CN114746002A - 包括带有光源的医疗成像设备和根据传感器对光的检测移动传感器的构件的医疗系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种医疗系统(100)，其包括医疗设备(110)，该设备具有被配置为捕获目标部位的图像的成像设备，从而根据图像来确定目标部位的位置。该医疗设备包括被配置为将光引导到目标部位的位置上的光源，以及处理器(104)和存储指令的非临时性计算机可读介质，处理器执行该指令时，该指令使处理器根据传感器检测到目标部位处的光而将医疗器械(140)的传感器朝向目标部位的位置移动。

Description

包括带有光源的医疗成像设备和根据传感器对光的检测移动 传感器的构件的医疗系统

相关文献的交叉引用

本申请要求于2019年12月3日提交的美国临时申请No.62/942,959的优先权，其全部内容通过引用合并于本文。

技术领域

本公开的各个方面一般涉及医疗设备跟踪系统、设备和相关方法。更具体地说，本公开的至少某些实施例涉及用于在内窥镜手术过程中在患者体内定位一个或多个目标部位的系统、设备和相关方法，以便于医疗设备的放置，及其他方面。

背景技术

技术进步赋予医疗系统、设备和方法的用户对受试者进行越来越复杂的手术的能力。在诸如内窥镜的微创手术领域的一个挑战是与患者体内目标部位的插管有关，诸如通向总胆管的壶腹部开口。由于目标部位普遍缺乏可视性，以及缺乏对医疗设备在目标部位的位置处的放置的控制，在患者体内将医疗设备安排在目标部位的精确位置可能很困难。医疗设备在将内窥镜放置在患者的目标治疗部位处的方面提供稳定性的限制可能会延长手术时间，限制其效率，和/或由于医疗设备的错位或不稳定而对病人造成伤害。需要能够解决这些困难中的一个或多个问题或其他相关问题的装置和方法。

发明内容

本公开的方面涉及，除其他外，用于用包括目标识别逻辑的医疗系统将医疗设备放置在目标治疗部位处的系统、装置和方法。本文公开的每个方面可包括与任何其他公开的方面相关的一个或多个描述的特征。

根据一个示例，医疗系统包括医疗设备，其具有被配置为捕获目标部位的图像的成像设备。根据该图像确定目标部位的位置。该医疗设备进一步包括光源，该光源被配置为将光照到目标部位的位置上，以及处理器和存储指令的非暂时性计算机可读介质，当由处理器执行该指令时，该指令使处理器根据传感器检测到目标部位处的光而将医疗器械的传感器朝向目标部位的位置移动。

本文所述的任何医疗系统可以具有以下任何特征。根据传感器检测到目标部位处的光，传感器能相对于成像设备朝向目标部位的位置移动。存储在非暂时性计算机可读介质中的指令使处理器检测成像设备相对于目标部位的位置变化，确定相对于成像设备的目标部位的位置，以及将光重定向到目标部位的位置。该处理器被配置为根据成像设备定期捕获的图像，检测成像设备相对于目标部位的位置变化。该处理器被配置为将目标部位的位置与目标部位的原始位置进行比较，以确定位置差异。该处理器被配置为确定该位置差异是否超过预置的阈值。光源包括一个产生激光束的源。成像设备包括摄像头。该医疗系统可包括医疗器械，其中传感器包括光电探测器、光电二极管和带电耦合器件(CCD)中的至少一个。该传感器被配置为响应于检测目标部位处的光而产生光电二极管信号。传感器产生的光电二极管信号的强度在传感器位于距光的第一距离处时包括较大强度；并且在传感器位于距光的第二距离处时包括较小强度。第一距离小于第二距离。该医疗设备包括镜子，该镜子被配置为将光源产生的光反射到目标部位的位置。镜子被配置为响应于处理器检测成像设备相对于目标部位的位置变化而移动，以将光重定向到目标部位的位置。镜子包括微镜(MEMs镜)，该微镜被配置为沿两个轴反射光。镜子邻近医疗设备上的光源定位。处理器被配置为沿着由成像设备捕获的图像生成视觉标识符，该视觉标识符指示目标部位的位置的。

根据另一个示例，医疗系统包括医疗设备，该医疗设备包括被配置为捕获目标部位的图像的成像设备，以及被配置为将光引导到目标部位上的光源。该医疗系统包括能相对于该医疗设备移动的医疗器械。该医疗器械包括被配置为检测目标部位上的光的传感器。响应于传感器检测到目标部位上的光，该医疗器械能朝向目标部位移动。

