CN117881357A - 用于确定细长工具的轨迹的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于确定细长工具的轨迹的方法，包括：接收感兴趣区域的位置信息，以及接收至少部分地遮挡或阻碍进入感兴趣区域的一个或多个结构的位置信息。基于感兴趣区域中的初始目标点的位置信息，确定穿过成像设备和初始目标点的矢状平面。基于细长工具的进入点的位置信息，确定用于推进细长工具以击中初始目标点而不击中一个或多个结构的该细长工具基本上沿着矢状平面的轨迹。

Description

用于确定细长工具的轨迹的方法和系统

技术领域

本发明广泛地但不排他地涉及用于确定细长工具的轨迹的方法和系统。

背景技术

在将针插入前列腺内和前列腺周围的经会阴前列腺程序期间，双平面超声探头通常用于提供实时成像。针通常在矢状超声视图上可视化。为了使针在矢状超声视图上可见，它们需要位于超声换能器的矢状平面内。实现此目的的一种便捷方法是将针平行于超声探头的轴线插入(见图1)。

由于传统的视觉限制，医生可能并不总是能够经常执行针不平行于超声探头的轴线的操作。部分原因是他们有时可能受到物理模板网格的限制，以帮助手动操作时放置针。即使他们要在没有模板网格的情况下插入针，他们也很难确定允许在矢状视图中可视化的轨迹，因此大多会平行于探头轴线插入针。

然而，可能存在期望针不平行于超声探头轴线的情况。例如，这些可能包括寻求减少会阴上的进入点数量、进入被耻骨弓或任何其他解剖结构阻塞的前部病变(针向上倾斜)、进入直肠和前列腺之间的区域同时避开直肠驼峰(针向下倾斜)或克服由于前列腺组织密度导致的针偏转的情况。

在这些情况下，针需要向上成倾斜或者以不平行于超声探头的其他轨迹角度倾斜(参见图2)，并且医生难以可辨识地确定仍然在矢状平面内的针的轨迹。因此，他们可能无法在单个矢状超声视图中清楚地看到针，并且可能需要旋转超声探头才能看到整个针轨迹。

此外，当针轨迹不在矢状平面内时，医生可能必须手动执行探头的多次旋转，和/或拍摄横向视图的多个切片。然而，这既麻烦又费时，也是经会阴置针的关键难点之一。

因此，需要提供一种用于确定细长工具(例如针)的轨迹的方法和系统，其能够解决上述问题中的至少一些。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了一种用于确定细长工具的轨迹的方法，该方法包括:

a)接收感兴趣区域的位置信息；

b)接收至少部分地遮挡或阻碍进入所述感兴趣区域的一个或多个结构的位置信息；

c)基于所述感兴趣区域中的初始目标点的位置信息，来确定穿过成像设备和所述初始目标点的矢状平面；以及

d)基于所述细长工具的进入点的位置信息来确定所述细长工具基本上沿着所述矢状平面的轨迹，用于推进所述细长工具以击中所述初始目标点而不击中所述一个或多个结构。

步骤c)还可包括：基于一个或多个目标点约束来自动确定所述初始目标点的位置信息。可替代地，步骤c)还可以包括：从用户接收初始目标点的位置信息。

步骤d)还可包括：基于一个或多个进入点约束来自动确定所述细长工具的进入点的位置信息。所述一个或多个进入点约束可以至少包括进入点位于矢状平面上。

该方法还可以包括：

e)接收所述矢状平面上所述初始目标点或所述进入点的更新的位置信息；以及

f)基于所述更新的位置信息来确定所述细长工具基本上沿着所述矢状平面的更新的轨迹。

步骤d)可以包括从用户接收进入点的位置信息，并且该方法还可以包括：如果基于所述进入点的轨迹超出矢状平面，则生成警告。

该方法还可以包括：如果对于初始目标点不存在合适的轨迹，则对感兴趣区域中的不同于初始目标点的后续目标点重复步骤c)和d)。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于确定细长工具的轨迹的系统，该系统包括：

