專利名稱：在患者圖像數(shù)據(jù)中識別實物基準(zhǔn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及醫(yī)學(xué)圖像，特別涉及醫(yī)療設(shè)備以及包括全部關(guān) 于在患者的圖像數(shù)據(jù)中識別實物基準(zhǔn)的計算機(jī)程序的存儲媒介。
背景技術(shù)：
成像器以獲取患者的圖像數(shù)據(jù)并且將圖像數(shù)據(jù)的圖像顯示在顯 示監(jiān)視器上而著稱。這些圖像包括但不限于超聲波圖像、X射線圖像、
計算機(jī)斷層掃描(CT)圖像、正電子發(fā)射斷層(PET)圖像、磁共 振(MRI)圖像、焚光鏡圖像等。當(dāng)需要時，已知可以通過在患者 的皮膚上放置基準(zhǔn)組件來將這些圖像與實物對正(register)，其中， 基準(zhǔn)組件具有預(yù)定形狀且可用模式識別軟件(如傳統(tǒng)的分割子程序) 作為圖像數(shù)據(jù)中的基準(zhǔn)物識別出來。
位置傳感器已知可以放置在插入患者體內(nèi)的醫(yī)療器械上，以允 許對醫(yī)療器械在患者體內(nèi)的位置進(jìn)行追蹤。這種位置傳感器是已知 的諸如可向Biosense-Webster購買的基于交流電的系統(tǒng)或是可向 Ascension Technology Corporation購買的基于直流電的系統(tǒng)的位置 感測系統(tǒng)的一部分。
然而，科學(xué)家和工程師們?nèi)栽诶^續(xù)尋求識另'j患者圖像數(shù)據(jù)中的 實物基準(zhǔn)方面的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第 一 實施方式的第 一表達(dá)形式是包括基準(zhǔn)組件和位置 傳感器的醫(yī)療設(shè)備。當(dāng)出現(xiàn)在患者的圖像數(shù)據(jù)中時，基準(zhǔn)組件可作 為至少一部分基準(zhǔn)物被識別出來?；鶞?zhǔn)組件可連接到患者。位置傳 感器適于提供位置數(shù)據(jù)。位置傳感器可在基準(zhǔn)組件上的預(yù)定位置處
6且以相對于基準(zhǔn)組件預(yù)定的方向連接到基準(zhǔn)組件。
本發(fā)明的第二實施方式的第一表達(dá)形式是包括基準(zhǔn)組件和位置 傳感器的醫(yī)療設(shè)備。當(dāng)出現(xiàn)在患者的圖像數(shù)據(jù)中時，基準(zhǔn)組件可作 為至少一部分基準(zhǔn)物被識別出來。基準(zhǔn)組件可連接到患者。位置傳 感器適于提供位置數(shù)據(jù)。位置傳感器可在基準(zhǔn)組件上的預(yù)定位置處
組件上。
本發(fā)明的第三實施方式的第一表達(dá)形式是包括數(shù)字計算機(jī)可讀 程序的存儲媒介，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)中包括位置傳感器的至少 一個部分中 的每一個的預(yù)定形狀且作為數(shù)字計算機(jī)的輸入被接收時，程序指令
數(shù)字計算機(jī)將該預(yù)定形狀作為患者的圖像數(shù)據(jù)中的實物基準(zhǔn)的至少 一部分識別出來。位置傳感器適于提供位置數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的第三實施方式的第二表達(dá)形式是包括位置傳感器和存 儲媒介的醫(yī)療設(shè)備。位置傳感器的至少一個部分的每一個都具有預(yù) 定形狀。存儲媒介包括數(shù)字計算機(jī)可讀程序，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)中包括位 置傳感器的至少一個部分中的每一個的預(yù)定形狀且作為數(shù)字計算機(jī) 的輸入被接收時，程序指令數(shù)字計算機(jī)將該預(yù)定形狀作為患者的圖 像數(shù)據(jù)中的實物基準(zhǔn)的至少 一 部分識別出來。位置傳感器適于提供 位置數(shù)據(jù)。
