[发明专利]用于在机器人外科手术期间提供更新后的患者图像的方法和装置

说明书

在用于在通过机器人实施的外科手术期间提供更新后的图像的方法和装置中，获得患者的体积的3D数据，患者的体积包括在手术中涉及的解剖结构。从体积的重建图像中分割解剖结构。在手术期间，外科医生对解剖结构施加力，使解剖结构产生几何变化。外科手术机器人中的力传感器检测这些力，向处理器提供这些力，处理器控制在显示屏幕处对分割的解剖结构的显示。根据所施加的力和解剖结构的物理性质，处理器计算已经发生的解剖结构的几何变化，并且在手术期间实时地在显示屏幕上修改所显示的分割的解剖结构的外观和/或位置，以将几何变化可视化。

技术领域

本发明涉及用于在由机器人操纵器实施的外科手术过程期间提供图像的成像系统和过程。

背景技术

通过机器人实施的医疗过程、通常称为机器人外科手术，广泛用于涉及患者的许多不同的器官的各种医疗介入过程。特别是在腹部手术、例如涉及胰腺或者肝脏的手术的情况下，所考虑的器官物理地移动或者在手术过程期间通过机器人操纵器以其它方式变形。下面将这些变化称为该区域或解剖结构的几何变化。关注的器官或区域的类似的变化也在患者内的其它部位发生。

众所周知，市场上可以获得的机器人操纵器由医生(外科医生)操作，以在手术期间与一个或更多个器官进行多种物理交互，例如抓、切、推、拉等。为了暴露正在操纵的器官经常要切开外科手术部位，但是某些类型的手术也可以在仅具有用于引入器械或者内窥镜的小的切口的情况下实施。

一般作为规划过程的一部分来获得外科手术部位的计算机断层成像或者磁共振图像。在实际手术期间，一般获得内窥镜图像，这种内窥镜图像的内容因此受用于获得内窥镜图像的照相机的视野限制。内窥镜图像可以仅包括照相机的直接视线内的内容，因此在这种图像中仅能够看到面对照相机的器官的侧面和周围组织。

虽然可以在显示屏幕处对规划图像中的关注器官进行分割、然后进行旋转、平移或者其它已知方式的改变，但是规划图像由于其在外科手术开始之前获得，将不显示在外科手术过程期间发生的器官本身的变化，例如对其的切割，并且也不显示也可能在手术过程期间发生的器官的位置的变化。

从外科医生所在的控制台处操作在外科手术中使用的已知的机器人操纵器。控制台包括多个手动操作或操纵的元件，医生以与就像医生正在外科手术的实际部位处使用器械相同的方式操作这些元件。因此，例如，如果医生想要经由机器人操纵器在器官上实施切割过程，则将在控制台处提供剪刀状的控制元件。为机器人操纵器的对应的切割工具设置合适的力传感器，其检测机器人操纵器在器官处施加的力，并且也检测器官在机器人操纵器上产生的力。这种力的组合向控制台处的外科医生提供触觉反馈，使得操作剪刀状的控制元件的外科医生经历相同的切割力以及器官对该切割力的阻力，外科医生感觉就像医生正直接在外科手术部位处手动操作切割元件。

对于通过机器人操纵器实施的其它类型的器械，例如为了使得外科医生能够然后以选择的方式使器官的全部或者一部分移位而抓住器官的器械，也是这样。

发明内容

本发明的目的是在通过机器人实施的外科手术过程期间向外科医生提供一个或更多个显示图像，其不仅显示作为介入对象的解剖结构或器官的当前状态，而且使得外科医生能够通过操纵显示图像而看到在传统的内窥镜图像中不能看到的解剖结构的各部分。