CN112839608A - 多功能多臂机器人手术系统 - Google Patents

Abstract

一种机器人手术系统，包括至少两个机械臂，所述机械臂具有相对于彼此已知的坐标系，所述臂中的一个承载X射线源，而另一个承载成像检测器板。所述臂被安置成能够在对象的目的区域上生成图像。所述臂中的一个可以另外地或替代地承载手术工具或工具保持器，使得工具的姿势在与由所述X射线源和所述检测器生成的图像的坐标系相同的坐标系中是已知的。因此，基于此类X射线图像规划的任何手术过程都可以由工具以高精度执行，因为工具位置在图像参考系中是已知的。这使得手术医生能够在实时图像中精确地定位他的工具，而不需要外部配准过程。

Description

多功能多臂机器人手术系统

技术领域

本发明涉及机器人手术领域，特别是涉及患者的成像与机器人手术过程的协调的系统。

背景技术

存在许多手术机器人系统，其能够在执行手术过程中精确定位或操作手术工具。这种系统中的主要问题之一是将手术工具的位置和取向(即姿势)与术前手术规划或手术期间拍摄的术中图像相关联的能力。将手术工具的姿势与术前手术规划相关联是通过使用配准过程来解决的问题，该配准过程通常在如术前图像中所示的期望根据手术规划操作的特征与机器人引导的工具的真实术中位置以及手术床上的患者之间。术前图像通常是三维图像，例如CT或MRI图像集，而术中手术情况通常通过使用利用C型臂成像系统获得的荧光检查图像来获得。

还存在许多系统，在这些系统中，历史上传统的C形臂系统被具有机器人对准的元件的“虚拟C形臂”取代，该传统的C形臂系统具有围绕患者的刚性支撑部件，在该部件的一端具有X射线源，在该部件的另一端具有X射线收集器或检测器板。在这样的系统中，X射线源和检测器元件承载在单独的机器人致动臂的端部上，使得它们可以定位在患者的相对侧。可以借助于分别承载源和成像元件的臂的机器人控制来选择X射线荧光检查图像的精确姿势。在M.Crain等人的转让给GE医疗系统全球技术公司(GE Medical SystemsGlobalTechnology)的US 6,582,121“具有侧面安装的独立铰接臂的X射线定位器”以及同样是M.Crain的转让给GE医疗系统公司(GE Medical Systems)的US 6,644,852“自动化可配置的X射线定位器”中已经描述了这种系统在M.Maschke的转让给西门子公司(SiemensAG)的US 8,611,495“双平面型X射线成像系统”中，描述了一种成像系统，其具有安置在不同平面中的C形臂上的两个记录单元。该专利还提到了将每个X射线管组合件和X射线检测器各自安置在诸如机械臂的维持元件上的可能性。使用安装在单独的机械臂上的X射线源和X射线检测器面板的类似系统也示出在D.Negrelli的转让给Picker International公司的US 6,200,024“用于在射线照相成像设备中使用的虚拟C形臂机器人定位系统”。由西门子医疗系统有限公司(Siemens Healthcare GmbH)提交的

的专利申请号DE 102015 217059 A1还描述了一种X射线系统，其在单独控制的支撑臂上具有X射线发射器和X射线接收器。Muller的转让给库卡机器人公司(Kuka Roboter GmbH)的美国公布的专利申请号2011/0069818还描述了一种X射线系统，具有在单独的机械臂上的源和接收器。R.Betz等人的转让给西门子公司的US 6,435,715的“射线照相设备”也描述了一种系统，其具有安装在不同机械臂上的X射线源和X射线接收器，以生成虚拟C形臂布置。机器人控制确保X射线源总是被取向为与X射线接收器相对，以便获取图像。通过使用连接到机器人控制系统的外部相机系统的标记的图像分析，患者位置可以与机器人坐标系相关。

S.A.Banks等人的转让给佛罗里达大学研究基金会公司(University of FloridaResearch Foundation Inc.)的US 8,781,630描述了一种系统，其包括两个机械臂系统，一个保持成像源，另一个保持成像传感器，类似于上述系统。可以包括第三机械臂系统作为手术医生引导的工具保持器。手术医生使用触觉控制和可选的力反馈手动引导工具。成像源机械臂和工具保持器机械臂的空间姿势可以通过使用成像源臂上和工具保持臂上的X射线校准目标，或使用可以定位成像源臂上和工具保持臂上的定位标记的电磁或光学跟踪器的跟踪系统而彼此相关。可以使用触摸设备将工具尖端与导航参考系配准。

