包括帶有光源的醫療成像設備和根據傳感器對光的檢測移動傳感器的構件的醫療系統的制作方法

包括帶有光源的醫療成像設備和根據傳感器對光的檢測移動傳感器的構件的醫療系統
相關文獻的交叉引用
1.本技術要求于2019年12月3日提交的美國臨時申請no.62/942,959的優先權，其全部內容通過引用合并于本文。
技術領域
2.本公開的各個方面一般涉及醫療設備跟蹤系統、設備和相關方法。更具體地說，本公開的至少某些實施例涉及用于在內窺鏡手術過程中在患者體內定位一個或多個目標部位的系統、設備和相關方法，以便于醫療設備的放置，及其他方面。


背景技術：

3.技術進步賦予醫療系統、設備和方法的用戶對受試者進行越來越復雜的手術的能力。在諸如內窺鏡的微創手術領域的一個挑戰是與患者體內目標部位的插管有關，諸如通向總膽管的壺腹部開口。由于目標部位普遍缺乏可視性，以及缺乏對醫療設備在目標部位的位置處的放置的控制，在患者體內將醫療設備安排在目標部位的精確位置可能很困難。醫療設備在將內窺鏡放置在患者的目標治療部位處的方面提供穩定性的限制可能會延長手術時間，限制其效率，和/或由于醫療設備的錯位或不穩定而對病人造成傷害。需要能夠解決這些困難中的一個或多個問題或其他相關問題的裝置和方法。


技術實現要素：

4.本公開的方面涉及，除其他外，用于用包括目標識別邏輯的醫療系統將醫療設備放置在目標治療部位處的系統、裝置和方法。本文公開的每個方面可包括與任何其他公開的方面相關的一個或多個描述的特征。
5.根據一個示例，醫療系統包括醫療設備，其具有被配置為捕獲目標部位的圖像的成像設備。根據該圖像確定目標部位的位置。該醫療設備進一步包括光源，該光源被配置為將光照到目標部位的位置上，以及處理器和存儲指令的非暫時性計算機可讀介質，當由處理器執行該指令時，該指令使處理器根據傳感器檢測到目標部位處的光而將醫療器械的傳感器朝向目標部位的位置移動。
6.本文所述的任何醫療系統可以具有以下任何特征。根據傳感器檢測到目標部位處的光，傳感器能相對于成像設備朝向目標部位的位置移動。存儲在非暫時性計算機可讀介質中的指令使處理器檢測成像設備相對于目標部位的位置變化，確定相對于成像設備的目標部位的位置，以及將光重定向到目標部位的位置。該處理器被配置為根據成像設備定期捕獲的圖像，檢測成像設備相對于目標部位的位置變化。該處理器被配置為將目標部位的位置與目標部位的原始位置進行比較，以確定位置差異。該處理器被配置為確定該位置差異是否超過預置的閾值。光源包括一個產生激光束的源。成像設備包括攝像頭。該醫療系統可包括醫療器械，其中傳感器包括光電探測器、光電二極管和帶電耦合器件(ccd)中的至少
一個。該傳感器被配置為響應于檢測目標部位處的光而產生光電二極管信號。傳感器產生的光電二極管信號的強度在傳感器位于距光的第一距離處時包括較大強度；并且在傳感器位于距光的第二距離處時包括較小強度。第一距離小于第二距離。該醫療設備包括鏡子，該鏡子被配置為將光源產生的光反射到目標部位的位置。鏡子被配置為響應于處理器檢測成像設備相對于目標部位的位置變化而移動，以將光重定向到目標部位的位置。鏡子包括微鏡(mems鏡)，該微鏡被配置為沿兩個軸反射光。鏡子鄰近醫療設備上的光源定位。處理器被配置為沿著由成像設備捕獲的圖像生成視覺標識符，該視覺標識符指示目標部位的位置的。
7.根據另一個示例，醫療系統包括醫療設備，該醫療設備包括被配置為捕獲目標部位的圖像的成像設備，以及被配置為將光引導到目標部位上的光源。該醫療系統包括能相對于該醫療設備移動的醫療器械。該醫療器械包括被配置為檢測目標部位上的光的傳感器。響應于傳感器檢測到目標部位上的光，該醫療器械能朝向目標部位移動。
8.本文所描述的任何醫療系統可以具有以下任何特征。該醫療系統可包括處理器，該處理器被配置為根據成像設備捕獲的圖像檢測醫療設備相對于目標部位的移動。光源被配置為根據檢測到的醫療設備的移動來重定向光。該醫療設備是內窺鏡或十二指腸鏡，并且該醫療器械是導管。
9.根據另一個示例，將醫療器械朝向目標部位移動的方法包括用成像設備捕獲目標部位的圖像。根據該圖像確定目標部位的第一位置。該方法包括由光源向第一位置發射光，由醫療器械的傳感器檢測入射到第一位置處的光，以及根據傳感器檢測入射到第一位置處的光而將醫療器械朝向目標部位移動。
10.本文所述的使用醫療系統的任何方法可以具有以下任何步驟和/或特征。響應于檢測到醫療設備在目標部位內的移動，該方法包括用成像設備捕獲目標部位的圖像，以確定目標部位的第二位置，將來自光源的光重定向到第二位置，以及根據傳感器檢測到第二位置處的光而將醫療器械朝向目標部位移動。
11.可以理解的是，前面的一般描述和下面的詳細描述都只是示例性和解釋性的，而不是對所要求保護的本發明的限制。
附圖說明
12.納入本說明書并構成其一部分的附圖說明了本公開的示例性方面，并與說明書一起用于解釋本公開的原理。
13.圖1是根據本公開內容的各個方面，示例性醫療系統的示意圖；
14.圖2是根據本公開內容的各個方面，圖1的醫療系統的醫療設備的局部立體圖；
15.圖3是根據本公開內容的各個方面，圖1的醫療系統的醫療器械的局部立體圖；
16.圖4是根據本公開的方面，放置在患者的目標部位處的圖1的醫療系統的示意圖；
17.圖5a是根據本公開的方面，包括定位病人的目標部位的圖像；
18.圖5b是根據本公開的方面，包括用光束標記圖5a的目標部位的圖像；
19.圖5c是根據本公開的方面，包括在醫療系統移動時用光束標記目標部位的圖像；以及
20.圖6是根據本公開的方面，用圖1的醫療系統定位目標部位的示例性方法的框圖。
具體實施方式
1.本公開的實施例包括用于在體內目標部位處定位、跟蹤和/或轉向一個或多個工具或其他醫療設備的系統、設備和方法?，F在將詳細參考本公開的各個方面，其示例在附圖中得到說明。在可能的情況下，將在附圖中使用相同或相似的附圖標記來指代相同或相似的部件。術語“遠側”指的是在將設備引入患者體內時離用戶最遠的部分。相反，術語“近側”指的是在將設備放入患者體內時最接近用戶的部分。如本文所用，術語“包括”、“包含”或其任何其他變體，旨在涵蓋非排他性的包含，使得包含一系列元素的過程、方法、物品或裝置不一定只包括那些元素，而可以包括未明確列出的或此類過程、方法、物品或裝置固有的其他元素。術語“示例性”是在“示例”的意義上使用的，而不是“理想的”。如本文所使用的，術語“約”、“基本上”和“近似”表示在所述值的+/-10％內的數值范圍。
21.本公開的實施例可用于用醫療系統，諸如，例如，具有目標識別邏輯的醫療系統，來定位目標部位。例如，一些實施例將成像設備和光源與醫療設備相結合，以定位目標部位。成像設備可以捕獲目標部位的圖像，而光源可以響應于根據圖像識別的目標部位的位置而將光引導到目標部位上。醫療系統的目標識別邏輯可以檢測醫療設備的移動，并響應地確定目標部位相對于醫療設備的調整后的位置，從而將來自光源的光重定向到目標部位的位置。
22.本公開的實施例可涉及用于對大腸(結腸)、小腸、盲腸、食道、胃腸道的任何其他部分和/或任何其他合適的患者解剖結構的部分(本文統稱為“目標治療部位”)執行各種醫療手術和/或治療的裝置和方法。本文所述的各種實施例包括單次使用或一次性醫療設備?，F在將詳細參考上文描述并在附圖中示出的本公開的示例。在可能的情況下，將在整個附圖中使用相同的附圖標記來指代相同或相似的部件。
23.圖1示出了根據本公開的實施例的示例性醫療系統100的示意性描述。醫療系統100可以包括圖像處理設備102、醫療設備110和醫療器械140。圖像處理設備102可以經由電纜線118與醫療設備110進行通信耦合。應該理解的是，在其他實施例中，圖像處理設備102可以與醫療設備110進行無線通信。在實施例中，圖像處理設備102是包含多個硬件組件的計算機系統，該多個硬件組件使圖像處理設備102能夠接收和監測數據，精確顯示一個或多個特征(例如，目標部位)的圖像，和/或處理本文所述的其他信息。圖像處理設備102的說明性硬件組件可以包括至少一個處理器104和至少一個存儲器106。
