处理器可执行指令：利用成像设备选择成像 序列并且设定参数以生成所述组织中的对比度差；根据一个或多个信号强度或在成像期间 获得的图像投影生成至少一个感兴趣的可观察组织边界；以及在手术过程期间动态地监测 所述组织边界的运动。在该方面，所述组织边界可以包括围绕手术区域中的所述组织的边 界，或者围绕靠近医疗机器人访问路径的组织的边界，或者上述两个边界。在该方面，所述 组织跟踪模块还可以启动处理器可执行指令在所选择的指令之前或期间将外生对比剂注 入到组织中。
[0051] 在又一方面，所述机器人跟踪模块可以启动处理器可执行指令：探测被设置为靠 近所述机器人并且被耦合到所述成像设备的多个标记中的一个或多个标记；以及提取所述 标记相对于所述成像设备的坐标系的坐标以确定机器人的位置。
[0052] 在又一方面，显示模块可以启动处理器可执行指令在用于所述机器人的每个定位 步骤中仅探测单个标记位置。
[0053] 在所有的实施例和所述实施例的方面中，所述多个界面中的一个界面可以能使被 医疗机器人和所述成像设备的操作员手动控制。此外，所述多个模块动态地操作。此外，所 述成像设备是核磁共振成像或光谱成像或二者的组合、超声成像、X-射线计算机断层成像、 X射线乳房成像、光学成像、或者视频。
[0054] 在本发明的另一实施例中，提供一种在手术过程期间用于机器人的原位实时成像 制导的计算机执行方法，包括如下的步骤：在如上所述的计算机系统中，在手术进行期间： 处理数据以获得组织和医疗机器人的当前状态；生成至少一个组织边界，该组织边界包括 手术区域，或者靠近机器人的访问路径的区域，或者上述两个区域；动态地监测整个手术区 域的组织边界的运动；以及基于被设置为靠近所述机器人并且被耦合到所述成像设备的多 个标记的个体显示，跟踪机器人或者包括该机器人的介入工具的相对于手术区域的位置。
[0055] 在该实施例中，所述方法还可以包括在手术区域和机器人被监视和跟踪的同时， 为系统的操作员生成手术区域和机器人的显示。。在另一实施例中，显示包括可显示图像、 模型、虚拟现实场景、增强现实场景或者它们的叠加或组合。在又一实施例中，所述方法还 可以包括根据与机器人和成像设备的坐标系共同配准的多个多模式传感器中的一个或多 个传感器而生成手术区域的视图。
[0056] 在这些实施例的一个方面，所述处理步骤可以包括：计算与组织和机器人的状态 有关的数据的改变；识别触发数据采集中的改变的事件；在算法上将所述改变与范围形式 的值的列表进行比较；基于值的比较选择对所述事件做出的反应；以及基于该反应而设计 被传输到所述成像设备的图像采集方案。在该方面，所述方法还可以包括在生成组织边界 之前或期间将外生对比剂注入到组织中。
[0057] 在另一方面，所述跟踪步骤可以包括：提取所述机器人或介入工具上的标记相对 于所述成像设备的坐标系的坐标以在定位步骤中探测标记的位置；其中，在机器人跟踪期 间，对于定位步骤仅探测单个标记位置。在该方面，对于定位步骤可以仅探测单个标记位 置。
[0058] 在本发明的又一实施例中，提供一种永久性计算机可读取数据存储介质，所述存 储介质存储计算机可执行指令，当所述指令被执行时，执行计算机系统中的动作以实现上 述的计算机实施方法步骤。在相关的实施例中，提供一种计算机程序产品，所述产品可有形 地在在上述的永久性计算机可读取介质中实现。
[0059] 在本发明的又一实施例中，提供一种核磁共振成像制导和机器人辅助手术系统， 包括：至少一个计算机处理器；至少一个计算机存储器；一个或多个机器人结构，所述结构 包括系统可配准机器人或者包括该机器人的介入工具；与所述机器人配准的核磁共振扫描 仪；多个模块，所述模块被构造为用于与计算机处理器和存储器一起动态地操作，从而启动 处理器可执行指令：描述与机器人以及患者的感兴趣组织相关的所有MR生成数据；在手术 区域中建立组织边界；经由MR扫描仪或者经由包括机器人并且被设置在患者体内或体外 的一个或多个多模式传感器而动态地监控组织边界的运动；跟踪机器人相对于手术区域的 位置；将生成的数据传送到系统的操作员；生成指令以用于机器人控制并且根据所生成的 数据进行跟踪；在操作员的手术过程期间生成手术区域和机器人的视图；以及在机器人、 扫描仪、模块和操作员之间建立多个界面。
[0060] 在该实施例中，多个模块可以还被构造为启动处理器可执行指令根据经由多模式 传感器所采集的数据而生成并且显示手术区域的4D视图。在又一个实施例中，多模式传感 器可以与包括核磁共振扫描仪的坐标系共同配准。在又一个实施例中，多个模块还可以被 构造为启动处理器可执行指令生成至少一个信号强度投影以监控组织到组织的边界或者 组织到机器人的边界。此外，多个模块还可以被构造为对包括患者身体的自然管状结构和 包括机器人或者介入工具的人造管状结构进行成像。在又一个实施例中，成像自然和人造 管状结构的指令进行操作以：将对比剂注入或加载到所述结构中；利用对比剂获取包含所 述结构的3D体积的至少一个2D投影；以及根据2D投影生成3D图像。具体地，当至少两 个2D投影被采集时，所述投影可以相对于彼此成任意角度。此外，被用于采集2D投影的射 频脉冲和磁场梯度脉冲的选择顺序至少降低来自于非对比结构的信号。在所有这些实施例 中，所述多个界面中的至少一个界面能使被机器人和所述MR扫描仪的操作员手动控制。
[0061] 在该实施例的一个方面，描述所有的MR生成数据的指令可以操作以：处理与组织 和机器人的状态有关的数据；计算与组织和机器人的状态有关的数据的改变；经由将改变 与范围形式的值的列表进行比较的指令，在算法上识别触发数据采集中的改变的事件；选 择对所述事件做出的反应并且基于该反应而设计MR图像采集方案；以及将所述MR图像采 集方案传输到所述MR扫描仪。
[0062]在另一方面，建立组织边界的指令可以操作以：根据需要则可选地将外生对比剂 注入到组织中；选择MR成像序列并且设定参数以生成组织中的对比度差；以及利用在核磁 共振成像期间获得的一个或多个图像投影产生组织边界。
[0063]在另一方面，跟踪机器人的位置的指令可以操作以：基于被设置为靠近机器人并 且与MR扫描仪的坐标系共同配准的多个标记的开/关状态而跟踪机器人相对于手术区域 的位置；以及施加运动滤波以约束机器人运动。在该方面，跟踪机器人的位置的指令可以操 作以：提取多个标记相对于MR扫描仪的坐标系的坐标以探测的机器人的位置；其中，在机 器人跟踪期间，对于定位步骤仅探测单个标记位置。
[0064]在又一方面，生成至少一个信号强度的指令可以操作以：经由射频脉冲沿着投影 所选择的方向刺激包含在至少3D柱体中的组织；以及操作磁场梯度；获取来自于MR扫描 仪的原始数据；以及根据原始数据生成信号强度的ID投影。在此方面，如果一个以上3D 柱体包括平面，那么模块能使指示发出多个射频脉冲，由此增大采集速率。在另一方面，用 于机器人控制的指令可以操作以在MR成像制导下实现手动操作和机器人的自动控制有效 以用于采集2D投影。在该方面，用于机器人控制的指令特别地可以操作以：经由手动操作 控制：选择至少一个平面、至少一个投影轴线和投影宽度；以及伴随地选择3D投影柱体以 及组合3D投影柱体；以及经由自动控制：可以操作以计算包括脉冲梯度和梯度强度的核磁 共振采集参数；以及，依次地更新采集参数；动态地采集和分析投影；以及生成动态组织模 型；以及计算控制机器人所通过的动态通道和轨迹；计算触觉装置的动态显现；以及据此 生成成像制导的增强现实。
[0065] 在本发明的又一实施例中，提供一种永久性计算机可读取数据存储介质，所述存 储介质存储包括如上所述的多个模块的计算机可执行指令。在相关的实施例中，提供一种 计算机程序产品，所述产品可有形地在在上述的永久性计算机可读取介质中实现。
[0066] 本文提供一种利用多MR可显示标记而对手术工具进行实时跟踪，该多MR可显示 标记可以被定位在用于跟踪工具自身的手术工具上。本文还提供一种利用一种方法对组织 进行实时跟踪，该方法利用特定的MRI数据采集协议（即脉冲序列）收集多个投影，以用于 在诊断实践或手术过程中监