刚性耳鼻喉科工具的校准制造技术

本发明专利技术题为“刚性耳鼻喉科工具的校准”。本发明专利技术提供了一种设备，该设备包括磁场发生器、被配置为附接到外科工具的近侧端部的第一磁场传感器，该外科工具被配置为插入到身体中，以及校准装置，该校准装置包括第二磁场传感器和接近传感器，其中场传感器响应于从发生器发出并穿过场传感器的磁场生成相应的位置信号。该设备包括控制单元，该控制单元从所有传感器接收信号，基于该信号提取场传感器的相应的位置和取向坐标，计算第一传感器和与校准装置接触的工具的远侧端部的坐标之间的转换关系，并且随后将该转换关系与第一传感器的坐标一起应用于提供工具的远侧端部在身体内的位置的视觉指示。

Calibration of rigid otolaryngological tools

【技术实现步骤摘要】
刚性耳鼻喉科工具的校准
本专利技术整体涉及医疗成像，并且具体地涉及校准附接到刚性外科工具的磁场传感器。
技术介绍
宽泛的医学规程范围涉及将物体(诸如传感器、管、导管、分配装置和植入物)设置在体内。在这些规程期间，实时成像方法常常用于帮助医生使物体及其周围事物可视化。然而，在大多数情况下，实时三维成像为不可能或不理想的。相反，常常使用用于获得内部物体实时空间坐标的系统。授予Kim等人的美国专利8,190,389描述了用于追踪人或动物受试者体内的医疗装置的位置的装置和方法。该医疗装置包括校准刚性主体，该校准刚性主体具有接纳凹槽、第一校准顶端和第二校准顶端。为追踪医疗装置，第一校准尖端可以相对于电磁发射器定位在已知方位，同时使用图像引导手术系统获取至少一个读数，第二校准尖端可以相对于电磁发射器定位在已知方位，同时使用图像引导手术系统获得至少一个额外的读数，并且图像引导手术系统可以基于所获得的读数被校准为医疗装置的基本上固定的形状。授予Chang等人的美国专利7,720,521描述了用于执行图像引导的介入和手术规程的装置、系统和方法。该系统包括工作装置，该工作装置可以插入到受试者的身体中，并且包括单个传感器，该单个传感器从至少三个发射器接收信号。然后，计算机可以分析接收到的信号以计算(例如，使用三角测量)传感器在身体内的三维方位。授予Gilboa等人的美国专利7,876,942描述了一种用于刚性或半柔性工具到目标的光学方位测量和引导的系统和方法。该系统包括附接到工具的摄像机以及处理来自摄像机的图像以确定工具的位置的处理系统。在一些实施方案中，该系统可以通过光学识别限定在身体的外表面上的基准点，导出包含目标的平面，并向操作者呈现该平面上的工具顶端和目标方位，来帮助操作员将工具引导到目标。以引用方式并入本专利申请的文献被视为本申请的整体部分，不同的是如果这些并入的文献中限定的任何术语与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突，则应仅考虑本说明书中的定义。以上描述给出了本领域中相关技术的总体概述，并且不应当被解释为承认了其包含的任何信息构成对抗本专利申请的现有技术。
技术实现思路
根据本专利技术的实施方案，提供了一种设备，该设备包括磁场发生器、第一磁场传感器、校准装置和控制单元。第一磁场传感器被配置为附接到刚性外科工具的近侧端部，该刚性外科工具被配置为插入到活体中，并且校准装置包括第二磁场传感器和接近传感器，其中第一磁场传感器和第二磁场传感器响应于从磁场发生器发出并穿过传感器的磁场生成相应的位置信号。接近传感器生成指示与校准装置接触的接近信号。控制单元从所有传感器接收信号，基于信号提取磁场传感器的相应位置和取向坐标，计算第一磁场传感器和与校准装置接触的工具的远侧端部的坐标之间的转换关系，并且随后将转换关系与第一磁场传感器的坐标一起应用于提供工具的远侧端部在身体内的位置的视觉指示。在一些实施方案中，刚性外科工具包括刚性内窥镜。在额外的实施方案中，接近传感器包括接触指示器。在另外的实施方案中，接近传感器可以选自力传感器、光学传感器和电传感器。在一个实施方案中，第一磁场传感器被配置为可移除地附接到刚性外科工具的近侧端部。在另一个实施方案中，校准装置被配置为放置在参考物体上。在补充实施方案中，参考物体包括活体的表面。在一些实施方案中，该设备包括显示器，该显示器被配置为呈现工具的远侧端部在身体内的位置的视觉指示。在另外的实施方案中，该设备包括存储器，其中处理器被配置为将所计算的转换关系存储到存储器，并且从存储器检索转换关系。在另外的实施方案中，转换关系包括取向和第一磁场传感器的位置与远侧端部的位置之间的距离。根据本专利技术的实施方案，还提供了一种方法，该方法包括响应于从磁场发生器发出并穿过第一磁场传感器的磁场从附接到刚性外科工具的近侧端部的第一磁场传感器接收第一位置信号，响应于从磁场发生器发出并穿过第二磁场传感器的磁场从校准装置中的第二磁传感器接收第二位置信号，从校准装置中的接近传感器接收指示与校准装置的接触的接近信号，由处理器基于该信号提取磁场传感器的相应的位置和取向坐标，计算第一磁场传感器和与校准装置接触的工具的远侧端部的坐标之间的转换关系，并且随后将该转换关系与第一磁场传感器的坐标一起应用于提供插入到活体中的工具的远侧端部的位置的视觉指示。根据本专利技术的实施方案，另外提供了一种与具有附接到该刚性外科工具的近侧端部的第一磁场的刚性外科工具结合操作的计算机软件产品，该产品包括非暂时性计算机可读介质，程序指令存储于该非暂态计算机可读介质中，当该程序指令被计算机读取时，使计算机响应于从磁场发生器发出并穿过第一磁场传感器的磁场从第一磁场传感器接收第一位置信号，响应于从磁场发生器发出并穿过第二磁场传感器的磁场从校准装置中的第二磁传感器接收第二位置信号，从校准装置中的接近传感器接收指示与校准装置的接触的接近信号，基于该信号提取磁场传感器的相应的位置和取向坐标，计算第一磁场传感器和与校准装置接触的工具的远侧端部的坐标之间的转换关系，并且随后将该转换关系与第一磁场传感器的坐标一起应用于提供插入到活体中的工具的远侧端部的位置的视觉指示。附图说明本文参照附图，仅以举例说明的方式描述本专利技术，在附图中：图1是根据本专利技术的实施方案的包括具有可移除地附接的磁场传感器的刚性外科工具的医疗系统的示意性图示；图2是示意性地示出根据本专利技术的实施方案的计算刚性外科工具的校准矢量的方法的流程图；图3是示意性地示出根据本专利技术的实施方案的使用校准矢量确定插入到患者的体腔中的刚性外科工具的远侧端部的位置的方法的流程图；图4是根据本专利技术的实施方案的使用医疗系统在患者的体腔上执行规程的示意性图示；并且图5是根据本专利技术的实施方案的插入到患者的体腔中的刚性外科工具的远侧端部的示意性图示。具体实施方式在使用刚性外科工具诸如刚性内窥镜的耳鼻喉科规程期间，重要的是追踪工具的远侧端部，该远侧端部可以在规程期间从直接视图中隐藏。执行此类追踪的一种方式是将磁场传感器并入到工具的远侧端部中。然而，存在许多不具有此类远侧端部传感器的现有工具，并且在该现有工具中改装此类传感器是不切实际的。本专利技术的实施方案提供用于校准可以可移除地附接到刚性外科工具的磁场传感器的系统和方法。如下文所述，该系统包括磁场发生器、第一磁场传感器、校准装置和控制单元，该第一磁场传感器被配置为附接至插入到活体中的刚性外科工具的近侧端部，并且校准装置包括第二磁场传感器和接近传感器，其中第一和第二磁场传感器响应于从磁场发生器发出并穿过传感器的磁场生成相应的位置信号。接近传感器生成指示与校准装置接触的接近信号。在本文所述的实施方案中，控制单元从所有传感器接收信号，基于信号提取磁场传感器的相应位置和取向坐标，计算第一磁场传感器和与校准装置接触的工具的远侧端部的坐标之间的转换关系，并且随后将转换关系与第一磁场传感器的坐标一起应用于提供工具的远侧端部在身体内的位置的视觉指示。系统描述图1为根据本专利技术的实施方案的医疗系统20的示意性图示，该医疗系统20包括刚性外科工具22、校准装置24和控制台26。