[发明专利]指示视线误差的导航系统和方法

说明书

用于跟踪在空间内移动的目标的导航系统和方法。一种导航系统和方法采用具有光发射器的跟踪器，所述光发射器用于指示跟踪器上的跟踪元件和传感器之间的视线何时受到了阻挡或者用于指示其他错误。另一种导航系统和方法指示用户如何相对于目标放置跟踪器，以减少手术过程中的视线问题。

相关申请

本申请要求2013年1月16日提交的美国临时专利申请No.61/753219的优先权和权益，通过引用将其全文并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及在跟踪一个或多个对象时用于指示并减少视线误差的导航系统和方法。

背景技术

导航系统帮助用户对目标进行定位。例如，导航系统被应用到工业、航天、国防和医疗应用当中。在医疗领域中，导航系统帮助外科医生相对于患者的解剖学部位来放置手术器械。采用导航系统的外科手术包括神经外科和矫形外科。利用在显示器上显示的器械和解剖学部位的相对运动，来一起跟踪他们。

导航系统可以采用光信号、声波、磁场、射频信号等，以跟踪目标的位置和/或取向。导航系统往往包括附着至受到跟踪的目标的跟踪装置。定位器与跟踪装置上的跟踪元件协作来确定跟踪装置的位置，并最终确定目标的位置和/或取向。导航系统通过跟踪装置监测目标的移动。

很多导航系统依赖于跟踪元件与从跟踪元件接收跟踪信号的传感器之间的不受阻挡的视线。在视线被阻挡时，传感器接收不到跟踪元件发送的跟踪信号。因此，可能发生错误。在这种情况下通常中止导航，并向用户传达出错信息，直到视线恢复或者对系统复位为止。在医疗领域中，在很多种情况下，出错信息显示在远离外科医生的监视器上，从而使得外科医生难以注意并及时地补救错误。这样可能导致延误手术过程。

因此，在本领域需要快速地识别出视线问题，从而能够在不发生显著延迟的情况下解决所述问题的导航系统和方法。本领域还需要有助于改善视线，并且减少与跟踪元件和传感器之间的视线阻挡相关的可能错误的导航系统和方法。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种用于跟踪目标的导航系统。所述导航系统包括用于发送跟踪信号的跟踪元件。提供用于接收来自跟踪元件的跟踪信号的传感器，以判断目标的位置。所述跟踪元件和所述传感器中的一者可附着至目标。出错指示器也可附着至目标。出错指示器指示传感器从跟踪元件接收跟踪信号的过程中的错误。出错指示器包括第一光发射器和第二光发射器。计算系统判断传感器是否从跟踪元件接收到跟踪信号。如果传感器没有接收到跟踪信号那么计算系统也生成出错信号，并响应于生成出错信号来激活第一光发射器。计算系统还响应于生成出错信号来对第二光发射器去激活。

还提供了一种用于跟踪目标的方法。所述方法包括将跟踪元件和传感器之一附着至目标。所述方法还包括从跟踪元件发送跟踪信号并判断传感器是否从跟踪元件接收到跟踪信号。如果传感器没有接收到跟踪信号那么生成出错信号。响应于出错信号来激活第一光发射器，响应于出错信号对第二光发射器去激活。

该导航系统和方法的一个优点是直接在受到跟踪的目标上识别错误。因此，用户能够更好地分离出信号传输问题，并在不发生显著延误的情况下补救问题。而且，在一些情况下，与在远距离监视器上显示出错消息相比，通过将指示器放置到受到跟踪的目标上，用户更有可能注意到错误。

在另一实施例中，提供了一种导航系统，其用于在对目标进行跟踪的同时减少视线问题。所述导航系统包括跟踪装置。所述跟踪装置包括可附着至目标的底座、跟踪元件以及连接器，所述连接器将跟踪元件耦合至底座从而允许跟踪元件在至少一个自由度内相对于底座移动由此将跟踪元件置于预期取向内。计算系统判断所述跟踪元件是否处于预期取向内，如果所述跟踪元件未处于所述预期取向内，那么指示用户在所述至少一个自由度内使所述跟踪元件相对于所述底座发生移动。