自動(dòng)化輔助獲得解剖學(xué)表面的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自動(dòng)化輔助獲得解剖學(xué)表面的方法，其中：首次獲得所述的表面以創(chuàng)建第一數(shù)字模型（2）；在圍術(shù)期利用用于識(shí)別所述表面的坐標(biāo)的工具掃描所述表面，再次獲得解剖學(xué)表面以創(chuàng)建第二數(shù)字模型（3），這些工具由機(jī)器人臂支撐；然后所述的模型（2,3）通過重置實(shí)現(xiàn)一致，特征在于所述掃描在于：在機(jī)器人臂的輔助下，對(duì)所述表面上重要的點(diǎn)以及在所述點(diǎn)上的識(shí)別工具的坐標(biāo)進(jìn)行手動(dòng)的初級(jí)識(shí)別，以建立一個(gè)坐標(biāo)系，確定掃描區(qū)域；利用所述坐標(biāo)系和至少一個(gè)所述的點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè)中級(jí)模型；用所述模型（3）對(duì)所述模型（2）進(jìn)行初級(jí)重置；自動(dòng)掃描所確定的區(qū)域。
【專利說明】自動(dòng)化輔助獲得解剖學(xué)表面的方法
[0001](一)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，尤其是外科手術(shù)的準(zhǔn)備和進(jìn)行過程中的操作方法。
[0003]本發(fā)明具體涉及醫(yī)學(xué)成像，也涉及在圍術(shù)期解剖學(xué)表面(特別是病人的頭部和臉部)的自動(dòng)化獲得，然后涉及將所獲得的圖像相對(duì)于術(shù)前儲(chǔ)存的圖像進(jìn)行表面重置。
[0004]本發(fā)明將揭示機(jī)器人輔助在解剖學(xué)表面的獲得和表面重置中的應(yīng)用。
[0005]為此，本發(fā)明涉及一種解剖學(xué)表面的自動(dòng)化輔助獲得方法。
[0006](二)【背景技術(shù)】
[0007]在病人手術(shù)期間，特別是針對(duì)病人頭部的神經(jīng)外科手術(shù)，醫(yī)生使用多個(gè)系統(tǒng)提供輔助，提高外科手術(shù)的精確性。為此，這些系統(tǒng)使得在圍手術(shù)期可以獲得手術(shù)所針對(duì)的解剖學(xué)表面，然后將這些表面相對(duì)于已經(jīng)儲(chǔ)存的圖像，例如之前在術(shù)前的X光檢查(CT掃描)或IRM (代表通過磁共振成像)儲(chǔ)存的圖像，進(jìn)行重置。因此，這使得相比于為手術(shù)而做的成像，醫(yī)生可以精確確定病人手術(shù)的位置。
[0008]特別地，解剖學(xué)表面的獲得在于使用一個(gè)指示器(例如以機(jī)械指示器、超聲波或激光束的形式)掃描病人解剖學(xué)區(qū)域的表面來識(shí)別所述區(qū)域的真實(shí)位置。然后系統(tǒng)進(jìn)行表面重置，將這種識(shí)別結(jié)果與之前在術(shù)前儲(chǔ)存的圖像進(jìn)行比較，計(jì)算使得目前的圖像與手術(shù)時(shí)病人的身體相一致。簡而言之，對(duì)每個(gè)識(shí)別點(diǎn)都要進(jìn)行評(píng)估以使獲得的散點(diǎn)圖與已記錄的圖像相符。
[0009]因此,解剖學(xué)表面的獲得方法對(duì)于隨后手術(shù)的精確性有著相當(dāng)大的影響。目前存在幾種獲得方法，這些方法使用不同的技術(shù)識(shí)別解剖學(xué)表面的位置。
[0010]第一種解決方法在于對(duì)待獲得的區(qū)域的不同的特定位置進(jìn)行定位、以面膜或墊狀物的形式進(jìn)行標(biāo)記，直接粘在皮膚上。然后通過使用機(jī)械指示器或傳送/接收光束(即激光)掃描來識(shí)別該空間內(nèi)的這些標(biāo)記。
[0011]這種掃描方法的主要缺點(diǎn)在于它依賴于所述標(biāo)記的定位方法以及它們的號(hào)碼和在皮膚上的空間分布，缺乏精確性。隨之帶來的表面重置也不太可靠，換言之，它在定位于這些標(biāo)記之間的表面這一水平上表現(xiàn)出重大的變化和位移。
[0012]另外，這些標(biāo)記由于皮膚的彈性可以移動(dòng)，甚至脫落。這些標(biāo)記的放置也迫使頭蓋部位需要剃發(fā)。
[0013]另一種解決方法在于使用一個(gè)指示器(特別是通過照相機(jī))經(jīng)過解剖學(xué)區(qū)域上方，該指示器的坐標(biāo)落在空間內(nèi)。
[0014]根據(jù)一種實(shí)施方案，所述的指示器可以是機(jī)械的，例如以探針的形式，探針的點(diǎn)直接與皮膚接觸。所述的點(diǎn)是手動(dòng)地從一個(gè)點(diǎn)移到另一個(gè)點(diǎn)，即在形態(tài)學(xué)上重要的點(diǎn)上，并且是沿著所涉及區(qū)域特定的解剖線，與此同時(shí)不同的位置和接觸點(diǎn)以三維形式記錄。
[0015]但是，雖然這種方法可以識(shí)別表面更多數(shù)量的點(diǎn)，但它在識(shí)別點(diǎn)的數(shù)量上仍然具有局限性，大約100，局限于病人解剖學(xué)上確定的解剖線和確定的重要部位。這種局限，由于操作者的介入，自動(dòng)會(huì)對(duì)隨后的表面重置的質(zhì)量產(chǎn)生影響。此外，用指示器掃描期間的皮膚變形是導(dǎo)致不準(zhǔn)確的另一原因。[0016]另一種解決方法在于使用無接觸指示器，使得在更短時(shí)間內(nèi)可以獲得更大數(shù)量的識(shí)別點(diǎn)。這種指示器是一種光輻發(fā)射器，例如激光束。所述的發(fā)射器是操作者手持的，使用激光掃描解剖學(xué)區(qū)域。
[0017]第一個(gè)熟知的設(shè)備包括一個(gè)激光遙測計(jì)形式的發(fā)射器，激光遙測計(jì)的位置和姿態(tài)在空間中時(shí)刻被識(shí)別，使得可以獲得遙測計(jì)記錄的每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。
[0018]然而，通過遙測儀進(jìn)行識(shí)別的方法也存在局限性。因此遙測儀已經(jīng)被設(shè)計(jì)成直接記錄發(fā)射的激光束在皮膚水平上的作用。為此，發(fā)射器一方面發(fā)射可見光譜內(nèi)的激光束，以使得操作者能夠展示作用點(diǎn)和對(duì)病人解剖學(xué)區(qū)域的掃描，另一方面發(fā)射由特定傳感器捕捉的不可見光束(例如紅外線)。特別地，紅外線在作用點(diǎn)上的反射使得可以精確識(shí)別空間內(nèi)所述點(diǎn)的位置。
[0019]需要注意的是，遙測儀或激光束的作用點(diǎn)的定位是基于光學(xué)三角測量原理，需使用多個(gè)照相機(jī)。
[0020]不管這些各種的演變，目前的識(shí)別和掃描系統(tǒng)不是完全令人滿意的。
[0021]實(shí)際上，掃描總是手工操作，創(chuàng)造了一個(gè)人為因素，這降低了識(shí)別的精確性和可重復(fù)性，即掃描路徑保持接近且完全與操作者相關(guān)。
[0022]為了克服這些缺點(diǎn)，已經(jīng)通過設(shè)計(jì)將發(fā)射器和機(jī)器人連接。這些解決方法公布在W02009/013406, W02005/122916 和 W02005/032390 中。
[0023]特別地，發(fā)射器被固定到機(jī)器人臂的末端，鉸接以使其在三維空間能自由運(yùn)動(dòng)。發(fā)射器的位置和它儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)再在相對(duì)于所述機(jī)器人臂的參照系的空間內(nèi)被識(shí)別。
[0024]具體地，先在術(shù)前首次獲得解剖學(xué)表面，以創(chuàng)建第一個(gè)數(shù)字模型形式的三維表示；然后，在圍術(shù)期通過掃描所述的表面再次獲得解剖學(xué)表面，以創(chuàng)建第二個(gè)數(shù)字模型形式的三維表示；然后，所述的掃描是使用工具進(jìn)行操作，以識(shí)別所述表面的坐標(biāo)，所述的工具由機(jī)器人臂支撐；最后通過重置所述的第一和第二模型使兩者相一致。
[0025]因此，人們觀察到模型的重置還未達(dá)到最理想，為了使模型能匹配，需要一個(gè)數(shù)據(jù)處理操作者的干預(yù)。一旦失敗，則需要重復(fù)掃描操作，導(dǎo)致干預(yù)的持續(xù)時(shí)間增加。
[0026]另外，即使這些設(shè)備通過具有高度重復(fù)性的對(duì)解剖學(xué)表面的自動(dòng)掃描能夠避免對(duì)操作者的依賴，但這種自動(dòng)操作在相當(dāng)程度上還是會(huì)限制這些設(shè)備在解剖學(xué)區(qū)域，特別是相對(duì)于病人的不同形態(tài)的適應(yīng)性。
[0027]而且，在所有情況下，目前的設(shè)備使用能對(duì)三維數(shù)字模型的展示進(jìn)行導(dǎo)航的工具，這些三維數(shù)字模型是從所獲得的圖像中得到的。這些導(dǎo)航工具必然需要識(shí)別如之前提及的發(fā)射器以及此后的外科手術(shù)儀器。
[0028](三)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0029]本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種解剖學(xué)表面的自動(dòng)化輔助獲得方法，該方法結(jié)合了機(jī)器人臂輔助下的掃描的精確性和手動(dòng)掃描的適應(yīng)性，使得能獲得大量的點(diǎn)。
[0030]特別的，本發(fā)明預(yù)見到操作者使用機(jī)器人臂支撐的發(fā)射器進(jìn)行手動(dòng)控制的初級(jí)掃描，使得一方面能確定隨后完全自動(dòng)掃描的特定區(qū)域，另一方面能進(jìn)行首次表面重置以提聞最終表面重置的精確性。
[0031]為此，在該方法中:[0032]-先在術(shù)前首次獲得解剖學(xué)表面，以創(chuàng)建第一數(shù)字模型形式的三維表達(dá)；
[0033]-在圍術(shù)期通過掃描所述的表面再次獲得解剖學(xué)表面，以創(chuàng)建第二數(shù)字模型形式的三維表達(dá)；
[0034]所述的掃描是使用工具進(jìn)行操作，以識(shí)別所述表面的坐標(biāo)，所述工具由機(jī)器人臂支撐；
[0035]然后，
[0036]-通過重置所述的第一和第二模型使兩者相一致。
[0037]所述方法的特征在于所述的掃描由下述步驟組成:
[0038]-通過所述工具在機(jī)器人臂輔助下的手動(dòng)移位對(duì)所述解剖學(xué)表面的重要的點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行初級(jí)識(shí)別，以創(chuàng)建一個(gè)坐標(biāo)系，確定所述解剖學(xué)表面的掃描區(qū)域；
[0039]-利用所述坐標(biāo)系和至少一個(gè)所述的重要的點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè)中級(jí)模型；
[0040]-使用所述的第二模型對(duì)所述的第一模型進(jìn)行初級(jí)重置；
[0041]-對(duì)確定的區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)掃描。
[0042]因此，本發(fā)明的方法用路徑的自動(dòng)化和重復(fù)精度提高了掃描和所涉及區(qū)域的大量解剖學(xué)點(diǎn)的識(shí)別的精確性，同時(shí)通過操作者的最初控制增加了手動(dòng)和可適應(yīng)的性質(zhì)。
