[发明专利]用于在调整器械定向时进行配准的方法和机器人系统

说明书

本发明提供了一种在借助器械(4)处理或加工对象(O)期间在调整器械(4)相对于对象(O)的定向时进行配准的方法。将工作图像与计划图像配准，其中工作图像以视向(BR)拍摄，该视向根据器械(4)的相关自由度这样选择，使得相关自由度是具有更高配准精度的自由度。此外，本发明提供了一种机器人系统(2)，其被设计用于执行该方法。

技术领域

本发明涉及用于在调整器械定向时进行配准的方法和机器人系统。

背景技术

借助器械对个别成型的对象的处理或加工通常需要使器械相对于对象同样个别地定向。因此，在实际的处理或加工之前通常发生计划阶段，在计划阶段中计划个别的行动方式。这在临床环境中在处理患者时特别重要，其中所述对象则是患者，所述处理或加工是手术或其他操作。在图像辅助的处理的情况下，在例如外科手术干预之前创建患者的或至少所涉及的身体区域的三维计划图像。然后根据该计划图像来计划要执行的处理。这通常包括多个工作步骤，例如，将器械放置在某一部位处或沿某一轨迹引导器械。

为了按计划执行处理或加工，必须使计划图像与在处理或加工过程中实际存在的情况相一致，即必须使对象与器械建立一定的关系。这通常在所谓的配准的范围内完成，其中在放置对象之后并且在介入之前，生成一个或多个图像，然后将这些图像与计划图像进行比较并使其重合，即总体配准。然后，通过对器械与补充图像之间的关系的补充了解，可以对器械的定向进行校正，从而实际上还以最初计划的方式——即正如根据计划图像所意图的那样——执行接下来的处理或加工。

发明内容

在此背景下，本发明要解决的技术问题是提供一种改进的用于配准的方法，该方法在器械相对于对象的定向方面导致尽可能高的精度，从而尽可能准确地和按原计划进行对所述对象的处理或加工。此外，应当提供一种机器人系统，其被构造为执行改进的方法。

该技术问题通过根据本申请如下所述的方法和机器人系统来解决。与该方法相关的解释说明也比照适用于机器人系统，反之亦然。

根据本发明的一个方面，提供了一种在借助器械处理或加工对象期间调整器械相对于对象的定向时进行配准的方法，

-其中，器械是可移动的并具有多个移动自由度，

-其中，在处理或加工期间，预先设定至少一个工作步骤，在所述工作步骤中预先设定器械相对于对象的定向，并且在所述工作步骤中仅需要关于部分数量的自由度进行定向调整，

-其中，将需要关于其进行定向调整的那些自由度确定并存储为相关自由度，

-其中，提供对象的三维的计划图像，

-其中，通过成像系统生成对象的至少一个二维的工作图像，

-其中，将所述工作图像与所述计划图像配准，从而对于某些自由度比对于其余自由度获得更高的配准精度，

-其中，所述工作图像是在视向中拍摄的，所述视向根据所述相关自由度这样选择，使得相关自由度是具有更高的配准精度的自由度。

根据本发明的另一方面，提供了一种机器人系统，该机器人系统

-设计用于处理或加工对象，

-具有用于处理或加工对象的器械，

-具有成像系统，

-具有控制单元，其设计用于执行本发明所述的方法。

该方法用于在借助器械处理或加工对象期间在调整器械相对于该对象的定向时进行配准。因此，该方法是一种配准方法。调整器械的定向以及处理或加工对象不属于配准方法，而是属于其他方法的组成部分。然而，配准方法的执行是与这些其他方法相关联、特别是相伴随的。接下来，代替术语组合“处理或加工”，也会没有普遍性限制地仅使用术语“处理”。