外科手术导航系统技术方案

本发明专利技术涉及一种外科手术导航系统。所述导航系统包括超声设备，其配置为获得扫描平面中的超声图像。所述超声设备具有布置于其上的基准图案。还提供了外科设备，其具有被配置以获取基准图案的基准图像的图像获取设备。该系统还包括被配置以接收超声图像和基准图像的控制器，其中所述控制器基于基准图像确定外科设备关于扫描平面的位置。显示器被配置为基于外科设备关于扫描平面的位置来显示外科设备的虚拟图像和超声图像。

Surgical navigation system

The present invention relates to a surgical navigation system. The navigation system includes an ultrasonic device configured to obtain an ultrasound image in a scanning plane. The ultrasonic apparatus has a reference pattern disposed thereon. A surgical device having an image acquisition device configured to obtain a reference image of a reference pattern is also provided. The system also includes a controller configured to receive an ultrasound image and a reference image, wherein the controller determines the position of the surgical device regarding the scan plane based on the reference image. The display is configured to display virtual images and ultrasound images of the surgical equipment based on the position of the surgical equipment regarding the scan plane.

【技术实现步骤摘要】
外科手术导航系统本申请是申请日为2013年5月22日、申请号为201310333790.0、名称为“外科手术导航系统”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及使用外科手术导航系统以执行外科手术。更具体地说，本专利技术涉及使用导航系统，以利用基准图案实现治疗方案。
技术介绍
电外科设备已经被广泛地使用。电外科手术涉及在外科手术期间利用热能和/或电能来对生物组织进行切割、解剖、消融、凝结、烧灼、密封或其他处理。电外科手术通常使用手持件进行，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，末端执行器或消融探头)、可操作地输出能量的远程电外科发生器、以及将所述外科设备可操作地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(例如肿瘤)生长。在诸如癌症的疾病治疗中，已经发现某些类型的肿瘤细胞在与通常会对健康细胞有害的温度相比稍低的高温下变性。已知的治疗方法，诸如高温疗法，通常包括将患病细胞加热至高于41℃的温度而保持邻近健康细胞低于不可逆的细胞破坏发生的温度。这些方法可以涉及施加电磁辐射以加热、消融和/或凝结组织。有多种不同类型的电外科设备能够用于执行消融术。可以使用二维(2D)术前计算断层扫描(CT)图像和“消融区图”来执行癌性肿瘤或良性肿瘤的肿瘤微创消融术，“消融区图”通常描述消融针在实验的、离体组织中在一系列输入参数(功率、时间)上的特征。能量剂量(功率、时间)能够与消融组织效应(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在已知位置的微波传输。在另一实例中，电介质缓冲使得能够进行独立于不同的或变化的组织特性的、从设备至组织的相对恒定的能量输送。在用户确定应该使用哪种消融针来实现目标的处理后，用户通过超声引导来进行处理。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，有选择引导设备朝向超声图像表面(例如，正在成像的目标处)所需的角度和进入点的能力。超声引导介入涉及使用实时超声成像(经腹、术中等)来精确地引导外科设备至它们的预定目标。这可以通过经皮应用和/或术中应用来进行。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/或跟随朝向目标的器械的路径。超声引导介入目前广泛用于穿刺活检术以确定已检测的可疑病变(乳房、肝脏、肾脏、以及其他软组织)的恶性。另外，用来获得颈静脉通路(jugularaccess)以及允许输送药物的中心线布置是共同的。最后，新兴用途包括肿瘤消融和器官(肝脏、肺脏、肾脏，等等)的手术切除。在肿瘤消融的情形中，在实现超声引导定位后，可利用活检类针来输送能量(RF、微波、冰冻，等等)以杀死肿瘤。在器官切除的情形中，对解剖期间表层下解剖结构的密切了解、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致命结构来说是关键的。在这些情形中的每种情形中，超声引导通常提供二维图像平面，其从施加到患者的换能器的远端获取。为了成功定位设备，对用户而言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。用户必须移动超声换能器来观察器械路径(因此丢失目标部位)或假定路径是准确的直至设备到达图像平面。最重要的是，选择引导设备朝向超声图像平面(例如，正在成像的目标处)所需的角度和进入点。
技术实现思路
本专利技术可使用短语“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和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”指代设备更接近用户或发生器的端，而术语“远侧”指代设备远离用户或发生器的端。术语“用户”指代任何医务人员(即，医生、护士、等)，其执行包括使用本文所述的本专利技术各个方面的医疗程序。如本说明书中所使用的，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、血管闭合设备、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(cyclicsoundpressure)。如本说明书中所使用的，术语“消融术”通常指代任何消融术，诸如微波消融、射频(RF)消融或微波消融辅助切除。如本说明书所使用的，“能量施加器”通常指代能够用于从诸如微波或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”指代以适于使电子电路运转的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”通常指代能够用于使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”通常指代任意电动致动器，机械致动器，电子机械致动器(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，或通常实现电子设备、或其组件、器械、设备、输送线路或连接线及其上附件、或软件的连接和断开连接目的的任何合适设备。如本说明书所使用的，“电子设备”通常指代利用在真空、气体、或半导体中运动的电子或离子的特性的设备或对象。如本文所使用的，“电子线路”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，“电气电路”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的功能。除了互连部分以外，电路的任何组成部件可以称为“电路元件”，其可包括模拟和/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路，所述电路能够将能量源输出的能量改变为具有期望强度、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”通常指代任何视觉、图形、触觉、听觉、感官、或其他机构以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。本文所使用的术语“用户接口”可指代人类用户(或操作者)与一个或多个设备之间的接口，以使得能够在用户和设备(多个)之间通信。本专利技术的各个实施方式中可利用的用户接口的实例包括但不限于：开关、电位计、按钮、拨号盘、滑动器、鼠标、定点设备、键盘、小键盘、操纵杆、轨迹球、显示屏、各种类型的图形用户接口(GUI)、触摸屏、麦克风本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导航系统，包括：电磁场发生器，被配置为产生电磁场；外科设备；图像获取设备，被配置为获得目标的图像；显示器；以及控制器，被配置为使得所述导航系统：产生所述电磁场；检测所述外科设备在所述电磁场中的位置；获得所述目标的图像，所述图像限定扫描平面；确定所述外科设备与所述扫描平面之间的空间关系；以及相对于所述扫描平面中的所述目标显示所述外科设备的表示。

【技术特征摘要】
2012.05.22 US 13/477,2911.一种导航系统，包括：电磁场发生器，被配置为产生电磁场；外科设备；图像获取设备，被配置为获得目标的图像；显示器；以及控制器，被配置为使得所述导航系统：产生所述电磁场；检测所述外科设备在所述电磁场中的位置；获得所述目标的图像，所述图像限定扫描平面；确定所述外科设备与所述扫描平面之间的空间关系；以及相对于所述扫描平面中的所述目标显示所述外科设备的表示。2.如权利要求1所述的导航系统，其中所述控制器还被配置为使得所述导航系统显示所述外科设备关于所述扫描平面的位置。3.如权利要求1所述的导航系统，其中所述外科设备与所述扫描平面之间的所述空间关系限定所述外科设备相对于所述扫描平面的相对位置和相对角度。4.如权利要求3所述的导航系统，其中所述控制器还被配置为使得所述导航系统显示所述外科设备相对于所述图像的轨迹。5.如权利要求4所述的导航系统，其中所述轨迹是基于所述外科设备相对于所述扫描平面的所限定的相对位置和所限定的相对角度而确定的。6.如权利要求1所述的导航系统，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·卡塞，K·J·弗兰克，
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