本文所描述的任何医疗系统可以具有以下任何特征。该医疗系统可包括处理器，该处理器被配置为根据成像设备捕获的图像检测医疗设备相对于目标部位的移动。光源被配置为根据检测到的医疗设备的移动来重定向光。该医疗设备是内窥镜或十二指肠镜，并且该医疗器械是导管。

根据另一个示例，将医疗器械朝向目标部位移动的方法包括用成像设备捕获目标部位的图像。根据该图像确定目标部位的第一位置。该方法包括由光源向第一位置发射光，由医疗器械的传感器检测入射到第一位置处的光，以及根据传感器检测入射到第一位置处的光而将医疗器械朝向目标部位移动。

本文所述的使用医疗系统的任何方法可以具有以下任何步骤和/或特征。响应于检测到医疗设备在目标部位内的移动，该方法包括用成像设备捕获目标部位的图像，以确定目标部位的第二位置，将来自光源的光重定向到第二位置，以及根据传感器检测到第二位置处的光而将医疗器械朝向目标部位移动。

可以理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述都只是示例性和解释性的，而不是对所要求保护的本发明的限制。

附图说明

纳入本说明书并构成其一部分的附图说明了本公开的示例性方面，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据本公开内容的各个方面，示例性医疗系统的示意图；

图2是根据本公开内容的各个方面，图1的医疗系统的医疗设备的局部立体图；

图3是根据本公开内容的各个方面，图1的医疗系统的医疗器械的局部立体图；

图4是根据本公开的方面，放置在患者的目标部位处的图1的医疗系统的示意图；

图5A是根据本公开的方面，包括定位病人的目标部位的图像；

图5B是根据本公开的方面，包括用光束标记图5A的目标部位的图像；

图5C是根据本公开的方面，包括在医疗系统移动时用光束标记目标部位的图像；以及

图6是根据本公开的方面，用图1的医疗系统定位目标部位的示例性方法的框图。

具体实施方式

本公开的实施例包括用于在体内目标部位处定位、跟踪和/或转向一个或多个工具或其他医疗设备的系统、设备和方法。现在将详细参考本公开的各个方面，其示例在附图中得到说明。在可能的情况下，将在附图中使用相同或相似的附图标记来指代相同或相似的部件。术语“远侧”指的是在将设备引入患者体内时离用户最远的部分。相反，术语“近侧”指的是在将设备放入患者体内时最接近用户的部分。如本文所用，术语“包括”、“包含”或其任何其他变体，旨在涵盖非排他性的包含，使得包含一系列元素的过程、方法、物品或装置不一定只包括那些元素，而可以包括未明确列出的或此类过程、方法、物品或装置固有的其他元素。术语“示例性”是在“示例”的意义上使用的，而不是“理想的”。如本文所使用的，术语“约”、“基本上”和“近似”表示在所述值的+/-10％内的数值范围。

本公开的实施例可用于用医疗系统，诸如，例如，具有目标识别逻辑的医疗系统，来定位目标部位。例如，一些实施例将成像设备和光源与医疗设备相结合，以定位目标部位。成像设备可以捕获目标部位的图像，而光源可以响应于根据图像识别的目标部位的位置而将光引导到目标部位上。医疗系统的目标识别逻辑可以检测医疗设备的移动，并响应地确定目标部位相对于医疗设备的调整后的位置，从而将来自光源的光重定向到目标部位的位置。

本公开的实施例可涉及用于对大肠(结肠)、小肠、盲肠、食道、胃肠道的任何其他部分和/或任何其他合适的患者解剖结构的部分(本文统称为“目标治疗部位”)执行各种医疗手术和/或治疗的装置和方法。本文所述的各种实施例包括单次使用或一次性医疗设备。现在将详细参考上文描述并在附图中示出的本公开的示例。在可能的情况下，将在整个附图中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。

图1示出了根据本公开的实施例的示例性医疗系统100的示意性描述。医疗系统100可以包括图像处理设备102、医疗设备110和医疗器械140。图像处理设备102可以经由电缆线118与医疗设备110进行通信耦合。应该理解的是，在其他实施例中，图像处理设备102可以与医疗设备110进行无线通信。在实施例中，图像处理设备102是包含多个硬件组件的计算机系统，该多个硬件组件使图像处理设备102能够接收和监测数据，精确显示一个或多个特征(例如，目标部位)的图像，和/或处理本文所述的其他信息。图像处理设备102的说明性硬件组件可以包括至少一个处理器104和至少一个存储器106。