然而，上述系统主要限于成像功能或触觉系统，其中所述系统模仿机器人控制的传统C形臂成像功能。

本部分和本说明书的其他部分中提及的每个公开物的公开内容均以引用方式全文并入本文。

发明内容

存在需要一种更全面的机器人控制的虚拟C形臂系统，其克服现有技术系统和方法的至少一些缺点。现代机器人引导的手术需要自动地将任何成像功能与手术规划的当前执行相关联的能力。本公开内容描述了结合成像系统用于执行机器人引导的手术的新的示例性系统，该成像系统使得机器人引导的工具能够与利用成像系统生成的一个或多个图像相关。该系统基于机器人控制的虚拟C形臂，该虚拟C形臂具有可与手术工具的参考系相关的参考系，使得该虚拟C形臂能够使用利用虚拟C形臂生成的术中图像自主地引导手术工具。这种系统比使用配准或导航或跟踪来定义用于执行手术规划的手术工具的机器人系统具有更通用的功能和更高的准确度。

该系统基于至少两个机械臂的双重组合，以使得能够在手术期间实现这些新颖特征。机械臂安装在共同基座上，该术语应理解为包括将所有臂安装在单个基座上或者可替代地将至少一些臂安装在分开的基座上，这些基座的相互空间位置彼此已知。因此也要求保护术语“共同基底”。由于共同基座的这个特征，每个机械臂在其中操作的坐标系可以唯一地与系统中其他机械臂中的所有机械臂的坐标系相关。这个特征是重要的，因为它能使所有的臂协同工作。

提供第一对臂，其中一个臂保持成像系统源，另一个臂保持收集器或检测器元件，用于生成手术区域本身的图像。这些臂被机器人引导，使得它们相对于彼此的在空间中绝对位置和取向在任何时候都是已知的。因此，根据发给它们的机器人控制命令，它们可以采用任何期望的源传感器位置。这种成像系统的参考系相对于所有机械臂的共同基座是已知的，因此也相对于安装在共同基座上的任何其他机械臂的参考系是已知的。由于机械臂是机器人手术套件的整体部分，因此不需要单独的C形臂成像器，这将占用手术室中有价值的空间，并且需要医疗技术人员和对准时间来操作它。成像系统可以是任何合适的类型，包括X射线成像器、超声波成像器、或具有用于安装在系统的单独机械臂上的单独源和检测元件的任何其他类型的成像系统。然而，由于最常用的这种成像系统是X射线系统，如在通常的C形臂系统上所使用的，因此这里的公开内容使用X射线示例用于描述成像系统及其操作，尽管必须强调的是，该系统和方法不旨在限于X射线成像。

然而，当前系统不同于先前提出的虚拟C形臂系统，该术语用于描述其中X射线源和X射线检测装置安装在共同相关的受控机械臂上的成像系统，因为手术工具被定位，并且其操作可选地也由其坐标系对于X射线成像系统的坐标系已知的机械臂控制。实现这一点的一种方法是通过使用第三机械臂来承载和定位或致动手术工具。第三臂甚至可以是主动机械臂，其可以装备有手术解剖刀、手术钻、导管、牵开器或一些其他手术工具，并且其然后可以对患者执行机器人控制的手术动作。在该系统中使用主动机械臂是有利的，因为手术工具的姿势接着相对于荧光成像数据以高精度获知，因为承载工具的第三机械臂的坐标系对于成像台的坐标系的控制系统是已知的，所有臂的坐标系彼此相关。因此，手术工具的位置通过与对准成像台中所使用的相同的机器人控制来实现，并且可以被引导到在由系统获得的荧光检查图像上已知的位置。

