[发明专利]轴向外科轨道导引器及导引医疗装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及与在医疗程序期间导引例如针或探头等轴向医疗器械相关的设备及方法。

背景技术

在医疗程序期间，通常需要外科医生将例如针、分流器或探头等轴向外科器械插入到患者中以到达患者体内的预先选定的目标。有此需要的一些示范性外科程序包含活检程序及侵入性神经外科程序。为了获得轴向外科器械的相对准确放置，当前惯例是使用依赖于患者的包含目标的一个或一个以上图像的导航技术，例如，众所周知的计算机断层摄影(CT)技术，其提供患者身体的三维体积图像信息(即，“CT图像”或“CT数据集”)。如本文中所使用，术语CT并不限于特定扫描技术，且囊括任何可用技术，例如X射线、2D投影X射线、C臂装置、磁共振成像、超声波以及能够产生患者身体的可用于计划及执行导航外科程序的图像或体积切片的其它类型的成像装置。

在获得患者的CT图像之后，由医疗人员在CT图像中识别目标及进入点，且依据这些点识别外科器械的线性轨道。通常借助于计算机系统在适当软件的控制下来执行此操作，所述软件将计算相对于垂直重力向量以及相对于CT扫描仪的坐标系的俯仰角及偏转角。通过已知映射技术，例如参考在患者及CT图像两者上可见的网格或其它标记在患者上标记进入点。依据俯仰角及偏转角，可接着将轨道从图像空间传送到实际患者空间，且可相对于进入点对准外科器械。

因此，举例来说，在介入性放射中，在CT引导下的针放置是最先进的程序。将患者定位于CT扫描仪的门架中且在程序期间的不同时间处获得数个CT扫描以局部化进入点并将针插入到身体中的目标点。一些示范性应用包含软组织活检(例如，肺、肝脏、肾脏)、骨活检、椎体成形、RF切除等。所述程序通常借助直针形器械来执行。进入点的局部化通常比患者内部的目标点的局部化问题少。对于进入点局部化，通常借助所关注区域中的网格来对患者进行扫描。在CT扫描中识别出网格条带且其用于使在CT图像中识别的计划进入点与患者上的身体进入点相关。对于目标点局部化，医师通常必须依据CT图像根据计划手动地对准角度且需要进行有规律的周期扫描以监视及控制轨道。因此，针到目标的引导为具有反复控制扫描的反复过程且在丢失目标的情况下通常需要修正针轨道路径。此使得所述程序耗费时间且对患者及医师产生高的X射线暴露量。现代的CT扫描仪提供“CT荧光透视(CT-Fluoro)”模式，其允许几个切片中的恒定成像。此特征允许医师现场显现针向组织中的穿刺，但其也使患者及工作人员暴露于高剂量X射线且仅允许在CT的轴向平面中的途径(“平面中途径”)。然而，通常，在CT扫描的平面中到目标的途径是不可能的，例如当肋骨阻挡所述途径时或当将必须穿刺关键软组织时。

用于将患者空间中的外科器械对准成与CT图像空间中的计划定向相同的定向的其它已知方法通常较繁琐及/或需要复杂的导航系统。

一些系统使用外科导航系统来帮助外科人员导引针。举例来说，第2008/0200798号美国专利申请公开案揭示一种活检针导引器，所述活检针导引器具有两个独立的弓形角度导引器以允许导引管围绕单个点枢转且适于粘附地附接到患者的皮肤。所述针导引器特别适合于在CT扫描图像中可见且还具有由单独光学计算机外科导航系统以此项技术中已知的方式追踪的特别适合的导航标记。接着，使来自外科导航系统的图像与CT扫描图像配准以允许外科工作人员确保针导引器以CT扫描图像中界定的定向在患者上对准。在一个实施例中，活检针导引器特别设计有间隔开的标记以帮助识别与CT扫描图像平面的适当对准。第7,876,942号美国专利中揭示基于光学导航系统的另一针导引系统，其中光学导航摄像机直接附接到活检针且具有基准标记的贴片在患者上的选定进入点的区中附接到患者。然而，此类系统除CT成像设备以外还需要复杂的光学外科导航系统，且通常需要在患者上附接追踪标记以便能够使CT图像与患者配准。

在其它系统中，在不使用光学计算机外科导航系统的情况下，活检针相对于局部垂直重力向量对准。美国专利申请公开案第2005/0033315号、EP 0414130及EP 0535378揭示基于此原理操作的一些代表性系统。在这些系统中，通常，气泡水平仪或其它机械调平装置用于对准导引器并将对准导引器维持于水平平面中(即，垂直于局部垂直重力向量)使得可以某一经界定的轨道角度插入针同时使针导引器保持水平。然而，这些系统的缺陷是对准导引器通常必须维持在水平状况中且在垂直CT扫描图像平面的平面中对准以便能够准确地界定所要轨道。