[发明专利]具有增强现实显示的手术系统

说明书

一种手术系统包括检测器，该检测器包括像素阵列，该像素阵列被配置为能够检测由手术装置反射的光并生成第一信号。该第一信号包括表示手术装置的可见图像的第一数据集。该手术系统还包括处理器，该处理器被配置为能够接收该第一信号和表示手术装置的一个或多个操作参数的第二信号。该处理器还被配置为能够生成手术装置的修改的图像，该修改的图像包括与一个或多个操作参数有关的信息。

技术领域

提供了用于微创手术，尤其是用于提供手术环境的增强现实显示的方法和装置。

背景技术

由于术后恢复时间减少且瘢痕形成最小化，因此微创外科手术(MIS)器械通常优于传统的开放式手术器械。腹腔镜式外科手术是一种类型的MIS手术，其中在腹部形成一个或多个小切口，并且通过切口插入套管针以形成进入腹腔的通路。套管针用于将各种器械和工具引入腹腔中，而且提供注气使腹壁升高到器官上方。器械和工具可用于以多种方式接合和/或处理组织以达到诊断或治疗效果。内窥镜式外科手术是另一种类型的MIS手术，其中将细长的柔性轴通过自然孔口引入体内。

尽管传统的微创外科器械和技术已证明是高度有效的，但较新的系统可提供甚至更多的优点。例如，传统的微创外科器械通常不能为外科医生提供存在于开放式外科手术中的工具布置的灵活性。用器械通过小切口接近手术环境时会遇到困难。另外，典型的内窥镜式器械的长度的增加通常会降低外科医生感觉由组织和器官施加在端部执行器上的力的能力。此外，如电视监视器上的图像中所观察到的器械的端部执行器的运动与端部执行器的实际运动的协调是特别困难的，因为如图像中所感知的运动通常不与端部执行器的实际运动直觉地对应。因此，通常缺乏对外科器械运动输入的直觉响应。已经发现，直觉性、灵巧性和灵敏度的此类缺乏使得增加微创外科手术的使用受阻。

多年以来，已经开发出多种微创机器人系统以增加外科手术的灵巧性，并允许外科医生以直觉方式对患者进行手术。远程手术是使用系统进行的外科手术的一般术语，其中外科医生使用一些形式的远程控制(例如，伺服机构等)来操纵外科器械运动，而不是用手直接握持和移动工具。在此类远程手术系统中，通常在远离患者的位置处在视觉显示器上为外科医生提供外科手术环境的图像。外科医生通常可在远离患者的位置处执行外科手术，同时在外科手术期间观察视觉显示器上的端部执行器运动。通常在视觉显示器上观察手术环境的三维图像时，外科医生通过操纵远程位置处的主控制装置来对患者执行外科手术，该主控制装置控制远程受控器械的动作。

虽然在微创手术领域已经取得了显著进步，但仍然需要用于为手术环境提供增强现实显示的改进方法、系统和装置。

发明内容

提供了一种用于显示手术环境的图像的方法、装置和系统，包括在手术环境内部署的手术装置的至少一部分，其中所显示的图像是在外科手术期间实际检测到的手术环境的修改的版本。在一个实施方案中，除了手术装置的一部分之外，修改的图像还显示与系统和/或手术装置的一个或多个操作参数有关的信息。在另一个实施方案中，修改的图像显示手术装置的至少一部分，同时用手术装置的被替换部分下面的手术环境处的组织的图像替换手术装置的另一部分。

一种手术系统包括检测器，该检测器包括像素阵列，该像素阵列被配置为能够检测由手术装置反射的光并生成第一信号。第一信号包括表示手术环境和手术装置的图像的第一数据集。该手术系统还包括处理器，该处理器被配置为能够接收第一信号和表示手术装置的一个或多个操作参数的第二信号。处理器还被配置为能够生成手术装置的修改的图像，该修改的图像包括手术环境和手术装置的至少一部分，以及与一个或多个操作参数有关的信息。在一个实施方案中，修改的图像替换手术装置的至少一部分和手术区域的至少一部分中的一个或多个。

在一个实施方案中，手术系统包括被配置为能够显示修改的图像的显示装置。显示装置包括集成到由外科医生佩戴的头戴式耳机或其他附件(诸如眼镜)中的监视器和显示器中的至少一个。

在另一个实施方案中，在修改的图像中与手术装置相邻地显示与一个或多个参数有关的信息。在又一个实施方案中，在修改的图像中在手术装置上显示与一个或多个参数有关的信息。