用于導(dǎo)管定位和插入的圖形用戶界面的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及用于導(dǎo)航患者解剖結(jié)構(gòu)以進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)的系統(tǒng)和方法，并且更尤其地 涉及用于使用圖形用戶界面以幫助引導(dǎo)介入性器械的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微創(chuàng)醫(yī)療技術(shù)旨在減少在介入性程序的過程中受損的組織的量，由此減少患者康 復(fù)時(shí)間、不適以及有害的副作用。此類微創(chuàng)技術(shù)可以通過患者解剖結(jié)構(gòu)中的自然孔口 (orifice)或通過一個(gè)或多個(gè)手術(shù)切口來執(zhí)行。通過這些自然孔口或切口，臨床醫(yī)生可以插 入介入性器械(包括外科的、診斷的、治療的或活組織檢查器械）以到達(dá)目標(biāo)組織位置。為了 到達(dá)目標(biāo)組織位置，微創(chuàng)介入性器械可導(dǎo)航解剖系統(tǒng)(諸如肺、結(jié)腸、腸、腎、心臟、循環(huán)系統(tǒng) 等）中的自然通路或外科手術(shù)建立的通路。遠(yuǎn)程操作（teIeoperated)的介入性系統(tǒng)可用于 插入并定位患者解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)的介入性器械。位置導(dǎo)引系統(tǒng)被需要以幫助臨床醫(yī)生將介入性 器械引導(dǎo)到患者解剖結(jié)構(gòu)中的位置，介入性程序?qū)乃鑫恢眠M(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的實(shí)施例通過隨附的權(quán)利要求來概述。
[0004] 在一個(gè)實(shí)施例中，引導(dǎo)患者解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)的介入性器械的方法包括處理患者解剖結(jié) 構(gòu)內(nèi)的目標(biāo)位置并接收介入性器械的尖端部分在患者解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)的第一位置處的位置。所 述方法還包括確定第一位置和目標(biāo)位置之間的三維距離并顯示表示目標(biāo)位置的符號(hào)和表 示介入性器械的尖端部分的符號(hào)。
[0005] 在另一實(shí)施例中，系統(tǒng)包括包含用于引導(dǎo)患者解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)的介入性器械的計(jì)算機(jī) 可執(zhí)行指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令包括用于處理患者解剖結(jié) 構(gòu)內(nèi)的目標(biāo)位置的指令。非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)進(jìn)一步包括用于接收介入性器械的尖端 部分在患者解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)的第一位置處的位置、確定第一位置和目標(biāo)位置之間的三維距離， 以及顯示表示目標(biāo)位置的符號(hào)和表示介入性器械的尖端部分的符號(hào)的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。
[0006] 在另一實(shí)施例中，引導(dǎo)患者解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)的介入性器械的方法包括處理患者解剖結(jié) 構(gòu)內(nèi)的目標(biāo)位置并接收介入性器械的尖端部分在患者解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)的第一位置處的的第一 位置指示。該方法進(jìn)一步包括同時(shí)顯示導(dǎo)航幫助圖像、第二窗口中的內(nèi)窺鏡攝像機(jī)圖像、第 三窗口中的虛擬的內(nèi)窺鏡建模圖像、第四窗口中的虛擬的通路建模圖像以及第五窗口中的 目標(biāo)位置處具有標(biāo)記的患者解剖結(jié)構(gòu)的術(shù)前圖像，所述導(dǎo)航幫助圖像包括表示目標(biāo)位置的 符號(hào)、表示介入性器械的尖端部分的符號(hào)、表示第一位置和目標(biāo)位置之間的方向的符號(hào)以 及表示第一窗口中的第一位置和目標(biāo)位置之間的插入距離組件(component)的符號(hào)。
[0007] 根據(jù)以下的詳細(xì)描述，本公開的額外的方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。
【附圖說明】
[0008] 當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，本公開的方面從以下詳細(xì)描述中得到最好的理解。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào) 的是，根據(jù)本行業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)慣例，各種特征未按比例繪制。事實(shí)上，為了討論清晰起見，各種 特征的尺寸可任意增加或減少。此外，本公開可以在各種示例中重復(fù)附圖標(biāo)記和/或字母。 這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)單和清晰的目的且其自身不指示所討論的各種實(shí)施例和/或配置之間的 關(guān)系。
[0009] 圖1是根據(jù)本公開的實(shí)施例的機(jī)器人介入系統(tǒng)。
[0010] 圖2利用本公開的方面示出介入性器械系統(tǒng)。
[0011] 圖3示出用于顯示與介入性器械系統(tǒng)的定位引導(dǎo)相關(guān)的信息的圖形用戶界面。
[0012] 圖4根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例示出圖形用戶界面的導(dǎo)航幫助視圖。
[0013] 圖5示出圖4在不同的信息顯示狀態(tài)中的導(dǎo)航幫助視圖。
[0014]圖6示出圖4在另一信息顯示狀態(tài)中的導(dǎo)航幫助視圖。
[0015] 圖7示出根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的圖形用戶界面的導(dǎo)航幫助視圖。
[0016] 圖8示出圖7在不同的信息顯示狀態(tài)中的導(dǎo)航幫助視圖。
[0017]圖9示出圖7在另一信息顯示狀態(tài)中的導(dǎo)航幫助視圖。
[0018] 圖10是根據(jù)本公開的實(shí)施例的描述使用圖形用戶界面顯示與介入性器械系統(tǒng)的 定位導(dǎo)引相關(guān)的信息的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 在本發(fā)明的方面的以下詳細(xì)描述中，許多具體細(xì)節(jié)被陳述以便提供對(duì)公開的實(shí)施 例的徹底理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的是，本公開的實(shí)施例可以在沒有這些具 體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其它實(shí)例中，沒有詳細(xì)描述熟知的方法、過程、組件和電路以免不 必要地模糊本發(fā)明的實(shí)施例的方面。而且，為了避免不必要的描述性重復(fù)，根據(jù)一個(gè)說明性 實(shí)施例所描述的一個(gè)或多個(gè)組件或行為可被使用或省略，如其它說明性實(shí)施例可應(yīng)用的那 樣。
[0020] 以下實(shí)施例將依照各種器械和器械的部分在三維空間中的狀態(tài)來描述各種器械 和器械的部分。如本文所用的，術(shù)語"位置"指三維空間中的物體或一部分物體的位置(例 如，沿笛卡爾x、Y、z坐標(biāo)的三個(gè)平移自由度）。如本文所用的，術(shù)語"方位"指物體或一部分物 體的旋轉(zhuǎn)安置(三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，例如，滾動(dòng)、傾斜和偏航）。如本文所用的，術(shù)語"位姿"指在 至少一個(gè)平移自由度中的物體或一部分物體的位置并且指在至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度(多至總 共六個(gè)自由度）中的該物體或部分物體的方位。如本文所用的，術(shù)語"形狀"指沿細(xì)長(zhǎng)對(duì)象測(cè) 量的一組位姿、位置或方位。
[0021] 參考附圖的圖1，用于在例如外科手術(shù)、診斷或活組織檢查程序中使用的機(jī)器人介 入系統(tǒng)通常由附圖標(biāo)記100指示。如將描述的，本公開的機(jī)器人介入系統(tǒng)一般在外科醫(yī)生的 遠(yuǎn)程操作控制下。然而，對(duì)于一些程序或子程序，機(jī)器人介入系統(tǒng)可以在被編程以執(zhí)行程序 或子程序的計(jì)算機(jī)的部分控制或完全控制下。如圖1所示，機(jī)器人介入系統(tǒng)100-般包括被 安裝到手術(shù)臺(tái)0或靠近手術(shù)臺(tái)0安裝的機(jī)器人裝配102,患者P被安置在所述手術(shù)臺(tái)0上。介入 性器械系統(tǒng)104可操作地耦連到機(jī)器人裝配102。操作員輸入系統(tǒng)106允許外科醫(yī)生或其它 類型的臨床醫(yī)生S觀察手術(shù)部位并控制介入性器械系統(tǒng)104的操作。
