颅手术计划系统的制作方法

1.本公开涉及医疗装置，并且更具体地涉及机器人手术系统和相关方法及装置。


背景技术：

2.颅手术的各种医学规程要求准确定位手术器械在患者的身体内的三维位置，以实现最佳治疗。正在引入机器人手术平台，该机器人手术平台可以帮助外科医生定位手术工具并在患者体内执行手术规程。机器人手术平台可以包括联接到端部执行器元件的机器人，并且其中机器人被配置成控制端部执行器相对于身体的移动和定位。端部执行器可以是诸如钻头导管的手术工具导管，或者可以是手术工具本身。
3.需要一种机器人手术平台，该机器人手术平台提供手术工具相对于身体的三维位置的准确定位以便实现优化的治疗。改善的定位准确度可以使人和机器人的错误最小化，同时允许快速高效的手术过程。用机器人手术平台和计算机软件对患者执行操作的能力可以增强整个手术规程和对患者实现的结果。


技术实现要素：

4.本公开的一些实施方案涉及颅手术计划系统，该颅手术计划系统包括可连接以获得由放射学图像扫描仪生成的放射学患者图像的至少一个网络接口、显示装置、至少一个处理器、以及存储由至少一个处理器执行的程序代码的至少一个存储器。处理器被配置成执行操作，该操作包括通过至少一个网络接口沿第一平面获得患者的颅结构的第一放射学患者图像，并且沿与第一平面成角度偏移的第二平面获得患者的颅结构的第二放射学患者图像。操作还包括将第一放射学患者图像和第二放射学患者图像合并到图像坐标系。操作还包括获得手术轨迹计划，该手术轨迹计划限定在合并的第一放射学患者图像和第二放射学患者图像中捕获的患者的颅骨上的进入点和患者的脑中的目标点。
5.本公开的一些另外的实施方案涉及将第一放射学患者图像和第二放射学患者图像合并到图像坐标系的操作，该操作可包括在第一放射学患者图像和第二放射学患者图像中捕获的颅结构的图像坐标系中生成三维图形表示。
6.本公开的一些另外的实施方案涉及用于获得手术轨迹计划的操作，该操作可包括接收相对于图像坐标系限定的患者的颅骨上的进入点和患者的脑中的目标点的用户指定。然后将进入点和目标点的用户指定存储在手术轨迹计划中。
7.本公开的一些另外的实施方案涉及用于获得手术轨迹计划的操作，该操作可包括接收相对于图像坐标系限定的患者的脑中的目标点的用户指定。该操作包括基于目标点和颅手术规程的知识库来生成一组预设轨迹，并且接收预设轨迹中的一个预设轨迹的用户选择。该操作包括基于预设轨迹中的所选择的一个预设轨迹来确定患者的颅骨上的进入点，并且基于目标点和所确定的进入点的用户指定来生成手术轨迹计划。
8.在阅读以下附图和详细描述之后，根据本发明主题的实施方案的其他颅手术计划系统、方法和计算机程序产品对于本领域的技术人员而言将显而易见或将变得显而易见。
所有此类颅手术计划系统、方法和计算机程序产品旨在包括在本说明书中，包括在本发明主题的范围内，并且受到所附权利要求书的保护。此外，本文公开的所有实施方案旨在可单独实现或以任何方式和/或组合进行组合。
附图说明
9.为了进一步理解本公开而包括在内的并且构成本技术的一部分的附图示出了本发明概念的某些非限制性实施方案。在附图中：
10.图1示出了相机底座；
11.图2示出了患者稳定底座；
12.图3示出了机器人基站；
13.图4示出了位于机器人基站后部的控制面板；
14.图5示出了位于机器人基站后部的连接器面板；
15.图6示出了机器人臂的5条运动轴线；
16.图7示出了位于下臂的远侧端部处的套环；
17.图8示出了相机底座的部件；
18.图9示出了3针固定适配器；
19.图10示出了leksell框架基座适配器；
20.图11示出了crw框架基座适配器；
21.图12示出了可互换导向端部执行器；
22.图13示出了当从一个轨迹移动到下一个轨迹时的可互换导向端部执行器的运动；
23.图14示出了验证探针；
24.图15示出了轨迹探针；
25.图16示出了导航活检针；
26.图17示出了端部执行器导管；
27.图18示出了电极驱动夹具；
28.图19示出了2.5mm六角螺丝刀；
29.图20示出了颅骨钻；
30.图21示出了颅骨钻停止器；
31.图22示出了界标探针；
32.图23示出了颅骨可调钻孔导向器；
33.图24示出了颅骨动态参照基座的前部；
34.图25示出了颅骨动态参照基座的后部；
35.图26示出了颅骨关节运动臂；
36.图27示出了位于颅骨关节运动臂上的运动学支承；
37.图28示出了框架参照阵列的两个版本；
38.图29示出了术中ct配准固定装置；
39.图30示出了透视配准固定装置；
40.图31示出了相对于手术室台的导航相机定位，从而在导航相机的视野中具有患者参照物；
41.图32示出了按压激光按钮以对准导航相机；
42.图33示出了附接到标记柱的标记；
43.图34示出了在颅骨应用中合并图像的示例；
44.图35示出了在颅骨应用中的图像坐标系窗口；
45.图36示出了在颅骨应用中的计划窗口；
46.图37示出了患者的固定和患者的稳定；
47.图38示出了附接到颅骨关节运动臂的ict配准夹具的示例；
48.图39示出了在颅骨应用中的图像采集和配准的示例；
49.图40示出了在颅骨应用中leksell框架的图像采集和配准的示例；
50.图41示出了在颅骨应用中的轨迹坐标的示例；
51.图42示出了在颅骨应用中的crw定位器基准检测的示例；
52.图43示出了针对颅骨应用中每个计划轨迹获得的计算的框架环坐标和弧坐标的示例；
53.图44示出了在移除ict配准固定装置和夹具之后颅骨应用中的图像的示例；
54.图45示出了用于监测规程期间器械或植入物的监视标记的颅骨应用中的图像的示例；
55.图46示出了在颅骨应用中植入物放置的准确度验证的示例；并且
56.图47至图50示出了可由根据实施方案配置的颅手术计划系统执行的操作的流程图。
具体实施方式
57.提供以下讨论以使本领域的技术人员能够实现和使用本公开的实施方案。对例示的实施方案进行的各种修改对本领域的技术人员而言将显而易见，并且在不脱离本公开实施方案的情况下本文的原理可应用于其他实施方案和应用。因此，实施方案不旨在限于所示出的实施方案，而是应具有符合本文所公开的原理和特征的最宽泛范围。参考附图阅读以下详细描述，在不同的附图中类似的要素具有类似的附图标记。附图未必按比例绘制，描绘了所选择的实施方案并且不旨在限制实施方案的范围。本领域的技术人员将认识到，本文提供的示例具有许多有用的另选形式并且落入实施方案的范围。
58.系统概述