[0043]本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)勢在于機(jī)器人臂的使用，然后將其作為坐標(biāo)系。待掃描的解剖學(xué)區(qū)域以及從獲得的解剖學(xué)表面提取的模型是相對(duì)于這個(gè)坐標(biāo)系定位的，以便此后，在重置后，機(jī)器人臂的同樣的坐標(biāo)系還用于外科手術(shù)儀器的定位。
[0044]根據(jù)其他特征，所述的方法由下述步驟組成:
[0045]-識(shí)別至少三個(gè)重要的點(diǎn)的坐標(biāo)；
[0046]-根據(jù)三個(gè)重要的點(diǎn)中的其中一個(gè)點(diǎn)通過點(diǎn)對(duì)稱確定第四個(gè)點(diǎn)，所述點(diǎn)對(duì)稱以通過其余兩個(gè)重要的點(diǎn)的線為軸；并且
[0047]-確定一個(gè)坐標(biāo)系以計(jì)算自動(dòng)掃描的路徑，所述坐標(biāo)系是由至少兩個(gè)軸組成，每個(gè)軸包含所述四個(gè)重要的點(diǎn)中的一對(duì)。
[0048]有利地，所述方法在于識(shí)別至少一個(gè)中心點(diǎn)的坐標(biāo)，所述中心點(diǎn)位于所述軸的交叉點(diǎn)。
[0049]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述方法在于在第一模型的水平上記錄所述中心點(diǎn)；所述的初級(jí)重置的操作為:使所述中心點(diǎn)和至少一個(gè)其他的重要的點(diǎn)相一致。
[0050]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述方法在于通過匹配所述的軸使所述的第一個(gè)模型和所述的中級(jí)模型相一致。
[0051]根據(jù)優(yōu)選方案，所述解剖學(xué)表面是臉，所述的軸與至少部分鼻子中脊線和一條前額線重合。
[0052]根據(jù)另一個(gè)特許特征，所述方法在于以所述機(jī)器人臂為中心確定一個(gè)坐標(biāo)系。
[0053]下面通過對(duì)非限制性實(shí)施方式的具體描述以及附加特征的引用來闡述本發(fā)明進(jìn)一步的特征和優(yōu)勢。
[0054](四)【專利附圖】

【附圖說明】
[0055]-圖1，2和3代表根據(jù)本發(fā)明應(yīng)用于病人的臉的方法的三個(gè)步驟的正面示意圖；
[0056]-圖4代表根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)掃描步驟的詳細(xì)說明的示意圖；
[0057]-圖5、6和7代表根據(jù)本發(fā)明的方法的表面重置的三個(gè)不意圖。[0058](五)【具體實(shí)施方式】
[0059]本發(fā)明涉及一種自動(dòng)化輔助獲得解剖學(xué)表面的方法。
[0060]特別的，這種方法結(jié)合了人工干預(yù)和機(jī)器人輔助，然后是完全自動(dòng)化機(jī)器人手術(shù)。
[0061]需要注意的是，本發(fā)明意義上的解剖學(xué)表面包括病人身體的任何部分。根據(jù)附圖中顯示的例子，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，所述解剖學(xué)表面是病人的臉I(yè)。
[0062]在第一個(gè)步驟中，在術(shù)前，首次獲得病人的解剖學(xué)表面。這一術(shù)前解剖學(xué)表面的獲得可采用各種方法，特別是通過掃描儀或IRM。
[0063]利用術(shù)前獲得的解剖學(xué)表面，創(chuàng)建第一數(shù)字模型2形式的三維表達(dá)。
[0064]然后，在圍術(shù)期，通過掃描所述解剖學(xué)表面再次獲得解剖學(xué)表面。利用再次獲得的解剖學(xué)表面，創(chuàng)建第二數(shù)字模型3形式的三維表達(dá)。
