外科规划系统和导航系统技术方案

本发明专利技术涉及一种外科规划和导航系统。该规划系统包括存储器，其配置为存储多个图像；以及控制器，其配置为以三维渲染多个图像、自动分割多个图像以将目标区域划界、以及基于目标区域自动地确定治疗方案。所述导航系统包括具有基准模式的超声设备，其获得超声图像；以及外科设备，其具有图像获取设备，配置为获取基准模式的图像；以及控制器，其接收超声图像和基准图像。控制器基于基准图像确定外科设备的位置。所述规划和导航系统还包括控制器，其从规划和导航系统接收数据；以及显示器，其配置为显示所接收的信息。

Surgical planning system and navigation system

The present invention relates to a surgical planning and navigation system. The planning system includes a memory configured to store a plurality of images; and a controller configured to take 3D rendering multiple images, automatic segmentation of multiple images in the target area, and based on the delimitation of target area automatically determine the treatment plan. The navigation system includes ultrasonic equipment with the reference pattern, the ultrasound image; and surgical equipment, which has the image acquisition device configured for image acquisition of the reference pattern; and a controller which receives the ultrasonic image and the reference image. The controller determines the location of the surgical device based on the reference image. The planning and navigation system also includes a controller that receives data from a planning and navigation system, and a display configured to display received information.

【技术实现步骤摘要】
外科规划系统和导航系统本申请是名称为“外科规划系统和导航系统”、申请日为2013年5月22日、国家申请号为201310361572.8的专利技术专利申请的分案申请。
本公开涉及一种外科手术。更加具体地，本公开涉及使用规划系统以确定治疗方案以及使用导航系统以实现治疗方案。
技术介绍
电外科设备已经广泛地使用。电外科涉及在外科手术期间利用热能和/或电能来切割、解剖、切除、凝结、烧灼、密封或以其他方式处理生物组织。通常使用手持件进行电外科，所述手持件包括适于在电外科手术期间传输能量至组织部位的外科设备(例如，末端执行器或切除探头)、可操作以输出能量的远程电外科发生器、以及可操作地将所述外科设备连接至远程发生器的电缆组件。某些疾病的治疗需要破坏恶性组织的生长，例如肿瘤。在诸如癌症的疾病的治疗中，已经发现某些类型的肿瘤细胞在比通常会对健康细胞有害的温度稍低的高温下变性。已知的治疗方法，诸如高温疗法，通常包括将病变细胞加热至高于41℃的温度而保持邻近健康细胞低于发生不可逆的细胞破坏的温度。这些方法可包括施加电磁辐射以加热、切除和/或凝结组织。有多种不同类型的电外科设备能够用于执行切除术。可以使用二维(2D)术前计算机断层扫描(CT)图像和“切除区图”来执行癌性肿瘤和良性肿瘤的肿瘤微创切除术，所述“切除区图”通常描述在实验的、离体组织中的切除针在输入参数(功率、时间)范围内的特征。能量剂量(功率、时间)能够与切除组织效应(体积、形状)关联以进行具体设计。能够通过微波天线设计控制输送至组织的能量剂量，例如，可利用天线扼流圈来提供从设备至组织的已知位置的微波传输。在另一示例中，电介质缓冲使得能够从设备至组织的相对恒定的能量输送，其独立于不同的或变化的组织特性。在用户确定应该使用哪种切除针来实现目标的治疗后，用户通过超声引导来进行治疗。通常，需要高水平技能来将外科设备置于由超声识别的目标中。其中最重要的是选择将设备向超声图像平面(例如，目标正被成像之处)引导所需的角度和进入点。超声引导介入包括使用实时超声成像(经腹、术中等)来精确地引导外科设备至它们的指定目标。这能够通过经皮施加和/或术中施加来进行。在每种情形中，超声系统将包括换能器，其对患者组织成像并用于识别目标以及预期和/或遵循朝向目标的器械的路径。超声引导介入在目前普遍地用于针吸活检术来确定已经探测的可疑病变的恶化(乳房、肝脏、肾脏以及其他软组织)。另外，中心线布置通常用来获得颈静脉通路以及允许输送药物。最后，新兴的用途包括肿瘤切除和器官(肝脏、肺脏、肾脏等)的手术切除。在肿瘤切除的情形中，在实现超声引导定位后，可利用活检式针来输送能量(RF、微波、低温等)，旨在杀死肿瘤。在器官切除的情形中，解剖期间表层下解剖结构的熟练知识、以及外科设备关于该解剖结构的显示对于获得成功的手术切缘而避开关键结构来说是关键的。在这些情形中的每一个中，超声引导通常提供二维图像平面，其从患者施加的换能器的远端获取。对于用户来说，成功的设备定位最重要的是能够可视化和表征目标、选择器械角度和进入点以到达目标、以及观察外科设备及其朝向目标的运动。目前，用户对目标成像并使用高水平技能来选择器械角度和进入点。用户则必须移动超声换能器来观察器械路径(因此损失目标部位)或假定路径是准确的直至设备到达图像平面。最重要的是选择将设备朝向超声图像平面(例如，正在成像目标之处)引导所需的角度和进入点的能力。
技术实现思路
本说明书可使用短语“在一个实施方式中”、“在各个实施方式中”、“在一些实施方式中”、或“在其他实施方式中”，其中每个指代根据本专利技术的一个或多个相同或不同的实施方式。出于描述目的，以形式“A/B”的短语意指A或B。出于描述目的，以形式“A和/或B”的短语意指“(A)、(B)或(A及B)”。出于描述目的，以形式“A、B、或C中的至少一个”的短语意指“(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)、或(A、B和C)”。如附图所示的以及整个下文说明书所描述的，在指代外科设备上的相对定位时，与传统一样，术语“近侧”指代装置更接近用户或发生器的一端，而术语“远侧”指代装置远离用户或发生器的一端。术语“用户”指代执行包括使用本文所述的本专利技术各个方面的医疗术的任何医务人员(即，医生、护士等)。如说明书中所使用的，术语“外科设备”通常指代外科手术工具，其施加电外科能量以治疗组织。外科设备可包括但不限于针、探针、导管、内窥镜器械、腹腔镜器械、血管密封设备、外科缝合器等。术语“电外科能量”通常指代任何形式的电磁、光或声能。电磁(EM)能通常通过频率的增加或波长的降低分类为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。如本文所使用的，术语“微波”通常指代处于300兆赫(MHz)(3*108循环/秒)至300千兆赫(GHz)(3*1011循环/秒)的频率范围的电磁波。如本文所使用的，术语“RF”通常指代具有比微波更低频率的电磁波。如本文所使用的，术语“超声”通常指代具有大于人类听力上限的频率的循环声压。如本说明书中所使用的，术语“切除术”通常指代任何切除术，诸如微波切除、射频(RF)切除或微波切除-辅助的割除。如本说明书所使用的，“能量施加器”通常指代能够用于从如微波或RF电外科发生器的能量发生源传输能量至组织的任何设备。如本说明书中所使用的，术语“能量源”和“电源”指代以适于运转电子线路形式的任何电能量源(例如，电池)。如本说明书中所使用的，“传输线路”通常指代能够用于信号从一点至另一点传播的任何传输介质。如本说明书所使用的，术语“开关”或“各开关”通常指代任意电致动器、机械致动器、电磁致动器(可旋转致动器、可枢转致动器、触发器类致动器、按钮等)、光学致动器、或任何合适设备，其通常实现电子设备、或其组件、器械、设备、输送线路或连接、及其上附件、或软件的连接和断开连接目的。如本说明书所使用的，“电子设备”通常指代利用电子或离子在真空、气体、或半导体中运动的特性的设备或对象。如本文所使用的，“电子电路”通常指代电子或离子运动的路径、以及由设备或对象为电子或离子提供的方向。如本文所使用的，“电气线路”或简单来说“电路”通常指代多个电气设备和导体的组合，它们在彼此连接时形成导电路径以实现期望功能。除了互连，电气电路的任何组成部件可以称为“电路元件”，它们可包括模拟和/或数字组件。术语“发生器”可指代能够提供能量的设备。这样的设备可包括能量源以及电气电路，所述电气电路能够将能量源输出的能量变更为具有期望强度、频率、和/或波形的输出能量。如本说明书中所使用的，“用户接口”通常指代提供信息至用户或其他实体和/或从用户或其他实体接收信息的任何视觉、图形、触觉、听觉、感官、或其他机构。本文所使用的术语“用户接口”可指代人类用户(或操作者)和一个或多个设备之间的接口，以使得能够在用户和设备之间通信。本专利技术中各个实施方式中可利用的用户接口的示例包括但不限于开关、电位计、按钮、拨号盘、滑动器、鼠标、指点设备、键盘、键区、操纵杆、轨迹球、显示屏、各种类型的图形用户界面(GUI)、触屏、麦克风以及其他类型的传感器或设备，它们可接收人类发出的一些形式的刺激并产生响应其的信号。如本文所使用的，“计算机”通常指代有针对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种规划和导航系统，其包括：规划系统，其包括：存储器，其配置为存储多个图像；以及第一控制器，其配置为以三维渲染多个图像、分割多个图像以将目标区域划界、以及基于目标区域自动地确定治疗方案；以及导航系统，其包括：电磁场发生器，其配置为产生电磁场；外科设备；图像获取设备，其配置为获得目标的图像；显示器；以及控制器，其配置为使得导航系统：产生电磁场；检测外科设备在电磁场中的位置；获得目标的图像，该图像限定扫描平面；确定在外科设备与扫描平面之间的空间关系；以及显示外科设备相对于在扫描平面中的目标的表示。