24.圖像處理設備102的處理器104可以包括能夠執行機器可讀指令的任何計算設備，這些指令可以存儲在非臨時性計算機可讀介質上，諸如，例如，圖像處理設備102的存儲器106。舉例來說，處理器104可以包括控制器、集成電路、微芯片、計算機和/或可執行執行程序所需的計算和邏輯操作的任何其他計算機處理單元。如本文更詳細地描述的，處理器104被配置為根據存儲在存儲器106上的指令，諸如，例如，目標識別邏輯108，執行一個或多個操作。
25.圖像處理設備102的存儲器106是在其上存儲機器可讀指令的非臨時性計算機可讀介質，諸如，例如，目標識別邏輯108。如下面進一步詳細描述的，目標識別邏輯108可以包括可執行指令，該可執行指令允許醫療設備110跟蹤目標部位的位置，以便醫療器械140鎖定并轉向，以在目標部位上或附近執行一個或多個程序。應該理解的是，支持醫療系統100的操作的各種編程算法和數據可以全部或部分地存在于存儲器106中。存儲器106可以包括
適合于存儲數據和算法的任何類型的計算機可讀介質，諸如，例如，隨機存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、閃存、硬盤和/或能夠存儲機器可讀指令的任何設備。存儲器106可以包括一個或多個數據集，包括但不限于來自醫療系統100(例如，醫療設備110、醫療器械140等)的一個或多個組件的圖像數據109。
26.仍然參考圖1，醫療設備110可以被配置為便于相對于患者放置醫療系統100的一個或多個組件，諸如，例如，醫療器械140。在實施例中，醫療設備110可以是任何類型的內窺鏡，并且可以包括手柄112、致動機構114、至少一個端口116和軸120。醫療設備110的手柄112可以具有一個或多個腔(未示出)，該腔與醫療系統100的一個或多個其他組件的腔連通。手柄112進一步包括至少一個端口116，該端口通向手柄112的一個或多個腔中。如本文進一步詳細描述的，至少一個端口116的尺寸和形狀被設定以了通過其接收一個或多個器械，例如，醫療系統100的醫療器械140。
27.醫療設備110的軸120可以包括足夠柔性的管子，使得軸120被配置為在被插入和/或通過患者的曲折的解剖結構到目標治療部位時選擇性地彎曲、旋轉和/或扭曲。軸120可以有一個或多個貫穿其中的腔(未示出)，其中包括例如用于接收器械(例如，醫療器械140)的工作腔。在其他實施例中，軸120可以包括額外的腔，諸如，用于接收一個或多個控制線以致動一個或多個遠側部件/工具(例如，包括鉸接接頭和升降器)的控制線腔、用于輸送流體的流體腔、用于接收照明組件(未示出)的至少一部分的照明腔、和/或用于接收成像組件(未示出)的至少一部分的成像腔。
28.仍然參考圖1，醫療設備110可以進一步包括位于軸120的遠端處的尖端122。在一些實施例中，尖端122可以附接到軸120的遠端，而在其他實施例中，尖端122可以與軸120成整體。例如，尖端122可以包括一個被配置為在其中接收軸120的遠端的帽。尖端122可以包括一個或多個開口，這些開口與軸120的一個或多個腔連通。例如，尖端122可以包括一個工作開口124，醫療器械140可以通過該開口從軸120的工作腔中離開。在其他實施例中，軸120的尖端122可以包括其上的額外和/或較少的開口，例如，流體可以通過其從軸120的流體腔中排出的流體開口或噴嘴、光可以通過其發射的照明開口/窗口，和/或用于接收由成像設備用于生成圖像的光的成像開口/窗口。
