用于微创介入的形状感测的机器人超声制造技术

一种形状感测系统，包括多个形状感测使能的医学设备(118)，每个具有至少一根光纤(122)。所述系统优选地是用于形状感测的机器人超声的系统，包括内窥镜、超声探头、医学设备和机器人。光学感测模块(130)被配置为从至少一根光纤接收光学信号并解读所述光学信号，以提供针对所述多个形状感测使能的医学设备中的每个的形状感测数据。配准模块(134)被配置为使用所述形状感测数据将所述多个形状感测使能的医学设备配准到一起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容涉及医学器械，并且更具体地涉及用于微创介入的形状感测的超声。
技术介绍
在某些微创流程(例如部分肾切除术和前列腺切除术)中，超声(US)被用于识别健康组织与肿瘤组织之间的边界。US探头相当庞大并典型地安装在机械臂上以扫描前方的解剖结构区域，以便在健康组织与肿瘤组织之间进行区分。然后，将探头从感兴趣区域移开。外科医生将记住通过US探头识别的感兴趣的解剖结构位置，并将靠脑力在内窥镜视图中定位该点。这允许外科医生在内窥镜视图中对手术工具进行导航并指导去除肿瘤。然而，这种对信息的脑力整合需要长期训练并且容易出错。
技术实现思路
根据本专利技术的原理，一种形状感测系统包括：多个形状感测使能的医学设备，每个具有至少一根光纤。光学感测模块被配置为从所述至少一根光纤接收光学信号并解读所述光学信号以提供针对所述多个形状感测使能的医学设备中的每个的形状感测数据。配准模块被配置为使用所述形状感测数据将所述多个形状感测使能的医学设备配准到一起。一种工作站包括处理器和耦合到所述处理器的存储器设备。所述存储器被配置为储存光学感测模块和配准模块，所述光学感测模块被配置为从至少一根光纤接收光学信号并解读所述光学信号，以提供针对多个形状感测使能的医学设备中的每个的形状感测数据，所述配准模块被配置为使用所述形状感测数据将所述多个形状感测使能的医学设备配准到一起。一种方法包括为对象提供多个形状感测使能的医学设备。计算针对所述多个形状感测使能的医学设备中的每个的形状感测数据。使用所述形状感测数据将所述多个形状感测使能的医学设备配准到一起。结合附图阅读对本公开的说明性实施例的以下详细说明，本公开的这些和其他目的、特征和优点将变得显而易见。附图说明本公开将参考附图来详细呈现对优选实施例的以下说明，在附图中：图1是示出了根据一个说明性实施例的形状感测系统、配置的方框图/流程图；图2示出了根据一个说明性实施例的包括内窥镜视图和超声视图的显示器；图3示出了根据一个说明性实施例的安装有光学形状感测套筒的超声探头；图4示出了根据一个说明性实施例的具有使用收缩管紧固的至少一根光纤的超声探头；图5示出了根据一个说明性实施例的具有耦合到头部的一根或多根光纤的超声探头；并且图6是示出了根据一个说明性实施例的形状感测流程的方法的方框图/流程图。具体实施方式根据本专利技术的原理，提供了用于针对微创介入的形状感测的机器人超声的系统和方法。将一个或多个医学设备(例如超声探头和内窥镜)与光学形状感测集成。可以通过使用例如套筒、收缩管、探头内的通道、贴片附接等将至少一根光纤紧固到一个或多个医学设备来将形状感测与一个或多个医学设备集成。基于形状感测数据，在一个或多个医学设备之间执行配准。配准可以例如是基于地标(landmark)的、基于夹具的、基于图像的等。在一些实施例中，一个或多个医学设备被耦合到可配置设备或机器人的一个或多个可移动的特征以用于机器人引导。所述一个或多个可移动的特征也可以与形状感测集成，使得它们的相对位置是已知的。在流程(例如部分肾切除术、前列腺切除术等)期间，可以采用形状感测使能的超声探头和内窥镜。所述超声探头可以被用于向前侦察以在健康组织与肿瘤组织之间进行区分。一旦识别了肿瘤组织，则将内窥镜导航到该位置。基于超声探头和内窥镜的形状感测的配准允许知晓它们的位置，为外科医生提供到肿瘤位置的路线图。此外，基于形状感测的配准允许至少部分地在内窥镜视图上重叠或与内窥镜视图并列地显示超声图像。这引起对感兴趣区域的准确瞄准、操作者容易理解的可视化以及缩短的流程时间，并具有潜在提高的技术成功和临床结果。还应当理解，将关于医学器械来描述本专利技术，然而，本专利技术的教导广泛得多并且适用于任何光纤器械。在一些实施例中，本专利技术的原理用于跟踪或分析复杂的生物或机械系统中。具体而言，本专利技术的原理适用于生物系统的内部跟踪流程、在诸如肺、胃肠道、排泄器官、血管等的身体的所有区域中的流程。附图中描绘的元件可以被以硬件和软件的各种组合来实现，并且可以提供可以被组合在单个元件或多个元件中的功能。可以通过使用专用硬件以及能够与合适的软件相关联地执行软件的硬件来提供附图中示出的各个元件的功能。当由处理器来提供功能时，可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或由其中一些能够被共享的多个独立处理器来提供功能。而且，对术语“处理器”或“控制器”的明确的使用不应被解释为排他地指代能够执行软件的硬件，并且能够暗含地包括但不限于，数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、非易失性存储器等。而且，本文记载原理、方面和本专利技术的实施例及其具体范例的所有陈述旨在包括其结构等价方案和功能等价方案两者。此外，旨在使这样的等价方案包括目前已知的等价方案以及将来发展出的等价方案(即发展出的执行相同的功能的任何元件，而不论其结构如何)两者。因此，例如，本领域技术人员应当意识到本文提出的方框图表示说明性系统部件的概念性视图和/或实现本专利技术的原理的电路图。相似地，应当意识到任何流程图表、流程图等表示各个过程，这些过程可以基本在计算机可读存储媒体中表示并且因此由这样的计算机或处理器执行，不论是否明确示出了计算机或处理器。另外，本专利技术的实施例可以采取能够从计算机可用或计算机可读存储介质访问的计算机程序产品的形式，所述计算机可用或计算机可读存储介质提供由计算机或任何指令执行系统使用或结合计算机或任何指令执行系统使用的程序代码。出于这种说明的目的，计算机可用或计算机可读存储介质能够是可以包括、存储、传送、传播或输送由指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备使用的程序的任何装置。所述介质可以是电子、磁性、光学、电磁、红外线或半导体系统(或装置或设备)或者传播介质。计算机可读介质的范例包括半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘和光盘。光盘的当前的范例包括只读光盘(CD-ROM)、读/写光盘(CD-R/W)、蓝光盘TM和DVD。现在参考附图，在附图中，类似的附图标记表示类似的或相同的元件，首先参考图1，根据一个实施例说明性地示出了用于形状感测的机器人超声的系统100。系统100可以包括工作站或控制台102，利用该工作站或控制...

