[發明專利]配準方法和導航系統

在審

• 申請號: 202080069915.1
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN114466626A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: D.穆查;K.德辛格;N.諾曼;R.赫德曼
• 申請（專利權）人: 因特爾賽克特耳鼻喉國際有限責任公司
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B90/00;G06T7/33
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張邦帥

本發明涉及一種自動配準對象的方法，該方法包括以下步驟：?提供術前獲得的對象模型，?提供至少一個標記載體，該標記載體具有多個可透視檢測標記和固定在其上的至少一個標記定位元件，其中，至少一個標記定位元件配置為提供表示標記定位元件在電磁場中的位置和取向的傳感器信號，并且至少一個標記定位元件和多個標記中的至少一個標記之間的相對距離和取向是已知的，?在對象的外表面上設置至少一個標記載體，?生成布置在外表面上的至少一個標記載體連同對象的至少一個區段的至少一個透視圖像，使得在生成的透視圖像中，至少一個標記載體的至少兩個標記連同對象的至少一個區段是可見的，?確定布置的標記載體的至少一個標記定位元件在電磁場中的位置和取向，以及?使用所確定的至少一個標記定位元件的位置和取向以及至少一個標記定位元件和多個標記的至少一個標記之間的已知相對距離和取向和/或多個標記的另一標記與關于至少一個標記定位元件具有已知相對距離和取向的至少一個標記之間的已知空間關系，將生成的透視圖像的圖像點與術前獲得的模型的模型點關聯。

技術領域

本發明涉及一種用于自動配準對象的配準方法。本發明還涉及一種導航系統，其配置用于執行這種配準方法。

背景技術

為了幫助外科醫生在外科手術中使用醫療器械，已知可以跟蹤醫療器械在患者體內的位置，并在例如監視器上在患者模型的截面圖像中顯示器材的位置。

為此，導航系統通常包括數據處理單元、監視器、許多定位元件和位置檢測系統。所述位置檢測系統可以是，例如，光學的、基于超聲波的或電磁位置檢測系統。通常，位置檢測系統配置成用于確定定位元件的位置和取向。

作為示例，已知電磁位置檢測系統具有用于產生交變電磁場的場發生器。與電磁位置檢測系統一起使用的醫療器械配備了定位元件，該定位元件通常包括一個或多個線圈。

當暴露于交變電磁場時，取決于相應線圈在交變電磁場中的位置和取向，在定位元件的線圈中感應出電壓。通過分析表示感應電壓的抽頭電壓信號，可以確定定位元件的位置和取向。通常，醫療器械的定位元件的位置和取向是相對于參考定位元件的位置和取向確定的，該參考定位元件同樣可以包含線圈并且相對于患者保持固定。

為了能夠在導航系統的監視器上在患者模型的截面圖像中顯示器械位置，一開始，需要配準該模型。通常，患者模型是從術前通過斷層掃描獲得的患者的二維，三維或四維圖像生成的形貌圖像，例如，通過計算機斷層掃描(CT)，磁共振成像(MRI)或C臂透視成像。最初，模型是根據相應二維、三維甚至四維圖像坐標系中的坐標來定義的。

配準是指獲得患者在真實空間(有時也稱為患者空間)中的位置和取向與根據相應二維、三維或四維圖像的坐標系中的坐標(用于生成模型)定義的模型之間的空間關系。特別地，為了獲得患者和模型之間的空間關系，建立了定義如何將例如患者空間中的坐標與患者模型的模型點的相應坐標相關聯的變換函數，反之亦然。

為了在配準方法的范圍內建立變換函數，已知各種方法，例如基于表面的配準和基于點的配準。

在基于點的配準中，布置在患者上的標記或用作基準點的解剖標志分別用于在患者處和從患者的二維、三維或四維圖像生成的患者模型處建立參考坐標系。

可以執行基于點的配準，例如，通過使用由位置檢測系統跟蹤的指針儀器或感測儀器觸摸這些標記或標志。通過用被跟蹤儀器觸摸標記或標志，識別患者真實表面上的點，并且用位置檢測系統確定的定位元件的對應位置值與代表相同標記或標志位置的模型的各個模型點相關聯。根據標記或標志的位置，在模型和患者處建立參考坐標系，并根據參考坐標系確定所需的變換函數。

如果將模型配準至患者，則可以在模型的截面圖像中顯示醫療器械的位置，以幫助外科醫生導航醫療器械。為了在模型的截面圖像中顯示醫療器械的位置，將確定的醫療器械的定位元件的位置和取向轉換為患者模型的模型點的相應坐標。

發明內容

目的是提供一種用于自動配準對象的改進的配準方法，并提供一種配置用于執行自動配準方法的改進的導航系統。