29.醫療設備110的致動機構114定位在手柄112上，并且可以包括一個或多個旋鈕、按鈕、杠桿、開關和/或其他合適的致動器。致動機構114被配置為控制軸120的偏轉(例如通過控制線的致動)、流體的輸送、照明的發射和/或各種成像功能中的至少一個。如本文更詳細的描述，在一些實施例中，醫療設備110包括一個或多個控制線，用于驅動醫療設備110在尖端122處的升降器126(見圖2-3)。因此，醫療設備110的用戶可以操縱致動機構114以選擇性地在一個或多個控制線上施加拉力和推力中的至少一個，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，醫療器械140)的位置。
30.仍然參考圖1，醫療系統100的醫療器械140可以包括具有縱向體142的導管，縱向體位于縱向體142的近端和遠端144之間。手柄141位于縱向體142的近端處。醫療器械的縱向體142是柔性的，這樣醫療器械140被配置為在插入醫療設備110的工作腔時可以彎曲、旋轉和/或扭轉。醫療器械140的手柄141可以被配置為移動、旋轉和彎曲縱向體142。此外，手柄141可以限定一個或多個端口(未示出)，該端口的尺寸被設定為通過醫療儀器140的縱向體142接收一個或多個工具。醫療設備110被配置為經由至少一個端口116接收醫療器械
140，并經由工作腔通過軸120到達尖端122處的工作開口124。在這種情況下，醫療器械140可以從工作開口124向遠側延伸出來，進入尖端122的周圍環境，諸如，例如，如下文進一步詳細描述的患者的目標治療部位處。醫療器械140的遠端144可以從工作開口124向遠側延伸，以響應縱向主體142平移通過軸120的工作腔。應該理解的是，在其他實施例中，醫療器械140可以包括除本文所示出的和描述的那些設備之外的各種其他設備，包括但不限于導絲、切割或抓取鉗、活檢設備、套環、注射針、切割刀片、剪刀、可伸縮籃、取回設備、消融和/或電生理學導管、支架放置設備、手術縫合設備、球囊導管、激光發射設備、成像設備和/或任何其他合適的器械。
31.現在參考圖2，軸120的尖端122被描述為從工作開口124中省略了醫療器械140。尖端122包括與工作開口124相鄰并部分設置在軸120的工作腔內的升降器126。應該理解的是，所示的和本文所描述的升降器126處于未致動的位置，并且致動手柄112上的致動機構114可使升降器126延伸到致動位置(見圖3)。如下面進一步詳細描述的那樣，升降器126被配置為在處于致動位置時，將通過軸120的工作腔體接收的器械(例如，醫療器械140)從工作開口124向外定位。
32.醫療設備110的尖端122進一步包括光源128、成像設備130和鄰近軸120的工作開口124設置的激光器132。在實施例中，醫療設備110的光源128被配置并能操作，以從軸120的尖端122向外引導光，從而照亮尖端122的周圍環境，諸如，例如，醫療設備110可能位于其中的患者的目標治療部位(見圖5a-5c)。光源128可以包括光發射器，諸如，例如，發光二極管(led)等等。醫療設備110的成像設備130被配置并能操作以捕獲尖端122的周圍環境的圖像，諸如，例如，患者的目標治療部位(見圖5a-5c)。在一些實施例中，成像設備130可以包括能夠進行高分辨率成像的攝像頭。應該理解的是，在其他實施例中，醫療設備110可以完全省略尖端122上的成像設備130，這樣，單獨的成像設備可以通過軸120被醫療設備110接收。
33.仍然參考圖2，醫療設備110的激光器132被配置并能操作為從軸120的尖端122向外產生光/激光束。在一些實施例中，激光器132被進一步配置為選擇性地將光/激光束引導到預定位置，從而用光/激光束標記預定位置。應該理解的是，相對于由光源128和/或醫療系統100的任何其他部件發射的光，由激光器132產生的光/激光束可以是能獨立轉向的。如下面進一步描述的，患者體內的目標部位可以用來自激光器132的光/激光束進行標記，以便在醫療系統100的使用過程中跟蹤所述目標部位的位置(見圖5a-5c)。
