自动医疗器械识别制造技术

本发明专利技术涉及一种医疗器械识别装置，包括传感器载体，其配置为可移除地布置在医疗器械的内腔中。该传感器载体具有至少两个定位器，定位器各自配置用于提供表示相应定位器的位置和定向的传感器信号。医疗器械识别装置还包括位置检测系统，其配置用于根据接收的传感器信号确定至少两个定位器在位置检测系统的坐标系中的位置和定向。医疗器械识别装置还包括校准设备和校准单元，校准设备配置为使得其在位置检测系统的坐标系中的位置和定向可以由位置检测系统确定。校准单元配置用于通过基于校准设备的位置和定向以及由位置检测系统确定的两个定位器中的至少一个的位置和定向计算医疗器械的末端和两个定位器中的至少一个之间的距离来校准具有布置在其内腔中的传感器载体的医疗器械。医疗器械识别装置还包括医疗器械识别单元，其配置用于至少根据所计算的距离来确定医疗器械内腔的长度，并使用所确定的内腔长度来识别医疗器械。内腔长度来识别医疗器械。内腔长度来识别医疗器械。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自动医疗器械识别


[0001]本专利技术涉及一种用于自动识别医疗器械的医疗器械识别装置。本专利技术还涉及一种用于自动识别医疗器械的方法。

技术介绍

[0002]为了帮助外科医生在外科手术中使用医疗器械，已知的是跟踪医疗器械在患者体内的位置，并在例如监视器上的患者模型的截面图像中显示医疗器械的位置。
[0003]为此，使用的手术导航系统通常包括位置检测系统、监视器和一个或多个定位器。位置检测系统可以是例如光学位置检测系统、基于超声波的位置检测系统或电磁位置检测系统。通常，位置检测系统配置用于确定定位器的位置和定向。定位器可以安装在医疗器械上，以允许通过位置检测系统跟踪医疗器械。
[0004]例如，已知电磁位置检测系统具有用于产生交变电磁场的场发生器。与电磁位置检测系统一起使用的医疗器械配备有定位器，该定位器通常包括一个或多个传感器线圈。
[0005]当暴露于交变电磁场时，在定位器的传感器线圈中感应出电压，该电压取决于交变电磁场中相应传感器线圈的位置和定向。利用位置检测系统，表示感应电压的传感器信号可以从传感器线圈中抽头，并被分析以确定定位器的位置和定向。通常，医疗器械定位器的位置和定向是相对于参考定位器的位置和定向来确定的，参考定位器有时被称为患者定位器，其同样可以包括传感器线圈并且相对于患者保持固定。
[0006]为了计算配备有定位器的医疗器械相对于位置检测系统的位置和定向，通常需要将医疗器械末端的位置校准到定位器的位置。为此，通常采用相对于位置检测系统具有已知位置和定向的校准设备。例如，校准设备同样可以配备有定位器，其位置和定向可以用位置检测系统来确定。通过校准，可以建立变换函数，有时称为校准矩阵，表示医疗器械定位器和医疗器械末端的位置和定向之间的空间关系。所建立的变换函数可以在导航过程中使用，用于在监视器上显示患者模型的截面图像中医疗器械末端的位置。
[0007]为了在导航系统的监视器上显示患者模型的截面图像中医疗器械的位置，通常还需要将患者模型与患者配准。通常，患者的模型是从患者的二维、三维或四维图像生成的局部解剖图像，所述二维、三维或四维图像在手术前通过断层摄影获得，例如通过计算机断层摄影(CT)、磁共振成像(MRI)或C型臂荧光成像。一般而言，配准指的是获得患者在真实空间(有时也称为患者空间)中的位置和定向与患者模型之间的空间相关性，最初根据用于生成患者模型的相应二维、三维或四维图像的坐标系中的坐标来定义。
[0008]在已校准医疗器械并已配准患者模型之后，医疗器械的位置可以显示在模型的截面图像中，用于在视觉上帮助外科医生导航医疗器械。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种医疗器械识别装置，通过该装置可以自动识别医疗器械。本专利技术的另一个目的是提供一种自动识别医疗器械的方法。
[0010]根据本专利技术，提出了一种医疗器械识别装置，包括至少配备有定位器的传感器载体、用于确定定位器的位置和定向的位置检测系统、用作校准参考的校准设备、用于校准配备有传感器载体的医疗器械的校准单元以及用于识别医疗器械的医疗器械识别单元。
[0011]特别地，传感器载体配置成可移除地布置在医疗器械的内腔中。传感器载体具有至少两个定位器，定位器各自配置用于提供表示相应定位器的位置和定向的传感器信号。配备有传感器载体的医疗器械可以连接到位置检测系统。随着传感器载体布置在医疗器械的内腔中，传感器载体定位器的位置和定向可以由位置检测系统根据提供的传感器信号来确定。根据确定的传感器载体定位器的位置和定向，位置检测系统可以计算医疗器械的位置和定向。
[0012]优选地，传感器载体的定位器中的第一定位器布置在传感器载体的远端处或至少靠近该远端，即在距传感器载体的远端5mm或更小的距离处，并且定位器中的第二定位器布置在从第一定位器朝向传感器载体近端的一定距离处。
[0013]优选地，至少传感器载体的第一定位器和第二定位器各自配置为充当5DOF传感器。优选地，此外组合地，至少两个定位器配置为充当5DOF传感器。5DOF传感器可以通过采用传感器线圈来实现。
[0014]如果定位器包括暴露于交变电磁场的一个或多个传感器线圈，则可以从每个传感器线圈抽头传感器信号，该传感器信号表示电磁场中相应传感器线圈的位置和定向。抽头传感器信号可以通过有线连接或无线连接传输到位置检测系统。
[0015]医疗器械识别装置的位置检测系统配置用于根据接收的传感器信号确定至少两个定位器在位置检测系统的坐标系中的位置和定向。优选地，位置检测系统是电磁位置检测系统，其包括用于产生交变电磁场的场发生器和用于处理传感器信号的信号处理单元。可以根据表示由电磁场在传感器线圈中感应的电压的抽头传感器信号，在交变电磁场中确定各自具有一个或多个传感器线圈的至少两个定位器的位置和定向。位置检测系统的信号处理单元通常包括模数转换器和数字信号处理器。
[0016]为了将医疗器械连接到电磁位置检测系统，传感器载体的定位器中的至少一个优选地包括至少一个传感器线圈。利用一个传感器线圈，只能确定五个自由度(DOF)。不能确定第六度，即围绕传感器线圈的纵向轴线的旋转。可以实现6DOF传感器，因为传感器载体的定位器包括至少两个传感器线圈，它们布置成彼此成一定角度，例如正交。还可以实现6DOF传感器，因为传感器载体具有两个定位器，每个具有传感器线圈，其中定位器的传感器线圈布置成使得它们的纵向轴线围成非零角度，优选为90
°
的角度。
[0017]传感器载体还可以包括至少第三定位器，其配置用于提供表示第三定位器的位置和定向的传感器信号。优选地，第三定位器布置在从第一和第二定位器朝向传感器载体的近端的一定距离处。优选地，第三定位器布置在传感器载体的近端处或至少靠近该近端。
[0018]至少两个定位器单独或与至少第三定位器组合也可以用于弯曲检测。如果传感器载体被插入刚性医疗器械的内腔中，并且在插入过程中，可以检测定位器相对于它们彼此的相对位置的定向和/或位置的变化，则检测到的变化可以用于确定医疗器械中的弯曲，即角度。优选地，如果例如利用位置检测系统检测到定位器的定向和/或位置的变化，则借助于位置检测系统在监视器上显示警告信号。
[0019]特别地，如果传感器载体布置在医疗器械的内腔中，该医疗器械沿着其内腔的长
度具有至少一个角度，则通过三个定位器的确定的位置和定向，可以计算医疗器械的角度。通常，所确定的角度是特定医疗器械的特征，并且可以用于利用医疗器械识别单元来识别具有所布置的传感器载体的医疗器械。例如，如果具有至少三个定位器的传感器载体布置在内窥镜的内腔中，优选地，第三定位器位于成角度的进入端口中。通常，进入端口和内窥镜的其余部分之间的角度是内窥镜本身的特征。根据分别确定的第三定位器和至少两个定位器中的至少一个的位置和定向，内窥镜的角度可以由位置检测系统和/或校准单元计算，并由医疗器械识别单元用于识别内窥镜。
[0020]在传感器载体包括第三定位器的情况下，第三定位器优选地布置在传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种医疗器械识别装置，包括：
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传感器载体，其配置为可移除地布置在医疗器械的内腔中，该传感器载体具有至少两个定位器，定位器各自配置用于提供表示相应定位器的位置和定向的传感器信号，
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位置检测系统，其配置用于根据接收的传感器信号确定至少两个定位器在位置检测系统的坐标系中的位置和定向，
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校准设备，其配置为使得其在位置检测系统的坐标系中的位置和定向能够由位置检测系统确定，
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校准单元，其配置用于通过基于校准设备的位置和定向以及由位置检测系统确定的两个定位器中的至少一个的位置和定向计算医疗器械的末端和两个定位器中的至少一个之间的距离来校准具有布置在其内腔中的传感器载体的医疗器械，以及
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医疗器械识别单元，其配置用于至少根据所计算的距离来确定医疗器械内腔的长度，并使用所确定的内腔长度来识别医疗器械。2.根据权利要求1所述的医疗器械识别装置，其中，所述传感器载体具有远端和近端，所述至少两个定位器中的第一定位器布置在传感器载体的远端处或至少靠近该远端，并且定位器中的第二定位器布置在从第一定位器朝向传感器载体的近端的一定距离处。3.根据权利要求1或2所述的医疗器械识别装置，包括至少第三定位器，其配置用于提供表示第三定位器的位置和定向的传感器信号，第三定位器布置在从所述第一和第二定位器朝向所述传感器载体的近端的一定距离处。4.根据前述权利要求中至少一项所述的医疗器械识别装置，其中，所述校准单元配置为基于所述至少两个定位器的位置来确定医疗器械的虚拟纵向轴线。5.根据前述权利要求中至少一项所述的医疗器械识别装置，其中，所述校准单元配置为从所布置的传感器载体的远端外推医疗器械的虚拟纵向轴线，并确定医疗器械远端的位置，以便校准医疗器械。6.根据前述权利要求中至少一项所述的医疗器械识别装置，其中，所述校准单元配置为通过确定由所述至少两个定位器的位置定义的虚拟纵向轴线是否在预定时间段内与校准设备的已知位置相交来自动检测医疗器械的末端是否与校准设备接触，并且当发现医疗器械的末端与校准设备接触时，启动医疗器械的自动校准。7.根据前述权利要求中至少一项所述的医疗器械识别装置，所述医疗器械识别单元包括数据库，其包含多种长度的不同医疗器械，所述医疗器械识别单元配置为通过将所确定的医疗器械的内腔长度与数据库中包含的不同医疗器械的多个长度进行比较来识别具有布置的传感器载体的医疗器械。8.根据前述权利要求中至少一项所述的医疗器械识别装置，其中，所述医疗器械识别单元配置为基于医疗器械的计算角度和/或基于所述传感器载体所布置在的医疗器械内腔之外的传感器载体的部分的长度来识别医疗器械。9.一种医疗系统，包括根据前述权利要求中至少一项所述的医疗器械识别装置和手术器械包，该手术器械包包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：N诺曼，R赫德曼，M伯格费尔德，D穆查，K德辛格，
申请(专利权)人：因特尔赛克特耳鼻喉国际有限责任公司，
类型：发明
国别省市：