[0022] 操作員輸入系統(tǒng)106可位于外科醫(yī)生的控制臺(tái)處，所述控制臺(tái)通常位于與手術(shù)臺(tái)0 所在的相同的房間內(nèi)。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，外科醫(yī)生S可位于相對(duì)患者P的不同的房間中或 完全不同的建筑內(nèi)。操作員輸入系統(tǒng)106通常包括一個(gè)或多個(gè)控制設(shè)備以用于控制介入性 器械系統(tǒng)104。（多個(gè))控制設(shè)備可包括任何數(shù)量的各種輸入設(shè)備，諸如手柄、操縱桿、軌跡 球、數(shù)據(jù)手套、觸發(fā)槍、手控控制器、語音識(shí)別設(shè)備、觸摸屏、肢體動(dòng)作或存在傳感器等。在一 些實(shí)施例中，（多個(gè))控制設(shè)備將以與機(jī)器人裝配的介入性器械的自由度相同的自由度來被 提供，以向外科醫(yī)生提供遠(yuǎn)程呈現(xiàn)、或（多個(gè))控制設(shè)備與器械成一體的感覺(perception)， 使得外科醫(yī)生具有直接控制器械的強(qiáng)烈意識(shí)。在其它實(shí)施例中，（多個(gè))控制設(shè)備可具有比 相關(guān)聯(lián)的介入性器械的自由度更多或更少的自由度并仍向外科醫(yī)生提供遠(yuǎn)程呈現(xiàn)。在一些 實(shí)施例中，（多個(gè))控制設(shè)備是手動(dòng)輸入設(shè)備，其以六個(gè)自由度移動(dòng)，并且其還可包括可致動(dòng) 的手柄以便致動(dòng)器械(例如，用于關(guān)閉抓鉗(grasping jaws)、施加電勢(shì)到電極、輸送藥物治 療等）。
[0023] 機(jī)器人裝配102支持介入性器械系統(tǒng)104并且可以包括一個(gè)或多個(gè)非伺服控制的 聯(lián)桿（links)的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)(例如，可手動(dòng)定位并鎖定在適當(dāng)位置中的一個(gè)或多個(gè)聯(lián)桿，通常 被稱為組建(set-up)結(jié)構(gòu)）和機(jī)器人操縱器。機(jī)器人裝配102包括驅(qū)動(dòng)介入性器械104上的 輸入的多個(gè)致動(dòng)器(例如，馬達(dá)）。這些馬達(dá)響應(yīng)于來自控制系統(tǒng)(例如，控制系統(tǒng)112)的命 令而主動(dòng)地移動(dòng)。馬達(dá)包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)耦連到介入性器械104時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 可將介入性器械推進(jìn)到自然或外科手術(shù)建立的解剖孔口和/或可以多個(gè)自由度移動(dòng)介入性 器械的遠(yuǎn)端，所述多個(gè)自由度可以包括三個(gè)線性運(yùn)動(dòng)度(例如，沿X、Y、Z笛卡爾坐標(biāo)軸的線 性運(yùn)動(dòng))和三個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)度(例如，圍繞X、Y、Z笛卡爾坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)）。此外，馬達(dá)可用于致動(dòng) 器械的可發(fā)音清晰的末端執(zhí)行器，以便抓取活組織檢查設(shè)備或類似物的鉗口（jaw)中的組 織。
[0024] 機(jī)器人介入系統(tǒng)100還包括具有一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)108,用于接收關(guān) 于機(jī)器人裝配的器械的信息。這些子系統(tǒng)可包括位置傳感器系統(tǒng)(例如，電磁(EM)傳感器系 統(tǒng)）；用于確定沿器械104的柔性體的導(dǎo)管尖端和/或一個(gè)或多個(gè)區(qū)段的位置、方位、速度、位 姿和/或形狀的形狀傳感器系統(tǒng);和/或用于從導(dǎo)管系統(tǒng)的遠(yuǎn)端采集圖像的可視化系統(tǒng)。 [0025]機(jī)器人介入系統(tǒng)100還包括顯示系統(tǒng)110,用于顯示由傳感器系統(tǒng)108的子系統(tǒng)生 成的外科手術(shù)部位和介入性器械104的圖像。顯示110和操作員輸入系統(tǒng)106可被定向，所以 操作員可控制介入性器械系統(tǒng)104和操作員輸入系統(tǒng)106,仿佛在基本上真實(shí)存在中觀察工 作空間。真實(shí)存在意味著顯示的組織圖像出現(xiàn)在操作員面前，好像操作員親自出現(xiàn)在圖像 位置處并從圖像的角度直接觀察組織。
[0026]