CN110530266B - 动态参考偏移侦测方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动态参考偏移侦测方法及其系统。动态参考偏移侦测方法是侦测并记录第一定位件的第一初始定位坐标、第一即时位移坐标及第二定位件的第二初始定位坐标、第二即时位移坐标。计算第一即时位移坐标与第一初始定位坐标的差异而得到第一定位差异值。计算第二即时位移坐标与第二初始定位坐标的差异而得到第二定位差异值。利用上述四个定位坐标计算出相对定位差异值。依据第一定位差异值、第二定位差异值及相对定位差异值的大小判断动态参考基准坐标系是否偏移。借此，可即时判定动态参考基准坐标系是否被动到，以增加定位可靠度及导航正确性。

Description

动态参考偏移侦测方法及其系统

技术领域

本发明是关于一种偏移侦测方法及其系统，特别是关于一种动态参考偏移侦测方法及其系统。

背景技术

光学的偏移侦测方法及其系统已经广泛地应用在各种外科手术中，如神经外科、脊椎神经外科，同时也用于胸腹部、组织活检穿刺等微创手术。光学的偏移侦测方法及其系统能够通过光学感测机制让显示装置呈现反光球位于实际空间的相对位置标记，通过对实际空间中手术器械的即时追踪，以获得手术器械在图像空间的三维坐标，进而辅助医生进行精确地手术操作或量测。

目前市面上有一种已知的偏移侦测方法及其系统，其系统利用两组多个反光球分别设于两个待侦测的物件上，然后透过光学追踪器侦测其相对位置与坐标，进而分析出偏移的状况。然而，此种已知技术需要过多的反光球，致使系统的复杂度以及判断的运算程序增加，进而增加成本与时效性。由此可知，目前市场上缺乏一种可准确且即时侦测、系统复杂度低以及可增加定位可靠度及导航正确性的动态参考偏移侦测方法及其系统，故相关业者均在寻求其解决之道。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种动态参考偏移侦测方法及其系统，其透过特定的动态参考偏移侦测方法结合动态参考偏移侦测系统可以即时地侦测动态参考框架的动态参考基准坐标系是否被动到而位移，并可在手术导航中透过警示讯号来即时提醒医疗人员，以增加定位可靠度及导航正确性。

依据本发明的方法态样的一实施方式提供一种动态参考偏移侦测方法，其用以侦测一动态参考基准坐标系的位移，此动态参考偏移侦测方法包含一坐标侦测步骤、一第一定位坐标变异计算步骤、一第二定位坐标变异计算步骤、一相对定位坐标变异计算步骤以及一动态参考偏移判断步骤。其中坐标侦测步骤是驱动一光学追踪器侦测并记录一第一定位件的一第一初始定位坐标与一第二定位件的一第二初始定位坐标。第一初始定位坐标与第二初始定位坐标是依据动态参考基准坐标系定义求得。第一定位坐标变异计算步骤是利用光学追踪器持续侦测第一定位件的一第一即时位移坐标，此第一即时位移坐标是依据动态参考基准坐标系定义求得。而且第一定位坐标变异计算步骤驱动一处理器计算第一即时位移坐标与第一初始定位坐标的差异而得到一第一定位差异值。再者，第二定位坐标变异计算步骤是利用光学追踪器持续侦测第二定位件的一第二即时位移坐标，此第二即时位移坐标是依据动态参考基准坐标系定义求得。第二定位坐标变异计算步骤利用处理器计算第二即时位移坐标与第二初始定位坐标的差异而得到一第二定位差异值。相对定位坐标变异计算步骤是利用处理器计算第一即时位移坐标与第二即时位移坐标的差异而得到一即时相对定位间隔值，并计算第一初始定位坐标与第二初始定位坐标的差异而得到一初始相对定位间隔值，然后计算即时相对定位间隔值与初始相对定位间隔值的差异而得到一相对定位差异值。此外，动态参考偏移判断步骤是利用处理器依据第一定位差异值、第二定位差异值及相对定位差异值的大小判断动态参考基准坐标系是否偏移。

借此，本发明的动态参考偏移侦测方法透过第一定位件、第二定位件及参考件的简易设置就可即时侦测，可解决已知技术中需要过多反光球的复杂侦测系统以及无法即时确认动态参考框架移动的问题。

依据前述实施方式的动态参考偏移侦测方法的其他实施例，其中前述动态参考偏移侦测方法可包含一元件安装步骤，此元件安装步骤是分别安装第一定位件、第二定位件及一参考件于一第一定位位置、一第二定位位置及一参考位置。参考件对应动态参考基准坐标系且与动态参考基准坐标系同步位移。第一定位位置、第二定位位置及参考位置彼此相异，且第一定位件、第二定位件及参考件彼此独立。

依据前述实施方式的动态参考偏移侦测方法的其他实施例，其中在前述元件安装步骤中，将参考件及三光学感测件设置于一动态参考框架上，并将动态参考框架设于一目标物上。此外，参考件及三光学感测件形成动态参考基准坐标系，动态参考框架对应动态参考基准坐标系。参考件与目标物的距离小于任一光学感测件与目标物的距离。