在本文所述的实施方案中，假设刚性外科工具22用于诊断或治疗处理，诸如对患者(未示出)进行的基于导管的微创鼻窦手术。替代地，加以必要的修改，刚性外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，包括：磁场发生器；第一磁场传感器，所述第一磁场传感器被配置为附接到刚性外科工具的近侧端部，所述刚性外科工具被配置为插入到活体中；校准装置，所述校准装置包括第二磁场传感器和接近传感器，其中所述第一场传感器和所述第二场传感器响应于从所述磁场发生器发出并穿过所述传感器的磁场生成相应的位置信号，并且其中所述接近传感器生成指示与所述校准装置的接触的接近信号；和控制单元，所述控制单元从所有传感器接收所述信号，基于所述信号提取所述磁场传感器的相应的位置和取向坐标，计算所述第一磁场传感器和与所述校准装置接触的所述工具的远侧端部的所述坐标之间的转换关系，并且随后将所述转换关系与所述第一磁场传感器的所述坐标一起应用于提供所述工具的所述远侧端部在所述身体内的位置的视觉指示。

【技术特征摘要】
2017.11.14 US 15/8120591.一种设备，包括：磁场发生器；第一磁场传感器，所述第一磁场传感器被配置为附接到刚性外科工具的近侧端部，所述刚性外科工具被配置为插入到活体中；校准装置，所述校准装置包括第二磁场传感器和接近传感器，其中所述第一场传感器和所述第二场传感器响应于从所述磁场发生器发出并穿过所述传感器的磁场生成相应的位置信号，并且其中所述接近传感器生成指示与所述校准装置的接触的接近信号；和控制单元，所述控制单元从所有传感器接收所述信号，基于所述信号提取所述磁场传感器的相应的位置和取向坐标，计算所述第一磁场传感器和与所述校准装置接触的所述工具的远侧端部的所述坐标之间的转换关系，并且随后将所述转换关系与所述第一磁场传感器的所述坐标一起应用于提供所述工具的所述远侧端部在所述身体内的位置的视觉指示。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述刚性外科工具包括刚性内窥镜。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述接近传感器包括接触指示器。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述接近传感器选自力传感器、光学传感器和电传感器组成的组。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一磁场传感器被配置为可移除地附接到所述刚性外科工具的所述近侧端部。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述校准装置被配置为放置在参考物体上。7.根据权利要求6所述的设备，其中所述参考物体包括所述活体的表面。8.根据权利要求1所述的设备，并且包括显示器，所述显示器被配置为呈现所述工具的所述远侧端部在所述身体内的所述位置的所述视觉指示。9.根据权利要求1所述的设备，并且包括存储器，其中所述处理器被配置为将计算的转换关系存储到所述存储器，并且从所述存储器检索所述转换关系。10.根据权利要求1所述的设备，其中所述转换关系包括所述第一磁场传感器的所述位置与所述远侧端部的位置之间的取向和距离。11.一种方法，包括：响应于从磁场发生器发出并穿过第一磁场传感器的磁场从附接到刚性外科工具的近侧端部的所述第一磁场传感器接收第一位置信号；响应于从所述磁场发生器发出并穿过第二磁场传感器的所述磁场从校准装置中的所述第二磁传感器接收第二位置信号；...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y平斯基，A佐阿比，I布斯坦，MA莱维，
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