用于自动探测外科器械的探测系统和方法技术方案

为了在种类和位置方面自动探测外科器械，本发明专利技术规定一种探测系统，其具有至少两个外科器械，两个外科器械分别具有至少一个沿该器械的纵轴线延伸的空腔和相对于该空腔的近端的入口区域，其中，在至少两个器械的情况下，近端的入口区域相对于空腔的纵向延伸的角度是不同的，其带有具有两个电磁传感器的能导入空腔中的传感器单元，其中一个电磁传感器轴向延伸地布置在空腔中，另一个电磁传感器布置在入口区域中，其具有用于产生电磁场的场发生器，并且还具有评估单元，所述评估单元用于评估由传感器相应于其在场发生器的场中的位置传输到评估单元的信号。

Detection system and method for automatic detection of surgical instruments

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于自动探测外科器械的探测系统和方法本专利技术涉及一种用于自动探测外科器械的自动的探测系统、具有这种系统的术中导航装置、用于在探测系统中使用的传感器单元和用于自动探测外科器械的方法。如今，已经借助导航辅助的手术方法来实施微创手术。为此使用不同的导航系统。使用的有主动式和被动式系统。在主动式系统中，安置在患者的身体中的部件、例如器械或者外科工具配设有发送器，通过该发送器，可以在外部确定器械或者工具的位置，特别是是处于介入地点的末梢端部的位置。在被动式系统中，除了用于定位外科器械的、特别是外科器械的末梢端部的光学系统之外，还已知电磁系统。在电磁导航中，通过场发生器产生不均匀的电磁场，通过一个或者多个传感器检测该电磁场，由此又可以直接或者间接地检测器械或者外科工具、特别是其末梢端部的位置和定向。对外科部件的末梢端部的直接检测包括传感器在该部件的末梢端部本身上的布置；间接检测包括传感器在外科部件上的定义的位置、特别是轴向位置的固定的刚性的安装。基于测得的传感器信号，可以推断末梢端部的位置，并且必要时推断定向。在被动导航中，特别是证明电磁导航是合适的，其中，例如通过患者躺在上面的枕垫中的电磁场发生器，在外部围绕手术区域产生电磁场。在外科器械中安装的线圈式传感器使得能够对器械进行定位，接着可以在CT图像或者MRT图像中进行显示。这种方法不包含辐射负担，因此也由于X射线使用减少，总体上使辐射负担减小。因为本来就不是光学传感器，因此既不会影响图像品质，也不会遮挡传感器。手术医生的运动自由度不受限制，在光学系统中则会受限制。本专利技术要解决的技术问题是，实现一种探测系统、一种传感器单元和一种导航系统，它们实现外科器械的种类和在患者中的位置的自动探测，以及在监视器上针对手术医生的相应调整后的显示。在解决所述技术问题方面，本专利技术规定一种探测系统，其带有至少两个外科器械，两个外科器械分别具有至少一个沿该器械的纵轴线延伸的空腔和相对于该空腔的近端的入口区域，其中，近端的入口区域相对于空腔的纵向延伸的角度在至少两个器械中是不同的，还带有具有两个电磁传感器的能导入空腔中的传感器单元，其中一个电磁传感器轴向延伸地在空腔中布置，另一个电磁传感器布置在入口区域中，还带有用于产生电磁场的场发生器，并且还带有评估单元，所述评估单元用于评估由传感器相应于其在场发生器的场中的位置发送到评估单元的信号。在本专利技术的范围内，传感器单元的特征是下述器械中的至少两个：这种探测系统的空心针、导引棒、Yamshidi进入针和/或内窥镜。此外，上述技术问题通过一种术中导航系统来解决，其带有控制和处理电子系统，并且带有至少一个与控制和处理电子系统能电气连接的上述种类的传感器单元，其中，控制和处理电子系统具有探测单元、导航单元和摄像机系统。最后，为了解决上述技术问题，规定一种用于自动探测外科器械的方法，其中，确定传感器单元的以相对于彼此固定的纵向距离布置的两个传感器的角度定向。典型的手术器械或者手术设备是末梢导引至手术位置的手术器械或者手术设备，例如旋转对称的空心针、导引棒、进入针、特别是Yamshidi进入针，但是也可以是带有弯折的入口插入物的内窥镜，例如冲洗接头。按照本专利技术的传感器单元在布置在首先提到的插入的空心针的情况下同样是伸展的，因此两个传感器轴向相继地布置并且对准地定向，即两者之间的角度为零。与此相对的是，在相应的传感器单元布置在内窥镜中时，末梢的传感器位于内窥镜的仅仅轴向的杆部的末梢的端部上，而近端的传感器布置在内窥镜的入口凸出部中，并且以此相对于内窥镜的杆部的轴线围成确定的角度，因此也相对于配设在末梢端部上的传感器围成确定的角度。以此在两个传感器之间存在相对角度。带有内窥镜的可定义的弯折的入口和相互不同的其他角度的相应的弯折的入口区域，可以具有其他器械，例如导引棒、进入针等等，以此确定柔性的传感器单元的传感器位于其中的角定向。传感器的相对定向的上述区别可以通过电子系统的评估单元来探测，因此构成用于探测其中布置有传感器单元的外科器械或者设备的种类的前提。在此，也通过传感器来确定器械的位置。