依据前述实施方式的动态参考偏移侦测方法的其他实施例，其中在前述坐标侦测步骤中，第一初始定位坐标、第二初始定位坐标及参考件的一初始参考坐标形成一初始平面，初始参考坐标是依据动态参考基准坐标系定义求得。另外，在前述动态参考偏移判断步骤中，是依据第一定位差异值、第二定位差异值及相对定位差异值的大小判断动态参考基准坐标系是否相对于初始平面偏移。

依据前述实施方式的动态参考偏移侦测方法的其他实施例，其中当前述第一定位差异值或第二定位差异值超过一预设定位门槛值，且相对定位差异值大于一预设相对定位门槛值时，处理器判断动态参考基准坐标系未发生偏移。再者，当前述第一定位差异值或第二定位差异值超过预设定位门槛值，且相对定位差异值小于等于预设相对定位门槛值时，处理器判断动态参考基准坐标系发生偏移。

依据前述实施方式的动态参考偏移侦测方法的其他实施例，其中当前述第一定位差异值超过预设定位门槛值，且相对定位差异值大于预设相对定位门槛值时，处理器判断动态参考基准坐标系未发生偏移与第一定位件发生偏移。此外，当第二定位差异值超过预设定位门槛值，且相对定位差异值大于预设相对定位门槛值时，处理器判断动态参考基准坐标系未发生偏移与第二定位件发生偏移。

依据本发明的方法态样的另一实施方式提供一种动态参考偏移侦测方法，其用以侦测一动态参考基准坐标系的位移，此动态参考偏移侦测方法包含一坐标侦测步骤、一定位坐标变异计算步骤、一相对定位坐标变异计算步骤以及一动态参考偏移判断步骤。其中坐标侦测步骤是驱动一光学追踪器侦测并记录多个定位件的多个初始定位坐标，这些初始定位坐标是依据动态参考基准坐标系定义求得。而定位坐标变异计算步骤是利用光学追踪器持续侦测各此些定位件的一即时位移坐标，并驱动一处理器计算各即时位移坐标与对应的各此些初始定位坐标的差异而得到一定位差异值。此外，相对定位坐标变异计算步骤是利用处理器计算此些即时位移坐标之间的差异而得到多个即时相对定位间隔值，并计算此些初始定位坐标之间的差异而得到多个初始相对定位间隔值，然后计算此些即时相对定位间隔值与此些初始相对定位间隔值的差异而分别得到多个相对定位差异值。至于动态参考偏移判断步骤是利用处理器依据此些定位差异值及此些相对定位差异值的大小判断动态参考基准坐标系是否偏移。

借此，本发明的动态参考偏移侦测方法利用多个定位件的侦测方式来准确地侦测动态参考模组的动态参考基准坐标系是否被动到而位移，能够大幅地降低误判的机率。

依据前述实施方式的动态参考偏移侦测方法的其他实施例，其中前述动态参考偏移侦测方法可包含一元件安装步骤，此元件安装步骤是分别安装此些定位件及一参考件于多个定位位置及一参考位置上。参考件对应动态参考基准坐标系且与动态参考基准坐标系同步位移，此些定位位置及参考位置彼此相异，且此些定位件及参考件彼此独立。

依据前述实施方式的动态参考偏移侦测方法的其他实施例，其中在前述元件安装步骤中，将参考件及三光学感测件设置于一动态参考框架上，并将动态参考框架设于一目标物上。参考件及光学感测件形成动态参考基准坐标系，动态参考框架对应动态参考基准坐标系，参考件与目标物的距离小于任一光学感测件与目标物的距离。

依据前述实施方式的动态参考偏移侦测方法的其他实施例，其中在前述坐标侦测步骤中，此些初始定位坐标及参考件的一初始参考坐标形成一初始平面，初始参考坐标是依据动态参考基准坐标系定义求得。另外，在动态参考偏移判断步骤中，是依据此些定位差异值及相对定位差异值的大小判断动态参考基准坐标系是否相对于初始平面偏移。

依据前述实施方式的动态参考偏移侦测方法的其他实施例，其中当前述任一个定位差异值超过一预设定位门槛值，且相对定位差异值大于一预设相对定位门槛值时，处理器判断动态参考基准坐标系未发生偏移。此外，当任一个定位差异值超过预设定位门槛值，且相对定位差异值小于等于预设相对定位门槛值时，处理器判断动态参考基准坐标系发生偏移。

依据本发明的结构态样的一实施方式提供一种使用前述动态参考偏移侦测方法的动态参考偏移侦测系统，其包含参考件、第一定位件、第二定位件、光学追踪器以及处理器。其中参考件对应动态参考基准坐标系。第一定位件设于一目标物的一第一定位位置上。第二定位件设于目标物的一第二定位位置上。光学追踪器感应第一定位件、第二定位件及参考件，光学追踪器侦测并记录第一定位件的第一初始定位坐标与第二定位件的第二初始定位坐标。光学追踪器持续侦测第一定位件的第一即时位移坐标与第二定位件的第二即时位移坐标，第一初始定位坐标、第二初始定位坐标、第一即时位移坐标及第二即时位移坐标均依据动态参考基准坐标系定义求得。再者，处理器电性连接光学追踪器，处理器计算第一即时位移坐标与第一初始定位坐标的差异而得到第一定位差异值。处理器计算第二即时位移坐标与第二初始定位坐标的差异而得到第二定位差异值。处理器计算第一即时位移坐标与第二即时位移坐标的差异而得到即时相对定位间隔值，并计算第一初始定位坐标与第二初始定位坐标的差异而得到初始相对定位间隔值，然后计算即时相对定位间隔值与初始相对定位间隔值的差异而得到相对定位差异值。处理器依据第一定位差异值、第二定位差异值及相对定位差异值的大小判断动态参考基准坐标系是否偏移。