從本發(fā)明的一種或多種實施方式可以獲得一 些好處和優(yōu)點。在 第 一和/或第二實施方式的 一個示例中，圖像數(shù)據(jù)相關(guān)于基準(zhǔn)組件， 基準(zhǔn)組件相關(guān)于位置傳感器的位置，且位置傳感器的位置相關(guān)于參 考坐標(biāo)系，從而允許形成與參考坐標(biāo)系對正的圖像數(shù)據(jù)的圖像表示 以及顯示該圖像表示的圖像。在一種變型中，基準(zhǔn)組件可連接到患 者的皮膚表面，獲取圖像數(shù)據(jù)，然后將基準(zhǔn)組件移除，并在形成圖 像表示的數(shù)天之后將基準(zhǔn)組件重新連接到同樣的皮膚表面，此時被 連接/設(shè)置的傳感器的位置被索引到參考坐標(biāo)系，顯示和使用圖像表 示的圖像，同時對患者進(jìn)行醫(yī)學(xué)治療。在一種醫(yī)學(xué)治療中，醫(yī)療器 械具有自己的位置傳感器，且醫(yī)療器械的至少一部分的圖像被形成且重疊顯示在患者的圖像上?？梢灶愃频貞?yīng)用第三實施方式的示例。


圖1為本發(fā)明的第一實施方式的示意圖，示出了包括基準(zhǔn)組件 和位置傳感器(二者均以較大比例示出)的頂平面視圖的醫(yī)療設(shè)備，
其中，基準(zhǔn)組件連接到患者，位置傳感器連接到基準(zhǔn)組件；
圖2為圖1的一部分的示意圖，示出了患者身上的位置指示器
的頂平面視圖，示出了基準(zhǔn)組件及其栓孔的頂平面視圖，以及示出
了位置傳感器及其栓的底平面視圖，其中位置傳感器尚未連接到基
準(zhǔn)組件且基準(zhǔn)組件尚未連接到患者；
圖3為顯示監(jiān)視器的示意圖，數(shù)字計算機(jī)在該顯示監(jiān)視器上顯
示與參考坐標(biāo)系對正的患者的圖像數(shù)據(jù)的圖像表示的圖像，其中圖
像中示出了圖1的基準(zhǔn)組件；
圖4為本發(fā)明的第二實施方式的示意圖，示出了包括基準(zhǔn)組件
和位置傳感器(二者均以較大比例示出)的頂平面視圖的醫(yī)療設(shè)備，
其中，基準(zhǔn)組件連接到患者，位置傳感器鄰近基準(zhǔn)組件設(shè)置但不連
接到基準(zhǔn)組件；
圖5為圖3的一部分的示意圖，示出了患者身上的位置指示器 的頂平面視圖，示出了基準(zhǔn)組件的頂平面視圖，以及示出了位置傳 感器的頂平面視圖，其中位置傳感器尚未鄰近基準(zhǔn)組件設(shè)置且基準(zhǔn) 組件尚未連接到患者；
圖6為監(jiān)視顯示器的示意圖，數(shù)字計算機(jī)在該監(jiān)視顯示器上顯 示與參考坐標(biāo)系對正的患者的圖像數(shù)據(jù)的圖像表示的圖像，其中圖 像中示出了圖4的基準(zhǔn)組件；
圖7為本發(fā)明的第三實施方式的示意圖，示出了包括位置傳感 器的頂平面視圖的醫(yī)療設(shè)備，其中位置傳感器連接到患者；
圖8為圖7的一部分的示意圖，示出了患者身上的位置指示器 的頂平面視圖，以及示出了位置傳感器的頂平面視圖，其中位置傳 感器尚未連接到患者；以及圖9為監(jiān)視顯示器的示意圖，數(shù)字計算機(jī)在該監(jiān)視顯示器上顯
示與參考坐標(biāo)系對正的患者的圖像數(shù)據(jù)的圖像表示的圖像，其中圖
像中示出了圖7的位置傳感器。
具體實施例方式
在具體解釋本發(fā)明的幾種實施方式之前，應(yīng)當(dāng)注意本發(fā)明的應(yīng) 用或使用不應(yīng)局限于附圖及說明書中所描述的零件和步驟的結(jié)構(gòu)和 配置的細(xì)節(jié)。本發(fā)明的示出的實施方式可以在其他實施方式、方法、 變形和修改中實施或并入其他實施方式、方法、變形和修改，且可 以多種方式實踐或?qū)嵭小４送?，除非另外指明，這里使用的術(shù)語和 表達(dá)是為了描述本發(fā)明的示出的實施方式便于讀者理解的目的而選 擇的，因此不應(yīng)對本發(fā)明造成限制。
還應(yīng)理解，下述應(yīng)用、示例等中的任何一個或多個可以與其它 下述應(yīng)用、實施例等中的任何一個或多個結(jié)合。
圖1至圖3示出了本發(fā)明的第一實施方式。圖1至圖3的實施 方式的第一表達(dá)形式是包括基準(zhǔn)組件12和位置傳感器14的醫(yī)療設(shè) 備10。當(dāng)出現(xiàn)在患者18的圖像數(shù)據(jù)16中時，基準(zhǔn)組件12可作為基 準(zhǔn)物的至少一部分被識別出來?；鶞?zhǔn)組件12可連接到患者18。位置 傳感器14適于提供位置數(shù)據(jù)。位置傳感器14可在基準(zhǔn)組件12上的 預(yù)定位置處且以相對于基準(zhǔn)組件12預(yù)定的方向連接到基準(zhǔn)組件12。 應(yīng)當(dāng)注意，基準(zhǔn)組件12具有預(yù)定形狀，當(dāng)出現(xiàn)在患者的圖像數(shù)據(jù)中 時其可以被識別為相對于生物形狀的"加工"形狀。還應(yīng)當(dāng)注意， 位置傳感器14可以是有線或無線的傳感器。
