[发明专利]跟踪系统和方法

权利要求书

1.一种用于在手术期间跟踪器具和骨骼的计算机辅助手术系统，其包括：

第一可跟踪部件，其具有至少产生基于方向的数据的第一惯性传感器单元；以及

第二可跟踪部件，其具有至少产生基于方向的数据的第二惯性传感器单元，其中可跟踪部件中的一个连接到所述器具，可跟踪部件中的另一个连接到骨骼；以及

处理单元，用于从可跟踪部件接收基于方向的数据，所述处理单元具有方向计算器，所述方向计算器根据两个所述可跟踪部件的基于方向的数据，计算第二可跟踪部件相对于第一可跟踪部件的方向，由此所述处理单元计算所述器具相对于所述骨骼的方向。

2.根据权利要求1的计算机辅助手术系统，其中，所述第一可跟踪部件和所述第二可跟踪部件产生基于位置的数据，并且所述处理单元存储几何数据，该几何数据至少使可跟踪部件中的一个与所述骨骼相关联并使可跟踪部件中的另一个与所述器具相关联，由此所述方向计算器计算所述器具相对于所述骨骼的位置和方向。

3.根据权利要求1的计算机辅助手术系统，其中，所述处理单元实际上是所述第二可跟踪部件的一部分。

4.根据权利要求3的计算机辅助手术系统，其中，所述第二可跟踪部件具有用于显示所述第二可跟踪部件相对于所述第一可跟踪部件的方向的用户界面。

5.根据权利要求1的计算机辅助手术系统，其中，可跟踪部件中的至少一个具有确认指示器，所述确认指示器从所述处理单元接收信号以视觉显示对来自至少一个可跟踪部件的命令的确认。

6.根据权利要求1的计算机辅助手术系统，其中所述第一惯性传感器单元为适于附着于所述骨骼、用以产生两个方向自由度的方向数据的基于加速度计的单元；

所述第二惯性传感器单元为适于附着于所述骨骼、用以产生两个方向自由度的方向数据的基于加速度计的单元；

所述方向计算器，当所述骨骼关于所述第一惯性传感器单元的两个自由度中的仅仅一个的轴转动时，确定第一惯性传感器单元和第二传感器单元的变化的角速度；以及

所述处理单元进一步包括标定计算器，其用于通过利用所确定的变化的角速度标定所述骨骼相对于所述第一惯性传感器单元的方向，以确定所述第一惯性传感器单元的第三个方向自由度，由此可在三个方向自由度上跟踪所述骨骼。

7.一种用于跟踪物体的三个方向自由度的方法，该方法包括：

从附着于物体的基于加速度计的参考跟踪部件接收两个方向自由度的方向数据；

从附着于物体的基于加速度计的标定跟踪部件接收两个方向自由度的方向数据；

当物体关于所述参考跟踪部件的两个方向自由度中的仅仅一个的轴转动时，确定所述参考跟踪部件和所述标定跟踪部件的变化的角速度；以及

通过利用所确定的变化的角速度，标定物体相对于所述参考跟踪部件的方向，以确定所述参考跟踪部件的第三个方向自由度；

由此，可在三个方向自由度上跟踪物体。

8.根据权利要求7的方法，其中，接收方向数据包括从附着于所述骨骼的所述参考跟踪部件和所述标定跟踪部件接收方向数据。

9.根据权利要求7的方法，其中，确定所述参考跟踪部件和所述标定跟踪部件的变化的角速度包括：显示与关于所述参考跟踪部件的两个方向自由度中的仅仅一个的轴的变化的角速度有关的数据，以指导操作者移动物体。

10.根据权利要求9的方法，进一步包括对骨骼模型或尸体执行该方法。

11.根据权利要求7的方法，进一步包括在标定后以三个方向自由度在界面上显示对物体的跟踪。

12.根据权利要求7的方法，其中，确定变化的角速度包括：如果关于所述轴的方向变化超过最大值，则拒绝变化的角速度。