导航单元和方法技术

本发明专利技术涉及一种被配置成用于辅助外科医生导航配备有定位器的医疗器械的导航单元(100)。所述导航单元包括外壳(102)、至少一个定位器输入端口(104、106)、位置检测单元(108)、状态确定单元(110)、控制单元(112)以及至少一个指示操作状态的光元件(114、116)。所述至少一个定位器输入端口集成在外壳壁中的一者中，以便可从所述外壳外部接近。所述至少一个定位器输入端口被配置成用于接收由以操作方式连接到所述定位器输入端口的定位器提供的定位器信号。所述至少一个指示操作状态的光元件连接到所述控制单元且集成在所述外壳壁中的一者中，以使得从所述外壳外部可见从所述指示操作状态的光元件发射的光。所述外壳至少容纳所述位置检测单元、所述状态确定单元和所述控制单元。所述位置检测单元连接到所述定位器输入端口用于接收定位器信号，并且被配置成用于处理所接收定位器信号以便确定所述定位器的位置和定向。所述状态确定单元连接到所述位置检测单元，并且至少被配置成用于基于所述位置检测单元是否已接收到定位器信号以及所述位置检测单元是否已从所接收定位器信号确定所述定位器的位置和定向而确定所连接定位器的定位器操作状态。所述控制单元连接到所述状态确定单元，并且被配置成用于至少基于由所述状态确定单元确定的所确定定位器操作状态而控制所述至少一个指示操作状态的光元件。所述至少一个指示操作状态的光元件至少被配置成直观地指示多个定位器操作状态中的一者。所述至少一个指示操作状态的光元件可由所述控制单元控制以直观地指示已由所述状态确定单元确定的所述定位器操作状态。单元确定的所述定位器操作状态。单元确定的所述定位器操作状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导航单元和方法


[0001]本专利技术涉及一种导航单元和一种用于辅助外科医生导航配备有定位器的医疗器械的方法，以及一种包括此导航单元的导航系统。

技术介绍

[0002]为了辅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器械的位置。
[0003]为此，通常使用包括导航单元、监视器和数个定位器的导航系统。导航单元通常包括位置检测单元，其可以是光学位置检测单元、基于超声波的位置检测单元或电磁位置检测单元。一般来说，位置检测单元被配置成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，以允许借助于位置检测系统跟踪医疗器械。
[0004]举例来说，已知电磁位置检测单元具有用于生成交变电磁场的场发生器。与电磁位置检测单元一起使用的医疗器械配备有通常包括一个或多个传感器线圈的定位器。
[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，所述电压取决于交变电磁场中的相应传感器线圈的位置和定向。通过分析表示感应出的电压的抽头电压信号，可以确定定位器的位置和定向。通常，相对于参考定位器的位置和定向确定医疗器械的定位器的位置和定向，所述参考定位器有时被称为患者定位器，所述患者定位器可同样包括传感器线圈并且相对于患者保持固定。
[0006]为了能够在导航系统的监视器上的患者模型的截面图像中显示器械的位置，首先，必须使患者模型与患者配准。通常，患者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、三维或四维图像是术前通过X线断层摄影术(例如，经由计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)或C形臂透视成像)获得的。配准是指获得患者在现实空间(有时也被称为患者空间)中的位置和定向与模型之间的空间相关性，所述空间相关性最初根据用于生成所述模型的相应二维、三维或四维图像的坐标系中的坐标来定义。
[0007]在已获得患者模型与患者之间的空间关系后，例如通过应用基于表面的配准和基于点的配准，可以在模型的截面图像中显示医疗器械的位置以辅助外科医生导航医疗器械。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种改进的导航单元、一种包括导航单元的改进的导航系统，以及一种用于辅助外科医生导航配备有定位器的医疗器械的改进的方法。
