用于监测患者与外科手术机器人的配准的系统技术方案

本申请涉及一种用于监测患者与外科手术机器人的配准的系统，并且，提供了一种用于提供监视标记物的装置、系统和方法，所述监视标记物被配置成在机器人辅助的外科手术过程中检测附接到患者的动态参考基的移动。所述监视标记物和所述动态参考基彼此独立地连接到骨结构。

System for monitoring registration between patients and surgical robot

The present application relates to a system for monitoring the registration of patients with surgical robots, and provides a device, system, and method for providing a monitoring marker configured to detect the movement of a dynamic reference base attached to a patient during robot-assisted surgery. The monitoring tag and the dynamic reference base are independently connected to the bone structure.

【技术实现步骤摘要】
用于监测患者与外科手术机器人的配准的系统
本申请是2016年5月18日提交的第15/157,444号美国专利申请的部分继续申请，所述第15/157,444号美国专利申请是2016年4月11日提交的第15/095,883号美国专利申请(被公开为美国专利公开号2016/0220320A1)的部分继续申请，所述第15/095,883号美国专利申请是2013年10月24日提交的第14/062,707号美国专利申请(被公开为美国专利公开号2014/0275955A1)的部分继续申请，所述第14/062,707号美国专利申请是2013年6月21日提交的第13/924,505号美国专利申请(被公开为美国专利公开号2013/0345718A1，以及纠正公开为美国专利公开号2016/0242849A9)的部分继续申请，所述第13/924,505号美国专利申请是非临时专利申请，所述非临时专利申请要求2012年6月21日提交的第61/662,702号美国临时专利申请的优先权并且要求2013年3月15日提交的第61/800,527号美国临时专利申请的优先权，这些申请中的所有申请的全部内容通过引用结合在此。本公开涉及用于机器人辅助的外科手术技术的监视标记物实施方式。
技术介绍
各种医疗手术需要对身体内的外科手术器械的三维位置进行准确定位以便产生优化的治疗。例如，一些用于融合椎骨的外科手术需要外科医生在特定位置处向骨架钻多个孔。为了实现融合系统中的高级机械完整性并且为了平衡骨架中产生的力，在正确位置钻孔是有必要的。椎骨像大多数骨架一样具有复杂形状，所述复杂形状包含使得很难准确且垂直钻孔的非平面弯曲表面。常规地，使用当前可用的系统和方法，外科医生通过使用引导系统将钻孔管的位置覆盖在患者的解剖结构(例如，患者的骨架)的三维图像上来手动地固持并定位钻孔导管。此手动过程是冗长的、耗时的且易于出错的。另外，外科手术是否可以被认为是成功的很大程度上取决于进行外科手术的外科医生的敏捷度。因此，需要使用机器人辅助的外科手术来更准确地定位外科手术器械并且更准确地描绘与患者的解剖结构有关的那些器械的位置。目前，针对外科手术的有限的机器人辅助是可用的。例如，某些系统允许用户控制机器人致动器。这些系统将外科医生的大幅度运动转换成机器人致动器的微小运动以便在进行外科手术时更准确地定位并稳固外科手术器械。尽管这些系统可以帮助消除手颤抖并且向外科医生提供通过小开口工作的改进的能力，但是像当今可商购的机器人中的许多机器人那样，这些系统是昂贵的、突兀的并且需要对与患者和用户(例如，外科医生)有关的机器人进行繁琐的设置。在一些机器人辅助的系统中，可以使用配准技术以便适当地跟踪与患者的目标解剖结构的2D和/或3D图像有关的外科手术器械。如在本公开的原申请(以上列出的)中之前讨论的，动态参考基(DRB)可以物理地附接到患者的骨结构。在将标记物与患者的解剖图像配准之后，DRB可以被用作参考点，以便适当地显示与患者的解剖图像有关的经导航的外科手术器械的位置。如果DRB转移或移出，则可能需要重新启动配准过程以确保适当配准从而使得与患者的解剖图像有关的经导航的器械的视觉显示准确到器械的现实生活移动。判定DRB是否已经移出或移动的一种方法是通过使用监视标记物。之前已经在第13/294,505号美国专利申请中描述了对监视标记物的使用，所述申请的内容通过引用结合在此。监视标记物是单独跟踪的标记物，所述单独跟踪的标记物在除了跟踪患者位置的DRB的位置之外的位置中附接到患者。如果患者相对于跟踪相机移动，则将期望监视标记物和DRB一起移动相同量，在DRB与监视标记物之间没有相对移动。然而，监视标记物相对于DRB上的跟踪标记物的移动是对DRB可能已经意外移出指示符。监视标记物可能需要附加准备以及患者在将应用监视标记物的位置处的手术切口。因此，需要允许外科医生使用与用于DRB布置的切口相同的切口将监视标记物附接到患者。为了改善功能，监视标记物可能不严格与DRB接口连接。因此，存在对不严格与DRB接口连接同时仍然有效地检测DRB移出的监视标记物的需要。本公开通过将监视标记物附接到DRB附近的骨骼来实现这一点。例如，使监视标记物位于不接触DRB的杆上。