图像处理设备102的处理器104可以包括能够执行机器可读指令的任何计算设备，这些指令可以存储在非临时性计算机可读介质上，诸如，例如，图像处理设备102的存储器106。举例来说，处理器104可以包括控制器、集成电路、微芯片、计算机和/或可执行执行程序所需的计算和逻辑操作的任何其他计算机处理单元。如本文更详细地描述的，处理器104被配置为根据存储在存储器106上的指令，诸如，例如，目标识别逻辑108，执行一个或多个操作。

图像处理设备102的存储器106是在其上存储机器可读指令的非临时性计算机可读介质，诸如，例如，目标识别逻辑108。如下面进一步详细描述的，目标识别逻辑108可以包括可执行指令，该可执行指令允许医疗设备110跟踪目标部位的位置，以便医疗器械140锁定并转向，以在目标部位上或附近执行一个或多个程序。应该理解的是，支持医疗系统100的操作的各种编程算法和数据可以全部或部分地存在于存储器106中。存储器106可以包括适合于存储数据和算法的任何类型的计算机可读介质，诸如，例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、硬盘和/或能够存储机器可读指令的任何设备。存储器106可以包括一个或多个数据集，包括但不限于来自医疗系统100(例如，医疗设备110、医疗器械140等)的一个或多个组件的图像数据109。

仍然参考图1，医疗设备110可以被配置为便于相对于患者放置医疗系统100的一个或多个组件，诸如，例如，医疗器械140。在实施例中，医疗设备110可以是任何类型的内窥镜，并且可以包括手柄112、致动机构114、至少一个端口116和轴120。医疗设备110的手柄112可以具有一个或多个腔(未示出)，该腔与医疗系统100的一个或多个其他组件的腔连通。手柄112进一步包括至少一个端口116，该端口通向手柄112的一个或多个腔中。如本文进一步详细描述的，至少一个端口116的尺寸和形状被设定以了通过其接收一个或多个器械，例如，医疗系统100的医疗器械140。

医疗设备110的轴120可以包括足够柔性的管子，使得轴120被配置为在被插入和/或通过患者的曲折的解剖结构到目标治疗部位时选择性地弯曲、旋转和/或扭曲。轴120可以有一个或多个贯穿其中的腔(未示出)，其中包括例如用于接收器械(例如，医疗器械140)的工作腔。在其他实施例中，轴120可以包括额外的腔，诸如，用于接收一个或多个控制线以致动一个或多个远侧部件/工具(例如，包括铰接接头和升降器)的控制线腔、用于输送流体的流体腔、用于接收照明组件(未示出)的至少一部分的照明腔、和/或用于接收成像组件(未示出)的至少一部分的成像腔。

仍然参考图1，医疗设备110可以进一步包括位于轴120的远端处的尖端122。在一些实施例中，尖端122可以附接到轴120的远端，而在其他实施例中，尖端122可以与轴120成整体。例如，尖端122可以包括一个被配置为在其中接收轴120的远端的帽。尖端122可以包括一个或多个开口，这些开口与轴120的一个或多个腔连通。例如，尖端122可以包括一个工作开口124，医疗器械140可以通过该开口从轴120的工作腔中离开。在其他实施例中，轴120的尖端122可以包括其上的额外和/或较少的开口，例如，流体可以通过其从轴120的流体腔中排出的流体开口或喷嘴、光可以通过其发射的照明开口/窗口，和/或用于接收由成像设备用于生成图像的光的成像开口/窗口。

医疗设备110的致动机构114定位在手柄112上，并且可以包括一个或多个旋钮、按钮、杠杆、开关和/或其他合适的致动器。致动机构114被配置为控制轴120的偏转(例如通过控制线的致动)、流体的输送、照明的发射和/或各种成像功能中的至少一个。如本文更详细的描述，在一些实施例中，医疗设备110包括一个或多个控制线，用于驱动医疗设备110在尖端122处的升降器126(见图2-3)。因此，医疗设备110的用户可以操纵致动机构114以选择性地在一个或多个控制线上施加拉力和推力中的至少一个，以控制升降器126的位置，并由此控制升降器126附近的器械(例如，医疗器械140)的位置。

