[发明专利]用于缝合引导的系统和方法

说明书

一种组织缝合引导系统包含图像捕获装置、显示器和与所述图像捕获装置和所述显示器通信的处理器。所述图像捕获装置被配置成捕获缝合线部位。所述显示器被配置成显示所述缝合线部位的图像。所述处理器被配置成：基于所述缝合线部位的所述图像，确定所述缝合线部位的几何组织表示；获取所述缝合线部位的测量性质；基于所述缝合线部位的所述测量性质，确定所述缝合线部位的生物力学组织表示；以及基于所述缝合线部位的所述几何组织表示和生物力学组织表示，生成所述缝合线部位的缝合配置。

技术领域

本公开总体上涉及一种手术系统，并且更具体地，涉及一种用于执行缝合引导的手术系统。

背景技术

手术缝合是在创伤或来自微创手术的手术切口等之后修复组织的组成部分。通常，缝合是手动过程，其中临床医生根据他们对情况的判断和/或经验来确定缝合过程的各个方面以实现组织的适当缝合。

手术缝合仍然是机器人辅助手术中最具挑战性的任务之一。手术缝合包含许多对外科医生或临床医生来说是认知挑战的子任务。这些子任务包含(1)定位适当的针刺入点；(2)垂直于一对夹爪抓住针；(3)针轨迹的设想；(4)使消融组织接近设想的针出口位点；(5)将针的尖端(例如，弯针)插入期望位置；(6)使针沿遵循针曲率的轨迹旋转；(7)抓住突出的针或针的尖端；(8)沿着遵循针曲率的路径将针拉出；以及(9)重复或打结附在针上的缝合线。

上述子任务中的每一个在认知上都是具有挑战性的。在工具运动学难以设想(弯曲或柔性工具)的情况下或针不垂直于工具或器械的一对夹爪的情况下尤其如此。

因此，所关注的是，通过视觉传达提议的针轨迹并在外科医生的监督下自动执行期望的路径来减少与上述子任务2-8相关联的认知负荷。

所关注的是，补充临床医生的判断或经验并提高缝合结果的功效。

发明内容

本公开提供了组织缝合引导系统。所述组织缝合引导系统包含图像捕获装置、显示器和与所述图像捕获装置和所述显示器通信的处理器。所述图像捕获装置被配置成捕获缝合线部位的图像。所述显示器被配置成显示所述缝合线部位的所述图像。所述处理器被配置成：基于所述缝合线部位的所述图像，确定所述缝合线部位的几何组织表示；获取所述缝合线部位的测量性质；基于所述缝合线部位的所述测量性质，确定所述缝合线部位的生物力学组织表示；以及基于所述缝合线部位的所述几何组织表示和生物力学组织表示，生成所述缝合线部位的缝合配置。

在所述系统的各个实施例中，所述图像捕获装置是提供立体图像的立体内窥镜。

在所述系统的各个实施例中，在确定所述几何组织表示时，所述处理器被配置成基于所述立体图像执行三维表面重建以确定所述缝合线部位的所述几何组织表示。

在所述系统的各个实施例中，所述图像捕获装置被进一步配置成执行所述缝合线部位的多光谱成像以提供所述缝合线部位的所述测量性质。

在所述系统的各个实施例中，所述组织缝合引导系统包含存储组织类型和分布的存储器，其中所述处理器被配置成基于所述存储的组织类型和分布来确定所述缝合线部位的所述测量性质。

在所述系统的各个实施例中，在生成所述缝合配置时，所述处理器被配置成基于所述缝合线部位的所述几何和生物力学组织表示来模拟缝合线在目标位置的放置，以生成所述缝合线部位的所述缝合配置。

在所述系统的各个实施例中，在生成所述缝合配置时，所述处理器被配置成基于模拟得出的跨所述缝合线部位的组织到组织界面的压力(如通过所述缝合部位的基于生物力学的模拟计算的)是否在促进组织再生的压力的预定范围内来确定所述缝合配置的有效性。

在所述系统的各个实施例中，基于所述缝合线部位的几何组织模型，所述组织到组织界面对应于所述缝合线部位的组织面。