外科手術端口定位的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種用于相對于實時解剖數據對用于外科手術工具(20、30)的端口(12、22、32)進行放置的方法、裝置和系統。所述方法包括：在標準端口(12)內放置內窺鏡(10)；從來自所述內窺鏡(10)的圖像中確定實時解剖數據；使用端口定位設備(210)來識別用于器械端口的相對于來自內窺鏡的圖像最佳位置；以及，在所識別的位置處創建器械端口。
【專利說明】外科手術端口定位
【技術領域】
[0001]本發明涉及醫學成像領域，更具體地，涉及一種用于對與內窺鏡設備有關的外科手術端口進行定位的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]如圖1所示，微創手術是使用通過小端口 12、22、32被插入患者體內的細長器械
10、20、30來執行的。端口的數量可以從一個端口至三個或更多端口變化。在許多過程中，被插入患者體內的器械之一是內窺鏡，其提供執行過程處的體腔的實時可視化。端口的放置對手術的結果起著重要作用。位于以次優位置被定位在端口內的器械可能無法到達所有感興趣區域。
[0003]在標準臨床實踐中，使用由專業協會、醫院或外科手術裝備制造商公布的指南定位這些端口。指南限定與某些眾所周知的解剖學標志有關的進入點。例如，在心臟外科手術中，通過解剖學標志(諸如:肋骨、胸骨和乳頭)以及與這些標志限定的距離來定位端口。這種指南未考慮解剖體的可變性(患者之間以及手術前與手術中的解剖體之間)、患者體型、患者疾病或病情的特異性等。更多患者特異性端口(patient-specific port)的放置會是有利的，使與進入相關的(access-related)組織創傷及過程時間最小化，同時改善結果O
[0004]在將器械通過端口插入體腔之后，所述器械能夠在四個自由度(DOF)上移動:繞端口(支點)樞轉的兩個 角度旋轉、插入以及關于器械縱軸的旋轉。角度旋轉是關于垂直于并且垂直于器械縱軸的假想軸的旋轉。然而，旋轉和插入是直觀且易于使用的，角度旋轉之間的映射和體腔的內窺鏡視圖是較不直觀的，需要很長的時間來學習，并且正如研究表明的，是微創手術中的手眼協調的最大障礙。
[0005]對改善端口放置的許多研究聚焦在開發計算機算法，以基于術前3D醫學圖像來計算用于器械的最佳端口。這些優化規劃在手術室中的后續轉換聚焦于使用外科手術導航中已知的標準工具跟蹤技術。然而，在術前3D圖像上的工具跟蹤未考慮到解剖標志之間的空間關系可能顯著地從術前圖像改為手術中的情況。例如，在微創手術中，CO2被引入自然腔體(諸如，胸部或腹部)，以擴大患者并為器械提供較大的空間。引入0)2后，患者(如胸部)的外表面與器官(諸如心臟)之間的空間布置將改變。因此，端口放置的術前規劃在新的布置中將不會有用。
【發明內容】
[0006]提供一種用于相對于實時解剖數據對用于外科手術工具的端口進行放置的方法、設備和系統。
[0007]根據本發明的一個方面，提供一種用于相對于實時解剖數據對用于外科手術工具的端口進行放置的方法。所述方法包括以下步驟:在標準端口中放置內窺鏡；從來自內窺鏡的圖像中確定實時解剖數據；使用端口定位裝置來識別用于器械端口的相對于來自內窺鏡的圖像的最佳位置；以及，在所識別的位置處創建器械端口。
[0008]根據一個實施例，端口定位裝置在預定點處被固定至內窺鏡，并且使用端口定位裝置來識別用于器械端口的最佳位置的步驟包括如下步驟:定位潛在的端口位置；確定通過潛在端口位置的器械在內窺鏡圖像的平面上的虛擬投影；將器械的虛擬表示疊加到對應于潛在端口位置的內窺鏡圖像上；以及，接收對潛在端口位置是否是最佳端口位置的指示。
