Система навигации, слежения и направления для позиционирования операционных инструментов в теле пациента - RU2018117932A
Код документа: RU2018117932A
Формула
1. Система (1) навигации, слежения и направления для позиционирования операционных инструментов (5) в теле пациента (Р), содержащая:
- управляющее устройство (2), выполненное с возможностью приема множества данных, относящихся к внутреннему состоянию тела пациента (Р);
- просмотровое устройство (3), выполненное так, что посредством указанного просмотрового устройства (3) обеспечена возможность для оператора видеть по меньшей мере внутреннюю часть (Pi) тела пациента (Р);
- первое средство (4) обнаружения для определения пространственного положения указанного просмотрового устройства (3);
причем указанное управляющее устройство (2) выполнено с возможностью проецирования на указанном просмотровом устройстве (3) изображения внутреннего состояния указанной по меньшей мере внутренней части (Pi) тела пациента (Р), причем указанное изображение получено путем обработки указанного множества данных на основе указанного пространственного положения указанного просмотрового устройства (3);
отличающаяся тем, что она также содержит зонд, соединенный с операционным инструментом (5) и выполненный с возможностью введения во внутреннюю часть (Pi) тела указанного пациента (Р), причем указанный зонд содержит по меньшей мере световод, имеющий зоны дисперсии светового потока, генерируемого внутри указанного световода, и средство обнаружения дисперсии указанного светового потока, чтобы идентифицировать пространственное расположение зонда, введенного в тело пациента (Р), причем указанное управляющее устройство (2) также выполнено с возможностью проецирования на указанном просмотровом устройстве (3) изображения указанного зонда на основе идентифицированного пространственного расположения.
2. Система (1) по п. 1, в которой указанные зоны дисперсии образованы рядом первых зон дисперсии, последовательно расположенных вдоль по меньшей мере одной части указанного световода.
3. Система (1) по п. 2, в которой указанные зоны дисперсии также образованы рядом вторых зон дисперсии, последовательно расположенных вдоль по меньшей мере части указанного световода и со смещением в радиальном направлении относительно центральной оси указанного по меньшей мере одного световода.
4. Система (1) по п. 3, в которой указанный ряд вторых зон дисперсии расположен под углом 90° относительно ряда первых зон дисперсии, причем указанный угол измерен относительно центральной оси указанного по меньшей мере одного световода.
5. Система (1) по п. 3 или 4, в которой указанный зонд предпочтительно содержит два параллельных световода, причем указанный ряд первых зон дисперсии и указанный ряд вторых зон дисперсии соответственно образован на одном из указанных двух световодов.
6. Система (1) по любому из пп. 1-5, в которой указанный по меньшей мере один световод соединен с источником света, таким как лазер, и имеет отражающую стенку, расположенную на одном свободном конце, причем между указанным лазером и указанной отражающей стенкой расположен направленный ответвитель, соединенный с осциллографом.
7. Система (1) по любому из пп. 1-6, содержащая узел преобразования видеосигнала, соединенный с управляющим устройством (2), причем предпочтительно указанный узел преобразования видеосигнала содержит: по меньшей мере два конвертера VGA-HDMI, по меньшей мере один конвертер BNC-HDMI и по меньшей мере два порта HDMI.
8. Система по любому из пп. 1-7, в которой указанное множество данных, относящихся к внутреннему состоянию тела пациента, получено посредством по меньшей мере одного сканирования, такого как облучение рентгеновскими лучами, MPT, КТ или ПЭТ-КТ.
9. Система (1) по любому из пп. 1-8, в которой указанное просмотровое устройство (3) расположено вдоль зрительной линии "оператор - часть тела пациента (Р)".
10. Система (1) по любому из пп. 1-9, в которой указанное просмотровое устройство (3) образовано просмотровым устройством, носимым оператором перед лицом, например, очками.
11. Система (1) по любому из пп. 1-10, содержащая второе средство (6) обнаружения наружной поверхности тела пациента (Р), соединенное с управляющим устройством (2), причем указанное второе средство (6) обнаружения содержит такое устройство, как камера или стереоскопическая камера, предпочтительно составляющее одно целое с просмотровым устройством (3).
12. Система (1) по п. 11, в которой указанное второе средство (6) обнаружения наружной поверхности тела пациента (Р) содержит по меньшей мере три первых физических маркера, подходящих для расположения на наружной поверхности внутренней части (Pi) тела пациента (Р) и выполненных с возможностью обнаружения, причем указанное управляющее средство (2) выполнено с возможностью совмещения первого внутреннего состояния виртуальных маркеров изображения, спроецированного на просмотровом устройстве (3), с указанными первыми физическими маркерами.
13. Система (1) по п. 11 или 12, в которой указанное второе средство (6) обнаружения наружной поверхности тела пациента (Р) содержит по меньшей мере одно из следующих устройств: ультразвуковой преобразователь, инерциальное измерительное устройство и измерительный датчик, для определения в реальном времени жизненно важных параметров пациента (Р).
14. Система (1) по любому из пп. 11-13, в которой указанное просмотровое устройство (3) содержит не показанное устройство передачи и приема данных, предпочтительно при помощи Wi-Fi, соединенное с первым средством (4) обнаружения для определения пространственного положения просмотрового устройства (3) и/или соединенное со вторым средством (6) обнаружения наружной поверхности тела пациента (Р).
15. Система (1) по любому из пп. 1-14, в которой указанное просмотровое устройство (3) содержит гироскоп, компас и инерциальное измерительное устройство.
