[发明专利]用于外科手术工具的触觉控制的系统和方法

权利要求书

1.一种外科手术系统，其包括：

与虚拟触觉交互点相关联的外科手术工具，其中所述虚拟触觉交互点的运动对应于所述外科手术工具的运动；

处理电路，其被配置为：

建立包括触觉边界的触觉对象，所述触觉边界被配置为约束所述外科手术工具在所述触觉对象之外移动；

以自由操纵模式操作所述外科手术工具，其中在所述自由操纵模式中，所述触觉对象是非激活的并且所述外科手术工具能够被操纵而不被局限于所述触觉对象；

建立虚拟入口边界，其中，所述虚拟入口边界被配置为使得当所述触觉交互点穿过所述虚拟入口边界时，所述外科手术系统从所述自由操纵模式切换到触觉控制模式；和

激活触觉对象，在述触觉交互点穿过所述虚拟入口边界时开始所述触觉控制模式，其中被激活的触觉对象被配置为使所述外科手术工具局限于所述触觉对象。

2.根据权利要求1所述的外科手术系统，其中所述处理电路被进一步配置为：

建立虚拟出口边界；和

在所述触觉交互点穿过所述虚拟出口边界后停用所述触觉对象。

3.根据权利要求1所述的外科手术系统，其中所述处理电路被进一步配置为自动修改所述外科手术工具的位置，其中所述自动修改是由所述触觉交互点穿过所述虚拟入口边界触发。

4.根据权利要求1所述的外科手术系统，其中所述处理电路被进一步配置为自动修改所述外科手术工具的取向，其中所述自动修改是由所述触觉交互点穿过所述虚拟入口边界触发。

5.根据权利要求1所述的外科手术系统，其中所述虚拟入口边界围合三维体且为丸状。

6.根据权利要求1所述的外科手术系统，其中所述虚拟入口边界围合三维体且成形为具有移除节段的丸状体使得所述虚拟入口边界的横截面为扇形。

7.根据权利要求1所述的外科手术系统，其中所述外科手术工具是球形毛刺。

8.根据权利要求1所述的外科手术系统，其中所述外科手术工具是矢状锯。

9.根据权利要求1所述的外科手术系统，其中所述触觉对象是线。

10.根据权利要求1所述的外科手术系统，其中所述触觉对象是平面。

11.根据权利要求1所述的外科手术系统，其中所述触觉对象是三维体。

12.根据权利要求1所述的外科手术系统，其还包括偏置触觉对象，其被配置为在外科手术之前或期间被调整。

13.根据权利要求1所述的外科手术系统，其还包括安全机构，其被配置为停用所述触觉对象。

14.根据权利要求1所述的外科手术系统，其中所述处理电路被进一步配置为：

在事件发生时停用所述触觉对象；

在所述事件已经结束后评估多个条件；

如果所述多个条件满足，则重新激活所述触觉对象。

15.一种计算机实施装置，所述装置包括：

用于使外科手术工具与虚拟触觉交互点相关联使得所述虚拟触觉交互点的运动对应于所述外科手术工具的运动的装置；

建立包括触觉边界的触觉对象的装置，所述触觉边界被配置为约束所述外科手术工具在所述触觉对象之外移动；

以自由操纵模式操作所述外科手术工具的装置，其中在所述自由操纵模式中，所述触觉对象是非激活的并且所述外科手术工具能够被操纵而不被局限于所述触觉对象；

用于建立虚拟入口边界和虚拟出口边界的装置，其中，所述虚拟入口边界被配置为使得当所述触觉交互点穿过所述虚拟入口边界时，所述外科手术系统从所述自由操纵模式切换到触觉控制模式，以及其中所述虚拟出口边界被配置为使得所述触觉交互点穿过所述虚拟出口边界时，所述外科手术系统从触觉控制模式切换到所述自由操纵模式；

用于激活触觉对象，在所述触觉交互点穿过所述虚拟入口边界时开始所述触觉控制模式的装置，其中被激活的触觉对象被配置为使外科手术工具局限于所述触觉对象；以及

用于在所述触觉交互点穿过所述虚拟出口边界后停用所述触觉对象以结束所述触觉控制模式的装置。