JP6491476B2 - ロボットとイメージとの間の自動オンライン・レジストレーション及びその方法 - Google Patents
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Description
uT−超音波座標(4x4変換行列)内で観察される器具シャフトのポーズ。
uR−ポーズuT(3x3行列)の回転成分。
uptip−超音波座標(3x1行列)内の器具チップの位置である、ポーズuTの位置成分。
θ−ベクトルvtipを超音波−z軸に一致させる、
vtip−器具シャフトの方向に関連付けられたベクトル。
P−数式を簡略化するためにこのように示された、
I−3x3単位行列。
rTu−超音波とロボットの座標間の変換行列。
uT−超音波座標内で観察された器具シャフトのポーズ。
rT−ロボット運動学に従った、ロボット座標内の器具シャフトのポーズ。
rptip(t−1)は、時間モーメントt−1におけるロボット座標系内のロボット・チップの位置である。
rptip(t)は、時間モーメントt(t−1の1フレーム後)におけるロボット座標系内のロボット・チップの位置である。
uptip(t−1)は、時間モーメントt−1における超音波(US)座標系内のロボット・チップの位置である。
uptip(t)は、時間モーメントt(t−1の1フレーム後)におけるUS座標系内のロボット・チップの位置である。
a)「含む」という語は、所与の請求項に列挙された以外の他の要素又は動作の存在を除外するものではない。
b)要素に先行する「a」又は「an」という語は、複数のこうした要素の存在を除外するものではない。
c)請求項内の任意の参照記号は、それらの範囲を限定するものではない。
d)いくつかの「手段」は、同じアイテム或いはハードウェア又はソフトウェア実装構造又は機能によって表すことが可能である。
e)具体的に示されていない限り、特定順序の動作が必要であることは意図されていない。
Claims (12)
- 1つ又は複数の可動機構を有する構成可能デバイスであり、前記構成可能デバイスは、少なくとも1つの細長いシャフト又はリンクを前記可動機構として有するロボットであり、前記可動機構の動きが基準に関して決定されることにより、構成可能デバイスに係る座標系における前記構成可能デバイスの特定のポーズが決定される、構成可能デバイスと、
前記構成可能デバイスの画像を取得するように構成されているイメージング・システムであり、前記イメージング・システムは、ディスプレイを有し、前記ディスプレイ上で前記構成可能デバイスが視認可能なイメージング・システムと、
前記構成可能デバイスに係る座標系における前記構成可能デバイスの前記決定される特定のポーズ、および、イメージング・システムに係る座標系における前記構成可能デバイスの画像から計算される前記構成可能デバイスのポーズに基づいて、前記構成可能デバイスに係る座標系と前記イメージング・システムに係る座標系との間のレジストレーションを計算するように構成された、処理デバイスと、
測定されたレジストレーション・エラーに基づいて前記構成可能デバイスを使用不可にするように構成されたスイッチと、を備え、
前記レジストレーション・エラーは、以下の数式によって測定され、
ここで、
rptip(t−1)は、時間モーメントt−1における前記構成可能デバイスに係る座標系内の前記可動機構の先端位置であり、
rptip(t)は、上記時間モーメントt−1の1フレーム後である時間モーメントtにおける前記構成可能デバイスに係る座標系内の前記可動機構の先端位置であり、
uptip(t−1)は、上記時間モーメントt−1における前記イメージング・システムに係る座標系内の前記可動機構の先端位置であり、
uptip(t)は、上記時間モーメントt−1の1フレーム後である前記時間モーメントtにおける前記イメージング・システムに係る座標系内の前記可動機構の先端位置である、
ことを特徴とするレジストレーション・システム。 - 前記少なくとも1つのリンクは、ジョイントに結合され、さらに、前記ジョイントの動きを測定するように構成されたエンコーダを含む、
請求項1に記載のレジストレーション・システム。 - 前記少なくとも1つのリンクは、形状感知光ファイバからの信号を使用してシャフトの動きが測定される、
請求項1に記載のレジストレーション・システム。 - 前記少なくとも1つのリンクは、端部を有し、前記端部が、前記イメージング・システムのイメージ内における位置を指定するための少なくとも1つのマーカを含む、
請求項1に記載のレジストレーション・システム。 - 前記少なくとも1つのマーカは、前記少なくとも1つのリンクの前記位置又は向きを指定するための形状又は構成を有する、
請求項4に記載のレジストレーション・システム。 - 前記イメージング・システムは、超音波システムを含み、かつ、前記少なくとも1つのマーカは、前記少なくとも1つのリンクの前記位置又は向きを指定するための振動メカニズムを含む、