【技术保护点】
一种形状感测系统，包括：多个形状感测使能的医学设备(118)，每个形状感测使能的医学设备具有至少一根光纤(122)；光学感测模块(130)，其被配置为从所述至少一根光纤接收光学信号并解读所述光学信号，以提供针对所述多个形状感测使能的医学设备中的每个的形状感测数据；以及配准模块(134)，其被配置为使用所述形状感测数据来将所述多个形状感测使能的医学设备配准到一起。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.17 US 61/916,8211.一种形状感测系统，包括：
多个形状感测使能的医学设备(118)，每个形状感测使能的医学设备
具有至少一根光纤(122)；
光学感测模块(130)，其被配置为从所述至少一根光纤接收光学信号
并解读所述光学信号，以提供针对所述多个形状感测使能的医学设备中的
每个的形状感测数据；以及
配准模块(134)，其被配置为使用所述形状感测数据来将所述多个形
状感测使能的医学设备配准到一起。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述配准模块(134)被配置
为通过将所述多个形状感测使能的医学设备中的至少一个定位到剩余的多
个形状感测使能的医学设备的视场内的已知位置来将所述多个形状感测使
能的医学设备配准到一起。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述配准模块(134)被配置
为通过将所述多个形状感测使能的医学设备中的每个放置在夹具中并且以
已知的方式移动所述夹具，来将所述多个形状感测使能的医学设备配准到
一起。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述配准模块(134)被配置
为通过将来自所述多个形状感测使能的医学设备中的每个的图像进行比较，
来将所述多个形状感测使能的医学设备配准到一起。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个形状感测使能的医学
设备(118)包括通过以下中的至少一项而被紧固到医学设备的至少一根光
纤：将包括所述至少一根光纤的形状感测套筒围绕所述医学设备固定；将
所述至少一根光纤放置在所述医学设备中的通道内；将所述至少一根光纤
耦合到所述医学设备的头部；以及通过收缩管将所述至少一根光纤紧固到

\t所述医学设备。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括：可配置的设备(128)，其具
有被耦合到所述多个形状感测使能的医学设备的一个或多个可移动特征。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述可配置的设备(128)包
括使用所述形状感测数据作为反馈的闭环机器人。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述一个或多个可移动特征包
括一个或多个形状感测使能的可移动特征。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述配准模块(134)被配置
为以预定义的间隔更新配准。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个形状感测使能的医
学设备包括内窥镜、超声探头和医学设备，并且其中，机器人被配置为基
于来自所述超声探头的经配准的输入将所述医学设备导航到所述内窥镜的
成像视图的位置，以执行流程。
11.一种工作站，包括：
处理器(104)；
存储器设备(110)，其被耦合到所述处理器并且被配置为储存：
光学感测模块(130)，其被配置为从至少一根光纤(122)接收光
学信号并解读所述光学信号，以提供针对多个形状感测使能的医学设备
(118)中的每个的形状感测数据；以及
配准模块(134)，其被配置为使用所述形状感测数据来将所述多
个形状感测使能的医学设备配准到一起。
12.根据权利要求11所述的工作站，其中，所述配准模块(134)被
配置为通过将所述多个形状感测使能的医学设备中...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·拉马钱德兰，N·N·卡亚，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL