CN104000654A - 用于计算外科手术设备位置的计算机实现技术 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于计算外科手术设备相对于由成像设备成像的患者区域的位置的计算机实现方法。外科手术设备和成像设备之一与标记具有预定第一位置关系，具有包括所述标记的视场的第一摄像机与另一设备具有预定第二位置关系。将所述位置关系存储为校准数据。本技术的方法实现包括以下步骤：从成像设备接收表示成像患者区域的术中拍摄第一图像数据；从第一摄像机接收表示标记的术中拍摄第二图像数据；以及基于所述第一和第二图像数据及校准数据，在术中计算至少部分外科手术设备相对于成像患者区域的位置。

Description

用于计算外科手术设备位置的计算机实现技术
技术领域
本公开总体上涉及计算机辅助外科手术。具体地，呈现了一种用于计算术中成像患者相对于外科手术设备的位置的技术。所述技术可以实现为一种方法、计算机程序产品、计算设备和用于计算机辅助外科手术的系统。
背景技术
通常基于手术前拍摄的图像数据(例如，磁共振成像(MRI)或计算机断层扫描(CT)数据)来执行图像引导外科手术。如果在外科手术期间没有发生明显改变，则这些术前拍摄的图像数据是非常准确的。然而，例如在外科手术期间存在许多不同因素可能影响组织移动，因此造成在外科手术之前获取的图像中无法反映出的改变。在软组织区域中，这些移动非常普遍(在神经外科中将这种改变也称为脑移位问题)。
为了避免这种问题，建议在外科手术过程期间连续更新图像数据。为此，使用术中(intra-0perative)成像方法。这些方法包括例如实时超声成像。
一旦外科手术设备也位于成像设备的视场中，则术中拍摄图像数据在将外科手术设备(例如，活检针)置于患者目标区域时会向外科医师提供现场反馈。主要限制在于难以在实时患者图像中始终获得例如外科手术设备末梢部分和目标区域的优化视图。例如，当使用二维图像时，仅能可视化与图像平面相交的外科手术设备的近端部分(proximal part)。
由于通常不受约束地进行外科手术过程，其中超声探针和外科手术设备可以同时自由移动和朝向，可视化变得更加困难。此外，优化视图是了解外科手术设备相对于重要解剖结构的位置的关键。在术中图像中通常将共面方法用于可视化外科手术设备，其中在图像平面内机械地引导外科手术设备。然而，这种引导限制了成像设备和外科手术设备的可能位置配置。
为了最佳地引导外科医师，宝贵的是在图像中重现外科手术设备之前，获知如何调整该外科手术设备以便将外科手术设备引向感兴趣的解剖区域。为此，需要相对于术中图像定位和可视化工具。通过直接方法提供这些附加信息帮助外科医师例如击中目标，并阻止对其他组织的损伤。还提供附加信息来实现对外科手术设备更准确的放置。
发明内容
本公开的一个目标在于提供一种计算机实现技术，以便有效计算外科手术设备相对于术中成像患者的位置。
根据一个方面，提供了一种计算外科手术设备相对于由成像设备成像的患者区域的位置的计算机实现方法。外科手术设备和成像设备之一与标记具有预定第一位置关系，具有包括所述标记的视场的第一摄像机与另一设备具有预定第二位置关系。提供了指示第一和第二位置关系的校准数据。所述方法包括：从成像设备接收表示成像患者区域的术中拍摄第一图像数据；从第一摄像机接收表示标记的术中拍摄第二图像数据；以及基于所述第一和第二图像数据和校准数据，在术中计算至少部分外科手术设备相对于成像患者区域的位置。
成像患者区域可以是二维区域(即，图像平面)或三维图像(即，图像空间)。成像设备可以在操作期间检测或不检测外科手术设备。例如，无论外科手术设备处于成像设备的图像平面还是图像空间，均可以执行计算步骤。当外科手术设备处于成像设备的图像平面或图像空间之外时，也可以因此计算外科手术设备或其一部分相对于成像患者区域的位置。在这种情况下，计算出的相对位置可以用于确定外科手术设备相对于所述图像平面或图像空间的投影、轨迹或其投影轨迹。当外科手术设备进入图像平面或图像空间并可由成像设备检测时，第一图像数据也可以表示外科手术设备(例如，可以在成像患者区域中可视化外科手术设备本身)。
如上所述，校准数据指示位置关系。位置关系可以以数学方式定义，例如，通过变换参数等。在一个实施例中，所述第一位置关系由标记的坐标系与外科手术设备或成像设备的坐标系之间的第一变换来定义，所述第二位置关系由第一摄像机的坐标系与另一设备的坐标系之间的第二变换来定义。第一变换和第二变换均可以由变换参数集来定义。
校准数据还可以描述成像设备的坐标系和所述成像设备拍摄图像(例如，第一图像数据)的坐标系之间的第三变换。备选地或附加地，校准数据可以描述第一摄像机的坐标系和由第一摄像机拍摄图像(例如，第二图像数据)的坐标系之间的第四变换。第三变换和第四变换均可以由变换参数集来定义。在一个实施例中，第三变换和第四变换中的至少一个由(例如，从三维空间到二维图像平面的)投影函数来定义。
标记可以至少部分地对第一摄像机可视。此外，对于标记，通常可以根据第二图像数据来确定标记(例如，几何)特性。校准数据还可以描述标记的几何特性。标记的几何特性可以以多种方式定义。在一个实施例中，标记包括多个(例如，3个、4个或更多)单独标记物。在这种实施例中，在标记的坐标系中，标记的几何特性可以由标记物彼此之间的位置来定义。根据另一实施例，标记是二维图案或三维物体，其中图案或物体的形状可以在标记的坐标系中定义标记的几何特性。
计算步骤可以包括：确定标记的坐标系与第一摄像机和由第一摄像机拍摄图像中至少一个的坐标系之间的第五变换。第五变换可以由变换参数集来描述。此外，第五变换可以涉及标记的(已知)几何特性和由第一摄像机拍摄的第二图像数据所识别的标记的形状。作为一个示例，可以基于从与第一摄像机相关的二维图像平面到标记的坐标系的透视背投影来定义第五变换。这样，可以求解从第一摄像机拍摄图像到标记的坐标系的透视背投影的方程系统。
计算步骤可以包括确定外科手术设备或其一部分相对于成像患者区域(例如，在成像设备和由成像设备拍摄图像中至少一个的坐标系)的位置。这样，可以基于第六变换来确定外科手术设备或其一部分的位置。可以由根据第一到第四变换中一个或多个的变换参数获得的变换参数来定义第六变换。例如，可以基于第一变换、第二变换和第五变换来确定在成像设备和由成像设备拍摄图像中至少一个的坐标系内，外科手术设备或其一部分的位置。还可以根据一个或多个其它变换得到第五变换，例如，根据第四变换和第七变换，其中第七变换将标记的坐标系和由第一摄像机拍摄图像的坐标系相关联。
通常可以针对二维图像平面或三维图像空间提供第一图像数据和第二图像数据。在针对图像平面提供第一图像数据的情况下，计算步骤可以包括：确定一个或多个外科手术设备的图像平面交点、外科手术设备的投影、轨迹和投影轨迹。在更通用的方法中，计算步骤可以包括确定外科手术设备或其一部分相对于患者或成像患者区域的投影、轨迹和投影轨迹中的至少一个。
这里所述方法还包括：基于至少部分外科手术设备和成像患者区域之间的计算出的相对位置，向外科医师提供计算机辅助引导，以便相对于患者或成像患者区域导航外科手术设备或其一部分。在一个实施例中，计算机辅助引导可以包括可视化外科手术设备或其一部分相对于成像患者区域计算出的投影、轨迹或投影轨迹(例如，通过在可视化第一图像数据上叠加外科手术设备的投影、轨迹和／或投影轨迹)。备选地或附加地，计算机辅助引导可以包括声学和触觉反馈之一或二者。
在一个变体中，这里所述的方法可以包括：从安装在外科手术设备之上或之中的第二摄像机接收第三图像数据。可选地，当利用外科手术设备执行外科手术过程时，第二摄像机可以具有包括至少部分患者目标区域的视场。可以对第三图像数据进行可视化。作为一个示例，可以以叠加在第一图像数据上的形式对第三图像数据进行可视化。此外，作为另一备选，可以来连同可视化计算机辅助引导一同对第三图像数据进行可视化(例如，以叠加的形式)。
可以以一个或多个自由度计算外科手术设备或其一部分的位置。作为一个示例，可以以4个自由度、5个自由度或6个自由度来计算位置。当以4或5个自由度计算位置时，可以不考虑外科手术设备的滚动角和／或外科手术设备的深度信息(例如，相对于患者身体表面的预定表面)。
还提供了一种包括程度代码部分的计算机程序产品，用于当通过计算设备执行计算机程序产品时执行这里所述的方法和方法方面中的任何的步骤。计算机程序产品可以存储在计算机可读记录介质上，例如，硬盘、CD-ROM、DVD或半导体存储器。此外，可以通过网络连接下载来提供计算机程序产品。
根据另一方面，提供了一种计算设备，用于在手术中计算外科手术设备相对于由成像设备成像的患者区域的位置。外科手术设备和成像设备之一与标记具有预定第一位置关系；具有包括所述标记的视场的第一摄像机与另一设备具有预定第二位置关系。提供指示了第一和第二位置关系的校准数据。所述设备包括第一数据接口，配置为从成像设备接收表示成像患者区域的术中拍摄第一图像数据；第二图像数据接口，配置为从第一摄像机接收表示标记的术中拍摄第二图像区域；以及处理器，配置为基于所述第一和第二图像数据及校准数据，在术中计算至少部分外科手术设备相对于成像患者区域的位置。
第一数据接口和第二数据接口中的每个可以实现为软件接口、硬件接口或其组合。第一数据接口和第二数据接口可以集成为单个数据接口。
计算设备还可以包括输出接口，配置为向外科医师提供计算机辅助引导，以便相对于患者或成像患者区域导航外科手术设备。输出接口可以是显示设备，例如，计算机监控器或触摸屏。备选地或附加地，输出接口可以配置为提供声学和触觉反馈中的至少一个。
还提供了一种计算机辅助外科手术的系统，包括这里所述的计算设备、第一摄像机和标记。所述系统可以附加地包括外科手术设备和成像设备中的至少一个。
根据第一实施例，第一摄像机安装在外科手术设备之上或之中，标记设置在成像设备上。根据第二实施例，第一摄像机安装在成像设备之上或之中，标记设置在外科手术设备上。可以结合第一和第二实施例，将专用第一摄像机安装在外科手术设备和成像设备中的每个之上或之中。类似地，专用标记可以设置在外科手术设备和成像设备的每个之上。
外科手术设备可以具有配置为插入患者身体内的近端和配置为由外科医师操控的远端。在一个实施例中，可以相对于外科手术设备的近端预先定义第一和／或第二预定关系。当外科手术设备实现为外科手术工具时，远端可以实现为工具末梢。通常，外科手术设备可以是注射针、切除探针、活检针、电极、导管(例如，刚性导管)或任何类似装置之一。
成像设备可以包括手持成像探针。在这样的实施例中，可以相对于成像探针预先定义第一和／或第二位置关系。通常成像设备可以实现为多种形式，例如，实现为超声成像设备、显微镜、gamma摄像机或X射线设备。
这里所述的系统还可以包括安装在外科手术设备之上或之中的第二摄像机。第二摄像机可以具有包括至少部分患者目标区域的视场。在一个实施例中，视场的方向沿着外科手术设备的纵轴。可以在显示单元或其他上可视化由第二摄像机拍摄的第三图像数据。
此外，系统可以包括安装在外科手术设备之中或之上的投影仪。备选地，投影仪也可以安装在成像设备上。投影仪配置为在患者(例如，患者身体)上投影可视化数据。可视化数据可以包括：第一图像数据；计算出的至少部分外科手术设备的位置(例如，相对于患者图像)；外科手术设备或其一部分的投影、轨迹和投影轨迹中的至少一个；以及计算机辅助引导。
附图说明
根据结合附图对示例实施例的以下描述，将清楚本公开的其它方面、细节和优点，其中：
图1示意性地示出了用于计算并进一步处理外科手术设备相对于由成像设备拍摄的患者图像的位置的系统的实施例；
图2是示出了这里所述技术的方法实施例的流程图；
图3示意性地示出了使用图1系统实施例的外科手术情景；
