[发明专利]跟踪系统及利用上述跟踪系统的跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及跟踪系统及利用上述跟踪系统的跟踪方法，更详细地，涉及通过跟踪附着于患者的患处或手术器械之类的目标物的多个标记的坐标，来检测目标物的空间位置信息或方向信息的手术用跟踪系统及利用上述跟踪系统的跟踪方法。

背景技术

最近，当实施腹腔镜手术或耳鼻喉科手术时，为了更加减少患者的痛苦，并使患者更快恢复而正研究和导入机器人手术。

当实施这种机器人手术时，为了可以将手术的风险最小化，并能进行更加精密的手术，使用可以在准确地跟踪并检测患处或手术器械之类的目标物的空间位置和方向之后，向患者的患处准确地引导(NAVIGATE)上述手术器械的导航仪。

如上所述的手术用导航仪包括可以准确地跟踪并检测如上所述的患处或手术器械之类的目标物的空间位置和方向的跟踪系统。

如上所述的跟踪系统包括：标记，通常附着于患处或手术器械之类的目标物；第一成像单元、第二成像单元，使通过上述多个标记来释放的光完成成像；以及处理器，与上述第一成像单元、第二成像单元相连接来计算出上述多个标记的三维坐标之后，将用于连接已保存的相邻的上述多个标记的多个直线的信息和由相邻的一对直线所形成的角度信息，与上述多个标记的三维坐标进行比较，来计算出上述目标物的空间位置和方向。

在此，为了通过处理器来计算出上述多个标记的三维坐标，通常在假设从一个标记中释放并在第一成像单元完成成像的上述标记的坐标和在上述第二成像单元完成成像的上述标记的坐标相同的情况下，通过三角法，借助上述处理器进行检测，因此，为了通过处理器来计算出各个标记的三维坐标，必须需要两台探测器。

因此，现有的普通的跟踪系统必须设置用于在互不相同的位置使从各个标记中释放的光成像的两台成像单元，因此，不仅会使制作费用上升，而且系统的整体大小变大，从而具有手术空间受到很大制约的问题。

发明内容

解决的技术问题

因此，本发明的目的在于，提供一种跟踪系统及利用上述跟踪系统的跟踪方法，其仅利用一台成像单元也可以计算出各个标记的三维坐标，从而不仅可以减少制作费用，而且能够实现装备的紧凑化，使得能够最小化手术空间的制约。

技术方案

本发明的一实施例的跟踪系统包括：至少三个标记，附着于目标物，释放光或反射从至少一个光源释放的光；反射器，反射从上述多个标记释放的光或借助上述多个标记来反射后释放的光；成像单元，直接接收从上述多个标记释放的光，使直接影像完成成像，与此同时，接收从上述多个标记释放光后借助上述反射器来反射并释放的光，使反射影像完成成像；以及处理器，利用在上述成像单元中完成成像的所述多个标记的直接影像和反射影像，来分别计算出上述多个标记的三维坐标后，对上述多个标记的三维坐标和已保存的相邻的多个标记之间的几何学信息进行比较，从而计算出上述目标物的空间位置和方向。

作为一例，上述反射器可以为镜子，上述镜子能够通过向上述成像单元侧反射从上述多个标记释放的光，使反射影像完成成像。

作为一例，上述反射器可以与上述成像单元位于相同的光程，通过上述处理器的控制，来变更上述反射器的设置位置或角度、反射面的形状中的至少一个，从而改变上述反射影像的成像位置。

作为一例，上述成像单元可以为摄像机，上述摄像机通过接收从上述标记直接释放的光和借助上述反射器来反射的光，来使影像完成成像。

另一方面，上述多个标记之间的几何学信息可以为长度信息和角度信息，上述长度信息为用于连接相邻的上述多个标记的多个直线的长度信息，上述角度信息为由相邻的一对上述直线所形成的角度信息。

本发明的一实施例的跟踪方法包括：直接接收从附着于目标物的至少三个标记释放的光，使直接影像在成像单元完成成像，与此同时，接收从上述多个标记释放后借助设置于特定位置来反射光的反射器所释放的光，使反射影像在成像单元中完成成像的步骤；利用在上述成像单元中完成成像的上述多个标记的直接影像和反射影像，并通过处理器来计算出上述各个标记的三维坐标的步骤；以及对上述各个标记的三维坐标和已保存于上述处理器的相邻的多个标记之间的几何学信息进行比较，来计算出上述目标物的空间位置和方向的步骤。

在此，上述多个标记之间的几何学信息可以为长度信息和角度信息，上述长度信息为用于连接相邻的上述多个标记的多个直线的长度信息，上述角度信息为由相邻的一对上述直线所形成的角度信息。