[发明专利]一种用于将细长工具与闭塞目标相对齐的系统和方法

说明书

本发明公开了一种用于将细长工具与闭塞目标相对齐的系统和方法。该系统包括：调整机构，配置为调整所述细长工具相对于由所述目标隔开的枢轴点的角度取向；成像设备，配置为捕获所述细长工具和所述目标的一个或多个X射线图像；以及处理器，与所述调整机构和所述成像设备通信地耦合，其中所述处理器配置为：基于从所述成像设备接收的X射线图像的图像数据来提取所述细长工具的欧氏矢量数据；以及控制所述调整机构以基于所述欧氏矢量数据来迭代地调整所述细长工具的所述角度取向，以便将所述细长工具的纵向轴线与所述目标和所述枢轴点相对齐。

技术领域

本发明宽泛地涉及一种用于将细长工具与闭塞目标相对齐的系统和方法。

背景技术

经皮进入肾脏（PAK）或肾脏进入是微创性的程序用于建立经皮肾镜取石术（PCNL）中的锁孔进入（keyhole access）以移除肾脏结石。在该程序中，套管针（trocar）穿过患者的皮肤通过身体层进入到肾脏中以达到结石目标。外科手术仪器（诸如导丝、超声探头和真空装置）随后会穿过套管针中的孔以实施结石移除过程。

常规地，PAK程序是由将套管针握在手里的外科医生来实施的，其中套管针的一端停留在患者的皮肤上。套管针的另一端被倾斜数次以建立套管针和结石目标之间的准确的对齐。套管针的对齐是在C臂荧光检查仪（C-arm fluoroscope）的帮助下来确定的。一旦确认准确的对齐，外科医生就必须通过使其手稳定来保持套管针的对齐。套管针基本上是被推入到患者的身体中以到达结石目标。

套管针插入程序的持续时间通常范围在10分钟到1.5小时，并且贯穿该程序，C臂荧光检查仪必须在运行中。因此，患者和外科手术工作者都会受到X射线的长期暴露，并且这会在长期来看是潜在的健康威胁。此外，由于该精心的程序，可能会存在套管针必须撤回以及整个程序需要被重复的实例。这会加重患者的病情，因为对肾脏的多次穿刺可能会增加对患者的风险（诸如严重流血、形成血肿、以及感染）。该程序可能必须取消或重新安排，因此导致对患者的很多苦恼以及损失医疗保健专业人员的宝贵时间。

为了解决以上问题，机械臂被用来执行套管针插入程序。例如，当前的途径利用机械臂外科手术系统，其会模仿标准的手动经皮进入肾脏。换言之，这些系统被外科医生手动控制，例如使用操纵器（诸如操纵杆）来将套管针与肾脏结石对齐。还有，这些传统的系统是笨重的，并且在处理中很慢。而且，制作这些系统以及使用这些系统来实施套管针插入程序会很昂贵。

因此，存在这样的需求：提供一种试图解决至少一些以上问题的用于对齐外科手术工具的系统。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于将细长工具与闭塞目标相对齐的系统，所述系统包括：调整机构，配置为调整所述细长工具相对于由所述目标隔开的枢轴点的角度取向；成像设备，配置为捕获所述细长工具和所述目标的一个或多个X射线图像；处理器，与所述调整机构和所述成像设备通信地耦合，其中所述处理器配置为：基于从所述成像设备接收的X射线图像的图像数据来提取所述细长工具的欧氏矢量数据；以及控制所述调整机构以基于所述欧氏矢量数据来迭代地调整所述细长工具的所述角度取向，以便将所述细长工具的纵向轴线与所述目标和所述枢轴点相对齐。

所述欧氏矢量数据包括所述细长工具在X射线图像上的图像长度，并且其中所述处理器配置为确定所述图像长度。

所述处理器配置为：基于所述细长工具在第一角度取向的X射线图像来确定所述细长工具的所述图像长度；以及如果所述图像长度不近似地等于最小值，则自动地控制所述调整机构以基于所述图像长度来将所述细长工具调整到第二角度取向，以便迭代地将所述细长工具的所述纵向轴线与所述目标和所述枢轴点相对齐。

所述调整机构包括基部和平台，其中所述平台配置为与所述基部相平行。

所述调整机构还包括将所述基部与所述平台链接的多个臂，所述多个臂配置为沿着平行于所述基部的平面移动所述平台，以相对于所述枢轴点来调整所述细长工具的所述角度取向。