本发明专利技术涉及一种计算机辅助医疗系统及其控制方法。计算机辅助医疗系统包括柔性细长器械。柔性细长器械包括从柔性细长器械的近端延伸到柔性细长器械的远端的多根线。多根线中的每根线可用于导向远端。该系统还包括联接到柔性细长器械的控制系统。控制系统经配置监测柔性细长器械沿纵向中心轴线的移动，并基于该监测确定柔性细长器械沿纵向中心轴线在第一方向上的运动程度。控制系统还经配置基于相对于运动程度的刚度廓线，通过调节由多根线施加到柔性细长器械的远端的一个或更多个力来改变柔性细长器械的刚度。柔性细长器械的刚度。柔性细长器械的刚度。
【技术实现步骤摘要】
一种计算机辅助医疗系统及其控制方法
[0001]本申请是国际申请日为2017年6月30日、进入国家阶段日为2018年12月25日的名称为“一种计算机辅助医疗系统及其控制方法”的中国专利申请201780039384X(PCT/US2017/040214)的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本专利申请要求于2016年7月1日提交的名称为“SYSTEMS AND METHODS FOR FLEXIBLE COMPUTER
‑
ASSISTED INSTRUMENT CONTROL(用于柔性计算机辅助器械控制的系统和方法)”的美国临时专利申请62/357,555的优先权和申请日的权益，该临时专利申请通过引用以其全文并入本文。
[0004]本公开涉及用于计算机辅助医疗手术的系统和方法，并且更具体地涉及用于控制柔性细长器械的系统和方法。
技术介绍
[0005]微创医疗技术旨在减少在医疗手术期间受到损伤的组织的量，从而减少患者的恢复时间、不适和有害的副作用。这种微创技术可以通过患者解剖结构中的自然孔口或通过一个或更多个手术切口来进行。通过这些自然孔口或切口，医生可以插入微创医疗器械(包括手术、诊断、治疗或活检器械)以到达组织定位。为了帮助到达目标定位，医疗器械的定位和移动可以与患者解剖结构的术前或术中图像相关联。由于图像引导器械与图像相关，该器械可以导航(navigate)于解剖系统(例如，肠、肾、脑、心脏、循环系统、肺、尿道、动脉、脐带管等)中的自然通道或手术创建的通道。需要医疗工具足够柔韧以安全地导航于解剖通道的紧密床(tight bed)，同时提供足够的刚度以确保当从输送导管朝向目标组织部署时可预测的性能方向。
技术实现思路
[0006]通过随附于说明书的权利要求最佳地总结了本专利技术的实施例。根据一些实施例，一种计算机辅助医疗系统包括柔性细长器械。柔性细长器械包括从柔性细长器械的近端延伸到柔性细长器械的远端的多根线。多根线中的每根线可用于导向(steer)远端。该系统还包括联接到柔性细长器械的控制系统。控制系统经配置监测柔性细长器械沿纵向中心轴线的移动，并基于该监测确定柔性细长器械沿纵向中心轴线在第一方向上的运动程度。控制系统还经配置通过调节由多根线施加到柔性细长器械的远端的一个或更多个力，基于相对于运动程度的刚度廓线来改变柔性细长器械的刚度。
[0007]根据一些实施例，一种控制医疗装置的方法包括监测柔性细长器械的命令的移动。柔性细长器械包括从柔性细长器械的近端延伸到柔性细长器械的远端的多根线。多根线中的每根线可用于导向柔性细长器械的远端。通过输入装置提供命令的移动。该方法还包括基于监测确定柔性细长器械的命令的运动的程度，并且通过调节由多根线中的每根线
施加所述柔性细长器械的远端的一个或更多个力，基于相对于运动的程度的刚度廓线改变柔性细长器械的刚度。
[0008]根据一些实施例，一种非暂时性机器可读介质包括多个机器可读指令，当由与柔性细长器械相关联的一个或更多个处理器执行时，所述多个机器可读指令适于使一个或更多个处理器执行一种方法。该方法包括监测柔性细长器械的移动。柔性细长器械包括从柔性细长器械的近端延伸到柔性细长器械的远端的多根线。多根线中的每根线可用于导向柔性细长器械的远端。该方法还包括基于监测确定柔性细长器械的运动的程度，并且通过调节由多根线中的每根线施加到柔性细长器械的远端的一个或更多个力，基于相对于运动的程度的刚度廓线改变柔性细长器械的刚度。
[0009]根据一些实施例，一种计算机辅助医疗系统包括柔性细长器械，该柔性细长器械包括从柔性细长器械的近端延伸到柔性细长器械的远端的多根线。多根线中的每根线可用于导向远端。该系统还包括联接到柔性细长器械的控制系统。控制系统经配置监测柔性细长器械的移动并确定柔性细长器械的操作模式。操作模式对应于缩回模式、插入模式和停放模式(parking mode)中的一种。响应于确定操作模式是缩回模式，控制系统被配置为基于监测确定柔性细长器械的缩回的程度，并且基于缩回的程度，通过调节由多根线施加到柔性细长器械的远端的一个或更多个力来减小柔性细长器械的刚度。响应于确定操作模式是插入模式，控制系统被配置为基于监测确定柔性细长器械的插入的程度。控制系统还被配置为基于插入的程度通过调节由多根线施加到柔性细长器械的远端的一个或更多个力来增加柔性细长器械的刚度。响应于确定操作模式是停放模式，控制系统被配置为基于监测确定柔性细长器械的停放的程度，并且基于停放的程度通过调节由多根线施加到柔性细长器械的远端的一个或更多个力来增加或减小柔性细长器械的刚度。
附图说明
[0010]图1是示例性远程操作医疗系统。
