手术系统技术方案

一种手术系统包含摄像机跟踪系统，所述摄像机跟踪系统基于来自第一跟踪摄像机的指示第一对象的姿势的第一对象跟踪信息，确定第一对象坐标系和第一跟踪摄像机坐标系之间的第一姿势变换。所述摄像机跟踪系统基于来自第二跟踪摄像机的指示所述第一对象的姿势的第一对象跟踪信息来确定所述第一对象坐标系和第二跟踪摄像机坐标系之间的第二姿势变换，并且基于来自所述第二跟踪摄像机的指示第二对象的姿势的第二对象跟踪信息来确定第二对象坐标系和所述第二跟踪摄像机坐标系之间的第三姿势变换。摄像机跟踪系统基于组合所述第一姿势变换、所述第二姿势变换和所述第三姿势变换来确定所述第二对象坐标系和所述第一跟踪摄像机坐标系之间的第四姿势变换。

【技术实现步骤摘要】
手术系统
本公开涉及医疗装置和系统，并且更具体地，涉及手术中的计算机辅助导航。
技术介绍
手术中的计算机辅助导航提供关于患者的解剖的放射照相图像的手术仪器的增强可视化。导航手术通常包含用于通过使用单个近红外(NIR)立体摄像机设置的盘或球体阵列来跟踪手术仪器的方位和定向的组件。在这种场景下，有三个参数共同竞争优化：(1)精度、(2)稳健性和(3)人体工程学。当人员和/或对象阻碍跟踪组件跟踪患者、机器人和手术仪器的姿势的能力时，使用现有导航系统的导航手术程序易于发生触发间歇暂停的事件。需要改进导航系统的跟踪性能。
技术实现思路
本文所公开的各个实施例涉及计算机辅助导航在手术期间的改进。一个或多个扩展现实(XR)头戴式受话器可配备有跟踪摄像机，所述跟踪摄像机向摄像机跟踪系统提供跟踪信息以与来自其它跟踪摄像机的跟踪信息组合，所述其它跟踪摄像机可以是另一XR头戴式受话器的一部分、辅助跟踪棒或其它器械。通过在此公开的各种姿势链操作，摄像机跟踪系统能够以更大的稳健性并通过大范围的运动来跟踪工具和其它对象。在一个实施例中，手术系统包含摄像机跟踪系统，所述摄像机跟踪系统被配置成在手术程序期间从第一跟踪摄像机和第二跟踪摄像机接收与被跟踪对象相关的跟踪信息。摄像机跟踪系统被配置成基于来自第一跟踪摄像机的指示第一对象的姿势的第一对象跟踪信息来确定第一对象坐标系和第一跟踪摄像机坐标系之间的第一姿势变换。摄像机跟踪系统被配置成基于来自第二跟踪摄像机的指示第一对象的姿势的第一对象跟踪信息来确定第一对象坐标系和第二跟踪摄像机坐标系之间的第二姿势变换，并且被配置成基于来自第二跟踪摄像机的指示第二对象的姿势的第二对象跟踪信息来确定第二对象坐标系和第二跟踪摄像机坐标系之间的第三姿势变换。摄像机跟踪系统被配置成基于组合第一姿势变换、第二姿势变换和第三姿势变换来确定第二对象坐标系和第一跟踪摄像机坐标系之间的第四姿势变换。公开了摄像机跟踪系统的相关方法和相关计算机程序产品。在审阅以下附图和详细描述之后，根据实施例的其它手术系统、方法和计算机程序产品对于本领域技术人员来说将是显而易见的。所有此类手术系统、方法和计算机程序产品旨在包含在本说明书中、在本公开的范围之内并且受所附权利要求的保护。此外，本文中公开的所有实施例旨在可以以任何方式和/或组合来单独实施或组合。附图说明附图绘示了专利技术概念的某些非限制性实施例，所述附图被包含在内以提供对本公开的进一步理解，并且结合在本申请内并构成本申请的一部分。在附图中：图1绘示了根据本公开的一些实施例的手术系统的实施例；图2绘示了根据本公开的一些实施例的图1的手术系统的手术机器人组件；图3A绘示了根据本公开的一些实施例的图1的手术系统的摄像机跟踪系统组件；图3B和图3C绘示了根据本公开的一些实施例的可以与图1的手术系统一起使用的另一摄像机跟踪系统组件的正视图和等距视图；图4绘示了可连接到机器人臂并且根据本公开的一些实施例配置的末端执行器的实施例；图5绘示了医疗操作，其中手术机器人和摄像机系统被安置在患者周围；图6绘示了用于医疗操作的图5的手术系统的组件的框图视图；图7绘示了在使用手术系统的导航功能时可以在图5和图6的显示器上显示的各种显示屏；图8绘示了根据本公开的一些实施例的手术机器人的一些电组件的框图；图9绘示了根据本公开的一些实施例的手术系统的组件的框图，所述手术系统包含连接到可以操作性地连接到摄像机跟踪系统和/或手术机器人的计算机平台的成像装置；图10绘示了根据本公开的一些实施例的可以与手术机器人组合使用的C形臂成像装置的实施例；图11绘示了根据本公开的一些实施例的可以与手术机器人组合使用的O形臂成像装置的实施例；图12绘示了包含根据本公开的一些实施例进行操作的一对XR头戴式受话器和辅助跟踪棒的手术系统的组件的框图视图；图13绘示了根据本公开的一些实施例配置的XR头戴式受话器；图14绘示了根据本公开的一些实施例的可以可操作地连接到计算机平台、成像装置和/或手术机器人的XR头戴式受话器的电组件；图15绘示了根据本公开的一些实施例的展示XR头戴式受话器的光学组件的布置的框图。