根据这种系统的第二且通常更简单的实施方式，手术工具保持器安装在与成像组件之一相同的机械臂上，优选地安装在检测板上，因为其基本上比X射线源轻，使得手术工具的姿势相对于X射线检测板以高精度已知。该工具可以最有利地安装在保持器上，该保持器连接到与检测板相同的机械臂上，使得工具和检测板的相对姿势是已知的和固定的。这提供了工具和其他机器人移动的成像元件之间的最佳位置精度。可替代地，该检测板可以提供有到其机械臂的精确可拆卸的附接夹具，并且该工具保持器配备有一个类似的可拆卸的附接夹具，使得该工具可以以与机器工具中的工具交换器操作大致相同的方式安装在该臂上而不是安装在该检测板上。在这两种实施方式的任一种中，手术工具在与获取图像的参考系相同的参考系中执行手术操作。一旦已经使用机械臂的成像对执行了所需的成像，就可以拆卸检测板并将工具组合件安装在其位置上，使得手术工具然后可以对患者执行手术动作，具有与前面段落中提到的优点相同的优点。与使用术前图像来定义工具插入姿势的配准过程类型相比，这两种实施方式都提供了改进的工具位置精度，其中工具位置与成像系统的坐标不直接相关。

在这种仅使用两个机器人控制的臂的布置中，第三机械臂也可用于执行另一相关的手术动作，例如与由成像臂对中的现在“空出”的臂正执行的手术操作过程结合的缩回或保持动作。

该系统能够仅使用在术中使用机器人控制的臂获得的荧光检查图像来对准工具的一个示范性过程可以如下：

(i)两个或多个X射线图像由两个成像机械臂生成，从而获得三维图像集。

(ii)然后由手术医生直接在术中荧光镜图像上实时生成手术规划，并且通过在两个非共面成像平面上，最方便地在两个垂直成像平面上生成该规划来实现该规划的三维属性。

(iii)作为另外的和可选的步骤，并且使用钻孔过程的情况作为非限制性示例，承载检测器的机械臂然后可以可控制地移动到大体上垂直于由手术医生决定的钻孔轨迹，并且拍摄另一二维图像用于验证，以确保钻孔轨迹不侵占任何禁止区域。

(iv)最后，承载检测器的机械臂自动地移动，以将钻子引导器或钻子对准到沿着规划的钻孔轨迹的点，所述机械臂还具有钻子引导器或钻子，所述钻子引导器或钻子邻近地连接到检测器，或者所述机械臂具有代替检测器插入的可互换的工具保持器。

在上述过程中，仅使用二维荧光镜图像来沿着正确的轨迹对准工具或其引导器，并且根本不需要配准，因为不存在术前规划-该“规划”是基于荧光镜图像中的对象解剖结构的直接视觉。尽管目前的配准技术具有良好的精度，但是消除对该步骤的需要消除了这种配准过程可能出现的任何潜在的不精确性。

使用本公开的成像机器人的另一优点是能够根据从在机器视觉和机器学习模式中的图像计算正确轨迹的算法自动检测正确轨迹。在这样的过程中，机器人获取一个或多个x射线图像，并且基于该算法将检测器移动到目的区域的期望的直视视图，并且获取连续的图像，直到其收敛到手术医生认可的图像以应用手术动作。

根据上述系统的进一步的实施方式，也可以使用来自示出基准标记或解剖细节的术前三维图像数据的输入，以便将术前三维图像数据上生成的术前手术规划与从安装在机械臂的成像对上的X射线荧光成像器获得的实时荧光检查图像配准。这样的配准然后将能够监控手术工具的动作及其相对于术前规划的准确度。因此，该过程使得高分辨率的术前三维图像(例如CT或MRI图像集)能够用作定义保持在机械臂之一中的工具的姿势的基础。该过程使系统能够执行具有实时术中成像和高分辨率术前三维图像的优点的手术。尽管与使用先前在本公开中描述的术中手术规划方法(其中使用荧光镜图像的组合来使用术中成像)相比不太方便并且潜在地具有稍微降低的准确度，但是当目的区域包含不能够提供高质量荧光镜图像的特征时，诸如当仅存在软组织时，或当目的区域中的不透明骨结构占优势时，基于术前高分辨率图像的规划的这种使用可能是有利的。

因此，根据本公开中所描述的装置的示范性实施方式提供了一种用于机器人手术系统的系统，该系统包括：

(i)第一机械臂，该第一机械臂被配置成用于承载成像器源，

(ii)第二机械臂，该第二机械臂安装在相对于所述第一机械臂的已知位置，并被配置成承载成像器检测元件，两个机械臂被安装为使得当对象位于两个臂之间时，能够生成所述对象的目的区域的图像，以及

(iii)控制器，该控制器被配置成用于使这些机械臂的坐标系相互关联，

其中所述机械臂中的一个被进一步配置成用于承载手术工具或手术工具保持器，使得所述手术工具或工具保持器的姿势相对于所述对象的所生成的图像是已知的。

在这样的系统中，除了源或检测元件之外，手术工具或工具保持器可以承载在第一或第二机械臂中的一个上，或者它可以代替源或检测元件而承载在第一或第二机械臂中的一个上。

此外，在这样的系统中，被配置成承载手术工具或手术工具保持器的机械臂可以是第二机械臂。该第二机械臂可适于以已知的空间关系同时承载手术工具或工具保持器和检测元件。另外，第二机械臂可以包括附接元件，该附接元件适于附接至手术工具或工具保持器，或者附接至检测元件，附接元件使得手术工具或工具保持器与检测元件之间的空间关系是精确已知的。

在上述系统中的任何系统，工具或工具保持器与机械臂中的至少一个之间的已知关系可以被配置成使得能够将手术工具自主引导到由用户确定的通过使用第一和第二机械臂获得的图像上的位置。

此外，上述系统中的任何一个还可以包括第三机械臂，该第三机械臂的坐标系与第一和第二机械臂的坐标系相互关联，并且该第三机械臂适于保持另外的手术元件。

在上述系统中的所有系统中，成像器可以是X射线成像器或超声波成像器。

根据本公开的机器人手术系统的其他实施方式进一步提供了一种系统，该系统包括至少第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂，这些机械臂被相互安装成使得它们的坐标系相对于彼此是已知的，至少第一机械臂和第二机械臂被安置在对象可以被定位在上的支撑元件的相对侧上，并且被配置成分别承载成像器源和成像器检测元件，使得可以生成该对象的解剖结构的一部分的图像，

其中第三机械臂可以被配置成用于承载手术工具保持器或工具，这样使得该手术工具或工具保持器的姿势相对于由第一和第二机械臂生成的图像是已知的。在这种系统中，成像器可以是X射线成像器或超声波成像器。

根据又进一步的实施方式，提供了一种对对象的区域执行手术过程的方法，该方法包括：

(i)借助于承载在第一机械臂上的源和承载在第二机械臂上的检测器元件来生成包括对象的区域的至少一个图像，第一和第二机械臂具有共同相关的坐标系，

(ii)在至少一个图像上实时确定执行过程所需的轨迹，以及

(iii)在对准承载该工具的机械臂以确保在该至少一个图像上的所确定的轨迹之后，使用承载在第一机械臂或第二机械臂或第三机械臂中的一个上的手术工具来实施该过程。

在这种方法中，如果手术工具承载在第一或第二机械臂中的一个上，则手术工具可以除了成像器源或检测器元件之外被承载，或者可以代替成像器源或检测器元件被承载。此外，如果它被承载在第三机械臂上，则借助于第三机械臂的与第一和第二机械臂的坐标系共同相关的坐标系来确保执行该过程所需的轨迹。在这些方法中的任何一种方法中，可以在使用成像系统生成的至少一个图像中使用工具轨迹的术中对准来执行该过程，该成像系统具有与工具的坐标系共同的坐标系。

进一步提供了一种对对象的区域执行手术过程的方法，该方法包括：

(i)生成包括对象的区域的术前三维图像集，

(ii)在手术前基于三维图像集规划用于手术工具的轨迹以执行手术过程，

(iii)将三维图像集与由承载在第一机械臂上的成像器源和承载在第二机械臂上的成像器检测器元件生成的至少一个术中二维图像配准，第一和第二机械臂具有共同已知的坐标系，

其中该手术工具可以被承载在第二机械臂上或者被承载在第三机械臂上，第三机械臂的坐标系是与第一和第二机械臂的坐标系共同相关的，这样使得对承载工具的机械臂的操纵实时地实施了术前规划的轨迹。在这种方法中，除了成像器检测器元件之外，或者代替成像器检测器元件，手术工具可以被承载在第二机械臂上。

根据本系统的又一个示范性实施方式，提供了一种机器人手术系统，该机器人手术系统包括：

至少第一、第二和第三机械臂，这些机械臂被相互安装成使得这些机械臂的坐标系相对于彼此是已知的，

其中至少第一机械臂和第二机械臂可以被安置在对象将被定位在其上的支撑元件的相对侧上，并且被配置成分别承载成像器源和成像器检测元件，这样使得可以生成对象的解剖结构的一部分的图像，以及

其中第三机械臂被适于承载第一手术工具，以及

其中所述第二机械臂进一步被配置成承载第二手术工具，使得可以使用所述第一手术工具和所述第二手术工具来执行手术过程，以及

其中所述第一手术工具和所述第二手术工具的姿势相对于使用所述第一机械臂和所述第二机械臂生成的所述对象的图像的所述坐标系是已知的。

最后，根据本公开的系统的又另一个实施方式，提出了一种机器人手术系统，该机器人手术系统包括：

至少第一机械臂和第二机械臂，这些机械臂被安装在彼此已知的位置中，使得它们的坐标系相对于彼此是已知的，并且被安置在对象将被定位在其上的支撑元件的相对侧上，第一机械臂被配置成承载成像器源，且第二机械臂被配置成承载成像器检测元件，使得可以生成定义对象的解剖结构的一部分的图像，

其中这些机械臂中的一个可以进一步被配置成用于承载手术工具或工具保持器，使得手术工具或工具保持器的姿势相对于对象的所生成的图像是已知的。

附图说明

通过结合附图的以下详细描述，将更全面地理解和认识本发明，在附图中：

图1示出了如在本公开中描述的机器人手术系统，示出了三个机器人致动协调臂；

图2示出了图1的系统的替代实施方式，其中仅使用了两个机械臂；

图3示出了图2的实施例的替代实施例，其中工具或工具保持器和X射线检测器板都被一起保持在相同的机械臂中，机器人控制系统借助于连接它们的已知机械布置知道它们的相互位置；以及

图4示出了具有存储单元的系统控制器的结构的一个示例，示出了机器人成像臂和工具保持臂之间的关系如何用于引导工具执行其所需的功能。

具体实施方式

现在参考图1，其示意性地绘示了本公开中描述的机器人手术系统，其包括三个机器人致动臂12、13、14。图1所示系统的臂安装在单独的基座10、11、101上，它们的相互位置是已知的，使得它们可以被认为是单个共同基座103。还可以考虑任何其他的基座布置，只要这些机械臂的附接到基座的位置是已知的，使得每一个臂的姿势可以彼此相关联。通常，在手术床102的顶侧上操作的臂13、14可以安装在上控制台上。臂由控制器104控制，控制器104配准或协调三个臂的参考系，并可通过基座104连接到每个臂及其控制电机和位置编码器。患者18被示为躺在床或操作台102上，但是如果适当地适配和对准，该系统也可以与站立的患者或处于任何其他期望位置的患者一起使用。一对臂12、13示出为在患者上方和下方对准，其中一个臂12承载X射线源15，而另一个臂13承载图像检测器板16。通过控制这两个臂12、13的关节，X射线源和检测器板可以相对于患者的解剖结构以任何合适的角度对准，以生成手术区域的期望特征的荧光检查图像。如果生成这些荧光检查图像中的两个或更多个，则手术机器人套件的控制系统可以提供手术部位的三维图像数据，该三维图像数据然后可以用于确定患者的目的手术区域在三维中的实时位置。可替代地，可以将这种三维信息与已经确定手术规划的任何术前三维图像进行配准和比较，条件是在术前图像中已经使用了某种基准位置特征。

第三机械臂14可以承载手术工具17或手术工具保持器，并且由于该第三机械臂14的参考系相对于第一和第二臂12、13的参考系是已知的，所以手术工具的位置和取向相对于布置在第一臂12和第二臂13上的成像器上生成的荧光检查图像的坐标系是已知的。因此，手术工具17在手术期间的相对位置和进展可以直接与患者手术部位的荧光检查图像相关，而不需要进一步的外部配准。

根据替代的操作模式，一旦已经生成一个或多个荧光检查图像以定义患者的手术部位的特征，则X射线成像设备的至少一个元件可以从其支撑机械臂移除(优选地从机械臂13移除检测器板16，因为那是较轻的元件)，并且该机械臂13然后自由地装备有手术工具或工具保持器，手术工具或工具保持器的姿势相对于先前生成的X射线图像是已知的，因为工具以已知的位置和角度附接到机械臂13，该机械臂13的位置相对于X射线图像轴是已知的。因此，使用机械臂13的机器人控制系统的工具的对准和进展可以直接与先前获得的荧光检查图像相关，而不需要任何配准变换。由于不再需要保持工具保持器或工具，因此第三机械臂14可用于执行额外的手术任务，例如收回或保持患者的组织。

现在参考图2，其示出了本公开的系统的该替代实施方式，其中仅使用两个机械臂，第一机械臂12承载X射线源15，而第二机械臂13装备有适配器安装件19，该适配器安装件19可以借助于匹配适配器20连接到X射线传感器板16，或者借助于适配器21连接到工具或工具保持器17，这些适配器使得X射线传感器板和工具或工具保持器的相对位置以高精度水平已知。在该实施方式中，机器人控制系统104控制两个机械臂12、13的运动。每个机械臂适于保持至少一个手术工具或其他物品以在手术过程期间使用。机械臂13具有基座10，该基座可以同样良好地附接至房间中的天花板或另一个不移动支撑元件上，或附接至控制柜上。所示的第二机械臂12也附接到不可移动的支撑元件11。控制器104可以操纵每个机械臂的运动，使得由每个臂保持和承载的手术工具或其他物品的位置相对于彼此精确地已知。

现在参考图3，其示出了图2的实施方式的替代性实施方式，其中工具或工具保持器17和X射线检测器板16都保持在机械臂13中，机器人控制系统借助于连接它们的已知机械布置而知道所述机械臂的相互位置。因此，工具17相对于在检测板16上生成的患者的成像视图的位置是精确已知的。这种实施方式避免了用工具保持器更换检测器板的需要。

在上述实施方式中的任何一个中，X射线图像的图像处理可用于定义患者的位置或待手术的患者的解剖特征，并且成像参考系和工具参考系之间的已知关系使得能够相对于患者或待手术的患者的解剖特征精确定位工具。此类系统可以被配置成自主地将手术工具引导到由该系统本身获得的X射线图像上已知的位置，而不需要任何其他对准，因为用于生成这些图像的参考系可以在空间上和角度上与该工具安装在其中的参考系相关。

现在参考图4，其示意性地绘示了控制系统104的一种可能结构，使得系统能够运行。控制器和系统功能使用存储器单元41，其包含机械臂坐标关系44和用于操作机械臂的指令45。

处理器46控制整个控制器操作，包括输入-输出和计算。输入输出单元包括用户接口43、机械臂驱动接口47、机械臂位置传感器接口48和网络接口49。

本领域的技术人员应当理解，本发明不限于上文已经具体示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上文描述的各种特征的组合和子组合以及本领域的技术人员在阅读以上描述之后会想到的且不在现有技术中的变型和修改。

Claims (19)

1.一种机器人手术系统，包括：

第一机械臂，所述第一机械臂被配置成承载成像器源；

第二机械臂，所述第二机械臂安装在相对于所述第一机械臂的已知位置，并且被配置成承载成像器检测元件，这两个机械臂安装为使得当对象位于这两个臂之间时，能够生成所述对象的目的区域的图像；以及

控制器，所述控制器被配置成使所述机械臂的坐标系相互关联；

其中所述机械臂中的一个被进一步配置成用于承载手术工具或手术工具保持器，使得所述手术工具或工具保持器的姿势相对于所述对象的所生成的图像是已知的。

2.根据权利要求1所述的系统，其中除了所述源或所述检测元件之外，所述手术工具或工具保持器被承载在所述第一机械臂或所述第二机械臂中的一个上。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述手术工具或所述工具保持器被承载在所述第一机械臂或所述第二机械臂中的一个上，以代替所述源或所述检测元件。

4.根据权利要求1和2中任一项所述的系统，其中被配置成承载手术工具或手术工具保持器的机械臂是所述第二机械臂。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二机械臂适于以已知的空间关系同时承载所述手术工具或所述工具保持器和所述检测元件。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二机械臂包括附接元件，所述附接元件适于附接至所述手术工具或所述工具保持器，或者附接至所述检测元件，所述附接元件使得所述手术工具或所述工具保持器与所述检测元件之间的所述空间关系是精确已知的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述工具或所述工具保持器与所述机械臂中的至少一个之间的已知关系被配置成使得所述手术工具能够自主引导到由用户确定的通过使用所述第一机械臂和所述第二机械臂获得的图像上的位置。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，进一步包括第三机械臂，所述第三机械臂的坐标系与所述第一机械臂和所述第二机械臂的坐标系相互关联，并且所述第三机械臂适于保持另外的手术元件。

