[发明专利]用于为医疗器械提供轨迹的可视化的靶向系统

说明书

可以使用增强的靶向系统和方法以针对外科器械使轨迹可视化。这样的靶向系统可以具有第一光源和第二光源。第一光源可以沿第一平面投射第一光，并且第二光源可以沿不平行于第一平面的第二平面投射第二光。在第一平面和第二平面的相交处，第一光和第二光可以协作以产生指示期望轨迹的靶向线。可以使用图像捕获系统以捕获空间中一个或多个位置处的患者的解剖特征的图像数据，并且控制器可以接收图像数据并指示关于患者的解剖特征的轨迹。

技术领域

本公开涉及医疗系统和方法。更具体地，本公开涉及用于使医疗器械与解剖目标对齐的系统和方法。

背景技术

各种成像技术（诸如X射线、荧光透视、超声、计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI））在各种各样的医疗程序中发挥着不可或缺的作用。术语“图像辅助”可被用于描述利用一些类型的成像技术来引导医疗程序的医疗程序。

将图像引导系统并入各种程序允许医生将患者的解剖组织的期望部位关联于术前或术中通过使用各种成像模式（诸如X射线、超声、CT扫描或MRI’s等）获得的图像。图像引导系统的使用也赋予透过解剖组织的表层查看以使更深的所关心的目标可视化的能力。进一步地，图像引导系统提供通过使用预定进入点和/或目标区通达患者的解剖组织内的所关心的目标区域所需的引导。通常，当目标不能直接可视时，医生严重依赖成像系统以便避免损伤周围解剖结构并且使不必要的组织创伤最小化。

在图像引导系统中可使用至少两种“空间”。第一种可被称为“图像空间”，其可表示在程序（诸如在外科手术之前执行的对特定解剖区域的MRI扫描）之前或程序期间取得的成像。根据横断面成像，可以通过使用第一图像空间的坐标系来构建三维数据组，该坐标系通常表示为具有假定原点和主轴线的笛卡尔系统（Cartesian system）。第二空间可以是患者周围的实际物理空间。这通常限制于特定解剖部分（诸如头部、下背部、髋关节等等），以便改善局部分辨率和系统性能。图像引导系统可以包括用于精确地测量患者的物理空间内的位置的机构，非常像跟踪装置。跟踪装置可以具有其自身的可不同于图像空间的坐标系的坐标系。为了提供灵活性，可以以相对于患者的所关心的解剖区域的刚性关系保持“参考”。参考能够用作患者的物理空间的假定原点，并且患者的物理空间的所有三维空间测量均能够相对于该参考表达。使用参考能够允许在不丧失配准或影响引导准确性的情况下的图像引导系统的运动和/或患者的目标解剖区域的运动。因此，跟踪装置或参考可被用于空间识别以读取三维空间中的任意点的坐标并允许精确跟踪患者周围的物理空间。图像引导系统还可以包括各种探头，以允许在操作期间跟踪器械（例如，手术器械、内窥镜工具、活检针等），从而提供关于导航选项的灵活性。探头也可以用作跟踪装置或者参考。

在已经建立这两个坐标系之后，可以通过被称为配准的方法将图像空间关联至物理空间。配准指的是一个空间向另一个空间的坐标变换。这通常是线性且刚性的变换，其中仅发生平移和旋转，且按比例缩放或局部变形变换是不必要的。

一旦完成配准，就可以使用探头或其它装置来触碰主体对象上的各种解剖结构（物理空间），并且可以显示同一解剖结构的对应图像（图像空间）。图像引导系统还可以包括多平面重建能力，其能够在任意假定平面中显示三维图像数据组，从而允许用户沿任意假定方向观察周围结构。