[发明专利]跟踪系统及利用其的跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及跟踪系统及利用所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所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)所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，使通过所述多个标记来释放的光完成成像；以及处理器，与所述第一成像单元、第二成像单元相连接来计算出所述多个标记的三维坐标之后，将用于连接已保存的相邻的所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，与所述多个标记的三维坐标进行比较，来计算出所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所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所述标记的坐标和在所述第二成像单元完成成像的所述标记的坐标相同的情况下，通过三角法进行检测，因此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所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

本发明一个实施例的跟踪系统包括：标记，其至少为3个，附着于目标物并使光反射；光源，其为一对，在互不相同的位置向所述多个标记释放光；透镜部，其使从所述一对光源释放并被所述多个标记反射的光通过；成像单元，其接收通过所述透镜部的光，按每个标记为单位完成一对标记影像的成像；及处理器，其利用在所述成像单元中按每个标记为单位完成成像的一对标记影像，算出所述多个标记的三维坐标后，比较所述多个标记的三维坐标与已保存的相互相邻的多个标记间的几何学信息，算出目标物的空间位置信息与方向信息。

另一方面，所述跟踪系统还可以包括分束器，其配置于所述透镜部与成像单元之间，使从所述一对光源中的任意一个光源释放的光的一部分反射，使得通过所述透镜部而向所述多个标记的珠心方向释放，使向所述多个标记的珠心方向释放并被所述多个标记再反射而通过所述透镜部而流入的光的一部分通过所述成像单元。

另外，所述跟踪系统还可以包括扩散器，其配置于向所述分束器侧释放光的光源与所述分束器之间，使从所述光源释放的光扩散。

若举出一例，所述成像单元可以是接收从所述多个标记反射并依次通过所述透镜部和分束器的光，从而按每个标记为单位完成一对影像成像的摄像头。

若举出一例，所述多个标记间的几何学信息可以是连接所述相互相邻的多个标记的多个直线的长度信息和所述相互相邻的一对直线构成的角度信息。

本发明一个实施例的跟踪方法包括：从配置于互不相同位置的一对光源，向至少3个标记释放光的步骤；从所述一对光源释放的光被所述多个标记而向透镜部侧反射的步骤；被所述多个标记反射的光通过所述透镜部，在成像单元中按每个标记为单位完成一对标记影像的成像的步骤；利用在所述成像单元中按每个标记为单位完成成像的一对标记影像，通过处理器算出所述各个标记的三维坐标的步骤；及比较所述各个标记的三维坐标与所述处理器中已保存的相互相邻的多个标记间的几何学信息，算出所述目标物的空间位置和方向的步骤。

其中，所述一对光源中的任意一个光源可以向配置于所述透镜部与成像单元之间的分束器方向释放光后，借助于所述分束器而使光的一部分反射，通过所述透镜部向所述多个标记的珠心方向释放，另一个光源向所述多个标记直接释放光。

另一方面，向所述分束器方向释放的光可以被配置于所述分束器之间的扩散器而扩散，向所述分束器侧释放。