具有嵌入式成像仪的机器人手术系统技术方案

本公开涉及机器人手术系统和相应的方法。所述系统包括至少一个机器人臂和耦合到所述机器人臂的辐射源。所述系统还包括具有数字成像接收器的手术台，所述数字成像接收器配置为基于从所述辐射源接收的辐射输出电信号。具有处理器和存储器的控制器被配置为接收所述电信号并基于所述电信号在所述手术台上生成患者的初始图像。所述控制器基于所述辐射源的方向将所述初始图像转换为转换图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有嵌入式成像仪的机器人手术系统相关申请的交叉引用本申请要求2016年6月3日提交的第62/345,168号美国临时申请的权益和优先权，所述美国临时申请的全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
机器人手术系统，如远程手术系统，用于进行微创外科手术，提供了优于传统开放手术技术的许多益处，包括减轻疼痛、缩短住院时间、更快恢复正常活动、最小化瘢痕、缩短恢复时间和减少组织损伤。机器人手术系统可以具有多个机器人臂，其响应于外科医生观察捕获的图像的输入装置的移动而移动附接的器械或工具，诸如图像捕获装置、抓紧器、吻合器、电外科器械等。通过手术部位的图像捕获装置。在外科手术过程中，每个工具都可以通过开口(例如，腹腔镜孔)插入患者体内并定位以操纵手术部位处的组织。开口位于患者身体附近，使得手术仪器可以用于协作地进行外科手术，并且图像捕获装置可以观察手术部位。在外科手术过程中，可能需要放射摄影成像以查看患者内部解剖结构的状态以及位于其中的任何手术工具的位置。放射摄影成像通过带入手术室的C型臂式荧光镜，或者是安装在手术室内的专用荧光镜进行。可能必须将机器人手术系统与患者断开并移出，以便将荧光镜定位在患者附近以获得放射摄影图像。机器人手术系统的断开、移动和重连将延迟外科手术。由于这种延迟，放射摄影图像可能不能充分用作安全监测步骤或用于监测外科手术的进展。因此，需要在不移动手术机器人手术系统的情况下获得放射摄影图像。
技术实现思路
在本公开的一个方面，提供了一种机器人手术系统。所述机器人手术系统包括至少一个机器人臂和可拆卸地耦合到所述机器人臂的辐射源。所述系统还包括具有数字成像接收器的手术台，所述数字成像接收器配置为基于从所述辐射源接收的辐射输出电信号。配置具有处理器和存储器的控制器以接收所述电信号并基于所述电信号在所述手术台上生成患者的初始图像。所述控制器基于所述辐射源相对于所述数字成像接收器的方向将所述初始图像转换为转换图像。在实施例中，所述控制器确定所述辐射源相对于所述数字成像接收器的姿势。所述姿势可包括所述辐射源限定的成像轴线与垂直于所述数字成像接收器限定的平面延伸的轴线之间的角度。所述姿势可包括所述辐射源相对于所述数字成像接收器的位置。所述控制器可基于所述角度将所述初始图像转换为转换图像。在一些实施例中，所述初始图像可以是所述患者沿所述辐射源成像轴线的成角度(例如非垂直)的视图。在一些实施例中，所述控制器可执行移动计划以生成患者的3D重建。所述移动计划可以使所述控制器移动所述辐射源多次。所述控制器可生成多个初始图像，其中每个初始图像对应于每次所述辐射线源移动。可以将所述多个初始图像转换为用于生成3D重建的多个切片。在本公开的另一方面，提供了一种使用机器人手术系统为患者成像的方法。该方法包括从辐射源发射辐射，使用手术台上包括的数字成像接收器接收来自辐射源的辐射，以及将接收的辐射转化成电信号。将电信号转化成初始图像，基于辐射源相对于数字图像接收器的姿势将初始图像转换为转换图像。在一些实施例中，该方法还包括由所述辐射源的位置和所述辐射源限定的成像轴线与垂直于所述数字成像接收器限定的平面的线之间的角度来确定所述辐射源相对于所述数字成像接收器的姿势。所述初始图像基于所述姿势转换为转换图像。在一些实施例中，初始图像可以是患者的倾斜视图。在一些实施例中，执行移动计划以生成患者的3D重建。移动计划可以使辐射源移动多次。将生成多个初始图像，其中每个初始图像对应于每次辐射源移动。可以将所述多个初始图像转换为用于生成3D重建的多个切片。附图说明下面参考附图描述本公开的各个方面，附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，其中：图1是根据本公开的机器人手术系统的用户界面和机器人系统的示意图；图2是根据本公开的成像系统的示意图；图3是描绘本公开的成像系统的操作的流程图；及图4是描绘本公开的成像系统的另一操作的流程图。具体实施方式可以在不使用传统C型臂式荧光镜的情况下获得荧光透视图像。本公开涉及使用机器人手术系统获得荧光透视图像的系统和方法。在本文所述的系统中，将辐射源并入到附接到机器人手术系统的臂的末端效应器中。可以将接收器并入到手术台中或放置在手术台上。将接收器配置为接收由辐射源发射的x射线。将接收的x射线转化成具有倾斜透视图的图像，然后将其转换成具有相对于患者的垂直透视图的图像。通过将辐射源作为末端效应器放置在机器人臂上并且将接收器放置在手术台上，可以生成放射照片而无需将手术机器人移到独立成像装置，例如C型臂式荧光镜或专用荧光镜的路径之外。通过了解末端效应器相对于由手术台表面限定的平面的方向的角度，可以校正所获得的图像以产生适当的图像，即患者的垂直透视图。转到图1，机器人手术系统100可以与一个或多个控制台102一起使用，控制台102紧邻手术室或位于远程位置。在这种情况下，一组临床医生或护士可以为患者准备进行手术并且为机器人手术系统100配置一个或多个末端效应器104，而另一名临床医生(或另一组临床医生)通过机器人手术系统100远程控制该仪器。正如可以认识到的那样，高度熟练的临床医生可以进行多个场所的多个操作而无需离开他/她的远程控制台，这既在经济上有利，又对患者或一系列患者有益。手术系统100的机器人臂106通常通过控制器110与一对主手柄108耦合。控制器110可以与控制台102集成在一起，或者作为手术室内的独立装置提供。手柄106可由临床医生移动以产生与机器人臂106附连的任何类型的末端效应器104(例如，探针、机械或电外科学末端效应器、抓握器、刀、剪刀、吻合器等)的工作端的相应移动。例如，末端效应器104可以是包括图像捕获装置的探针。控制台102包括配置为显示二维或三维图像的显示装置112。显示装置112显示手术部位的三维图像，其可包括由位于臂106的末端114上的末端效应器104捕获的数据和/或包括由位于手术室周围的成像装置(例如，位于手术部位内的成像装置，位于患者附近的成像装置，位于成像臂远端的成像装置)捕获的数据。成像装置可以捕获手术部位的视觉图像、红外图像、超声图像、X射线图像、热图像和/或任何其它已知的实时图像。成像装置将捕获的成像数据发送到控制器110，控制器110由成像数据实时地创建手术部位的图像，并将图像发送到显示装置112以进行显示。可以缩放主手柄108的移动，使得工作端具有与由临床医生的操作手所进行的移动不同、更小或更大的相应移动。比例因子或传动比可以是可调节的，以便操作者可以控制末端效应器104的工作端的分辨率。在手术系统100的操作期间，主手柄108由临床医生操作以产生机器人臂106和/或末端效应器104的相应移动。主手柄108向控制器110提供信号，然后控制器110向一个或多个驱动马达114提供相应的信号。一个或多个驱动马达114与机器人臂106耦合，以便移动机器人臂106和/或末端效应器104。主手柄108可以包括各种触觉部116，以向临床医生提供与各种组织参数或条件有关的反馈，例如，由于操纵、切割或以其它方式处理产生的组织阻力，由仪器施加到组织上的压力，组织温度、组织阻抗等。正如可以认识到的那样，这种触觉部116为临床医生提供了模拟实际操作条件的增强的触觉反馈。触觉部116可以包含振动马达、电动式聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人手术系统，其包括：至少一个机器人臂；可拆卸地耦合到所述机器人臂的辐射源；具有数字成像接收器的手术台，所述数字成像接收器配置为基于从所述辐射源接收的辐射输出电信号；和具有处理器和存储器的控制器，所述控制器配置为接收所述电信号并基于所述电信号在所述手术台上生成患者的初始图像，其中所述控制器基于所述辐射源相对于所述数字成像接收器的方向将所述初始图像转换为转换图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.03 US 62/345,1681.一种机器人手术系统，其包括：至少一个机器人臂；可拆卸地耦合到所述机器人臂的辐射源；具有数字成像接收器的手术台，所述数字成像接收器配置为基于从所述辐射源接收的辐射输出电信号；和具有处理器和存储器的控制器，所述控制器配置为接收所述电信号并基于所述电信号在所述手术台上生成患者的初始图像，其中所述控制器基于所述辐射源相对于所述数字成像接收器的方向将所述初始图像转换为转换图像。2.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中所述控制器确定所述辐射源相对于所述数字成像接收器的姿势。3.根据权利要求2所述的机器人手术系统，其中所述姿势包括所述辐射源限定的成像轴线与垂直于所述数字成像接收器限定的平面延伸的轴线之间的角度。4.根据权利要求3所述的机器人手术系统，其中所述姿势包括所述辐射源相对于所述数字成像接收器的位置。5.根据权利要求2所述的机器人手术系统，其中所述控制器基于所确定的姿势将所述初始图像转换为转换图像。6.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中所述初始图像是所述患者沿所述辐射源成像轴线的倾斜视图。7.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中所述控制器执行移动计划以生成患者的3D重建。8.根据权利要求7所述的机器人手术系统，其中所述移动计划使所述控制器移动所述辐射源多次。9.根据权利要求8所述的机器人手术系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：德怀特·梅格兰，卡希夫·伊克拉姆，
申请(专利权)人：柯惠LP公司，
类型：发明
国别省市：美国,US