用于機器人手術系統的增強手術現實環境技術方案

本公開涉及一種機器人手術系統，其包括：操作控制臺，其被配置為操作至少一個機器人手臂；和至少一個驅動電機，其被配置為接收來自操作控制臺的輸入并基于所述來自操作控制臺的輸入而控制至少一個機器人手臂。手術器械被聯接到至少一個機器人手臂。手術器械被插入到患者體內并在手術操作期間捕獲患者體內的感興趣區域的圖像?？刂破鹘邮請D像并應用至少一個圖像處理濾波器以識別所述感興趣區域中的對象的至少一個不可見屬性。顯示器向用戶顯示所述圖像。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】相關申請的交叉引用本申請要求于2014年7月25日提交的申請號是62/028,984的美國臨時專利申請的權益和優先權，該申請的全部公開通過引用并入本文中。
本公開涉及用于改善患者的手術預后的手術技術。更具體地，本公開針對用于在執行手術技術的同時增強和加強臨床醫生的視場的系統和方法。
技術介紹
微創手術涉及代替使用一個較大的開口而使用多個小切口來執行手術操作。小切口減少了患者的不適并改善了恢復時間。小切口也限制了內部器官、組織和其他物質的可見度。內窺鏡被插入到一個或多個切口中，以使臨床醫生在手術期間更容易看到體內的內部器官、組織和其他物質。這些內窺鏡包括聯接到顯示器的具有光學和/或數字變焦能力的相機，顯示器顯示如通過相機捕獲的體內的器官、組織以及物質的放大視圖。現有的內窺鏡和顯示器，特別是那些在手術機器人系統中使用的內窺鏡和顯示器具有有限的識別在相機的視場內但在顯示器上所顯示的光譜內不完全可見的狀況或對象的能力。例如，現有的微創和機器人手術工具(包括但不限于內窺鏡和顯示器)的以下能力有限(如果有的話)：在切除后識別組織灌注，在組織內定位不同尺寸的動脈，測量血管密封的有效性，從熱特征(heatsignature)識別患病的或死亡的組織，在切除后驗證適當的功能，區分敏感區域(例如，輸尿管)和周圍物質(例如，周圍血液)，以及檢測對當前測試不可見的超小泄漏。在一些手術中，或者未實施這些檢查，或者實施了更多創傷和/或耗時的測試以檢查這些和其他狀況和對象。存在對在手術期間識別在手術相機的視場內但在顯示器上所顯示的光譜內不完全可見的更大范圍的可能狀況或對象的需要。專利技術內容機器人手術系統可以包括兩個以上機器人手臂。每個機器人手臂可以具有兩個以上自由度。每個機器人手臂可以包括連接地布置的兩個以上構件以提供兩個以上自由度。在一些實例下，所述構件可以通過關節、鉸鏈、聯接件或聯動裝置連接。圖像捕獲裝置可以附接到機器人手臂中的第一機器人手臂的手術組件。圖像捕獲裝置可以被構造為插入到患者體內。圖像捕獲裝置還可以被配置為在手術操作期間捕獲患者體內的感興趣區域的圖像。手術器械可以附接到機器人手臂中的第二機器人手臂的手術組件。手術器械可以被構造為插入到患者體內。手術器械還可以被配置為在手術操作期間操縱患者體內的組織。機器人手術系統的輸入裝置可以被配置為在手術操作期間操縱附接到第一機器人手臂的圖像捕獲裝置和/或附接到第二機器人手臂的手術器械。機器人手術系統中的圖像處理濾波器可以被配置為從捕獲自圖像捕獲裝置的圖像以預定空間頻率對圖像數據濾波，以識別對象的在預定空間頻率下對機器人手術系統的用戶而言不可感知的屬性。當所述屬性對于用戶而言難以感知時，對象的屬性可是不可感知的。這在某些情況下可能發生，因為該屬性被阻礙、被模糊或是不可見的。圖像處理濾波器可以包括：空間分解濾波器，其被配置為將圖像分解為至少兩個空間頻帶；時間濾波器，其被配置為應用于空間頻帶以產生至少兩個時間濾波帶；相加器，其被配置為將每個空間頻帶與時間濾波帶中的對應帶相加以產生至少兩個相應的增強帶；以及重構濾波器，其被配置為通過合并增強帶來產生增強圖像。機器人手術系統中的控制器可以被配置為加強對象的所識別的屬性的可感知性?？刂破鬟€可以被配置為輸出所識別的屬性的加強的可感知性，以使得用戶更容易感知所識別的屬性。控制器可以包括圖形處理器，所述圖形處理器被配置為加強所識別的屬性的可見表示，并將所加強的可見表示輸出到顯示器以便顯示?？刂破骺梢员慌渲脼榉糯笏鶠V波的圖像數據以加強所識別的屬性的可見表示。控制器可以被配置為將具有不可見頻率的所濾波的圖像數據的至少一部分轉變為可見光頻率范圍中的頻率，以加強所識別的屬性的可見表示?？刂破骺梢园ㄓ|覺處理器，所述觸覺處理器被配置為加強所識別的屬性的力反饋表示，并將所加強的力反饋表示輸出到輸入裝置上的觸覺裝置，所述觸覺裝置被配置為向用戶提供觸覺反饋。控制器可以被配置為放大所濾波的圖像數據以加強所識別的屬性的力反饋表示。連接到機器人手術系統的顯示器可以被配置為在手術操作期間顯示來自圖像捕獲裝置的圖像捕獲。機器人手術系統還可以包括控制裝置?？刂蒲b置可以被配置為識別附接到第二機器人手臂的手術器械，并且基于對手術器械的識別從多個圖像處理濾波器中選擇圖像處理濾波器。控制裝置還可以被配置為在手術操作期間判定附接到第二機器人手臂的手術器械是否在圖像捕獲裝置的視場內。如果手術器械在圖像捕獲裝置的視場內，則控制裝置可以被配置為選擇所述圖像處理濾波器。機器人手術系統還可以具有第三機器人手臂，所述第三機器人手臂具有附接有手術器械的手術組件。控制裝置可以被配置為識別附接到第三手臂的手術器械?？刂蒲b置還可以被配置為確定附接到第二機器人手臂和第三機器人手臂的手術器械中的哪個出現在圖像捕獲裝置的視場內?？刂蒲b置還可以被配置為基于該確定的結果來選擇圖像處理濾波器?？刂蒲b置還可以被配置為在手術操作期間識別由所識別的手術器械正在執行的任務，并且基于所述正在執行的任務來選擇圖像處理濾波器?？刂蒲b置還可以被配置為在手術操作期間識別由所識別的手術器械正在執行的初始任務，并且基于初始任務初始地選擇圖像處理濾波器并將圖像處理濾波器應用到初始捕獲的圖像數據?？刂蒲b置還可以被配置為在手術操作期間識別由所識別的手術器械正在執行的后續任務，并且基于后續任務選擇不同的圖像處理濾波器并將不同的圖像處理濾波器應用到隨后捕獲的圖像數據。所述任務可以涉及手術器械的特定事件、操作或移動。例如，控制裝置可以被配置為將手術器械以小于閾值的速率的移動與初始任務相關聯，并將手術器械以大于閾值的速率的移動與后續任務相關聯。作為第二示例，控制裝置可以被配置為將手術器械的以第一縮放速率的移動與初始任務相關聯，并將手術器械的以不同的縮放因子速率的移動與后續任務相關聯。作為第三示例，控制裝置可以被配置為將手術器械在第一時間段內的致動與初始任務相關聯，并將手術器械在第二時間段內的非致動與后續任務相關聯。一種方法，可以包括在手術操作期間利用圖像捕獲裝置捕獲患者體內的感興趣區域的圖像。圖像捕獲裝置可以附接到具有至少兩個機器人手臂的手術機器人系統中的第一機器人手臂的手術組件。一種方法還可包括在手術操作期間于手術器械附接到手術操作機器人系統中的至少兩個機器人手臂中的第二機器人手臂的手術組件之后，在手術操作期間操縱患者體內的手術器械?？梢皂憫谟脩舨倏v手術機器人系統的輸入裝置來操縱手術器械。一種方法還可以包括以預定空間頻率對來自所捕獲的圖像的圖像數據濾波，以識別對象的在預定空間頻率下不可感知的屬性。一種方法還可以包括加強對象的所識別的屬性的可感知性。一種方法還可以包括向手術機器人系統的用戶輸出加強的可感知性。對象的所識別的屬性的加強的可感知性可以包括脆弱組織的位置。一種方法還可以包括以輸出的與手術器械的操縱有關的加強的可感知性向用戶提供附加信息。提供給用戶的附加信息可以包括血管密封有效性的可視化和/或異常組織的可視化。提供給用戶的附加信息可以包括在機器人手術系統的輸入裝置處響應于用戶移動輸入裝置以在識別為脆弱的組織的位置的預定距離內操縱手術器械而施加的力反饋。一種非暫時性計算機可讀介質可以存儲指令，所述指令在由處理裝置執行時本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機器人手術系統，包括：多個機器人手臂，各自具有多個自由度，并且各自包括連接地布置的多個構件以提供所述多個自由度；圖像捕獲裝置，其附接到所述機器人手臂中的第一機器人手臂的手術組件，并且被構造為插入到患者體內并且在手術操作期間捕獲所述患者體內的感興趣區域的圖像；手術器械，其附接到所述機器人手臂中的第二機器人手臂的手術組件，所述手術器械被構造為插入到患者體內并且在所述手術操作期間操縱所述患者體內的組織；輸入裝置，其被配置為在所述手術操作期間操縱附接到所述第一機器人手臂的所述圖像捕獲裝置和附接到所述第二機器人手臂的所述手術器械中的至少一個；圖像處理濾波器，其被配置為以預定空間頻率對來自所捕獲的圖像的圖像數據濾波，以識別對象的在所述預定空間頻率下不可感知的屬性；控制器，其被配置為加強所述對象的所識別的屬性的可感知性，并輸出所識別的屬性的加強的可感知性；和顯示器，其被配置為在所述手術操作期間顯示所捕獲的圖像。