[0009]根據一個實施例，對潛在端口位置是否是最佳端口位置的指示是由端口定位裝置的用戶提供的。
[0010]根據一個實施例，對潛在端口位置是否是最佳端口位置的指示由處理設備基于經疊加的器械的虛擬表示的位置來確定和提供的。
[0011]根據一個實施例，所述方法還包括以下步驟:操縱定位和取向裝置，以將器械的虛擬投影投影到內窺鏡圖像上。定位和取向裝置捕獲投影角度，并且由處理器執行的指令的端口定位程序確定虛擬投影在對應于所捕獲的角度的內窺鏡圖像上的位置。
[0012]根據一個實施例，端口定位裝置是形狀感測系繩，并且定位和取向裝置是觸針。形狀感測系繩提供3D形式的系繩，使得指令的端口定位程序能夠確定系繩的自由端在內窺鏡坐標中的位置。然后，指令的建模程序將通過系繩的自由端處的潛在端口位置的虛擬工具投影在內窺鏡圖像上。觸針允許外科手術醫生像工具一樣取向觸針或者甚至像工具一樣操縱觸針，使得針對工具的取向和移動范圍被投影在內窺鏡圖像上。工具取向和移動范圍可以用于確定潛在端口位置是否是最佳的。
[0013]根據一個實施例，端口定位裝置為至少一個剛性構件，并且定位和取向裝置為至少一個接頭，所述至少一個接頭被連接到至少一個剛性構件，并且具有測量接頭角度的編碼器。
[0014]根據本發明的另一方面，提供一種用于相對于來自內窺鏡的實時解剖數據對用于外科手術工具的端口進行定位的設備。所述設備包括:端口定位裝置，其在預定點處被固定至內窺鏡，并且將端口定位在相對于內窺鏡的已知位置處。
[0015]根據一個實施例，所述設備還包括處理器，所述處理器:確定在內窺鏡的圖像空間中的端口位置，確定通過端口位置的器械在來自內窺鏡的圖像上的投影，以及將器械的虛擬表示疊加至對應于潛在端口位置的內窺鏡圖像上。
[0016]根據一個實施例，所述設備還包括定位和取向裝置，其被可操作地連接至端口定位裝置。定位和取向裝置適于被操縱以提供針對器械在內窺鏡圖像上的投影在端口位置處的投影的角度。定位和取向裝置捕獲投影角度并且確定投影在內窺鏡圖像上的位置。
[0017]根據一個實施例，端口定位裝置為形狀感測系繩，并且定位和取向裝置為觸針。
[0018]根據一個實施例，端口定位裝置為至少一個剛性構件，并且定位和取向裝置為至少一個接頭，所述至少一個接頭被連接到至少一個剛性部件，并且具有測量接頭的角度的編碼器。
[0019]根據本發明的另一方面，提供一種用于相對于內窺鏡對用于外科手術工具的端口進行定位的系統。所述 系統包括:處理器；存儲器，其被可操作與處理器連接；內窺鏡，其提供內窺鏡圖像；端口定位裝置，其在預定點處被固定至內窺鏡，并且將端口定位在相對于內窺鏡的已知位置處；以及，指令的程序，其被編碼在存儲器上并由處理器執行以確定端口的位置。[0020]根據一個實施例，由處理器執行的指令的程序:確定在內窺鏡的圖像空間中的端口位置，確定通過端口位置的器械在來自內窺鏡的圖像上的投影，以及將器械的表示疊加至對應于潛在端口位置的內窺鏡圖像上。
[0021]根據一個實施例，所述系統還包括定位和取向裝置，其被可操作地連接至端口定位裝置。定位和取向裝置適于被操縱以提供用于器械在內窺鏡圖像上的投影在端口位置上的投影的角度。定位和取向裝置捕獲投影的角度，并且指令的端口定位程序確定投影在內窺鏡圖像上的位置。
[0022]根據一個實施例，端口定位裝置為形狀感測系繩，并且定位和取向裝置為觸針。
[0023]根據一個實施例，端口定位裝置為至少一個剛性構件，并且定位和取向裝置為至少一個接頭，所述至少一個接頭被連接至至少一個剛性構件，并且具有測量接頭的角度的編碼器。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]在結合附圖進行閱讀時，從對優選實施例的下述詳細描述中將更清楚地理解本發明的特征和優點。 在附圖中包括如下附圖:
