[发明专利]在图像引导医疗程序中利用跟踪的系统和方法

说明书

本发明提供一种包括跟踪定位于医疗器械的参照部上的一组光学基准点的方法。该医疗器械包括具有远端的细长柔性主体和包括参照部的刚性近端主体。该方法还包括：接收来自在医疗器械内部在参照部与远端之间延伸的形状传感器的形状信息，以及确定细长柔性主体的一部分相对于患者解剖结构的姿态。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年9月10日提交的美国临时专利申请序列号62/216,494的优先权，所述临时专利申请通过引用以其整体并入本文中并且在此要求其优先权。

技术领域

本公开涉及用于进行图像引导程序的系统和方法，并且更具体地涉及用于在图像引导程序期间使用跟踪系统的系统和方法。

背景技术

微创医疗技术旨在减少医疗程序期间受损伤的组织的量，由此缩短患者恢复时间，减少不适感和有害副作用。这种微创技术可以通过患者解剖结构中的天然孔道或者通过一个或多个手术切口而执行。通过这些天然孔道或切口，临床医生可以将微创医疗器械(包括手术、诊断、治疗或活检器械)插入以到达目标组织位置。为了协助到达目标组织位置，可以使医疗器械的位置和运动与患者解剖结构的手术前或手术中图像相关联。借助于与图像相关联的图像引导器械，器械可以穿过在解剖学系统(如肺、结肠、小肠、肾脏、心脏、循环系统等)中的天然通道或手术形成的通道。传统的器械跟踪与参照系统可能要求使用电磁传感器，而这些电磁传感器在手术环境中会受到金属物体的干扰。其他跟踪系统可能要求在医疗程序中在摄像头与基准点之间的连续视线，从而妨碍在拥挤手术环境中设备及人员的使用。因此，对于用于在最小临床干扰情况下执行图像引导手术的系统和方法存在着需求。

发明内容

本发明的实施例由随附于说明书的权利要求概括。

在一个实施例中，一种方法包括跟踪定位于患者解剖结构上的一组光学基准点，以及跟踪定位于医疗器械的参照部上的一组光学基准点。该医疗器械包括：具有远端的细长柔性主体和包括参照部的刚性近端主体。该方法还包括接收来自在医疗器械内部在参照部与远端之间延伸的形状传感器的形状信息，以及确定细长柔性主体的一部分相对于患者解剖结构的姿态。

在另一个实施例中，一种方法包括在手术环境中跟踪定位于医疗器械的参照部上的一组光学基准点。该医疗器械包括具有远端的细长柔性主体和包括参照部的刚性近端主体。该方法还包括在手术环境中跟踪定位于远程操作操纵器的插入轨道上的一组光学基准点。医疗器械的刚性近端主体被耦合以沿着插入轨道移动。该方法还包括用在插入轨道上的刚性近端主体的参照部的相应位置对多个插入测量值进行校准，以及确定患者解剖结构在手术环境中的姿态。该方法还包括驱动医疗器械的刚性近端主体沿插入轨道运动到第一位置，以及当刚性近端主体处于沿着插入轨道的第一位置时确定细长柔性主体在手术环境中相对于患者解剖结构的姿态。

在另一个实施例中，一种方法包括当执行第一医疗程序时跟踪远程操作系统中的一组光学基准点，以及确定这组光学基准点在远程操作系统中的运动。所述方法还包括基于所述运动来操作远程操作系统以进行第二医疗程序。

在另一个实施例中，一种远程操作医疗系统包括器械托架、耦合至该器械托架的医疗器械、形状传感器、第一组光学基准点、跟踪传感器和控制系统。该医疗器械包括具有远端的细长柔性主体和刚性近端主体，该刚性近端主体包括参照部。该形状传感器沿着医疗器械在参照部与远端之间延伸。第一组光学基准点被配置为定位于参照部上。该跟踪传感器被配置为跟踪第一组光学基准点。该控制系统被配置为操作光学跟踪传感器以跟踪第一组光学基准点的第一构形，接收来自形状传感器的形状信息，以及确定细长柔性主体的一部分相对于患者解剖结构的姿态。

应当理解的是，前面的概述和以下的详细说明两者在本质上是示例性和说明性的，并且旨在不限制本公开范围的情况下提供对本公开的理解。在这方面，基于以下的详细说明，本公开的其他方面、特征和优点对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

附图说明