16. Система (1) по любому из пп. 1-15, в которой указанное просмотровое устройство (3) дополнительно содержит датчик глубины, выполненный с возможностью записи восстановленного объема пациента (3).
17. Система по п. 11, содержащая второй физический маркер, расположенный на зонде и пригодный для расположения при применении вне тела пациента (Р), причем второе средство (6) обнаружения наружной поверхности тела пациента (Р) также выполнено с возможностью обнаружения физического положения второго маркера.
18. Система по любому из пп. 1-17, содержащая антропоморфный манипулятор с пятью степенями свободы, обеспечивающий декартовы координаты X, Y, Z зонда относительно системы отсчета, предварительно заданной системой (1).
19. Система (1) по любому из пп. 1-18, содержащая датчик плотности внутренних тканей пациента, предпочтительно волоконно-оптический интерферометрический датчик с модуляцией поглощением.
20. Способ навигации, слежения и направления для позиционирования операционных инструментов (5) в теле пациента (Р), содержащий следующие этапы:
- обеспечение наличия просмотрового устройства (3), выполненного так, что посредством указанного просмотрового устройства (3) обеспечена возможность для оператора видеть по меньшей мере внутреннюю часть (Pi) тела пациента (Р);
- обеспечение наличия первого средства (4) обнаружения для определения пространственного положения указанного просмотрового устройства (3);
- обеспечение наличия управляющего устройства (2) для выполнения следующих этапов:
- прием множества данных, относящихся к внутреннему состоянию тела пациента (Р);
- обработка указанного множества данных на основе пространственного положения просмотрового устройства (3);
- проецирование на указанном просмотровом устройстве (3) изображения внутреннего состояния указанной по меньшей мере внутренней части (Pi) тела пациента (Р) в зависимости от выполняемого вмешательства;
отличающийся тем, что способ содержит следующие этапы:
- обеспечение наличия зонда, соединенного с операционным инструментом (5) и выполненного с возможностью введения во внутреннюю часть (Pi) тела пациента (Р), причем указанный зонд содержит по меньшей мере один световод, имеющий зоны дисперсии светового потока, генерируемого внутри указанного световода, и средство обнаружения дисперсии указанного светового потока для идентификации пространственного расположения указанного зонда, введенного в тело пациента (Р); и
- дополнительно, проецирование посредством управляющего устройства (2) на указанном просмотровом устройстве (3) изображения указанного зонда на основе идентифицированного пространственного расположения.
21. Способ по п. 20, содержащий этап получения указанного множества данных, относящихся к внутреннему состоянию тела пациента, посредством по меньшей мере одного сканирования, такого как облучение рентгеновскими лучами, MPT, КТ, ПЭТ-КТ.
22. Способ по п. 20 или 21, содержащий этап расположения второго средства (6) обнаружения наружной поверхности тела пациента (Р), соединенного с управляющим устройством (2).
23. Способ по п. 22, в котором указанный этап обеспечения наличия второго средства (6) обнаружения содержит:
- обеспечение наличия по меньшей мере трех первых физических маркеров, подходящих для размещения на наружной поверхности части (Pi) тела пациента (Р) и выполненных с возможностью обнаружения самим вторым средством (6) обнаружения;
- обнаружение динамического позиционирования первых физических маркеров для передачи множества данных в управляющее устройство (2);
- совмещение посредством управляющего устройства (2) первых виртуальных маркеров изображения внутреннего состояния, спроецированного на просмотровом устройстве (3), с первыми физическими маркерами, расположенными на теле пациента (Р).
24. Способ по п. 23, в котором указанный этап обеспечения наличия второго средства (6) обнаружения содержит расположение второго физического маркера, расположенного на зонде и пригодного для расположения при применении вне тела пациента (Р);
- обнаружение также физического положения второго маркера с использованием второго средства (6) обнаружения внешней поверхности тела пациента (Р).
25. Способ по любому из пп. 20 или 24, в котором выполняется следующее:
- указанный этап обработки указанного множества данных на основе указанного пространственного положения указанного просмотрового устройства (3) содержит обработку посредством сегментации органов и патологий;
- создание трехмерного представления с патологией, сегментированной и отделенной от остальной части объема, в зависимости от осуществляемых сегментаций;
- указанный этап проецирования на указанном просмотровом устройстве (3) изображения внутреннего состояния по меньшей мере одной внутренней части (Pi) тела пациента (Р) в зависимости от выполняемой обработки, осуществляемый путем проецирования совместного визуального отображения указанных органов и патологий.
26. Способ по любому из пп. 20 или 25, в котором выполняется следующее:
- указанный этап обработки указанного множества данных на основе указанного пространственного положения указанного просмотрового устройства (3) содержит обработку посредством сегментации органов и некроза, образовавшегося после лечения;
- создание трехмерного представления с патологией, сегментированной и отделенной от остальной части объема, в зависимости от осуществляемых сегментаций;
- указанный этап проецирования на указанном просмотровом устройстве (3) изображения внутреннего состояния по меньшей мере одной внутренней части (Pi) тела пациента (Р) в зависимости от выполняемой обработки, осуществляемый путем проецирования совместного визуального отображения патологии и некроза.
27. Способ по любому из пп. 20-26, содержащий этап записи восстановленного объема пациента посредством датчика глубины, с обеспечением таким образом возможности для оператора исследовать органы и патологии в теле пациента (Р), одновременно наблюдая того же пациента (Р).
28. Способ по любому из пп. 20-27, отличающийся тем, что его осуществляют посредством компьютера.
29. Носитель данных, содержащий компьютерную программу, при выполнении на компьютере осуществляющую по меньшей мере этапы способа по п. 28.