34.在一些實施例中，醫療設備110可以進一步包括沿軸120的尖端122和/或鄰近軸120的尖端122放置的鏡子。醫療設備110的鏡子可以鄰近激光器132設置，從而形成一個整體結構，使得鏡子與激光器132發射的光束重合。在實施例中，醫療設備110的鏡子被配置并能操作以選擇性地將由激光器132產生的光/激光束反射到目標部位的預定位置。醫療設備110的鏡子被配置為相對于激光器132和/或軸120的尖端122移動、樞轉、平移和/或旋轉，從而將光/激光束重定向到目標部位的預定位置。在實施例中，鏡子包括微鏡(mems鏡)，該微鏡被配置為沿兩個軸(例如，坐標軸的x-y方向)反射光/激光束和/或反射光/激光束到高達約32度的光學掃描角度。如下面進一步詳細描述的，可以根據由醫療設備110的成像設備128捕獲的圖像(例如，圖像數據109)來確定目標部位的預定位置。
35.如圖3所示，醫療器械140被描述為從軸120的尖端122向外延伸，同時升降器126與醫療器械140的縱向體142抵靠接合。當升降器126處于致動位置時，升降器126的前向表面
與醫療器械140的縱向體142接合，從而使遠端144從工作開口124橫向向外偏轉。在一些實施例中，升降器126的前向表面具有曲率，該曲率有利于醫療器械140的縱向體142的偏轉和/或彎曲。應當理解的是，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狀、尺寸和/或構造，而不偏離本公開的范圍。
36.醫療器械140進一步包括沿鄰近遠端144的縱向體142放置的傳感器146。在實施例中，傳感器146可以位于醫療儀器140的面向遠側的表面和/或最遠側的表面上。醫療器械140的傳感器146被配置為檢測存在于和/或醫療器械140的遠端144的近側的一個或多個物體、屬性、特征和/或特點。舉例來說，在一些實施例中，傳感器146可以被配置為檢測光，諸如由醫療設備110的光源128產生的光。在其他實施例中，傳感器146可以被配置為檢測由醫療設備110的激光器132產生的光/激光束，例如光/激光束132入射到目標部位上的一個點。傳感器146可以包括光電探測器、光電二極管、帶電耦合器件(ccd)和/或各種其他合適的探測器中的至少一個。
37.在實施例中，傳感器146包括被配置為將光轉換成電流的四象限光電二極管。如本文更詳細地描述的，在實施例中，傳感器146被配置并能操作以響應于檢測由激光器132引導到該目標部位上的光/激光束，來識別目標部位的預定位置(見圖5a-5c)。在一些實施例中，傳感器146可沿鄰近帶有纖維的醫療器械140的手柄141的縱向體142的近端放置，該纖維與鄰近遠端144放置的傳感器146通信耦合。在這種情況下，醫療器械140的遠端144可以有一個相對較小的輪廓。應該理解的是，在其他實施例中，醫療器械140可以完全省略遠端144上的傳感器146，這樣，單獨的傳感設備可以通過縱向體142被醫療器械140接收，例如，經由一條或多條導絲。
38.現在結合圖6的流程圖參考圖4-5c，示意性地描繪了使用醫療系統100來定位和進入目標部位的示例性方法200。圖4-6的描述和下文隨附的說明并不意味著將本文描述的主題限制于特定的方法上。
39.在步驟202并且如圖4所示，醫療系統100的醫療設備110可以被插入患者的身體10內。通過將尖端122插入患者身體10的鼻子或嘴(或其他合適的自然身體孔)，引導醫療設備100的軸120穿過患者的消化道。在實施例中，醫療設備110通過病人身體10的胃腸道包括食道12、胃16插入，并進入小腸18，直到到達目標治療部位。應該理解的是，軸120的長度可以足夠長，以便醫療設備110的近端(包括手柄112)在患者身體10的外部，而醫療設備110的尖端122在患者身體10的內部。雖然本公開內容涉及醫療系統100在患者身體10的消化道中的使用，但是應當理解，本公開內容的特征可以用于患者身體10內的其他各種位置(例如，其他器官、組織等)。
