[發(fā)明專利]外科手術(shù)導(dǎo)航中的糾錯(cuò)技術(shù)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180052037.3
• 申請(qǐng)日: 2011-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN103189013A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·C·舒爾豪瑟;P·F·格里什;M·F·馬特斯;T·A·卡爾梅耶;P·P·塞納里斯;P·克里普;D·A·魯本
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 美敦力公司
• 主分類號(hào): A61B19/00
• 分類號(hào): A61B19/00;A61B17/00
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 劉佳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及外科手術(shù)導(dǎo)航，具體而言，涉及外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中的位置準(zhǔn)確度。

背景

外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)跟蹤醫(yī)療程序期間使用的醫(yī)療儀器的位置，并且在顯示器上顯示儀器的位置供臨床醫(yī)生觀看。外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)可包括成像設(shè)備，其捕獲經(jīng)歷醫(yī)療程序的患者的圖像；跟蹤系統(tǒng)，其跟蹤醫(yī)療儀器的位置；以及計(jì)算設(shè)備，其提供用于跟蹤儀器的計(jì)算資源并顯示與所捕獲的患者圖像相關(guān)的儀器的位置。外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)所顯示的圖像可包括疊加在所捕獲的患者圖像上的儀器圖標(biāo)，以指示儀器相對(duì)于患者解剖結(jié)構(gòu)的位置。

外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)可包括各種跟蹤系統(tǒng)。在一些示例中，光學(xué)跟蹤系統(tǒng)可包括紅外發(fā)射器，其發(fā)射紅外信號(hào)；跟蹤球，其反射信號(hào)；以及照相機(jī)，其獲取經(jīng)反射的信號(hào)。儀器可配備有反射紅外信號(hào)的跟蹤球。光學(xué)跟蹤系統(tǒng)中的照相機(jī)可獲取經(jīng)反射的信號(hào)，并且計(jì)算設(shè)備可基于經(jīng)反射的信號(hào)對(duì)儀器的位置進(jìn)行三角測(cè)量，從而允許光學(xué)跟蹤系統(tǒng)對(duì)儀器的位置進(jìn)行三角測(cè)量。在其它示例中，電磁跟蹤系統(tǒng)可包括電磁場(chǎng)發(fā)射器，其生成電磁場(chǎng)；以及磁場(chǎng)傳感器，其生成響應(yīng)于電磁場(chǎng)的信號(hào)。儀器可配備有磁場(chǎng)傳感器，并且計(jì)算設(shè)備可分析從磁場(chǎng)傳感器接收到的信號(hào)以確定磁場(chǎng)傳感器在磁場(chǎng)中的位置。

概述

在某些情況下在將儀器圖標(biāo)映射到所捕獲的患者圖像上時(shí)，外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的準(zhǔn)確度可變化。例如，在被跟蹤的儀器(例如，傳感器)經(jīng)歷在患者圖像中未準(zhǔn)確表示的運(yùn)動(dòng)量的情況下，外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)可能將儀器圖標(biāo)映射到患者圖像上的不正確位置。儀器圖標(biāo)在患者圖像上的該不正確的圖像映射可能否定向使用外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的臨床醫(yī)生提供的一些優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的示例的外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)傳感器(例如慣性傳感器)，如加速度計(jì)和/或陀螺傳感器，其可用于補(bǔ)償可能導(dǎo)致不正確映射的儀器運(yùn)動(dòng)引起的差錯(cuò)。例如，本發(fā)明的系統(tǒng)可基于從運(yùn)動(dòng)傳感器接收到的信號(hào)測(cè)量被跟蹤的儀器的運(yùn)動(dòng)，并且然后，基于所檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)可在將儀器的位置映射到患者圖像上時(shí)考慮被跟蹤的儀器的運(yùn)動(dòng)。以此方式，系統(tǒng)可補(bǔ)償由于儀器的運(yùn)動(dòng)所引起的差錯(cuò)。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例中，一種醫(yī)療系統(tǒng)包括傳感器位置模塊、第一模塊和第二模塊。傳感器位置模塊確定磁場(chǎng)傳感器在磁場(chǎng)中的位置。第一模塊確定磁場(chǎng)傳感器的加速度。第二模塊基于加速度和一個(gè)或多個(gè)先前確定的位置來(lái)指示磁場(chǎng)傳感器在醫(yī)療患者的圖像中的經(jīng)修改的位置。

在根據(jù)本發(fā)明的另一示例中，一種方法包括確定磁場(chǎng)傳感器在磁場(chǎng)中的位置，確定磁場(chǎng)傳感器的加速度，以及基于加速度和一個(gè)或多個(gè)先前確定的位置來(lái)指示磁場(chǎng)傳感器在醫(yī)療患者的圖像中的經(jīng)修改的位置。

在根據(jù)本發(fā)明的另一示例中，一種醫(yī)療系統(tǒng)包括磁場(chǎng)傳感器，運(yùn)動(dòng)傳感器，包括磁場(chǎng)傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器的儀器，以及模塊。該模塊基于從磁場(chǎng)傳感器接收到的信號(hào)確定磁場(chǎng)傳感器在磁場(chǎng)中的位置，并且基于從運(yùn)動(dòng)傳感器接收到的信號(hào)確定磁場(chǎng)傳感器的運(yùn)動(dòng)量。此外，模塊基于運(yùn)動(dòng)量和一個(gè)或多個(gè)先前確定的位置來(lái)指示磁場(chǎng)傳感器在醫(yī)療患者的圖像中的經(jīng)修改的位置。

在以下的附圖和描述中闡述一個(gè)或多個(gè)示例的細(xì)節(jié)。其它特征、目的、和優(yōu)點(diǎn)將從描述和附圖、以及權(quán)利要求書中顯見。

附圖簡(jiǎn)述

圖1示出示例外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)。

圖2A和2B示出包括儀器傳感器和加速度計(jì)的不同排列的示例醫(yī)療儀器。

圖3示出不包括糾錯(cuò)功能的示例接口模塊。

圖4示出包括糾錯(cuò)功能的接口模塊執(zhí)行的糾錯(cuò)的示例實(shí)例。

圖5A和5B示出具有分別不正確地和正確地疊加的白色十字準(zhǔn)線的示例灰度患者圖像。

圖6示出包括在將儀器圖標(biāo)疊加在患者圖像上時(shí)防止差錯(cuò)的糾錯(cuò)功能的示例接口模塊。

圖7示出示例糾錯(cuò)方法。

圖8示出包括閾值檢測(cè)模塊、糾正模塊和選擇模塊的接口模塊的一部分。

圖9A和9B示出如由圖8的閾值檢測(cè)模塊接收的相對(duì)于時(shí)間的示例加速度曲線軌跡。

圖10示出使用圖8的閾值檢測(cè)模塊、糾正模塊和選擇模塊的示例糾錯(cuò)方法。

圖11A-11B示出如由圖8的閾值檢測(cè)模塊接收的相對(duì)于時(shí)間的另一組示例加速度曲線軌跡。

圖12示出使用圖8的閾值檢測(cè)模塊、糾正模塊和選擇模塊的另一糾錯(cuò)方法。

圖13示出使用所存儲(chǔ)的加速度值的頻域分析來(lái)提供糾錯(cuò)功能的另一示例接口模塊。

圖14示出包括濾波操作的糾錯(cuò)方法。

圖15示出基于感測(cè)到的儀器的旋轉(zhuǎn)速率來(lái)糾正差錯(cuò)的示例接口模塊。