用于使用物理对象来操控虚拟环境中的相应虚拟对象的方法以及相关联装置和计算机程序产品制造方法及图纸

提供了用于对手术进行计划的系统和方法。显示设备被配置用于显示第一虚拟元件。具有处理器的控制器设备被配置用于与所述显示设备通信，并且所述控制器设备被进一步配置用于指示所述显示设备显示所述第一虚拟元件。物理控制元件与所述控制器设备通信，并且被配置成与所述第一虚拟元件相对应，从而使得，经由所述控制器设备的所述处理器并且在所述显示设备上显示对所述控制元件的实际操控，作为所述第一虚拟元件对于对所述控制元件的所述实际操控的相应响应。还提供了相关联系统、方法和计算机程序产品。

The method of using physical objects to manipulate the corresponding virtual objects in the virtual environment and the associated devices and computer program products

The system and methods used to plan the operation are provided. The display device is configured to display the first virtual element. A controller device with a processor is configured to communicate with the display device, and the controller device is further configured to indicate the display device to display the first virtual element. Physical control element and the communication controller device, and is configured to be opposite the first virtual element so that, via the control device of the processor and the display device of the actual control elements, as the first virtual components for the corresponding response to the actual control of the control element of the. The related systems, methods, and computer program products are also provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用物理对象来操控虚拟环境中的相应虚拟对象的方法以及相关联装置和计算机程序产品
技术介绍

本申请涉及外科手术机器人和相关联计划和引导系统，并且更具体地，涉及例如在牙科手术中使用的引导型外科手术机器人系统的计划安排，其中，所述计划安排被配置用于在虚拟环境中实现虚拟对象，其中，在计划和实践外科手术时，所述虚拟对象响应于对相应物理对象的物理操控(以与被操控物理对象相同的方式)。相关技术说明牙种植手术通常涉及许多方面：进行诊断；计划种植体的位置；外科手术地对解剖结构进行研磨并放置种植体(即，锚固桩)；以及然后附接牙桥和牙冠(即，一颗或多颗假牙)。在某个实例中，可以例如经由机器人外科手术系统使这种手术自动化。一些外科手术系统(比如，牙种植外科手术系统)可以基于对经计划的外科手术部位的无创成像(即，经由CT扫描)实现对外科手术的计划。因此，计划的结果(即，所收集的外科手术部位或患者解剖结构的(多个)图像)可以例如用于进行诊断；用于外科手术培训；用于术前计划；用于制造钻机引导件；或用于引导触觉或自主机器人系统。就这一点而言，某些这种导航型和/或引导型医疗设备可能需要术前计划来确定外科手术期间的预期动作过程。一些当前计划系统可以例如使用2D屏幕和交互式工具(比如，鼠标和键盘)以便实现这种“虚拟”术前计划程序。在一些实例中，可以使用例如结合了立体屏幕和3D眼镜的三维(3D)显示安排、组合笔式触笔(其可以用作3D显示安排的虚拟空间中的指针)来实现三维安排(见图1)。然而，使用这种系统来对虚拟对象(即，牙种植体或外科手术器械)进行的操控(无论是通过在2D环境中操控二维(2D)对象还是在3D环境中操控3D对象)对用户来说可能不一定“自然”。也就是说，使用鼠标或触笔以常规方式来操控虚拟对象可能不一定直观或不符合人体工程学，并且用户可能需要各种附加动作来将向虚拟对象施加期望运动/移动(即，不方便)。在使用常规二维计划安排(即，台式计算机或膝上型计算机)的牙种植体计划程序中，用户可以例如通常点击或拖动与计算机相关联的鼠标以便在显示屏幕上拖动虚拟牙种植体并将其放到虚拟空间中的期望位置中。在一些实例中，用户可能需要使圆圈/十字线与被操控的每个虚拟对象上的靶点或者相对于其操控虚拟对象的位置或其他对象对齐。然而，当通过3D计划安排执行计划程序时，对鼠标的这种常规操控可能不一定有效。尽管可以使用触笔来解决这个问题，但是仍然存在这样一种情况：使用与触笔的尖端相关联的功能来在3D空间中操控虚拟对象可能不一定直观、不符合人体工程学或不方便。如此，可能期望提供一种例如用于外科手术机器人系统的计划和/或训练安排和方法，其中，这种计划和/或训练安排和方法实现用于在二维或三维虚拟环境中操控如牙种植体或外科手术器械等虚拟对象的更直观、更符合人体工程学且更方便的系统，而无论用户对系统是否具有丰富经验。