借此，本发明的动态参考偏移侦测系统结合特定的动态参考偏移侦测方法，可以即时地侦测动态参考框架的动态参考基准坐标系是否被动到而位移，并可在手术导航中透过警示讯号来即时提醒医疗人员，以增加定位可靠度及导航正确性。

依据前述实施方式的动态参考偏移侦测方法的其他实施例，其中前述动态参考偏移侦测系统可包含三光学感测件及一动态参考框架，参考件及三光学感测件均设置于动态参考框架上，且动态参考框架设于目标物上。再者，光学追踪器感应参考件及三光学感测件而形成动态参考基准坐标系，动态参考框架对应动态参考基准坐标系，参考件与目标物的距离小于任一光学感测件与目标物的距离。

依据前述实施方式的动态参考偏移侦测方法的其他实施例，其中前述处理器可计算第一初始定位坐标、第二初始定位坐标及参考件的一初始参考坐标而形成一初始平面，初始参考坐标是依据动态参考基准坐标系定义求得。处理器依据第一定位差异值、第二定位差异值及相对定位差异值的大小判断动态参考基准坐标系是否相对于初始平面偏移。

依据前述实施方式的动态参考偏移侦测方法的其他实施例，其中当前述第一定位差异值或第二定位差异值超过一预设定位门槛值，且相对定位差异值大于一预设相对定位门槛值时，处理器判断动态参考基准坐标系未发生偏移。再者，当第一定位差异值或第二定位差异值超过预设定位门槛值，且相对定位差异值小于等于预设相对定位门槛值时，处理器判断动态参考基准坐标系发生偏移。

依据前述实施方式的动态参考偏移侦测方法的其他实施例，其中当前述第一定位差异值超过预设定位门槛值，且相对定位差异值大于预设相对定位门槛值时，处理器判断动态参考基准坐标系未发生偏移与第一定位件发生偏移。另外，当第二定位差异值超过预设定位门槛值，且相对定位差异值大于预设相对定位门槛值时，处理器判断动态参考基准坐标系未发生偏移与第二定位件发生偏移。

附图说明

图1是绘示本发明一实施例的动态参考偏移侦测系统的立体示意图；

图2是绘示图1的第一定位件、第二定位件以及参考件的坐标差异示意图；

图3是绘示图1的动态参考偏移侦测系统的局部侧视图；

图4A是绘示图1的第一定位件受外力移动的示意图；

图4B是绘示图1的第二定位件受外力移动的示意图；

图5是绘示图1的参考件受外力而沿第一方向移动的示意图；

图6是绘示图1的参考件受外力而沿第二方向移动的示意图；

图7是绘示本发明一实施例的动态参考偏移侦测方法的流程示意图；

图8是绘示本发明另一实施例的动态参考偏移侦测方法的流程示意图；

图9是绘示本发明另一实施例的动态参考偏移侦测系统的立体示意图；

图10是绘示本发明又一实施例的动态参考偏移侦测方法的流程示意图；

图11是绘示本发明再一实施例的动态参考偏移侦测方法的流程示意图。

具体实施方式

以下将参照附图说明本发明的多个实施例。为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施例中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示；并且重复的元件将可能使用相同的编号表示。

请一并参阅图1、图2及图3，图1是绘示本发明一实施例的动态参考偏移侦测系统100的立体示意图。图2是绘示图1的第一定位件300a、第二定位件300b以及参考件210的坐标差异示意图。图3是绘示图1的动态参考偏移侦测系统100的局部侧视图。如图所示，动态参考偏移侦测系统100用以侦测一动态参考基准坐标系的位移，且动态参考偏移侦测系统100包含动态参考模组200、第一定位件300a、第二定位件300b、光学追踪器400以及处理器500。

动态参考模组200设于目标物110且包含一参考件210、三光学感测件220以及一动态参考框架230(Dynamic Reference Frame；DRF)，其中参考件210及三光学感测件220固设于动态参考框架230的一端。参考件210及三光学感测件220形成动态参考基准坐标系，因此参考件210、三光学感测件220以及动态参考框架230均对应动态参考基准坐标系。动态参考框架230的另一端设于目标物110，本实施例的目标物110为皮肤或脊突，动态参考框架230夹设于脊突，参考件210及三光学感测件220均为反光球。

第一定位件300a设于目标物110(皮肤)的第一定位位置上。第二定位件300b设于目标物110(皮肤)的第二定位位置上。本实施例的第一定位件300a与第二定位件300b均为反光球，其设置的方式均为黏贴，且第一定位位置上及第二定位位置均与动态参考框架230所在的位置相异。当然，设置的方式可为其他形式，不以上述揭露为限。

光学追踪器400感应第一定位件300a、第二定位件300b、参考件210以及光学感测件220，光学追踪器400侦测并记录第一定位件300a的第一初始定位坐标与第二定位件300b的第二初始定位坐标。光学追踪器400持续侦测第一定位件300a的第一即时位移坐标与第二定位件300b的第二即时位移坐标，第一初始定位坐标、第二初始定位坐标、第一即时位移坐标及第二即时位移坐标均依据动态参考基准坐标系定义求得。

处理器500电性连接光学追踪器400，处理器500计算第一即时位移坐标与第一初始定位坐标的差异而得到第一定位差异值d1。处理器500计算第二即时位移坐标与第二初始定位坐标的差异而得到第二定位差异值d2。处理器500计算第一即时位移坐标与第二即时位移坐标的差异而得到即时相对定位间隔值RD，并计算第一初始定位坐标与第二初始定位坐标的差异而得到初始相对定位间隔值ID，然后计算即时相对定位间隔值RD与初始相对定位间隔值ID的差异而得到一相对定位差异值。最后，处理器500依据第一定位差异值d1、第二定位差异值d2及相对定位差异值的大小判断动态参考基准坐标系是否偏移。详细地说，处理器500可为电脑、行动装置或其他电子运算处理单元等。参考件210及三光学感测件220与目标物110分别相隔距离D1、D2、D3、D4，其中参考件210与目标物110的距离D1小于任一光学感测件220与目标物110的距离D2、D3、D4。换句话说，距离D1小于距离D2、距离D3及距离D4，如图3所示。此外，处理器500计算第一定位件300a的第一初始定位坐标、第二定位件300b的第二初始定位坐标及参考件210的初始参考坐标而形成一初始平面(例如：XY平面，即Z＝0的平面)，初始参考坐标是依据动态参考基准坐标系定义求得。处理器500依据第一定位差异值d1、第二定位差异值d2及相对定位差异值的大小判断动态参考基准坐标系是否相对于初始平面偏移。当第一定位差异值d1或第二定位差异值d2超过一预设定位门槛值，且相对定位差异值大于一预设相对定位门槛值时，处理器500判断动态参考基准坐标系未发生偏移。反之，当第一定位差异值d1或第二定位差异值d2超过预设定位门槛值，且相对定位差异值小于等于预设相对定位门槛值时，处理器500判断动态参考基准坐标系发生偏移。再者，当第一定位差异值d1超过预设定位门槛值，且相对定位差异值大于预设相对定位门槛值时，处理器500判断动态参考基准坐标系未发生偏移与第一定位件300a发生偏移；当第二定位差异值d2超过预设定位门槛值，且相对定位差异值大于预设相对定位门槛值时，处理器500判断动态参考基准坐标系未发生偏移与第二定位件300b发生偏移。另外值得一提的是，动态参考偏移侦测系统100可包含警示装置，警示装置电性连接处理器500，警示装置可为屏幕或蜂鸣器。警示装置依据处理器500的判断结果提供影像或声音的警示讯号给医疗人员(例如：屏幕局部画面红色闪烁或蜂鸣器产生特定的声响)。借此，本发明的动态参考偏移侦测系统100可以即时地侦测动态参考框架230的动态参考基准坐标系是否被动到而位移，并可在手术导航中透过影像或声音的警示来即时提醒医疗人员，以增加定位可靠度及导航正确性。

请一并参阅图1、图2及图4A，图4A是绘示图1的第一定位件300a受外力移动的示意图。如图所示，当第一定位件300a所在的目标物110的附近位置(即靠近第一定位位置)遭外力按压时(例如：手术过程因操作而推挤病患皮肤)，第一定位件300a受外力移动，且第一定位件300a会从第一初始定位坐标位移至第一即时位移坐标。第一初始定位坐标与第一即时位移坐标偏差一第一定位差异值d1，且第一定位差异值d1超过预设定位门槛值。再者，由于第二定位件300b未被移动，亦即第二初始定位坐标与第二即时位移坐标相同，故相对定位差异值会大于预设相对定位门槛值，借以令处理器500判断出“动态参考基准坐标系未发生偏移”与“第一定位件300a发生偏移”。另外值得一提的是，预设相对定位门槛值与预设定位门槛值跟光学追踪器400的灵敏度与精准度有对应的关联性，若光学追踪器400的灵敏度与精准度越高，则预设相对定位门槛值与预设定位门槛值可设定越小。

请一并参阅图1、图2及图4B，图4B是绘示图1的第二定位件300b受外力移动的示意图。如图所示，当第二定位件300b所在的目标物110的附近位置(即靠近第二定位位置)遭外力按压时，第二定位件300b连动位移，且第二定位件300b会从第二初始定位坐标位移至第二即时位移坐标。第二初始定位坐标位移至第二即时位移坐标偏差一第二定位差异值d2，且第二定位差异值d2超过预设定位门槛值。此外，由于第一定位件300a未被移动，亦即第一初始定位坐标与第一即时位移坐标相同，故相对定位差异值会大于预设相对定位门槛值，借以令处理器500判断出“动态参考基准坐标系未发生偏移”与“第二定位件300b发生偏移”。