[0009]关于导航单元，所述目的通过被配置成用于辅助外科医生导航配备有定位器的医疗器械的导航单元实现。所述导航单元包括外壳、至少一个定位器输入端口、位置检测单元、状态确定单元、控制单元以及至少一个指示操作状态的光元件。
[0010]所述至少一个定位器输入端口被配置成在定位器以操作方式连接到定位器输入端口的情况下接收定位器信号。
[0011]待连接到定位器输入端口的定位器可被配置成用于捕获电磁导航场(在暴露于此类导航场时捕获)且用于相应地提供定位器信号。
[0012]所述至少一个指示操作状态的光元件连接到所述控制单元且集成在所述外壳壁中的一者中，以使得从所述外壳外部可见从所述指示操作状态的光元件发射的光。
[0013]所述导航单元的外壳至少容纳所述位置检测单元、所述状态确定单元和所述控制单元。
[0014]所述位置检测单元连接到所述定位器输入端口用于接收定位器信号，并且被配置成用于处理所接收定位器信号以便确定所述定位器的位置和定向(例如，在所述导航场中的位置和定向)。
[0015]所述状态确定单元连接到所述位置检测单元，并且被配置成用于基于所述位置检测单元是否已接收到定位器信号以及所述位置检测单元是否已从所接收定位器信号确定所述定位器的位置和定向(例如，在所述导航场中的位置和定向)而至少确定所连接定位器的定位器操作状态。
[0016]所述控制单元连接到所述状态确定单元，并且被配置成用于至少基于由所述状态确定单元确定的所确定定位器操作状态而控制所述至少一个指示操作状态的光元件。
[0017]所述至少一个指示操作状态的光元件至少被配置成用于直观地指示多个定位器操作状态中的一者。所述至少一个指示操作状态的光元件可由所述控制单元控制以直观地指示所述定位器的已由所述状态确定单元确定的所述定位器操作状态。
[0018]本专利技术包含以下认知，即使用导航系统辅助导航医疗器械的外科医生通常必须依赖于：医疗器械的在监视器上的患者截面图像中显示的位置对应于医疗器械在患者体内的实际位置。具体地说，外科医生必须依赖于：在整个导航过程中，器械的位置在监视器上正确地显示。此外，在开始由导航系统支持的导航过程之前，外科医生必须确定导航系统已启动且功能齐全。并且，在开始导航过程之前，外科医生必须确定待在导航过程中使用的定位器功能齐全。此外，定位器必须位于距例如导航系统的场发生器的一距离处，以使得可利用导航单元的位置检测单元可靠地确定所述定位器的位置和定向。因此，对于外科医生来说有益的是外科医生可在导航过程期间快速地检查定位器是否也按预期发挥功能的情况。
[0019]通常，在导航过程期间，外科医生通常接收关于导航系统的在导航系统的监视器上例如作为文本或符号显示的功能性的信息。因此，为了将此类信息传递到外科医生，需要外科医生查看监视器并捕获所提供的信息。这有时包含所提供的信息必须由外科医生紧接在显示于监视器上的多个另外的信息之后被察觉到和处理。具体地说，如果外科医生将要执行导航过程的困难任务，则外科医生经常需要专注地集中精力于被跟踪医疗器械在监视器上的所显示位置。在这种情况下，如果经由监视器向外科医生提供另外的信息，则显示于监视器上的另外的信息可能会干扰当前显示的信息，并且可能会在导航过程期间分散处于危急情况下的外科医生的注意力。
[0020]利用根据本专利技术的导航单元，可以至少提供关于独立于导航系统的监视器连接到导航单元的定位器的定位器操作状态的信息。具体地说，导航单元自身被配置成直观地指示所连接定位器的当前定位器操作状态。有利的是，使用导航单元的外科医生可以随时以易于察觉的方式直接从导航单元直观地获得关于所连接定位器的定位器操作状态的信息，而不会干扰经由监视器提供的任何信息。
[0021]具体地说，利用根据本专利技术的导航单元，可在导航过程期间以易于察觉的方式直观地指示定位器操作状态，而不会分散外科医生的注意力，同时集中精力于呈现于监视器上的信息。外科医生只需查看导航单元即可轻松地察觉到当前定位器操作状态。
[0022]因此，根据本专利技术的导航单元本身提供一种用于至少以易于察觉的方式指示定位器操作状态的装置。导航单元可以是导航系统的一部分，并且可以例如连接到监视器用于显示配备有定位器的医疗器械在监视器上的患者截面图像中的位置。