40.醫療設備110的軸120可以延伸到患者的身體10內，直到它達到設置在醫療設備110內的工具，諸如醫療系統100的醫療器械140，可以進入目標治療部位的位置。在醫療設備110被用來進入和觀察胰膽系統的各個方面的示例中，這個位置可以是，例如，小腸18的十二指腸。在這樣的示例中，目標部位可以是位于小腸18的十二指腸的一部分的法特氏壺腹/法特氏乳頭22。應該理解的是，法特氏壺腹/法特氏乳頭22通常形成一個開口，在該開口中胰腺管和總膽管20排空到小腸18的十二指腸，肝管和膽囊排空到總膽管20。
41.仍然參考圖4，在軸120的尖端122位于目標部位(例如，法特氏壺腹22)的近側時，醫療系統100的醫療器械140可以能滑動地接收在醫療設備110內，從而將遠端144放置在目
標部位的近側。響應手柄142的致動，醫療器械140推進到端口106中并通過軸120到達尖端122。應當理解的是，在其他實施例中，在步驟202，將軸120插入通過患者身體10之前，醫療器械140可以通過醫療設備110被接收。
42.在一些實施例中，尖端122可能需要在目標部位附近旋轉，以便于將工作開口124放置到目標部位的位置。例如，醫療器械140的遠端144可能需要在被升降器126(圖3)從工作開口124向外偏轉時到達法特氏壺腹/乳頭22。在這種情況下，軸120的尖端122可以被旋轉，直到工作開口124正對著法特氏壺腹/乳頭22為止，而醫療器械140可以從工作開口124中離開醫療設備110。尖端122和/或軸120可以響應于致動手柄112上的致動機構114而旋轉，和/或通過旋轉所有的手柄112來提供旋轉，而且可以響應于致動尖端122上的成像設備130來識別尖端122的相對朝向和/或位置。
43.在步驟204，在尖端122上的工作開口124面向目標部位的情況下，目標部位的周圍環境可被照亮以響應于致動光源128。應當理解的是，在其他實施例中，光源128可能已經被致動以從尖端122向外引導光，例如，在步驟202將醫療設備110插入患者身體10之前和/或當醫療設備110插入患者身體10時。
44.在步驟206，在目標部位被光源128照亮的情況下，圖像處理設備102的處理器104執行目標識別邏輯108以致動醫療設備110的成像設備130。相應地，成像設備130捕捉目標部位的圖像。在成像設備130面向目標部位(例如，法特氏壺腹22)的情況下，可以由醫療設備110獲得目標部位的位置的圖像，并傳達給圖像處理設備102以作為圖像數據109存儲在存儲器106中。
45.在步驟208并參考圖5a，利用從醫療設備110接收并存儲在存儲器106內的圖像數據109，圖像處理設備102的處理器104執行目標識別邏輯108，以確定相對于尖端122上的成像設備130的目標部位(例如，小腸18內的法特氏壺腹22)的第一位置52a。處理器104分析由成像設備130捕獲的圖像數據109，并根據執行目標識別邏輯108的機器可讀指令，確定目標部位相對于尖端122的坐標位置?？商娲?，在其他實施例中，醫療系統100的用戶可以根據圖像數據109，諸如，例如，經由與圖像處理設備102通信耦合的觸摸屏用戶界面顯示器(未示出)手動識別目標部位的第一位置52a。
46.在一些實施例中，處理器104在執行目標識別邏輯108時，可以在第一位置52a處生成視覺標識符(例如，高亮、幾何圖形、箭頭等)，從而視覺地指定目標部位的第一位置52a，以供參考。如圖5a所示，為了在圖像數據109中視覺指定目標部位，第一位置52a的視覺標識符可包括疊加在目標部位的圖像上的方框和/或“x”。第一位置52a的視覺標識符可以顯示在與圖像處理設備102通信耦合的用戶界面顯示器(未示出)上?？商娲?，在其他實施例中，醫療系統100的用戶可以根據圖像數據109用視覺標識符手動標記目標部位的第一位置52a，諸如，例如，通過與圖像處理設備102通信耦合的觸摸屏用戶界面顯示器(未示出)。在這種情況下，處理器104可以分析圖像數據109，以根據醫療系統100的用戶的手動標記和/或識別來確定目標部位的第一位置52a，以便在目標部位的后續圖像中繼續跟蹤。
