l Ethernet PRO网络接口卡。如可以理解的，网络1250可以是公共网络(例如因特网)或者专用网络(例如LAN或者WAN网络)或它们的任意组合并且还可以包括PSTN或者ISDN子网络。网络1250还可以是有线的(例如以太网)或者可以是无线的(例如包括EDGE、3G和4G无线蜂窝系统的蜂窝网络)。无线网络还可以是WiF1、Bluetooth或者已知的任何其它无线通信形式。
[0094]计算机1299还包括显示器控制器1208(例如来自美国NVIDIA公司的NVIDIAGeForce GTX或者Quadro图形适配器)，用于与显示器1210 (例如Hewlett PackardHPL2445w的IXD监视器)接口。通用1/0接口 1212与键盘和/或鼠标1214以及触摸屏面板1216接口，触摸屏面板1216在显示器1210上或者与显示器1210分离。通用1/0接口还连接至各种外围设备1218，该外围设备1218包括打印机和扫描仪，例如来自HewlettPackard的OfficeJet或者DeskJet。先前在上面的示例性实施例中描述的外围设备元件可以由图13的示例性实施例中的外围设备1218体现。
[0095]还可以在计算机1299中提供声音控制器1220 (例如来自Creative的SoundBlaster X-Fi Titanium)以与扬声器/传声器1222接口，从而提供声音和/或音乐。扬声器/传声器1222还可以用于接受口述词作为用于控制机器人引导的医疗过程系统或者用于提供相对于目标特性的位置和/或特性信息的命令。
[0096]通用存储控制器1224将存储介质磁盘1204与通信总线1226连接，该通信总线可以是ISA、EISA、VESA、PCI或者类似总线，用于互连机器人引导的医疗过程系统的所有组件。由于这些特性是公知的，为了简便起见，此处省略了对显示器1210、键盘和/或鼠标1214以及显示器控制器1208、存储控制器1224、网络控制器1206、声音控制器1220和通用1/0接口 1212的一般特性和功能性的描述。
[0097]显然，根据上面的教导，本公开可以有许多的修改和变化。因此，将理解，在所附的权利要求范围内，可以以上述具体描述以外的方式实施本发明。例如，如果以不同的顺序执行所公开的技术的步骤，如果所公开系统中的组件以不同方式组合，或者如果以其它组件替换或补充组件，则可以实现有利结果。可以在硬件或者由硬件执行的软件中执行此处描述的功能、过程和算法，该硬件包括计算机处理器和/或可编程处理电路，该计算机处理器和/或可编程处理电路配置为执行程序代码和/或计算机指令以执行此处描述的功能、过程和算法。处理电路包括编程的处理器，作为包括电路的处理器。处理电路也包括例如布置以实现所述功能的常规电路组件和专用集成电路(ASIC)的设备。
[0098]此处描述的功能和特征也可以由各种分布式的系统组件执行。例如，一个或多个处理器可以执行这些系统功能，其中处理器跨越在网络中通信的多个组件分布。除各种人机接口和/或通信设备(例如，显示器监视器、智能电话、平板电脑、个人数字助理(PDA))以外，分布式组件可以包括一个或多个客户端和/或服务器机器。网络可以是诸如LAN或WAN的专用网络，或者诸如因特网的公共网络。可以通过直接用户输入接收对系统的输入和/或可以或者实时地或者作为批处理来远程接收对系统的输入。另外，可以在与描述的那些模块或硬件不同的模块或硬件上执行一些实施方式。因此，其它实施方式在可以要求保护的范围内。
[0099]应当注意，如在说明书和所附权利要求中所使用的，除非上下文另外明确指出，单数形式“一” (“a”、“an”)和“所述”包括复数形式。
【主权项】
1.一种用于执行自动手术过程的系统，包括: 传感器，提供关于手术区域的信息； 用户界面，配置为接收由外科医生发布的命令； 反馈设备，配置为将信息中继至所述外科医生； 具有端部部分的手术工具，用于执行手术任务； 手术机器人，耦接至所述手术工具并且定位和定向所述手术工具； 跟踪处理模块，通过处理硬件实现并且配置为 从所述传感器接收传感器数据， 基于所述传感器数据识别目标组织、周围组织和所述手术工具端部部分中的至少一个中的位置， 跟踪所述目标组织、所述周围组织和所述工具端部效应器中的至少一个中的所述识别的位置；以及 控制模块，通过所述处理硬件实现并且配置为通过自动化程序处理从所述传感器、所述跟踪处理模块和所述用户界面接收的数据以生成并且发送命令至所述手术机器人。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统包括多个传感器，所述多个传感器提供关于所述手术区域的信息。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器是相机、近红外荧光(NIR)相机、深度相机、结构光3D扫描仪中的一个。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述反馈设备是配置为显示视觉提示或者图像的显示器或者听觉设备。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述跟踪处理模块还配置为使用近红外荧光(NIR)标记跟踪所述目标组织、所述周围组织和所述工具端部效应器中的至少一个中的所识别的位置。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述手术机器人可拆卸地耦接至所述手术工具。