使用个性化夹具进行头部对准制造技术

本发明专利技术题为“使用个性化夹具进行头部对准”。本发明专利技术提供了一种方法，所述方法包括：采集特定患者的头部的至少一部分的解剖图像，所述解剖图像捕获所述头部中的至少所选择的位置。安装个性化夹具，所述夹具根据所述解剖图像被成形为个别适合在所选择的位置处所述特定患者的器官，并且包括定位跟踪系统的第一定位传感器。通过识别所述解剖图像中的所选择的位置以及使用所述定位跟踪系统测量所述第一定位传感器的第一定位来将所述解剖图像与所述定位跟踪系统的坐标系对准。通过在所对准的解剖图像上显示所述头部中的医疗装置的第二定位来在所述特定患者的所述头部中导航包括所述定位跟踪系统第二定位传感器的所述医疗装置。

Head alignment using a personalized fixture

The invention is called \head alignment using a personalized fixture\. The present invention provides a method for collecting an anatomical image of at least part of the head of a particular patient, and the anatomical image captures at least the selected position in the head. A personalized fixture is installed, and the fixture is formed into an organ suitable for the specified patient at the selected position according to the anatomical image, and includes a first positioning sensor for the positioning tracking system. By identifying the selected position in the anatomical image and measuring the first positioning of the first positioning sensor using the positioning tracking system, the anatomical image is aligned with the coordinates of the positioning tracking system. A medical device including the positioning tracking system second positioning sensor is navigate to the specified patient's head by displaying a second location of the medical device in the head on the aligned anatomical image.

【技术实现步骤摘要】
使用个性化夹具进行头部对准
本专利技术整体涉及侵入式医疗装置，并且具体涉及用于将解剖图像与定位跟踪系统对准的方法和系统。
技术介绍
在多种医疗应用中，可执行解剖图像与定位跟踪系统的对准。例如，美国专利申请公布2014/0037174描述了一种自适应地实时补偿成像系统中受治疗者移动的系统，其公开内容以引用方式并入本文。在扫描(诸如，MRI扫描)期间，对象取向标记物(优选地为格栅反射器(RGR))被置于患者的头部或其它感兴趣身体器官上。该标记物使得可以测量跟踪感兴趣器官的运动所需的六个自由度(x平移、y平移和z平移，以及倾斜、偏移和转动)或“位姿”。本专利技术还提供随时间推移对扫描仪参考系和跟踪系统参考系的内部校准和配准，以补偿随时间推移可能出现的漂移和其它误差。美国专利7,014,461描述了一种用于测量被一层软组织覆盖的硬组织的表面几何形状的设备，该设备包括多个元件，这些元件各自具有：适于刺穿所述软组织但基本上不刺穿所述硬组织的尖端；支持每个所述元件沿路径的移动的框架，使得多个所述尖端在沿这些路径定位时限定表面；以及生成指示所述元件中的至少一个元件的尖端位置的信号的至少一个定位传感器，该专利的公开内容以引用方式并入本文。美国专利5,636,255描述了用于关联计算机断层扫描(CT)图像分辨率的精度的方法和系统，该专利的公开内容以引用方式并入本文。可将直径小于CT扫描的一个切片宽度的较小射线不透性标记物嵌入待测量物体诸如骨骼构件中，然后对该物体进行CT扫描，使得射线不透性标记出现在两个扫描切片中。也可通过用传感器诸如定位指针检测这些标记物来物理定位它们。专利
技术实现思路
本文所述的本专利技术的实施方案提供一种方法，该方法包括采集特定患者的头部的至少一部分的解剖图像。解剖图像捕获头部的至少所选择的位置。安装个性化夹具，该个性化夹具基于解剖图像被成形为个别适合特定患者的位于所选择的位置处的器官，并且该个性化夹具包括定位跟踪系统的第一定位传感器。通过识别解剖图像中的所选择的位置以及使用定位跟踪系统测量第一定位传感器的第一定位来将解剖图像与定位跟踪系统的坐标系对准。通过在所对准的解剖图像上显示头部中的医疗装置的第二定位来在特定患者的头部中导航包括定位跟踪系统的第二定位传感器的医疗装置。在一些实施方案中，采集解剖图像包括采集选自由计算机断层扫描(CT)、锥形束计算机断层扫描(CBCT)和磁共振成像(MRI)组成的列表中的模式的一个或多个图像。在其它实施方案中，所选择的位置包括特定患者的一颗或多颗牙齿。在另一些其它实施方案中，所选择的位置包括特定患者的上颌的至少一部分和下颌的至少一部分，并且安装个性化夹具包括安装咬合棒，该咬合棒被成形为个别适合特定患者的上颌的至少一部分和下颌的至少一部分。在一个实施方案中，所选择的位置包括特定患者的鼻部的至少一部分。在另一个实施方案中，所选择的位置包括特定患者的头颅的至少一部分。在另一个实施方案中，安装个性化夹具包括将第一定位传感器偶联到个性化夹具，并且随后将个性化夹具附接到器官。在一些实施方案中，个性化夹具设置有嵌入其中的第一定位传感器。在其它实施方案中，导航医疗装置包括将医疗装置导航到头部的鼻窦中。在另一些其它实施方案中，导航医疗装置包括将医疗装置导航到头部的神经系统中。在一个实施方案中，医疗装置包括抽吸导管。在另一个实施方案中，医疗装置包括导丝。在一些实施方案中，定位跟踪系统包括磁性定位跟踪系统，并且第一定位传感器和第二定位传感器包括磁性定位传感器。在其它实施方案中，定位跟踪系统包括光学定位跟踪系统，并且第一定位传感器和第二定位传感器包括光学标记物。根据本专利技术的实施方案，另外提供一种用于制备夹具的方法，该方法包括接收特定患者的头部的至少一部分的解剖图像，其中解剖图像捕获头部的至少所选择的位置。从解剖图像获得用以制备被成形为个别适合所选择的位置处的器官的个性化夹具的指导信息。个性化夹具基于该指导信息进行制备，并且定位传感器偶联到个性化夹具。根据本专利技术的实施方案，还提供一种制品，该制品包括：个性化夹具主体，其基于特定患者的头部的至少一部分的解剖图像被成形为个别适合特定患者的头部中的所选择的位置处的器官；以及偶联到个性化夹具主体的定位传感器。结合附图阅读本专利技术实施方案的以下详细说明，将更全面地理解本专利技术，在附图中：附图说明图1是根据本专利技术的实施方案的鼻窦扩张外科系统的示意性图解；图2是根据本专利技术的实施方案的鼻窦扩张外科系统的元件的示意性图解；图3是根据本专利技术的实施方案的流程图，其示意性地示出了用于制备个性化夹具的方法；图4是根据本专利技术的实施方案的流程图，其示意性地示出了使用个性化夹具进行鼻窦扩张手术的方法。具体实施方式概述定位跟踪系统通常用于在图像引导手术诸如鼻窦扩张术中对导管诸如抽吸导管和导丝进行导航。原则上，可以在医疗手术之前采集包括待治疗器官的解剖图像并且可以将图像与定位跟踪系统坐标系对准。在对准图像时，由系统跟踪的定位传感器可显示在图像上的正确位置处。医生可随后使用附接到患者头部上的框架的一个或多个磁场发生器对其上具有定位传感器的医疗装置进行导航。然而，此类解决方案需要另外的时间针对特定患者调节框架，并且由于框架在手术期间可相对于患者头部移动而导致精度有限。下文所述的本专利技术的实施方案提供多种新技术，用于使用个性化夹具将解剖图像与定位跟踪系统的坐标系对准，该个性化夹具基于解剖图像进行制造并且包括定位传感器。个性化夹具的形状被设计成适合特定患者头部中的所选择的非移动性器官(例如，牙齿)，因此在医疗手术期间相对于头部具有固定的已知位置。在施行手术之前，采集患者头部的解剖图像，用于规划手术以及在手术期间导航医疗装置。本文所述的实施方案主要涉及合适的医疗装置，诸如耳鼻喉(ENT)手术工具、探针、抽吸工具、导航导丝、剃刀和钻，然而所公开的技术适用于任何ENT应用中所用的医疗器械。在一些实施方案中，图像包括安装夹具的位置，诸如患者的一颗或多颗门牙。在一个实施方案中，图像中的牙齿的形状可用于获得指导信息，用以使用三维(3D)打印机或任何另选的制造技术诸如具有针对各种牙齿形状的夹具的库制备适合特定患者的生物相容性个性化夹具。在一个实施方案中，夹具包括偶联到其上的第一定位传感器，并且外科医生将夹具安装在门牙上。在另选的实施方案中，医生将第一定位传感器偶联到夹具，并且将夹具安装在门牙上。在一些实施方案中，待安装夹具的门牙可在图像中被识别，并且第一传感器(位于夹具中)的位置使用跟踪系统进行测量，以便将图像与定位跟踪系统的坐标系对准。根据对准情况，可将使用定位跟踪系统测量的定位传感器的位置叠加在解剖图像上显示给医生。通过这类显示，当医生将例如在其远侧端部处具有第二定位传感器的ENT工具插入患者鼻部中时，该远侧端部相对于图像正确地显示。医生可将对准的解剖图像上的ENT工具导航到患者头部的所选择的位置，诸如鼻窦，以便施行鼻窦扩张术。在一个实施方案中，夹具中的第一传感器可用作参考位置，使得即使患者在手术期间移动其头部，第二传感器仍可准确显示在图像上。所公开的技术使得在鼻窦扩张术之前解剖图像与定位跟踪系统对准，从而不需要医生在鼻窦扩张术期间进行手动对准。而且，夹具精确地固定到牙齿上，从而不再需要在例如患者头部移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：采集特定患者的头部的至少一部分的解剖图像，其中所述解剖图像捕获所述头部中的至少所选择的位置；安装个性化夹具，所述个性化夹具基于所述解剖图像被成形为个别适合所述特定患者的所选择的位置处的器官，并且所述个性化夹具包括定位跟踪系统的第一定位传感器；通过识别所述解剖图像中的所选择的位置以及使用所述定位跟踪系统测量所述第一定位传感器的第一定位来将所述解剖图像与所述定位跟踪系统的坐标系对准；以及通过在所对准的解剖图像上显示所述头部中的医疗装置的第二定位来在所述特定患者的所述头部中导航包括所述定位跟踪系统的第二定位传感器的所述医疗装置。

【技术特征摘要】
2016.10.25 US 15/3341831.一种方法，包括：采集特定患者的头部的至少一部分的解剖图像，其中所述解剖图像捕获所述头部中的至少所选择的位置；安装个性化夹具，所述个性化夹具基于所述解剖图像被成形为个别适合所述特定患者的所选择的位置处的器官，并且所述个性化夹具包括定位跟踪系统的第一定位传感器；通过识别所述解剖图像中的所选择的位置以及使用所述定位跟踪系统测量所述第一定位传感器的第一定位来将所述解剖图像与所述定位跟踪系统的坐标系对准；以及通过在所对准的解剖图像上显示所述头部中的医疗装置的第二定位来在所述特定患者的所述头部中导航包括所述定位跟踪系统的第二定位传感器的所述医疗装置。2.根据权利要求1所述的方法，其中采集所述解剖图像包括使用选自由计算机断层扫描(CT)、锥形束计算机断层扫描(CBCT)和磁共振成像(MRI)组成的列表中的模式来采集一个或多个图像。3.根据权利要求1所述的方法，其中所选择的位置包括所述特定患者的一颗或多颗牙齿。4.根据权利要求1所述的方法，其中所选择的位置包括所述特定患者的上颌的至少一部分和下颌的至少一部分，并且其中安装所述个性化夹具包括安装咬合棒，所述咬合棒被成形为个别适合所述特定患者的所述上颌的所述至少一部分和所述下颌的所述至少一部分。5.根据权利要求1所述的方法，其中所选择的位置包括所述特定患者的鼻部的至少一部分。6.根据权利要求1所述的方法，其中所选择的位置包括所述特定患者的头颅的至少一部分。7.根据权利要求1所述的方法，其中安装所述个性化夹具包括将所述第一定位传感器偶联到所述个性化夹具，并且随后将所述个性化夹具附接到所述器官。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述个性化夹具设置有嵌入其中的所述第一定位传感器。9.根据权利要求1所述的方法，其中导航所述医疗装置包括将所述医疗装置导航到所述头部的鼻窦中。10.根据权利要求1所述的方法，其中导航所述医疗装置包括将所述医疗装置导航到所述头部的神经系统中。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述医疗装置包括抽吸导管。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述医疗装置包括导丝。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述定位跟踪系统包括磁性定位跟踪系统，并且其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M阿米特，
申请(专利权)人：韦伯斯特生物官能以色列有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL