RU2011102568A - Раздвижные канюли для минимально инвазивной хирургии - Google Patents

Abstract

1. Система раздвижной канюли, содержащая: ! множество концентрических телескопических трубок, помещенных одна в другую, обладающих формой и размерами, которые определены с использованием инверсной кинематики, для достижения целевого местоположения, путем создания пути прохождения трубки посредством набора изгибов, определяемых из данных трехмерного изображения конкретной анатомической области, ! при этом каждый изгиб определяется между начальным и целевым местоположением, ! причем упомянутое целевое местоположение определяется требованиями (i) медицинской процедуры и (ii) местоположения и ориентации анатомической структуры, ! где конфигурация множества концентрических телескопических трубок определена компонентами структуры, содержащей дискретизированное пространство конфигурации, запрещенные состояния, состояния начала и остановки и окружение, и ! при этом реагирующая на определенные компоненты система раздвижной канюли выполнена с возможностью создания кратчайшего пути без столкновений от исходного местоположения на основе разрешенных движений с соответствующей трубкой, которые заключены в заданное окружение. ! 2. Система по п.1, ! в которой создание кратчайшего пути без столкновений содержит использование поиска для нахождения всех возможных путей от исходного местоположения в заданное окружение, ! при этом окружение управляет местоположениями и ориентациями, рассматриваемыми как последовательно достижимые соседи вместе с соответствующими слоями, ! причем соседи становятся открытыми узлами для последующих циклов удлинения, и ! местоположения и ориентации открытых узлов расширяются н

Claims (15)

1. Система раздвижной канюли, содержащая:

множество концентрических телескопических трубок, помещенных одна в другую, обладающих формой и размерами, которые определены с использованием инверсной кинематики, для достижения целевого местоположения, путем создания пути прохождения трубки посредством набора изгибов, определяемых из данных трехмерного изображения конкретной анатомической области,

при этом каждый изгиб определяется между начальным и целевым местоположением,

причем упомянутое целевое местоположение определяется требованиями (i) медицинской процедуры и (ii) местоположения и ориентации анатомической структуры,

где конфигурация множества концентрических телескопических трубок определена компонентами структуры, содержащей дискретизированное пространство конфигурации, запрещенные состояния, состояния начала и остановки и окружение, и

при этом реагирующая на определенные компоненты система раздвижной канюли выполнена с возможностью создания кратчайшего пути без столкновений от исходного местоположения на основе разрешенных движений с соответствующей трубкой, которые заключены в заданное окружение.

2. Система по п.1,

в которой создание кратчайшего пути без столкновений содержит использование поиска для нахождения всех возможных путей от исходного местоположения в заданное окружение,

при этом окружение управляет местоположениями и ориентациями, рассматриваемыми как последовательно достижимые соседи вместе с соответствующими слоями,

причем соседи становятся открытыми узлами для последующих циклов удлинения, и

местоположения и ориентации открытых узлов расширяются новым окружением, ориентированным таким образом, чтобы оно совпадало с исходной ориентацией соответствующего узла.

3. Система по п.2,

в которой расширение окружения выполняется из соответствующего исходного местоположения окружения вместе с каждым слоем от ближайшего к самому дальнему, и

для любого заданного слоя, реагирующего на открытие запрещенного состояния, остаток заданного слоя считается недостижимым и поиск продолжается со следующим слоем.

4. Система по п.3, в которой система раздвижной канюли дополнительно выполнена с возможностью осуществления трехмерного (3D) последовательного поиска по слоям, чтобы избежать запрещенных состояний, которые являются признаками препятствий.

5. Система по п.1, в которой форма и размеры множества трубок определяются, используя инверсную кинематику, в заранее установленные формы и длинами вытяжения для конкретной анатомической области, связанной с конкретным пациентом.

6. Система по п.1,

в которой структура дополнительно содержит метрику стоимости,

при этом стоимость определяется расстоянием, пройденным вдоль изгиба или прямого пути от исходного местоположения до соседа внутри заданного окружения, и

система раздвижной канюли выполнена с возможностью минимизации пройденного расстояния.