请一并参阅图1、图2、图3及图5，图5是绘示图1的参考件210受外力而沿第一方向M1移动的示意图。如图所示，当动态参考模组200遭受外力而移动时，参考件210会连动位移，进而导致动态参考基准坐标系同步位移。此外，参考件210沿第一方向M1移动会让距离D1缩短；换句话说，参考件210接近目标物110。当此种现象发生时，第一定位差异值d1或第二定位差异值d2超过预设定位门槛值，且相对定位差异值小于等于预设相对定位门槛值，因此处理器500判断动态参考基准坐标系发生偏移。另外值得一提的是，动态参考模组200沿第一方向M1移动的缘由不限定是被医疗人员动到，其他缘由例如：固定不够紧、骨松而无法稳固地固定、因使用一段时间后受重力影响而下垂或其他非预期的影响所造成。

请一并参阅图1、图2、图3及图6，图6是绘示图1的参考件210受外力而沿第二方向M2移动的示意图。如图所示，当动态参考模组200遭受外力而移动时，参考件210会连动位移，进而导致动态参考基准坐标系同步位移。此外，参考件210沿第二方向M2移动会让距离D1增加；换句话说，参考件210远离目标物110。当此种现象发生时，第一定位差异值d1或第二定位差异值d2超过预设定位门槛值，且相对定位差异值小于等于预设相对定位门槛值，因此处理器500判断动态参考基准坐标系发生偏移。

请一并参阅图1、图2及图7，图7是绘示本发明一实施例的动态参考偏移侦测方法600的流程示意图。此动态参考偏移侦测方法600用以侦测动态参考基准坐标系的位移，且动态参考偏移侦测方法600包含坐标侦测步骤S11、第一定位坐标变异计算步骤S12、第二定位坐标变异计算步骤S13、相对定位坐标变异计算步骤S14以及动态参考偏移判断步骤S15。

坐标侦测步骤S11是驱动光学追踪器400侦测并记录第一定位件300a的第一初始定位坐标与第二定位件300b的第二初始定位坐标，第一初始定位坐标与第二初始定位坐标是依据动态参考基准坐标系定义求得。详细地说，在坐标侦测步骤S11中，第一定位件300a的第一初始定位坐标、第二定位件300b的第二初始定位坐标及参考件210的一初始参考坐标形成一初始平面(例如：XY平面)，初始参考坐标是依据动态参考基准坐标系定义求得。

第一定位坐标变异计算步骤S12是利用光学追踪器400持续侦测第一定位件300a的第一即时位移坐标，第一即时位移坐标是依据动态参考基准坐标系定义求得。而且第一定位坐标变异计算步骤S12驱动处理器500计算第一即时位移坐标与第一初始定位坐标的差异而得到第一定位差异值d1。

第二定位坐标变异计算步骤S13是利用光学追踪器400持续侦测第二定位件300b的第二即时位移坐标，第二即时位移坐标是依据动态参考基准坐标系定义求得。而且第二定位坐标变异计算步骤S13利用处理器500计算第二即时位移坐标与第二初始定位坐标的差异而得到第二定位差异值d2。

相对定位坐标变异计算步骤S14是利用处理器500计算第一即时位移坐标与第二即时位移坐标的差异而得到一即时相对定位间隔值RD，并计算第一初始定位坐标与第二初始定位坐标的差异而得到一初始相对定位间隔值ID，然后计算即时相对定位间隔值RD与初始相对定位间隔值ID的差异而得到一相对定位差异值。

动态参考偏移判断步骤S15是利用处理器500依据第一定位差异值d1、第二定位差异值d2及相对定位差异值的大小判断动态参考基准坐标系是否偏移。详细地说，动态参考偏移判断步骤S15是依据第一定位差异值d1、第二定位差异值d2及相对定位差异值的大小判断动态参考基准坐标系是否相对于初始平面偏移。当第一定位差异值d1或第二定位差异值d2超过一预设定位门槛值，且相对定位差异值大于一预设相对定位门槛值时，处理器500判断“动态参考基准坐标系未发生偏移”。当第一定位差异值d1或第二定位差异值d2超过预设定位门槛值，且相对定位差异值小于等于预设相对定位门槛值时，处理器500判断“动态参考基准坐标系发生偏移”。此外，当第一定位差异值d1超过预设定位门槛值，且相对定位差异值大于预设相对定位门槛值时，处理器500判断“动态参考基准坐标系未发生偏移”与“第一定位件300a发生偏移”。当第二定位差异值d2超过预设定位门槛值，且相对定位差异值大于预设相对定位门槛值时，处理器500判断“动态参考基准坐标系未发生偏移”与“第二定位件300b发生偏移”。借此，本发明的动态参考偏移侦测方法600结合动态参考偏移侦测系统100可以即时地侦测动态参考模组200的动态参考基准坐标系是否被动到而位移，并可在手术导航中透过影像或声音警示来即时提醒医疗人员，以增加定位可靠度及导航正确性。

请一并参阅图1、图2、图7及图8，图8是绘示本发明另一实施例的动态参考偏移侦测方法600a的流程示意图。此动态参考偏移侦测方法600a包含元件安装步骤S21、坐标侦测步骤S22、第一定位坐标变异计算步骤S23、第二定位坐标变异计算步骤S24、相对定位坐标变异计算步骤S25以及动态参考偏移判断步骤S26。