探测和对探测到的信息的继续处理通过所述评估单元进行，方式是该评估单元探测两个传感器的相对定向和位置，并且控制在用于手术医生的术中操作系统的监视器上的屏幕显示，使得显示一个或者多个针对相应器械或者设备合适的图像。借助旋转对称的空心针，实现至患者身体中的手术区域的进入，使得接着能以本身已知的方式导入其他手术器械。若探测到这种必要时被合适的作业器械导引穿过的针，则自动地除了相应的脊柱区域的、特别是脊柱的、更准确地说脊柱的手术区域所在位置的矢状的、冠状的和轴向的CT图像、MRT图像或者X射线图像之外，连同适合于位置或者定向的针的或者针尖与该图像的叠加一起，额外地与空心针的导引方向、由此与待置入的作业器械的导引方向对应地显示图像，例如通过作为空心针尖到手术位置上的投影的、从图像的其他显示内容明显突显的圆，作为用于正确地定位器械的定向辅助。与此相反，在识别出内窥镜作为外科器械或者设备时，在手术医生的监视器上，除了显示所述矢状的、冠状的和轴向的X射线图像，连同内窥镜杆部到该X射线图像中的叠加的位置和定向准确的显像之外，额外地自动显示通过内窥镜中的摄像机记录的手术区域的图像。对应的内容适用于其他外科器械，例如导引棒、进入针或者类似物。按照本专利技术的探测系统的优选设计方案的特点是下述器械中的至少两个：空心针、导引棒、Yamshidi进入针和/或内窥镜，其中，优选导引棒是双重插套的(kanuliert)。所述探测系统的优选构造的特点是至少四个不同的器械。在改进设计中规定，入口区域相对于两个器械的空腔的纵向延伸的角度彼此相差至少5°，其中，器械的入口区域相对于器械的空腔的纵向延伸优选具有0°、65°或者35°的角度。优选的改进设计方案规定，传感器相对于彼此具有固定的纵向距离。在改进设计方案中规定，传感器是由能导电的电线制成的线圈，其中，特别是线圈由金属、特别是铜或者银制成。在优选的改进设计方案中特别是可以规定，传感器单元具有包围传感器的柔性的保护软管，其中，特别是保护软管由塑料、特别是由生物相容的、可消毒的塑料、例如聚醚制成。为了将传感器单元精确固定在外科器械或者设备上，配设有适配器，特别是Luer适配器，已知其通常由母和公适配器部件构成。据此，传感器单元优选以如下方式设计，即，在近端传感器的近端布置一个适配器部件。该适配器部件优选由塑料、例如可消毒的生物相容的塑料、特别是尼龙制成。另外的优选设计方案规定在近端的端部处的传感器的电连接线路，特别是用于与评估单元连接，其中，特别是该电连接线路被由生物相容的、可消毒的塑料、特别是硅酮制成的保护软管包围，并且/或者保护软管直接在传感器单元的适配器部件近端被弯折保护装置包围，其中，此外在非常优选的设计方案中规定，弯折保护装置由生物相容的、可消毒的塑料、特别是硅酮包围。在此，原则上优选规定，评估单元是控制和处理电子系统的一部分，其中，还可以配设监视器。在非常优选的设计方案中，规定如下设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自动探测外科器械的探测系统，/n-带有至少两个外科器械，外科器械分别具有至少一个沿器械(2.2、5、6、7)的纵轴线纵向延伸的空腔(5.2.1、6.2、7.2.3)和相对于所述空腔的近端的入口区域(5.1、3.1、6.5.2、7.2.4)，其中，在至少两个器械的情况下，近端的入口区域相对于空腔的纵向延伸的角度是不同的，/n-带有具有两个电磁传感器(1.1、1.2)的能导入空腔(5.2.1、6.2、7.2.3)中的传感器单元(1)，其中一个电磁传感器轴向延伸地布置在空腔(5.2.1、6.2、7.2.3)中，其中另一个电磁传感器布置在入口区域(5.1、3.1、6.5.2、7.2.4)中，/n-带有用于产生电磁场的场发生器(2.1)，并且/n-带有评估单元(3.1.3)，所述评估单元用于评估传感器(1.1、1.2)相应于其在场发生器(2.1)的场中的位置传输到评估单元(3.1.3)的信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170829 DE 102017008148.41.一种用于自动探测外科器械的探测系统，
-带有至少两个外科器械，外科器械分别具有至少一个沿器械(2.2、5、6、7)的纵轴线纵向延伸的空腔(5.2.1、6.2、7.2.3)和相对于所述空腔的近端的入口区域(5.1、3.1、6.5.2、7.2.4)，其中，在至少两个器械的情况下，近端的入口区域相对于空腔的纵向延伸的角度是不同的，
-带有具有两个电磁传感器(1.1、1.2)的能导入空腔(5.2.1、6.2、7.2.3)中的传感器单元(1)，其中一个电磁传感器轴向延伸地布置在空腔(5.2.1、6.2、7.2.3)中，其中另一个电磁传感器布置在入口区域(5.1、3.1、6.5.2、7.2.4)中，
-带有用于产生电磁场的场发生器(2.1)，并且
-带有评估单元(3.1.3)，所述评估单元用于评估传感器(1.1、1.2)相应于其在场发生器(2.1)的场中的位置传输到评估单元(3.1.3)的信号。