仍然参考图1，医疗系统100的医疗器械140可以包括具有纵向体142的导管，纵向体位于纵向体142的近端和远端144之间。手柄141位于纵向体142的近端处。医疗器械的纵向体142是柔性的，这样医疗器械140被配置为在插入医疗设备110的工作腔时可以弯曲、旋转和/或扭转。医疗器械140的手柄141可以被配置为移动、旋转和弯曲纵向体142。此外，手柄141可以限定一个或多个端口(未示出)，该端口的尺寸被设定为通过医疗仪器140的纵向体142接收一个或多个工具。医疗设备110被配置为经由至少一个端口116接收医疗器械140，并经由工作腔通过轴120到达尖端122处的工作开口124。在这种情况下，医疗器械140可以从工作开口124向远侧延伸出来，进入尖端122的周围环境，诸如，例如，如下文进一步详细描述的患者的目标治疗部位处。医疗器械140的远端144可以从工作开口124向远侧延伸，以响应纵向主体142平移通过轴120的工作腔。应该理解的是，在其他实施例中，医疗器械140可以包括除本文所示出的和描述的那些设备之外的各种其他设备，包括但不限于导丝、切割或抓取钳、活检设备、套环、注射针、切割刀片、剪刀、可伸缩篮、取回设备、消融和/或电生理学导管、支架放置设备、手术缝合设备、球囊导管、激光发射设备、成像设备和/或任何其他合适的器械。

现在参考图2，轴120的尖端122被描述为从工作开口124中省略了医疗器械140。尖端122包括与工作开口124相邻并部分设置在轴120的工作腔内的升降器126。应该理解的是，所示的和本文所描述的升降器126处于未致动的位置，并且致动手柄112上的致动机构114可使升降器126延伸到致动位置(见图3)。如下面进一步详细描述的那样，升降器126被配置为在处于致动位置时，将通过轴120的工作腔体接收的器械(例如，医疗器械140)从工作开口124向外定位。

医疗设备110的尖端122进一步包括光源128、成像设备130和邻近轴120的工作开口124设置的激光器132。在实施例中，医疗设备110的光源128被配置并能操作，以从轴120的尖端122向外引导光，从而照亮尖端122的周围环境，诸如，例如，医疗设备110可能位于其中的患者的目标治疗部位(见图5A-5C)。光源128可以包括光发射器，诸如，例如，发光二极管(LED)等等。医疗设备110的成像设备130被配置并能操作以捕获尖端122的周围环境的图像，诸如，例如，患者的目标治疗部位(见图5A-5C)。在一些实施例中，成像设备130可以包括能够进行高分辨率成像的摄像头。应该理解的是，在其他实施例中，医疗设备110可以完全省略尖端122上的成像设备130，这样，单独的成像设备可以通过轴120被医疗设备110接收。

仍然参考图2，医疗设备110的激光器132被配置并能操作为从轴120的尖端122向外产生光/激光束。在一些实施例中，激光器132被进一步配置为选择性地将光/激光束引导到预定位置，从而用光/激光束标记预定位置。应该理解的是，相对于由光源128和/或医疗系统100的任何其他部件发射的光，由激光器132产生的光/激光束可以是能独立转向的。如下面进一步描述的，患者体内的目标部位可以用来自激光器132的光/激光束进行标记，以便在医疗系统100的使用过程中跟踪所述目标部位的位置(见图5A-5C)。

在一些实施例中，医疗设备110可以进一步包括沿轴120的尖端122和/或邻近轴120的尖端122放置的镜子。医疗设备110的镜子可以邻近激光器132设置，从而形成一个整体结构，使得镜子与激光器132发射的光束重合。在实施例中，医疗设备110的镜子被配置并能操作以选择性地将由激光器132产生的光/激光束反射到目标部位的预定位置。医疗设备110的镜子被配置为相对于激光器132和/或轴120的尖端122移动、枢转、平移和/或旋转，从而将光/激光束重定向到目标部位的预定位置。在实施例中，镜子包括微镜(MEMS镜)，该微镜被配置为沿两个轴(例如，坐标轴的X-Y方向)反射光/激光束和/或反射光/激光束到高达约32度的光学扫描角度。如下面进一步详细描述的，可以根据由医疗设备110的成像设备128捕获的图像(例如，图像数据109)来确定目标部位的预定位置。

如图3所示，医疗器械140被描述为从轴120的尖端122向外延伸，同时升降器126与医疗器械140的纵向体142抵靠接合。当升降器126处于致动位置时，升降器126的前向表面与医疗器械140的纵向体142接合，从而使远端144从工作开口124横向向外偏转。在一些实施例中，升降器126的前向表面具有曲率，该曲率有利于医疗器械140的纵向体142的偏转和/或弯曲。应当理解的是，升降器126可以包括比本文所示和描述的那些更多的其他形状、尺寸和/或构造，而不偏离本公开的范围。