[0025]圖1是根據現有技術的微創過程的等距視圖；
[0026]圖2是使用根據本發明的實施例的用于相對于來自內窺鏡的實時解剖數據對用于外科手術工具的端口進行定位的設備的微創過程的剖視圖；
[0027]圖3是來自圖2的過程的內窺鏡圖像；
[0028]圖4是根據本發明的實施例的用于相對于來自內窺鏡的實時解剖數據對用于外科手術工具的端口進行定位的系統的方框圖；
[0029]圖5是根據本發明的實施例的用于相對于來自內窺鏡的實時解剖數據對用于外科手術工具的端口進行定位的方法的流程圖；
[0030]圖6是根據本發明的實施例的使用端口定位裝置來識別用于外科手術器械的端口的相對于實時解剖數據的最佳位置的方法的流程圖；
[0031]圖7是根據本發明的實施例的用于相對于來自內窺鏡的實時解剖數據對用于外科手術工具的端口進行定位的設備的表示；
[0032]圖8是根據本發明的另一實施例的用于相對于來自內窺鏡的實時解剖數據對用于外科手術工具的端口進行定位的設備的側視圖；
[0033]圖9是圖8設備的正視圖；以及
[0034]圖10是圖8和圖9的設備的表示，其示出對根據本發明的實施例的內窺鏡的備選附件。
【具體實施方式】
[0035]本發明提供一種用于相對于來自內窺鏡的實時解剖數據對用于外科手術工具的端口進行定位的方法、設備和系統。
[0036]圖2示出了一種用于相對于來自內窺鏡的實時解剖數據對用于外科手術工具的端口進行定位的設備。根據一個實施例，通過標準端口 12插入內窺鏡10。使用現有技術對標準端口進行定位。內窺鏡提供解剖學特征的圖像216。在圖示的實施例中，將內窺鏡10通過端口 212在肋骨2之間插入皮膚I中，并進入胸腔，以提供如圖3所示的心臟3的圖像16。
[0037] 返回到圖2，光學形狀感測纖維210(0SS)在已知的錨定點212處被連接至內窺鏡10。在形狀感測中，纖維光纜的特性用于確定纖維光纜的三維形狀。基于纖維光學的形狀感測在本領域中是已知的。一種途徑是基于纖維光學布拉格光柵傳感器。纖維光學布拉格光柵(FBG)是反射光的特定波長并透射光的其他波長的光學纖維的短片段(shortsegment)。這通過在纖維芯中添加折射率的周期變化來實現，其生成波長特異性介電反射鏡。因此，FBG能夠用作內嵌光學濾波器來阻擋某些波長的透射，或用作選擇性特定波長反射器，所述特定波長為布拉格波長。
[0038]布拉格波長對張力和溫度敏感。這意味著，布拉格光柵能夠用作光學纖維傳感器中的感測元件。在FBG傳感器中，被測變量(例如，張力)引起布拉格波長的移位。
[0039]FBG的一個主要優點是，各種傳感器元件能夠分布在纖維的長度上。沿嵌入結構中的纖維的長度并入具有各種傳感器(計量器)的3個或更多的芯允許精確地確定結構的3維形式。多個FBG傳感器沿纖維的長度被定位(例如，在3個或更多的感測芯中)。通過布拉格波長移位，能夠在每個FBG處測量張力。通過在各個位置處的張力測量值，能夠推斷在這些位置處的曲率。通過多個測量到的位置，確定總的3維形式。
[0040]作為對FBG的備選，在常規光學纖維中的固有的背向散射能夠用于形狀感測。一種這樣的途徑是在標準、單模通信纖維中使用瑞利散射(Raleigh scatter)。作為在纖維芯中的折射率隨機波動的結果，發生瑞利散射。這些隨機波動能夠被建模為具有沿光柵長度上的幅度和相位的隨機變化的布拉格光柵。通過使用在多芯纖維的單個長度內運行的3芯或多芯中的這種效果，可跟蹤感興趣表面的3D形狀和動力學。