[0065]最后，通過將獲得的第一數(shù)字模型2和第二數(shù)字模型3進(jìn)行表面重置使兩者相一致。簡而言之，使所述模型2和模型3疊合以使得兩種表示相一致，第二模型3覆蓋所述的第一模型2。
[0066]這個(gè)重置步驟體現(xiàn)在圖5至7，圖5代表第二模型3，而圖6和7分別根據(jù)所涉及的解剖學(xué)表面(即病人的頭)的正視圖和側(cè)視圖顯示所述的第二模型3疊加到第一模型2上。
[0067]特別地，所述重置可基于一種算法重置三維數(shù)據(jù)，該算法被稱為ICP (代表《迭代最近點(diǎn)法》)。通常，ICP算法在于迭代計(jì)算剛體變換矩陣(旋轉(zhuǎn)和平移)，以最優(yōu)的方式重置在三維識(shí)別中由坐標(biāo)定義的兩組數(shù)據(jù)。
[0068]有利地，本發(fā)明的一個(gè)必要特征在于所述的掃描旨在識(shí)別所述解剖學(xué)表面的坐標(biāo)。
[0069]特別地，這些識(shí)別工具可在空間內(nèi)測量，確定所述表面的點(diǎn)相對(duì)于一個(gè)參照系的坐標(biāo)。
[0070]優(yōu)選的，所述識(shí)別工具由機(jī)器人臂支撐。所述的機(jī)器人臂被設(shè)計(jì)成可活動(dòng)和控制的，以使其在三維空間可自由活動(dòng)。因此，所述參照系是由所述機(jī)器人臂確定的，所述解剖學(xué)表面的點(diǎn)的坐標(biāo)的測量是相對(duì)于該參照系的。
[0071]然后需要注意的是，所述機(jī)器人臂在一基座上靜止或移動(dòng)，病人相對(duì)于該基座是固定不變的。
[0072]在這方面，所述的機(jī)器人臂不僅在解剖學(xué)表面的獲得過程中而且在隨后進(jìn)一步的手術(shù)過程中用作一個(gè)參照系。
[0073]特別地，與所述機(jī)器人臂連接的數(shù)據(jù)處理工具和計(jì)算器使得能夠集中病人身體、以及解剖學(xué)表面獲得和掃描所需工具(像位于機(jī)器人臂的末端的發(fā)射器)、以及在手術(shù)階段將引入的外科手術(shù)工具的空間識(shí)別。
[0074]因此，這個(gè)坐標(biāo)系相對(duì)于術(shù)前的成像，使得能夠重置病人的、解剖學(xué)點(diǎn)的、以及獲得解剖學(xué)表面和外科手術(shù)的工具的信息和坐標(biāo)。
[0075]簡而言之，機(jī)器人臂提供了一個(gè)獨(dú)特的參照系，使得能夠在空間內(nèi)實(shí)時(shí)識(shí)別和協(xié)調(diào)上述各種各樣的元素。實(shí)際上，由病人身體相對(duì)于機(jī)器人臂基座的固定性所形成的《模型化鏈條》以及機(jī)器人臂本身直至它所負(fù)載的工具的末端，本質(zhì)上足以保證在空間內(nèi)的參照系內(nèi)對(duì)組成鏈條的每一種元素的識(shí)別。為了獲得這一結(jié)果，需要初始化這一鏈條，也就是通過識(shí)別組成鏈條的元素來初始化鏈條。這一初始化操作可在解剖學(xué)表面獲得之前、獲得過程中或獲得之后進(jìn)行，也可以隨后在手術(shù)干預(yù)過程中通過更新所述的鏈條進(jìn)行。這些更新操作自動(dòng)發(fā)生，取決于使用的工具和元素的定位，這些工具和元素與所述的機(jī)器人臂構(gòu)成整體。
[0076]因此，所述工具和元素的定位和位移具有可重復(fù)的性質(zhì)，而從業(yè)者的純手工作業(yè)不具有可重復(fù)性，其依賴于操作者。
[0077]進(jìn)一步，使得病人的身體獨(dú)立于機(jī)器人臂及其基座也是可能的。因此，所述病人的位置需實(shí)時(shí)獲得，以確切知道變化，以便適應(yīng)這些變化。
[0078]最后，機(jī)器人臂的末端也可以同時(shí)負(fù)載獲得解剖學(xué)表面所需的工具和用于手術(shù)干預(yù)的工具。實(shí)際上，通過小型化元素和工具使定位技術(shù)一體化是可能的，例如激光器、超聲波、照相機(jī)、機(jī)械工具或表面的多種元素或經(jīng)皮遙測與工具(即外科手術(shù)工具)結(jié)合。然后實(shí)時(shí)獲知任意元素的定位和位移也成為可能，使運(yùn)動(dòng)和每種運(yùn)動(dòng)的路徑都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，其與解剖學(xué)表面的獲得和三維表面重置操作相結(jié)合。
[0079]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述的識(shí)別工具可設(shè)計(jì)成無接觸的，即以輻射發(fā)射器的形式，例如一種光發(fā)射器，像連接一個(gè)距離傳感器的激光束。特別地，所述的識(shí)別工具可以采用激光遙測計(jì)的形式。
[0080]其他使用光束、聲波(例如超聲波或無線電波)的發(fā)射器也可以考慮。
[0081]因此，這些位于所述機(jī)器人臂的可運(yùn)動(dòng)端的識(shí)別工具可繞著待掃描的解剖學(xué)表面運(yùn)動(dòng)。
[0082]在這方面，本發(fā)明的一個(gè)必要特征在于掃描被分成兩個(gè)連續(xù)步驟。
[0083]掃描的第一個(gè)步驟在于在解剖學(xué)表面上重要的點(diǎn)的水平上，在機(jī)器人臂的輔助下通過識(shí)別工具的手工移動(dòng)初步識(shí)別所述解剖學(xué)表面的重要的點(diǎn)的坐標(biāo)。這種初級(jí)識(shí)別使得可以確定掃描所述解剖學(xué)表面的區(qū)域。
[0084]簡而言之，操作者本身控制識(shí)別工具的移動(dòng)，所述識(shí)別工具還與所述的機(jī)器人臂構(gòu)成整體，以對(duì)識(shí)別工具進(jìn)行定位，測量解剖學(xué)表面的特定點(diǎn)的坐標(biāo)。
[0085]這個(gè)步驟依賴于操作者，但是相當(dāng)易于實(shí)施以確保所述重要的點(diǎn)的坐標(biāo)具有令人滿意的可重現(xiàn)性和精確性。
[0086]第二個(gè)步驟在于只使用機(jī)器人臂對(duì)由所述重要的點(diǎn)確定的區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)掃描。
[0087]因此，手動(dòng)識(shí)別通過標(biāo)記和限制區(qū)域(在該區(qū)域內(nèi)坐標(biāo)將被檢測)使得能夠改進(jìn)自動(dòng)掃描，提高精確性，限制外推的風(fēng)險(xiǎn)以及提供本發(fā)明對(duì)于各種形態(tài)的解剖學(xué)表面的適應(yīng)能力。
[0088]根據(jù)一種【具體實(shí)施方式】，所述手動(dòng)識(shí)別記錄重要的點(diǎn)4、5、6或7中至少三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，以建立坐標(biāo)系。第四個(gè)點(diǎn)可以通過相對(duì)于其他三個(gè)已經(jīng)標(biāo)記的點(diǎn)的點(diǎn)對(duì)稱來確認(rèn)。具體地，就臉來說，所述第四個(gè)點(diǎn)可以利用三個(gè)重要的點(diǎn)中的其中一個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)對(duì)稱來獲得，所述點(diǎn)對(duì)稱以通過其余兩個(gè)重要的點(diǎn)的線為軸。更加重要的中間點(diǎn)可由操作者手動(dòng)識(shí)別，取決于病例和所涉及解剖學(xué)表面的形態(tài)。
[0089]然后，一個(gè)用于計(jì)算自動(dòng)掃描路徑的坐標(biāo)系被確定，所述坐標(biāo)系是由至少兩個(gè)軸A-A’和B-B’組成，每個(gè)軸包含所述四個(gè)重要的點(diǎn)中的一對(duì)4，5和6，7。
[0090]在圖1至3顯示的實(shí)施例中，所述解剖學(xué)表面是臉I(yè)。并且，所述軸A-A’和B-B’分別經(jīng)過至少部分鼻子中脊線和一條前額線，鼻子中脊線大體垂直，而前額線大體水平。然后所述的重要的點(diǎn)對(duì)應(yīng):點(diǎn)4對(duì)應(yīng)前額的中央，點(diǎn)5對(duì)應(yīng)鼻骨的末端，點(diǎn)6對(duì)應(yīng)前額的左端，而點(diǎn)7對(duì)應(yīng)前額的右端。
[0091]需要注意的是，點(diǎn)4和5確定待掃描區(qū)域的高度，而點(diǎn)6和7分別位于臉I(yè)的兩側(cè)，使得能確定所述區(qū)域的寬度。
[0092]另外，本發(fā)明預(yù)見到借助于由此定義的坐標(biāo)系可首次實(shí)現(xiàn)一致化。
[0093]為此，本發(fā)明在于識(shí)別至少一個(gè)中心點(diǎn)8的坐標(biāo)。具體地，所述中心點(diǎn)8位于所述軸A-A’和B-B’的交叉點(diǎn)。
[0094]所述中心點(diǎn)8將作為一個(gè)中心，以進(jìn)行初級(jí)表面重置。
[0095]為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，所述中心點(diǎn)8需在第一個(gè)模型2的水平上進(jìn)行記錄，即在術(shù)前進(jìn)行的成像中進(jìn)行記錄。
[0096]然后，創(chuàng)建一個(gè)數(shù)字中級(jí)模型形式的三維中級(jí)表示。簡而言之，這個(gè)中級(jí)模型可包括重要的點(diǎn)4至7中的任意一個(gè)，此外還有中心點(diǎn)O和/或軸A-A’和B-B’。
[0097]然后，一致化是通過如下進(jìn)行:使用所述中級(jí)模型對(duì)所述第一模型2進(jìn)行初級(jí)重置，使所述中心點(diǎn)8和重要的點(diǎn)4-7中的至少一個(gè)相一致。這種中級(jí)的一致化也可以借助于被定義的坐標(biāo)系，使所述軸A-A’和B-B’匹配。
[0098]因此這種預(yù)重置使得能夠在最終重置中更有效地調(diào)整模型I和2。
[0099]所述初級(jí)重置(和相關(guān)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算時(shí)間)也可以在自動(dòng)掃描步驟中引入。
[0100]在這方面，一旦掃描區(qū)域被確定，計(jì)算掃描路徑以最優(yōu)化在所述區(qū)域內(nèi)識(shí)別的點(diǎn)的數(shù)量和分布。
[0101]一種非限制性實(shí)施路徑的示意圖顯示在圖4。值得注意的是路徑在坐標(biāo)系的上半部分沿著軸B-B’從點(diǎn)6到點(diǎn)7，然后對(duì)稱地沿著軸A-A’從頂部到底部，從點(diǎn)4的下側(cè)到點(diǎn)5。
[0102]需要注意的是，在實(shí)施例中移動(dòng)以鋸齒狀的連續(xù)路徑的形式發(fā)生。但是，根據(jù)與所涉及的解剖學(xué)區(qū)域的形態(tài)相適應(yīng)的各種連續(xù)的或不連續(xù)的曲線，任何類型的移動(dòng)都可以被考慮。
[0103]此外，本發(fā)明意義上的所有的數(shù)字資料(模型，坐標(biāo)或算法)和它們的執(zhí)行方式(記錄，修正或顯示)是通過合適的數(shù)據(jù)處理工具進(jìn)行處理。這同樣適用于所述機(jī)器人臂的編程和數(shù)字控制。
[0104]本發(fā)明的無接觸獲得方法提供了一種可靠的、可再現(xiàn)的方法，任何操作者均可快速且容易地實(shí)施，獲得精確的結(jié)果，避免涉及操作者的錯(cuò)誤，同時(shí)依靠操作者和他的醫(yī)學(xué)經(jīng)驗(yàn)改善適應(yīng)性。具體的，操作者可校正最初的路徑，提供智能、協(xié)作性以及靈活性，而機(jī)器人的自動(dòng)行為也提供了嚴(yán)密性和精確性的優(yōu)點(diǎn)。