图16绘示了根据本公开的一些实施例的通过用于在医疗程序期间提供导航辅助以操纵手术工具的XR头戴式受话器的显示屏的示例性视图；图17绘示了根据本公开的一些实施例配置的具有两对立体摄像机的辅助跟踪棒的示例性配置；图18绘示了包含根据本公开的一些实施例共同操作的在一对XR头戴式受话器和在辅助跟踪棒中的导航摄像机的组件的框图视图；图19绘示了根据本公开的一些实施例的一对XR头戴式受话器，所述一对XR头戴式受话器与摄像机跟踪系统一起操作以协同地跟踪不能由任一XR头戴式受话器完全直接观察到的动态参考阵列基准的姿势；图20绘示了在根据本公开的一些实施例操作的手术系统的各种组件之间的信息流动的框图。图21是根据本公开的一些实施例的可以由摄像机跟踪系统执行的姿势链操作的流程图。具体实施方式现将参考附图在下文中更全面地描述专利技术概念，在附图中示出了专利技术概念的实施例的实例。但是专利技术概念可以以许多不同的形式呈现，并且不应该被解释为限于本文列出的实施例。而是这些实施例被提供以使得本公开更完全和完整，并且将各个本专利技术概念的范围完全地转达给所属领域技术人员。还应当注意，这些实施例并不相互排斥。一个实施例中的组件可以被默认为存在于或用于另一个实施例。本文所公开的各个实施例涉及计算机辅助导航在手术期间的改进。一种扩展现实(XR)头戴式受话器可操作地连接到手术系统并且被配置成提供外科医生、助理和/或其它人员可以通过其观看患者图像并且在其中进行选择、观看计算机生成的手术导航信息并在其中进行选择和/或控制手术室中的手术器械的交互式环境。如下所述，XR头戴式受话器可以被配置成利用计算机生成的XR图像来增强真实世界场景。XR头戴式受话器可以被配置成通过在透视显示屏上显示计算机生成的XR图像来提供增强现实(AR)观看环境，所述透视显示屏允许来自真实世界场景的光从其中穿过以由用户进行组合观看。可替换地，XR头戴式受话器可以被配置成通过在用户观看显示屏上的计算机生成的AR图像时防止或基本上防止来自真实世界场景的光被用户直接观看、来提供虚拟现实(VR)观看环境。XR头戴式受话器可被配置成提供AR和VR观看环境。在一个实施例中，AR和VR观看环境都由布置在透视显示屏和真实世界场景之间的不透明度基本上不同的横向带提供，从而为与高不透明度带对准的XR图像提供VR观看环境，并且为与低不透明度带对准的XR图像提供AR观看环境。在另一个实施例中，AR和VR观看环境都由计算机可调节的不透明度滤光器的控制来提供，所述不透明度滤光器可变地约束来自真实世界场景的多少光穿过透视显示屏以便与用户观看的XR图像组合。因此，XR头戴式受话器也可以被称为AR头戴式受话器或VR头戴式受话器。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手术系统，其包括：/n摄像机跟踪系统，所述摄像机跟踪系统被配置成：/n在手术程序期间从第一跟踪摄像机和第二跟踪摄像机接收与被跟踪对象相关的跟踪信息，/n基于来自所述第一跟踪摄像机的指示第一对象的姿势的第一对象跟踪信息，确定第一对象坐标系和第一跟踪摄像机坐标系之间的第一姿势变换，/n基于来自所述第二跟踪摄像机的指示所述第一对象的姿势的第一对象跟踪信息，确定所述第一对象坐标系和第二跟踪摄像机坐标系之间的第二姿势变换，/n基于来自所述第二跟踪摄像机的指示第二对象的姿势的第二对象跟踪信息，确定第二对象坐标系和所述第二跟踪摄像机坐标系之间的第三姿势变换，以及/n基于组合所述第一姿势变换、所述第二姿势变换和所述第三姿势变换，确定所述第二对象坐标系和所述第一跟踪摄像机坐标系之间的第四姿势变换。/n

【技术特征摘要】
20200128 US 16/774,7991.一种手术系统，其包括：
摄像机跟踪系统，所述摄像机跟踪系统被配置成：
在手术程序期间从第一跟踪摄像机和第二跟踪摄像机接收与被跟踪对象相关的跟踪信息，
基于来自所述第一跟踪摄像机的指示第一对象的姿势的第一对象跟踪信息，确定第一对象坐标系和第一跟踪摄像机坐标系之间的第一姿势变换，
基于来自所述第二跟踪摄像机的指示所述第一对象的姿势的第一对象跟踪信息，确定所述第一对象坐标系和第二跟踪摄像机坐标系之间的第二姿势变换，
基于来自所述第二跟踪摄像机的指示第二对象的姿势的第二对象跟踪信息，确定第二对象坐标系和所述第二跟踪摄像机坐标系之间的第三姿势变换，以及
基于组合所述第一姿势变换、所述第二姿势变换和所述第三姿势变换，确定所述第二对象坐标系和所述第一跟踪摄像机坐标系之间的第四姿势变换。


2.根据权利要求1所述的手术系统，其中所述摄像机跟踪系统被进一步配置成确定所述第二对象坐标系和所述第一跟踪摄像机坐标系之间的所述第四姿势变换，而不使用来自所述第一跟踪摄像机的指示所述第二对象的姿势的任何跟踪信息。


3.根据权利要求1所述的手术系统，其中所述摄像机跟踪系统被进一步配置成基于通过所述第四姿势变换对来自所述第一跟踪摄像机的指示所述第一对象的姿势的所述跟踪信息的处理，基于通过所述第四姿势变换对来自所述第二跟踪摄像机的指示所述第一对象的姿势的所述跟踪信息的处理，以及基于通过第四姿势变换对来自所述第二跟踪摄像机的指示所述第二对象的姿势的所述跟踪信息的处理，确定所述第二对象在所述第一跟踪摄像机坐标系中的姿势。


4.根据权利要求1所述的手术系统，其中所述摄像机跟踪系统被进一步配置成基于来自所述第一跟踪摄像机的指示所述第二对象的姿势的第二对象跟踪信息，并且进一步基于所述组合所述第一姿势变换、所述第二姿势变换和所述第三姿势变换的结果，来确定所述第二对象坐标系和所述第一跟踪摄像机坐标系之间的所述第四姿势变换。


5.根据权利要求4所述的手术系统，其中所述摄像机跟踪系统被进一步配置成基于将第一权重应用于来自所述第一跟踪摄像机的所述第一对象跟踪信息和所述第二对...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·卡洛韦，
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