用于跟踪解剖运动的系统和方法与流程

本技术整体涉及监测解剖运动，并且更具体地涉及经由机器人臂的一个或多个内部传感器来检测和跟踪解剖运动。

背景技术：

1、使用机器人系统的外科手术规程依赖于导航系统来跟踪外科手术规程的各种部件和元件(诸如工具、机器人臂和患者解剖结构)的位置。这些位置可以由导航系统所跟踪的参考标记来标识和跟踪。不能接收参考标记的部件或元件可能不被导航系统跟踪，并且可能不被跟踪或可能被其他手段跟踪。

技术实现思路

1、本公开的示例性方面包括：

2、根据本公开的至少一个实施方案的跟踪解剖运动的方法包括：基于从第一机器人臂的至少一个内部传感器接收的信息来检测第一机器人臂与患者的解剖元件之间的初始接触；基于信息来确定解剖元件的位置；将所确定的解剖元件的位置与解剖元件的预期位置进行比较；并且当所确定的位置偏离预期位置时，基于比较来更新第二机器人臂的工具轨迹。

3、本文的方面中的任一方面，还包括：将第一机器人臂和第二机器人臂配准到对应于患者的患者空间。

4、本文的方面中的任一方面，其中预期位置基于外科手术计划。

5、本文的方面中的任一方面，还包括：基于比较来计算补偿参数；其中基于比较来更新第二机器人臂的工具轨迹包括将补偿参数应用于工具轨迹。

6、本文的方面中的任一方面，其中至少一个内部传感器包括力传感器和扭矩传感器。

7、本文的方面中的任一方面，其中至少一个内部传感器包括编码器。

8、本文的方面中的任一方面，还包括：使第一机器人臂固定到解剖元件；以及激活第一机器人臂以将解剖元件移动到预期位置。

9、本文的方面中的任一方面，还包括：使第一机器人臂固定到解剖元件；基于从至少一个内部传感器接收的数据来检测第一机器人臂的移动；基于所检测到的移动来确定解剖元件的移动。

10、本文的方面中的任一方面，还包括：基于所确定的解剖元件的移动来更新患者的解剖部分的虚拟模型。

11、本文的方面中的任一方面，还包括：使第二机器人臂基于所确定的解剖元件的移动来移动。

12、本文的方面中的任一方面，还包括：使第一机器人臂固定到解剖元件；以及激活第一机器人臂以防止解剖元件从所确定的位置移动。

13、本文的方面中的任一方面，其中信息是第一信息，该方法还包括：从第二机器人臂的至少一个第二内部传感器接收第二信息，该第二信息对应于由第二机器人臂施加在解剖元件上的施加力或施加扭矩中的至少一者；以及使第一机器人臂在解剖元件上施加响应力或响应扭矩中的至少一者，以抵消施加力或施加扭矩。

14、根据本公开的至少一个实施方案的控制机器人臂的方法包括：将第一机器人臂和第二机器人臂配准到对应于患者的患者空间；接收外科手术计划，该外科手术计划包括关于患者的解剖元件的信息和将由第二机器人臂在解剖元件上完成的外科手术任务；使第一机器人臂利用机械夹持器来夹持解剖元件；以及基于从第一机器人臂的至少一个内部传感器接收的传感器数据并且在不使用来自任何外部传感器的数据的情况下检测由第二机器人臂施加在解剖元件上的至少一个力或扭矩。

15、本文的方面中的任一方面，还包括：将所检测到的至少一个力或扭矩与在外科手术计划中描述的对应的预测的至少一个力或扭矩进行比较；以及当所检测到的至少一个力或扭矩与预测的至少一个力或扭矩相差超过预定量时，生成警报。

16、本文的方面中的任一方面，还包括：基于来自至少一个内部传感器的信息，检测第一机器人臂与解剖元件之间的初始接触；基于所检测到的初始接触时第一机器人臂的位置来计算解剖元件的位置；以及将所计算的解剖元件的位置与来自外科手术计划的解剖元件的预测位置进行比较。

17、本文的方面中的任一方面，还包括：基于比较来生成补偿参数；以及使第二机器人臂至少部分地基于补偿参数来移动。

18、本文的方面中的任一方面，其中解剖元件是椎骨。

19、根据本公开的至少一个实施方案的用于在外科手术规程中解释解剖移动的系统，包括工作机器人臂；检测机器人臂，该检测机器人臂包括至少一个内部传感器，该至少一个内部传感器被配置为检测施加在工作机器人臂上的力或扭矩中的至少一者；至少一个处理器；和至少一个存储器，该至少一个存储器存储用于由至少一个处理器执行的指令，指令当被执行时使得至少一个处理器：接收外科手术计划，外科手术计划包括关于患者的解剖元件的信息和将由工作机器人臂在解剖元件上完成的外科手术任务；将检测机器人臂的位置与解剖元件的位置相关；仅基于从至少一个内部传感器接收的传感器数据来检测由解剖元件在外科手术任务执行期间的移动引起的检测机器人臂的移动；以及在外科手术任务执行期间，基于所检测到的移动来控制检测机器人臂的移动。

20、本文的方面中的任一方面，其中至少一个内部传感器包括编码器，该编码器被配置为感测施加力或施加扭矩中的至少一者。

21、本文的方面中的任一方面，其中外科手术计划包括关于在外科手术任务执行期间将由工作机器人臂施加在解剖元件上的预测力或扭矩的信息，并且至少一个存储器存储用于由至少一个处理器执行的附加指令，附加指令当被执行时使得至少一个处理器：仅基于从至少一个内部传感器接收到的信息来检测由工作机器人臂施加在解剖元件上的力或扭矩；以及将所检测到的力或扭矩与预测力或扭矩进行比较。

22、本公开的一个或多个方面的细节在以下附图和描述中阐述。根据说明书和附图以及权利要求书，本公开中描述的技术的其他特征、目标和优点将是显而易见的。

23、短语“至少一个”、“一个或多个”以及“和/或”是在操作中具有连接性和分离性两者的开放式表述。举例来说，表述“a、b和c中的至少一个”、“a、b或c中的至少一个”、“a、b和c中的一个或多个”、“a、b或c中的一个或多个”以及“a、b和/或c”意指仅a、仅b、仅c、a和b一起、a和c一起、b和c一起，或a、b和c一起。当上述表述中的a、b和c中的每一个都指代如x、y和z的一个元素或如x1-xn、y1-ym和z1-zo的一类元素时，短语意指选自x、y和z的单个元素、选自同一类的元素(例如x1和x2)的组合以及选自两个或更多类的元素(例如y1和zo)的组合。

24、术语“一(a/an)”实体指所述实体中的一个或多个。如此，术语“一(a/an)”、“一个或多个”和“至少一个”在本文中可以可互换地使用。还应当注意，术语“包括(comprising/including)”和“具有”可以可互换地使用。

25、前述内容是本公开的简化概述以提供对本公开的一些方面的理解。本
技术实现要素：
既不是对本公开和其各个方面、实施方案和配置的广泛性概述也不是详尽性概述。其既不旨在识别本公开的关键或重要要素，也不旨在描绘本公开的范围，而是以简化形式呈现本公开的所选概念，作为对下文呈现的更详细描述的介绍。如应了解，本公开的其他方面、实施方案和配置可能单独或以组合方式利用上文所阐述或下文所详细描述的特征中的一个或多个。

26、在考虑下文提供的实施方案描述之后，本发明的许多额外特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。