医疗器械140进一步包括沿邻近远端144的纵向体142放置的传感器146。在实施例中，传感器146可以位于医疗仪器140的面向远侧的表面和/或最远侧的表面上。医疗器械140的传感器146被配置为检测存在于和/或医疗器械140的远端144的近侧的一个或多个物体、属性、特征和/或特点。举例来说，在一些实施例中，传感器146可以被配置为检测光，诸如由医疗设备110的光源128产生的光。在其他实施例中，传感器146可以被配置为检测由医疗设备110的激光器132产生的光/激光束，例如光/激光束132入射到目标部位上的一个点。传感器146可以包括光电探测器、光电二极管、带电耦合器件(CCD)和/或各种其他合适的探测器中的至少一个。

在实施例中，传感器146包括被配置为将光转换成电流的四象限光电二极管。如本文更详细地描述的，在实施例中，传感器146被配置并能操作以响应于检测由激光器132引导到该目标部位上的光/激光束，来识别目标部位的预定位置(见图5A-5C)。在一些实施例中，传感器146可沿邻近带有纤维的医疗器械140的手柄141的纵向体142的近端放置，该纤维与邻近远端144放置的传感器146通信耦合。在这种情况下，医疗器械140的远端144可以有一个相对较小的轮廓。应该理解的是，在其他实施例中，医疗器械140可以完全省略远端144上的传感器146，这样，单独的传感设备可以通过纵向体142被医疗器械140接收，例如，经由一条或多条导丝。

现在结合图6的流程图参考图4-5C，示意性地描绘了使用医疗系统100来定位和进入目标部位的示例性方法200。图4-6的描述和下文随附的说明并不意味着将本文描述的主题限制于特定的方法上。

在步骤202并且如图4所示，医疗系统100的医疗设备110可以被插入患者的身体10内。通过将尖端122插入患者身体10的鼻子或嘴(或其他合适的自然身体孔)，引导医疗设备100的轴120穿过患者的消化道。在实施例中，医疗设备110通过病人身体10的胃肠道包括食道12、胃16插入，并进入小肠18，直到到达目标治疗部位。应该理解的是，轴120的长度可以足够长，以便医疗设备110的近端(包括手柄112)在患者身体10的外部，而医疗设备110的尖端122在患者身体10的内部。虽然本公开内容涉及医疗系统100在患者身体10的消化道中的使用，但是应当理解，本公开内容的特征可以用于患者身体10内的其他各种位置(例如，其他器官、组织等)。

医疗设备110的轴120可以延伸到患者的身体10内，直到它达到设置在医疗设备110内的工具，诸如医疗系统100的医疗器械140，可以进入目标治疗部位的位置。在医疗设备110被用来进入和观察胰胆系统的各个方面的示例中，这个位置可以是，例如，小肠18的十二指肠。在这样的示例中，目标部位可以是位于小肠18的十二指肠的一部分的法特氏壶腹/法特氏乳头22。应该理解的是，法特氏壶腹/法特氏乳头22通常形成一个开口，在该开口中胰腺管和总胆管20排空到小肠18的十二指肠，肝管和胆囊排空到总胆管20。

仍然参考图4，在轴120的尖端122位于目标部位(例如，法特氏壶腹22)的近侧时，医疗系统100的医疗器械140可以能滑动地接收在医疗设备110内，从而将远端144放置在目标部位的近侧。响应手柄142的致动，医疗器械140推进到端口106中并通过轴120到达尖端122。应当理解的是，在其他实施例中，在步骤202，将轴120插入通过患者身体10之前，医疗器械140可以通过医疗设备110被接收。

在一些实施例中，尖端122可能需要在目标部位附近旋转，以便于将工作开口124放置到目标部位的位置。例如，医疗器械140的远端144可能需要在被升降器126(图3)从工作开口124向外偏转时到达法特氏壶腹/乳头22。在这种情况下，轴120的尖端122可以被旋转，直到工作开口124正对着法特氏壶腹/乳头22为止，而医疗器械140可以从工作开口124中离开医疗设备110。尖端122和/或轴120可以响应于致动手柄112上的致动机构114而旋转，和/或通过旋转所有的手柄112来提供旋转，而且可以响应于致动尖端122上的成像设备130来识别尖端122的相对朝向和/或位置。