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.07.25 US 62/028,9841.一種機器人手術系統，包括：多個機器人手臂，各自具有多個自由度，并且各自包括連接地布置的多個構件以提供所述多個自由度；圖像捕獲裝置，其附接到所述機器人手臂中的第一機器人手臂的手術組件，并且被構造為插入到患者體內并且在手術操作期間捕獲所述患者體內的感興趣區域的圖像；手術器械，其附接到所述機器人手臂中的第二機器人手臂的手術組件，所述手術器械被構造為插入到患者體內并且在所述手術操作期間操縱所述患者體內的組織；輸入裝置，其被配置為在所述手術操作期間操縱附接到所述第一機器人手臂的所述圖像捕獲裝置和附接到所述第二機器人手臂的所述手術器械中的至少一個；圖像處理濾波器，其被配置為以預定空間頻率對來自所捕獲的圖像的圖像數據濾波，以識別對象的在所述預定空間頻率下不可感知的屬性；控制器，其被配置為加強所述對象的所識別的屬性的可感知性，并輸出所識別的屬性的加強的可感知性；和顯示器，其被配置為在所述手術操作期間顯示所捕獲的圖像。2.根據權利要求1所述的機器人手術系統，其中所述圖像處理濾波器包括：空間分解濾波器，其被配置為將所述圖像分解成多個空間頻帶；時間濾波器，其被配置為應用于所述多個空間頻帶以產生多個時間濾波帶；相加器，其被配置為將所述多個空間頻帶中的每個與所述多個時間濾波帶中的對應帶相加以產生多個增強帶；和重構濾波器，其被配置為通過合并所述多個增強帶來產生增強圖像。3.根據權利要求2所述的機器人手術系統，其中所述控制器包括圖形處理器，所述圖形處理器被配置為加強所識別的屬性的可見表示并將所加強的可見表示輸出到所述顯示器以便顯示。4.根據權利要求3所述的機器人手術系統，其中所述控制器被配置為放大所濾波的圖像數據以加強所識別的屬性的所述可見表示。5.根據權利要求3所述的機器人手術系統，其中所述控制器被配置為將具有不可見頻率的所濾波的圖像數據的至少一部分轉變為可見光頻率范圍中的頻率，以加強所識別的屬性的所述可見表示。6.根據權利要求2所述的機器人手術系統，其中所述控制器包括觸覺處理器，所述觸覺處理器被配置為加強所識別的屬性的力反饋表示，并將所加強的力反饋表示輸出到所述輸入裝置上的觸覺裝置，所述觸覺裝置被配置為將觸覺反饋提供給用戶。7.根據權利要求6所述的機器人手術系統，其中所述控制器被配置為放大所濾波的圖像數據以加強所識別的屬性的所述力反饋表示。8.根據權利要求1所述的機器人手術系統，進一步包括控制裝置，所述控制裝置被配置為：識別附接到所述第二機器人手臂的所述手術器械；并且基于對所述手術器械的識別從多個圖像處理濾波器中選擇圖像處理濾波器。9.根據權利要求8所述的機器人手術系統，其中所述控制裝置進一步被配置為：在所述手術操作期間判定附接到所述第二機器人手臂的所述手術器械是否在所述圖像捕獲裝置的視場內；并且如果所述手術器械在所述圖像捕獲裝置的所述視場內，則選擇所述圖像處理濾波器。10.根據權利要求9所述的機器人手術系統，其中：所述多個手臂包括第三機器人手臂，所述第三機器人手臂具有附接有手術器械的手術組件；所述控制裝置進一步被配置為識別附接到所述第三手臂的所述手術器械；所述控制裝置進一步被配置為確定附接到所述第二機器人手臂和所述第三機器人手臂的所述手術器械中的哪個出現在所述圖像捕獲裝置的所述視場內；并且所述控制裝置進一步被配置為基于所述確定來選擇所述圖像處理濾波器。11.根據權利要求8...

【專利技術屬性】
技術研發人員：托尼·卡恩斯，愛德華·麥克納，斯蒂芬·帕克，
申請(專利權)人：柯惠LP公司，
類型：發明
國別省市：美國;US