处理器；

计算机可读存储器，所述计算机可读存储器耦接到所述处理器并且其上存储有指令，所述指令能够由所述处理器执行以用于：

a)接收感兴趣区域的位置信息；

b)接收至少部分地遮挡或阻碍进入所述感兴趣区域的一个或多个结构的位置信息；

c)基于所述感兴趣区域中的初始目标点的位置信息，来确定穿过成像设备和初始目标点的矢状平面；以及

d)基于所述细长工具的进入点的位置信息来确定所述细长工具基本上沿着所述矢状平面的轨迹，用于推进所述细长工具以击中所述初始目标点而不击中所述一个或多个结构。

根据本公开的另一方面，提供了一种系统，包括：

处理器；

耦接到所述处理器的存储器；以及

耦接到所述处理器的成像设备，

其中所述存储器被配置为接收感兴趣区域的位置信息以及至少部分地遮挡或阻碍进入所述感兴趣区域的一个或多个结构的位置信息；以及

其中，所述处理器被配置为：

基于所述感兴趣区域中的初始目标点的位置信息，来确定穿过所述成像设备和所述初始目标点的矢状平面；以及

基于所述细长工具的进入点的位置信息来确定所述细长工具基本上沿着所述矢状平面的轨迹，用于推进所述细长工具以击中所述初始目标点而不击中所述一个或多个结构。

所述细长工具可以包括针，该系统还可以包括耦接到处理器的针引导件，并且针引导件被配置为沿着所确定的轨迹对准针。

该系统还可以包括耦接到处理器的致动器，并且该致动器可以被配置为基于所确定的矢状平面来自动旋转所述成像设备。

附图说明

通过以下仅作为示例并结合附图的书面描述，本领域的普通技术人员将更好地理解并容易明白本发明的实施例，其中：

图1是示意图，示出与超声探头平行的针的。

图2是示意图，示出了针倾斜于穿过超声探头的平面的。

图3是示意图，示出了在穿过超声探头的平面上与超声探头成一定角度定位的针。

图4是流程图，示出了根据示例实施例的用于确定细长工具的轨迹的方法。

图5是流程图，示出了用于确定感兴趣区域和遮挡它的任何结构的位置信息的示例步骤。

图6是示意图，示出了目标点与超声探头之间形成的矢状平面。

图7是示意图，示出了根据示例实施例的进入点的自动选择。

图8是流程图，示出了自动确定针轨迹的示例实施方式。

图9是示意图，示出了矢状视场边界内的针轨迹的可能的调整。

图10是流程图，示出了根据实施方式的置针阶段期间的示例步骤。

图11是示出了矢状平面和相关联的针轨迹的示意图，每个平面具有单个进入点，在前列腺内各个目标点间隔开。

图12是示意图，示出了数量减少的矢状平面和几乎彼此平行且向上成倾斜的相关针轨迹的。

图13示出了用于实现本公开的各方面的计算设备的示意图。

具体实施方式

本公开提供了用于确定细长工具的轨迹的方法和系统。例如，本方法和系统可以计算针轨迹，考虑多种因素，例如整个针轨迹保持在矢状平面内并且在矢状视图中可见，针尖到达目标位置，避开关键解剖结构，针在感兴趣区域内间隔开，克服由于前列腺组织密度不均匀而导致的针偏转，或者在治疗针的情况下，消融体积覆盖目标体积。本方法还涉及将超声探头旋转到在矢状视图中针可见的位置，即使针可能不与超声探头平行，如图3所示。

将参考附图仅通过示例来描述实施例。附图中相同的附图标记和字符指代相同的元件或等同物。

图4示出的流程图400展示了根据示例实施例的用于确定细长工具的轨迹的方法。在步骤402，接收感兴趣区域的位置信息。感兴趣区域限定将被细长工具进入的对象。在步骤404，接收至少部分地遮挡或阻碍进入感兴趣区域的一个或多个结构的位置信息。感兴趣区域和所述一个或多个结构的位置信息可以包括3维(3D)空间中的坐标集合，其可以例如通过一次或多次扫描、随后由软件或用户将它们标记出来而获得。在步骤406，基于感兴趣区域中的初始目标点的位置信息，确定穿过成像设备和初始目标点的矢状平面(sagittalplane)。所述成像设备可以是例如超声探头。在步骤406，基于细长工具的进入点的位置信息，确定用于推进细长工具以击中初始目标点而不击中所述一个或多个结构的细长工具基本上沿着矢状平面的轨迹。

在示例实施例中，细长工具相对于感兴趣区域和所述一个或多个结构的轨迹可以显示在显示设备上以用于观看。当初始目标点和/或进入点被调整时，细长工具的轨迹也被调整并且所述显示被相应地更新。

