以位于外科医生的控制台处，外科医生的控制台通常与手术台O位于相同的房间内。然而，应当明白的是，外科医生S可以与患者P处于不同的房间内或与患者P处于完全不同的建筑内。操作者输入系统16总体包括用于控制医疗器械系统14的一个或多个控制装置。控制装置可以包括任何数量的各种输入装置中的一个或多个(诸如，手持夹具、操纵杆、轨迹球、数据手套、触发枪、手动控制器、声音识别装置、触摸屏、身体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种医疗成像系统，包含：遥控操作的组件，其被配置为控制包括器械尖端的医疗器械的移动；以及处理单元，其包括一个或多个处理器，其中所述处理单元被配置为：确定器械尖端方位；确定与所述器械尖端方位相关的方位误差；基于所述方位误差确定至少一个器械尖端包围盒；以及基于所述至少一个器械尖端包围盒指示何时所述器械尖端在成像器械的视野外。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.17 US 61/954,4421.一种医疗成像系统，包含：遥控操作的组件，其被配置为控制包括器械尖端的医疗器械的移动；以及处理单元，其包括一个或多个处理器，其中所述处理单元被配置为：确定器械尖端方位；确定与所述器械尖端方位相关的方位误差；基于所述方位误差确定至少一个器械尖端包围盒；以及基于所述至少一个器械尖端包围盒指示何时所述器械尖端在成像器械的视野外。2.根据权利要求1所述的系统，其中指示何时所述器械尖端在视野外包括生成与所述视野的图像一起显示的视野外器械指示符。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述视野外器械指示符包括沿所述视野的所述图像的至少一个边缘延伸的图形条。4.根据权利要求2所述的系统，其中所述视野外器械指示符包括与所述医疗器械相关的文本显示。5.根据权利要求1所述的系统，其中指示何时所述器械尖端在视野外包括生成可听得见的视野外器械指示。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述成像器械的所述视野是立体成像器械的立体视野。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理单元进一步被配置为：如果所述器械尖端被确定不在所述成像器械的所述视野内，则识别用于所述视野外指示符的持久或短暂显示的环境。8.根据权利要求1所述的系统，其中与所述器械尖端相关的所述方位误差从所述遥控操作的组件中的运动可变性被确定。9.根据权利要求1所述的系统，其中与所述器械尖端相关的所述方位误差从所述医疗器械的运动可变性被确定。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个器械尖端包围盒进一步基于所述器械尖端离所述成像器械的远端的距离。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个器械尖端包围盒包括与所述器械尖端的远端相关的第一盒和与所述器械尖端的近端相关的第二盒。12.根据权利要求1所述的系统，其中指示何时所述器械尖端在成像器械的视野外包括确定全部器械尖端包围盒在所述成像器械的所述视野外。13.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理单元被进一步配置为：如果所述器械尖端在所述成像器械的所述视野内并且在到所述视野的边缘的预先限定的接近度内，则生成警示指示符。14.根据权利要求14所述的系统，其中所述警示指示符包括与所述视野的图像一起显示的视觉指示符。15.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·D·伊科威兹，B·D·霍夫曼，P·W·莫尔，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：美国;US