[0041]利用在已知錨定點處被連接至內窺鏡的光學纖維，使用裝配的兩種機械性能來建立與內窺鏡圖像16的空間關系:(I)從內窺鏡的中心軸到錨定點的距離⑷；以及，⑵從錨定點到內窺鏡圖像平面的距離(I)(即，內窺鏡的焦距+沿著內窺鏡的軸從內窺鏡的透鏡至錨定點的距離。
[0042]這兩個值:(d)和(I)用于將纖維的坐標系轉換為內窺鏡圖像的坐標系，使得能夠在內窺鏡坐標系內被計算測量到的超出錨定點212的光學纖維的形狀。因此，潛在端口位置112能夠與光學纖維210的自由端接觸，以相對于內窺鏡圖像16對潛在端口位置112進行定位。而且，使用3D建模應用，能夠擴大光學纖維的形狀，以將虛擬外科手術工具投影到內窺鏡圖像16的平面上。外科手術工具216的表示(諸如虛擬點)然后被疊加至內窺鏡圖像16上，并且用于確定提出的端口位置112是否是最佳的。
[0043]圖4是根據本發明的實施例的用于相對于實時解剖數據對用于外科手術工具的端口進行放置的系統的方框圖。所述系統包括:端口定位裝置210、處理系統200以及內窺鏡10。處理系統200包括一個或多個處理器220，所述一個或多個處理器220被可操作地與一個或多個存儲器230連接。例如，它們可以通過系統總線260被連接。應當理解，在本發明范圍之內的其他合適的機構也是可能的。處理器220可以是任何適當的處理器，諸如一個或多個微處理器。存儲器230可以是任何適當的存儲器，包括但不限于:RAM、R0M、內部硬盤驅動器、磁盤驅動器、USB閃存驅動器或適合于存儲程序代碼的任何其他存儲設備。
[0044]已在存儲器230上編碼了由處理器220執行的定位指令程序232，以相對于來自內窺鏡10的實時解剖數據對用于外科手術工具的端口進行定位。所述系統還包括用于呈現具有內窺鏡數據的用戶界面的一個或多個顯示器240，以及例如用于鍵入用戶輸入的一個或多個輸入和/或輸出設備250。
[0045]存儲器230還可以具有用于在顯示器240上呈現內窺鏡圖像16的內窺鏡程序指令234，以及用于建模并將通過潛在端口位置的外科手術工具的虛擬表示投影在內窺鏡圖像16上的建模程序指令236。
[0046]圖5是根據本發明的實施例的用于相對于來自內窺鏡的實時解剖數據定位對用于外科手術工具的端口進行定位的方法的流程圖。外科手術醫生將內窺鏡10放置在標準端口 12內(步驟510)。即，外科手術醫生使用標準端口定位過程來定位端口。
[0047]處理器220執行內窺鏡程序指令232，以確定來自內窺鏡10的實時解剖數據(步驟520)。實時解剖數據可以是數字化的內窺鏡圖像16，諸如，用于圖像的每個像素的坐標和亮度值。
[0048]由處理器220執行的端口定位程序指令232使用端口定位裝置210來識別最佳端口位置(步驟530)。然后，外科手術醫生在所確定的位置處創建端口(步驟540)。
[0049]根據一個實施例，端口定位裝置210包括具有光學形狀感測纖維的系繩，其在已知錨定點212處被固定至內窺鏡。如圖6中所示，光學形狀感測纖維的自由端被定位在潛在端口位置處(步驟531)。然后，由處理器220執行的端口定位程序指令232將通過潛在端口位置的虛擬工具投影到內窺鏡圖像16上(步驟532)。通過將潛在端口的位置轉換為內窺鏡圖像坐標，然后從潛在端口位置延伸一條線，來將虛擬工具投影到內窺鏡圖像上。所述線以圍繞潛在端口位置樞轉的預定工具角度(諸如，平行于內窺鏡、垂直于患者皮膚表面或以任何其他預定 角度)而被延伸。投影用于確定潛在端口位置是否是最佳的。這種確定可以由外科手術醫生或由處理器220執行的端口定位程序指令232來做出。
[0050]如果潛在端口位置是最佳的，則外科手術醫生在所確定的位置處創建端口(步驟540)。
