[发明专利]基于介入仪器加载的最佳成像视点

说明书

一种最佳成像POV介入系统采用介入仪器(30)、仪器引导(40)、一个或多个力/扭矩传感器和最佳成像POV控制器(20)。在操作中，仪器引导(40)建立所述介入仪器(30)的规划轨迹，并且(一个或多个)力/扭矩传感器感测当所述介入仪器(30)被定位在所述仪器引导(40)内时施加在所述介入仪器(30)和/或所述仪器引导(40)上的力和/或扭矩。所述最佳成像POV控制器(20)通过从如由(一个或多个)力/扭矩传感器感测的施加在所述介入仪器(30)和/或所述仪器引导(40)上的力和/或扭矩的测量结果导出所述介入仪器(30)的成像轴控制所述介入仪器(30)的最佳成像POV的确定。

技术领域

本公开总体上涉及介入流程期间的成像视点。本公开特别地涉及基于施加到介入仪器的力和扭矩的新颖和发明最佳成像视点。

背景技术

在图像引导式手术中，外科医师使用跟踪患者、仪器并且执行将手术计划带到患者坐标系中的配准的引导定位系统将手术前手术处置计划从三维(“3D”)虚拟模型直接地传送到患者的解剖结构。在许多流程中，被动或机器人仪器引导被用于使用引导定位系统反馈提供定位和将仪器与靶对准的稳定性和精确度。特别地，在微创手术(MIS)中要求导航辅助，其中，对介入部位的访问最小化以仅接受特殊仪器(常常管、或棒、或针)。MIS改进恢复时间，减少归因于感染的并发症，减少失血，改进美容结果，减少成本等。引导定位系统使得外科医师能够克服归因于该MIS方法的视觉阻塞和几何访问限制，并且提供仪器相对于解剖结构的放置的高准确度。

例如，MIS脊柱融合手术是由手术导航启用的流程。用于螺钉放置的常规方法要求肌肉和其他组织的广泛操纵和移除以访问脊柱的表面，比较地，MIS允许用于锥弓根螺钉固定的经皮方法。特别地，外科医师规划患者的计算机断层摄影(“CT”)成像3D模型上的椎弓根螺钉的放置并且通过皮肤将仪器放置在脊椎的椎弓根中而不看到椎弓根自己。仪器引导系统(例如，基于光学跟踪器的、或机器人定位器)跟踪患者和仪器以在皮肤下面几厘米的靶椎弓根的位置上向外科医师提供视觉引导。几幅2D或3D X射线图像常常在流程中早期取得以利用跟踪仪器和基准标记将术前3D模型和手术计划与患者配准。仪器上的定位可以以徒手方式或利用手动或机器定位的仪器引导完成。定位臂和机器放置引导提供用于使仪器(例如，椎弓根开路锥、k线)通过皮肤、脂肪、肌肉并且最终骨层插入到患者中的稳定轨迹。机器人引导自动地将引导放置到规划位置中，从而减少对手眼协调的依赖以解释靶轨迹相对于当前仪器位置的位置。一些协议包括在螺钉被插入椎弓根中之前放置在患者中的仪器(即，针状的k线)的验证X射线。外科医师将试图如果未对准在X射线投射中可见，则重新插入k线。在螺钉被固定之后，在切口闭合之前取得额外验证图像。

类似过程在许多图像引导式治疗中发现，诸如例如其中针状设备经皮插入到患者中以到达患者内的靶质量的活检或消融。

然而，甚至利用导航和机器人引导，精确定位特别地针对通过小切口使用的长细仪器(针、钻头等)易于出错。这归因于通过由与仪器接触的组织(：皮肤、肌肉和骨骼)施加在仪器上的力以及由外科医师施加的力造成的仪器或组织位移。甚至利用刚性机器人引导系统(例如，Mazor X)，这些力可以偏转靶组织、机器人操纵器和仪器自己，从而导致造成手术误差的预期靶路径的偏离。该偏离不总是容易立即检测或者校正。

在许多情况下，轨迹在介入步骤完成之前利用额外成像(X射线)正确验证(例如，在椎弓根螺钉植入之前的验证的k线放置)，并且在许多情况下，该步骤在流程结束时执行以验证所有规划介入已经适当地执行，在这种情况下，校正不容易补救。因此，外科医师将受益于知道在仪器的放置期间或紧接之后，潜在位置误差由于仪器的加载是可能的。另外，该负载的方向可以指示潜在位置和角误差的方向。因此，需要一种用于在对患者成像时辅助外科医师以评估由导航/跟踪系统未检测到的任何位置误差的方法。

发明内容