[0011]图2A是示例性医疗器械系统。
[0012]图2B是柔性细长器械的示例性远端。
[0013]图3是示例性致动器。
[0014]图4A和图4B示出了患者坐标空间的侧视图，该患者坐标空间包括安装在插入组件上的医疗器械。
[0015]图5A和图5B是柔性细长器械的示例性刚度廓线。
[0016]图6是示出用于控制柔性主体的示例性方法的流程图。
[0017]图7示出了在图6的方法的示例性应用期间应用的与缩回距离有关的刚度乘数曲线。
[0018]图8
‑
图10示出了子模式刚度廓线。
[0019]通过参考下面的具体实施方式，可以最佳理解本公开的实施例及其优点。应当理解，同样的附图标记用于标识在一个或更多个附图中示出的同样的元件，其中，在这些图中所示的是出于说明本公开的实施例的目的而不是为了限制本公开的实施例。
具体实施方式
[0020]在以下描述中，阐述了描述根据本公开的一些实施例的具体细节。阐述了许多具体细节以便提供对实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践一些实施例。本文公开的具体实施例是说明性的而非限制性的。本领域技术人员可以实现其他元件，尽管这里没有具体描述，但是其在本公开的范围和精神内。另外，为了避免不必要的重复，结合一个实施例示出和描述的一个或更多个特征可以结合到其他实施例中，除非另外特别描述或者如果一个或更多个特征使得实施例不起作用。在某些情况下，未详细描述公知的方法、程序、部件和电路，以免不必要地模糊实施例的各方面。
[0021]本公开根据其在三维空间中的状态描述了各种器械和器械的部分。如这里所使用的，术语“位置”是指物体或物体的一部分在三维空间中的定位(例如，沿笛卡尔x、y和z坐标的三个平移自由度)。如本文所用，术语“取向”是指物体或物体的一部分的旋转放置(三度旋转自由度—例如，滚动、俯仰和偏航)。如本文所使用的，术语“姿势”是指物体或物体的一部分在至少一个平移自由度中的位置以及该物体或该物体的一部分在至少一个旋转自由度中的取向(最多总共六个自由度)。如本文所用，术语“形状”是指沿物体测量的一组姿势、位置或取向。描述为“联接本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种医疗系统，包括：柔性细长器械，其包括可用于控制所述柔性细长器械的铰接的多根线；和控制系统，其被配置为：监测所述柔性细长器械的移动；基于所述监测确定所述柔性细长器械的运动程度；基于所述监测从多个操作模式中确定所述柔性细长器械的操作模式，所述多个操作方式包括缩回模式、插入模式和停放模式；和响应于操作模式的改变，使用所述多根线中的一根或更多根以基于所述运动程度的刚度变化率来改变所述柔性细长器械的刚度。2.根据权利要求1所述的医疗系统，其中：所述刚度变化率相对于所述运动程度是非线性的；和所述运动程度是移动的速度、移动的经过时间或移动的行进距离中的至少一个。3.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述控制系统被配置为基于满足阈值的所述移动的速度来确定操作模式向所述缩回模式或所述插入模式之一的改变。4.根据权利要求3所述的医疗系统，其中，所述运动程度包括所述移动的经过时间。5.根据权利要求3所述的医疗系统，其中，所述运动程度包括所述移动的行进距离。6.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述控制系统被配置为基于所述移动的行进距离超过阈值来确定所述操作模式向所述缩回模式或所述插入模式之一的改变。7.根据权利要求6所述的医疗系统，其中，所述运动程度包括所述移动的经过时间。8.根据权利要求6所述的医疗系统，其中，所述运动程度包括所述移动的行进距离。9.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述控制系统被配置为响应于所述操作模式改变到所述缩回模式而减小所述柔性细长器械的刚度。10.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述控制系统被配置为响应于所述操作模式改变为所述插入模式或所述停放模式之一而增加所述柔性细长器械的刚度。11.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述控制系统被配置为基于所述移动的速度超过阈值来确定所述操作模式从所述停放模式的改变。12.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述控制系统被配置为基于所述移动的速度未超过阈值来确定所述操作模式向所述停放模式的改变。13.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述控制系统被配置为在所述停放模式中以比在所述插入模式或所述缩回模式中更高的刚度变化率来改变所述柔性细长器械的刚度。14.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述控制系统被...
【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。