[发明专利]用于确定细长工具轨迹的系统和方法

说明书

公开了用于确定细长工具轨迹并使用细长工具来击打目标的系统和方法。一种用于确定细长工具轨迹的系统包括存储器模块，所述存储器模块被配置为从3D成像设备接收主体的初步三维(3D)图像的成像数据，所述主体包括不透明主体表面，目标和在所述主体表面与所述目标之间的至少一个遮挡，以及与所述存储器模块通信地耦合的处理器。处理器被配置为处理来自3D成像设备的身体的初步3D图像以获得目标，身体表面和至少一个遮挡的位置数据；以及基于目标相对于身体表面和至少一个遮挡的位置，确定用于细长工具撞击目标的至少一个轨迹。

技术领域

本发明广义上涉及一种用于确定细长工具轨迹的系统和方法。

背景技术

在外科手术中有几种将针插入患者体内的方法。例如，外科医生可以通过将针的一端放置在患者的皮肤上，并且基于实时成像数据重复地倾斜针的另一端以在针和靶之间建立对准来手动执行手术。使用该方法，患者和手术人员可暴露于过量的辐射，这可能造成潜在的健康危害。

以使外科手术自动化，已引入诸如机械臂和柔性针的医疗器械。然而，这些器械中的大多数仅模拟与临床医生的远程控制的手动过程。因此，使用这些器械执行的外科手术仍然容易产生可能损害手术结果的人为错误。

在外科手术中的人为误差可引起并发症，例如内部出血和气胸。由于这些人为错误，可能必须将针取出以重复整个过程。这会加重患者的状况，因为患者身体的多个穿刺可能增加患者的风险。

因此存在提供一种用于击打闭塞目标的系统和方法，所述闭塞目标寻求解决上述问题中的至少一个或提供有用的替代。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于确定细长工具的轨迹的系统，所述系统包括：

存储器模块，其经配置以从3D成像装置接收主体的初步三维(3D)图像的成像数据，所述主体包括不透明主体表面，目标及所述主体表面与所述目标之间的至少一个闭塞；

处理器，所述处理器与所述存储器模块通信地耦合，其中所述处理器被配置为：

从所述3D成像装置处理所述身体的所述初步3D图像以获得所述目标，身体表面和至少一个闭塞的位置数据；以及

基于所述目标相对于所述身体表面的位置和至少一个遮挡来确定所述细长工具撞击所述目标的至少一个轨迹。

所述处理器还可以被配置为确定所述身体表面上的至少一个工具插入点，以确定所述细长工具撞击所述目标的所述至少一个轨迹。

所述处理器还可以被配置为确定所述身体表面上的所述插入点，所述插入点具有所述身体表面与所述目标之间的最短距离。

所述处理器可进一步经配置以确定所述主体表面上的所述插入点，使得所述插入点与所述目标之间的线绕过所述至少一个闭塞。

所述处理器可进一步经配置以确定所述目标的质心的坐标以获得所述目标的位置数据。

所述系统可进一步包括耦合到所述处理器的显示装置，其中所述处理器可进一步经配置以基于所确定的所述至少一个轨迹来模拟所述细长工具的轨迹以用于在所述显示装置上显示。

根据本发明的第二方面，提供了一种使用细长工具击打目标的系统，该系统包括：

3D成像装置；

所述系统被限定在连接到所述3D成像装置的所述第一方面中；

调节机构，所述调节机构被构造成调节所述细长工具相对于所述插入点的角度取向；以及

致动器，所述致动器联接到所述调节机构，用于根据从所述处理器接收的信号移动所述调节机构，

其中，所述3D成像设备还被配置为捕获所述主体和所述细长工具的实时3D图像，