47.在步驟210并參考圖5b，在確定了相對于尖端122的目標部位的第一位置52a后，圖像處理設備102的處理器104執行目標識別邏輯108，以通過致動醫療設備110的激光器132用光/激光束134標記目標部位的第一位置52a。處理器104根據執行目標識別邏輯108的機器可讀指令，致動醫療設備110的鏡子，以反射由激光器132產生的光/激光束134，從而將
光/激光束132重定向到目標部位的第一位置52a。
48.在步驟212并仍然參考圖5b，在激光器132的光/激光束134被引導(例如，通過鏡子)到目標部位(例如，法特氏壺腹22)的第一位置52a的情況下，醫療器械140可以響應于傳感器146檢測到光/激光束132而朝向目標部位移動。醫療器械140的手柄141可以被致動，以自動平移縱向體142通過軸120的工作腔，以將遠端144鄰近目標部位放置。相應地，醫療設備110跟蹤目標部位的第一位置52a，以允許醫療器械140用傳感器146鎖定到第一位置52a上，并自主地將遠端144轉向到目標部位，以在其上執行一個或多個程序，例如，在總膽管20的壺腹管開口22插管。
49.傳感器146沿著遠端144放置的情況下，傳感器146被配置為響應于檢測光/激光束132入射到相對于遠端144的目標部位而產生反饋。在一些實施例中，傳感器146包括光電二極管，其被配置為將光/激光束134轉換為電流，這樣由傳感器146產生的反饋包括傳輸給醫療器械140的用戶的光電二極管信號。由傳感器146產生的光電二極管信號的強度可以指示傳感器146與光/激光束134的入射點的空間(例如，三維)接近度。因此，在光/激光束134被引導到目標部位的第一位置52a的情況下，可以理解的是，由傳感器146產生的光電二極管信號的強度可以隨著醫療器械140的遠端144和目標部位之間的距離減少而增加，因為傳感器146可以在相對靠近的接近度檢測光/激光束132。
50.應該進一步理解，由傳感器146產生的光電二極管信號的強度(例如，強度變化)可以隨著醫療器械140的遠端144和目標部位之間的距離增加而減少，因為傳感器146可以在相對更進一步的接近度內檢測光/激光束132。盡管本文所述實施例中的傳感器146包括光電二極管或ccd，其被配置為以光電二極管信號的形式響應檢測到光/激光束132而產生反饋，但應該理解的是，各種其他合適的傳感器和/或反饋形式可由醫療儀器140上的傳感器產生而不偏離本公開的范圍。
51.在一些實施例中，醫療器械140可以包括與上文所示和描述的圖像處理設備102的處理器104和存儲器106相似的處理器和存儲器。在這種情況下，醫療器械140的處理器在執行存儲在醫療器械140的存儲器上的目標識別邏輯時，可以通過用傳感器146跟蹤光/激光束134來提供醫療器械140相對于目標部位的第一位置52a的自主轉向。在其他實施例中，可由醫療系統100的用戶經由用戶界面顯示器(未示出)視覺跟蹤遠端144相對于第一位置52a的位置而將醫療器械140手動導航到目標部位的第一位置52a。在這種情況下，用戶可以視覺地導航醫療器械140的遠端144朝向由光/激光束132產生的視覺標識符。僅通過說明性的示例，醫療器械140的遠端144可以通過視覺標識符，諸如，例如，疊加在用戶界面顯示器上的指示遠端144的位置的十字線，顯示在用戶界面顯示器上。此外，由傳感器146產生的反饋可以被利用來補充和/或代替用戶界面顯示器，以手動轉向醫療儀器140朝向目標部位的第一位置52a。
52.在一些情況下，在步驟212，當醫療器械140向目標部位移動時，醫療系統100的醫療設備110可以在手術期間有意和/或無意地相對于目標部位移動。這種移動的發生可能是由于在手術過程中難以保持醫療設備110的穩定。在這種情況下，相對于軸120的尖端122和/或醫療器械140的遠端144，目標部位(例如，法特氏壺腹22)的位置可能被修改和/或相對于目標部位和醫療設備110之間的初始對應位置而變化。因此，在步驟206，由醫療系統100最初獲得的圖像數據109可能包括在提供目標部位(例如，法特氏壺腹22)的當前位置方
