[發明專利]在患者特定切口布置期間手術工具的定位和取向

有效

• 申請號: 201280059949.8
• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN103974672B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: H·埃爾哈瓦林;A·波波維奇;R·陳;R·曼茨克
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: A61B90/00
• 分類號: A61B90/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 蔡洪貴

發明領域

本發明涉及醫療器械，且更具體地講涉及用于在醫療應用中使用以改善與患者特定切口布置的對準的裝置、系統和方法。

背景技術

微創手術是使用穿過小的切口插入到患者體內的細長器械來執行的。切口的布置對手術結果起到重要作用。標準臨床指南定義了相對于眾所周知的解剖學標志的進入點。例如，在心臟手術中，會用到肋骨、胸骨和乳頭以及距這些特征物的規定距離。這種指南并未顧及由于患者的體型或存在病態而引起的解剖學變化。在基于手術前數據集而得的切口規劃中，由于在現場情況期間執行計劃的挑戰性而仍存在臨床實施中的差距。

參照圖1，例示性地示出微創心臟手術的配置10。在該實例中，將內窺鏡12和兩個器械14及16穿過小的切口15經過肋骨18插入體腔20內，所述切口的尺寸可介于約5mm和約100mm之間。在臨床實踐中，使用由專業人員協會、醫院、或手術設備的制造商公布的指南來選擇切口15。所述指南定義了相對于解剖學標志(例如，肋骨、胸骨、乳頭、這些特征物之間的距離以及距這些特征物的距離等)的進入點。然而，總體上，這種指南并不包括解剖結構的變化、患者體型、患者疾病的特異性等。因此，更具患者特定性的切口布置可以是有益的，這會最小化與進出有關的組織創傷和手術次數，同時改善了結果。

患者特定切口規劃有利于介入術，潛在地減少手術次數和并發癥比率，同時會改善結果。在標準的臨床實踐中，外科手術進出切口是使用標準指南來選擇的。缺乏患者特定的最佳方案可導致定位在次最優切口中的器械可能無法到達所有關注區域的結果。這又會延長介入時間，并且增加為了到達目標部位而執行的手術量。在手術內執行患者特定進出切口最佳化的問題仍未解決。

在將器械(例如)12、14和16插入到體腔20內之后，器械12、14和16可以按四個自由度(DOF)來移動——繞切口15(支點)樞轉的兩個角度以及插入和旋轉。雖然旋轉和插入是直觀且易用的，但角度與內窺鏡視圖之間的映射不太直觀、需長期學習，并且如研究表明，是在微創外科手術中的手眼協調方面的最大難點。

解決切口布置問題已成為關注熱點。已經開發出計算機算法以基于手術前的三維醫療圖像(例如，計算機斷層掃描(CT)、磁共振成像(MRI)等)來計算器械的最佳切口。將最佳規劃后續轉化到手術室中的焦點在于使用外科導航技術中已知的標準工具跟蹤技術。然而，由于在內窺鏡引導下的器械操作的非直觀性本質，在臨床實施時仍存在差距。在現有技術中基于使用手術前成像和常規跟蹤技術(例如，基于近紅外線光學攝像機的定位、基于計算機視覺的定位、電磁定位)的切口定位最佳化而提議的方法在標準臨床實踐中并不充分地可行。

一旦外科手術已開始，在外科手術之前基于手術前三維成像執行的切口布置最佳化可能就過時了。例如，在心臟手術中，由于使用心肺泵，左肺被抽氣并且心臟可以是停止的，導致器官出現了不同的布置。而且，切口是相對于手術前圖像而非相對于內窺鏡視頻來規劃的，但事實上內窺鏡是手術介入者(interventionalist)唯一可用的實時視覺反饋。現實的患者特定切口規劃需要大量的額外時間開銷，并且表明了當前的外科模擬工具的有限臨床應用。另外，常規的跟蹤系統通常在手術室內進行長時間的設置，并且需要仔細校正。對于其中在后期手術階段期間不進行跟蹤的情況來說，準備所需要的臨床開銷可能是不可接受的。雖然切口布置位置限定和約束了介入器械和內窺鏡探頭的插入點，但關于工具應當如何取向以到達內窺鏡圖像中的特定區域仍然需要直觀的反饋，而這在當今的手術中是缺乏的。因此，需要改善介入手術中的器械定位和操縱。

發明內容

根據本發明原理，定位設備包括具有用于與切口進入點對準的第一開口的第一部分。第二部分能夠被定位成從多個不同位置與第一開口對準。致動機構聯接到第一部分和第二部分中的至少一個，以設定第一部分和第二部分的相對位置，從而容許在第一部分和第二部分之間形成的工具軸線被對準穿過第一開口，使得布置在工具軸線上的工具將具有已知的位置和取向。

另一定位設備包括：具有用于與切口進入點對準的第一開口的第一板，以及具有用于與第一開口對準的第二開口的第二板。致動機構聯接到第一板和第二板中的至少一個，并被設定成容許工具軸線被對準穿過所述第一和第二開口，使得布置在工具軸線上的工具將以已知的位置和取向經過所述切口進入點。