[發(fā)明專利]記錄方法、位置檢測(cè)系統(tǒng)和掃描儀器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280067114.7
• 申請(qǐng)日: 2012-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN104053412B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T.克魯格;D.穆查
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 菲亞戈股份有限公司
• 主分類號(hào): A61B90/00
• 分類號(hào): A61B90/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所11105
• 代理人: 侯宇

本發(fā)明涉及一種用于將通過位置檢測(cè)系統(tǒng)所測(cè)得的位置數(shù)據(jù)分配給物體或軀體部分的形貌圖的方法。此外，本發(fā)明還涉及一種帶有可移動(dòng)的掃描儀器的位置檢測(cè)系統(tǒng)以及這種掃描儀器本身。

例如在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?yàn)閮x器(例如外科診療儀器)的導(dǎo)航提供支持的位置檢測(cè)系統(tǒng)基本上是已知的。這種位置檢測(cè)系統(tǒng)可以是光學(xué)的、利用超聲波的或電磁的位置檢測(cè)系統(tǒng)。因此，例如已知電磁位置檢測(cè)系統(tǒng)，其中，場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生電磁交變場(chǎng)，并設(shè)有帶有線圈的位置傳感器。通過場(chǎng)發(fā)生器的電磁交變場(chǎng)在所述線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，所述感應(yīng)電流與相應(yīng)線圈相對(duì)于電磁交變場(chǎng)的定向有關(guān)。當(dāng)帶有這種傳感器線圈形式的位置傳感器的可移動(dòng)儀器被定向時(shí)，可以確定所述儀器相對(duì)于參照傳感器(該參照傳感器例如可能也同樣具有線圈)的地點(diǎn)和位置。在此優(yōu)選地，所述參照傳感器作為患者定位裝置與患者的軀體部分(或其他物體)固定連接。

為了進(jìn)行在患者軀體部分內(nèi)的導(dǎo)航，通常利用這種位置檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)儀器的位置，并在通過X光斷層攝影術(shù)所得的軀體部分的截面圖中示出所述儀器的位置。要實(shí)現(xiàn)這種功能，由儀器的位置傳感器提供的位置數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換為患者的X光斷層圖的坐標(biāo)。對(duì)此例如已知的是，由患者的X光斷層圖生成軀體部分表面的形貌圖，為了將所述形貌圖表面(以下也被稱為模型表面)上的點(diǎn)分配給真實(shí)軀體表面上的那些分別與顯示或掃描儀器接觸的點(diǎn)，可以在記錄方法的范疇內(nèi)建立用于將借助位置檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)得的位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模型坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換規(guī)則。為此可以在真實(shí)的軀體部分表面上掃描大量的點(diǎn)，并將所屬的代表真實(shí)表面上那些點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)在保持其彼此間相對(duì)位置的情況下分配給模型表面上的點(diǎn)，使得誤差盡可能小。由此得到轉(zhuǎn)換規(guī)則，所述轉(zhuǎn)換規(guī)則規(guī)定了測(cè)得的位置數(shù)據(jù)如何換算成形貌圖(在此也被稱為形貌模型)的坐標(biāo)，并進(jìn)而換算成X光斷面圖或模型的坐標(biāo)。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，改進(jìn)這種已知的方法、位置檢測(cè)系統(tǒng)和掃描儀器。

根據(jù)本發(fā)明，所述技術(shù)問題是通過前述類型的方法解決的，所述方法包括以下步驟：

制備物體或軀體部分的形貌模型；

掃描物體或軀體部分的表面；

在掃描過程中測(cè)量位置數(shù)據(jù)；并

將測(cè)得的位置數(shù)據(jù)分配給在所述形貌模型中的對(duì)應(yīng)位置，其中，所述測(cè)得的位置數(shù)據(jù)被分配給形貌模型的虛擬表面上的點(diǎn)，所述虛擬表面與模型表面保持一定距離，該距離等于掃描儀器的球缺狀掃描探針的半徑，通過所述掃描探針分別對(duì)物體或軀體部分的表面進(jìn)行掃描。

優(yōu)選地，帶有可移動(dòng)掃描儀器的位置檢測(cè)系統(tǒng)被用作所述位置檢測(cè)系統(tǒng)，所述掃描儀器具有帶有球面狀外表面和作為位置參照點(diǎn)的球心的掃描探針。為了將借助掃描儀器所測(cè)得的位置數(shù)據(jù)與所述點(diǎn)相匹配對(duì)應(yīng)或分配給所述點(diǎn)，通過由形貌模型定義的模型表面確定虛擬模型表面，所述虛擬模型表面相對(duì)于模型表面保持一定距離，該距離等于掃描探針的球心距掃描探針的球面外表面的距離。例如，與和物體或軀體部分相對(duì)固定的位置傳感器不同，帶有可移動(dòng)的掃描儀器的設(shè)備適合相對(duì)于待掃描的軀體部分或物體進(jìn)行移動(dòng)。

這種方法允許使用這種掃描儀器，該掃描儀器的掃描探針并非真正意義上的“針”，而是具有球面狀的表面、也即相當(dāng)于球缺的表面。在此，所述球缺狀掃描探針的直徑可以選擇得相對(duì)較大，例如大于與帶手柄的掃描探針相連接的掃描儀器的桿部(Schaft)。這種帶有具有相對(duì)較大直徑的掃描探針的掃描儀器，可以輕柔地和平緩地在柔軟的表面上行進(jìn)、例如處于患者的臉部區(qū)域。

這種帶有球狀掃描探針的掃描儀器的缺點(diǎn)在于，所述位置檢測(cè)系統(tǒng)不能檢測(cè)到相應(yīng)表面正好與掃描儀器的球面的哪個(gè)點(diǎn)接觸。例如當(dāng)所述掃描儀器恰好垂直放置在所述表面上時(shí)，所述點(diǎn)可以處于帶有與手柄相連接的桿部的掃描探針的縱軸的精確延長(zhǎng)線上。然而當(dāng)所述掃描儀器傾斜放置在表面上時(shí)，球狀探針的其他點(diǎn)與軀體部分的表面接觸，并出現(xiàn)僅僅數(shù)毫米且不能修復(fù)的位置誤差。為了消除所述誤差，根據(jù)本發(fā)明，由X光斷面模型的表面或形貌模型的表面測(cè)算出虛擬表面，該虛擬表面相對(duì)于真實(shí)的模型表面保持一定距離，該距離恰好等于所述掃描儀器的球缺狀掃描探針的半徑。因此可以將所述掃描儀器的球缺狀探針的中心用作掃描儀器的位置參照點(diǎn)，該中心不論相對(duì)于模型表面的相對(duì)位置還是相對(duì)于虛擬模型表面的相對(duì)位置都與儀器放置在軀體部分或物體的相應(yīng)表面上的角度無關(guān)。

在根據(jù)本發(fā)明的記錄方法的范疇中，基于將球缺狀掃描探針的球心作為位置參照點(diǎn)而測(cè)得的位置數(shù)據(jù)被這樣分配給虛擬的模型表面上的位置，使得在保持所測(cè)得的位置數(shù)據(jù)彼此間相對(duì)位置并且使用統(tǒng)一的用于所有位置數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換規(guī)則的情況下，使測(cè)得的位置數(shù)據(jù)與虛擬模型表面上的位置實(shí)現(xiàn)盡可能精確的匹配。