在图8的实施例中，坐标侦测步骤S22、第一定位坐标变异计算步骤S23、第二定位坐标变异计算步骤S24、相对定位坐标变异计算步骤S25及动态参考偏移判断步骤S26均与图7中对应的步骤相同，不再赘述。特别的是，图8实施例的动态参考偏移侦测方法600a还包含元件安装步骤S21，元件安装步骤S21是分别安装第一定位件300a、第二定位件300b及参考件210于第一定位位置、第二定位位置及参考位置，参考件210对应动态参考基准坐标系且与动态参考基准坐标系同步位移。第一定位位置、第二定位位置及参考位置彼此相异，且第一定位件300a、第二定位件300b及参考件210彼此独立。借此，本发明透过安装特定的第一定位件300a、第二定位件300b、参考件210及动态参考框架230于患者的皮肤上，并结合特定的侦测方法可以即时确认参考件210与动态参考框架230是否位移。

请一并参阅图1及图9，图9是绘示本发明另一实施例的动态参考偏移侦测系统100a的立体示意图。动态参考偏移侦测系统100a用以侦测一动态参考基准坐标系的位移，且动态参考偏移侦测系统100a包含动态参考模组200、第一定位件300a、第二定位件300b、第三定位件300c、第四定位件300d、光学追踪器以及处理器(未示于图中)。

在图9实施方式中，动态参考模组200、第一定位件300a、第二定位件300b、光学追踪器及处理器均与图1中对应的元件结构相同，不再赘述。特别的是，图9实施例的动态参考偏移侦测系统100a还包含第三定位件300c与第四定位件300d，其中第三定位件300c设于目标物110的第三定位位置上，而第四定位件300d设于目标物110的第四定位位置上。第一定位位置、第二定位位置、第三定位位置、第四定位位置及参考位置彼此相异，且第一定位件300a、第二定位件300b、第三定位件300c、第四定位件300d及参考件210彼此独立。此外，光学追踪器侦测并记录第一定位件300a、第二定位件300b、第三定位件300c及第四定位件300d的四个初始定位坐标，此四个初始定位坐标是依据动态参考基准坐标系定义求得。光学追踪器会持续侦测各定位件的即时位移坐标。另外，处理器计算各即时位移坐标与对应的初始定位坐标的差异而得到定位差异值，而且处理器计算此些即时位移坐标之间的差异而得到四个即时相对定位间隔值(未示于图中)，并计算此些初始定位坐标之间的差异而得到四个初始相对定位间隔值(未示于图中)，然后处理器会计算此些即时相对定位间隔值与此些初始相对定位间隔值的差异而分别得到四个相对定位差异值。最后，处理器依据此些定位差异值及此些相对定位差异值的大小判断动态参考基准坐标系是否偏移。

请一并参阅图1、图9及图10，图10是绘示本发明又一实施例的动态参考偏移侦测方法600b的流程示意图。此动态参考偏移侦测方法600b应用于图9的动态参考偏移侦测系统100a，且包含坐标侦测步骤S31、定位坐标变异计算步骤S32、相对定位坐标变异计算步骤S33以及动态参考偏移判断步骤S34。其中坐标侦测步骤S31是驱动光学追踪器400侦测并记录多个定位件的多个初始定位坐标，这些初始定位坐标是依据动态参考基准坐标系定义求得。而定位坐标变异计算步骤S32是利用光学追踪器400持续侦测各定位件的一即时位移坐标，并驱动处理器500计算各即时位移坐标与对应的初始定位坐标的差异而得到一定位差异值。此外，相对定位坐标变异计算步骤S33是利用处理器500计算此些即时位移坐标之间的差异而得到多个即时相对定位间隔值(未示于图中)，并计算此些初始定位坐标之间的差异而得到多个初始相对定位间隔值(未示于图中)，然后计算此些即时相对定位间隔值与此些初始相对定位间隔值的差异而分别得到多个相对定位差异值。至于动态参考偏移判断步骤S34是利用处理器500依据此些定位差异值及此些相对定位差异值的大小判断动态参考基准坐标系是否偏移。借此，本发明的动态参考偏移侦测方法600b结合动态参考偏移侦测系统100a可以准确地侦测动态参考模组200的动态参考基准坐标系是否被动到而位移，透过多个定位件的侦测方式，能够大幅地降低误判的机率。

请一并参阅图1、图2、图9、图10及图11，图11是绘示本发明再一实施例的动态参考偏移侦测方法600c的流程示意图。如图所示，此动态参考偏移侦测方法600c包含元件安装步骤S41、坐标侦测步骤S42、定位坐标变异计算步骤S43、相对定位坐标变异计算步骤S44以及动态参考偏移判断步骤S45。

在图11的实施例中，坐标侦测步骤S42、定位坐标变异计算步骤S43、相对定位坐标变异计算步骤S44以及动态参考偏移判断步骤S45均与图10中对应的步骤相同，不再赘述。特别的是，图11实施例的动态参考偏移侦测方法600c还包含元件安装步骤S41，元件安装步骤S41是分别安装多个定位件及一参考件210于多个定位位置及一参考位置，参考件210对应动态参考基准坐标系且与动态参考基准坐标系同步位移。此些定位位置及参考位置彼此相异，且此些定位件及参考件210彼此独立。借此，本发明透过安装特定的定位件(反光球)、参考件210及动态参考框架230于患者的皮肤上，可结合特定的侦测方法以即时确认参考件210与动态参考框架230是否位移。