[0051]根據一個實施例，外科手術工具的投影的表示被疊加在內窺鏡圖像16上(步驟533)。基于表示的位置，做出對潛在端口位置是否是最佳的確定。這種確定能夠由外科手術醫生在看到工具的表示的位置后進行確定，或通過使用建模應用由處理器220執行的端口定位程序指令232進行確定。然后，由處理器220執行的端口定位程序指令232接收對所述位置是否是最佳的指示(步驟534)。由處理器220執行的端口定位程序指令232可以迭代地測試潛在端口位置，直到最佳位置被定位(步驟535)。
[0052]根據另一實施例，從光學纖維210的自由端至內窺鏡圖像16中心直接確定虛擬線，并且使用建模應用來確定在潛在端口位置處的得到的工具角度。然后，基于所確定的工具角度，做出對潛在端口位置是否是最佳的確定。
[0053]根據一個實施例，定位和取向裝置270被連接至定位裝置210，以將器械的投影投射到內窺鏡圖像16上。定位和取向裝置270捕獲投影角度，并且對應于所捕獲的角度來確定投影在內窺鏡圖像上的位置。例如，定位和取向設備270可以是模擬外科手術工具把手的觸針。光學纖維210可以被固定在觸針中，諸如通過縱向開口，使得光學纖維的端部(在觸針內被捕獲的)相對于潛在端口位置被保持在工具角度上。在本實施例中，通過光學纖維的形狀感測來捕獲角度。[0054]外科手術醫生握住在潛在端口位置處的定位和取向設備270，并且操縱它來模擬預定的過程。如前面實施例中描述的，指令232的端口定位程序使用已知錨定點和確定的光學纖維的形狀將潛在端口位置轉換為內窺鏡坐標。建模程序指令236沿著由觸針內保持的光學纖維的端部限定的角度從潛在端口位置延伸虛擬工具。然后，工具的投影被疊加在內窺鏡圖像16上，使得外科手術醫生能夠看到對應于潛在端口位置的移動范圍，并且確定潛在端口位置是否是最佳的。
[0055]圖7示出了根據本發明的另一實施例的用于相對于來自內窺鏡的實時解剖數據對用于外科手術工具的端口進行定位的設備的表示。在本實施例中，端口定位裝置210為至少一個剛性構件，諸如臂、橫梁或類似物。定位和取向裝置270為至少一個鉸接接頭，其具有提供接頭角度的編碼器。角度能夠被提供作為電子信號，或者角度能夠被編碼器讀出并且被手動輸入至端口位置程序指令232。由于具有光學纖維，剛性端口定位裝置210在內窺鏡上具有已知錨定點。而且，端口定位裝置210的長度也是已知的。建模程序指令能夠從已知錨定點、臂的長度以及接頭角度中確定端口定位裝置的端部的位置和潛在端口位置。
[0056]根據一個實施例，在驅動接頭至對應于自動定位所期望的位置的角度的過程期間，使接頭270機械化，以操縱端口定位裝置，或者甚至外科手術工具。在本實施例中，外科手術醫生可以輸入內窺鏡圖像上的位置，以自動定位工具。
[0057]圖8和圖9示出了根據本發明的另一實施例的端口定位裝置210。在本實施例中，端口定位裝置210是在中心孔處被安裝在內窺鏡10上的剛性圓盤。圓盤上提供有被編號的多個孔291。每個孔定位一個潛在端口位置。由于圓盤是剛性的，并且孔是在已知取向上距從內窺鏡中心的已知距離，孔291能夠被轉換為內窺鏡坐標，并且虛擬工具能夠從對應的潛在端口位置被投影到內窺鏡圖像16上。這些虛擬工具的表示(諸如對應于已編號的孔的數量)，隨后被疊加至內窺鏡圖像16上。然后，可以基于對應的虛擬工具的位置來選擇最佳端口位置。
[0058]如圖10中所示，圓盤端口定位裝置210可以被附接到具有球形接頭299的內窺鏡，以允許圓盤相對于內窺鏡10旋轉，使得虛擬工具可以以一定角度被投影至潛在端口位置。球形接頭可以配備編碼器，以提供圓盤的旋轉角度。
[0059]本發明能夠采取完全是硬件的實施例或既包含硬件也包含軟件元件的實施例的形式。在范例性實施例中，以軟件實施本發明，軟件包括但不限于固件、駐留軟件、微代碼等。[0060]此外，本發明可以采取計算機程序產品的形式，所述計算機程序產品可從提供程序代碼的計算機可用或計算機可讀介質存取，所述計算機可用或計算機可讀介質提供用于由計算機或任何指令執行系統或裝置使用或結合計算機或任何指令執行系統或裝置使用的程序代碼。為了達到本說明書的目的，計算機可用或計算機可讀介質可以是能夠包含或存儲用于由指令執行系統、裝置或設備使用或結合指令執行系統、裝置或設備使用的程序的任何裝置。
[0061]上述方法可以由包括具有機器可執行指令程序的機器可讀介質的程序產品來實現，當由諸如計算機的機器執行所述機器可執行程序指令時，所述程序產品執行所述方法的步驟。所述程序產品可以被存儲在任何種類的已知的機器可讀介質中，包括但不限于光盤、軟盤、USB存儲設備等。
[0062]所述介質能夠是電學、磁性、光學、電磁、紅外或半導體系統(或裝置或設備)。計算機可讀介質的范例包括半導體或固態存儲器、磁帶、可移除計算機磁盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、剛性磁盤以及光盤。光盤的當前示例包括高密度磁盤-只讀存儲器(CD-ROM)、高密度磁盤-讀/寫(CD-R/W)和DVD。
[0063]前述說明書和附圖是意為圖示性的，而非限制本發明。本發明的范圍意為涵蓋與下述權利要求的全部范 圍等效的變型和配置。
【權利要求】
1.一種用于相對于實時解剖數據對用于外科手術工具的端口進行放置的方法，包括以下步驟: 在標準端口中放置內窺鏡； 從來自所述內窺鏡的圖像中確定實時解剖數據； 使用端口定位裝置來識別用于器械端口的相對于來自所述內窺鏡的所述圖像的最佳位置；以及 在所識別的位置處創建器械端口。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述端口定位裝置在預定點處被固定至所述內窺鏡，并且其中，使用端口定位裝置來識別用于器械端口的最佳位置的所述步驟包括以下步驟: 定位潛在端口位置； 確定通過所述潛在端口位置的器械在所述內窺鏡圖像的平面上的投影； 將所述器械的表示疊加至對應于所述潛在端口位置的所述內窺鏡圖像上；以及 接收對所述潛在端口位置是否是最佳端口位置的指示。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，對所述潛在端口位置是否是最佳端口位置的指示是由所述端口定位裝置的用戶來提供的。
4.根據權利要求2所述的方法，其中，對所述潛在端口位置是否是最佳端口位置的所述指示是由處理設備基于所述器械的經疊加的表示的所述位置來確定和提供的。
5.根據權利要求2所述的方法，還包括以下步驟: 操縱定位和取向裝置，以將所述器械的所述投影投影到所述內窺鏡圖像上，所述定位和取向裝置捕獲投影角度，并且確定所述投影在對應于所捕獲的角度的所述內窺鏡圖像上的位置。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述端口定位裝置為形狀感測系繩。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述定位和取向裝置為觸針。
8.根據權利要求5所述的方法，其中，所述端口定位裝置為至少一個剛性構件，并且所述定位和取向裝置為至少一個接頭，所述至少一個接頭被連接至所述至少一個剛性構件，并且具有測量所述接頭的至少一個角度的至少一個編碼器。
9.一種用于相對于來自內窺鏡的實時解剖數據對用于外科手術工具的端口進行定位的設備，包括: 端口定位裝置，其在預定點處被固定至所述內窺鏡，并且將端口定位在相對于所述內窺鏡的已知位置處。
10.根據權利要求9所述的設備，還包括處理器，所述處理器: 確定在所述內窺鏡的圖像空間中的所述端口位置； 確定通過所述端口位置的器械在來自所述內窺鏡的圖像上的投影；并且 將所述器械的表示疊加至對應于所述潛在端口位置的所述內窺鏡圖像上。
11.根據權利要求10所述的設備，還包括定位和取向裝置，其被可操作地連接至所述端口定位裝置，所述定位和取向裝置適于被操縱以提供針對器械在所述內窺鏡圖像上的投影在所述端口位置處的投影角度，所述定位和取向裝置捕獲所述投影角度，并且確定所述投影在所述內窺鏡圖像上的位置。
12.根據權利要求11所述的設備，其中，所述端口定位裝置為形狀感測系繩，并且所述定位和取向裝置為觸針。
13.根據權利要求10所述的設備，其中，所述端口定位裝置為至少一個剛性構件，并且所述定位和取向裝置為至少一個接頭，所述至少一個接頭被連接至所述至少一個剛性構件，并且具有測量所述接頭的角度的編碼器。
14.一種用于相對于內窺鏡對用于外科手術工具的端口進行定位的系統，包括: 處理器； 存儲器，其與處理器可操作地連接； 內窺鏡，其提供內窺鏡圖像； 端口定位裝置，其在預定點處被固定至所述內窺鏡，并且將端口定位在相對于所述內窺鏡的已知位置處；以及 指令的程序，其被編碼在所述存儲器上，并且由所述處理器執行以確定所述端口的所述位置。
15.根據權利要求14所述的系統，其中，由所述處理器執行的所述指令的程序: 確定在所述內窺鏡的圖像空間中的所述端口位置； 確定通過所述端口位置的器械在來自所述內窺鏡的圖像上的投影；并且 將所述器械的表示疊加至對應于所述潛在端口位置的所述內窺鏡圖像上。
16.根據權利要求15所述的系統，還包括定位和取向裝置，其被可操作地連接至所述端口定位裝置，所述定位和取向裝置適于被操縱以提供針對器械在所述內窺鏡圖像上的投影在所述端口位置處的投影角度，所述定位和取向裝置捕獲所述投影角度，并且確定所述投影在所述內窺鏡圖像上的位置。
17.根據權利要求14所述的系統，其中，所述端口定位裝置為形狀感測系繩，并且所述定位和取向裝置為觸針。
18.根據權利要求14所述的系統，其中，所述端口定位裝置為至少一個剛性構件，并且所述定位和取向裝置為至少一個接頭，所述至少一個接頭被連接至所述至少一個剛性構件，并且具有測量所述接頭的角度的編碼器。
19.一種計算機程序產品，包括計算機可讀存儲設備，所述計算機可讀存儲設備具有在其上編碼的指令的程序，所述指令的程序能夠由計算機處理器執行，以相對于實時解剖數據對用于外科手術工具的端口進行放置，所述指令的程序包括: 用于從來自窺鏡的圖像中確定實時解剖數據的程序指令； 用于使用端口定位裝置來識別用于器械端口的相對于來自所述內窺鏡的所述圖像的最佳位置的程序指令。
20.根據權利要求19所述的計算機程序產品，還包括: 用于定位潛在端口位置的程序指令； 用于確定通過所述潛在端口位置的器械在所述內窺鏡圖像的平面上的投影的程序指令; 用于將所述器械的表示疊加至對應于所述潛在端口位置的所述內窺鏡圖像上的程序指令；以及 用于接收對所述潛在端口位置是否為最佳端口位置的指示的程序指令；其中，所述 程序指令被編碼在所述計算機可讀存儲設備上。
【文檔編號】A61B1/00GK103957768SQ201280059114
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年11月12日 優先權日:2011年12月3日
【發明者】A·波波維奇, H·埃爾哈瓦林, R·陳, R·曼茨克 申請人:皇家飛利浦有限公司