7. Способ конфигурации раздвижной канюли, содержащий этапы, на которых:

(a) получают данные изображения анатомической области в трех или более измерениях; где изображения содержат дискретизированную конфигурацию;

(b) идентифицируют анатомическую структуру из данных;

(c) определяют целевое местоположение в анатомической области;

(d) создают ряд связанных форм пути между исходной точкой и целевым местоположением, чтобы сформировать путь прохождения; и

(e) создают множество концентрических телескопических трубок, помещенных внутри друг друга, обладающих формой и размерами, которые определены с использованием инверсной кинематики, для достижения целевого местоположения, используя связанные формы пути,

при этом создание множества концентрических телескопических трубок включает определение конфигурации множества концентрических телескопических трубок посредством компонент структуры, содержащей дискретизированное пространство конфигурации, запрещенные состояния, состояния начала и остановки и окружение, и

(f) создание, в ответ на определенные компоненты, кратчайшего пути, свободного от столкновений, от исходного местоположения на основе разрешенных движений с соответствующей трубкой, которые заключены в заданное окружение.

8. Способ по п.7,

в котором создание кратчайшего пути без столкновений содержит использование поиска для нахождения всех возможных путей от исходного местоположения в заданное окружение,

при этом окружение управляет местоположениями и ориентациями, рассматриваемыми как последовательно достижимые соседи вместе с соответствующими слоями,

где соседи становятся открытыми узлами для последующих циклов удлинения, и

местоположения и ориентации открытых узлов расширяются новым окружением, ориентированным таким образом, чтобы оно совпадало с исходной ориентацией соответствующего узла.

9. Способ по п.8,

в котором расширение окружения выполняется из соответствующего исходного местоположения окружения вместе с каждым слоем от ближайшего к самому дальнему, и

для любого заданного слоя, реагирующего на открытие запрещенного состояния, остаток заданного слоя считают недостижимым и поиск продолжают со следующим слоем.

10. Способ по п.9, дополнительно содержащий этап, на котором:

выполняют трехмерный (3D) последовательный поиск по слоям, чтобы избежать запрещенных состояний, являющихся признаками препятствий.

11. Способ по п.7, в котором форма и размеры множества трубок определяют, используя инверсную кинематику, в заранее установленные формы и длины вытяжения для конкретной анатомической области, связанной с конкретным пациентом.

12. Способ по п.7,

в котором структура дополнительно содержит метрику стоимости,

причем стоимость определяется расстоянием, пройденным вдоль изгиба или прямого пути от исходного местоположения до соседа внутри заданного окружения, и

при этом систему раздвижной канюли выполняют с возможностью минимизации пройденного расстояния.

13. Коммерческий способ конструирования и конфигурации раздвижной канюли, содержащий этапы, на которых:

(a) принимают через интерфейс на веб-основе данных изображения анатомической области и структуры;

(b) принимают информацию, касающуюся конкретной медицинской процедуры или пациента;

(c) определяют целевое местоположение в соответствии с требованиями медицинской процедуры и местоположения и ориентации анатомической структуры в анатомической области;

(d) создают ряд связанных путевых форм между точкой начала и целевым местоположением внутри анатомической области, чтобы сформировать путь прохождения; и

(e) создают множество концентрических телескопических трубок, движущихся внутри друг друга, форма и размеры которых устанавливаются, используя инверсную кинематику, такими, чтобы достигнуть целевого местоположения, используя связанные путевые формы,

при этом создание множества концентрических телескопических трубок содержит определение конфигурации множества концентрических телескопических трубок посредством компонент структуры, содержащей дискретизированное пространство конфигурации, запрещенные состояния, состояния начала и остановки и окружение, и

(f) создание, в ответ на определенные компоненты, кратчайшего пути, свободного от столкновений, от исходного местоположения на основе разрешенных движений с соответствующей трубкой, которые заключены в заданное окружение.

14. Способ по п.13, в котором форма и размеры множества трубок определяют, используя инверсную кинематику, в заранее установленные формы и длины вытяжения для конкретной анатомической области, связанной с конкретным пациентом.

15. Способ по п.13, дополнительно содержащий этап изготовления или сборки концентрических телескопических трубок.