图4示意性地示出了在使用图1系统的导航处理期间向外科医师呈现的屏幕截图；
图5是示出了与外科手术设备和患者图像数据之间的相对位置有关变换的示意图；以及
图6示意性地示出了与向外科医师提供计算机辅助引导以便导航外科手术设备有关的修改实施例。
具体实施方式
在示例实施例的以下描述中，为了解释而不是限制的目的，描述了具体细节(例如，特定方法、功能和过程)以便提供对这里所述技术的全面理解。本领域技术人员将清楚本技术可以实践在脱离这些具体细节的其它实施例中。例如，尽管以下实施例将部分地基于超声成像设备和外科手术针来进行描述，然而显而易见的是也可以使用不同类型成像设备和其它外科手术设备来实现这里所述技术。
此外，本领域技术人员可以理解，可以使用连同编程微处理器的软件功能、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)或通用目的计算机来实现这里所解释的方法、功能和步骤。同样可以理解尽管以下实施例将主要在方法和设备的背景下进行描述，然而本公开也可以表现为计算机程序产品，可以加载以便在计算设备或包括一个或多个处理器和一个或多个作为存储设备的存储器的分布式计算机系统上运行，其中所述一个或多个存储器配置为存储一个或多个可以执行这里所公开方法、功能和步骤的程序。
图1示出了计算机辅助外科手术的系统100的实施例。如图1所示，系统100包括计算设备110(例如，个人平板或膝上型计算机)、显示设备120(例如，触摸屏或计算机监控器)和外部存储设备130(例如，提供数据库或其它数据系统的硬盘或半导体存储器)。系统100还包括成像设备140，配置为在术中拍摄患者区域的图像数据。成像设备140可以是能够连续拍摄患者的实时图像数据的实时成像设备(例如，每秒一帧或更多图像帧)。备选地，成像设备140可以配置为紧接在外科手术过程之前或在外科手术过程期间非连续地拍摄图像数据(例如，仅紧接在外科手术过程之前一次，或仅在外科手术过程期间若干次)。
通常，成像设备140可以是不受约束的可操作设备、机械引导设备或完全静止设备(fully stationery device)。在成像设备是不受约束可操作设备的情况下，可以将其配置为上述连续拍摄患者的图像数据。如果成像设备140是机械引导或静止设备，则可以将其配置为非连续地拍摄患者图像数据。
系统100还包括外科手术设备150，用于在外科手术过程中使用。如这里所理解的，也可以将对患者的诊断或处置理解为是外科手术过程。外科手术设备150可以是不受约束的可操作设备(即，没有任何机械引导)或受引导的设备。在后者的情况下，外科手术设备150可以利用机器人全自动或半自动操作。备选地，机械引导可以呈现为由外科医师限制外科手术设备150的移动。
显示设备120配置为在外科手术过程中，可视化由成像设备140连续或非连续拍摄的图像数据。显示设备120还配置为可视化计算机辅助引导，以便外科医师导航将在下文详细描述的外科手术设备150。应注意，这种引导也可以通过声学或触觉反馈来提供。
如图1所示，系统100包括摄像机160和标记170。摄像机160配置为在术中拍摄标记170的图像数据。可选地，可以提供第二摄像机160A。第二摄像机160A安装在外科手术设备150之上或之中，并具有包括由外科手术设备150指定的患者区域的视场。作为一个示例，当使用的外科手术设备150具有指向患者的纵向轴时，通常视场可以沿外科手术设备150的纵轴延伸。此外，提供了投影仪165。投影仪165能够将由一个或多个成像设备140和第一摄像机160提供的图像数据投影到患者上。
标记170可以是有源标记(例如，发射由摄像机160检测的辐射)。备选地，标记170可以是无源标记。在无源标记的情况下，标记170可以具有反射特性。然后可以设置其它辐射发射器，摄像机160可以配置为检测由标记170反射的辐射。在其他配置中，将标记170简单地印刷在成像设备140上，或印刷到能够刚性(rigidly)附着到成像设备140的载体上。
摄像机160与成像设备140和外科手术设备150之一具有预定位置关系，类似地标记170与另一设备150、140具有预定关系。在本实施例中，通过将摄像机160和标记170分别刚性(可选地，是可释放地)附着到成像设备140和外科手术设备150来定义对应关系。
标记170可以是光学标记，在这样的情况下，摄像机160是光学设备。在其他配置下，标记170可以是红外(IR)标记，包括一个或多个IR发射器。在这样的情况下，摄像机160是IR设备。
在一个实施例中，标记170包括多个单独标记物，例如色点或IR二极管。这些标记物可以具有二维或三维排列。在其它实施中，标记170包括二维图案或三维物体。
仍参考图1，系统100还可以包括至少一个用户可操作输入设备，例如，键盘、鼠标或轨迹球(未示出)，用于产生或触发产生用户交互信号。用户交互信号可以控制系统100的操作。在一个变体中，显示设备120和输入设备集成为触摸屏。触摸屏可以是平板计算机的一部分。
如图1所示，计算设备110包括至少一个数据接口112、例如中央处理单元(CPU)的至少一个处理器114和例如用于存储程序代码的硬盘或半导体存储器的内部存储设备116。数据接口112配置为输入／输出接口，用于在计算设备110和显示设备120、存储设备130、成像设备140、摄像机160、160A、投影仪165和计算机网络180(例如，本地局域网、LAN和／或互联网)之间建立有线或无线通信。
数据接口112可以实现为一个或多个硬件组件、一个或多个软件组件或一个或多个硬件组件和一个或多个软件组件的组合的形式。作为示例，数据接口112可以实现为包括一个或多个通用串行总线(USB)接口。
内部存储设备116或外部存储设备130或二者可以存储校准数据。备选地或附加地，这种校准数据可以通过计算机网络180下载。例如，外部存储设备130可以至少部分地实现为成像设备140和外科手术设备150之一或二者，以便存储与各设备相关联的校准数据。成像设备140和／或外科手术设备150所存储的对应校准数据可以由计算设备110无线读取。
在本实施例中，校准数据一方面包括指示摄像机160与成像设备140或外科手术设备150之间位置关系的数据，另一方面包括指示标记170和另一设备150、140之间位置关系的数据。例如，校准数据可以在几何上(例如，通过矢量等)定义实体140、150、160、170的相应对之间的相对位置。
可选地，校准数据还可以包括成像设备140和摄像机160的成像函数。可以由成像设备140和由成像设备140拍摄图像的坐标系之间、以及摄像机160和由摄像机160拍摄图像的坐标系之间的相应变换(例如，通过变换参数)来定义这种成像函数。在每种情况下图像都可以是二维或三维形式。
类似地，摄像机160与成像设备140或外科手术设备150之间、以及标记170与另一设备150、140之间的位置关系可以由摄像机160和一个设备140、150的坐标系之间以及标记170和另一设备150、140的坐标系之间的相应变换(例如，通过变换参数)来定义。
在一种变体中，校准数据还包括标记170的(因此已知)几何特性(例如，几何形状)的描述。可以在标记170的坐标系中提供该描述。例如，如果标记170包括多个标记物，则该描述可以包括从该坐标系中心指向每个单独标记物的矢量。在另一情况下，该描述可以包括描述标记170轮廓的坐标(例如，当标记170实现为图案或物体时)。
下文中，将参考其余附图更详细地描述图1所示系统100的操作的示例模式。应注意，这里所述可操作模式也可实现为具有不同于图1所示系统的配置的系统。
通常操作图1系统100以便在外科手术过程期间提供计算机辅助。计算机辅助可以包括针对外科医师的计算机辅助引导，以便相对于患者导航外科手术设备150或其一部分。这样，图2示出了表示用于提供计算机辅助引导的方法实施例的流程图200。应注意，这里所述技术也可以用于除计算机辅助引导之外的目的，例如，机器人外科手术或提供日志文件以便随后评估。
如流程图200所示，方法实施例包括三个(或更多)获取信息的专用步骤。在步骤202，接收表示成像患者区域的第一图像数据。第一图像数据是由成像设备140在术中拍摄的，可选地，可以是在使用成像设备140期间连续更新的。在步骤204，接收表示标记170的第二图像数据。第二图像数据是由摄像机160在术中实时拍摄并连续更新的。步骤204需要标记170至少部分地位于摄像机160的视场中。当在外科手术过程期间标记170(完全或部分地)离开摄像机160的视场时，可以由系统100产生可听或可视的警告消息。
在步骤206，检索校准数据(例如，从内部存储设备116或外部存储设备130)。上文已讨论了可以检索的多种类型校准数据。在本方法实施例中，至少检索对两对实体140、150、160、170之间的位置关系加以指示的校准数据。
应注意，可以以任何顺序执行也可以同时执行信息获取步骤202、204和208。在一个变体中，在外科手术过程期间，可以在延伸时间段内连续且并行执行图像数据接收步骤202、204。另一方面，针对特定外科手术过程，可以仅在设置系统100时执行校准数据检索步骤206。
在步骤208，基于在步骤202、204和206获取的信息来计算外科手术设备150或其一部分的位置。在手术中实时执行计算步骤208以便确定外科手术设备150相对于由成像设备140成像的患者区域的位置。可以利用外科手术设备150相对于成像患者区域的位置来可视化外科手术设备150的投影(例如，在图像平面或图像空间上)和／或其轨迹(包括在图像平面或图像空间上投影的轨迹)。
基于在步骤208计算的位置，在下一步骤210，向外科医师提供计算机辅助引导。应注意，可以并行或连续地执行步骤208和210，以便能够实时导航外科手术设备150。计算机辅助引导可以例如包括在显示设备120上显示患者图像和外科手术设备的位置(或根据该位置计算出的投影、轨迹或投影轨迹)。
下文中，将参考如图3到6所示的实施例更详细的解释以上结合图1和2所述的实施例。应注意，图3到6的实施例可以使用图1的系统100来实现，因此，将使用相同附图标记。然而，也可以使用具有不同配置的系统来实现图3到6的实施例。
图3示出了外科手术过程，其中使用类似针的器件150(下文也简称为器件150)形式的外科手术设备来处置患者。例如，器件150可以实现为活检针或注射针。可以理解，也可以使用不同外科手术设备(例如，解剖探针、电极或导管)来实现图3到6的实施例。
如图3所示，器件150具有配置为插入患者身体内的近端152和由外科医师操控的手柄形式的远端154。摄像机160可释放地附着到远离近端152的器件150上。如上所述，将摄像机160和器件150近端152(例如，工具末梢)之间的位置关系存储为校准数据。
如图3所示，成像设备是实时连续提供图像数据的手持超声探针140形式。可以理解，在其他实施例中可以使用其他形式的成像设备，例如，显微镜、gamma摄像机和X射线设备。
在图3所示实施例中，超声探针140和器件150可由外科医师自由定位，这意味着不存在针对这两个设备中任何一个的机械引导。在其它实施例中，可以按需要机械引导这两个设备之一或二者。此外，超声探针140也可以实现为相对于患者静止的形式。
超声探针140配备有标记170。在本实施例中，标记170实现为二维分布在超声探针140上的12个单独标记物。构成标记170的标记物是光学标记物，摄像机160是配置为拍摄表示标记物相对位置的图像数据的光学摄像机。使用中，排列器件150和超声探针140，使得摄像机160具有包括至少部分标记170(例如，4个或更多标记物)的视场。
标记170刚性地附着到超声探针140。换言之，在标记170和超声探针140之间存在预定位置关系，将该预定位置关系存储为校准数据。
超声探针140配置为以二维图像平面142形式拍摄患者区域的图像数据。该图像平面142在使用中延伸入患者身体，因此图像数据表示患者身体内的解剖结构。在备选实施例中，超声探针140或其它成像设备配置为以三维图像空间形式拍摄患者区域的图像数据。
根据这里所述的技术，由在术中系统100相对于超声探针140成像的患者区域来定位器件150(例如，其近端152)。一旦处理器114计算出对应位置信息，显示器120显示术中拍摄图像和辅助信息以帮助外科医师引导(或“导航”)器件150。附加信息可以包括图像平面142上器件150的投影和器件150沿着其纵轴的投影轨迹中的至少一个。附加信息帮助外科医师在患者体内非常准确地调整器件150并沿着优化轨迹向成像目标区域移动。应注意，可以在近端152进入超声探针140的图像平面142之前已提供对应辅助。
现将参考图4详细描述如图3所示的典型超声引导活检过程。图4示出了在外科手术过程期间显示单元120的屏幕。具体地，显示单元120基于由超声探针140拍摄的图像数据显示对应超声图像平面142。在较小窗口402中，对摄像机160的视场(包括部分标记170)进行可视化。窗口402允许外科医师进行控制使得器件150和超声探针140相对彼此适当排列。这意味着摄像机160的视场必须包括标记170中足够多的单独标记物(例如，4个或更多)以允许计算器件150和图像平面142之间的相对位置。
在超声引导活检过程的初始步骤中，外科医师在患者身体上放置并对准超声探针140，以便在显示设备120上可视化目标患者区域(参照图4的图像平面142)。在实现目标区域的优化可视化之后，外科医师保持超声探针140基本稳定，并拿起这里击中(hit)目标区域的器件150。如上所述，在本实施例中，器件150是允许在特定目标点处获取组织切片的活检针。当初始将器件150指向患者身体外侧时，外科医师使超声探针140上的标记170位于附着到器件150的摄像机160的视场内(参照图4的窗口402)。
只要摄像机160可以相对器件150本身定位超声探针140上的标记170，系统100就计算器件150和成像患者区域之间的相对位置(可选地，包括朝向)，并基于该位置，在所显示的超声图像上将计算的器件150近端152的轨迹与该轨迹和图像平面142的相交点重叠。图4中通过虚线来可视化计算出的轨迹，并由圆点指示相交点。此外，对器件150的近端152的当前位置的投影进行可视化。
在外科手术过程期间实时更新对应外科手术信息。这样，外科医师可以沿着优化方法轴调整器件150，该优化方法轴允许准确击中目标点。然后，外科医师在基于显示单元120的视觉反馈来校正朝向的同时沿该轨迹移动器件150，直到击中目标点。
当然，基于超声探针140和器件150之间的位置朝向关系的视觉反馈也可以是三维可视化数据。此外，可以提供外科医师如何校正器件150的当前位置或朝向以便击中目标点的任何其它反馈(例如，声音、显示量度等)。
下文中，将参考图5更详细地描述在以上结合图3和4所述的外科手术过程期间由处理器114执行的计算步骤。可以理解，可以结合其它类型成像设备和其他类型外科手术设备来执行类似处理步骤。
如图5所示，标记170与标记坐标系170K相关联，标记150(即，其近端152)与器件坐标系150K相关联。类似地，超声探针150与成像设备坐标系140K相关联，摄像机160与摄像机坐标系160K相关联。由超声探针140拍摄的图像与图像坐标系140iK相关联，由摄像机160拍摄的图像与图像坐标系160iK相关联。
由具有对应变换参数的第一变换T1来定义标记坐标系170K和成像设备坐标系140K之间的位置关系。类似地，由摄像机坐标系160K和器件坐标系150K之间的第二变换T2的变换参数来定义摄像机160和器件150之间的位置关系。可以由生产期间的校准处理(例如，专用器件或成像设备的工厂校准)或在外科手术过程之前的校准处理(例如，对通常适用于任何器件150或成像设备140的现场校准)来获得对应变换参数。
校准数据还描述成像设备坐标系140K和相关图像坐标系140iK之间的第三变换T3的变换参数。此外，校准数据描述摄像机坐标系160K和图像坐标系160iK之间的第四变换T4的变换参数。可以由摄像机160与成像设备140的制造商或系统100的发行人来提供对应变换参数。在特定实施例中，可以由摄像机160和／或成像设备140本身(例如，依赖于针对摄像机160和／或成像设备140在术中选择的当前缩放因数)来提供变换参数。
此外，将校准数据提供为标记170的几何形状(即，标记坐标系170K中单独标记物的相对位置)。基于标记170的几何形状和由摄像机160拍摄图像中(即，摄像机坐标系160iK中)的标记170的(投影)形状，可以通过从由图像坐标系160iK定义的三维图像平面到二维标记坐标系170K的透视背投影，实时确定第五变换T5的变换参数。尽管本实施例中在单个平面中排列了多个标记物，然而这里仍将该标记的坐标表示为三维。
通过求解针对每个单独标记物j的以下方程系统来计算第五变换T5的变换参数：
Mj，160iK=T4·T5·Mj，170K，
其中Mj，160iK是摄像机160的图像数据中成像的标记物j，具有相对于图像坐标系160iK的坐标，提供Mj，170iK作为校准数据并指示标记物j，Mj，170iK具有相对于标记坐标系170K的坐标。
基于与变换T1到T5相关联的变换参数的知识，可以计算器件150(或其近端152)相对于成像患者区域的位置。具体地，可以在超声探针140和由超声探针140拍摄的图像之一或二者的坐标系中，计算器件150的位置。为此，结合第一变换T1、第二变换T2和第五变换T5。因此可以通过器件坐标系150K和成像设备坐标系160K之间的第六变换T6来确定器件150的近端152相对于超声探针140的图像平面142的位置，如下所示：
T6=T2x T5-1x T1.
然后，变换T6的知识允许计算器件150轨迹在图像平面142上的投影和对应相交点。可以在下一步骤中如图3和4所示来可视化所述轨迹和相交点。
图6示出了对以上参考图3和5讨论的实施例的改进。具体地，在图6实施例中，将附加第二摄像机160A安装在器件150上。第二摄像机160A通常沿器件150的近端152定向，并具有沿器件150纵轴延伸的视场。该视场包括患者的部分目标区域。
摄像机160A是光学摄像机，由摄像机160A拍摄的图像可以叠加在显示单元120所显示的任何其它信息上。在图6的具体示例中，叠加由摄像机160A拍摄的图像(包括器件150近端152)并相对于超声探针140在术中拍摄的图像进行对准，反之亦然。可以按照需要显示附加导航信息。具体地，在图6的示例中，通过白色十字突出显示器件150的近端152的轨迹与图像平面142的相交点。图6所示的可视化使得外科医师能够更好的手眼协调。
在一个变体中，可以小型投影仪165安装在器件150之上或之中(例如，除了摄像机160A之外附加地，或代替摄像机160A)。投影仪165可以用于在患者身体上投影对通过超声探针140或任何其它成像设备拍摄的可视化图像数据。附加地，或备选地，可以投影导航信息(例如，如图4和6所示)。
显而易见的是在图3到6的情境中，可以互换摄像机160和标记170。换言之，摄像机160可以安装在超声探针140(或任何其它成像设备)上，而标记170可以安装在器件150上。
从示例实施例的描述应清楚的是，这里所述技术允许相对于患者身体内的目标点准确定位外科手术设备。可以降低错失目标点的可能性或重新放置外科手术设备的需要。
在多个可能实现中，不需要传统导航过程使用的在标记和全球标记检测系统之间的视线(line of sight)。由于用于检测标记的摄像机可以直接位于由外科医师操作的外科手术设备和／或成像设备上，外科医师妨碍标记和相关摄像机之间的视线的可能性非常低。
在本技术的光学实现中，可以避免电磁或金属干扰。此外，由于可以减少对外科手术器件的位置的修改，相较于传统过程而言，也可以降低外科手术过程所需的时间。如此，相较于同样以4、5或6个自由度操作的其它导航方案，可以减小成本和复杂性。此外，在多种实现中，可以消除对全球定位系统或外部定位系统的需要。
这里所述的技术可能临床应用包括中心静脉通路、囊肿抽吸、关节穿刺术和神经阻滞。
在上述原理中，示例性地示出了实现这里所公开技术的实施例和多种模式。本发明不应理解为限于这里所述特定原理、实施例和模式。相反，本领域技术人员可以理解在不脱离所附权利要求定义的本发明范围的前提下，进行多种改变和修改。

Claims (20)

1.一种计算外科手术设备(150)相对于由成像设备(140)成像的患者区域(142)的位置的计算机实现方法，其中所述外科手术设备(150)和成像设备(140)之一与标记(170)具有预定第一位置关系，具有包括所述标记(170)的视场的第一摄像机(160)与另一设备(140；150)具有预定第二位置关系，以及提供指示所述第一和第二位置关系的校准数据，所述方法包括：
从成像设备(140)接收表示成像患者区域(142)的术中拍摄第一图像数据；
从第一摄像机(160)接收表示标记(170)的术中拍摄第二图像数据；以及
基于所述第一和第二图像数据及校准数据，在术中计算外科手术设备(150)的至少一部分相对于成像患者区域(142)的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述第一位置关系由标记(170)的坐标系(170K)与外科手术设备(150)或成像设备(140)的坐标系(150K；140K)之间的第一变换(T1)来定义，所述第二位置关系由第一摄像机(160)的坐标系(160K)与另一设备的坐标系(140K；150K)之间的第二变换(T2)来定义。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：
所述校准数据还描述以下中的至少一个：成像设备(140)的坐标系(140K)与所述成像设备(140)拍摄的图像的坐标系(140iK)之间的第三变换(T3)，以及第一摄像机(160)的坐标系(160K)与由第一摄像机(160)拍摄的图像的坐标系(160iK)之间的第四变换(T4)。
4.根据权利要求1到3之一所述的方法，其中：
所述校准数据还描述标记(170)的几何特性，所述计算步骤包括：基于标记(170)和由第一摄像机(160)拍摄的第二图像数据中所识别的标记(170)的几何特性，确定标记的坐标系(170K)与第一摄像机(160)和由第一摄像机(160)拍摄的图像中的至少一个的坐标系(160K，160iK)之间的第五变换(T5；T4xT5)。
5.根据权利要求2或4所述的方法，其中：
基于第一变换(T1)、第二变换(T2)和第五变换(T5)来确定外科手术设备(150)或其一部分(152)相对于成像患者区域(142)的位置。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中：
所述计算步骤包括：在成像设备(140)和由成像设备(140)拍摄图像中的至少一个的坐标系(140K；140iK)中，确定外科手术设备(150)或其一部分(152)的位置。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中：
所述计算步骤包括：确定外科手术设备(150)或其一部分(152)相对于成像患者区域(142)的投影、轨迹和投影轨迹中的至少一个。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，还包括：
基于计算出的相对位置，向外科医师提供计算机辅助引导，以便相对于患者或成像患者区域(142)导航外科手术设备(150)或其一部分(152)。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中：
所述计算机辅助引导包括：可视化外科手术设备(150)或其一部分(152)相对于成像患者区域(142)的计算出的投影、轨迹或投影轨迹。
10.根据前述权利要求之一所述的方法，还包括：
从安装在外科手术设备(150)之上或之中的第二摄像机(160A)接收第三图像数据，当利用外科手术设备(150)执行外科手术过程时，所述第二摄像机(160A)具有包括患者目标区域的至少一部分的视场；以及
可视化第三图像数据。
11.一种包括程序代码部分的计算机程序产品，用于当通过计算设备执行计算机程序产品时执行前述权利要求之一的步骤。
12.一种计算设备(110)，用于在术中计算外科手术设备(150)相对于由成像设备(140)成像的患者区域(142)的位置，其中外科手术设备(150)和成像设备(140)之一与标记(170)具有预定第一位置关系；配置为具有包括所述标记(170)的视场的第一摄像机(160)与另一设备(140；150)具有预定第二位置关系，以及提供指示所述第一和第二位置关系的校准数据，所述计算设备包括：
第一数据接口(112)，配置为从成像设备(140)接收表示成像患者区域(142)的术中拍摄第一图像数据；
第二数据接口(112)，配置为从第一摄像机(160)接收表示标记(170)的术中拍摄第二图像数据；以及
处理器(114)，配置为基于所述第一和第二图像数据及校准数据，在术中计算外科手术设备(150)的至少一部分(152)相对于成像患者区域(142)的位置。
13.根据权利要求12所述的设备，还包括：
输出接口(120)，配置为向外科医师提供计算机辅助引导，以便相对于患者或成像患者区域(142)导航外科手术设备(150)。
14.一种计算机辅助外科手术的系统(100)，包括：
权利要求12或13所述的计算设备(110)、第一摄像机(160)和标记(170)。
15.根据权利要求14所述的系统，还包括：
外科手术设备(150)和成像设备(140)，其中第一摄像机(160)安装在外科手术设备(150)之上或之中，标记(170)设置在成像设备(140)上。
16.根据权利要求14所述的系统，还包括：
外科手术设备(150)和成像设备(140)，其中第一摄像机(160)安装在成像设备(140)之上或之中，标记(170)设置在外科手术设备(150)上。
17.根据权利要求15或16所述的系统，其中：
所述外科手术设备(150)具有配置为插入患者身体内的近端(152)和配置为由外科医师操控的远端(154)，其中相对于外科手术设备(150)的近端(152)来预先定义所述第一或第二预定关系。
18.根据权利要求15到17之一所述的系统，其中：
所述成像设备(140)包括手持成像探针，相对于成像探针来预先定义所述第一或第二位置关系。
19.根据权利要求15到18之一所述的系统，还包括：
第二摄像机(160A)，安装在外科手术设备(150)之上或之中，其中第二摄像机(160A)具有包括患者目标区域的至少一部分的视场。
20.根据权利要求15到19之一所述的系统，还包括：
投影仪(165)，安装在外科手术设备(150)之中或之上，并配置为在患者上投影第一图像数据的可视化数据。
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Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105520769A (zh) * 2016-02-04 2016-04-27 蒋俊 一种脑部可视穿刺引流系统
CN106333748A (zh) * 2016-09-28 2017-01-18 梁月强 一种基于摄像头的穿刺导航系统
CN107106241A (zh) * 2014-10-17 2017-08-29 伊马科提斯公司 用于对外科器械进行导航的系统
CN107157516A (zh) * 2017-07-05 2017-09-15 四川省肿瘤医院 一种超声扫描设备
CN107753105A (zh) * 2016-08-16 2018-03-06 株式会社高永科技 定位手术用手术机器人系统及其控制方法
CN108778148A (zh) * 2015-12-28 2018-11-09 赞克特机器人有限公司 可调节的配准框架
CN109310317A (zh) * 2016-05-05 2019-02-05 J·S·贝茨 用于自动医学诊断的系统和方法
CN109938840A (zh) * 2019-03-12 2019-06-28 清华大学 用于体内结构追踪的液态金属体外标记物装置及追踪方法
CN110537983A (zh) * 2019-09-26 2019-12-06 重庆博仕康科技有限公司 光磁一体穿刺手术导航平台
CN110974417A (zh) * 2019-12-13 2020-04-10 浙江伽奈维医疗科技有限公司 一种集成导航智能消融系统及其方法
CN111225618A (zh) * 2017-09-06 2020-06-02 德亚特管理私人有限公司 成像设备
CN111588464A (zh) * 2019-02-20 2020-08-28 忞惪医疗机器人(苏州)有限公司 一种手术导航方法及系统
CN112043386A (zh) * 2020-09-09 2020-12-08 浙江莱福医疗科技有限公司 无人化远程插管方法与系统
CN112446856A (zh) * 2014-11-10 2021-03-05 维申Rt有限公司 摄像机参数检查方法及相应患者监控系统和计算机
CN112641513A (zh) * 2020-12-15 2021-04-13 深圳市精锋医疗科技有限公司 手术机器人及其控制方法、控制装置
US11164679B2 (en) 2017-06-20 2021-11-02 Advinow, Inc. Systems and methods for intelligent patient interface exam station
TWI749922B (zh) * 2020-11-30 2021-12-11 財團法人金屬工業研究發展中心 手術影像註冊系統與方法
US11348688B2 (en) 2018-03-06 2022-05-31 Advinow, Inc. Systems and methods for audio medical instrument patient measurements

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6740131B2 (ja) 2014-02-21 2020-08-12 スリーディインテグレイテッド アーペーエス３Ｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ａｐｓ 手術器具を備えたセット、手術システム、及びトレーニング方法
US10284762B2 (en) * 2014-10-27 2019-05-07 Clear Guide Medical, Inc. System and method for targeting feedback
EP3145419B1 (en) 2015-07-21 2019-11-27 3dintegrated ApS Cannula assembly kit, trocar assembly kit and minimally invasive surgery system
US11020144B2 (en) 2015-07-21 2021-06-01 3Dintegrated Aps Minimally invasive surgery system
DK178899B1 (en) 2015-10-09 2017-05-08 3Dintegrated Aps A depiction system
JP6985262B2 (ja) * 2015-10-28 2021-12-22 エンドチョイス インコーポレイテッドEndochoice, Inc. 患者の体内における内視鏡の位置を追跡するための装置及び方法
US11062465B2 (en) 2016-03-17 2021-07-13 Brainlab Ag Optical tracking
US11154363B1 (en) * 2016-05-24 2021-10-26 Paul A. Lovoi Terminal guidance for improving the accuracy of the position and orientation of an object
US11350995B2 (en) 2016-10-05 2022-06-07 Nuvasive, Inc. Surgical navigation systems and methods
US10786311B2 (en) * 2017-12-22 2020-09-29 Acclarent, Inc. Apparatus and method for registering facial landmarks for surgical navigation system
US20190200900A1 (en) * 2017-12-28 2019-07-04 Wisconsin Alumni Research Foundation Apparatus for Intraoperative Ligament Load Measurements
JP7439831B2 (ja) * 2018-10-12 2024-02-28 ソニーグループ株式会社 手術室制御システム、方法、およびプログラム
JP2022506220A (ja) 2018-10-29 2022-01-17 ストライカー・コーポレイション 脊椎手術を行うシステム及び方法、並びに手術部位における流体を維持するシステム及び方法
JP2022526910A (ja) * 2019-03-25 2022-05-27 ファス モバイル インコーポレイテッド Ｘ線装置又は超音波装置環境において処置具を照準及び位置合わせするシステム及び方法
US11612440B2 (en) 2019-09-05 2023-03-28 Nuvasive, Inc. Surgical instrument tracking devices and related methods
US11461929B2 (en) 2019-11-28 2022-10-04 Shanghai United Imaging Intelligence Co., Ltd. Systems and methods for automated calibration
EP4351463A1 (en) * 2021-06-08 2024-04-17 Stryker European Operations Limited Surgical tracking system for tracking an instrument with respect to a reference body

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6934575B2 (en) * 1994-09-15 2005-08-23 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Position tracking and imaging system for use in medical applications
CN101023887A (zh) * 2005-10-18 2007-08-29 西门子公司 用于在心脏成像时进行运动校正的方法和装置
US20080208041A1 (en) * 2006-03-30 2008-08-28 Activiews Ltd. System and Method For Optical Position Measurement And Guidance Of A Rigid Or Semi-Flexible Tool To A Target
US20100121189A1 (en) * 2008-11-12 2010-05-13 Sonosite, Inc. Systems and methods for image presentation for medical examination and interventional procedures
US20100177185A1 (en) * 2007-06-18 2010-07-15 Swen Woerlein Surgical microscope with integrated structured illumination
US20110245659A1 (en) * 2010-04-01 2011-10-06 Sonosite, Inc. Systems and methods to assist with internal positioning of instruments

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0266432B1 (en) 1986-04-22 1992-01-15 Toray Industries, Inc. Microelectrode for electrochemical analysis
US6405072B1 (en) * 1991-01-28 2002-06-11 Sherwood Services Ag Apparatus and method for determining a location of an anatomical target with reference to a medical apparatus
BR9609484A (pt) * 1995-07-16 1999-12-14 Yoav Paltieli Processo e aparelho para direcionamento à mão livre de uma agulha so sentido de um alvo localizado em um volume corpóreo e aparelho de agulha
IL122336A0 (en) * 1997-11-27 1998-04-05 Ultra Guide Ltd System and method for guiding the movements of a device to a target particularly for medical applications
EP1843553A4 (en) * 2005-01-25 2009-06-03 Vodafone Plc LINK OPERATION METHOD AND NETWORK TERMINAL APPARATUS
US8737708B2 (en) * 2009-05-13 2014-05-27 Medtronic Navigation, Inc. System and method for automatic registration between an image and a subject
JP6073369B2 (ja) * 2011-12-27 2017-02-01 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 追跡システムの術中品質モニタリング
US9439627B2 (en) * 2012-05-22 2016-09-13 Covidien Lp Planning system and navigation system for an ablation procedure
EP2928406B1 (en) * 2012-12-07 2019-02-20 University of Houston System Surgical procedure management systems

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6934575B2 (en) * 1994-09-15 2005-08-23 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Position tracking and imaging system for use in medical applications
CN101023887A (zh) * 2005-10-18 2007-08-29 西门子公司 用于在心脏成像时进行运动校正的方法和装置
US20080208041A1 (en) * 2006-03-30 2008-08-28 Activiews Ltd. System and Method For Optical Position Measurement And Guidance Of A Rigid Or Semi-Flexible Tool To A Target
CN101536013A (zh) * 2006-03-30 2009-09-16 埃克特维有限公司 光学位置测量及将坚硬或半柔软的工具引导到目标的系统和方法
US20100177185A1 (en) * 2007-06-18 2010-07-15 Swen Woerlein Surgical microscope with integrated structured illumination
US20100121189A1 (en) * 2008-11-12 2010-05-13 Sonosite, Inc. Systems and methods for image presentation for medical examination and interventional procedures
US20110245659A1 (en) * 2010-04-01 2011-10-06 Sonosite, Inc. Systems and methods to assist with internal positioning of instruments

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107106241A (zh) * 2014-10-17 2017-08-29 伊马科提斯公司 用于对外科器械进行导航的系统
CN112446856A (zh) * 2014-11-10 2021-03-05 维申Rt有限公司 摄像机参数检查方法及相应患者监控系统和计算机
CN108778148A (zh) * 2015-12-28 2018-11-09 赞克特机器人有限公司 可调节的配准框架
CN105520769A (zh) * 2016-02-04 2016-04-27 蒋俊 一种脑部可视穿刺引流系统
CN105520769B (zh) * 2016-02-04 2018-01-26 常州汉丰生物科技有限公司 一种脑部可视穿刺引流系统
CN109310317A (zh) * 2016-05-05 2019-02-05 J·S·贝茨 用于自动医学诊断的系统和方法
US10548681B2 (en) 2016-08-16 2020-02-04 Koh Young Technology Inc. Surgical robot system for stereotactic surgery and method for controlling stereotactic surgery robot
CN107753105A (zh) * 2016-08-16 2018-03-06 株式会社高永科技 定位手术用手术机器人系统及其控制方法
US11179219B2 (en) 2016-08-16 2021-11-23 Koh Young Technology Inc. Surgical robot system for stereotactic surgery and method for controlling stereotactic surgery robot
CN106333748B (zh) * 2016-09-28 2019-08-20 梁月强 一种基于摄像头的穿刺导航系统
CN106333748A (zh) * 2016-09-28 2017-01-18 梁月强 一种基于摄像头的穿刺导航系统
US11164679B2 (en) 2017-06-20 2021-11-02 Advinow, Inc. Systems and methods for intelligent patient interface exam station
CN107157516A (zh) * 2017-07-05 2017-09-15 四川省肿瘤医院 一种超声扫描设备
CN111225618A (zh) * 2017-09-06 2020-06-02 德亚特管理私人有限公司 成像设备
US11348688B2 (en) 2018-03-06 2022-05-31 Advinow, Inc. Systems and methods for audio medical instrument patient measurements
CN111588464A (zh) * 2019-02-20 2020-08-28 忞惪医疗机器人(苏州)有限公司 一种手术导航方法及系统
CN111588464B (zh) * 2019-02-20 2022-03-04 忞惪医疗机器人(苏州)有限公司 一种手术导航方法及系统
CN109938840B (zh) * 2019-03-12 2020-07-28 清华大学 用于体内结构追踪的液态金属体外标记物装置及追踪方法
CN109938840A (zh) * 2019-03-12 2019-06-28 清华大学 用于体内结构追踪的液态金属体外标记物装置及追踪方法
CN110537983A (zh) * 2019-09-26 2019-12-06 重庆博仕康科技有限公司 光磁一体穿刺手术导航平台
CN110974417A (zh) * 2019-12-13 2020-04-10 浙江伽奈维医疗科技有限公司 一种集成导航智能消融系统及其方法
CN112043386B (zh) * 2020-09-09 2021-09-07 浙江莱福医疗科技有限公司 无人化远程插管系统
CN112043386A (zh) * 2020-09-09 2020-12-08 浙江莱福医疗科技有限公司 无人化远程插管方法与系统
TWI749922B (zh) * 2020-11-30 2021-12-11 財團法人金屬工業研究發展中心 手術影像註冊系統與方法
CN112641513A (zh) * 2020-12-15 2021-04-13 深圳市精锋医疗科技有限公司 手术机器人及其控制方法、控制装置
CN112641513B (zh) * 2020-12-15 2022-08-12 深圳市精锋医疗科技股份有限公司 手术机器人及其控制方法、控制装置

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