【技术实现步骤摘要】
用于在外科手术过程中减少跟踪中断的导航系统和方法本申请是申请日为2016年2月24日、申请号为201680008515.3，专利技术名称为“用于在外科手术过程中减少跟踪中断的导航系统和方法”的专利技术专利申请的分案申请。对相关申请的交叉引用本申请要求于2015年2月25日提交的美国临时专利申请No.62/120,585的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本公开一般而言涉及用于在外科手术过程中减少跟踪中断的导航系统和方法。
技术介绍
导航系统辅助用户定位物体。例如，导航系统用在工业、航空航天和医疗应用中。在医疗领域中，导航系统辅助外科医生相对于患者的解剖结构放置外科手术工具。使用导航系统的外科手术包括神经外科和矫形外科手术。通常，工具和解剖结构与显示器上显示的它们的相对移动一起被跟踪。导航系统可以采用光信号、声波、磁场、射频信号等，以便跟踪物体的位置和/或朝向。导航系统常常包括附连到被跟踪的物体的跟踪设备。定位器与跟踪设备上的跟踪元件协作，以确定跟踪设备的位置，并最终确定物体的位置和/...
【技术保护点】
1.一种操作系统的方法，所述系统包括被配置为支撑手术工具的操纵器、包括定位器和跟踪器的导航系统以及耦合到所述操纵器和所述导航系统的一个或多个控制器，所述定位器包括视场，所述方法包括所述一个或多个控制器：/n通过建立跟踪器和定位器之间的视线关系，检测定位器的视场内的跟踪器；/n基于所述视线关系生成虚拟视线边界；/n将虚拟对象与操纵器或手术工具中的一个或多个相关联；/n预测性地确定所述操纵器或所述手术工具中的一个或多个的计划的移动是否将引起所述虚拟对象与所述虚拟视线边界之间的虚拟碰撞；以及/n基于预测性地确定所计划的移动是否将引起所述虚拟碰撞的结果来启用响应。/n
【技术特征摘要】
20150225 US 62/120,5851.一种操作系统的方法，所述系统包括被配置为支撑手术工具的操纵器、包括定位器和跟踪器的导航系统以及耦合到所述操纵器和所述导航系统的一个或多个控制器，所述定位器包括视场，所述方法包括所述一个或多个控制器：
通过建立跟踪器和定位器之间的视线关系，检测定位器的视场内的跟踪器；
基于所述视线关系生成虚拟视线边界；
将虚拟对象与操纵器或手术工具中的一个或多个相关联；
预测性地确定所述操纵器或所述手术工具中的一个或多个的计划的移动是否将引起所述虚拟对象与所述虚拟视线边界之间的虚拟碰撞；以及
基于预测性地确定所计划的移动是否将引起所述虚拟碰撞的结果来启用响应。
2.根据权利要求1所述的方法，包括所述一个或多个控制器通过以下步骤预测性地确定所述操纵器或所述外科手术工具中的一个或多个的所述计划的移动是否将引起所述虚拟对象与所述虚拟视线边界之间的所述虚拟碰撞：
在多个时间帧上模拟与操纵器或手术工具中的一个或多个相对于虚拟视线边界的计划移动对应的虚拟对象的计划移动，以及
针对所述多个时间帧中的每一个，评估所述虚拟对象的几何特征是否将通过满足或超过到所述虚拟视线边界的阈值距离而引起所述虚拟碰撞。
3.根据权利要求1所述的方法，其中启用所述响应包括所述一个或多个控制器响应于所述计划的移动将不引起所述虚拟碰撞的结果而根据所述计划的移动控制所述操纵器或所述外科手术工具中的一个或多个的移动。
4.根据权利要求1所述的方法，其中启用所述响应包括所述一个或多个控制器响应于所述计划的移动将引起所述虚拟碰撞的结果根据改变的移动来控制所述操纵器或所述外科手术工具中的一个或多个的移动，其中所述改变的移动不同于所述计划的移动并且避免所述虚拟碰撞。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中启用所述响应包括所述一个或多个控制器响应于所述计划的移动将引起所述虚拟碰撞的结果而约束所述操纵器或所述外科手术工具中的一个或多个的移动。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，启用所述响应包括所述一个或多个控制器生成以下中的一个或多个：听觉、视觉、振动或触觉反馈。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，启用所述响应包括所述一个或多个控制器响应于所述计划的移动将引起所述虚拟碰撞的结果而在显示设备上图形地表示用于避免所述虚拟碰撞的指令。
8.根据权利要求7所述的方法，其中指令用于重新定位所述操纵器或所述手术工具中的一个或多个。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述操纵器或所述手术工具中的一个或多个的所述计划的移动对应于用于移除手术部位的材料的目标体积的部分的所述手术工具的计划的移动，其中材料的所述目标体积由一个或多个切割边界限定。
10.一种系统，包括：
操纵器，被配置成支撑手术工具；
导航系统，包括定位器和跟踪器，该定位器包括视场；以及
一个或多个控制器，耦合到所述操纵器和所述导航系统，所述一个或多个控制器被配置成：
通过建立跟踪器和定位器之间的视线关系来检测定位器的视场内的跟踪器；
基于所述视线关系生成虚拟视线边界；
将虚拟对象与操纵器或手术工具中的一个或多个相关联；
预测性地确定所述操纵器或所述手术工具中的一个或多个的计划的移动是否将引起所述虚拟对象与所述虚拟视线边界之间的虚拟碰撞；以及
基于预测性地确定所述计划的移动是否将引起所述虚拟碰撞的结果来启用响应。
11.一种用于与被配置成支撑手术工具的操纵器一起使用的导航系统，所述导航系统包括：
包括视场的定位器和跟踪器；以及
一个或多个控制器，其被配置为：
通过建立跟踪器和定位器之间的视线关系来检测定位器的视场内的跟踪器；
基于所述视线关系生成虚拟视线边界；
将虚拟对象与操纵器或手术工具中的一个或多个相关联；以及
预测性地确定所述操纵器或所述手术工具中的一个或多个的计划的移动是否将引起所述虚拟对象与所述虚拟视线边界之间的虚拟碰撞。
12.一种操作导航系统的方法，所述导航系统包括一个或多个控制器、包括视场的定位器和跟踪器，所述方法包括所述一个或多个控制器：
通过建立跟踪器和定位器之间的视线关系，检测定位器的视场内的跟踪器；
基于所述视线关系生成虚拟视线边界；
将虚拟对象与操纵器或耦合到所述操纵器的手术工具中的一个或多个相关联；以及
预测性地确定所述操纵器或所述手术工具中的一个或多个的计划的移动是否将引起所述虚拟对象与所述虚拟视线边界之间的虚拟碰撞。
13.一种操作系统的方法，所述系统包括被配置为支撑手术工具的操纵器、导航系统、以及耦合到所述操纵器和所述导航系统的一个或多个控制器，导航系统包括定位器以及耦合到所述操纵器或所述手术工具中的一个或多个的跟踪器，定位器包括视场，所述方法包括所述一个或多个控制器：
检测定位器的视场内的跟踪器；
基于定位器的视场生成虚拟视场边界；
将虚拟对象与所述跟踪器相关联；
预测性地确定所述操纵器或所述手术工具中的一个或多个的计划移动是否将引起所述虚拟对象与所述虚...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·莫克特苏马·德拉巴雷拉，D·W·马拉克沃斯基，
申请(专利权)人：马科外科公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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