在步骤204，在尖端122上的工作开口124面向目标部位的情况下，目标部位的周围环境可被照亮以响应于致动光源128。应当理解的是，在其他实施例中，光源128可能已经被致动以从尖端122向外引导光，例如，在步骤202将医疗设备110插入患者身体10之前和/或当医疗设备110插入患者身体10时。

在步骤206，在目标部位被光源128照亮的情况下，图像处理设备102的处理器104执行目标识别逻辑108以致动医疗设备110的成像设备130。相应地，成像设备130捕捉目标部位的图像。在成像设备130面向目标部位(例如，法特氏壶腹22)的情况下，可以由医疗设备110获得目标部位的位置的图像，并传达给图像处理设备102以作为图像数据109存储在存储器106中。

在步骤208并参考图5A，利用从医疗设备110接收并存储在存储器106内的图像数据109，图像处理设备102的处理器104执行目标识别逻辑108，以确定相对于尖端122上的成像设备130的目标部位(例如，小肠18内的法特氏壶腹22)的第一位置52A。处理器104分析由成像设备130捕获的图像数据109，并根据执行目标识别逻辑108的机器可读指令，确定目标部位相对于尖端122的坐标位置。可替代地，在其他实施例中，医疗系统100的用户可以根据图像数据109，诸如，例如，经由与图像处理设备102通信耦合的触摸屏用户界面显示器(未示出)手动识别目标部位的第一位置52A。

在一些实施例中，处理器104在执行目标识别逻辑108时，可以在第一位置52A处生成视觉标识符(例如，高亮、几何图形、箭头等)，从而视觉地指定目标部位的第一位置52A，以供参考。如图5A所示，为了在图像数据109中视觉指定目标部位，第一位置52A的视觉标识符可包括叠加在目标部位的图像上的方框和/或“X”。第一位置52A的视觉标识符可以显示在与图像处理设备102通信耦合的用户界面显示器(未示出)上。可替代地，在其他实施例中，医疗系统100的用户可以根据图像数据109用视觉标识符手动标记目标部位的第一位置52A，诸如，例如，通过与图像处理设备102通信耦合的触摸屏用户界面显示器(未示出)。在这种情况下，处理器104可以分析图像数据109，以根据医疗系统100的用户的手动标记和/或识别来确定目标部位的第一位置52A，以便在目标部位的后续图像中继续跟踪。

在步骤210并参考图5B，在确定了相对于尖端122的目标部位的第一位置52A后，图像处理设备102的处理器104执行目标识别逻辑108，以通过致动医疗设备110的激光器132用光/激光束134标记目标部位的第一位置52A。处理器104根据执行目标识别逻辑108的机器可读指令，致动医疗设备110的镜子，以反射由激光器132产生的光/激光束134，从而将光/激光束132重定向到目标部位的第一位置52A。

在步骤212并仍然参考图5B，在激光器132的光/激光束134被引导(例如，通过镜子)到目标部位(例如，法特氏壶腹22)的第一位置52A的情况下，医疗器械140可以响应于传感器146检测到光/激光束132而朝向目标部位移动。医疗器械140的手柄141可以被致动，以自动平移纵向体142通过轴120的工作腔，以将远端144邻近目标部位放置。相应地，医疗设备110跟踪目标部位的第一位置52A，以允许医疗器械140用传感器146锁定到第一位置52A上，并自主地将远端144转向到目标部位，以在其上执行一个或多个程序，例如，在总胆管20的壶腹管开口22插管。

传感器146沿着远端144放置的情况下，传感器146被配置为响应于检测光/激光束132入射到相对于远端144的目标部位而产生反馈。在一些实施例中，传感器146包括光电二极管，其被配置为将光/激光束134转换为电流，这样由传感器146产生的反馈包括传输给医疗器械140的用户的光电二极管信号。由传感器146产生的光电二极管信号的强度可以指示传感器146与光/激光束134的入射点的空间(例如，三维)接近度。因此，在光/激光束134被引导到目标部位的第一位置52A的情况下，可以理解的是，由传感器146产生的光电二极管信号的强度可以随着医疗器械140的远端144和目标部位之间的距离减少而增加，因为传感器146可以在相对靠近的接近度检测光/激光束132。

