[发明专利]用于约束虚拟现实手术系统的系统和方法

说明书

本申请公开一种操作手术控制系统的方法，该方法包括在显示系统上显示来自成像器械的视场的手术环境的图像。显示系统被配置为安装到用户的头部。该方法还包括检测来自用户的成像控制输入，并且响应于成像控制输入的检测，启用手术控制系统的成像控制模式。该方法还包括检测用户头部的移动。当手术控制系统处于成像控制模式并且响应于用户的头部移动时，显示来自成像器械的改变的视场的手术环境的图像。改变的视场对应于检测到的用户头部的移动。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年4月20日提交的美国临时申请62/487,833的权益，该美国临时申请通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开涉及用于使用虚拟现实显示系统执行医疗程序或医疗程序的训练的系统和方法，并且更具体地涉及用于在使用虚拟现实显示系统时在手术系统或手术训练系统内提供约束的系统和方法。

背景技术

微创医疗技术旨在减少在侵入性医疗程序期间受损的组织的量，从而减少患者恢复时间、不适和有害的副作用。这种微创技术可以通过患者解剖结构中的天然孔口或通过一个或多个手术切口来执行。通过这些天然孔口或切口，临床医生可以插入医疗工具以到达目标组织位置。微创医疗工具包括诸如治疗器械、诊断器械和手术器械的器械。微创医疗工具还可以包括诸如内窥镜器械的成像器械，该成像器械为用户提供患者解剖结构内的视场。一些微创医疗工具和成像器械可以是远程操作的或以其他方式计算机辅助的。当执行远程操作程序或为远程操作程序提供训练模拟时，头戴式显示系统可以被用于为临床医生提供沉浸式/拟真(immersive)增强现实或虚拟现实体验。当使用沉浸式显示系统时，需要系统控制来提供远程操作系统的安全可靠操作。

发明内容

通过随附的权利要求概述了本发明的实施例。

应当理解，前面的一般性描述和以下的详细描述本质上都是示例性的和解释性的，并且旨在提供对本公开的理解而不限制本公开的范围。在这方面，从以下的详细描述中，本公开的其他方面、特征和优点对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

在一个实施例中，操作手术控制系统的方法包括在显示系统上显示来自成像器械的视场的手术环境的图像。显示系统被配置为安装到用户的头部。该方法还包括检测来自用户的成像控制输入，并且响应于成像控制输入的检测，启用手术控制系统的成像控制模式。该方法还包括检测用户头部的移动。当手术控制系统处于成像控制模式并且响应于用户头部的移动时，显示来自成像器械的改变的视场的手术环境的图像。改变的视场对应于检测到的用户头部的移动。

在另一实施例中，操作手术控制系统的方法包括生成来自具有视场的成像工具的视点的手术环境的图像。手术器械被定位在手术环境内。该方法还包括在显示系统上显示手术环境的图像。显示系统被配置为安装到用户的头部。该方法还包括检测用户头部的移动并且确定用户头部的移动是否在与成像工具视场对应的边界内。如果用户头部的移动在边界内，则通过生成在成像工具视场中的与检测到的用户头部的移动对应的改变的视点来改变显示系统上的手术环境的图像。

在另一实施例中，一种操作手术控制系统的方法，该方法包括生成手术环境的图像。手术器械被定位在手术环境内并且耦连到具有一定运动范围的操纵器臂。该方法还包括在显示系统上显示手术环境的图像。显示系统被配置为安装到用户的头部。该方法还包括检测来自用户的操纵器臂输入运动并且确定操纵器臂输入运动是否对应于操纵器臂在运动范围内的移动。如果操纵器臂输入运动的移动对应于操纵器臂的运动范围之外的移动，则生成手术器械的重影图像(ghost image)，其中重影图像对应于操纵器臂输入运动而移动。

附图说明

当结合附图阅读时，从以下的详细描述中可以最好地理解本公开的各方面。需要强调的是，根据工业上的标准实践，各种特征未按比例绘制。实际上，为了清楚讨论，可以任意增加或减少各种特征的尺寸。另外，本公开可以在各种示例中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简单和清楚的目的，并且本身并不表示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。