用于定位传感器的配准的系统和方法技术方案

提供了用于定位传感器的配准的系统和方法。在一方面，系统包括器械和处理器，该处理器被配置成提供用于沿着内腔网络的第一分支驱动器械的第一组命令，第一分支位于到模型内的靶的路径之外。处理器还被配置成在沿着第一分支驱动器械期间跟踪一组一个或更多个配准参数，并且确定该组配准参数满足配准标准。处理器还被配置成基于在沿着第一分支和第二分支驱动器械期间从一组定位传感器接收到的定位数据来确定定位传感器坐标系与模型坐标系之间的配准。

Registration system and method for positioning sensor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于定位传感器的配准的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2018年3月28日提交的美国临时申请第62/649,513号的权益，该临时申请的全部内容通过引用并入本文中。
本文公开的系统和方法涉及用于定位传感器的配准的系统和方法，并且更具体地涉及将定位传感器坐标系配准到另一坐标系。
技术介绍
诸如内窥镜检查(例如，支气管镜检查)的医疗过程可以涉及将医疗工具插入到患者的内腔网络(例如，气道)中以用于诊断和/或治疗目的。手术机器人系统可以用于在医疗过程期间控制医疗工具的插入和/或操纵。手术机器人系统可以包括至少一个机器人臂，其包括操纵器组件，该操纵器组件可以用于在医疗过程之前和期间控制医疗工具的定位。手术机器人系统还可以包括(一个或更多个)定位传感器，其被配置成生成指示医疗工具的远端相对于定位传感器坐标系的位置的定位数据。手术机器人系统还可以利用患者的内腔网络的模型，该模型可以相对于模型坐标系来限定。定位传感器坐标系可以不与模型坐标系配准，并且因此系统可以执行实现定位传感器坐标系与模型坐标系之间的配准的处理，使得从(一个或更多个)定位传感器接收到的定位数据可以用于确定医疗工具的远端相对于模型的位置。
技术实现思路
本公开内容的系统、方法和装置均具有若干创新方面，其中没有一个方面单独地负责本文中公开的期望属性。在一方面，提供了一种系统，该系统包括：器械，其包括一组一个或更多个定位传感器，该组定位传感器被配置成生成指示该组定位传感器在定位传感器坐标系中的位置的定位数据；一组器械操纵器，其被配置成控制器械的远端的移动；一组处理器；以及至少一个计算机可读存储器，其与该组处理器通信并且其上存储有患者的内腔网络的模型，该模型包括模型坐标系内的靶和到靶的路径。存储器还可以存储有用于使该组处理器执行以下操作的计算机可执行指令：向该组器械操纵器提供用于沿着内腔网络的第一分支驱动器械的第一组命令，第一分支位于到靶的路径之外；在沿着第一分支驱动器械期间跟踪一组一个或更多个配准参数；确定该组配准参数满足配准标准；向该组器械操纵器提供用于使器械返回到路径以及沿着第二分支驱动器械的第二组命令，第二分支是到靶的路径的一部分；以及基于在沿着第一分支和第二分支驱动器械期间从该组定位传感器接收到的定位数据来确定定位传感器坐标系与模型坐标系之间的配准。在另一方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有指令，所述指令在被执行时使至少一个计算装置执行以下操作：向一组器械操纵器提供用于沿着内腔网络的第一分支驱动器械的第一组命令，器械包括一组一个或更多个定位传感器，该组定位传感器被配置成生成指示该组定位传感器在定位传感器坐标系中的位置的定位数据，一组器械操纵器被配置成控制器械的远端的移动，存储器上存储有患者的内腔网络的模型，该模型包括模型坐标系内的靶和到靶的路径，第一分支位于到靶的路径之外；在沿着第一分支驱动器械期间跟踪一组一个或更多个配准参数；确定该组配准参数满足配准标准；向该组器械操纵器提供用于使器械返回到路径以及沿着第二分支驱动器械的第二组命令，第二分支是到靶的路径的一部分；以及基于在沿着第一分支和第二分支驱动器械期间从该组定位传感器接收到的定位数据来确定定位传感器坐标系与模型坐标系之间的配准。在又一方面，提供了一种配准一组一个或更多个定位传感器的方法，该方法包括：向一组器械操纵器提供用于沿着内腔网络的第一分支驱动器械的第一组命令，器械包括一组定位传感器，该组定位传感器被配置成生成指示该组定位传感器在定位传感器坐标系中的位置的定位数据，一组器械操纵器被配置成控制器械的远端的移动，存储器上存储有患者的内腔网络的模型，该模型包括模型坐标系内的靶和到靶的路径，第一分支位于到靶的路径之外；在沿着第一分支驱动器械期间跟踪一组一个或更多个配准参数；确定该组配准参数满足配准标准；向该组器械操纵器提供用于使器械返回到路径以及沿着第二分支驱动器械的第二组命令，第二分支是到靶的路径的一部分；以及基于在沿着第一分支和第二分支驱动器械期间从该组定位传感器接收到的定位数据来确定定位传感器坐标系与模型坐标系之间的配准。在再一方面，提供了一种系统，该系统包括：一组一个或更多个处理器和至少一个计算机可读存储器，其与该组处理器通信并且存储有患者的内腔网络的模型，该模型包括模型坐标系内的靶和到靶的路径，存储器上还存储有用于使一组处理器执行以下操作的计算机可执行指令：提供用于经由显示装置显示内腔网络的指令；接收靶在模型坐标系内的定位的指示；识别内腔网络中的第一分支和第二分支，第一分支位于到靶的路径之外，第二分支是到靶的路径的一部分；生成用于沿着第一分支、从第一分支回到该路径并且沿着第二分支驱动器械的远端的一组指令，其中，在根据指令驱动器械期间从一组一个或更多个定位传感器接收到的定位数据有利于定位数据的定位坐标系与模型坐标系之间的配准；以及确定针对在沿着第一分支驱动器械期间跟踪的一个或更多个配准参数的配准标准。