[发明专利]用于设定图像引导式外科手术的轨迹和目标位置的方法和系统

说明书

一种用于执行图像引导式外科手术的系统包含仪器，其具有经配置以限定进入患者体内的轨迹的第一部分、标记装置和用户界面组件。感测装置接收从所述标记装置反射或发出的电磁信号，且耦合到所述感测装置的处理系统包含至少一个处理器，所述处理器经配置有处理器可执行指令，以执行包含以下各项的操作：基于在所述感测装置处接收到的所述信号跟踪所述仪器相对于所述患者的位置和定向；从所述仪器的所述用户界面组件接收指示用户输入事件的信号；以及响应于接收所述信号而保存由所述仪器的所述第一部分限定的进入所述患者体内的所述轨迹。

相关申请

本申请要求2016年10月21日提交的第62/411,055号美国临时申请的优先权益，所述美国临时申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

背景技术

近年来，可包含图像引导式外科手术和机器人外科手术的计算机辅助的外科手术程序引起了越来越多的关注。这些程序包含将通常使用术前或术中医学成像(例如，x射线计算机断层扫描(CT)或磁共振(MR)成像)获得的患者解剖结构的“虚拟”三维数据集集成到外科手术区域中的患者和/或其它对象(例如，外科手术仪器、机器人操纵器或末端执行器)的实际位置。这些程序可以用于帮助外科医生规划外科手术，并且还可以在外科手术过程期间为外科医生提供相关的反馈。存在改进计算机辅助的外科手术系统的安全性和易用性的持续的需要。

发明内容

各种实施例包含用于执行计算机辅助的图像引导式外科手术，包含机械地辅助的外科手术的方法和系统。

实施例包含一种用于执行图像引导式外科手术的系统，其包含仪器，所述仪器具有经配置以限定进入患者体内的轨迹的第一部分、标记装置和用户界面组件，所述系统进一步包含：感测装置，其经配置以接收从标记装置反射或发出的电磁信号；以及处理系统，其耦合到感测装置，具有至少一个处理器，所述处理器经配置有处理器可执行指令，以执行包含以下各项的操作：基于在感测装置处接收到的信号跟踪仪器相对于患者的位置和定向，从仪器的用户界面组件接收指示用户输入事件的信号，以及响应于接收信号而保存由仪器的第一部分限定的进入患者体内的轨迹。

另外实施例包含一种执行图像引导式外科手术的方法，其包含使用运动跟踪系统跟踪仪器摆放，基于跟踪的仪器摆放确定在患者体内延伸的轨迹，使用运动跟踪系统跟踪仪器的运动，以及基于仪器的跟踪运动确定在患者体内且沿着轨迹的目标位置。

另外实施例包含一种图像引导式外科手术系统，其包含：运动跟踪系统，其用于跟踪仪器相对于患者的身体的运动；以及处理系统，其耦合到运动跟踪系统，且具有至少一个处理器，所述处理器经配置有处理器可执行指令，以执行包含以下各项的操作：基于仪器的摆放确定在患者体内延伸的轨迹，使用运动跟踪系统跟踪仪器的运动，以及基于仪器的跟踪运动确定在患者体内且沿着轨迹的目标位置。

另外实施例包含一种用于执行图像引导式外科手术的方法，其包含使用基于光学的运动跟踪来跟踪外科手术仪器，当基于光学的运动跟踪不可用时使用惯性导航来跟踪外科手术仪器，以及当不满足惯性导航的精度标准时通知用户。

另外实施例包含一种用于执行图像引导式外科手术的系统，其包含：外科手术仪器，其具有至少一个惯性传感器和固定到所述惯性传感器上的光学标记装置以及用于发射来自外科手术仪器的数据的发射器；感测装置，其经配置以接收从光学标记装置反射或发出的电磁信号；接收器，其用于接收从外科手术仪器发射的数据；以及处理系统，其耦合到感测装置和接收器，且包含至少一个处理器，所述处理器经配置有处理器可执行指令，以执行包含以下各项的操作：使用基于光学的运动跟踪来跟踪外科手术仪器，当基于光学的运动跟踪不可用时使用惯性导航来跟踪外科手术仪器，以及当不满足惯性导航的精度标准时通知用户。