[0105]當(dāng)然，本發(fā)明并不限于上面所顯示和描述的實(shí)施例，其可在不背離本發(fā)明的框架的情況下進(jìn)行變化和修正。
【權(quán)利要求】
1.自動(dòng)化輔助獲得解剖學(xué)表面的方法，其中-在術(shù)前首次獲得解剖學(xué)表面，以創(chuàng)建第一數(shù)字模型形式的三維表達(dá)；-在圍術(shù)期通過掃描所述的表面再次獲得解剖學(xué)表面，以創(chuàng)建第二數(shù)字模型形式的三維表達(dá)；所述的掃描是使用工具進(jìn)行操作，以識(shí)別所述表面的坐標(biāo)，所述工具由機(jī)器人臂支撐；然后，-通過重置所述的第一(2)和第二(3)模型使兩者相一致；其中所述的掃描在于:-通過所述工具在機(jī)器人臂輔助下的手動(dòng)移位對(duì)所述解剖學(xué)表面的重要的點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行初級(jí)識(shí)別，以創(chuàng)建一個(gè)坐標(biāo)系，確定所述解剖學(xué)表面的掃描區(qū)域；-利用所述坐標(biāo)系和至少一個(gè)所述的重要的點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè)中級(jí)模型；-使用所述的第二模型(3)對(duì)所述的第一模型(2)進(jìn)行初級(jí)重置；-對(duì)確定的區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)掃描。
2.如權(quán)利要求1所述的獲得方法，其中所述的方法在于:-識(shí)別至少三個(gè)重要的點(diǎn)的坐標(biāo)；-根據(jù)三個(gè)重要的點(diǎn)中的其中一個(gè)點(diǎn)通過點(diǎn)對(duì)稱確定第四個(gè)點(diǎn)，所述點(diǎn)對(duì)稱以通過其余兩個(gè)重要的點(diǎn)的線為軸；并且-確定一個(gè)坐標(biāo)系以計(jì)算自動(dòng)掃描的路徑，所述坐標(biāo)系是由至少兩個(gè)軸組成，每個(gè)軸包含所述四個(gè)重要的點(diǎn)中的一對(duì)。
3.如權(quán)利要求2所述的獲得方法，其中所述方法在于識(shí)別至少一個(gè)中心點(diǎn)(8)的坐標(biāo)，所述中心點(diǎn)位于所述軸(A-A’，B-B’ )的交叉點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的獲得方法，其中所述方法在于在第一模型(2)的水平上記錄所述中心點(diǎn)(8);而且所述的初級(jí)重置的操作為:使所述中心點(diǎn)(8)和至少一個(gè)其他的重要的點(diǎn)相一致。
5.如權(quán)利要求4所述的獲得方法，其中所述方法在于通過匹配所述的軸(A-A’，B-B’)使所述的第一個(gè)模型(2)和所述的中級(jí)模型相一致。
6.如權(quán)利要求3至5中的任一項(xiàng)所述的獲得方法，其中所述解剖學(xué)表面是臉(1)，所述的軸(A-A’，B-B’ )與至少部分鼻子中脊線和一條前額線重合。
7.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的獲得方法，其中所述方法在于以所述機(jī)器人臂為中心確定一個(gè)坐標(biāo)系。
【文檔編號(hào)】A61B19/00GK103430181SQ201180038335
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日:2010年8月4日
【發(fā)明者】貝爾坦·納胡姆, 費(fèi)爾南多·巴達(dá)諾, 皮埃爾·梅耶, 亞歷山大·哈貝梅爾, 帕特里克·圖爾 申請(qǐng)人:法國醫(yī)療科技公司