[发明专利]用于跟踪机器人操纵的手术器械的位置的系统和方法

说明书

一种示例性手术器械跟踪系统包括至少一个物理计算装置，该至少一个物理计算装置基于手术区域的内窥镜图像并使用经训练的神经网络，确定对内窥镜图像中所示的感兴趣的对象的观察，基于位于手术区域的机器人操纵的手术器械的概率框架和运动，将对感兴趣的对象的观察与机器人操纵的手术器械关联，并且基于机器人操纵的手术器械的运动和与机器人操纵的手术器械关联的观察，确定机器人操纵的手术器械在手术区域的物理位置。

技术领域

本申请要求2018年7月31日提交的题为“用于跟踪机器人操纵的手术器械的位置的系统和方法”的美国临时专利申请No.62/712,368的优先权，其内容据此通过引用全部并入。

背景技术

机器人手术系统允许外科医生控制机器人操纵的手术器械，以在患者上执行手术过程。例如，对于微创手术，机器人操纵的手术器械通过一个或多个导管插入患者体内。手术器械通常包括捕获手术区域的图像的内窥镜和由机器人手术系统自动地操纵以执行手术过程的一个或多个手术工具。外科医生观看手术区域的内窥镜图像，并使用机器人手术系统的主控件控制机器人操纵的手术器械的运动，以执行手术过程。

跟踪机器人操纵的手术器械在手术区域内的位置是机器人手术系统的重要组成部分。然而，由机器人手术系统进行的手术器械位置的此类跟踪在技术上具有挑战性，特别是当需要某一定水平的精确性、准确性、效率和/或可靠性时。

附图说明

附图示出了各种实施例，并且是本说明书的一部分。所示的实施例仅是示例，并且不限制本公开的范围。在整个附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元件。

图1示出了根据本文所述的原理的示例性机器人手术系统。

图2示出了根据本文所述的原理的包括在图1的机器人手术系统内的示例性患者侧系统。

图3示出了根据本文所述的原理的包括在图2的患者侧系统内的示例性机械臂。

图4示出了根据本文所述的原理的包括在图1的机器人手术系统内的示例性外科医生控制台。

图5示出了根据本文所述的原理的位于与患者关联的示例性手术区域的示例性立体内窥镜。

图6示出了根据本文所述的原理的示例性手术器械跟踪系统。

图7示出了根据本文所述的原理的在手术区域内的手术器械的视图。

图8示出了根据本文所述的原理的手术区域的示例性内窥镜图像。

图9至图10示出了根据本文所述的原理的示例性概率框架。

图11至图14示出了根据本文所述的原理的手术器械跟踪系统的示例性实施方式。

图15示出了根据本文所述的原理的在其上叠加有位置指示器的手术区域的内窥镜图像。

图16至图17示出了根据本文所述的原理的跟踪手术器械的示例性方法。

图18示出了根据本文所述的原理的示例性计算系统。

具体实施方式

本文描述了用于跟踪机器人操纵的手术器械的位置的系统和方法。如下面将更详细地描述，在某些实施方式中，示例性手术器械跟踪系统可以经配置基于手术区域的内窥镜图像并使用经训练的神经网络确定对内窥镜图像中所示的感兴趣的对象的观察，基于位于手术区域的机器人操纵的手术器械的概率框架(probabilistic framework)和运动将对感兴趣的对象的观察与机器人操纵的手术器械关联，并且基于机器人操纵的手术器械的运动和与机器人操纵的手术器械关联的观察确定机器人操纵的手术器械在手术区域的物理位置。