应该进一步理解，由传感器146产生的光电二极管信号的强度(例如，强度变化)可以随着医疗器械140的远端144和目标部位之间的距离增加而减少，因为传感器146可以在相对更进一步的接近度内检测光/激光束132。尽管本文所述实施例中的传感器146包括光电二极管或CCD，其被配置为以光电二极管信号的形式响应检测到光/激光束132而产生反馈，但应该理解的是，各种其他合适的传感器和/或反馈形式可由医疗仪器140上的传感器产生而不偏离本公开的范围。

在一些实施例中，医疗器械140可以包括与上文所示和描述的图像处理设备102的处理器104和存储器106相似的处理器和存储器。在这种情况下，医疗器械140的处理器在执行存储在医疗器械140的存储器上的目标识别逻辑时，可以通过用传感器146跟踪光/激光束134来提供医疗器械140相对于目标部位的第一位置52A的自主转向。在其他实施例中，可由医疗系统100的用户经由用户界面显示器(未示出)视觉跟踪远端144相对于第一位置52A的位置而将医疗器械140手动导航到目标部位的第一位置52A。在这种情况下，用户可以视觉地导航医疗器械140的远端144朝向由光/激光束132产生的视觉标识符。仅通过说明性的示例，医疗器械140的远端144可以通过视觉标识符，诸如，例如，叠加在用户界面显示器上的指示远端144的位置的十字线，显示在用户界面显示器上。此外，由传感器146产生的反馈可以被利用来补充和/或代替用户界面显示器，以手动转向医疗仪器140朝向目标部位的第一位置52A。

在一些情况下，在步骤212，当医疗器械140向目标部位移动时，医疗系统100的医疗设备110可以在手术期间有意和/或无意地相对于目标部位移动。这种移动的发生可能是由于在手术过程中难以保持医疗设备110的稳定。在这种情况下，相对于轴120的尖端122和/或医疗器械140的远端144，目标部位(例如，法特氏壶腹22)的位置可能被修改和/或相对于目标部位和医疗设备110之间的初始对应位置而变化。因此，在步骤206，由医疗系统100最初获得的图像数据109可能包括在提供目标部位(例如，法特氏壶腹22)的当前位置方面不准确和/或缺陷。结果，医疗器械140的远端144朝向第一位置52A继续移动，如成像处理设备102的处理器104在步骤208处最初确定的那样，可能不允许医疗系统100的用户充分进入目标部位。

在步骤214并参考图5C，响应于图像处理设备102的处理器104检测到医疗设备110相对于目标部位(例如，法特氏壶腹22)的移动，处理器104可以执行目标识别逻辑108以致动成像设备130，来获得目标部位的更新图像数据109。在一些实施例中，图像处理设备102的处理器104在执行目标识别逻辑108时，可以被配置为通过用成像设备130定期捕获图像以与步骤206中存储在存储器106中的图像数据109进行比较来确定医疗设备110是否已经相对于目标部位移动。因此，医疗设备110相对于目标部位的移动可以根据第一位置52A和目标部位的检测位置之间的位置差异等于或大于预置的阈值(例如，毫米、微米、纳米等)来确定。

在这种情况下，在确定第一位置52A的记录位置相对于经由定期捕获图像检测到的目标部位的位置变化时，图像处理系统102的处理器104重复上述方法200的步骤206、208、210和212。处理器104执行目标识别逻辑108以在步骤206捕获目标部位的图像(例如，图像数据109)，在步骤208确定目标部位(例如，法特氏壶腹22)的第二位置52B，并在步骤210用光/激光束134标记第二位置52B。应该理解的是，方法200执行这些步骤基本上类似于上文所示和描述的那些步骤，以便于根据目标部位的新的、第二位置52B，利用医疗系统100定位目标部位。

在其他实施例中，为了动态地更新存储在存储器106上的目标识别逻辑108，医疗系统100的图像处理设备102可以通信地耦合到远程站(未示出)。通过说明性的示例，图像处理设备102可以被操作以从远程站(例如，计算机服务器)接收神经网络数据，诸如，例如，通过有线和/或无线连接。通过成像处理设备102接收的神经网络数据可以包括从多个先前的程序、设备、系统等记录的补充的图像数据109，类似于上文所示和描述的图像数据109。这样的图像数据可以来自多个不同的患者，随着时间的推移，获得相同或相似的患者解剖结构。补充的图像数据109可以存储在存储器106中，并由图像处理设备102的处理器104用于人工确定和/或识别一个或多个目标部位的共同物理属性和/或特征，诸如，例如，小肠18内的法特氏壶腹22、总胆管20的壶腹管开口22等。

在实施例中，在执行目标识别逻辑108的机器可读指令时，图像处理设备102的处理器104在分析由医疗设备110的成像设备130捕获的图像数据109以确定目标部位(例如，小肠18内的法特氏壶腹22)的第一位置52A时可以参考补充图像数据109。因此，应当理解，补充图像数据109可以通过向图像处理设备102提供用于人工学习类似目标部位的尺寸、形状和/或配置的额外数据，便于在手术期间确定目标部位相对于医疗设备110的坐标位置。

上述每个设备、组件和方法可用于检测、标记和跟踪目标部位的位置。通过提供医疗组件，用户可以在手术过程中使用图像处理设备中的人工智能软件与患者的组织进行准确的互动，使得用户减少整体手术时间，提高手术效率，并避免在进入患者的目标组织时由于缺乏对医疗设备的运动和放置的控制而对患者的身体造成不必要的伤害。

对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对所公开的设备和方法进行各种修改和变化。应当理解的是，所公开的设备可以包括含有多个硬件组件各种合适的计算机系统和/或计算单元，诸如，例如，处理器和非暂时性计算机可读介质，其允许设备在手术过程中按照本文所述的操作执行一个或多个操作。通过考虑说明书和本文公开的特征的实践，本公开的其他方面对于本领域技术人员将是显而易见的。本说明书和实施例仅被视为示例性的。

Claims (15)

1.医疗系统，所述医疗系统包含：

医疗设备，所述医疗设备包括：

被配置为捕获目标部位的图像的成像设备，其中所述目标部位的位置根据所述图像来确定；以及

被配置为将光引导到所述目标部位的所述位置上的光源；以及

处理器和存储指令的非暂时性计算机可读介质，当由所述处理器执行所述指令时，所述指令使所述处理器根据传感器检测到所述目标部位处的光而将医疗器械的所述传感器朝向所述目标部位的所述位置移动。

2.如权利要求1所述的医疗系统，其中根据所述传感器检测到所述目标部位处的光，所述传感器能相对于所述成像设备朝向所述目标部位的所述位置移动。

3.如前述权利要求任一项所述的医疗系统，其中存储在非暂时性计算机可读介质中的所述指令使所述处理器：

检测所述成像设备相对于所述目标部位的所述位置的变化；

确定相对于所述成像设备的所述目标部位的所述位置；以及

将所述光重定向到所述目标部位的所述位置。

4.如权利要求3所述的医疗系统，其中所述处理器被配置为根据所述成像设备定期捕获的图像，检测所述成像设备相对于所述目标部位的位置变化；并且

其中所述处理器被配置为将所述目标部位的所述位置与所述目标部位的原始位置进行比较，以确定位置差异。

5.如权利要求4所述的医疗系统，其中所述处理器被配置为确定所述位置差异是否超过预置的阈值。

6.如前述权利要求任一项所述的医疗系统，其中所述光源包括产生激光束的源。

7.如前述权利要求任一项所述的医疗系统，其中所述成像设备包括摄像头。

8.如前述权利要求任一项所述的医疗系统，进一步包括医疗器械，并且其中所述传感器包括光电探测器、光电二极管和带电耦合器件(CCD)中的至少一个。

9.如前述权利要求任一项所述的医疗系统，其中所述传感器被配置为响应于检测所述目标部位处的所述光而产生光电二极管信号。

10.如权利要求9所述的医疗系统，其中所述传感器产生的所述光电二极管信号的强度在所述传感器位于距所述光的第一距离处时包括较大强度，并且在所述传感器位于距所述光的第二距离处时包括较小强度；并且

其中所述第一距离小于所述第二距离。

11.如前述权利要求任一项所述的医疗系统，其中所述医疗设备包括镜子，所述镜子被配置为将所述光源产生的所述光反射到所述目标部位的所述位置。

12.如权利要求11所述的医疗系统，其中所述镜子被配置为响应于所述处理器检测所述成像设备相对于所述目标部位的位置变化而移动，以将所述光重定向到所述目标部位的所述位置。

13.如权利要求11-12任一项所述的医疗系统，其中所述镜子包括微镜(MEMs镜)，所述微镜被配置为沿两个轴反射所述光。

14.如权利要求11-13任一项所述的医疗系统，其中所述镜子邻近所述医疗设备上的所述光源定位。

15.如前述权利要求任一项所述的医疗系统，其中所述处理器被配置为沿着由所述成像设备捕获的所述图像生成视觉标识符，所述视觉标识符指示所述目标部位的所述位置。

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