[发明专利]场发生器组件和用于手术导航的方法

说明书

提供了一种用于手术导航的场发生器组件。该场发生器组件包括：场发生器，其被配置成产生电磁场；附接构件，其被配置成将场发生器附接至患者的身体；至少一个第一臂，其包括被配置成在场发生器附接到患者的身体时与身体的表面接触的第一部分以及相对于场发生器可动地附接的第二部分；以及至少一个传感器，其被配置成测量至少一个臂与场发生器之间的空间关系。还提供了一种获得身体的表面与场发生器之间的相对姿态的方法。

技术领域

本公开内容总体上涉及手术导航。提供了一种用于手术导航的场发生器组件。还提供了一种获得患者的身体的表面与场发生器组件的场发生器之间的相对姿态的方法。还提供了一种计算机程序和包含该计算机程序的载体。

背景技术

在手术导航中，常常需要相对于患者图像数据显示手术器械或其他医疗部件(例如，植入物的骨板)的姿态(即，位置和定向中的至少一者)。患者图像数据可以是计算机断层摄影(CT)图像数据、磁共振(MR)图像数据等。

手术导航依赖于跟踪系统，跟踪系统包括跟踪单元，跟踪单元用以相对于该跟踪单元定位可移动跟踪器。跟踪器可以附接到在手术室中要由跟踪单元跟踪的不同部件。现有技术中已知不同类型的跟踪器，诸如有源或无源光学标记器或电磁传感器。在光学标记器的情况下，跟踪单元是光学跟踪系统的(例如，立体的)相机。在电磁传感器的情况下，跟踪单元可以是电磁跟踪系统的定位器，该定位器通信地耦合到电磁传感器。

一个或多个跟踪器可以例如附接到手术器械，并且跟踪系统可以提供所附接的电磁传感器相对于相机的姿态，或者在电磁跟踪系统的情况下相对于电磁场发生器的姿态。基于由跟踪系统提供的姿态，可以确定手术器械相对于相机或相对于场发生器的姿态。为了获得手术器械相对于患者图像数据的姿态，需要知道或确定相机或场发生器与患者图像数据之间的配准。特别地，该配准可以用于将手术器械相对于相机或场发生器的姿态转换成手术器械相对于患者图像数据的姿态。

为了获得场发生器与患者图像数据之间的配准，可以确定患者的身体相对于场发生器的姿态。随后，可以将所确定的身体的姿态与患者图像数据进行匹配以获得配准。

如何确定患者的身体相对于场发生器的姿态有几种可能性。一些方法依赖于用由(例如，电磁)跟踪系统跟踪的指示器在患者的身体的表面上手动限定不同的配准点。其他方法依赖于将跟踪器手动地附接到患者的身体的表面的不同配准点上。然后，可以将配准点相对于场发生器的被跟踪位置与由患者图像数据限定的患者的身体的模型表面进行匹配，以获得配准。

根据配准点的数量和落点，这些方法和其他方法可能致使具有不同准确性的配准。例如，根据外科医生的喜好和耐心，配准点可能位于身体的不同部位，从而产生具有变化的且经常较低的准确性的配准。而且，可能无法在身体的位于电磁传感器的电磁场检测范围之外的部位上跟踪配准点，从而降低了配准点落点的灵活性和所获得的配准的准确性。

从US 5，829，444 A1和US 8，473，026 B2以及US 2014/0135746 A1中已知对应的现有技术。

发明内容

需要一种技术，该技术解决电磁手术导航的背景下的前述或其他问题中的一者或多者，该技术依赖于被配置成产生电磁场的场发生器。

根据第一方面，提供了一种用于手术导航的场发生器组件。场发生器组件包括被配置成产生电磁场的场发生器和被配置成将场发生器附接到患者的身体的附接构件。场发生器组件还包括至少一个第一臂。至少一个第一臂包括被配置成在场发生器附接到患者的身体时与身体的表面接触的第一部分以及相对于场发生器可动地附接的第二部分。场发生器组件还包括被配置成测量至少一个臂与场发生器之间的空间关系的至少一个传感器。