請求項4に記載のレジストレーション・システム。 - 前記構成可能デバイスは、生体内に配設されたロボットを含み、かつ、前記イメージング・システムは、前記生体内の領域をイメージングする超音波システムを含む、
請求項1に記載のレジストレーション・システム。 - N個のジョイントによって接続された1つ又は複数の可動機構を有するロボットであり、基準に関する前記可動機構の動きがロボットに係る座標系における前記ロボットの特定のポーズを定義し、少なくとも1つの細長いシャフト又はリンクを前記可動機構として有するロボットと、
前記ロボットの画像を取得するように構成された超音波イメージング・システムであり、その上で前記ロボットが視認可能なディスプレイを有する超音波イメージング・システムと、
前記ロボットに係る座標系における前記ロボットの前記定義された特定のポーズ、および、超音波プローブに係る座標系における前記ロボットの前記画像から計算される前記ロボットのポーズに基づいて、前記ロボットに係る座標系と前記イメージング・システムの前記超音波プローブに係る座標系との間のレジストレーションを計算するように構成された処理デバイスと、
測定されたレジストレーション・エラーに基づいて前記構成可能デバイスを使用不可にするように構成されたスイッチと、を備え、
前記レジストレーション・エラーは、以下の数式によって測定され、
ここで、
rptip(t−1)は、時間モーメントt−1における前記ロボットに係る座標系内の可動機構の先端位置であり、
rptip(t)は、上記時間モーメントt−1の1フレーム後である時間モーメントtにおける前記ロボットに係る座標系内の前記可動機構の先端位置であり、
uptip(t−1)は、上記時間モーメントt−1における前記超音波プローブに係る座標系内の前記可動機構の先端位置であり、
uptip(t)は、上記時間モーメントt−1の1フレーム後である前記時間モーメントtにおける前記超音波プローブに係る座標系座標系内の前記可動機構の先端位置である、
ことを特徴とするレジストレーション・システム。 - 前記N個のジョイントは、それぞれのジョイントの動きを測定するためにエンコーダに結合されている、
請求項8に記載のレジストレーション・システム。 - 構成可能デバイスの動作可能イメージ内で構成可能デバイスの基準機構を検出するステップと、
構成可能デバイスに係る座標系における前記構成可能デバイスの特定のポーズを決定するステップであり、前記構成可能デバイスの前記特定のポーズは、基準に関する前記構成可能デバイスの可動機構の動きによって決定され、前記構成可能デバイスは、少なくとも1つの細長いシャフト又はリンクを前記可動機構として有するロボットである、ステップと、
前記基準機構を使用してイメージング座標系内における前記構成可能デバイスの前記特定のポーズを計算するステップと、
前記構成可能デバイスに係る座標系と前記イメージング座標系とをレジストレーションするために、前記イメージング座標系における前記構成可能デバイスの前記計算された前記特定のポーズ、および、前記構成可能デバイスに係る座標系における前記構成可能デバイスの前記決定された前記特定のポーズに基づいて、前記構成可能デバイスに係る座標系における前記構成可能デバイスの前記決定された前記特定のポーズと前記イメージング座標系との間の変換を決定するステップと、
測定されたレジストレーション・エラーに基づいて前記構成可能デバイスを使用不可にするステップと、を含み、
前記レジストレーション・エラーは、以下の数式によって測定され、
ここで、
rptip(t−1)は、時間モーメントt−1における前記構成可能デバイスに係る座標系内の前記可動機構の先端位置であり、
rptip(t)は、上記時間モーメントt−1の1フレーム後である時間モーメントtにおける前記構成可能デバイスに係る座標系内の前記可動機構の先端位置であり、
uptip(t−1)は、上記時間モーメントt−1における前記イメージング・システムに係る座標系内の前記可動機構の先端位置であり、
uptip(t)は、上記時間モーメントt−1の1フレーム後である前記時間モーメントtにおける前記イメージング・システムに係る座標系内の前記可動機構の先端位置である、
ことを特徴とするレジストレーション方法。 - 前記レジストレーション方法は、さらに、
前記構成可能デバイスの前記イメージング座標系へのレジストレーションを、前記イメージング・システムによって取得された新しいイメージを用いて更新するステップと、を含む、
請求項10に記載のレジストレーション方法。 - 前記特定のポーズを計算するステップは、前記構成可能デバイスの可動機構の位置を決定するために、エンコーダを使用して前記構成可能デバイスのポーズを見つける段階を含む、
請求項10に記載のレジストレーション方法。
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