面不準確和/或缺陷。結果，醫療器械140的遠端144朝向第一位置52a繼續移動，如成像處理設備102的處理器104在步驟208處最初確定的那樣，可能不允許醫療系統100的用戶充分進入目標部位。
53.在步驟214并參考圖5c，響應于圖像處理設備102的處理器104檢測到醫療設備110相對于目標部位(例如，法特氏壺腹22)的移動，處理器104可以執行目標識別邏輯108以致動成像設備130，來獲得目標部位的更新圖像數據109。在一些實施例中，圖像處理設備102的處理器104在執行目標識別邏輯108時，可以被配置為通過用成像設備130定期捕獲圖像以與步驟206中存儲在存儲器106中的圖像數據109進行比較來確定醫療設備110是否已經相對于目標部位移動。因此，醫療設備110相對于目標部位的移動可以根據第一位置52a和目標部位的檢測位置之間的位置差異等于或大于預置的閾值(例如，毫米、微米、納米等)來確定。
54.在這種情況下，在確定第一位置52a的記錄位置相對于經由定期捕獲圖像檢測到的目標部位的位置變化時，圖像處理系統102的處理器104重復上述方法200的步驟206、208、210和212。處理器104執行目標識別邏輯108以在步驟206捕獲目標部位的圖像(例如，圖像數據109)，在步驟208確定目標部位(例如，法特氏壺腹22)的第二位置52b，并在步驟210用光/激光束134標記第二位置52b。應該理解的是，方法200執行這些步驟基本上類似于上文所示和描述的那些步驟，以便于根據目標部位的新的、第二位置52b，利用醫療系統100定位目標部位。
55.在其他實施例中，為了動態地更新存儲在存儲器106上的目標識別邏輯108，醫療系統100的圖像處理設備102可以通信地耦合到遠程站(未示出)。通過說明性的示例，圖像處理設備102可以被操作以從遠程站(例如，計算機服務器)接收神經網絡數據，諸如，例如，通過有線和/或無線連接。通過成像處理設備102接收的神經網絡數據可以包括從多個先前的程序、設備、系統等記錄的補充的圖像數據109，類似于上文所示和描述的圖像數據109。這樣的圖像數據可以來自多個不同的患者，隨著時間的推移，獲得相同或相似的患者解剖結構。補充的圖像數據109可以存儲在存儲器106中，并由圖像處理設備102的處理器104用于人工確定和/或識別一個或多個目標部位的共同物理屬性和/或特征，諸如，例如，小腸18內的法特氏壺腹22、總膽管20的壺腹管開口22等。
56.在實施例中，在執行目標識別邏輯108的機器可讀指令時，圖像處理設備102的處理器104在分析由醫療設備110的成像設備130捕獲的圖像數據109以確定目標部位(例如，小腸18內的法特氏壺腹22)的第一位置52a時可以參考補充圖像數據109。因此，應當理解，補充圖像數據109可以通過向圖像處理設備102提供用于人工學習類似目標部位的尺寸、形狀和/或配置的額外數據，便于在手術期間確定目標部位相對于醫療設備110的坐標位置。
57.上述每個設備、組件和方法可用于檢測、標記和跟蹤目標部位的位置。通過提供醫療組件，用戶可以在手術過程中使用圖像處理設備中的人工智能軟件與患者的組織進行準確的互動，使得用戶減少整體手術時間，提高手術效率，并避免在進入患者的目標組織時由于缺乏對醫療設備的運動和放置的控制而對患者的身體造成不必要的傷害。
58.對于本領域的技術人員顯而易見的是，在不脫離本公開的范圍的情況下，可以對所公開的設備和方法進行各種修改和變化。應當理解的是，所公開的設備可以包括含有多個硬件組件各種合適的計算機系統和/或計算單元，諸如，例如，處理器和非暫時性計算機
可讀介質，其允許設備在手術過程中按照本文所述的操作執行一個或多個操作。通過考慮說明書和本文公開的特征的實踐，本公開的其他方面對于本領域技術人員將是顯而易見的。本說明書和實施例僅被視為示例性的。