r>[0055]因此，組塊78確定一個(gè)或多個(gè)追蹤點(diǎn)30是否變形(超過(guò)可接受量)。在一些裝置中，如果追蹤點(diǎn)的空間偏移76超過(guò)所選偏移閾值和/或大于一個(gè)或多個(gè)其它追蹤點(diǎn)30的空間偏移，則將該追蹤點(diǎn)30認(rèn)為是變形的?？梢詫⑵崎撝颠x擇和/或定義為靜態(tài)值和/或動(dòng)態(tài)值。靜態(tài)值可以包括不變的值，例如，特定預(yù)選距離，在該特定預(yù)選距離以上，認(rèn)為空間偏移過(guò)大，因此認(rèn)為是誤差。動(dòng)態(tài)值可以隨著一個(gè)或多個(gè)所選參數(shù)而改變，例如，基于特定追蹤點(diǎn)30的空間偏移與限定模型52和/或68的集合中的一個(gè)或多個(gè)其它追蹤點(diǎn)30的空間偏移之間的比較。然而，還可以使用選擇偏移閾值的其它方法?？梢岳缤ㄟ^(guò)將每個(gè)空間偏移76與偏移閾值進(jìn)行比較來(lái)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地分別執(zhí)行這種確定，和/或這種確定可以例如通過(guò)將兩個(gè)或多個(gè)追蹤點(diǎn)30的平均或合成空間偏移與偏移閾值進(jìn)行比較來(lái)基于追蹤點(diǎn)的較大集合群。在一個(gè)示例布置中，特定追蹤點(diǎn)30的空間偏移與預(yù)定的靜態(tài)偏移閾值進(jìn)行比較。此外，還考慮了追蹤點(diǎn)的空間偏移彼此之間的差值。從初始模型移除超過(guò)靜態(tài)預(yù)定閾值(例如，大約2_)并相對(duì)于其它追蹤點(diǎn)具有最大空間偏移的追蹤點(diǎn)30。然后，以將精修模型(少一個(gè)追蹤點(diǎn))與初始模型進(jìn)行匹配，來(lái)開始迭代處理。每個(gè)迭代步驟僅排除一個(gè)點(diǎn)，例如，最差追蹤點(diǎn)(即，具有最大空間偏移的追蹤點(diǎn))。如果仍存在超過(guò)偏移閾值并相對(duì)于其它追蹤點(diǎn)具有最大偏移的第二追蹤點(diǎn)，則重復(fù)迭代過(guò)程，直到不能從該模型移除其它追蹤點(diǎn)，或該模型不具有足夠的追蹤點(diǎn)來(lái)進(jìn)行正確導(dǎo)航。然而，如果變形后模型的所有剩余追蹤點(diǎn)不大于偏移閾值，則計(jì)算目標(biāo)位置。類似地，如果所有追蹤點(diǎn)具有大于偏移閾值的同一偏移值/矢量，則可以不改變模型，因?yàn)榭梢约俣ㄔ撟冃问腔颊?4和/或可追蹤設(shè)備26的均勻移動(dòng)(例如整個(gè)患者的平移)，而不是可追蹤設(shè)備26的變形。如果一個(gè)或多個(gè)追蹤點(diǎn)30具有大于偏移閾值的空間偏移且在所有追蹤點(diǎn)中具有最大空間偏移，則導(dǎo)航例程36前進(jìn)到組塊60，以在在組塊64處計(jì)算目標(biāo)位置之前精修該模型。當(dāng)然，如果認(rèn)為變形后模型68的追蹤點(diǎn)沒有變形，則導(dǎo)航例程36可以可選地直接前進(jìn)到組塊64，以基于變形后模型本身計(jì)算目標(biāo)位置。
[0056]在一些裝置中，組塊60包括:當(dāng)追蹤點(diǎn)的空間偏移大于偏移閾值時(shí)，通過(guò)從精修模型62移除(例如，排除)一個(gè)或多個(gè)追蹤點(diǎn)30，來(lái)精修該模型。因此，在該布置中，精修模型62具有少于可追蹤設(shè)備的初始模型的追蹤點(diǎn)，如圖6示例性所示。因此，精修模型62是基于不具有被移除追蹤點(diǎn)的后來(lái)位置的減小的追蹤點(diǎn)集合?？蛇x地，從精修模型62移除變形追蹤點(diǎn)，而無(wú)需修改變形后模型68的其它部分的形狀。在另一布置中，組塊60可以通過(guò)調(diào)整一個(gè)或多個(gè)追蹤點(diǎn)30的后來(lái)位置，來(lái)精修該模型，而無(wú)需從該集合移除追蹤點(diǎn)。在該布置中，當(dāng)認(rèn)為感測(cè)追蹤點(diǎn)的位置66’變形時(shí)，可以將變形后追蹤點(diǎn)在變形后模型68中的位置調(diào)整為精修模型中的修正位置?？梢愿鶕?jù)追蹤點(diǎn)相對(duì)于彼此的相對(duì)位置和這些相對(duì)位置和/或相對(duì)距離的空間偏移，來(lái)相對(duì)于該集合中的其它追蹤點(diǎn)的感測(cè)位置，調(diào)整追蹤點(diǎn)的感測(cè)位置?？梢曰谟邢拊治龇椒?，例如，基于假定患者24的皮膚運(yùn)動(dòng)的力彈簧模型，執(zhí)行所述調(diào)整。在該方法中，變形后追蹤點(diǎn)30的空間偏移76’可以等于合力。可以計(jì)算向力彈簧模型施加的力的集合，以將變形追蹤點(diǎn)回移至初始模型中的原始或初始位置53’。這種移動(dòng)可能導(dǎo)致精修模型中的一個(gè)或多個(gè)其它追蹤點(diǎn)30的移動(dòng)。然而，可以假定精修模型中的其它追蹤點(diǎn)30相對(duì)于工作目標(biāo)22的位置保持靜止。這樣，可以將變形后追蹤點(diǎn)的修正位置保持在精修模型內(nèi)，而不是從精修模型省略。此外，在將追蹤點(diǎn)的初始位置登記為工作目標(biāo)22在圖像數(shù)據(jù)集合中的初始位置之后，組塊60可以應(yīng)用精修該模型的兩種上述方法和/或精修該模型的其它方法，以補(bǔ)償追蹤點(diǎn)30的變形。
[0057]在組塊60處精修該模型之后，導(dǎo)航例程36可以可選性地包括例如在圖7所示的組塊80和82處的一個(gè)或多個(gè)充足檢查?？蛇x性組塊80確定精修模型62是否仍足以用于導(dǎo)航過(guò)程。在一個(gè)示例布置中，如果所述精修模型的步驟包括從精修模型62移除一個(gè)或多個(gè)變形追蹤點(diǎn)，則組塊80確定精修模型中的追蹤點(diǎn)的剩余集合是否包括出于準(zhǔn)確性或其它原因而認(rèn)為可接受的至少某預(yù)定最小數(shù)目的追蹤點(diǎn)。如果沒有足夠的追蹤點(diǎn)，則認(rèn)為精修模型62是不可用的，組塊84例如通過(guò)結(jié)束導(dǎo)航例程36和/或提供警告信號(hào)，來(lái)向用戶提供通知該模型不足以用于進(jìn)行導(dǎo)航。如果精修模型62包括使得認(rèn)為該模型為可用的最小數(shù)目追蹤點(diǎn)，則可以繼續(xù)導(dǎo)航例程。在一些裝置中，在組塊80之后，可以迭代式地重復(fù)所述將初始和變形后形狀進(jìn)行匹配、計(jì)算空間偏移、和精修模型的步驟，直到從形成精修模型62的追蹤點(diǎn)的集合不再移除其它追蹤點(diǎn)，或精修模型包括的追蹤點(diǎn)數(shù)目少于被認(rèn)為是可接受的預(yù)定最小數(shù)目。可選地，組塊80可以根據(jù)空間偏移，計(jì)算在限定變形模型的追蹤點(diǎn)的集合中的至多所有追蹤點(diǎn)的平均空間偏移，當(dāng)該平均空間偏移超過(guò)選定值時(shí)，在組塊84處結(jié)束導(dǎo)航例程。
[0058]可選組塊82確定在工作目標(biāo)的計(jì)算位置中的估計(jì)誤差是否在可接受誤差范圍內(nèi)。在一個(gè)裝置中，通過(guò)基于可追蹤設(shè)備26的初始模型51和變形，來(lái)估計(jì)計(jì)算出的工作目標(biāo)22的當(dāng)前位置的預(yù)期誤差?？梢愿鶕?jù)任何所需方法和/或基于任何所需參數(shù)集，來(lái)執(zhí)行這種估計(jì)。如果認(rèn)為對(duì)計(jì)算出的工作目標(biāo)位置的估計(jì)誤差是無(wú)法接受的，例如，超過(guò)針對(duì)該工作目標(biāo)的預(yù)定最大誤差閾值，則組塊86例如通過(guò)警告消息、誤差消息、和/或結(jié)束導(dǎo)航例程36向用戶提供通知。然而，如果認(rèn)為估計(jì)誤差是可接受的，例如在預(yù)定最大誤差閾值范圍內(nèi)，則組塊64基于精修模型62計(jì)算工作目標(biāo)22的當(dāng)前位置。
[0059]現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖8到11，與許多先前系統(tǒng)中的可追蹤設(shè)備不同，可追蹤設(shè)備26不需要具有剛性或甚至固定的形狀，盡管可以根據(jù)需要使用剛性或固定形狀的可追蹤設(shè)備26以及追蹤系統(tǒng)28。相反，由于導(dǎo)航例程36感測(cè)并補(bǔ)償可追蹤設(shè)備26的變形的能力，可以將其形成為允許多個(gè)追蹤點(diǎn)30中的一個(gè)或多個(gè)追蹤點(diǎn)在導(dǎo)航期間相對(duì)于其它追蹤點(diǎn)30移動(dòng)，例如，變形。因此，可以將以下示例可追蹤設(shè)備26a-d中的任何一個(gè)用作導(dǎo)航系統(tǒng)20的一部分。
[0060]在圖8中，可追蹤設(shè)備26a被附著到患者24的皮膚。可追蹤設(shè)備26a包括柔性襯底90，配置為被例如使用粘合劑或膠帶附著到患者皮膚。柔性襯底90是具有相對(duì)較薄厚度的薄片形式，具有不受限的彈性，但是在一些布置中，它可能具有受限的彈性，例如，僅在有限數(shù)目的方向上具有彈性。由柔性襯底90承載追蹤點(diǎn)30。追蹤點(diǎn)30是光學(xué)追蹤點(diǎn)的形式，例如LED或?qū)z像機(jī)形式的傳感器38可見的無(wú)源光學(xué)標(biāo)記。盡管以下描述為了示例目的而使用LED，然而也可以將使用無(wú)源視覺標(biāo)記的追蹤系統(tǒng)用于這里所述的系統(tǒng)和方法。追蹤點(diǎn)30位于襯底90的一側(cè)上，可選地，粘合劑位于該襯底的相對(duì)側(cè)上，以將襯底90附著到患者24的皮膚。柔性襯底90是圍繞中間窗口 92的框架形狀，中間窗口穿過(guò)可追蹤設(shè)備26a的中心部分。調(diào)整該框架的形狀和尺寸，使得窗口 92大到足以包圍在工作目標(biāo)22上的患者區(qū)域，向外科醫(yī)師提供足夠的空間來(lái)通過(guò)窗口 92訪問(wèn)工作目標(biāo)，而不必令該框架明顯變形。該框架被示出為矩形；然而，其它形狀也是有可能的。優(yōu)選地，由柔性襯底90承載的追蹤點(diǎn)30的數(shù)目在20到40個(gè)發(fā)光器之間，發(fā)光器以固定間隔布置在該框架的整個(gè)周緣周圍。然而，可以將更少或更多的追蹤點(diǎn)30布置在該柔性襯底90上，可以以不同排列對(duì)其分組。可追蹤設(shè)備26a可選地包括數(shù)據(jù)通信鏈路94，適合用于向追蹤系統(tǒng)28發(fā)送和/或從追蹤系統(tǒng)28接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通信鏈路94可以包括無(wú)線通信鏈路，例如，能夠與計(jì)算機(jī)處理器34的無(wú)線通信器48進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)通信鏈路94可以包括硬連線通信鏈路，例如，用于利用線纜46與計(jì)算機(jī)處理器34相連。此外，可選性地，如果追蹤點(diǎn)30是例如LED的發(fā)光器，則可以響應(yīng)于通過(guò)數(shù)據(jù)通信鏈路94從追蹤系統(tǒng)28接收命令信號(hào)，選擇性地激活追蹤點(diǎn)30。此外，可選性地，可以用數(shù)據(jù)通信鏈路94，來(lái)向追蹤系統(tǒng)28傳送關(guān)于可以如何相對(duì)于彼此移動(dòng)追蹤點(diǎn)30的任何物理限制的信息。這種信息可以包括關(guān)于襯底90的彈性、襯底90的剛性和/或與可追蹤設(shè)備26a相關(guān)的追蹤點(diǎn)30之間的連接類型的信息。可以在與可追蹤設(shè)備26a相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備(例如，同樣由該襯底90承載的非易失性存儲(chǔ)器)中包含這種信息。
[0061]圖9示出了適合用于導(dǎo)航系統(tǒng)20的可追蹤設(shè)備26b的另一形式。與可追蹤設(shè)備26a相似，多個(gè)追蹤點(diǎn)30 (形式為例如LED的發(fā)光器)被布置在柔性襯底90的一側(cè)，其中例如采用位于柔性襯底相對(duì)側(cè)的粘合劑，將柔性襯底90附著到患者皮膚。如針對(duì)可追蹤設(shè)備26a所述，可追蹤設(shè)備26b還包括數(shù)據(jù)通信鏈路94并可選地包括存儲(chǔ)器。差別在于追蹤點(diǎn)30的排列不必是圖3所示的方形或矩形。相反，盡管柔性襯底90通常形成為圍繞中間窗口 92的矩形或方形框架的形狀，然而，追蹤點(diǎn)30可以在柔性襯底90的框架形狀的周緣周圍排列成群95，這里通常每四個(gè)LED排列為十字或星形簇。這樣可以允許將每個(gè)追蹤點(diǎn)簇95總地分別識(shí)別為單獨(dú)的特定形狀追蹤點(diǎn)30。然而，可追蹤設(shè)備26b的其它部分基本與參考可追蹤設(shè)備26a所述的功能相同。
[0062]圖10示出了包括多個(gè)不同且分離的襯底90a、90b等(例如，片狀形式)的另一示例可追蹤設(shè)備26c。每個(gè)襯底90a、90b配置為被固定到患者的外部表面，如果需要，則與其它襯底相分離。每個(gè)襯底90a、90b承載至少一個(gè)追蹤點(diǎn)30。在一些布置中，襯底90a和90b中的一個(gè)或更多個(gè)可以承載多個(gè)追蹤點(diǎn)30，例如，與圖9的布置中所示的簇95相似。盡管可以將任何數(shù)目的分離襯底90a、90b用于形成可追蹤設(shè)備26c，優(yōu)選地，分離襯底的數(shù)目在10到40個(gè)之間。在圖10所示的示例形式中，將24個(gè)分離襯底90a、90b等附著到患者24的皮膚?？勺粉櫾O(shè)備26c還包括數(shù)據(jù)通信鏈路94，且還可以包括如結(jié)合可追蹤設(shè)備26a和26b所述的存儲(chǔ)器。利用可追蹤設(shè)備26c，可以以幾乎任何所需的可想到的排列，例如，圖5的示例所示的網(wǎng)格，將襯底90a、90b選擇性地附著到患者皮膚。在這種配置中，可追蹤設(shè)備26c可以使用結(jié)合由手術(shù)器械40承載的攝像機(jī)(例如，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī))使用的無(wú)源視覺片，以追蹤位置。當(dāng)被附著到患者24的皮膚時(shí)，可追蹤設(shè)備26c執(zhí)行與可追蹤設(shè)備26a或26b相似或相同的功能。
[0063]圖11示出了示例可追蹤設(shè)備26d，其中襯底90為H形或I形的形式，追蹤點(diǎn)30分別在柔性襯底90的形狀上均勻地相分離?？勺粉櫾O(shè)備26的其它部分功能與可追蹤