[发明专利]外科机构控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种外科机构控制系统。更确切地，本发明的实施例涉及用于检测外科医生的头部的方位并使用该信息来控制外科机构的方位检测装置。本发明的实施例包括外科机构控制系统和外科腹腔镜定位装置。

背景技术

相比于传统的外科方法，微创外科因加快痊愈时间和降低感染风险而优选。内窥镜外科是微创外科的一种形式，而腹腔镜外科是内窥镜外科的子类，其主要涉及腹部内窥镜外科。

在内窥镜外科手术期间，在外科医生使用一个或多个内窥镜外科工具来实施外科手术时，通常要求外科助理将内窥镜保持在所需位置。从内窥镜远端(即内窥镜的置于患者体内并基本位于外科手术部位的端部)拍摄的图像被显示在手术室中监视器上供外科医生利用。内窥镜外科手术可能花费数个小时而在手术持续期间外科助理必须将内窥镜保持在外科医生想要的位置(在外科医生的指示下进行任何位置调整)。

最近，已开发了外科机构和机械人，其可将内窥镜保持在所需位置并可根据外科医生的指示自动移动内窥镜的位置。

由于外科医生通常是使用两只手来控制内窥镜外科工具，无论如何，外科医生必须保持其手无菌(而因此不能触摸任何非无菌的控制机构)，因而外科医生的指示难以直接传递到外科机构或机械人。

例如，US 6,239,874中已提出一种方位检测装置。该装置使用自头部单元发出的四个发散波束。在使用者的头部运动时，波束之一可与检测器相交。可确定与检测器相交的波束的标识(identity)，以及基于该信息而确定使用者的头部的方位(由于该信息而控制内窥镜)。然而，仍需要有待发展的替代装置。

已经开发了用于检测例如飞机飞行员头部的方位的其它装置，使得显示给飞行员的信息可相应改变。也存在用于基于使用者头部的检测方位而控制在虚拟现实世界中呈现给使用者的视图的装置。然而，这些装置不适于用在外科环境中。例如，在某些情况下，这些装置既体积庞大又昂贵；通常在现有技术中不利于使这种装置(其已发展用于非外科应用)适于与外科机构或机械人进行关联使用，原因在于杀菌、保持无菌环境、过多的成本、手术室中有限的空间以及满足适于将在外科手术中使用的器材的严格的安全条例等意料之内的困难。

发明内容

本发明的目的是寻求解决现有技术所涉及的一些问题。

因而，本发明的一方面提供一种外科机构控制系统，其包括：波束发射器单元，所述波束发射器单元配置成仅发射单个波束、并适于附接于外科医生；第一对分立的波束检测器，所述第一对分立的波束检测器中每一个均适于检测由所述波束发射器单元发射的入射波束，并在检测到所述入射波束时输出相应的控制信号；以及控制单元，所述控制单元配置成接收由所述波束检测器输出的一个或多个控制信号，并根据所述一个或多个控制信号控制外科机构。

优选地，所述的系统还包括第二对分立的波束检测器，所述第二对分立的波束检测器中每一个均适于检测由所述波束发射器单元发射的入射波束，并在检测到所述入射波束时输出相应的控制信号。

本发明的另一方面提供一种外科机构控制系统，其包括：摄像机单元，所述摄像机单元适于附接于外科医生、并配置成拍摄图像帧；至少一个标记，所述标记在由所述摄像机拍摄的图像帧中可检测到；处理单元，所述处理单元配置成检测所述或每一标记在由所述摄像机拍摄的图像帧中的位置，并根据检测到的标记在所拍摄的图像帧中的位置输出控制信号；以及控制单元，所述控制单元配置成接收由所述处理单元输出的一个或多个控制信号，并根据所述一个或多个控制信号控制外科机构。

本发明的另一方面提供一种外科机构控制系统，其包括：摄像机单元，所述摄像机单元适于附接于外科医生、并配置成拍摄图像帧；至少一个标记，所述标记在由所述摄像机拍摄的图像帧中可检测到；处理单元，所述处理单元配置成检测所述或每一标记在由所述摄像机拍摄的图像帧中的标识，并根据检测到的标记在所拍摄的图像帧中的标识输出控制信号；以及控制单元，所述控制单元配置成接收由所述处理单元输出的一个或多个控制信号，并根据所述一个或多个控制信号控制外科机构。

优选地，所述或每一标记是物理标记。

有利地，所述的系统还包括视频覆盖单元，所述视频覆盖单元配置成将标记叠加在视频信号上。

优选地，设有多个标记，每一标记完全是唯一可识别的。