[发明专利]用于在患者体内跟踪内窥镜的位置的装置和方法

说明书

本发明公开了在内窥镜手术期间在患者体内跟踪内窥镜的位置的系统和方法。所述装置和方法包括在所述内窥镜的坐标系中确定所述内窥镜在所述患者体内的位置，通过外部光学跟踪器在图像中捕获被附接至所述内窥镜的基准标记物，将所述捕获的基准标记物从所述内窥镜的坐标系变换至所述光学跟踪器的坐标系，在所述患者器官的模型上投射所述内窥镜的虚像，以及投射或显示所述组合的图像。

本申请是发明专利201680076675.1的分案申请。

相关申请的交叉引用

本说明书依赖于在2015年10月28日提交的题为“用于在患者体内跟踪内窥镜的位置的装置和方法”的美国专利临时申请号62/247,232的优先权。

本说明书涉及于2014年10月2日提交的题为“具有集成传感器的内窥镜”的美国专利申请号14/505,387以及在2015年4月28日提交的题为“使用多观察元件的内窥镜扫描体腔的系统和方法”的美国专利申请号14/697,933的申请。

上述申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本说明书一般涉及内窥镜，且更具体地涉及用于显示内窥镜在患者体内的位置的图像，该图像重叠在患者身体上或叠加在患者身体的图像上。

背景技术

内窥镜是一种用于检查和处理内部体腔，诸如消化道、气道、胃肠系统和其他器官系统的医疗器械。传统的内窥镜通常是细长的管状轴，刚性的或柔性的，具有摄像机和用于将源于位于管的近端的外部光源的光指向远侧顶端的光纤光导。而且，大多数内窥镜设有一个或多个通道，医疗装置，诸如镊子、探针和其他工具可以通过该通道。此外，在内窥镜手术期间，通常经轴引入或排空流体，诸如水、盐水、药物、造影剂、染料或乳化剂。可以在轴内设置多个通道，其中每一个均用于引入和抽吸液体。

内窥镜已在医学界获得了很高的认可，这是因为其提供了以最小的患者创伤执行手术，且同时使得医师能够观察到患者的内部解剖结构的工具。多年来，许多内窥镜已经根据特定应用进行了开发和分类，诸如膀胱镜检查、结肠镜检查、腹腔镜检查、上消化道(GI)内窥镜检查等。内窥镜可以被插入人体的自然孔口中或通过皮肤中的切口插入。

一些内窥镜具有用于观察内部器官，诸如结肠的观察元件和用于对观察元件的视野进行照明的照明器。观察元件和照明器位于内窥镜的顶端中且被用于捕获被内窥镜扫描的体腔的内壁的图像。所捕获的图像经镜轴中存在的通道中的一个被发送至与内窥镜相联接的控制单元以显示在与控制单元相联接的屏幕上。

在内窥镜手术期间，手术医师通过使用显示在与控制单元，诸如引导器相联接的屏幕上的所捕获的图像来在患者体内引导内窥镜。然而，医生不知道内窥镜在体内相对于患者的内部器官的准确位置。医生在很大程度上基于他/她对患者解剖结构的了解、经验和内部器官的显示图像来操纵内窥镜。

通过在内窥镜手术期间显示内窥镜在体内的表示，传统的引导系统的内窥镜允许手术医师观察镜在患者体内的位置。然而，这样的表示描绘了相对于内窥镜坐标系，而不是相对于患者坐标的镜的位置。因此，手术者不能准确地了解镜相对于患者身体的位置。这可能导致手术者以导致患者不舒服或甚至疼痛的方式操纵镜。

因此，需要一种通过将镜的坐标与患者的坐标相组合来显示内窥镜在患者体内的准确位置的装置和方法。需要一种组合患者和内窥镜的信息以提供清楚地突出显示了内窥镜相对于患者的内部器官的位置的增强现实环境的方法。

发明内容

结合系统、工具和方法来描述和说明下列实施例及其各方面，其旨在是示例性和说明性的，而不是限制范围。