[发明专利]确定导航系统检测装置的位置及定位该检测装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定导航系统检测装置的安放位置及定位该导航系统的检测装置的方法。

背景技术

专利文献US 2004/0015053 A1公开了一种医疗工作台，其具有腹腔镜、控制腹腔镜的机器人和其他的手术器械。在腹腔镜和手术器械上设置位置传感器，用于探测由导航系统的发射极所发出的电磁场。根据所探测到的电磁场，可以确定腹腔镜和手术器械在空间中的位置。

专利文献US 2004/0077939 A1公开了一种医疗工作台，其具有X光机、手术器械、位置检测系统和用于至少部分自动化地对患者进行治疗的、操纵手术器械的机器人。为了检测手术器械、X光机和患者的位置，在X光机、患者和手术器械上设置了位置标记(Positionsmarker)，位置标记可以被位置检测系统的光学位置检测装置所感知。根据对由光学位置检测装置所接收的位置标记的图像进行的分析，可以确定位置标记的位置，即位置标记的地点和方向，并由此可以确定手术器械、X光机和患者在空间中的位置。

为了能够确定相应的位置，位置检测系统的位置检测装置(也称为导航系统)必须能够足够好地检测位置标记。如果导航系统是光学导航系统，其位置检测装置例如是用照相机实现的，则当位置标记相对于照相机就是仅有一部分被遮盖，也会例如影响定位的质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提出一种用于确定导航系统的检测装置的安放位置的方法，利用该方法能够找到检测装置相对于机器人和/或三维对象的安放位置，从而能够利用检测装置相对准确地确定机器人和/或对象的位置。

本发明要解决的技术问题还在于，提出一种用于相对于机器人和/或对象定位导航系统的检测装置的方法，从而能够利用检测装置相对准确地确定机器人和/或三维对象的位置。

通过一种用于确定导航系统检测装置的安放位置的方法，已经实现了本发明的目的，该方法包括以下步骤：

- 对系统进行计算机仿真，该系统具有：导航系统的检测装置；设有导航系统的第一标记的机器人或设有第一醒目处的机器人；和设有导航系统的第二标记的三维对象或设有第二醒目处的对象，

- 利用计算机仿真对机器人、对象和/或检测装置的不同安放位置进行模拟，

- 对于经模拟的安放位置，利用检测装置自动确定机器人的第一标记或第一醒目处和/或对象的第二标记或第二醒目处的可测定性的品质，以及

- 输出所确定的品质以及相应的经模拟的安放位置，和/或输出具有最高或至少足够高的所确定的品质的经模拟的安放位置。

因此可以自动地或交互地调节机器人、对象和/或检测装置的安放位置，从而获得足够好的品质。

在医疗技术中，特别是在最少介入医疗技术中，导航系统是，例如从专利文献US 6895268 B1普遍公知的。导航系统包括检测装置，例如光学检测装置，光学检测装置可以具有例如照相机、激光跟踪系统、结构光投影仪或线形投影仪。检测装置设置用于，以普遍公知的方式对设置在对象上、特别是设置在对象表面上的第二标记或对象的第二醒目处和设置在机器人上的第一标记或机器人的第一醒目处进行检测。根据检测装置所检测到的标记或标记位置，导航系统的运算装置能够以基本普遍公知的方式确定对象和机器人的位置，必要时还可以确定对象和机器人的方向。

特别是为了设计对象和/或机器人相对于检测装置的安放位置，根据本发明，首先对由具有第一标记或第一醒目处的机器人、具有第二标记或第二醒目处的对象和导航系统的检测装置组成的系统建立计算机仿真。

对于计算机仿真例如可以产生例如为生命体的对象的图像数据组，尤其是三维图像数据组。在该图像数据组中对对象(可能是生命体)和对象的第二标记或第二醒目处进行成像。

对于计算机仿真同样建立检测装置的模型，从而可以通过仿真对检测装置相对于对象的安放位置进行模拟。根据这样的仿真，就可以确定第二标记或第二醒目处相对于检测装置的位置，必要时还可以确定方向，由此，可以通过检测装置确定第二标记或第二醒目处的可测定性的品质。因此，根据检测装置相对于对象的不同的经模拟的安放位置，可以计算出不同的经模拟的安放位置的品质。然后可以例如输出检测装置相对于对象的给出最好检测品质的安放位置，如利用显示装置进行显示；或者自动调整检测装置的位置。

如果对象涉及生命体，则可以利用医疗成像设备建立生命体的图像数据组。适用的医疗成像设备例如包括：磁共振成像仪；计算机断层扫描设备；X光机，尤其是C型臂X光机；或超声波设备。