技术实现思路
为了满足这一需求及其它需求，提供了用于在外科手术过程中检测外科手术器械的无意移动的存在的装置、系统和方法。根据一个示范性实施例，本公开提供了一种用于检查患者与外科手术机器人的配准的准确性的系统。所述系统包含：动态参考基，所述动态参考基包含至少一个阵列标记物；动态参考基杆，所述动态参考基杆连接到所述动态参考基；监视标记物，所述监视标记物被布置在离所述动态参考基预定距离处；以及监视标记物杆，所述监视标记物杆连接到所述监视标记物并且独立于所述动态参考基杆布置。所述监视标记物杆和所述动态参考基附接到骨结构的不同部分。根据另一个示范性实施例，本公开提供了一种用于患者与外科手术机器人的配准的准确性的系统。所述系统包括：动态参考基，所述动态参考基包含至少一个阵列标记物；动态参考基杆，所述动态参考基杆与所述动态参考基相关联；监视标记物，所述监视标记物被布置在离所述动态参考基预定距离处，监视标记物杆与所述监视标记物相关联；以及临时分组元件，所述临时分组元件被配置成收纳所述监视标记物杆和所述动态参考基杆。所述监视标记物杆和所述动态参考基在收纳于所述临时分组元件中时附接到骨结构的不同部分。所述临时分组元件可以被配置成在附接到所述骨结构之后从所述监视标记物杆和动态参考基杆中去除。根据一个进一步示范性实施例，本公开提供了一种用于监测患者与外科手术机器人的配准的系统，所述系统包括：动态参考基，所述动态参考基包含至少一个阵列标记物；动态参考基杆，所述动态参考基杆连接到所述动态参考基；以及监视标记物，所述监视标记物被布置在离所述动态参考基预定距离处，其中，所述监视标记物被配置成独立于所述动态参考基固定到所述患者上。优选地，所述监视标记物被配置成与所述动态参考基配准。优选地，所述外科手术机器人确定所述动态参考基已经基于所述预定距离的改变而移动。优选地，所述监视标记物与所述动态参考基杆的纵轴偏移。优选地，所述监视标记物被布置在监视标记物杆上，其中，所述监视标记物杆被布置在所述动态参考基杆的空心通道中。优选地，所述监视标记物和所述至少一个阵列标记物各自是光学标记物，所述光学标记物被配置成由与所述外科手术机器人相关联的跟踪相机识别。优选地，所述监视标记物杆和所述动态参考基杆插入单一切口中。优选地，所述监视标记物杆是金属并且含有被配置成打入所述骨结构中的尖锐尖端。优选地，所述监视标记物杆相对于动态参考基杆成角度地布置在所述骨结构中。优选地，所述监视标记物杆和所述动态参考杆被配置成插入单一切口中。根据另一个进一步示范性实施例，本公开提供了一种用于监测患者与外科手术机器人的配准的系统，所述系统包括：动态参考基，所述动态参考基包含至少一个阵列标记物；动态参考基杆，所述动态参考基杆与所述动态参考基相关联；监视标记物，所述监视标记物被布置在离所述动态参考基预定距离处；监视标记物杆，所述监视标记物杆与所述监视标记物相关联；以及临时分组元件，所述临时分组元件被配置成收纳所述监视本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监测患者与外科手术机器人的配准的系统，所述系统包括：动态参考基，所述动态参考基包含至少一个阵列标记物；动态参考基杆，所述动态参考基杆连接到所述动态参考基；以及监视标记物，所述监视标记物被布置在离所述动态参考基预定距离处，其中，所述监视标记物被配置成独立于所述动态参考基固定到所述患者上。

【技术特征摘要】
2017.03.03 US 15/448,6701.一种用于监测患者与外科手术机器人的配准的系统，所述系统包括：动态参考基，所述动态参考基包含至少一个阵列标记物；动态参考基杆，所述动态参考基杆连接到所述动态参考基；以及监视标记物，所述监视标记物被布置在离所述动态参考基预定距离处，其中，所述监视标记物被配置成独立于所述动态参考基固定到所述患者上。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述监视标记物被配置成与所述动态参考基配准。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述外科手术机器人确定所述动态参考基已经基于所述预定距离的改变而移动。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述监视标记物与所述动态参考基杆的纵轴偏移。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·伯科威茨，J·福赛斯，S·M·乔许，N·R·克劳福德，N·约翰逊，
申请(专利权)人：格罗伯斯医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US