[发明专利]外科手术导航系统

说明书

技术领域

本发明涉及使用外科手术导航系统以执行外科手术。更具体地说，本发明涉及使用导航系统，以利用基准图案实现治疗方案。

背景技术

电外科设备已经被广泛地使用。电外科手术涉及在外科手术期间利用热能和/或电能来对生物组织进行切割、解剖、消融、凝结、烧灼、密封或其他处理。电外科手术通常使用手持件进行，所述手持件包括适于在电外科手术期间传输能量至组织部位的外科设备(例如，末端执行器或消融探头)、可操作地输出能量的远程电外科发生器、以及将所述外科设备可操作地连接至远程发生器的电缆组件。

某些疾病的治疗需要破坏恶性组织(例如肿瘤)生长。在诸如癌症的疾病治疗中，已经发现某些类型的肿瘤细胞在与通常会对健康细胞有害的温度相比稍低的高温下变性。已知的治疗方法，诸如高温疗法，通常包括将患病细胞加热至高于41℃的温度而保持邻近健康细胞低于不可逆的细胞破坏发生的温度。这些方法可以涉及施加电磁辐射以加热、消融和/或凝结组织。有多种不同类型的电外科设备能够用于执行消融术。

可以使用二维(2D)术前计算断层扫描(CT)图像和“消融区图”来执行癌性肿瘤或良性肿瘤的肿瘤微创消融术，“消融区图”通常描述消融针在实验的、离体组织中在一系列输入参数(功率、时间)上的特征。能量剂量(功率、时间)能够与消融组织效应(体积、形状)关联以进行具体设计。能够通过微波天线设计控制输送至组织的能量剂量，例如，可利用天线扼流圈来提供从设备至组织的在已知位置的微波传输。在另一实例中，电介质缓冲使得能够进行独立于不同的或变化的组织特性的、从设备至组织的相对恒定的能量输送。

在用户确定应该使用哪种消融针来实现目标的处理后，用户通过超声引导来进行处理。通常，需要高水平技能来将外科设备置于由超声识别的目标中。其中最重要的是，有选择引导设备朝向超声图像表面(例如，正在成像的目标处)所需的角度和进入点的能力。

超声引导介入涉及使用实时超声成像(经腹、术中等)来精确地引导外科设备至它们的预定目标。这可以通过经皮应用和/或术中应用来进行。在每种情形中，超声系统将包括换能器，其对患者组织成像，并用于识别目标以及预期和/或跟随朝向目标的器械的路径。

超声引导介入目前广泛用于穿刺活检术以确定已检测的可疑病变(乳房、肝脏、肾脏、以及其他软组织)的恶性。另外，用来获得颈静脉通路(jugular access)以及允许输送药物的中心线布置是共同的。最后，新兴用途包括肿瘤消融和器官(肝脏、肺脏、肾脏，等等)的手术切除。在肿瘤消融的情形中，在实现超声引导定位后，可利用活检类针来输送能量(RF、微波、冰冻，等等)以杀死肿瘤。在器官切除的情形中，对解剖期间表层下解剖结构的密切了解、以及外科设备关于该解剖结构的显示，对于获得成功的手术切缘而避开致命结构来说是关键的。

在这些情形中的每种情形中，超声引导通常提供二维图像平面，其从施加到患者的换能器的远端获取。为了成功定位设备，对用户而言最重要的是能够可视化和表征目标、选择器械角度和进入点以到达目标、以及观察外科设备及其朝向目标的运动。目前，用户对目标成像并使用高水平技能来选择器械角度和进入点。用户必须移动超声换能器来观察器械路径(因此丢失目标部位)或假定路径是准确的直至设备到达图像平面。最重要的是，选择引导设备朝向超声图像平面(例如，正在成像的目标处)所需的角度和进入点。

发明内容

本发明可使用短语“在一个实施方式中”、“在各个实施方式中”、“在一些实施方式中”、或“在其他实施方式中”，其中每个指代根据本发明的一个或多个相同或不同的实施方式。出于描述目的，以形式“A/B”的短语意指A或B。出于描述目的，以形式“A和/或B”的短语意指“(A)、(B)、或(A和B)”。出于描述目的，以形式“A、B、或C中的至少一个”的短语意指“(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)、或(A、B和C)”。

如附图所示的以及整个下文说明书所描述的，在指代外科设备上的相对定位时与传统一样，术语“近侧”指代设备更接近用户或发生器的端，而术语“远侧”指代设备远离用户或发生器的端。术语“用户”指代任何医务人员(即，医生、护士、等)，其执行包括使用本文所述的本发明各个方面的医疗程序。

如本说明书中所使用的，术语“外科设备”通常指代外科手术工具，其施加电外科能量以治疗组织。外科设备可包括但不限于针、探针、导管、内窥镜器械、腹腔镜器械、血管闭合设备、外科缝合器等。术语“电外科能量”通常指代任何形式的电磁、光、或声能。