[发明专利]用于自动探测外科器械的探测系统和方法

说明书

为了在种类和位置方面自动探测外科器械，本发明规定一种探测系统，其具有至少两个外科器械，两个外科器械分别具有至少一个沿该器械的纵轴线延伸的空腔和相对于该空腔的近端的入口区域，其中，在至少两个器械的情况下，近端的入口区域相对于空腔的纵向延伸的角度是不同的，其带有具有两个电磁传感器的能导入空腔中的传感器单元，其中一个电磁传感器轴向延伸地布置在空腔中，另一个电磁传感器布置在入口区域中，其具有用于产生电磁场的场发生器，并且还具有评估单元，所述评估单元用于评估由传感器相应于其在场发生器的场中的位置传输到评估单元的信号。

本发明涉及一种用于自动探测外科器械的自动的探测系统、具有这种系统的术中导航装置、用于在探测系统中使用的传感器单元和用于自动探测外科器械的方法。

如今，已经借助导航辅助的手术方法来实施微创手术。为此使用不同的导航系统。使用的有主动式和被动式系统。在主动式系统中，安置在患者的身体中的部件、例如器械或者外科工具配设有发送器，通过该发送器，可以在外部确定器械或者工具的位置，特别是是处于介入地点的末梢端部的位置。

在被动式系统中，除了用于定位外科器械的、特别是外科器械的末梢端部的光学系统之外，还已知电磁系统。在电磁导航中，通过场发生器产生不均匀的电磁场，通过一个或者多个传感器检测该电磁场，由此又可以直接或者间接地检测器械或者外科工具、特别是其末梢端部的位置和定向。对外科部件的末梢端部的直接检测包括传感器在该部件的末梢端部本身上的布置；间接检测包括传感器在外科部件上的定义的位置、特别是轴向位置的固定的刚性的安装。基于测得的传感器信号，可以推断末梢端部的位置，并且必要时推断定向。在被动导航中，特别是证明电磁导航是合适的，其中，例如通过患者躺在上面的枕垫中的电磁场发生器，在外部围绕手术区域产生电磁场。在外科器械中安装的线圈式传感器使得能够对器械进行定位，接着可以在CT图像或者MRT图像中进行显示。这种方法不包含辐射负担，因此也由于X射线使用减少，总体上使辐射负担减小。因为本来就不是光学传感器，因此既不会影响图像品质，也不会遮挡传感器。手术医生的运动自由度不受限制，在光学系统中则会受限制。

本发明要解决的技术问题是，实现一种探测系统、一种传感器单元和一种导航系统，它们实现外科器械的种类和在患者中的位置的自动探测，以及在监视器上针对手术医生的相应调整后的显示。

在解决所述技术问题方面，本发明规定一种探测系统，其带有至少两个外科器械，两个外科器械分别具有至少一个沿该器械的纵轴线延伸的空腔和相对于该空腔的近端的入口区域，其中，近端的入口区域相对于空腔的纵向延伸的角度在至少两个器械中是不同的，还带有具有两个电磁传感器的能导入空腔中的传感器单元，其中一个电磁传感器轴向延伸地在空腔中布置，另一个电磁传感器布置在入口区域中，还带有用于产生电磁场的场发生器，并且还带有评估单元，所述评估单元用于评估由传感器相应于其在场发生器的场中的位置发送到评估单元的信号。在本发明的范围内，传感器单元的特征是下述器械中的至少两个：这种探测系统的空心针、导引棒、Yamshidi进入针和/或内窥镜。此外，上述技术问题通过一种术中导航系统来解决，其带有控制和处理电子系统，并且带有至少一个与控制和处理电子系统能电气连接的上述种类的传感器单元，其中，控制和处理电子系统具有探测单元、导航单元和摄像机系统。最后，为了解决上述技术问题，规定一种用于自动探测外科器械的方法，其中，确定传感器单元的以相对于彼此固定的纵向距离布置的两个传感器的角度定向。

典型的手术器械或者手术设备是末梢导引至手术位置的手术器械或者手术设备，例如旋转对称的空心针、导引棒、进入针、特别是Yamshidi进入针，但是也可以是带有弯折的入口插入物的内窥镜，例如冲洗接头。按照本发明的传感器单元在布置在首先提到的插入的空心针的情况下同样是伸展的，因此两个传感器轴向相继地布置并且对准地定向，即两者之间的角度为零。与此相对的是，在相应的传感器单元布置在内窥镜中时，末梢的传感器位于内窥镜的仅仅轴向的杆部的末梢的端部上，而近端的传感器布置在内窥镜的入口凸出部中，并且以此相对于内窥镜的杆部的轴线围成确定的角度，因此也相对于配设在末梢端部上的传感器围成确定的角度。以此在两个传感器之间存在相对角度。