[发明专利]用于对外科器械进行导航的系统

说明书

本发明涉及一种用于对外科器械(1)进行导航的系统，所述系统包括处理器，所述处理器配置用于：获得患者身体的第一体积(V1)的第一3D医学图像，所述第一体积(V1)包括参照标记物(M)；使第一3D图像与所述参照标记物(M)配准；获得患者身体的第二体积(V2)的第二3D医学图像，所述第二体积(V2)与所述第一体积(V1)不同并且整体不含所述参照标记物(M)，所述第一3D图像和所述第二3D图像通过单一成像装置来获得；使所述第二3D医学图像与所述第一3D医学图像配准；从追踪系统获得所述外科器械(1)相对于所述参照标记物(M)的虚拟位置；确定所述外科器械(1)相对于所述第二3D医学图像的虚拟位置。

技术领域

本发明涉及用于对外科器械进行导航的系统。

背景技术

在介入放射学中进行的外科介入手术包括将外科器械，诸如针或等同物引入到患者的体内。

介入放射科医师使用成像系统，最有可能使用计算机断层扫描(CT扫描)或锥形束计算机断层扫描(CBCT)或磁共振成像系统(MRI)来查看患者的器官并选择用于尖端(tip)的靶标和针到达该靶标所遵循的轨迹。该靶标可为是身体的任何结构，例如肿瘤区域、囊肿区域、骨骼区域等。

为了帮助介入放射科医生到达该靶标，导航系统是必要的。这种导航系统使用基于光学技术、电磁技术、射频技术、惯性技术、超声技术或机械技术的追踪系统。

追踪系统的目的是提供一个或多个追踪器的实时空间位置和取向，一个追踪器与针具有已知的空间关系。

也可以使用机器人，该机器人可为活动的、触觉的或远程操作的，并且在其末端包括针导向件或直接带有针。可以认为，机器人是导航系统的具体情况。

文献WO 2010/086374描述了一种在患者的3D医学图像中对外科器械(诸如针)进行导航的方法。为此，将针滑动地布置在刚性地附接有追踪器的手术导向件中，并且将参照标记物附接到患者的身体并通过追踪系统进行定位。由于能够在3D医学图像中发现参照标记物，所以能够确定外科导向件相对于3D医学图像的位置和取向。针是线性器械，其轴线应与导向件的轴线相重合。因此，即使针本身没有被追踪，系统仍然能够确定3D医学图像中针的轴线的位置和取向。

在介入放射学中，获取患者身体区域的第一3D医学图像，同时使参照标记物附接到患者身体，以便在第一3D图像上可见。然而，在一些情况下，参照标记物距感兴趣的实际区域(例如，包含将要由外科器械处理的靶标的体积)具有一定距离。这意味着，考虑到在外科介入手术期间对外科器械进行导航，参照标记物必须移位到更靠近感兴趣区域的位置，并且必须获取新的3D医学图像。这是耗时的。

此外，介入放射学的目标是当3D图像为CT或CBCT时，减少患者吸收的X射线剂量。所述剂量取决于为了获得3D医学图像而对患者身体进行扫描的体积。为了减少该剂量，可因此考虑降低受辐照的体积。

在MRI的情况下，图像的获取是耗时的。由于获取时间取决于体积大小，所以也可以考虑降低被成像的体积。

然而，为了能够进行导航，该减小的体积应该总是包括参照标记物，以便允许使3D医学图像与追踪系统提供的数据配准。该约束限制了减小被成像的体积的可能性。

另外，如果仅对病人的身体的小体积进行成像，放射科医师也更加难以解读。

发明内容

本发明的目的是能够相对3D医学图像对外科器械进行导航，甚至该图像对应于患者身体的整体不包括参照标记物的体积。

本发明的进一步的目标是减少在介入放射学中施加至患者的X-射线的剂量和/或减少图像的获取时间，同时仍然能够在患者的3D医学图像中对外科器械进行导航。

为此，本发明的目的是一种用于对外科器械进行导航的系统，所述系统包括处理器，所述处理器配置用于：