[发明专利]用于利用基准标记的台姿态跟踪的方法和装置

说明书

在本文中提供了用于利用基准标记的台姿态跟踪的方法和装置，公开了用于配准操纵器组件和可独立安置的外科手术台的方法和系统。在一个方面中，方法包括，利用与操纵器组件相关联的传感器读取所述外科手术台上的基准标记，以及关于共同参考系定位所述操纵器组件和外科手术台。方法可以进一步包括，将所述外科手术台的3D构造转变到2D参考系，以便估计所述外科手术台相对于所述操纵器组件的3D姿态，以便用于其间的协调移动中。

本申请是申请日为2015年3月17日、名称为“用于利用基准标记的台姿态跟踪的方法和装置”的中国专利申请201580014410.4的分案申请。

技术领域

背景技术

本申请要求2014年3月17日提交的美国临时申请第61/954,559号的优先权，为了所有目的，其整个内容被并入本文以供参考。

本申请涉及2014年3月17日提交的标题为“Methods and Devices for Tele-Surgical Table Registration”的美国临时申请61/954,538(代理案卷号：ISRG05550PROV/US)，为了所有目的，该申请以其整体被并入本文以供参考。

微创医疗技术旨在减少诊断或外科手术程序期间损伤的多余组织的量，从而减少患者恢复时间、不适和有害的副作用。例如，微创外科手术的一个作用是减少医院术后恢复时间。由于标准外科手术的平均住院时间通常显著长于相似的微创外科手术的平均住院时间，微创技术使用的增加每年可节省数百万美元的医院费用。虽然在美国每年进行的许多外科手术可潜在地以微创的方式进行，但由于微创外科手术器械和掌握它们所涉及的额外的外科手术训练的限制，只有一部分当前外科手术利用这些具有优势的技术。

已经开发了微创外科手术或远程外科手术系统来提高外科医生的灵巧性和避免传统微创技术的一些限制。在远程外科手术中，外科医生利用一些形式的远程控制(例如，伺服机构等)来操纵外科手术器械移动，而不是直接用手握住和移动器械。在远程外科手术系统中，可在外科手术工作台向外科医生提供手术部位的图像。在观察显示器上的手术部位的二维或三维图像的同时，外科医生通过操纵主控装置对患者执行外科手术程序，主控装置进而控制伺服机械操作的器械的运动。

用于远程外科手术的伺服机构通常接受来自两个主控器(分别用于外科医生的每只手)的输入，并且可以包括两个或更多个远程外科手术手臂，外科手术器械安装于远程外科手术手臂的每个上。主控器与相关联的操纵器手臂以及器械组件之间的操作通信通常通过控制系统实现。该控制系统通常包括至少一个处理器，处理器将输入命令从主控器传送至相关联的操纵器手臂和器械组件，并且在例如力反馈等情况下从器械和手臂组件返回至相关联的主控器。远程外科手术系统的一个示例是可从加利福尼亚州Sunnyvale的Intuitive Surgical,Inc.获得的DA系统。

多种结构布置能够用于在远程外科手术期间在手术部位处支撑外科手术器械。受驱动联动装置(driven linkage)或“从动装置(slave)”通常被称作远程外科手术操纵器，在微创远程外科手术期间用作远程外科手术操纵器的示例性联动装置的布置描述于美国专利US 7,594,912、US 6,758,843、US 6,246,200和US 5,800,423中，其全部公开内容通过引用并入本文中。这些联动装置通常利用平行四边形布置来保持具有轴的器械。这种操纵器结构能够约束器械的移动，以便器械围绕位于沿着刚性轴长度的空间内的操纵远程中心转动。通过将操纵远程中心与内部手术部位的切口点对准(例如，与在腹腔镜外科手术期间腹壁处的套针或套管对准)，外科手术器械的末端执行器通过使用操纵器联动装置移动轴的近端而被安全地安置，不对腹壁强加潜在危险的力。可选的操纵器结构描述于例如美国专利US 7,763,015、US 6,702,805、US 6,676,669、US 5,855,583、US5,808,665、US 5,445,166和US 5,184,601中，其全部公开内容通过引用并入本文中。