59.根据本公开的一些实施方案，也可以称为excelsiusgps颅骨模块的颅手术计划系统包括五个主要部件：机器人基站(如下所示)、相机底座(如下所示)、患者稳定底座(如下所示)、器械和颅骨软件模块。
60.图1示出了相机底座。
61.图2示出了患者稳定底座。
62.图3示出了机器人基站。机器人基站是颅手术计划系统(例如，excelsiusgps)的主控制中心。监视器300允许外科医生实时计划手术并可视化解剖结构、器械和植入物。监视器300可以是位于竖直柱302上的高分辨率平板触摸屏液晶显示器(lcd)。可用两手将监视器300调节到期望位置。外部鼠标可用于与监视器300一起使用。鼠标不旨在在无菌区内使用。
63.可选的无线平板电脑可用作操作计划和软件控制的第二触摸屏监视器。主监视器300在使用期间始终保持激活。如果需要，用户可以锁定平板电脑的用途。平板电脑隔室用于储存平板电脑。平板电脑不旨在在无菌区内使用。
64.图4示出了位于机器人基站后部的控制面板。此面板用于显示和控制系统电源和一般定位功能。
65.控制面板功能在图4中示出。
[0066][0067][0068]
图5示出了位于机器人基站后部的连接器面板。此面板包含用于各种装置的外部连接端口。
[0069]
连接器面板功能在图5中示出。
[0070][0071]
系统包括具有集成稳定器的四个脚轮。稳定器用于固定系统以确保其在使用期间不移动。
[0072]
将包括上臂和下臂的机器人臂附接到颅手术计划系统(例如，excelsiusgps机器人基站)的竖直柱。这个配置允许各种运动。
[0073]
颅手术计划系统(例如，excelsiusgps)可以采用高级驱动控制系统以及高性能伺服驱动器，以准确地定位和控制手术室环境中的5轴机器人臂。图6示出了机器人臂的5条运动轴线。
[0074]
图7示出了位于下臂的远侧端部处的套环。它是允许用户引导的机器人臂定位的负载感测部件。
[0075]
为了引发运动，用拇指和食指在相对侧上挤压套环的环。在挤压时，朝期望的运动方向施加轻力。机器人臂将在期望的方向上移动。如果计划是活动的，则臂在任何方向上或沿着轨迹手动移动，并且不超过期望的深度。
[0076]
相机底座是可移动且可调节的，以定位相机以查看操作区域和光学标记。图8示出了相机底座的零件。
[0077]
下表描述了如图8所示的零件的相机底座功能。
[0078][0079]
参见图2，患者稳定底座是可以被刚性固定到地板的便携式底座，诸如在手术室台面的头部处。它包括轮、底座、竖直柱和上臂。竖直柱和上臂是可调节的，从而允许各种手术配置。
[0080]
将患者定位在手术室(o.r.)台面上，并且将患者固定装置(诸如立体定向框架或mayfield系统)附接到患者。将底座定位，并且将上臂联接到患者固定装置。底座特征在于具有用于缩回轮并将底座固定在地板上的机构。这防止患者的意外运动。该设计允许通过术中成像系统(诸如透视c形臂或ct装置)进行访问。
[0081]
患者稳定底座包括附接到上臂的适配器。这些适配器将底座直接联接到特定的患者固定装置。可以使用3针固定适配器将底座联接到3针固定装置(例如，mayfield)。另选地，如果用户期望使用立体定向框架将患者定位，则可以将leksell框架基座适配器或crw框架基座适配器附接到底座。每个适配器具有可用于附接颅骨关节运动臂的附加特征部，以有利于各种配准方法。
[0082]
图9示出了3针固定适配器。
[0083]
图10示出了leksell框架基座适配器。
[0084]
图11示出了crw框架基座适配器。
[0085]
现在讨论本文的器械。
[0086]
图12示出了可互换导向端部执行器。可互换导向端部执行器是机器人臂和系统特定手术器械之间的接口。它允许通过无菌洞巾来刚性连接，以提供放置在其导管内的器械的精确定位。端部执行器作为单独部件提供，并且在使用之前由用户灭菌。当操纵或运输端部执行器时，始终保持小心，因为它包含敏感电子器件。
[0087]
可互换导向端部执行器由机器人臂无线供电。此电能用于驱动相机使用的活动标记，以识别端部执行器的位置和取向。绿色状态led在端部执行器通电并且能够运动时亮起。当臂的运动被停止时，led关闭。
[0088]
可互换导向端部执行器可附接到各种导管。当附接导管时，可以沿着期望的轨迹将各种器械插入通过导管，包括电极驱动夹具、带有或不带有钻停止器的钻头、钻孔导向器和活检针。
[0089]
可互换导向端部执行器包括安全开关。安全开关具有两个位置：“打开”和“关闭”。当“打开”时，机器人臂不能运动；当“关闭”时，机器人臂能够运动。为安全起见，当开关处于“打开”位置时，器械只能通过端部执行器插入。开关直到将器械从端部执行器移除时才能“关闭”。这将确保当通过端部执行器插入器械时不会发生机器人臂的运动。
[0090]
为了从“打开”转换成“关闭”，安全开关释放装置从左到右滑动。为了从“关闭”转换成“打开”，拉出安全开关释放装置，然后将安全开关释放装置从右到左滑动。
[0091]
在符合下文指南的规程期间可以使用电手术单元(esu)：
[0092]
1.电切模式下的最大峰值电压为900vpk。
[0093]
2.电凝模式下的最大峰值电压为4500vpk。
[0094]
3.通电的esu探针不应与金属端部执行器本身接触，仅应对探针或刮刀进行接触。
[0095]
4.如果使用探针，必须将其正确定位在电极驱动进料器中。电极驱动进料器必须使用电极驱动夹具来正确安装在端部执行器上。
[0096]
5.如果使用刮刀，必须将其通过端部执行器导管来插入。端部执行器导管是电隔离的，并且必须正确安装在端部执行器快速释放机构(quick release)中。
[0097]
颅手术计划系统(例如，excelsiusgps)机器人臂将可互换导向端部执行器定位以在期望轨迹处引导器械。外科医生通过端部执行器手动插入器械和植入物，同时以期望的轨迹对准，以用于准确放置。
[0098]
仅通过连续按压套环或脚踏开关来允许机器人臂的运动。该臂由用户在wrist模式下手动移动，或者在trajectory模式下自动移动到所选的轨迹。
[0099]
在wrist模式下，该臂可以手动移动到臂所及范围内的任何位置。
[0100]
在trajectory模式下，该臂当就绪时自动从当前位置移动到下一轨迹，或者可以沿着所选轨迹手动移动。
[0101]
当从一个轨迹移动到下一个轨迹时，该臂沿当前轨迹向外移动到距离手术部位的安全距离(200mm)处，然后移动到新的轨迹，并且沿着当前轨迹向下移动到解剖结构。
[0102]