技术实现思路
以上和其他需要通过本公开的方面得以满足，在一特定方面，本公开提供了一种用于对手术进行计划的系统。这种系统包括：显示设备，所述显示设备被配置用于显示第一虚拟元件；以及控制器设备，所述控制器设备具有处理器并且被配置用于与所述第一显示设备通信以便指示所述显示设备显示所述第一虚拟元件。物理控制元件与所述控制器设备通信，并且被配置成与所述第一虚拟元件相对应，从而使得，经由所述控制器设备的所述处理器并且在所述显示设备上显示对所述控制元件的实际操控，作为所述第一虚拟元件对于对所述控制元件的所述实际操控的相应响应。本公开的另一方面提供了一种用于对手术进行计划的方法。这种方法包括：使用控制器设备在显示设备上显示第一虚拟元件，所述控制器设备具有处理器并且被配置用于与所述显示设备通信；操控物理控制元件，所述控制元件与所述控制器设备通信并且被配置用于与所述第一虚拟元件相对应；以及经由所述控制器设备的所述处理器并且在所述显示设备上显示所述第一虚拟元件的与对所述控制元件的所述实际操控相对应的响应。又另一方面提供了一种用于对手术进行计划的方法，所述方法包括：经由显示设备显示第一虚拟元件；经由处理器分析对控制元件接口的物理操控，所述控制元件接口被配置成与所述第一虚拟元件相对应；以及响应于对所述控制元件接口的所述物理操控的所述分析而显示所述第一虚拟元件的与对所述控制元件接口的所述物理操控相对应的响应。仍另一方面提供了一种包括与控制元件接口可操作地耦合的处理电路系统的系统，其中，所述处理电路系统被配置用于使所述系统至少：在显示设备上显示第一虚拟元件；分析对控制元件接口的物理操控，所述控制元件接口被配置成与所述第一虚拟元件相对应；并且响应于对所述控制元件接口的所述物理操控而显示所述第一虚拟元件的与对所述控制元件接口的所述物理操控相对应的响应。进一步方面提供了一种计算机程序产品，包括至少一个非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质具有存储于其上的计算机可读程序指令。所述计算机可读程序指令包括多条程序指令，所述多条程序指令当被在用于对手术进行计划的系统上实现的至少一个处理器执行时使所述系统执行包括以下操作的方法：经由显示设备显示第一虚拟元件；经由处理器分析对控制元件接口的物理操控，所述控制元件接口被配置成与所述第一虚拟元件相对应；以及响应于对所述控制元件接口的所述物理操控的所述分析而显示所述第一虚拟元件的与对所述控制元件接口的所述物理操控相对应的响应。本公开由此包括但不限于以下示例实施例：示例实施例1：一种用于对手术进行计划的系统，其中，这种系统包括：显示设备，所述显示设备被配置用于显示第一虚拟元件；以及控制器设备，所述控制器设备具有处理器。所述控制器设备被配置用于与所述显示设备通信并且被进一步配置用于指示所述显示设备显示所述第一虚拟元件。物理控制元件与所述控制器设备通信，其中，所述控制元件被配置成与所述第一虚拟元件相对应，从而使得，经由所述控制器设备的所述处理器并且在所述显示设备上显示对所述控制元件的实际操控，作为所述第一虚拟元件对于对所述控制元件的所述实际操控的相应响应。示例实施例2：如任何之前或之后的示例实施例或其组合所述的系统，其中，所述第一虚拟元件包括外科手术装置，所述外科手术装置包括牙种植体和外科手术器械之一，所述外科手术器械被配置用于在颚结构上准备用于接纳所述牙种植体的部位。示例实施例3：如任何之前或之后的示例实施例或其组合所述的系统，进一步包括：选择器设备，所述选择器设备与所述控制元件可操作地接合，所述选择器设备被配置用于指示所述控制设备进行以下操作之一：将所述控制元件与所述第一虚拟元件进行关联以及解除关联。示例实施例4：如任何之前或之后的示例实施例或其组合所述的系统，进一步包括：第二虚拟元件，所述第二虚拟元件由所述显示设备选择性地显示，所述第二虚拟元件被配置用于与所述第一虚拟元件交互。示例实施例5：如任何之前或之后的示例实施例或其组合所述的系统，其中，所述第二虚拟元件包括对颚结构的表示。示例实施例6：如任何之前或之后的示例实施例或其组合所述的系统，其中，对所述控制元件的所述实际操控包括平移运动和旋转运动之一，并且所述第一虚拟元件的在所述显示设备上显示的所述相应响应包括所述平移运动和旋转运动之一。