[发明专利]用于医学成像的定点设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将标记的空间位置指示给跟踪设备的定点设备。 此外，其涉及包括了这种定点设备的定位系统和研究器械。

背景技术

对于动物实验而言，在文献(cf.J.C.Li、I.Iordachita、E.Balogh、 G.Fichtinger和P.Kazanzides：“Validation of an Image-Guided Robot System for Measurement，Biopsy and Injection in Rodents”，Bioengineering Conference，2005，Proceeding ofthe IEEE 31^st Annual Northeast，pp.131-133) 中已经描述了一种配置，其利用手术前生成的鼠类的图像以及机器人系统 来将针头引入至图像上所识别的肿瘤的目标区域。通过手动地将机器人导 引至动物体中的基准标记来实现图像坐标与机器人坐标之间的配准。

此外，已经描述了一种用于手术干预的机器人系统(Kazanzides P.等， “Force sensing and control for surgical robot”，Proc.Int.Conf.Robotics and Automation(1992))，其具有尖端，所述尖端具有力传感器用于检测是否与 所实现的标记有接触。

发明内容

基于这一背景，本发明的目的在于提供一种用于确定可以容易地用于 不同的医学过程中的标记的空间位置的装置，并且提供一种高精度的定位。

这一目的通过一种定位系统以及一种研究器械而实现。在从属权利要 求中公开了优选实施例。

根据第一个方面，本发明涉及一种用于确定标记的空间坐标的定位系 统，包括跟踪设备和用于将所述标记的空间位置指示给所述跟踪设备的定 点设备，所述定点设备与所述跟踪设备机械性地非连接。所述定点设备通 常是比较轻、手握式的、类似铅笔的物体。其配备有一种装置，需要利用 跟踪设备对其进行定位，所述装置例如为磁性跟踪环境中的线圈或者磁铁， 或者一般地用于一些诸如光照或声音的物理量的源、反射器或传感器。所 述定点设备包括以下部件：

a)尖端，其可由跟踪设备来定位，并且可引起其所述尖端与标记的确 定的相互作用。在此背景下，将“尖端”一词广义地理解为仅是一个对于 定点设备的一些专用区域而言的名字；但是，所述名字表明所述区域通常 (但非必须)是定点设备的暴露的、锥形部分。可以直接地或者间接地来 实现由跟踪设备对所述尖端的定位；在后者的情况下，跟踪设备实际上确 定定点设备上的一个或多个不同点的位置，从所述位置中可以推断尖端的 位置(例如，由于两者均位于相同的固体上)；

如将在下文中更详细地解释地，“确定的相互作用”可以例如为尖端与 标记之间的物理接触。此外，其可包括在测量期间应普遍存在的预期状态 和/或在测量期间应避免的非预期状态。

b)力传感器，其用于检测上述的尖端与标记之间的确定的相互作用是 否发生。在继续给出的例子中，传感器可以例如判断尖端与标记是否处于 物理接触。其中，所述确定的相互作用包括在所述标记上施加预先确定的 力或者压力。

应该注意的是，传感器不是必须与定点设备的尖端耦合。它可以甚至 与携带尖端的机体完全分离，而(例如)固定到标记上(则利用一个定点 设备来定位多个标记将需要多个传感器或者将传感器在标记与标记之间转 移)。但是，优选地，尖端和传感器两者彼此之间机械耦合。

所描述的具有传感器的定点设备的装备所具有的优势为用户具有对定 点设备是否在其相对于标记的指定的位置上的客观控制，以用于正确地将 标记的空间位置指示给相关联的跟踪设备。如果不存在这种传感器，则需 要用户通过视觉检查或者触觉上地判断是否将定点设备正确地相对于所考 虑的标记而定位。在压力过大的接触的情况下可能会使标记发生位移，因 此导致错误的位置测量，从而必须重复位置测量，否则将会影响整个过程 的精度。与之相比，所提出的定点设备的传感器可以客观地指示“好的” 和/或“差的”测量定位。此外，“好的”定位的检测可用于自动地测量并 且存储定点设备和/或标记的相应的位置。

根据第二方面，本发明涉及用于确定至少一个标记的空间坐标的定位 系统，其包括以下部件：

a)跟踪设备，即，可在空间定位一些目标单元的设备。