虽然下面的示例主要参考用于经会阴程序的针的轨迹进行描述，但是本领域技术人员将理解，根据本公开的方法和系统可以在用于一般进入或取回被遮挡对象的其他应用中使用。

以下描述的一些部分是根据对计算机存储器内的数据的操作的算法和功能或符号表示来明确或隐含地呈现的。这些算法描述和功能或符号表示是数据处理领域的技术人员用来向本领域的其他技术人员最有效地传达其工作实质的手段。这里的算法通常被认为是导致期望结果的自洽步骤序列。这些步骤需要对物理量进行物理操纵，例如能够存储、传输、组合、比较和以其他方式操纵的电信号、磁信号或光信号。

除非另外具体说明，并且从下文显而易见，应当理解的是，在整个本说明书中，使用诸如“扫描”、“计算”、“确定”、“应用”、“提取”、“生成”、“初始化”、“输出”等等术语的讨论是指计算机系统或类似电子设备的动作和过程，其操纵计算机系统内表示为物理量的数据并将其转换为类似表示为计算机系统或其他信息存储、传输或显示设备内的物理量的其他数据。

本说明书还公开了用于执行该方法的操作的装置。这样的装置可以为了所需的目的而专门构造，或者可以包括计算机或由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的其他设备。本文提出的算法和显示本质上不与任何特定计算机或其他装置相关。各种机器可以与根据本文的教导的程序一起使用。可替代地，构造更专门的装置来执行所需的方法步骤可能是合适的。传统计算机的结构将从下面的描述中显现出来。

另外，本说明书还隐含地公开了一种计算机程序，因为对于本领域技术人员来说显而易见的是，本文描述的方法的各个步骤可以通过计算机代码来付诸实践。计算机程序并不旨在限于任何特定的编程语言及其实现。应当理解，可以使用各种编程语言及其编码来实现本文所包含的公开内容的教导。此外，计算机程序并不旨在限于任何特定的控制流程。存在计算机程序的许多其他变体，其可以使用不同的控制流程而不脱离本公开的范围。

此外，计算机程序的一个或多个步骤可以并行地而不是顺序地执行。这样的计算机程序可以存储在任何计算机可读介质上。计算机可读介质可以包括存储设备，例如磁盘或光盘、存储器芯片或适合与计算机接口连接的其他存储设备。计算机可读介质还可以包括诸如在互联网系统中示例的硬连线介质，或者诸如在GSM、GPRS、3G、4G或5G移动电话系统中示例的无线介质，以及诸如蓝牙(Bluetooth)、ZigBee、Wi-Fi的其他无线系统。当计算机程序在这样的计算机上加载并执行时，有效地产生实现优选方法的步骤的装置。

本公开还可以被实现为硬件元件。更具体地，在硬件意义上，元件是被设计为与其他组件或元件一起使用的功能硬件单元。例如，元件可以使用分立电子组件来实现，或者它可以形成整个电子电路的一部分，例如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。还存在许多其他可能性。本领域技术人员将理解，该系统还可以被实现为硬件元件和软件元件的组合。

根据各种实施例，“电路”可以被理解为任何种类的逻辑实现实体，其可以是执行存储在存储器、固件或其任何组合中的软件的专用电路或处理器。因此，在一个实施例中，“电路”可以是硬连线逻辑电路或可编程逻辑电路，例如可编程处理器，例如微处理器(例如复杂指令集计算机(CISC)处理器或精简指令集计算机(RISC)处理器)。“电路”也可以是执行软件的处理器，例如任何类型的计算机程序，例如使用诸如例如Java的虚拟机代码的计算机程序。这里可以更详细地描述的各个功能的任何其他类型的实施方式也可以被理解为根据替代实施例的“电路”。

在示例实施例中，首先确定感兴趣区域和至少部分地遮挡或阻碍进入该感兴趣区域的任何结构的位置信息。感兴趣区域可能是内部器官(例如前列腺)的一部分，而遮挡它的所述结构可能是其他身体组织或部分。图5示出了流程图500，其展示了用于确定感兴趣区域和至少部分地遮挡它的任何结构的位置信息的示例步骤。用户，例如操作机器人手术系统的医生，可以在超声图像上标出诸如尿道、直肠、耻骨等的关键结构的轮廓(步骤502)。然后，机器人手术系统可以使用例如内置软件生成所述关键结构的3D模型(步骤504)。用户可以将诸如同一受试者/患者的磁共振成像(MRI)模型、先前活检模型等附加信息导入机器人手术系统(步骤506)。基于所述附加信息，用户可以定义感兴趣区域，例如前列腺的一部分或全部，细长工具(例如针)应该到达该感兴趣区域，或者如果有几个细长工具，则应在该感兴趣区域内间隔开(步骤508)。应当理解，关键结构和感兴趣区域的位置信息可以直接由机器人手术系统生成，或者单独地由另外的计算机系统生成并在一个或多个数据文件中提供给机器人手术系统。