在又一方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有指令，所述指令在被执行时使至少一个计算装置执行以下操作：提供用于经由显示装置显示内腔网络的指令；该内腔网络存储在非暂态计算机可读存储介质上，并且该模型包括模型坐标系内的靶和到靶的路径；接收靶在模型坐标系内的定位的指示；识别内腔网络中的第一分支和第二分支，第一分支位于到靶的路径之外，第二分支是到靶的路径的一部分；生成用于沿着第一分支、从第一分支回到该路径并且沿着第二分支驱动器械的远端的一组指令，其中，在根据指令驱动器械期间从一组一个或更多个定位传感器接收到的定位数据有利于定位数据的定位坐标系与模型坐标系之间的配准；以及确定针对在沿着第一分支驱动器械期间跟踪的一个或更多个配准参数的配准标准。在另一方面，提供了一种手术前规划的方法，该方法包括：提供用于经由显示装置显示内腔网络的指令；该内腔网络存储在非暂态计算机可读存储介质上，并且该模型包括模型坐标系内的靶和到靶的路径；接收靶在模型坐标系内的定位的指示；识别内腔网络中的第一分支和第二分支，第一分支位于到靶的路径之外，第二分支是到靶的路径的一部分；生成用于沿着第一分支、从第一分支回到该路径并且沿着第二分支驱动器械的远端的一组指令，其中，在根据指令驱动器械期间从一组一个或更多个定位传感器接收到的定位数据有利于定位数据的定位坐标系与模型坐标系之间的配准；以及确定针对在沿着第一分支驱动器械期间跟踪的一个或更多个配准参数的配准标准。附图说明在下文中将结合附图来描述所公开的方面，提供这些附图是为了说明而不是限制所公开的方面，其中，相同的附图标记表示相同的元件。图1示出了被布置成用于诊断和/或治疗支气管镜检查过程的基于推车的机器人系统的实施方式。图2描绘了图1的机器人系统的另外的方面。图3示出了被布置成用于输尿管镜检查的图1的机器人系统的实施方式。图4示出了被布置成用于血管过程的图1的机器人系统的实施方式。图5示出了被布置成用于支气管镜检查过程的基于台的机器人系统的实施方式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：/n器械，其包括一组一个或更多个定位传感器，所述一组定位传感器被配置成生成指示所述一组定位传感器在定位传感器坐标系中的位置的定位数据；/n一组器械操纵器，其被配置成控制所述器械的远端的移动；/n一组处理器；以及/n至少一个计算机可读存储器，其与所述一组处理器通信，并且所述至少一个计算机可读存储器上存储有患者的内腔网络的模型，所述模型包括模型坐标系内的靶和到所述靶的路径，所述存储器上还存储有用于使所述一组处理器执行以下操作的计算机可执行指令：/n向所述一组器械操纵器提供用于沿着所述内腔网络的第一分支驱动所述器械的第一组命令，所述第一分支位于到所述靶的路径之外；/n在沿着所述第一分支驱动所述器械期间跟踪一组一个或更多个配准参数；/n确定所述一组配准参数满足配准标准；/n向所述一组器械操纵器提供用于使所述器械返回到所述路径以及沿着第二分支驱动所述器械的第二组命令，所述第二分支是到所述靶的路径的一部分；以及/n基于在沿着所述第一分支和所述第二分支驱动所述器械期间从所述一组定位传感器接收到的定位数据来确定所述定位传感器坐标系与所述模型坐标系之间的配准。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180328 US 62/649,5131.一种系统，包括：
器械，其包括一组一个或更多个定位传感器，所述一组定位传感器被配置成生成指示所述一组定位传感器在定位传感器坐标系中的位置的定位数据；
一组器械操纵器，其被配置成控制所述器械的远端的移动；
一组处理器；以及
至少一个计算机可读存储器，其与所述一组处理器通信，并且所述至少一个计算机可读存储器上存储有患者的内腔网络的模型，所述模型包括模型坐标系内的靶和到所述靶的路径，所述存储器上还存储有用于使所述一组处理器执行以下操作的计算机可执行指令：
向所述一组器械操纵器提供用于沿着所述内腔网络的第一分支驱动所述器械的第一组命令，所述第一分支位于到所述靶的路径之外；
在沿着所述第一分支驱动所述器械期间跟踪一组一个或更多个配准参数；
确定所述一组配准参数满足配准标准；
向所述一组器械操纵器提供用于使所述器械返回到所述路径以及沿着第二分支驱动所述器械的第二组命令，所述第二分支是到所述靶的路径的一部分；以及
基于在沿着所述第一分支和所述第二分支驱动所述器械期间从所述一组定位传感器接收到的定位数据来确定所述定位传感器坐标系与所述模型坐标系之间的配准。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述配准包括所述定位坐标系与所述模型坐标系之间的平移和旋转中的至少一个。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一分支和所述第二分支是不对称的。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一分支位于所述内腔网络的相对于所述靶的对侧。


