[发明专利]使用惯性测量单元提高手术准确性的系统、设备和方法

权利要求书

1.一种用于提供手术辅助的系统，包括：

处理器，所述处理器能够操作为：

从成像设备接收一个或多个医学图像，所述一个或多个医学图像表示(1)患者解剖结构的一个或多个视图，以及(2)已知尺寸的一个或多个标记物；

基于所述一个或多个标记物中的每个标记物的所述已知尺寸来校准所述一个或多个医学图像中表示的所述患者解剖结构的尺寸；

基于以下项来生成所述患者解剖结构的三维(3D)表示：

(1)与所述一个或多个医学图像中表示的所述患者解剖结构相匹配的一个或多个解剖图像，和

(2)在所述一个或多个医学图像和所述3D表示上识别的一个或多个解剖标志；

基于所述患者解剖结构的所述3D表示来计算手术参数；

从定位在术中环境的第一组惯性测量单元(IMU)接收第一IMU数据，所述第一IMU数据定义所述术中环境中所述第一组IMU中的每个IMU的位置；

从对应于一个或多个启用IMU工具的第二组IMU接收第二IMU数据，其中所述第二组IMU适于测量所述一个或多个启用IMU工具的相对位置；

基于所述第二IMU数据将所述患者的实际解剖结构与所述3D表示进行匹配；并且

基于以下中的一者或多者来输出操作反馈：(1)所述手术参数，以及(2)所述第二IMU数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其中与所述患者解剖结构相匹配的所述一个或多个解剖图像从存储在通信地耦合的数据库或图集中的一组现有解剖图像中识别。

3.根据权利要求2所述的系统，其中使用最佳配合方法将所述一个或多个解剖图像与所述患者解剖结构进行匹配。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述手术参数包括以下中的一者或多者：(1)骨锚插入位置、(2)骨锚轨线和(3)骨锚深度。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述手术参数相对于所述患者解剖结构的所述3D表示进行测量。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一组IMU以相对于所述患者的第一取向定位在所述患者和/或对应于所述患者的外科手术台上。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一IMU数据包括所述IMU中的每个IMU的绝对位置。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述处理器还能够操作为基于所述第一IMU数据来计算所述第一组IMU中的所述IMU中的每个IMU的相对位置。

9.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一IMU数据包括所述IMU中的每个IMU的所述相对位置。

10.根据权利要求1所述的系统，其中将所述患者的所述实际解剖结构与所述3D表示进行匹配包括：

使用所述启用IMU的工具中的一个向所述患者的所述实际解剖结构上的接触点提供提示，以及

使所述实际解剖结构的所述接触点与所述3D表示上的对应点相关联。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述操作反馈的输出使得所述操作反馈呈现在显示设备上。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述操作反馈包括在所述一个或多个启用IMU的工具相对于所述患者解剖结构的相应位置处的叠加在所述3D表示之上的所述一个或多个启用IMU的工具的视觉表示。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述操作反馈还包括所述手术参数的视觉表示。

14.根据权利要求2所述的系统，还包括通信地耦合到所述处理器的至少一个存储器，所述至少一个存储器能够操作为存储现有解剖图像的所述数据库或图集。