【技术特征摘要】
2012.05.22 US 13/477,4171.一种规划和导航系统，其包括：规划系统，其包括：存储器，其配置为存储多个图像；以及第一控制器，其配置为以三维渲染多个图像、分割多个图像以将目标区域划界、以及基于目标区域自动地确定治疗方案；以及导航系统，其包括：电磁场发生器，其配置为产生电磁场；外科设备；图像获取设备，其配置为获得目标的图像；显示器；以及控制器，其配置为使得导航系统：产生电磁场；检测外科设备在电磁场中的位置；获得目标的图像，该图像限定扫描平面；确定在外科设备与扫描平面之间的空间关系；以及显示外科设备相对于在扫描平面中的目标的表示。2.根据权利要求1所述的规划和导航系统，其中所述控制器还配置为使得所述导航系统显示外科设备关于扫描平面的位置。3.根据权利要求1所述的规划和导航系统，其中在所述外科设备与所述扫描平面之间的空间关系限定了外科设备相对于扫描平面的相对位置和相对角度。4.根据权利要求3所述的规划和导航系统，其中所述控制器还配置为使得所述导航系统显示外科设备相对于图像的轨迹。5.根据权利要求4所述的规划和导航系统，其中基于外科设备相对于扫描平面的所限定的相对位置和所限...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·弗兰克，J·A·卡塞，C·M·兰特考瓦，
申请(专利权)人：科维蒂恩有限合伙公司，
类型：发明
国别省市：美国,US