3D工具路径规划、模拟和控制系统

摘要

提供了一种用于控制导管(包括消融导管)、支气管镜/内窥境和斜面针的系统、装置和方法。基于支气管境和患者形态学的能力来计算在3D环境下对支气管境(100)的控制。这可以用于规划和模拟最优运动、训练或比较外科技术或使手术操作自动化。可以基于它的形状和挠性以及基于患者的个体形态学而不是依赖于统计学规范来推荐特定支气管境。对于所有工具，通过使用3个存储维度和“6D邻域”进行路径规划来解决6维配置空间问题。本发明找到了从“开始”到目标的运动学可行路径，同时避开了障碍和危险区域。

主权项

1、一种用于确定具有可定向尖端(1605)的物理工具(1604)的至少一个路径的系统(1600)，其包括：存储器(1608)，其用于存储多个节点的物理姿态信息，各个节点位于物理任务空间中的不同离散位置，所述多个节点包括至少一个目标节点，当所述物理工具的所述可定向尖端(1605)位于所述目标节点时，所述至少一个目标节点对应于所述物理工具的所述可定向尖端的期望物理目标姿态；邻域生成模块(730)，其用于生成包括其至少一个相邻节点的物理任务空间节点的邻域，并将该邻域存储在所述存储器(1608)中，所述物理任务空间节点和相邻节点之间具有至少一个可容许过渡方向；过渡成本计算模块(1603)，其用于计算沿着它们之间的所述至少一个可容许过渡方向从所述物理任务空间节点到至少一个所述生成的相邻节点的成本，并将该成本存储在所述存储器(1608)中；成本波传播模块(770)，其用于传播来自所述至少一个目标节点的至少一个计算出来的成本波，并将过渡的成本值和方向指定给每个物理任务空间节点，并将它们存储在所述存储器(1608)中，所述过渡对应于从与所述物理任务空间节点相对应的所述可定向尖端(1605)的物理姿态到所述物理目标姿态的物理最小成本路径；以及路径确定模块(700)，其用于在所述存储器(1608)中确定和识别路径(1606)，该路径(1606)包括沿着所述物理最小成本路径的物理任务空间节点的序列，该物理最小成本路径从开始姿态开始，该开始姿态包括与在开始位置的所述物理工具(1604)的所述可定向尖端(1605)的物理自然/静止姿态相对应的物理任务空间节点，并且从那里在从所述开始节点到其后续节点的所述可容许过渡方向上、沿所述物理最小成本路径移动到所述目标节点。