[发明专利]光和阴影引导的针定位系统和方法

说明书

本发明的实施例提供一种用于光和阴影引导的针定位的系统和方法。患者的DICOM图像被采集以识别该患者的身体上的针的插入点和该患者的身体内的目标点。基于所采集的DICOM图像计算针坐标以定位机械臂。光以特定的角度被投射至所述针上以形成所述针的阴影。激光束被投射以在所述插入点处形成十字线。所述插入点的图像或视频、所述针的阴影和所述十字线被采集并被显示在监测单元上。虚圆被投射至所显示的图像上，并与所述插入点、所述针的阴影和十字线对准以便精确地插入所述针。

技术领域

本发明大体上涉及介入医学。本发明具体涉及一种用于实施医学手术的针定位系统和方法。本发明更具体地设计一种用于使用针的阴影和光将针从患者身体上的插入点朝向目标点引导和定位的系统和方法。

背景技术

在介入医学领域中，通过从患者身体取得样本来执行用于诊断或治疗的目的医学手术。例如，来自患者身体的特定内部器官的样本组织通过插入诸如针的医疗设备而被收集。因为将针以正确的角度插入并插入至正确的深度是关键的，所以需要使用各种成像和定位技术将针引导至身体内的期望位置。这些定位技术典型地用于活组织检查、排液、置管活组织检查、羊膜穿刺术、精密注射、细胞抽吸、肿瘤消融等等。诸如计算机断层扫描(CT)、磁共振成像、荧光透视和超声波等的横断层面成像技术的出现已经引起图像引导介入的使用。

实施组织芯活组织检查中的常见问题是识别病变部的确切位置并在此后将活组织检查针准确引导至该病变部。若干方法和装置已经被开发用于结合乳房X射线照相术和超声的组织芯活组织检查。例如，刚性的基于框架的系统用于从大脑收集样本。基于框架的系统需要将框架附接到患者的颅骨以辅助外科医生定位和从大脑内的目标位置收集样本。框架通常以侵害性的方式附接至患者。这种方法和装置仍然引起若干问题并且没有完全地解决问题。例如，许多这种方案是侵害性的并且导致患者的不适。类似地，插入的准确性是基于人的或者取决于个人的技能，并且需要该领域中深入的学习和大量的专业技能。

现有的系统的共同的缺点是需要病变部的多个X射线图像，因此将组织暴露于危害水平的辐射。这些系统还不提供在针插入身体时针的轨迹的实时成像。大多数时间，由于活组织检查针被固定在固定的设备中，这些系统不提供针相对于目标组织的移动自由度。因此，需要若干次针的插入和操控以将针精确放置在目标点上。

因此，用于收集活组织检查样本的传统的系统和方法是复杂的、笨重的、并且增加对患者的侵害性。进一步，这种设备的使用是昂贵的、耗时的、并且在小诊所中是不合理的。

因此，存在对于在不与患者身体进行任何直接接触的情况下将针朝向患者身体上的插入点精确地定位的系统和方法的需求。还存在对于即使反复使用也仅需要一次校准的针定位系统和方法的需求。进一步，存在对于迅速识别针的任何错误的倾斜的系统和方法的需求。还存在对于用于以精确角度的针插入从患者身体提取活组织检查样本的系统和方法的需求。还存在对于用于辅助医生或医务人员执行活组织检查手术的系统和方法的需求。还存在对于用于计算在图像上标记的进入点插入针所需的轨道角度和头尾向角度和计算针要插入患者身体中以到达图像上标记的目标点的长度的系统和方法的需求。还存在对于使用附接至定位设备的照相机来定位患者的系统和方法的需求。还存在对于使用照相机定位针的系统和方法的需求。还存在对于使用阴影定位针的系统和方法的需求。

以上提到的短处、缺点和问题在本文中被处理，其将通过阅读和研究以下说明书而被理解。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于使用光和阴影在介入医学中插入和定位针的系统和方法。

本发明的另一目的在于提供一种用于在不与患者身体进行任何直接接触的情况下将针朝向患者身体上的插入点精确地定位的系统和方法。

本发明的又一目的在于提供一种用于通过针的阴影的连续监测识别针的错误倾斜的系统和方法。

本发明的又一目的在于提供一种针定位系统和方法，其即使反复使用也仅需要一次校准。