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述自动程序是半自主的。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述自动程序是监督性自主的。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制模块配置为基于外科医生输入而禁用所述自动化程序并且实现主-从模式。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制模块还配置为实现视觉伺服校正。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述自动化程序配置为实现吻合术。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制模块还配置为还基于禁飞区、运动远程中心和速度/力极限中的至少一个生成命令。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述自动化程序配置为通过生成和发送命令至所述手术机器人来接合组织。
14.根据权利要求13所述的系统，其中通过缝合线、夹子、卡钉或者粘合剂执行所述组织的所述接合。
15.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制模块还配置为实现视觉伺服校正以将所述工具端部部分带至目标。
16.根据权利要求1所述的系统，其中由所述跟踪处理模块识别的所述位置是三维位置。
17.—种生成自动手术程序的计算机实现的方法，包括: 处理临床数据以产生手术的3D空间和时间数据； 获得手术机器人规格和临床参数； 基于所述3D空间和时间数据、所述手术机器人规格和所述临床参数，生成所述自动手术程序。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述临床数据包括从相机或者内窥镜获得的视觉数据、运动学数据或者触觉数据中的至少一个，或者所述临床数据包括患者情况、生命特征和所述手术的结果中的至少一个。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述临床数据包括外科医生经验。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述临床数据的所述处理基于考虑工具运动与手术结果之间的相关性或者外科医生经验水平之间的差异中的至少一个来产生所述手术的所述3D空间和时间数据，以产生更有效的移动。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述3D空间和时间数据包括工具运动、工具定位、生命器官或者结构的位置和移动、可行的参考点以及组织变形中的至少一个。
22.根据权利要求17所述的方法，其中所述手术机器人规格包括手术机器人的速度和精度。
23.根据权利要求17所述的方法，其中所述生成的自动手术程序包括在临床数据中缺少但能够由所述手术机器人实现的手术运动。
24.根据权利要求17所述的方法，其中所述临床参数包括组织特征。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述组织特征包括所述组织的预期移动和刚度或者所述组织的染剂的可吸收性。
26.根据权利要求17所述的方法，其中所述自动手术程序包括: 优选的移动模式， 关键操作信息， 控制模块，配置为基于传感器信息和所述关键操作信息的组合指示机器人运动。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述关键操作信息包括生命器官位置、参考点或者标记、传感器数据和外科医生输入中的至少一个。
28.根据权利要求26所述的方法，其中所述控制模块还配置为还基于包括运动远程中心、禁飞区和速度极限中的至少一个的运动约束来生成所述命令。
29.根据权利要求26所述的方法，其中所述控制模块还配置为还基于组织变形或者移动模型来生成所述命令。
30.根据权利要求17所述的方法，其中所述自动手术程序可用附加临床数据更新。
【专利摘要】此处描述了用于在手术和介入医疗过程中自动化子任务的装置和方法。装置由机器人定位平台、具有自动化程序的操作系统和端部效应器工具组成，用以在监督性自主下进行任务。当端部效应器工具执行需要精度、准确度、机动性和重复的手术介入子任务时，操作系统基于一个成像形态或者两个或更多个成像形态的融合执行自动化程序、引导非结构化环境中的可移动和可变形目标的实时跟踪。装置和方法使得这些医疗过程更高效和有效，允许更宽的接入和更加标准化的结果以及提高的安全性。
【IPC分类】A61B19-00
【公开号】CN104582624
【申请号】CN201380040070
【发明人】P·吉姆, A·克里埃格尔, Y·吉姆, A·沙德曼, S·莱昂纳德
【申请人】儿童国家医疗中心
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年7月1日
【公告号】EP2866722A2, US20140005684, WO2014005139A2, WO2014005139A3