[0023]可以实现根据本专利技术的导航单元的前述优点，这是因为利用导航单元的状态确定单元可以确定所连接定位器的定位器操作状态，并且利用控制单元可以控制至少一个指示操作状态的光元件，以直观地指示由状态确定单元确定的定位器操作状态。因此，所连接定位器的所确定操作状态可以由导航单元自身以易于察觉的方式直观地指示，且独立于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种导航单元，其被配置成用于辅助外科医生导航配备有定位器的医疗器械，所述导航单元包括外壳、至少一个定位器输入端口、位置检测单元、状态确定单元、控制单元以及至少一个指示操作状态的光元件，其中：
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所述至少一个定位器输入端口被配置成用于接收由以操作方式连接到所述定位器输入端口的定位器提供的定位器信号，并且
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所述至少一个指示操作状态的光元件连接到所述控制单元且集成在外壳壁中的一者中，以使得从所述外壳外部可见从所述指示操作状态的光元件发射的光，所述外壳至少容纳：
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所述位置检测单元，其连接到所述定位器输入端口用于接收定位器信号，并且被配置成用于处理所接收定位器信号以便确定所述定位器的位置和定向，
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所述状态确定单元，其连接到所述位置检测单元，并且被配置成用于基于所述位置检测单元是否已接收到定位器信号以及所述位置检测单元是否已从所接收定位器信号确定所述定位器的位置和定向而至少确定所连接定位器的定位器操作状态，以及
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所述控制单元，其连接到所述状态确定单元，并且被配置成用于至少基于由所述状态确定单元确定的所述定位器操作状态而控制至少一个指示操作状态的光元件，其中所述至少一个指示操作状态的光元件至少被配置成用于直观地指示多个定位器操作状态中的一者，并且至少能由所述控制单元控制以直观地指示已由所述状态确定单元确定的所述定位器操作状态。2.根据权利要求1所述的导航单元，其中所述状态确定单元被配置成基于由所述所连接定位器提供的定位器信号的信噪比而进行所述确定。3.根据权利要求1或2所述的导航单元，其中所述状态确定单元被配置成使用各自分配给不同定位器操作状态的多个阈值，用于确定所连接定位器的所述定位器操作状态。4.根据权利要求1至3中至少一项所述的导航单元，其中所述状态确定单元被配置成分析由所连接定位器提供的定位器信号的信号模式，用于确定所述所连接定位器的定位器操作状态。5.根据权利要求1至4中至少一项所述的导航单元，其中所述状态确定单元包括用于存储至少一个定位器的数个操作状态的存储器，并且其中所述状态确定单元被配置成用于确定其定位器操作状态存储在所述存储器中的所连接定位器的所述定位器操作状态，所述确定是通过将由所述位置检测单元接收到的定位器信号分配给所述所连接定位器的所存储定位器操作状态中的一者进行的。6.根据权利要求1至5中至少一项所述的导航单元，其中所述状态确定单元被配置成用于确定定位器是否连接到所述导航单元，和/或所连接定位器是否未发挥功能或未充分发挥功能，和/或所连接定位器是否在工作空间内，在所述工作空间内，由所述医疗器械的所述定位器提供的定位器信号的信噪比高于预定义阈值。7.根据权利要求1至6中至少一项所述的导航单元，其中所述状态确定单元被配置成用于确定用作患者定位器的定位器是否连接到所述导航单元，和/或所连接患者定位器是否未发挥功能或未充分发挥功能，和/或所连接患者定位器是否正检测导航场的畸变或干扰，和/或所连接患者定位器是否在工作空间内，在所述工作空间内，由所述患者定位器提供的患者定位器信号的信噪比高于预定义阈值。
8.根据权利要求1至7中至少一项所述的导航单元，其中所述至少一个指示操作状态的光元件能在各种操作模式下操作，每一操作模式被分配给所连接定位器的不同定位器操作状态，其中所述至少一个指示操作状态的光元件由所述控制单元控制以在被分配给所确定定位器操作状态的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
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：