2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，配设有下述器械中的至少两个：空心针(2.2)、导引棒(6)、Yamshidi进入针(6)和/或内窥镜(5)。


3.按照权利要求2所述的系统，其特征在于，所述导引棒(6)是双重插套的。


4.按照权利要求1或2所述的系统，其特征在于，配设有至少四个不同的器械。


5.按照权利要求4所述的系统，其特征在于，所述入口区域(5.1、3.1、6.5.2、7.2.4)相对于两个器械的空腔(5.2.1、6.2、7.2.3)的纵向延伸的角度相互相差至少5°。


6.按照权利要求5所述的系统，其特征在于，所述入口区域(5.1、3.1、6.5.2、7.2.4)相对于空腔(5.2.1、6.2、7.2.3)的纵向延伸具有0°、15°、25°、35°、45°、55°、65°或者75°的角度。


7.按照权利要求6所述的系统，其特征在于，传感器(1.1、1.2)相对于彼此具有固定的纵向距离。


8.按照权利要求7所述的系统，其特征在于，传感器(1.1、1.2)是由能导电的金属线制成的线圈。


9.按照权利要求8所述的系统，其特征在于，所述线圈由金属、特别是铜或者银制成。


10.按照权利要求9所述的系统，其特征在于，所述传感器单元(1)具有包围传感器(1.1、1.2)的柔性的保护软管(1.3)。


11.按照权利要求10所述的系统，其特征在于，所述保护软管由塑料、特别是由生物相容的、可消毒的...

【专利技术属性】
技术研发人员：W里斯，R斯蒂格米勒，M里斯，
申请(专利权)人：乔伊马克斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE