用于臂间配准的系统和方法技术方案

用于臂间配准的系统和方法包括具有耦合到计算机辅助设备的可重新定位臂的控制单元的计算机辅助系统。控制单元被配置为：从成像设备接收安装到可重新定位臂的器械的连续图像；确定器械的特征的观察到的速度；基于可重新定位臂的运动学确定器械的特征的预期速度；使用配准变换将观察到的速度和/或预期速度变换到公共坐标系；确定公共坐标系中观察到的速度的方向和预期速度的方向之间的误差；并且基于所确定的误差更新配准变换。在一些实施例中，器械是医疗器械并且成像设备是内窥镜。在一些实施例中，控制单元还被配置为使用配准变换来控制器械。换来控制器械。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于臂间配准的系统和方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2020年1月6日提交的美国临时申请No.62/957,537的权益，该申请通过引用并入本文。


[0003]本公开总体上涉及具有安装到计算机辅助设备的可重新定位臂的器械的设备的操作，并且更具体地涉及确定不同计算机辅助设备上的器械之间的配准。

技术介绍

[0004]越来越多的设备正被计算机辅助电子设备所取代。在工业、娱乐、教育和其他环境中尤其如此。作为医疗示例，当今的医院在手术室、介入室、重症监护病房、急诊室和/或类似者中发现了大量电子设备。例如，玻璃和水银温度计正在被电子温度计取代，静脉滴注管现在包括电子监测器和流量调节器，并且传统的手持手术和其他医疗器械正在被计算机辅助医疗设备取代。
[0005]这些计算机辅助设备可用于对位于工作空间中的材料(诸如患者的组织)执行操作和/或程序。当工作空间与控制计算机辅助设备的操作员分离时，操作员通常使用远程操作来控制计算机辅助设备，并使用定位为捕获工作空间的图像或视频的成像设备监测计算机辅助设备的活动。在具有安装到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种计算机辅助系统，其包括：控制单元，其耦合到计算机辅助设备的可重新定位臂；其中所述控制单元被配置为：从成像设备接收安装到所述可重新定位臂的器械的连续图像；确定所述器械的特征的观察到的速度；基于所述可重新定位臂的运动学确定所述器械的所述特征的预期速度；使用配准变换将所述观察到的速度、所述预期速度或所述观察到的速度和所述预期速度两者变换到公共坐标系；确定所述公共坐标系中所述观察到的速度的方向和所述预期速度的方向之间的误差；以及基于所确定的误差更新所述配准变换。2.根据权利要求1所述的计算机辅助系统，其中所述器械是医疗器械，并且所述成像设备是内窥镜。3.根据权利要求1所述的计算机辅助系统，其中所述控制单元还被配置为使用所述配准变换来控制所述器械。4.根据权利要求1所述的计算机辅助系统，其中：所述特征是所述器械的点特征；并且所述特征的所述观察到的速度包括所述点特征在所述连续图像中的位置变化。5.根据权利要求1所述的计算机辅助系统，其中：所述特征是所述器械的对准特征；并且所述特征的所述观察到的速度包括所述对准特征在所述连续图像中的取向变化。6.根据权利要求1所述的计算机辅助系统，其中：所述特征是包括多个特征的特征集；并且所述特征集的所述观察到的速度是所述特征集中的所述特征的观察到的速度的聚合。7.根据权利要求1所述的计算机辅助系统，其中所述特征是在所述连续图像中可观察到的主要特征，或者是从在所述连续图像中可观察到的一个或多个主要特征确定的次要特征。8.根据权利要求1所述的计算机辅助系统，其中所述特征对应于所述器械的基准、所述器械的指示性标记或所述器械的结构。9.根据权利要求1所述的计算机辅助系统，其中所述特征是相对于所述器械具有预定义位移或预定义旋转的虚拟特征。10.根据权利要求1所述的计算机辅助系统，其中所述成像设备安装到第二计算机辅助设备的第二可重新定位臂。11.根据权利要求1所述的计算机辅助系统，其中所述预期速度包括由于用于操纵所述器械的一个或多个输入控件的移动而引起的所述特征的位置变化或取向变化。12.根据权利要求11所述的计算机辅助系统，其中为了确定所述器械的所述预期速度，所述控制单元被配置为：从所述一个或多个输入控件的所述移动确定所述器械的预期速度；并且将所述器械的所述预期速度变换为所述特征的所述预期速度。
13.根据权利要求1
‑
11中的任一项所述的计算机辅助系统，其中所述配准变换在所述计算机辅助设备的基座坐标系和与所述成像设备相关联的坐标系之间。14.根据权利要求13所述的计算机辅助系统，其中与所述成像设备相关联的所述坐标系是第二计算机辅助设备的基座坐标系，所述成像设备安装到所述第二计算机辅助设备的第二可重新定位臂。15.根据权利要求1
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11中的任一项所述的计算机辅助系统，其中为了更新所述配准变换，所述控制单元被配置为基于所述误差来更新所述配准变换的旋转部分。16.根据权利要求15所述的计算机辅助系统，其中为了更新所述配准变换的所述旋转部分，所述控制单元被配置为将基于所述误差的旋转矩阵与所述旋转部分的先前值组合。17.根据权利要求1
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11中的任一项所述的计算机辅助系统，其中所述控制单元还被配置为从种子变换或另一配准方法初始化所述配准变换。18.根据权利要求17所述的计算机辅助系统，其中所述控制单元还被配置为基于在所述器械和所述成像设备之间发生已知相对移动时由所述器械的所述成像设备捕获的图像来确定所述种子变换。19.根据权利要求18所述的计算机辅助系统，其中所述已知相对移动对应于频率高于阈值频率的运动。20.根据权利要求18所述的计算机辅助系统，其中所述控制单元还被配置为在执行所述已知相对移动的同时向操作员显示静态图像。21.根据权利要求1
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11中的任一项所述的计算机辅助系统，其中所述控制单元还被配置为仅在所述误差小于可配置上限时更新所述配准变换。22.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：