用于确定细长工具轨迹的系统和方法技术方案

公开了用于确定细长工具轨迹并使用细长工具来击打目标的系统和方法。一种用于确定细长工具轨迹的系统包括存储器模块，所述存储器模块被配置为从3D成像设备接收主体的初步三维(3D)图像的成像数据，所述主体包括不透明主体表面，目标和在所述主体表面与所述目标之间的至少一个遮挡，以及与所述存储器模块通信地耦合的处理器。处理器被配置为处理来自3D成像设备的身体的初步3D图像以获得目标，身体表面和至少一个遮挡的位置数据；以及基于目标相对于身体表面和至少一个遮挡的位置，确定用于细长工具撞击目标的至少一个轨迹。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定细长工具轨迹的系统和方法
本专利技术广义上涉及一种用于确定细长工具轨迹的系统和方法。
技术介绍
在外科手术中有几种将针插入患者体内的方法。例如，外科医生可以通过将针的一端放置在患者的皮肤上，并且基于实时成像数据重复地倾斜针的另一端以在针和靶之间建立对准来手动执行手术。使用该方法，患者和手术人员可暴露于过量的辐射，这可能造成潜在的健康危害。以使外科手术自动化，已引入诸如机械臂和柔性针的医疗器械。然而，这些器械中的大多数仅模拟与临床医生的远程控制的手动过程。因此，使用这些器械执行的外科手术仍然容易产生可能损害手术结果的人为错误。在外科手术中的人为误差可引起并发症，例如内部出血和气胸。由于这些人为错误，可能必须将针取出以重复整个过程。这会加重患者的状况，因为患者身体的多个穿刺可能增加患者的风险。因此存在提供一种用于击打闭塞目标的系统和方法，所述闭塞目标寻求解决上述问题中的至少一个或提供有用的替代。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于确定细长工具的轨迹的系统，所述系统包括：存储器模块，其经配置以从3D成像装置接收主体的初步三维(3D)图像的成像数据，所述主体包括不透明主体表面，目标及所述主体表面与所述目标之间的至少一个闭塞；处理器，所述处理器与所述存储器模块通信地耦合，其中所述处理器被配置为：从所述3D成像装置处理所述身体的所述初步3D图像以获得所述目标，身体表面和至少一个闭塞的位置数据；以及基于所述目标相对于所述身体表面的位置和至少一个遮挡来确定所述细长工具撞击所述目标的至少一个轨迹。所述处理器还可以被配置为确定所述身体表面上的至少一个工具插入点，以确定所述细长工具撞击所述目标的所述至少一个轨迹。所述处理器还可以被配置为确定所述身体表面上的所述插入点，所述插入点具有所述身体表面与所述目标之间的最短距离。所述处理器可进一步经配置以确定所述主体表面上的所述插入点，使得所述插入点与所述目标之间的线绕过所述至少一个闭塞。所述处理器可进一步经配置以确定所述目标的质心的坐标以获得所述目标的位置数据。所述系统可进一步包括耦合到所述处理器的显示装置，其中所述处理器可进一步经配置以基于所确定的所述至少一个轨迹来模拟所述细长工具的轨迹以用于在所述显示装置上显示。根据本专利技术的第二方面，提供了一种使用细长工具击打目标的系统，该系统包括：3D成像装置；所述系统被限定在连接到所述3D成像装置的所述第一方面中；调节机构，所述调节机构被构造成调节所述细长工具相对于所述插入点的角度取向；以及致动器，所述致动器联接到所述调节机构，用于根据从所述处理器接收的信号移动所述调节机构，其中，所述3D成像设备还被配置为捕获所述主体和所述细长工具的实时3D图像，所述处理器还被配置为基于所述实时3D图像来控制所述调整机构以使所述细长工具的纵向轴线与所选择的轨迹对准，所述处理器还被配置为基于所述插入点和所述目标的位置数据来计算所述插入点与所述目标之间的撞击距离；以及其中所述致动器被配置成基于所述细长工具在对准处的所述角定向和所计算的撞击距离来朝向所述目标驱动所述细长工具。所述处理器还可以被配置为将所述实时3D图像与所述初步3D图像相关联，以将所述细长工具与所选择的轨迹对准。所述3D成像设备可以包括选自由磁共振成像(MRI)机器，计算机断层扫描(CT)扫描仪和X射线透视仪组成的组中的至少一个。所述调节机构可包括底座和平台，其中所述平台被配置成平行于所述底座。所述调节机构还可包括将所述底座与所述平台连接的多个臂，所述多个臂被配置成沿着平行于所述基座的平面移动所述平台，以调整所述细长工具相对于所述插入点的所述角度定向。所述平台可包括用于支撑所述细长工具的球关节顺应性，所述球关节顺应性包括被配置成允许所述细长工具通过其滑动移动的孔。所述调节机构还可包括可从所述平台拆卸的工具夹持器。根据本专利技术的第三方面，提供了一种用于确定细长工具的轨迹的方法，所述方法包括以下步骤：接收主体的初步三维(3D)图像，所述主体包括不透明主体表面，目标以及所述主体表面与所述目标之间的至少一个闭塞；从所述3D成像设备处理所述身体的所述初步3D图像以获得所述目标，身体表面和至少一个遮挡的位置数据；以及基于所述目标相对于所述身体表面的位置和至少一个遮挡来确定所述细长工具撞击所述目标的至少一个轨迹。确定所述细长工具撞击所述目标的所述至少一个轨迹的步骤可包括确定所述身体表面上的至少一个工具插入点。确定身体表面上的至少一个工具插入点的步骤可以包括确定在身体表面和目标之间具有最短距离的插入点。确定所述主体表面上的所述至少一个工具插入点的步骤可包括确定所述主体表面上的所述插入点，使得所述插入点与所述目标之间的线绕过所述至少一个闭塞。处理身体的初步3D图像以获得目标的位置数据的步骤可包括确定目标的质心的坐标。该方法还可以包括基于所确定的至少一个轨迹来模拟细长工具的轨迹以在显示设备上显示的步骤。根据本专利技术的第四方面，提供了一种使用细长工具撞击靶的方法，该方法包括以下步骤：使用如第三方面中所定义的方法来确定用于所述细长工具的至少一个轨迹以撞击所述目标；接收所述主体和所述细长工具的实时3D图像；基于所述实时3D图像将所述细长工具的纵向轴线与选定轨迹对准；基于所述插入点和所述目标的位置数据，计算所述插入点与所述目标之间的击打距离；根据所计算的距离朝向所述目标推进所述细长工具。将所述细长工具的所述纵向轴线与所述选定轨迹对准的步骤可包括将所述实时3D图像与所述初步3D图像相关联。附图说明本专利技术的实施例仅以示例的方式提供，并且从以下书面描述和附图中将被更好地理解和显而易见，其中：图1a示出了示出根据示例实施例的用于确定细长工具的轨迹的设置的示意图。图1b示出了图1a的建立的部件之间的连接。图2a示出了适于在图1a和图1b的系统中使用的调节机构的透视图。图2b示出了图2a的调节机构的前视图。图2c示出了图示使用图2a的调节机构的刀架的两个透视图。图2d示出了使用图2a的调节机构的手术工具的调节。图2e示出了在操作期间的图2a的调节机构的另一示例配置。图3示出了说明使用图1a和图1b的集合的病变的治疗过程的流程图。图4示出ct扫描上的肺的横向平面视图。图5示出了使用图1a和图1b的系统的ct扫描的分割过程。图6示出了图5的分割视图中的病变的质心位置。图7a示出了根据示例实施例的3D体素网格中的病变的第一图示。图7b示出了根据示例实施例的3D体素网格中的病变的第二图示。图8示出了根据示例性实施例的确定手术工具撞击病变的轨迹。图9示出了说明适于实现示例实施例的系统和方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定细长工具的轨迹的系统，所述系统包括：/n存储器模块，其经配置以从3D成像装置接收主体的初步三维(3D)图像的成像数据，所述主体包括不透明主体表面，目标及所述主体表面与所述目标之间的至少一个闭塞；处理器，所述处理器与所述存储器模块通信地耦合，其中所述处理器被配置为：/n从所述3D成像装置处理所述身体的所述初步3D图像以获得所述目标，身体表面和至少一个闭塞的位置数据；以及/n基于所述目标相对于所述身体表面的位置和至少一个遮挡来确定所述细长工具撞击所述目标的至少一个轨迹。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定细长工具的轨迹的系统，所述系统包括：
存储器模块，其经配置以从3D成像装置接收主体的初步三维(3D)图像的成像数据，所述主体包括不透明主体表面，目标及所述主体表面与所述目标之间的至少一个闭塞；处理器，所述处理器与所述存储器模块通信地耦合，其中所述处理器被配置为：
从所述3D成像装置处理所述身体的所述初步3D图像以获得所述目标，身体表面和至少一个闭塞的位置数据；以及
基于所述目标相对于所述身体表面的位置和至少一个遮挡来确定所述细长工具撞击所述目标的至少一个轨迹。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被配置为确定所述身体表面上的至少一个工具插入点，以确定所述细长工具撞击所述目标的所述至少一个轨迹。


3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述处理器还被配置为确定所述体表上具有所述体表与所述目标之间的最短距离的所述插入点。


4.根据权利要求2或3所述的系统，其中，所述处理器进一步经配置以确定所述主体表面上的所述插入点，使得所述插入点与所述目标之间的线绕过所述至少一个闭塞。


5.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中，所述处理器还被配置为确定所述目标的质心的坐标以获得所述目标的位置数据。


6.根据前述任一项权利要求所述的系统，其进一步包括耦合到所述处理器的显示装置，其中所述处理器进一步经配置以基于所确定的所述至少一个轨迹来模拟所述细长工具的轨迹以用于在所述显示装置上显示。


7.一种用于使用细长工具击打目标的系统，所述系统包括：
3D成像装置；
根据权利要求2至4任一项所述的系统，其中，所述系统与所述3D成像装置连接；
调节机构，所述调节机构被构造成调节所述细长工具相对于所述插入点的角度取向；以及
致动器，所述致动器联接到所述调节机构，用于根据从所述处理器接收的信号移动所述调节机构，
其中，所述3D成像设备还被配置为捕获所述主体和所述细长工具的实时3D图像，
所述处理器还被配置为基于所述实时3D图像来控制所述调整机构以使所述细长工具的纵向轴线与所选择的轨迹对准，所述处理器还被配置为基于所述插入点和所述目标的位置数据来计算所述插入点与所述目标之间的撞击距离；以及
其中所述致动器被配置成基于所述细长工具在对准处的所述角定向和所计算的撞击距离来朝向所述目标驱动所述细长工具。


8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述处理器进一步经配置以将所述实时3D图像与所述初步3D图像相关联，以将所述细长工具对准到所述选定轨迹。


9.根据权利要求7或8所述的系统，其中，所述3D成像装置包括选自由磁共振成像(MRI)机器，计算机断层扫描(CT)扫描仪和荧光镜组成的组中的至少一个。


10.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴家伟，吴锦权，
申请(专利权)人：NDR医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG