[发明专利]用于医疗手术的机械手的自动配准

说明书

本发明涉及用于定位由导航系统辅助的医疗机器人的关节臂的方法，所述导航系统包含电磁场发生器和两个传感器。所生成的场形成一个测量区，传感器在所述测量区中的位置可以被导航系统确定并传送给机器人。第一传感器被定位于患者的目标解剖定位处。第二传感器被定位于所述关节臂上。当两个传感器位于测量区中时，确定了测量区所谓的“影响减小的区域”，其中金属物体的引入实际上对由导航系统对传感器位置的确定没有影响。然后将所述关节臂配置为使得位于测量区中的关节臂的任何金属部件都处在所述影响减小的区域内。

技术领域

本发明属于医疗机器人领域，其旨在于医疗手术期间辅助医师。具体地，本发明涉及一种由电磁导航系统辅助的医疗机器人，所述医疗机器人被配置为将医疗机器人的关节臂在电磁导航系统的测量区中定位，而不干扰或至少仅微不足道地干扰由所述电磁导航系统施行的测量。本发明还涉及一种用于定位这种医疗机器人的关节臂的方法。

背景技术

许多医疗手术需要将医疗器械(例如针、导管、电极、超声发生器、钻头等)相对于患者的目标解剖定位非常准确地定位或移位。

对于某些手术，当前存在允许其协助医师放置、保持或引导医疗器械的医疗机器人。

这样的医疗机器人必须受到定位以便随后允许医师执行手术计划，其包含在患者的目标解剖定位处要施行的一个或多个操作。

通常由医师确定这样的手术计划，然后将其传输到医疗机器人，所述医疗机器人将其存储在并入该医疗机器人中并被配置为指挥医疗机器人的控制单元的存储器中。

然后可取的是，为了最佳地定位医疗机器人以允许医师执行手术计划的操作，要能够在医疗手术期间准确地定义目标解剖定位相对于医疗机器人的位置。

在某些系统中，尤其是在专利US 8774901 B2中描述的系统中，可以使用医疗手术期间拍摄的术中图像在医疗机器人的参考系中定义患者的目标解剖定位的位置。在这种情况下，必须已知并且固定了成像设备相对于医疗机器人的位置。实际上，术中图像允许相对于成像设备确定患者的目标解剖定位的位置。由于成像设备相对于医疗机器人的位置是固定的并且是已知的，然后可以确定患者相对于医疗机器人的目标解剖定位的位置。

使用这种系统，如果不拍摄其他术中图像，将无法检测到在医疗手术期间患者目标解剖定位的位置偏移。目标解剖定位的位置偏移可能是由于，例如，由患者的呼吸所产生的运动、内部器官的运动或操作员在患者身上的术中操作。

在这样的系统中，所述医疗机器人与特定的成像设备相关联。所述系统通常固定在手术室的地板上。因此，医疗机器人无法与其他成像设备一起使用，甚至无法在没有复杂设置的情况下在另一个手术室中使用。

此外，这样的系统需要根据手术中的图像来确定手术时的手术计划。因此，对于没有时间来定义在目标解剖定位处要施行的操作的医师而言，所述计划条件并不是最佳的。

在其他系统中，尤其是在专利申请US 2016/0157887 A1中描述的系统中，可以使用光学导航系统相对于医疗机器人定义患者的目标解剖定位的位置。将一个光学传感器放置在患者的目标解剖定位附近。将另一个光学传感器放置在医疗机器人上。所述光学导航系统允许相对于另一个传感器来确定一个传感器的位置。医学成像设备还用于确定医疗工具必须采取的位置，所述位置是相对于放置在患者的目标解剖定位处的光学传感器的参考系中的目标解剖定位。然后可以在医疗机器人的参考系内确定医疗工具的位置。

这样的系统使得有可能在手术期间跟随目标解剖定位的任何运动，特别是由于患者的呼吸或由于操作者在手术期间对患者的操纵而引起的运动。

然而，这样的系统不适合于准确地确定位于患者体内的目标解剖定位的位置。实际上，光学导航系统要求对光学导航系统的控制设备来说，光学传感器以直接的视线可见。