当将端部执行器从当前位置(最初轨迹或在当前轨迹)移动到新的轨迹时，该臂发生自动移动。一旦端部执行器已经移动到新的轨迹，就可以仅将端部执行器沿轨迹的路径
上下移动到期望的深度。
[0103]
图13示出了当从一个轨迹移动到下一个轨迹时的可互换导向端部执行器的运动。轨迹1、轨迹2和轨迹3是自动移动。轨迹4是手动的且可选的。
[0104]
机器人臂的自动运动可由用户停止、由系统停止、或被防止。为了在任何时间停止运动，按压位于基站上的紧急停止按钮。如果端部执行器在与运动相反的方向上检测到大于50n(11lbs)的力，则停止运动。端部执行器检测在任何方向上大于100n(22lbs)的力。当患者参照元件(诸如颅骨动态参照基座(cdrb)或框架参照阵列(fra))或端部执行器不在相机的视图中时，在trajectory模式下运动也被停止。当可互换导向端部执行器中的安全开关打开时，防止发生运动。当选择轨迹时，仅在trajectory模式下允许臂的运动。
[0105]
如果机器人臂由于其当前位置而不能达到安全起始位置，则出现错误信息，指示轨迹超出所及范围。必须使用新的轨迹，或者必须重新定位基座。
[0106]
对于新的轨迹，使用套环将选择的轨迹和机器人臂的位置清除至清理位置。套环为用户提供灵活性以使臂围绕障碍物移动。
[0107]
为了重新定位基座，脚轮上的稳定器脱离，基站移动到期望的位置并且稳定器重新接合。配准不受影响，因为患者参照物尚未相对于患者移动。
[0108]
在使用之前，确认机器人臂能够使用wrist模式和控制面板上的臂位置按钮而被移动。
[0109]
导航手术器械可包括导航活检针和导航探针，例如验证探针和轨迹探针。
[0110]
导航探针具有平行于或垂直于器械轴线的光学标记阵列。导航探针用于指示解剖结构。
[0111]
图14示出了验证探针。
[0112]
图15示出了轨迹探针。
[0113]
图16示出了导航活检针。导航活检针是可以手动或通过可互换导向端部执行器使用的导航器械。当使用该活检针穿过端部执行器时，由反射标记限定的独特阵列图案确定远侧末端位置。该阵列由相机跟踪，并且远侧末端位置被投射在监视器上。可以添加深度停止器以防止针插入超过期望的深度。
[0114]
非导航手术器械可以包括端部执行器导管、电极驱动夹具、2.5mm六角螺丝刀、颅骨钻、颅骨钻停止器、界标探针、颅骨可调钻孔导向器。
[0115]
图17示出了端部执行器导管。
[0116]
图18示出了电极驱动夹具。
[0117]
图19示出了2.5mm六角螺丝刀。
[0118]
图20示出了颅骨钻。
[0119]
图21示出了颅骨钻停止器。
[0120]
图22示出了界标探针。
[0121]
图23示出了颅骨可调钻孔导向器。
[0122]
与excelsiusgps一起使用的非导航手术器械包括端部执行器导管、电极驱动夹具、颅骨钻停止器、2.5mm六角螺丝刀、颅骨钻、界标探针和颅骨可调钻孔导向器。包括电极驱动器、颅骨钻、活检针、导管和探针的辅助器械可通过插入到可互换导向端部执行器中的端部执行器导管来插入。当使用钻头时，提供钻停止器以防止钻深超出期望深度。
[0123]
为了将端部执行器导管插入可互换导向端部执行器中，拧松快速释放机构，然后将导管对准特征部与端部执行器上的对准销对准。拧紧快速释放机构，并检查导管以确保其牢固地连接。
[0124]
现在讨论监视标记保持器。
[0125]
监视标记保持器是保持一个反射标记的独立器械。如果颅骨动态参照基座或框架参照阵列已经移动，则它用于警告用户。监视标记保持器附接到患者固定装置，诸如立体定向框架基座。不需要导航，但是为监测移动并确认患者参照物(cdrb或fra)保持固定在光学空间中，需要额外的安全措施。
[0126]
现在讨论配准器械，诸如cdrb、颅骨关节运动臂和fra。
[0127]
配准器械用于患者配准过程。患者配准是在从患者图像获得的虚拟患者解剖结构与手术室中的物理患者解剖结构之间产生相关性的过程。
[0128]
图24示出了颅骨动态参照基座的前部。
[0129]
图25示出了颅骨动态参照基座的后部。
[0130]
颅骨动态参照基座(cdrb)是患者参照物，并且用于在光学空间中建立所有导航跟踪参照的固定参照点。cdrb包括阵列主体、缺口、螺钉、运动学支承和对准销。cdrb具有独特的阵列图案(跟踪标记柱的构型)，使得它可以被系统识别。cdrb具有缺口，该缺口可用于器械验证。将导航器械的远侧端部放置在cdrb的缺口中并保持在光学相机前面，以验证使用的器械。
[0131]
图26示出了颅骨关节运动臂。
[0132]
图27示出了位于颅骨关节运动臂上的运动学支承。
[0133]
cdrb通过cdrb螺钉和运动学支承安装到颅骨关节运动臂。它具有若干接头，它们通过拧紧或拧松锁定旋钮来锁定或解锁，从而允许快速调整。运动学支承和crdb对准销允许在术中移除和替换cdrb，同时不损失配准。
[0134]
图28示出了框架参照阵列的两个版本。
[0135]
当在规程期间使用立体定向框架时，框架参照阵列(fra)是cdrb的替代方案。框架参照阵列功能在于在光学空间中建立所有导航跟踪参照的固定参照点。有两个fra可用；一个fra与leksell立体定向框架兼容，一个fra带有crw立体定向框架。fra包括具有验证缺口的阵列主体，并且具有附接特征部，以便于附接到它们相关联的leksell或crw框架基座。
[0136]
现在讨论配准固定装置，诸如术中ct配准固定装置和透视配准固定装置。
[0137]
图29示出了术中ct配准固定装置。
[0138]
术中ct(ict)配准固定装置包括配准固定装置和ict配准夹具，允许任何术中ct图像与颅手术计划系统(例如，excelsiusgps颅骨模块)一起使用。通过配合星形齿轮并将两个部件卡扣在一起，在使用之前组装ict配准夹具和配准固定装置。将术中配准固定装置用带颅骨关节运动臂的ict配准夹具定位在手术部位附近。该基准在术中图像中自动检测，并且用于在扫描期间配准患者的解剖结构与患者参照物，该患者参照物在整个规程期间由相机跟踪。反射标记由相机检测。一旦将配准转移至患者参照物，就移除ict配准固定装置以提供对手术部位的访问。
[0139]
图30示出了透视配准固定装置。
[0140]
透视配准固定装置允许使用任何术中透视图像。使用集成夹具将透视固定装置附
接到荧光镜的图像增强器。固定装置应定位成使得相机在所有预期荧光镜位置中看到反射标记：前/后(ap)、侧向等等
[0141]
现在讨论本文的系统设置。
[0142]
将来自线缆保持件的相机线缆插入基站上的连接器面板中。
[0143]
将相机移动到o.r.台，并且通过激活位于轮上的杆来接合轮制动器。对准相机以查看手术野。
[0144]
图31示出了相对于o.r.台的导航相机定位，从而在导航相机的视野中具有患者参照物。
[0145]
定位在相机的定位柄部上的激光按钮被按压并保持按压状态以激活相机的对准激光，并且调整位置以使激光点到手术野的中心。
[0146]
图32示出了按压激光按钮以对准导航相机的激光。
[0147]
接下来，将机器人基站定位。将支脚定位在与操作者的脚部相距舒适的距离处的平地上。脚踏开关是ipx68等级的，并且可用于可能存在液体的区域。将脚踏开关线缆插入到连接器面板中。脚踏开关允许臂移动至活动轨迹，类似于套环在下臂上的动作。
[0148]
机器人基站在与外科医生相距舒适的距离处定位在患者旁边。围绕所计划的轨迹，使用套环移动机器人臂，从而确保臂在接合稳定器之前可到达所有位置。
[0149]
按压在控制面板上的稳定器接合按钮，以降低脚轮上的稳定器。当稳定器接合时，按钮发光。
[0150]
在本文中讨论将端部执行器附接到机器人臂。可互换导向端部执行器通过在定制洞巾上的接合板连接到机器人臂。磁性辅助装置有助于定位和自对准端部执行器。端部执行器配备有适用于洞巾的夹具，该夹具允许洞巾在规程期间被移除并重新附接至多三次，同时不损坏洞巾。
[0151]
端部执行器上的托架打开并通过对准v形凹槽与调准球放置在接合板上。挤压在端部执行器两侧的托架，并且按下柄部以锁定到位。
[0152]
为了从机器人臂处移除端部执行器，向上拉动柄部以释放弹簧和侧托架。
[0153]
图33示出了附接到标记柱的标记。将一次性反射标记附接到每个器械组件的每个标记柱上。确保标记完全位于柱上。
[0154]
使用颅骨应用的规程使用以下工作流程。
[0155]
图47示出了可由根据实施方案配置的颅手术计划系统执行的操作的流程图。参见图47，颅手术计划系统包括可连接以获得由放射学图像扫描仪生成的放射学患者图像的至少一个网络接口、显示装置、至少一个处理器以及存储由至少一个处理器执行的程序代码的至少一个存储器。处理器被配置成执行操作，该操作包括4700，通过至少一个网络接口沿第一平面获得患者的颅结构的第一放射学患者图像，并且沿与第一平面成角度偏移的第二平面获得患者的颅结构的第二放射学患者图像。操作还包括4702，将第一放射学患者图像和第二放射学患者图像合并到图像坐标系。操作还包括4704，获得手术轨迹计划，该手术轨迹计划限定在合并的第一放射学患者图像和第二放射学患者图像中捕获的患者颅骨上的进入点和患者脑中的目标点。
[0156]
在一些实施方案中，第一放射学患者图像和第二放射学患者图像在90
°
和30
°
之间的范围内成角度偏移。
[0157]
在一些实施方案中，由颅手术计划系统执行的操作还包括通过将轨迹的图形表示显示为在第一放射学患者图像和第二放射学患者图像上的叠层，基于目标点和颅手术规程的知识库来生成一组预设轨迹。操作还包括通过接收轨迹的显示的图形表示中的一个图形表示的用户选择，来接收预设轨迹中的一个预设轨迹的用户选择。
[0158]
首先，在导入图像之后合并图像，并在颅骨应用中选择图像。合并是将相同患者解剖结构的两个或更多个图像集配准在一起的过程。这可以是ct或mr图像集的任何组合。为了导入和选择图像，点击“merge”页面上的“add image”以打开下文可见的“image sets”对话。可从usb驱动器、硬盘驱动器或网络加载图像。为了查看usb驱动器上的图像，将usb驱动器插入连接器面板上的usb端口中。为了加载图像，选择硬盘驱动器或usb驱动器图标并选择所需的患者图像。从“local”图像列表中选择所需图像，然后识别主图像。将所有图像合并至主图像，以确保检查图像和配准图像参照相同的坐标系。选择案例的所有图像以继续合并。
[0159]
图48示出了可由根据实施方案配置的颅手术计划系统执行的操作的流程图。参见图48，在一些实施方案中，操作4702将第一放射学患者图像和第二放射学患者图像合并到图像坐标系，该操作包括4800，在第一放射学患者图像和第二放射学患者图像中捕获的颅结构的图像坐标系中生成三维图形表示。
[0160]
图34示出了在颅骨应用中合并图像的示例。为了合并图像，选择两个图像以进行合并：主图像和另一个图像。软件自动将所选图像合并至主图像。可以通过点击图像图标之一实施使用不同视图模式的自动合并。叠加图像以确定合并的质量，并且可以使用每个图像上的箭头进行调整。一旦将第一图像配准到主图像，则就可以将第二图像配准到第一图像，而不是将第二图像配准到主图像。所有图像都应配准到主图像。
[0161]
接下来，限定坐标系。一旦将图像合并到主图像坐标系，用户可以识别限定图像坐标系的前连合(ac)和后连合(pc)解剖结构界标。用户可以通过点击“use scan coordinates”来跳过此步骤并选择标准的x-y-z坐标系。
[0162]
为了设置图像坐标，根据需要对准带有ac或pc解剖结构界标的四个图像中的每个图像上显示的红点。一旦对准，点击“set ac”或“set pc”。绿点显示患者图像上的位置。可以使用调整箭头调整ac/pc坐标。
[0163]
图35示出了在颅骨应用中的图像坐标系窗口。
[0164]
接下来，对轨迹进行计划。可以选择预设轨迹，可以计划新的轨迹，或者可以限定新的预设轨迹。图36示出了在颅骨应用中的计划窗口。
[0165]
图49示出了可由根据实施方案配置的颅手术计划系统执行的操作的流程图。参见图49，操作4704用于获得限定在合并的第一放射学患者图像和第二放射学患者图像中捕获的患者的颅骨上的进入点和患者的脑中的目标点的手术轨迹计划，该操作包括4900，接收相对于图像坐标系限定的患者的颅骨上的进入点和患者的脑中的目标点的用户指定。操作还包括4902，将进入点和目标点的用户指定存储在手术轨迹计划中。
[0166]
图50示出了可由根据实施方案配置的颅手术计划系统执行的操作的流程图。参见图50，操作4704用于获得限定在合并的第一放射学患者图像和第二放射学患者图像中捕获的患者的颅骨上的进入点和患者的脑中的目标点的手术轨迹计划，该操作包括5000，接收相对于图像坐标系限定的患者的脑中的目标点的用户指定。该操作还包括5002，基于目标
点和颅手术规程的知识库来生成一组预设轨迹。操作还包括5004，接收预设轨迹中的一个预设轨迹的用户选择。该操作还包括5006，基于预设轨迹中的选择的一个预设轨迹确定患者的颅骨上的进入点。该操作还包括5008，基于目标点和确定的进入点的用户指定来生成手术轨迹计划。
[0167]
在一些实施方案中，操作5008用于基于目标点和确定的进入点的用户指定来生成手术轨迹计划，该操作包括限定手术轨迹计划中的目标点和进入点作为相对于图像坐标系的位置。
[0168]
在一些实施方案中，操作5008用于基于目标点和确定的进入点的用户指定来生成手术轨迹计划，该操作包括限定手术轨迹计划中的目标点和进入点作为相对于第一放射学患者图像和第二放射学患者图像的位置。
[0169]
在一些实施方案中，操作4704用于获得限定在合并的第一放射学患者图像和第二放射学患者图像中捕获的患者的颅骨上的进入点和患者的脑中的目标点的手术轨迹计划，该操作包括显示图形手术器械，该图形手术器械表示在患者的颅手术规程期间使用的物理手术器械。该操作还包括控制响应于接收用户输入，控制显示的图形手术器械相对于在合并的第一放射学患者图像和第二放射学患者图像中捕获的患者的颅骨上的进入点和患者的脑中的目标点的角取向和位置。该操作还包括存储图形手术器械在手术轨迹计划中的角取向和位置的指示。
[0170]
当选择预设轨迹时，外科医生计划它们的轨迹和患者图像上的手术植入物的位置。轨迹由患者的颅骨上的进入点和脑中的目标点限定。用户可以创建和比较在作为案例的一部分的所有共配准mr和ct图像集上的轨迹。
[0171]
预设轨迹可用于外科医生在创建新轨迹时进行选择。在图像坐标系中限定了预设轨迹或“预设”。系统的默认预设坐标获取自公布的文献。软件为每个默认预设的来源提供引用。弹出屏显画面允许选择来自先前案例、文献或先前患者的轨迹。选择所需的轨迹。一旦进行了选择，可以在患者图像上查看预设轨迹。
[0172]
当选择新轨迹时，用户可以在从预设轨迹或空轨迹开始时，手动计划已经添加到该案例的任何图像上的目标点和进入点。
[0173]
为了创建新轨迹，选择“+”按钮。命名该轨迹，并且在设置目标点和进入点之前限定它的颜色和宽度。点击“set target”或“set entry”，以分别限定目标点和进入点。为了调整目标点和进入点，分别点击“modify target”或“modify entry”。选择“+”按钮以添加更多轨迹。
[0174]
当限定新的预设轨迹时，用户可以将计划的轨迹保存为定制预设轨迹以用于将来的案例。预设轨迹由目标点的坐标和在图像坐标系内的进入角限定。目标坐标以毫米(mm)或以从ac至pc的距离百分比的形式输入。输入矢状进入角和冠状进入角。
[0175]
接下来，通过将患者固定到患者固定装置并稳定患者来使患者就位。图37示出了患者的固定和患者的稳定。
[0176]
为了将患者固定到患者固定装置，使患者固定硬件附接到患者。支撑固定系统包括leksell框架、crw框架或3针固定装置，例如mayfield颅骨夹具。
[0177]
为了稳定患者，将o.r.台调整到规程所需的高度。将o.r.台断电以防止手术期间任何非预期的运动。将患者稳定底座定位成使上臂的远侧端部位于手术台的上边缘处。应
优化底座的定位以避免妨碍手术室人员并允许将在规程期间使用的任何术中成像系统进入。将对应的固定适配器附接到患者固定硬件。将适配器附接到底座的远侧端部。一旦实现了患者和底座的期望定位，就拧紧底座上的所有调节旋钮并拉动轮收缩器柄部以锁定在适当位置。
[0178]
接下来，通过选择方法、验证曲线以及选择患者配准方法来配准患者位置。配准是将物理患者与手术计划配准的过程。
[0179]
在一些实施方案中，由颅手术计划系统执行的操作还包括当标记跟踪相机可跟踪在颅骨透视配准固定装置上的反射标记时确定第一条件的发生，并且当标记跟踪相机可跟踪附接到机器人臂和/或手术机器人的端部执行器的动态参照基础标记时确定第二条件的发生。该操作还进一步包括当第一条件和第二条件都持续发生时，允许执行操作以沿第一平面获得患者的颅结构的第一放射学患者图像，并且沿与第一平面成角度偏移的第二平面获得患者的颅结构的第二放射学患者图像。
[0180]
在一些实施方案中，由颅手术计划系统执行的操作还包括在将包括基准的配准固定装置附接到患者的颅结构之后，沿第一平面获得患者的颅结构和基准的第一放射学患者图像，并且沿与第一平面成角度偏移的第二平面获得患者的颅结构和基准的第二放射学患者图像。
[0181]
在一些实施方案中，由颅手术计划系统执行的操作还包括将在配准框架上的基准的位置与在第一放射学患者图像和第二放射学患者图像中捕获的基准的位置配准。该操作还进一步包括基于将在配准框架上的基准上的位置与在第一放射学患者图像和第二放射学患者图像中捕获的基准的位置配准，显示在第一放射学患者图像和第二放射学患者图像中捕获的颅结构的三维图形表示上叠加的配准固定装置的三维图形表示。
[0182]
在一些实施方案中，配准固定装置还包括反射标记。另外，由颅手术计划系统执行的操作还包括接收由相机跟踪系统相对于光学坐标系跟踪的反射标记的位置。该操作还包括将在图像坐标系中的配准框架上的基准的位置与在光学坐标系中的反射标记的位置配准。
[0183]
在一些实施方案中，由颅手术计划系统执行的操作还包括在将配准固定装置附接到患者的颅结构之后，沿第一平面获得患者的颅结构和配准固定装置的第一放射学患者图像，并且沿与第一平面成角度偏移的第二平面获得患者的颅结构和配准固定装置的第二放射学患者图像。
[0184]
有四种可用于配准患者的方法：
[0185]
·
术中ct(ict)配准
[0186]
·
ct-透视配准
[0187]
·
leksell框架配准
[0188]
·
crw框架配准。
[0189]
选择所需的患者配准方法以遵循该配准方法的正确工作流程。
[0190]
器械验证步骤用于所有配准方法。在验证之前必须组装器械。如下验证每个器械：
[0191]
1.将待验证的器械的末端置于可互换导向端部执行器、cdrb或fra中的验证缺口内。
[0192]
2.确保器械可见并保持稳定。
[0193]
3.弹出屏显画面出现在验证器械页面上以指示验证进度。
[0194]
一旦验证完成，在屏幕上指示验证状态。如果验证已经失败(表示为红色带叉圆圈)，必须重复验证直到其成功(表示为绿色圆圈)。
[0195]
下文讨论术中计算机断层扫描(ict)配准。
[0196]
当选择ict配准时，将患者参照物在配准之前附接到患者固定硬件。如果使用leksell框架用于患者固定，则leksell fra或cdrb可以用作患者参照物。如果使用crw框架用于患者固定，则crw fra或cdrb可以用作患者参照物。如果使用3针固定装置，则必须使用cdrb作为患者参照物。当使用fra时，将fra附接到框架基座。当使用cdrb时，将颅骨关节运动臂附接到固定适配器，然后将cdrb附接到臂。将一次性反射标记附接到患者参照物的标记柱。在相机方向上将反射标记定位在cdrb上。应注意患者参照物的初始放置，以免干扰手术规程。
[0197]
监视标记保持器可以刚性附接到患者固定装置，以跟踪与患者参照物的相对距离，从而在规程期间监测患者参照物中的非预期移位。将一次性反射标记附接到保持器上的标记柱。
[0198]
为了配准ict配准固定装置的固定设置，将ict配准夹具放置在配准固定装置上并旋转90
°
以固定。从下侧按压锁定柱并将销旋转90
°
，直到使销就位以固定该固定装置。
[0199]
将ict配准夹具附接到颅骨关节运动臂。调节该臂，使得配准固定装置中的金属基准尽可能靠近手术部位，同时将光学标记保持为相机可见，如图38所示。图38示出了附接到颅骨关节运动臂的ict配准夹具的示例。只有嵌入夹具中的金属基准才需要在3d图像中(非反射标记)。重要的是，ict配准固定装置不会在图像采集和执行解剖结构界标检查之间移动。为了移除ict配准固定装置，使ict配准夹具从颅骨关节运动臂旋出。
[0200]
提示用户确认用于ict图像收集的手术部位的设置。这确保所有导航项目是相机可见的。在ict配准设置完成之后，拍摄快照以记录患者参照物和ict的位置。
[0201]
术中ct成像系统用于获取含有患者解剖结构和ict配准固定装置的ct图像。可以从usb驱动器或硬盘驱动器加载图像。如果图像经由以太网传输，则当传输完成时，图像自动出现在硬盘驱动器上。
[0202]
检测ict基准。将七个ict基准显示在颅骨应用的右侧栏上。每个基准包括显示以检测到的基准为中心的三个正交平面的组合的视图。准确检测到的基准应在颅骨应用中显示为圆形。点击右侧栏中的任何基准使该基准在视口中居中，并且允许用户修改其在任何2d视图中的位置。在优化检测到的ict基准与标称ict基准间隔之间的拟合之后，软件显示残留的基准配准误差。较低的值指示更准确的配准。
[0203]
必须将ict图像合并到图像坐标系。这通过将图像合并到主图像或合并到已经合并到主图像的任何其他图像来实现。
[0204]
在确认ict基准之后，提示用户将来自ict的配准转移到患者参照物阵列以完成配准。
[0205]
下文讨论了计算机断层扫描(ct)-透视配准。
[0206]
当设置ct-透镜的配准时，透视配准固定装置附接到c形臂上的图像增强器。将夹具上的旋钮顺时针旋转直到拧紧。确保在c形臂处于适当位置之后，患者参照物对相机可见。
[0207]
监视标记保持器可以刚性附接到患者固定装置，以跟踪与患者参照物的相对距离，从而在规程期间监测患者参照物中的非预期移位。将一次性反射标记附接到保持器上的标记柱。
[0208]
为了选择ct图像和患者参照物，用户必须首先选择用于配准的3d图像和患者参照物。在右侧栏上的下拉菜单中选择配准3d图像。合并到主图像坐标系的所有ct图像可用作配准ct图像。将用于配准的患者参照物显示在右侧栏的下半部上。点击选择的患者参照物以循环通过所有可用的患者参照物。
[0209]
为了采集和配准图像，获取患者的两个透视图像(一个前后(ap)图像和一个侧向图像)。侧向图像能够以真实的侧向图像获取，或者能够以与ap图像成至少30
°
的任何角度获取。用户应选择侧向图像角度以使图像中的患者内容最大化，并且使来自患者固定硬件的金属伪影最小化。
[0210]
在采集透视图像之前必须满足以下四个条件：
[0211]
1.患者参照物通过相机是可见的。
[0212]
2.透视配准固定装置附接到c形臂并通过相机可见。
[0213]
3.颅手术计划系统(例如，excelsiusgps系统)与c形臂的连接是活动的。
[0214]
4.c形臂是静止的。
[0215]
当为图像捕获准备就绪时，右侧栏上的每个指示灯变为绿色。当所有四个指示灯都是绿色时，采集术中透视图像，直到捕获所有期望的图像。图39示出了在颅骨应用中的图像采集和配准的示例。
[0216]
当采集图像时，用户可以将图像分配为ap图像或侧向图像，或者用户可以删除图像。一旦选择了期望的ap图像和侧向图像后，点击右侧栏中的“run”按钮以运行配准算法。
[0217]
当验证配准时，在导航之前对配准进行视觉验证。从ct图像创建的数字重建放射图像(drr)和透视图像交替以确认正确配准。合并标度(1至10)用于确认图像配准。得分6-10指示良好的图像对准。对于5或更少的得分，在继续进行之前再次检查图像，执行界标检查或重新拍摄图像。点击“next”按钮来完成。
[0218]
下文讨论leksell框架配准。
[0219]
图40示出了在颅骨应用中leksell框架的图像采集和配准的示例。
[0220]
当采集和导入leksell框架的图像时，leksell ct定位器附接到leksell框架基座。使用框架和附接的框架定位器采集患者的ct图像。确保整个框架定位器在ct图像中可见。可以在术前或术中采集ct图像，前提条件是在框架基座与患者之间的刚性连接从采集ct图像直至执行手术的时间内得到保持。
[0221]
为了执行患者参照物附接，移除定位器并将fra附接到框架基座。将一次性反射标记附接到患者参照物上的标记柱。
[0222]
监视标记保持器可以刚性附接到患者固定装置，以跟踪与患者参照物的相对距离，从而在规程期间监测患者参照物中的非预期移位。将一次性反射标记附接到保持器上的标记柱。
[0223]
当执行leksell定位器基准检测时，提取ct图像的两个切片，并且在软件中对每个切片执行框架检测算法以检测与定位器图案的交点。用户必须通过点击右侧栏上的列表中的点来确认和/或修改检测到的交点位置(每次一个)。在放置所有基准之后，计算框架配
准。
[0224]
当执行leksell图像合并时，必须将ct图像合并到主图像坐标系。这通过将图像合并到主图像或合并到已经合并到主图像的任何其他图像来实现。软件要求用户确认图像合并。
[0225]
可以获得针对计划轨迹中的每个轨迹计算的框架环坐标和弧坐标。如果不使用机器人臂，则可以使用坐标将leksell环和弧与所选轨迹对准。
[0226]
图41示出了在颅骨应用中的轨迹坐标的示例。
[0227]
下文讨论了cosman-roberts-wells(crw)框架配准。
[0228]
当采集和导入crw框架的图像时，首先将crw定位器附接到crw框架基座。
[0229]
用附接的框架和框架定位器获取患者的ct图像。确保在ct图像中存在整个框架定位器。可以在术前或术中采集ct图像，前提条件是在框架基座与患者之间的刚性连接从采集ct图像直至执行手术的时间内得到保持。
[0230]
移除定位器并将fra附接到框架基座。将一次性反射标记附接到患者参照物的标记柱。
[0231]
监视标记保持器可以刚性附接到患者固定装置，以跟踪与患者参照物的相对距离，从而在规程期间监测患者参照物中的非预期移位。将一次性反射标记附接到监视标记保持器的标记柱。
[0232]
当检测crw定位器基准时，提取ct图像的一个切片，并且在软件中对切片执行框架检测算法以检测与定位器图案的交点。用户必须验证和/或修改检测到的交点位置(每次一个)。在放置所有基准之后，计算框架配准。
[0233]
图42示出了在颅骨应用中的crw定位器基准检测的示例。
[0234]
当合并crw图像时，必须将ct图像合并到主图像坐标系。这通过将图像合并到主图像或合并到已经合并到主图像的任何其他图像来实现。软件要求用户确认图像合并。
[0235]
然后针对每个计划的轨迹获得计算的框架环坐标和弧坐标。如果不使用机器人臂，则可以使用坐标将crw环和弧与所选轨迹对准。
[0236]
图43示出了针对颅骨应用中每个计划轨迹获得的计算的框架环坐标和弧坐标的示例。
[0237]
接下来，检查界标以验证配准。配准完成后，应执行界标检查或验证，以确保成功计算了配准。使用验证探头或轨迹探头，接触解剖结构界标并验证对应位置显示在系统监视器上。可使用例如2-3个界标来重复此过程。
[0238]
通过使校验探针或轨迹探针指向而不接触监视标记，来配准监视标记。当激活时，监视标记框变为绿色。监视标记可用于提供患者参照物在手术期间不移动时的额外验证。如果监视标记指示患者参照物的显著移动，则执行解剖结构界标检查。如果界标检查令人满意，则重新配准监视标记。如果界标检查失败，则重新配准患者。
[0239]
如果使用ict配准方法，在继续进行之前移除ict配准固定装置和夹具。图44示出了在移除ict配准固定装置和夹具之后颅骨应用中的图像的示例。
[0240]
接下来，导航所选的轨迹。
[0241]
颅骨应用的导航页允许用户根据轨迹计划可视化所导航的器械和相对于患者解剖结构的轨迹对准。机器人臂将可互换导向端部执行器精确地对准计划轨迹。
[0242]
为了激活轨迹计划，选择屏幕右侧的期望轨迹。当轨迹标记被突出显示并且机器人臂可以通过套环或按压脚踏开关移动时，轨迹计划是活动的。机器人臂首先向上移动以清除手术野中的障碍物，然后在轨迹上移动，随后沿着轨迹向下移动。一旦在轨迹上移动，机器人臂就沿轨迹向上/向下移动，但不会移动脱离轨迹，除非取消选择轨迹计划。
[0243]
然后根据当前轨迹将器械或植入物插入期望的深度。在规程期间监测监视标记。如果监视标记指示患者参照物的显著移动，则执行解剖标志检查。如果界标检查令人满意，则重新配准监视标记。如果界标检查失败，则重新配准患者。
[0244]
图45示出了用于监测手术期间器械或植入物的监视标记的颅骨应用中的图像的示例。
[0245]
如果使用leksell或crw框架配准方法，则计算框架坐标以显示颅骨应用中的leksell或crw框架坐标。
[0246]
如果活动患者参照物是fra，则可以执行从fra至cdrb的配准转移。如果需要在规程期间从框架基座移除fra，则这是有帮助的。
[0247]
接下来，用至少一个术后图像(postop image)验证所选轨迹的准确度。
[0248]
可以通过采集术后ct图像、将其合并到主图像坐标系、并识别术后图像中的植入物，来验证植入物的放置准确度。
[0249]
在采集术后图像之后，将ct图像导入硬盘驱动器，并将图像合并到主图像坐标系。选择轨迹，创建代表植入物的虚拟引导对象。限定沿着每个植入物的最多四个接触位置。一旦限定了接触位置，则软件就报告在每个接触位置和目标位置之间的欧几里得距离(以毫米(mm)为单位)，以及在每个接触位置和计划轨迹之间的最短距离。显示计划轨迹与检测到的引导对象之间的总角度，以度为单位。
[0250]
图46示出了在颅骨应用中植入物放置的准确度验证的示例。
[0251]
在一些实施方案中，颅手术计划系统包括手术机器人，该手术机器人具有机器人基座、联接到机器人基座的机器人臂、以及联接到机器人臂的端部执行器，该端部执行器被配置成引导手术器械的移动。颅手术计划系统还包括相机跟踪系统，该相机跟踪系统被配置成输出跟踪信息，该跟踪信息指示反射标记在手术机器人上的位置和反射标记在附接到患者的颅结构的配准固定装置上的位置。至少一个处理器执行操作以获得患者的第一患者图像和第二患者图像，并且基于来自相机跟踪系统的跟踪信息来跟踪端部执行器相对于在第一患者图像和第二患者图像中捕获的颅结构的位姿。
[0252]
在一些实施方案中，至少一个处理器执行操作以接收手术轨迹计划并控制至少一个马达的移动，该至少一个马达可操作地连接以基于手术轨迹计划使机器人臂相对于机器人基座移动。
[0253]
在一些实施方案中，由颅手术计划系统执行的操作还包括基于手术轨迹计划确定端部执行器的目标位姿。该操作还进一步包括基于手术轨迹规划的目标位姿和由跟踪信息指示的端部执行器的当前跟踪位姿生成转向信息，该转向信息指示端部执行器需要相对于患者的颅结构移动的位置。
[0254]
在一些实施方案中，由颅手术计划系统执行的操作还包括基于转向信息控制至少一个马达的移动以引导端部执行器的移动，因此端部执行器相对于患者的颅结构以目标位姿定位。
[0255]
进一步的定义和实施方案：
[0256]
在本公开的各种实施方案的以上描述中，本公开的各方面可以许多能够取得专利的类别或上下文中的任一者举例说明和描述，这些能够取得专利的类别或上下文包括任何新的和有用的过程、机器、制造或物质组成，或其任何新的和有用的改进。因此，本公开的各方面可以完全硬件、完全软件(包括固件、驻留软件、微代码等)或组合软件和硬件具体实施来实现，这些具体实施在本文中可能全部被一般性地称为“电路”、“模块”、“部件”或“系统”。此外，本公开的各方面可采取计算机程序产品的形式，该计算机程序产品包括其上具体体现计算机可读程序代码的一个或多个计算机可读介质。
[0257]
可使用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子、磁、光、电磁或半导体系统、设备或装置，或前述项的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例(非穷举性列表)将包括以下这些：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或闪存)、具有中继器的适当光纤、便携式光盘只读存储器(cd-rom)、光学存储装置、磁存储装置或前述项的任何合适的组合。在本文档的上下文中，计算机可读存储介质可以是可包含或存储由指令执行系统、设备或装置使用或结合指令执行系统、设备或装置使用的程序的任何有形介质。
[0258]
计算机可读信号介质可以包括例如在基带中或作为载波的一部分的传播数据信号，其中具体体现有计算机可读程序代码。这种传播信号可采用多种形式中的任一种，包括但不限于电磁、光学或它们的任何合适的组合。计算机可读信号介质可以为不是计算机可读存储介质并且可传送、传播或传输供指令执行系统、设备或装置使用或与指令执行系统、设备或装置结合使用的程序的任何计算机可读介质。具体体现在计算机可读信号介质上的程序代码可使用任何适当的介质来传送，包括但不限于无线、有线、光纤线缆、rf等，或前述项的任何合适的组合。
[0259]
用于执行本公开的各方面的操作的计算机程序代码可用一种或多种编程语言的任何组合来编写，包括：面向对象的编程语言，诸如java、scala、smalltalk、eiffel、jade、emerald、c++、c#、vb.net、python等；传统过程编程语言，诸如“c”编程语言、visual basic、fortran2003、perl、cobol 2002、php、abap；动态编程语言，诸如python、ruby和groovy；或其他编程语言。程序代码可完全在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为独立软件包执行、部分地在用户计算机上执行且部分地在远程计算机上执行、或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可通过任何类型的网络连接到用户计算机，包括局域网(lan)或广域网(wan)，或者可连接到外部计算机(例如，使用因特网服务提供商通过因特网)或在云计算环境中，或者作为服务诸如软件即服务(saas)来提供。
[0260]
在本文中参考了根据本公开的实施方案的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述本公开的各方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可由计算机程序指令来实现。可将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生机器，使得经由计算机或其他可编程指令执行设备的处理器执行的指令创建用于实现在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的机制。
[0261]
还可将这些计算机程序指令存储在计算机可读介质中，这些指令在被执行时可指
示计算机、其他可编程数据处理设备或其他装置以特定方式起作用，使得这些指令当存储在计算机可读介质中时产生包括指令的制品，这些指令在被执行时致使计算机实现在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作。还可将计算机程序指令加载到计算机、其他可编程指令执行设备或其他装置上，以致使在计算机、其他可编程设备或其他装置上执行一系列操作步骤，从而产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的过程。
[0262]
应当理解，本文所用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，并且并非旨在对本发明进行限制。除非另有限定，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还应当理解，诸如在常用词典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应当以理想化或过于正式的意义来解释，除非本文明确地如此定义。
[0263]
附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各方面的系统、方法和计算机程序产品的可能具体实施的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个框可表示包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令的代码的模块、段或部分。还应当指出的是，在一些另选的具体实施中，框中指出的功能可不按照附图中指出的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个框可能实际上基本上同时执行，或者这些框可能有时以相反顺序执行。还应当指出的是，框图和/或流程图中的每个框以及框图和/或流程图中的框的组合可由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或由专用硬件和计算机指令的组合来实现。
[0264]
本文所用的术语仅用于描述特定方面的目的，并且并非旨在对本公开进行限制。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还应当理解，术语“包含”和/或“包括”在本说明书中使用时，规定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或添加。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。在附图的整个描述中，类似的参考标号表示类似的元件。
[0265]
以下权利要求书中的任何装置或步骤加功能元件的对应结构、材料、动作和等同物旨在包括任何所公开的结构、材料或动作，以与如具体要求保护的其他受权利要求书保护的元件组合地执行该功能。本公开的描述出于举例说明和描述的目的进行了呈现，但不旨在穷举或将本公开限于所公开的形式。在不脱离本公开的范围和精神的情况下，许多修改和变型对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。为了最好地解释本公开的原理和实际应用，并且为了使本领域的其他普通技术人员能够理解具有适合于所设想的特定用途的各种修改的本公开，选择并描述了本公开的各方面。