9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述成像器是X射线成像器或超声波成像器。

10.一种机器人手术系统，包括：

至少第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂，所述机械臂被相互安装成使得它们的坐标系相对于彼此是已知的，至少所述第一机械臂和所述第二机械臂被安置在对象定位在其上的支撑元件的相对侧上，并且被配置成分别承载成像器源和成像器检测元件，使得能够生成所述对象的解剖结构的一部分的图像，

其中所述第三机械臂被配置成承载手术工具保持器或工具，使得所述手术工具或工具保持器的姿势相对于由所述第一机械臂和所述第二机械臂生成的图像是已知的。

11.根据权利要求10所述的机器人手术系统，其中所述成像器是X射线成像器或超声波成像器。

12.一种对对象的区域执行手术过程的方法，包括：

通过承载在第一机械臂上的源和承载在第二机械臂上的检测器元件，生成包括所述对象的所述区域的至少一个图像，所述第一机械臂和所述第二机械臂具有共同相关的坐标系；

在至少一个图像上实时确定执行所述过程所需的轨迹；以及

在对准承载所述工具的机械臂以确保在所述至少一个图像上所确定的轨迹之后，使用承载在所述第一机械臂或所述第二机械臂或所述第三机械臂中的一个上的手术工具来实施所述过程。

13.根据权利要求12所述的方法，其中如果所述手术工具承载在所述第一机械臂或所述第二机械臂中的一个上，则除了所述成像器源或所述检测器元件之外还承载所述手术工具，或者代替所述成像器源或所述检测器元件来承载所述手术工具。

14.根据权利要求12所述的方法，其中如果所述手术工具承载在所述第三机械臂上，则借助于所述第三机械臂与所述第一机械臂和所述第二机械臂的坐标系共同相关的坐标系来确保执行所述过程所需的轨迹。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中在使用具有与所述工具的坐标系共同的坐标系的所述成像系统生成的至少一个图像中，使用工具轨迹的术中对准来执行所述过程。

16.一种对对象的区域执行手术过程的方法，包括：

生成包括所述对象的所述区域的术前三维图像集；

在术前基于所述三维图像集规划手术工具的轨迹以执行所述手术过程；

将所述三维图像集与由承载在第一机械臂上的成像器源和承载在第二机械臂上的成像器检测器元件生成的至少一个术中二维图像配准，所述第一机械臂和所述第二机械臂具有共同已知的坐标系；

其中所述手术工具被承载在所述第二机械臂上或者被承载在第三机械臂上，所述第三机械臂的坐标系是与所述第一机械臂和所述第二机械臂的坐标系共同相关的，使得对承载所述工具的所述机械臂的操纵实时地实施术前规划的轨迹。

17.根据权利要求16所述的方法，其中除了所述成像器检测器元件之外，或者代替所述成像器检测器元件，所述手术工具被承载在所述第二机械臂上。

18.一种机器人手术系统，包括：

至少第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂，所述机械臂相互安装成使得所述机械臂的坐标系相对于彼此是已知的；

其中至少所述第一机械臂和所述第二机械臂被安置在对象被定位在其上的支撑元件的相对侧上，并且被配置成分别承载成像器源和成像器检测元件，使得能够生成所述对象的解剖结构的一部分的图像，以及

其中所述第三机械臂适于承载第一手术工具；以及

其中所述第二机械臂进一步被配置成承载第二手术工具，使得能够使用所述第一手术工具和所述第二手术工具来执行手术过程，以及

其中所述第一手术工具和所述第二手术工具的姿势相对于使用所述第一机械臂和所述第二机械臂生成的所述对象的图像的坐标系是已知的。

19.一种机器人手术系统，包括：

至少第一机械臂和第二机械臂，所述机械臂被安装在相互已知的位置中，使得它们的坐标系相对于彼此是已知的，并且被安置在对象被定位在其上的支撑元件的相对侧上，所述第一机械臂被配置成承载成像器源，并且所述第二机械臂被配置成承载成像器检测元件，使得能够生成定义所述对象的解剖结构的一部分的图像，

其中所述机械臂中的一个进一步被配置成承载手术工具或工具保持器，使得所述手术工具或所述工具保持器的姿势相对于所述对象的所生成的图像是已知的。

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