由上述实施方式可知，本发明具有下列优点：其一，本发明的动态参考偏移侦测方法结合动态参考偏移侦测系统可以即时地侦测动态参考框架的动态参考基准坐标系是否被动到而位移，并可在手术导航中透过影像或声音警示来即时提醒医疗人员，以增加定位可靠度及导航正确性。其二，透过第一定位件、第二定位件及参考件的简易设置就可即时侦测，可解决已知技术中需要过多反光球的复杂侦测系统以及无法即时确认动态参考框架移动的问题。其三、利用多个定位件的侦测方式来准确地侦测动态参考模组的动态参考基准坐标系是否被动到而位移，能够大幅地降低误判的机率。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (16)

1.一种动态参考偏移侦测方法，用以侦测一动态参考基准坐标系的位移，其特征在于，该动态参考偏移侦测方法包含以下步骤：

一坐标侦测步骤，是驱动一光学追踪器侦测并记录一第一定位件的一第一初始定位坐标与一第二定位件的一第二初始定位坐标，该第一初始定位坐标与该第二初始定位坐标是依据该动态参考基准坐标系定义求得；

一第一定位坐标变异计算步骤，是利用该光学追踪器持续侦测该第一定位件的一第一即时位移坐标，该第一即时位移坐标是依据该动态参考基准坐标系定义求得，并驱动一处理器计算该第一即时位移坐标与该第一初始定位坐标的差异而得到一第一定位差异值；

一第二定位坐标变异计算步骤，是利用该光学追踪器持续侦测该第二定位件的一第二即时位移坐标，该第二即时位移坐标是依据该动态参考基准坐标系定义求得，并利用该处理器计算该第二即时位移坐标与该第二初始定位坐标的差异而得到一第二定位差异值；

一相对定位坐标变异计算步骤，是利用该处理器计算该第一即时位移坐标与该第二即时位移坐标的差异而得到一即时相对定位间隔值，并计算该第一初始定位坐标与该第二初始定位坐标的差异而得到一初始相对定位间隔值，然后计算该即时相对定位间隔值与该初始相对定位间隔值的差异而得到一相对定位差异值；以及

一动态参考偏移判断步骤，是利用该处理器依据该第一定位差异值、该第二定位差异值及该相对定位差异值的大小判断该动态参考基准坐标系是否偏移。

2.根据权利要求1所述的动态参考偏移侦测方法，其特征在于，还包含：

一元件安装步骤，是分别安装该第一定位件、该第二定位件及一参考件于一第一定位位置、一第二定位位置及一参考位置，该参考件对应该动态参考基准坐标系且与该动态参考基准坐标系同步位移，该第一定位位置、该第二定位位置及该参考位置彼此相异，且该第一定位件、该第二定位件及该参考件彼此独立。

3.根据权利要求2所述的动态参考偏移侦测方法，其特征在于，

在该元件安装步骤中，将该参考件及三光学感测件设置于一动态参考框架上，并将该动态参考框架设于一目标物上；

其中，该参考件及该三光学感测件形成该动态参考基准坐标系，该动态参考框架对应该动态参考基准坐标系，该参考件与该目标物的距离小于任一该光学感测件与该目标物的距离。

4.根据权利要求2所述的动态参考偏移侦测方法，其特征在于，

在该坐标侦测步骤中，该第一初始定位坐标、该第二初始定位坐标及该参考件的一初始参考坐标形成一初始平面，该初始参考坐标是依据该动态参考基准坐标系定义求得；及

在该动态参考偏移判断步骤中，是依据该第一定位差异值、该第二定位差异值及该相对定位差异值的大小判断该动态参考基准坐标系是否相对于该初始平面偏移。

5.根据权利要求1所述的动态参考偏移侦测方法，其特征在于，

当该第一定位差异值或该第二定位差异值超过一预设定位门槛值且该相对定位差异值大于一预设相对定位门槛值时，该处理器判断该动态参考基准坐标系未发生偏移；及

当该第一定位差异值或该第二定位差异值超过该预设定位门槛值且该相对定位差异值小于等于该预设相对定位门槛值时，该处理器判断该动态参考基准坐标系发生偏移。

6.根据权利要求5所述的动态参考偏移侦测方法，其特征在于，

当该第一定位差异值超过该预设定位门槛值且该相对定位差异值大于该预设相对定位门槛值时，该处理器判断该动态参考基准坐标系未发生偏移与该第一定位件发生偏移；及

当该第二定位差异值超过该预设定位门槛值且该相对定位差异值大于该预设相对定位门槛值时，该处理器判断该动态参考基准坐标系未发生偏移与该第二定位件发生偏移。

7.一种动态参考偏移侦测方法，用以侦测一动态参考基准坐标系的位移，其特征在于，该动态参考偏移侦测方法包含以下步骤：

一坐标侦测步骤，是驱动一光学追踪器侦测并记录多个定位件的多个初始定位坐标，该些初始定位坐标是依据该动态参考基准坐标系定义求得；

一定位坐标变异计算步骤，是利用该光学追踪器持续侦测各该些定位件的一即时位移坐标，并驱动一处理器计算各该些即时位移坐标与对应的各该些初始定位坐标的差异而得到一定位差异值；

一相对定位坐标变异计算步骤，是利用该处理器计算该些即时位移坐标之间的差异而得到多个即时相对定位间隔值，并计算该些初始定位坐标之间的差异而得到多个初始相对定位间隔值，然后计算该些即时相对定位间隔值与该些初始相对定位间隔值的差异而分别得到多个相对定位差异值；以及

