[发明专利]机器人与图像之间的自动联机配准

说明书

一种配准系统和方法，包括具有一个或多个能移动特征（122）的能配置设备（104），使得能够确定所述能移动特征相对于参考的移动，以定义所述能配置设备的具体配置。一种成像系统（110），具有显示器，在所述显示器上能够察看所述能配置设备。一种处理设备（112），其被配置为基于所述能配置设备的所述具体配置，将所述能配置设备与所述成像系统的坐标系配准。

技术领域

本公开涉及设备配准，并且具体而言涉及用于基于所述设备的配置进行现场配准的系统、设备和方法。

背景技术

配准是寻找对相同数据的不同观察之间的关系的过程。更具体地，其为对所述相同数据（因不同的视角造成的，或属于不同坐标系的）多个测量结果的对准的计算。需要配准，以确定机器人（robot）坐标系中的物理位置与其在成像空间中的位置之间的一致性。

在临床设置中，在手术之前执行超声图像与机器人坐标之间的配准。术前配准（针对其存在有公知的技术）最适合如下情况，其中相对于世界或全局坐标系固定至少一个坐标系。如果两个坐标系都移动，则一次配准变得无效并且必须被重新计算。

在基于超声的机器人引导中，非常可能有以下情况：两个设备（即超声换能器与所述机器人）在程序期间将相对于彼此移动。尽管所述超声可能有时被固定在一个位置，但是在定位中具有灵活性是有益的，给定超声在机器人引导介入中的角色是用于引导所述机器人以及用于在感兴趣区域上提供成像两者。要求超声换能器（以及因此，超声图像）与机器人之间的配准的程序的范例包括机器人结构性心脏修复。在该情况中，采用经食管超声心动描记（TEE）设备。探头安装在非刚性线缆上，引起其因呼吸而移动。在该情况中，一旦被建立，配准即可能失败。可以采用用于对所述机器人与所述超声探头的连续配准的电磁（EM）轨迹。该解决方案复杂且消耗资源。同样，EM轨迹容易因EM场中的干扰而有误差。

术前配准为已有的复杂手术流程增加了复杂度，同时基准标记物的安装也增加了手术时间和复杂度。跟踪坐标系至少因额外的硬件要求而较为笨重。

发明内容

根据本发明的原理，一种配准系统和方法，包括能配置设备，其具有一个或多个能移动特征，使得可以相对于参考确定所述能移动特征的移动，以定义所述能配置设备的具体配置。一种成像系统，具有显示器，在所述显示器上能够察看所述能配置设备。一种处理设备，其被配置为基于所述能配置设备的所述具体配置，将所述能配置设备与所述成像系统的坐标系配准。

一种配准系统，包括机器人，其具有通过N个接合点连接的一个或多个能移动特征，使得所述能移动特征相对于参考的移动定义所述机器人的具体配置。一种超声成像系统，具有显示器，在所述显示器上能够察看所述机器人。一种处理设备，其被配置为基于所述机器人的所述具体配置，将所述机器人与超声探头的坐标系配准。

一种配准方法，包括：在能配置设备的操作图像中检测所述能配置设备的参考特征；确定所述能配置设备的具体配置；使用所述参考特征，在成像坐标系中计算所述能配置设备的所述具体配置；并且确定所述能配置设备的所述具体配置与所述成像坐标系之间的变换，以将所述能配置设备的坐标系与所述成像坐标系配准。

根据对示例性实施例的以下详细描述，本公开的这些以及其他目标、特征和优点将变得显而易见，应结合附图对其进行阅读。

附图说明

本公开将参考附图详细提供对优选实施例的以下描述，其中：

图1的方框图/流程图示出了根据本发明的原理的用于将机器人或其他能配置设备与成像流或图像配准的系统/方法；

图2的框图/流程图示出了根据一个示例性实施例的用于将机器人与成像系统配准的方法；

图3的示图示出了根据有用的实施例的机器人的轴或连接器，所述机器人包括用于在图像流中识别所述轴或连接器的部分的一个或多个标记物；