[发明专利]用于控制外科手术机器人的系统、控制单元和方法

说明书

公开了一种外科手术机器人系统。所述外科手术机器人系统包括手持式引入器和柔性外科手术设备。控制单元包括处理器和存储器，所述存储器除其它以外存储机器可读指令，所述机器可读指令被配置为由处理器运行以控制柔性外科手术设备。所述外科手术机器人系统还包括成像设备和跟踪系统。所述处理器被配置为基于与所述柔性外科手术设备的图像和所述手持式引入器的至少一个点的位置有关的信息来生成引导命令以控制所述柔性外科手术设备。

背景技术

可操控设备通常用于微创外科手术以提高外科医生在患者体内的灵巧性。一种已知的可操控设备包括在远端处的多个关节和肌腱以及在近端处的驱动系统。能够使用机器人定位器对该设备进行定位。

在外科手术中使用的另一种类型的可操控设备是外科手术图像采集设备，例如，具有偏转尖端的内窥镜或机器人内窥镜。这样的内窥镜是薄且细长的相机组件，其允许临床医生观察患者的内部解剖结构，而无需以外科手术方式暴露解剖结构以进行直接观察。与没有内窥镜辅助的情况下的可视化和介入相比，内窥镜能够适配通过皮肤中的狭窄的自然孔或小切口，从而减少对患者造成的创伤。

对已知的灵巧设备的控制是具有挑战性的，特别是当该设备与手持式引入器结合使用时。手持式引入器能够用于在患者内对柔性设备进行放置、定向、定位和引入。当将柔性设备与手持式引入器结合使用时，用户必须将通常绕身体的入口点枢转的手持式引入器的运动与柔性设备在身体内部的复杂的灵巧运动结合起来。一种解决这个问题的方法是对灵巧设备的机器人定位。然而，这增加了手术室中系统的占地面积并增加了外科手术的成本和持续时间。另外，一旦利用灵巧设备达到位置，手的颤抖和手的不自主运动可能导致未对齐。

因此，可能需要提供使用医学影像与跟踪信息的组合来监测手持式引入器以校正未对齐的用于控制柔性外科手术设备的设备、系统、方法和计算机可读存储介质。

发明内容

根据代表性实施例，一种外科手术机器人系统包括：柔性外科手术设备；手持式引入器，其被配置为便于引入所述柔性外科手术设备；以及成像设备，其被配置为捕捉所述柔性外科手术设备和/或患者解剖结构的一幅或多幅图像。来自所述成像设备的所述图像指示以下中的至少一个：所述柔性外科手术设备的形状、姿态和位置。所述外科手术机器人系统还包括：跟踪系统，其被配置为跟踪所述手持式引入器上的至少一个点的位置；以及处理器，其被配置为基于与所述柔性外科手术设备的所述图像和所述手持式引入器的至少一个点的所述位置有关的信息来生成引导命令以控制所述柔性外科手术设备。

根据另一代表性实施例，一种用于外科手术机器人系统的控制单元，所述外科手术机器人系统包括柔性外科手术设备和被配置为便于引入所述柔性外科手术设备的手持式引入器。所述控制单元包括：处理器，其被配置为：从成像设备接收所述柔性外科手术设备的一幅或多幅图像，所述图像指示以下中的至少一个：所述柔性外科手术设备的形状、姿态和位置；从跟踪系统接收指示所述手持式引入器上的至少一个点的位置的跟踪信息；并且基于与所述柔性外科手术设备的所述图像和所述手持式引入器的至少一个点的所述位置有关的信息来生成引导命令以控制所述柔性外科手术设备。

根据另一代表性实施例，一种非瞬态计算机可读存储介质，其具有存储在其中的机器可读指令，所述机器可读指令被配置为由处理器运行以控制柔性外科手术设备和手持式引入器，所述手持式引入器被配置为便于将所述柔性外科手术设备引入外科手术部位，所述机器可读指令被配置为执行用于补偿刚性部分的运动的方法。所述方法包括从成像设备接收所述柔性外科手术设备的一幅或多幅图像。所述图像指示以下中的至少一个：所述柔性外科手术设备的形状、姿态和位置。所述方法还包括：从跟踪系统接收指示所述手持式引入器上的至少一个点的位置的跟踪信息；并且基于与所述柔性外科手术设备的所述图像和所述手持式引入器的所述至少一个点的所述位置有关的信息来生成引导命令以控制所述柔性外科手术设备。

附图说明

当结合附图阅读时，根据下面的详细描述将会最好地理解代表性实施例。需要强调的是，各种特征不一定是按比例绘制的。事实上，为了进行清楚的讨论，尺寸可以被任意增大或减小。在适用和实用的情况下，相同的附图标记指代相同的元件。