在接收到感兴趣区域和至少部分地遮挡或阻碍进入该感兴趣区域的任何结构的位置信息之后，本方法和系统可以自动确定和调整针轨迹，该针轨迹可以被机器人手术系统用来执行插入。在一种非限制性实施方式中，用户可以选择布置于感兴趣区域中的初始目标点。通过首先确定穿过目标点和成像设备(例如，超声探头)的矢状平面的旋转角度、然后当用户调整目标点时默认将针的进入点限制在同一矢状平面内来计算沿矢状平面的针轨迹。图6所示的示意图示出了在目标点604和超声探头606之间形成的矢状平面602的示例。在该示例中，矢状平面602和参考线之间的角度θ将随着目标点604的位置信息被更新(例如需要不同的目标点)而改变。

在该自动模式中，针的进入点可以近似为针引导件(NG)点，NG点是沿着针轴线与物理针引导件的远侧尖端重合的点。进入点的选择可以基于一个或多个进入点约束来自动确定，所述进入点约束包括但不限于：它位于患者的会阴上、它在距超声探头中心的选定半径内，例如10毫米到70毫米，它可以与中线成±90°的角度，它避开了尿道所在的中线周围的空间(例如，3毫米到20毫米的宽度)，它以固定间隔(范围可以是0.5°到30°)位于矢状平面上，用户可以定义高度，或者高度可以与距探头中心的固定间隔相关联(其范围可以从1毫米到10毫米)，可以选择每个平面一个点或每个平面多个点，以及尽可能最低的点(即，最接近超声探头的点，机器人手术系统可以物理地接近该点并且该点靠近前列腺的外围区域)。

图7示出的示意图展示了根据示例实施例的进入点的自动选择。从图7中可以看出，多个平面702a、702b、702c、702d可以形成在超声探头704的中心和前列腺706之间，使得平面702a、702b、702c、702d各自关于中线708成相应的角度并且因此中线708被避开。虽然为了展示在图7中示出了四个平面702a、702b、702c、702d，但是应当理解，平面的数量可以更多。如果初始目标点位于平面702a、702b、702c、702d之一上，则进入点被限制于该平面。例如，如果目标点710在平面702c上，则进入点712也在平面702c上，使得在随后的程序中，如果针在进入点712处插入，则针可以沿着平面702c到达目标点710而不击中预定义的关键结构。以这种方式，针既可以执行其预期功能，同时可以通过将成像设备的矢状平面定位在平面702c处来捕获针的轨迹。

图8的流程图800示出了自动确定针轨迹的示例实施方式。用户接口可以提示用户是否希望选择自动模式(步骤802)。如果答案为是，即用户选择自动模式，则在步骤804，基于一个或多个目标点约束、基于预编程算法来确定初始目标点的位置信息。也就是说，初始目标点是由系统自动确定的。这种目标点约束的示例包括但不限于(1)针到达感兴趣区域或在感兴趣区域内间隔开，以及(2)避开关键结构。例如，为了避开关键结构，目标点可以使得它们不太靠近关键结构。对于治疗针，消融体积不应覆盖关键结构的任何部分。在一些实施例中，预编程算法可以利用人工智能和参数，例如，在治疗针情况下，感兴趣区域的尺寸和位置、针密度、针之间的最小间距以及消融区域的尺寸和位置，来确定初始目标点。可能的是，为了完成治疗，可以使用多个针，并且每个针具有相关联的初始目标点。

另一方面，如果答案为否(即，用户不希望由系统确定目标点)，则用户可以继续在步骤806选择初始目标点，例如，基于先前的经验和/或培训来选择初始目标点。

在任一情况下，接收初始目标点的位置信息并将其提供给机器人手术系统。接下来，在步骤808，用户接口可以显示针轨迹是否应当与矢状视图对准的提示。基于肯定选择(即，用户回答“是”)，在步骤810，实现本方法的软件可以确定目标点所在的矢状平面，如上面参考图6所讨论的。接下来，在步骤812，所述软件例如基于一个或多个进入点约束来自动确定位于在步骤810确定的矢状平面上的进入点，如上面参考图7所讨论的。在使用多个针的情况下，每个针可以具有相应的进入点，并且对多个针的进入点的附加可能的约束是多个针全部彼此平行。

在确定目标点和进入点之后，可以确定针的推荐轨迹，并且在一些实施方式中，将其显示在显示设备上以用于观看。这种轨迹通常限于在步骤810确定的矢状平面，从而允许在后续程序期间由成像设备对针进行成像。此外，本方法和系统为用户提供了进行调整(如果需要)的灵活性。例如，在步骤814，用户接口检查用户是否希望进行任何调整。如果用户相信这样的调整可以提供更好的结果，那么在步骤816，基于先前的经验或培训，或者基于为观看而提供的轨迹，用户可以决定调整进入点或目标点。选择之后，在步骤818，用户将所选择的点移动到相同矢状平面内的更优选位置，并且所述轨迹基于相同矢状平面相应地自动更新。

应当理解，在一些情况下，由系统确定的或由用户选择的初始目标点可能返回不合适的针轨迹。如果发生这种情况，则获得另一个目标点并且重复步骤810至812以确定合适的针轨迹。

在替代实施例中，代替如上所述自动规划针轨迹，用户可以手动调整规划的针轨迹。所述软件可以依赖预定的规则来确定调整后针是否将保持在矢状视图内。例如，如图9所示，超声探头902可以具有覆盖相对于参考线的角度范围的矢状视场904，而不是平面视场。如果针906的边界没有超出矢状视场904，则软件可以允许调整。如果用户规划的轨迹在矢状视场904之外，则该软件可以提供警告消息。用户可以选择响应警告消息并调整规划的针轨迹，直到其落入矢状视场904内。换句话说，本方法可以在根据需要为用户手动调整提供灵活性与确保在后续程序中可以通过超声探头对针进行成像之间进行平衡。

换句话说，有多个选项可用。在全自动模式下(通过图8中的步骤806)，由软件基于是否满足以下所有因素的同时考虑来执行包括目标点和进入点的规划针轨迹的计算：(1)整个针轨迹保持在矢状平面内，并且在矢状视图中可见，(2)针覆盖感兴趣区域，以及(3)避开关键的解剖结构。在半自动模式中(经由图8中的步骤804)，用户选择目标点，而系统计算进入点。在手动模式下，用户可以规划针轨迹，但系统可以协助确保轨迹位于矢状视场内。

如所描述的，本方法和系统可以确定要遵循的针轨迹。在置针阶段，机器人手术系统的机器人定位设备引导针按照预定义轨迹插入。用户能够在矢状视图中看到整个针轨迹。无需旋转超声探头或以多个横向视图查看针。这可以提高易用性。如果由于组织不均匀性而导致针偏转，则机器人系统可以移动针引导件，以便针能够被插入到正确的位置。

图10示出了流程图1000，其展示了根据实施方式的置针阶段期间的示例步骤。在步骤1002，机器人手术系统根据使用如上所述的步骤确定的规划的针轨迹将针引导件移动就位。例如，机器人手术系统可以移动针引导件，使得NG点位于进入点并正确定向。在步骤1004，机器人手术系统将超声探头旋转到与针轨迹相对应的矢状平面。然后，在步骤1006，用户可以通过针引导件开始针插入，并在实时矢状超声视图(即，实时显示器)中观察所述针。如果在1008确定针落在规划的位置(即，针击中目标点)，放置阶段完成。另一方面，如果针没有击中目标点，例如由于组织不均匀性，则在步骤1010，识别针所落到的位置并将其提供给系统。然后，在步骤1012，软件可以计算针的偏转角度和针引导件所需的旋转以进行补偿。基于计算，在步骤1014，机器人手术系统将针引导件移动到新位置，并且从在先的步骤1006起重复各步骤。

图11和图12提供了可能的最终构造，其中针轨迹以直线示出。图11和图12展示了通过在矢状平面内成角度而可以实现的针构造，否则使用传统方法是非常困难的。平面1102、1202代表针轨迹所在的矢状平面。图11显示了针在前列腺内均匀分布的配置，会阴上的进入点最少。这与，例如，前列腺活检程序是相关的。在图11中，会阴上只有四个进入点，针轨迹从它们分支出来。图12显示了针几乎彼此平行但向上倾斜的构造。这在，例如，治疗要求针彼此大致平行的治疗程序中是相关的。在图12中，两个矢状平面上有两条针轨迹，它们向上倾斜，但仍然彼此平行。

图13描绘了示例性计算设备1300，下文中可互换地称为计算机系统1300，其中一个或多个这样的计算设备1300可用于确定细长工具的轨迹或实施机器人手术系统。计算设备1300的以下描述仅通过示例的方式提供并且不旨在进行限制。

如图13所示，示例计算设备1300包括用于执行软件例程的处理器1304。尽管为了清楚起见示出了单个处理器，但是计算设备1300还可以包括多处理器系统。处理器1304连接到通信基础设施1306，用于与计算设备1300的其他组件通信。通信基础设施1306可以包括例如通信总线、交叉开关(cross-bar)或网络。

计算设备1300还包括诸如随机存取存储器(RAM)的主存储器1308以及辅助存储器1310。辅助存储器1310可以包括例如硬盘驱动器1312和/或可移动存储驱动器1314，其可以包括软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器等。可移动存储驱动器1314以公知的方式从可移动存储单元1318读取和/或向可移动存储单元1318写入。可移动存储单元1318可以包括软盘、磁带、光盘等，其由可移动存储驱动器1314读取和写入。如相关领域的技术人员将理解的，可移动存储单元1318包括其中存储有计算机可执行程序代码指令和/或数据的计算机可读存储介质。

在替代实施方式中，辅助存储器1310可以附加地或替代地包括用于允许计算机程序或其他指令被加载到计算设备1300中的其他类似装置。这样的装置可以包括例如可移动存储单元1322和接口1320。可移动存储单元1322和接口1320的示例包括程序盒和盒接口(诸如存在在视频游戏控制台设备中的)、可移动存储器芯片(诸如EPROM或PROM)和相关联的插槽，以及允许软件和数据从可移动存储单元1322传送到计算机系统1300的其他可移动存储单元1322和接口1320。

计算设备1300还包括至少一个通信接口1324。通信接口1324允许软件和数据经由通信路径1326在计算设备1300和外部设备之间传送。在本公开的各种实施例中，通信接口1324允许数据在计算设备1300和数据通信网络(诸如公共数据或专用数据通信网络)之间传送。通信接口1324可以用于在不同的计算设备1300之间交换数据，这样的计算设备1300形成互连的计算机网络的一部分。通信接口1324的示例可以包括调制解调器、网络接口(例如以太网卡)、通信端口、具有相关电路的天线等。通信接口1324可以是有线的或者可以是无线的。经由通信接口1324传送的软件和数据采用信号的形式，该信号可以是电子信号、电磁信号、光学信号或能够由通信接口1324接收的其他信号。这些信号经由通信路径1326提供给通信接口。

如图13所示，计算设备1300还包括执行用于向相关联的显示器1330渲染图像的操作的显示接口1302和用于执行用于经由相关联的扬声器1334播放音频内容的操作的音频接口1332。

如本文所使用的，术语“计算机程序产品”可以部分地指可移动存储单元1318、可移动存储单元1322、安装在硬盘驱动器1312中的硬盘、或通过到通信接口1324的通信路径1326(无线链路或电缆)承载软件的载波。计算机可读存储介质指的是向计算设备1300提供记录的指令和/或数据以供执行和/或处理的任何非暂时性有形存储介质。此类存储介质的示例包括软盘、磁带、CD-ROM、DVD、Blu-ray^TM光盘、硬盘驱动器、ROM或集成电路、USB存储器、磁光盘或计算机可读卡，例如PCMCIA卡等，无论这些设备是在计算设备1300的内部还是外部。也可以参与提供软件、应用程序、指令和/或数据给计算设备1300的非暂时性或非有形计算机可读传输介质的示例包括无线电或红外传输通道以及到另一计算机或联网设备的网络连接，以及包括电子邮件传输和记录在网站等上的信息的互联网或内联网。

计算机程序(也称为计算机程序代码)存储在主存储器1308和/或辅助存储器1310中。计算机程序也可以经由通信接口1324接收。这样的计算机程序在被执行时使得计算设备1300能够执行本文所讨论的实施例的一个或多个特征。在各种实施例中，计算机程序在被执行时使得处理器1304能够执行上述实施例的特征。因此，这样的计算机程序代表计算机系统1300的控制器。

软件可被存储在计算机程序产品中并使用可移动存储驱动器1314、硬盘驱动器1312或接口1320加载到计算设备1300中。可替代地，计算机程序产品可通过通信路径1326被下载到计算机系统1300。软件当由处理器1304执行时使得计算设备1300执行本文描述的实施例的功能。

应当理解，图13的实施例仅以示例的方式呈现。因此，在一些实施例中，可以省略计算设备1300的一个或多个特征。此外，在一些实施例中，计算设备1300的一个或多个特征可以组合在一起。另外，在一些实施例中，计算设备1300的一个或多个特征可以被分成一个或多个组成部分。

应当理解，图13中所示的元件用于提供用于执行如以上实施例中所描述的服务器的各种功能和操作的装置。

在一种实施方式中，服务器通常可以被描述为包括至少一个处理器和至少一个包括计算机程序代码的存储器的物理设备。至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个处理器一起使得物理设备执行必要的操作。

本领域技术人员应当理解，在不脱离广泛描述的本发明的范围的情况下，可以对具体实施例中所示的本发明进行多种变化和/或修改。因此，本实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (12)

1.一种用于确定细长工具的轨迹的方法，该方法包括：

a)接收感兴趣区域的位置信息；

b)接收至少部分地遮挡或阻碍进入所述感兴趣区域的一个或多个结构的位置信息；

c)基于所述感兴趣区域中的初始目标点的位置信息，来确定穿过成像设备和所述初始目标点的矢状平面；以及

d)基于所述细长工具的进入点的位置信息来确定所述细长工具的基本上沿着所述矢状平面的轨迹，所述轨迹用于推进所述细长工具以击中所述初始目标点而不击中所述一个或多个结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤c)还包括：基于一个或多个目标点约束来自动确定所述初始目标点的位置信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤c)还包括：从用户接收所述初始目标点的位置信息。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中步骤d)还包括：基于一个或多个进入点约束来自动确定所述细长工具的进入点的位置信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述一个或多个进入点约束至少包括所述进入点位于所述矢状平面上。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：

e)接收所述矢状平面上所述初始目标点或所述进入点的更新的位置信息；以及

f)基于所述更新的位置信息来确定所述细长工具基本上沿着所述矢状平面的更新的轨迹。

7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤d)包括：从用户接收所述进入点的位置信息，并且其中所述方法还包括：如果基于所述进入点的轨迹超出所述矢状平面，则生成警告。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：如果对于所述初始目标点不存在合适的轨迹，则对所述感兴趣区域中的不同于所述初始目标点的后续目标点重复步骤c)和d)。

9.一种用于确定细长工具的轨迹的系统，该系统包括：

处理器；

计算机可读存储器，所述计算机可读存储器耦接到所述处理器并且其上存储有指令，所述指令能够由所述处理器执行以用于：

a)接收感兴趣区域的位置信息；

b)接收至少部分地遮挡或阻碍进入所述感兴趣区域的一个或多个结构的位置信息；

c)基于所述感兴趣区域中的初始目标点的位置信息，来确定穿过成像设备和初始目标点的矢状平面；以及

d)基于所述细长工具的进入点的位置信息来确定所述细长工具的基本上沿着所述矢状平面的轨迹，所述轨迹用于推进所述细长工具以击中所述初始目标点而不击中所述一个或多个结构。

10.一种系统，包括：

处理器；

耦接到所述处理器的存储器；以及

耦接到所述处理器的成像设备，

其中所述存储器被配置为接收感兴趣区域的位置信息以及至少部分地遮挡或阻碍进入所述感兴趣区域的一个或多个结构的位置信息；以及

其中，所述处理器被配置为：

基于所述感兴趣区域中的初始目标点的位置信息，来确定穿过所述成像设备和所述初始目标点的矢状平面；以及

基于所述细长工具的进入点的位置信息来确定细长工具的基本上沿着所述矢状平面的轨迹，所述轨迹用于推进所述细长工具以击中所述初始目标点而不击中所述一个或多个结构。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述细长工具包括针，其中所述系统还包括耦接到所述处理器的针引导件，并且其中所述针引导件被配置为沿着所确定的轨迹对准所述针。

12.根据权利要求10或11所述的系统，还包括耦接到所述处理器的致动器，其中所述致动器被配置为基于所确定的矢状平面来自动旋转所述成像设备。