[发明专利]可视化引导ACL定位系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2010年4月23日提交的题为COMPUTER ASSISTED VISUALIZATION AND PLACEMENT OF LOCALIZATION MARKERS FOR MEDICAL PROCEDURES的美国临时申请号61/327,416和2009年12月14日提交的题为VISUALIZATION GUIDED ACL LOCALIZATION SYSTEM的美国临时申请号61/286,170的PCT国际专利申请优先权。这些申请中的每一个被整体地通过引用结合到本文中。

技术领域

本发明涉及确定定位标记（localization marker）的放置以供在外壳手术（surgical operation）中使用的计算机化辅助和可视化领域。

背景技术

包括计算机化成像和内窥镜检查技术的现代医学技术已显著地促进了关节镜医学领域。特别地，在关节镜手术程序领域中，常规计算机化设备能够呈现经历医学程序的解剖结构的实时实况x射线视图。常见医学程序的一个示例是病人膝关节内的软组织、诸如前十字韧带（ACL）的修复。常常用组织移植物（tissue graft）以关节镜检查方式来替换损坏的ACL。可以从在每个末端处具有所谓的“骨块”的膝盖肌腱（patellar tendon）的一部分或从半肌腱和股薄肌获得组织移植物。替换地，组织移植物可以由合成材料或由合成和天然材料的组合形成。通过将组织移植物的一端固定在形成于股骨内的通路中的隧道中并使移植物的另一端通过形成于胫骨中的隧道来植入替换组织移植物。一般地，使用缝线来将组织移植物的每个末端附接于锚定器（例如挤压螺钉（interference screw）或支柱），其随后被固定于骨。考虑到膝关节是致密区域且对于经历ACL修复程序的人而言存在许多不同尺寸的骨，所以用于在膝关节的股骨和胫骨中的隧道放置的特定位置的识别可能略微棘手。

在发布的美国专利5,968,050（'050专利）中描述了在适当地对ACL插入部位进行定位方面提供辅助的机械设备的一个示例，该专利被颁发给与本申请相同的受让人。'050专利的整个内容被整体地通过引用结合到本文中。'050专利描述了用于在ACL重建中对胫骨隧道进行定位的纯物理引导件或工具。与物理工具相反，被用于ACL重建的常规技术的另一示例利用实时x射线和计算机化图形成像来辅助用于膝关节的ACL修复程序且在美国专利7,319,897（在下文中'897专利）中有所描述，其全部讲授和内容被整体地通过引用结合到本文中。

为诸如在'897专利中描述的那个的手术技术提供计算机辅助援助的常规机制遭受多种缺陷。需要一种计算机化系统、方法和设备，其提供可操作以允许诸如外科医生的医学专业人员在图形用户界面上观看解剖结构的图像的静止和视频帧两者的定位软件。

发明内容

本文公开的实施例提供了提供上文所述的所需定位软件的计算机化系统、方法和设备。可以从产生射线照相（例如x射线）图像、磁共振图像、计算机化断层成像图像、荧光图像等的设备获得图像。图像可以是手术内（intra-operatively）获得的实况实时图像，或者可以是在手术后使用的预先记录成像（例如出于质量控制目的）。该软件允许在图形用户界面上识别一组标志（landmark）位置，该标志位置识别解剖结构的显示图像内的各解剖位置。外科医生能够经由与GUI的交互来手动地识别此类标志，或者软件能够使用自动检测功能来自动地对解剖结构内的标志位置进行定位或识别。作为示例，如果解剖结构是膝关节，则系统能够显示膝关节的图像（例如x射线）并允许外科医生选择x射线图像内的特定已知骨位置作为相对于股骨或胫骨的标志位置。

在选择了标志位置时，系统可操作用于在解剖结构的图像上显示诸如覆盖网格或线的图形覆盖。图形覆盖的放置是基于该组标志位置。外科医生能够选择由系统呈现的一组特定图形覆盖中的一个，并且图形覆盖可以包括一系列引导指示符，其可操作用于指示被关联到解剖结构以便执行与解剖结构相关联的外科手术的位置。引导指示符可以例如指示跨越骨的标志位置之间的距离提供距离度量或标度的百分比位置。该系统然后可操作用于在图形覆盖内显示至少一个定位标记。一个（或多个）该定位标记识别用于执行与解剖结构相关联的外科手术的最佳位置。可以由系统通过使用相对于解剖结构的医学识别位置（基于标志位置）来执行一个（或多个）定位标记的放置以允许诸如ACL修复的医学程序的最大成功。