一动态参考偏移判断步骤，是利用该处理器依据该些定位差异值及该些相对定位差异值的大小判断该动态参考基准坐标系是否偏移。

8.根据权利要求7所述的动态参考偏移侦测方法，其特征在于，还包含：

一元件安装步骤，是分别安装该些定位件及一参考件于多个定位位置及一参考位置，该参考件对应该动态参考基准坐标系且与该动态参考基准坐标系同步位移，该些定位位置及该参考位置彼此相异，且该些定位件及该参考件彼此独立。

9.根据权利要求8所述的动态参考偏移侦测方法，其特征在于，

在该元件安装步骤中，将该参考件及三光学感测件设置于一动态参考框架上，并将该动态参考框架设于一目标物上；

其中，该参考件及该三光学感测件形成该动态参考基准坐标系，该动态参考框架对应该动态参考基准坐标系，该参考件与该目标物的距离小于任一该光学感测件与该目标物的距离。

10.根据权利要求8所述的动态参考偏移侦测方法，其特征在于，

在该坐标侦测步骤中，该些初始定位坐标及该参考件的一初始参考坐标形成一初始平面，该初始参考坐标是依据该动态参考基准坐标系定义求得；及

在该动态参考偏移判断步骤中，是依据该些定位差异值及该相对定位差异值的大小判断该动态参考基准坐标系是否相对于该初始平面偏移。

11.根据权利要求7所述的动态参考偏移侦测方法，其特征在于，

当任一该定位差异值超过一预设定位门槛值且该相对定位差异值大于一预设相对定位门槛值时，该处理器判断该动态参考基准坐标系未发生偏移；及

当任一该定位差异值超过该预设定位门槛值且该相对定位差异值小于等于该预设相对定位门槛值时，该处理器判断该动态参考基准坐标系发生偏移。

12.一种使用如权利要求1所述的动态参考偏移侦测方法的动态参考偏移侦测系统，其特征在于包含：

一参考件，对应该动态参考基准坐标系；

该第一定位件，设于一目标物的一第一定位位置上；

该第二定位件，设于该目标物的一第二定位位置上；

该光学追踪器，感应该第一定位件、该第二定位件及该参考件，该光学追踪器侦测并记录该第一定位件的该第一初始定位坐标与该第二定位件的该第二初始定位坐标，该光学追踪器持续侦测该第一定位件的该第一即时位移坐标与该第二定位件的该第二即时位移坐标，该第一初始定位坐标、该第二初始定位坐标、该第一即时位移坐标及该第二即时位移坐标均依据该动态参考基准坐标系定义求得；以及

该处理器，电性连接该光学追踪器，该处理器计算该第一即时位移坐标与该第一初始定位坐标的差异而得到该第一定位差异值，该处理器计算该第二即时位移坐标与该第二初始定位坐标的差异而得到该第二定位差异值，该处理器计算该第一即时位移坐标与该第二即时位移坐标的差异而得到该即时相对定位间隔值，并计算该第一初始定位坐标与该第二初始定位坐标的差异而得到该初始相对定位间隔值，然后计算该即时相对定位间隔值与该初始相对定位间隔值的差异而得到该相对定位差异值，且该处理器依据该第一定位差异值、该第二定位差异值及该相对定位差异值的大小判断该动态参考基准坐标系是否偏移。

13.根据权利要求12所述的动态参考偏移侦测系统，其特征在于，还包含：

一动态参考框架，设于该目标物上，该参考件设置于该动态参考框架上；及

三光学感测件，设置于该动态参考框架上；

其中，该光学追踪器感应该参考件及该三光学感测件而形成该动态参考基准坐标系，该动态参考框架对应该动态参考基准坐标系，该参考件与该目标物的距离小于任一该光学感测件与该目标物的距离。

14.根据权利要求12所述的动态参考偏移侦测系统，其特征在于，

该处理器计算该第一初始定位坐标、该第二初始定位坐标及该参考件的一初始参考坐标而形成一初始平面，该初始参考坐标是依据该动态参考基准坐标系定义求得，该处理器依据该第一定位差异值、该第二定位差异值及该相对定位差异值的大小判断该动态参考基准坐标系是否相对于该初始平面偏移。

15.根据权利要求12所述的动态参考偏移侦测系统，其特征在于，

当该第一定位差异值或该第二定位差异值超过一预设定位门槛值且该相对定位差异值大于一预设相对定位门槛值时，该处理器判断该动态参考基准坐标系未发生偏移；及

当该第一定位差异值或该第二定位差异值超过该预设定位门槛值且该相对定位差异值小于等于该预设相对定位门槛值时，该处理器判断该动态参考基准坐标系发生偏移。

16.根据权利要求15所述的动态参考偏移侦测系统，其特征在于，

当该第一定位差异值超过该预设定位门槛值且该相对定位差异值大于该预设相对定位门槛值时，该处理器判断该动态参考基准坐标系未发生偏移与该第一定位件发生偏移；及

当该第二定位差异值超过该预设定位门槛值且该相对定位差异值大于该预设相对定位门槛值时，该处理器判断该动态参考基准坐标系未发生偏移与该第二定位件发生偏移。

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