5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述定位传感器坐标系与所述模型坐标系之间的配准还基于所述第一组命令和所述第二组命令。


6.根据权利要求1所述的系统，还包括：
一组一个或更多个用户输入装置，
其中，所述存储器上还存储有用于使所述一组处理器执行以下操作的计算机可执行指令：基于从所述一个或更多个用户输入装置接收到的用户输入来生成所述第一组命令和所述第二组命令。


7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述存储器上还存储有用于使所述一组处理器执行以下操作的计算机可执行指令：
向所述一组器械操纵器提供用于将所述器械驱动到所述内腔网络内的第一定位的第三组命令，
其中，所述定位传感器坐标系与所述模型坐标系之间的配准还基于在所述器械的远端在距所述第一定位的阈值距离内时从所述一组定位传感器接收到的定位数据。


8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述存储器上还存储有用于使所述一组处理器执行以下操作的计算机可执行指令：
向所述一组器械操纵器提供用于在到达所述第一定位之后缩回所述器械的第四组命令；以及
基于所述第三组命令和所述第四组命令来确定所述第一定位在所述模型坐标系内的位置，
其中，所述定位传感器坐标系与所述模型坐标系之间的配准还基于在从所述第一定位缩回所述器械之前接收到的定位数据。


9.根据权利要求7所述的系统，其中：
所述器械还包括摄像装置，
其中，所述存储器上还存储有用于使所述一组处理器执行以下操作的计算机可执行指令：
基于对从所述摄像装置接收到的图像的分析来确定所述器械的远端的位置；以及
基于所确定的所述器械的远端的位置来确定所述器械的远端的远端在距所述第一定位的阈值距离内。


10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述存储器上还存储有用于使所述一组处理器执行以下操作的计算机可执行指令：
在沿着所述第一分支和所述第二分支驱动所述器械时，生成表示所述器械的远端相对于所述定位坐标系的定位的一组定位数据点；以及
基于所述第一组命令和所述第二组命令来生成表示所述器械的远端相对于所述模型坐标系的定位的一组模型点，
其中，所述定位坐标系与所述模型坐标系之间的配准还基于所述定位坐标系中的所述一组定位数据点到所述模型坐标系中的所述一组模型点的映射。


11.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述一组一个或更多个配准参数包括到所述第一分支中的插入深度，
所述存储器上还存储有用于使所述一组处理器执行以下操作的计算机可执行指令：
响应于到所述第一分支中的插入深度大于阈值插入深度来确定所述一组配准参数满足所述配准标准。


12.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有在被执行时使至少一个计算装置执行以下操作的指令：
向一组器械操纵器提供用于沿着内腔网络的第一分支驱动器械的第一组命令，所述器械包括一组一个或更多个定位传感器，所述一组定位传感器被配置成生成指示所述一组定位传感器在定位传感器坐标系中的位置的定位数据，所述一组器械操纵器被配置成控制所述器械的远端的移动，存储器上存储有患者的内腔网络的模型，所述模型包括模型坐标系内的靶和到所述靶的路径，所述第一分支位于到所述靶的路径之外；
在沿着所述第一分支驱动所述器械期间跟踪一组一个或更多个配准参数；
确定所述一组配准参数满足配准标准；
向所述一组器械操纵器提供用于使所述器械返回到所述路径以及沿着第二分支驱动所述器械的第二组命令，所述第二分支是到所述靶的路径的一部分；以及
基于在沿着所述第一分支和所述第二分支驱动所述器械期间从所述一组定位传感器接收到的定位数据来确定所述定位传感器坐标系与所述模型坐标系之间的配准。


13.根据权利要求12所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，所述配准包括所述定位坐标系与所述模型坐标系之间的平移和旋转中的至少一个。


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【专利技术属性】
技术研发人员：苏巴西尼·斯里尼瓦桑，大卫·保罗·努南，大卫·伯迪克·贝尔曼，布里安·马修·佩特瑙德，
申请(专利权)人：奥瑞斯健康公司，
类型：发明
国别省市：美国;US