示例实施例7：如任何之前或之后的示例实施例或其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对手术进行计划的系统，所述系统包括：显示设备，所述显示设备被配置用于显示第一虚拟元件；控制器设备，所述控制器设备具有处理器并且被配置用于与所述显示设备通信，所述控制器设备被进一步配置用于指示所述显示设备显示所述第一虚拟元件；以及物理控制元件，所述物理控制元件与所述控制器设备通信，所述控制元件被配置成与所述第一虚拟元件相对应，从而使得，经由所述控制器设备的所述处理器并且在所述显示设备上显示对所述控制元件的实际操控，作为所述第一虚拟元件对于对所述控制元件的所述实际操控的相应响应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.12 US 62/132,1051.一种用于对手术进行计划的系统，所述系统包括：显示设备，所述显示设备被配置用于显示第一虚拟元件；控制器设备，所述控制器设备具有处理器并且被配置用于与所述显示设备通信，所述控制器设备被进一步配置用于指示所述显示设备显示所述第一虚拟元件；以及物理控制元件，所述物理控制元件与所述控制器设备通信，所述控制元件被配置成与所述第一虚拟元件相对应，从而使得，经由所述控制器设备的所述处理器并且在所述显示设备上显示对所述控制元件的实际操控，作为所述第一虚拟元件对于对所述控制元件的所述实际操控的相应响应。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一虚拟元件包括外科手术装置，所述外科手术装置包括牙种植体和外科手术器械之一，所述外科手术器械被配置用于在颚结构上准备用于接纳所述牙种植体的部位。3.如权利要求1所述的系统，进一步包括：选择器设备，所述选择器设备与所述控制元件可操作地接合，所述选择器设备被配置用于指示所述控制设备进行以下操作之一：将所述控制元件与所述第一虚拟元件进行关联以及解除关联。4.如权利要求1所述的系统，进一步包括：第二虚拟元件，所述第二虚拟元件由所述显示设备选择性地显示，所述第二虚拟元件被配置用于与所述第一虚拟元件交互。5.如权利要求4所述的系统，其中，所述第二虚拟元件包括对颚结构的表示。6.如权利要求1所述的系统，其中，对所述控制元件的所述实际操控包括平移运动和旋转运动之一，并且所述第一虚拟元件的在所述显示设备上显示的所述相应响应包括所述平移运动和旋转运动之一。7.如权利要求1所述的系统，其中，所述显示设备被配置用于将所述第一虚拟元件显示为二维图像和三维图像之一。8.一种用于对手术进行计划的方法，所述方法包括：使用控制器设备在显示设备上显示第一虚拟元件，所述控制器设备具有处理器并且被配置用于与所述显示设备通信；操控物理控制元件，所述控制元件与所述控制器设备通信并且被配置成与所述第一虚拟元件相对应；以及经由所述控制器设备的所述处理器并且在所述显示设备上显示所述第一虚拟元件的与对所述控制元件的所述实际操控相对应的响应。9.如权利要求8所述的方法，其中，显示第一虚拟元件进一步包括显示包括外科手术装置的第一虚拟元件，所述外科手术装置包括牙种植体和外科手术器械之一，所述外科手术器械被配置用于在颚结构上准备用于接纳所述牙种植体的部位。10.如权利要求8所述的方法，进一步包括：使用与所述控制元件可操作地接合的选择器设备来指示所述控制器设备进行以下操作之一：将所述控制元件与所述第一虚拟元件进行关联以及解除关联。11.如权利要求8所述的方法，进一步包括：在所述显示设备上选择性地显示第二虚拟元件，所述第二虚拟元件被配置用于与所述第一虚拟元件交互。12.如权利要求11所述的方法，其中，选择性地显示第二虚拟元件进一步包括：选择性地显示包括对颚结构的表示的第二虚拟元件。13.如权利要求8所述的方法，其中，操控所述控制元件进一步包括操控所述控制元件以向其施加平移运动和旋转运动之一，并且其中，显示所述第一虚拟元件的响应进一步包括显示所述第一虚拟元件对所述平移运动和所述旋转运动中的相应一者的响应。14.如权利要求8所述的方法，其中，显示第一虚拟元件显示进一步包括将所述第一虚拟元件显示为二维图像和三维图像之一。15.一种用于对手术进行计划的方法，所述方法包括：经由显示设备显示第一虚拟元件；经由处理器分析对控制元件接口的物理操控，所述控制元件接口被配置成与所述第一虚拟元件相对应；以及响应于对所述控制元件接口的所述物理操控的所述分析而显示所述第一虚拟元件的与对所述控制元件接口的所述物理操控相对应的响应。16.如权利要求15所述的方法，其中，显示第一虚拟元件进一步包括显示包括外科手术装置的第一虚拟元件，所述外科手术装置包括牙种植体和外科手术器械之一，所述外科手术器械被配置用于在颚结构上准备用于接纳所述牙种植体的部位。17.如权利要求15所述的方法，进一步包括：使用与所述控制元件接口可操作地接合的选择器设备来进行以下操作之一：将所述控制元件接口与所述第一虚拟元件进行关联以及解除关联。18.如权利要求15所述的方法，进一步包括：在所述显示设备上选择性地显示第二虚拟元件，所述第二虚拟元件被配置用于与所述第一虚拟元件交互。19.如权利要求15所述的方法，进...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·莫泽斯，D·科尔，S·瓦士，
申请(专利权)人：尼奥西斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US