適于提供位置數(shù)據(jù)的位置傳感器14的示例包括但不限于可向 Biosense-Webster購買的基于交流電的位置感測系統(tǒng)的位置傳感器 或可向Ascension Technology Corporation購買的基于直力乾電的4立置 感測系統(tǒng)的位置傳感器。應(yīng)當(dāng)注意，如在描述圖1至圖3的實施方 式中所使用的，術(shù)語"位置"包括多達(dá)6個自由度，因此計算位置 包括計算傳感器14相對于參考坐標(biāo)系的二維或三維位置(平移)和二或三個方向角度(對齊)。在乂>開號為2006/0089624的美國專利 申請公開文獻(xiàn)中描述了適于提供位置數(shù)據(jù)的位置傳感器14的 一 種實 施方式的操作。
圖像數(shù)據(jù)16的示例包括但不限于超聲波圖像數(shù)據(jù)、x射線圖像 數(shù)據(jù)、計算機(jī)斷層掃描(CT)圖像數(shù)據(jù)、正電子發(fā)射(PET)圖像 數(shù)據(jù)、磁共振(MRI)圖像數(shù)據(jù)和熒光鏡圖像數(shù)據(jù)?？上駻nnArbor， Michigan的Materialise購買的Mimics是由2D的CT掃描和MRI掃 描形成可操作的3D顯示圖像的計算機(jī)程序的示例。
在圖1至圖3的實施方式的一種實現(xiàn)形式中，位置傳感器14連 接到基準(zhǔn)組件12。在一種變型中，該連接為臨時連接，即意味著在 不對位置傳感器14和基準(zhǔn)組件12中的一個或兩個造成損傷的條件 下可以將位置傳感器14從基準(zhǔn)組件12上拆下。在另一種變型中， 該連接為永久連接，即意味著在不對位置傳感器14和基準(zhǔn)組件12 中的 一個或兩個造成損傷的條件下不能將位置傳感器14從基準(zhǔn)組件 12上拆下。
在圖1至圖3的實施方式的一種應(yīng)用中，基準(zhǔn)組件12可作為基 準(zhǔn)物被識別。在一種變型中，基準(zhǔn)組件12的整個形狀的一部分可以 作為基準(zhǔn)物被識別。在另一種變型中，基準(zhǔn)組件12的整個形狀可以 作為基準(zhǔn)物被識別。在其他的應(yīng)用中，基準(zhǔn)組件12 (或其一個或多 個部分)以及位置傳感器14 (或其一個或多個部分) 一起可作為基 準(zhǔn)物#1識別。在任何一種或兩種應(yīng)用中，獨立的部分可以作為獨立 的基準(zhǔn)物被識別。
在圖1至圖3的實施方式的第一配置中，患者18具有皮膚20, 其中皮膚20具有皮膚表面22，其中基準(zhǔn)組件12可在不刺穿皮膚表 面22的條件下連接到皮膚表面22,且其中位置傳感器14可在不刺 穿皮膚表面22的條件下連接到基準(zhǔn)組件12。在一種變型中，基準(zhǔn)組 件12粘接到皮膚表面22。在一種相同或不同的變型中，位置傳感器 14具有栓15,基準(zhǔn)組件12具有栓孔13,且栓15可與栓孔13連接 地接合。在一種未示出的變型中，位置傳感器具有傳感器主體和傳
10感器，其中傳感器主體具有傳感器位置和旋轉(zhuǎn)方向特征，使得只有 在傳感器位置和旋轉(zhuǎn)方向上傳感器才可連接到傳感器主體。技術(shù)人 員可想到其他的連接變型和其他修改。
本發(fā)明的第一方法適用于使用醫(yī)療設(shè)備10的第一配置，且包括
步驟a)至g)。步驟a)包括將位置指示器24放置在皮膚表面22 上基準(zhǔn)組件12將要與皮膚表面22連接的位置處，其中位置指示器 24也指示基準(zhǔn)組件12在皮膚表面22上的希望方向。步驟b)包括， 在步驟a)之后，在位置指示器24處以希望方向?qū)⒒鶞?zhǔn)組件12連接 到皮膚表面22。步驟c)包括，在步驟b)之后，獲取患者18的圖 像數(shù)據(jù)16,其中基準(zhǔn)組件12出現(xiàn)在圖像數(shù)據(jù)16中。步驟d)包括， 在步驟c)之后，將基準(zhǔn)組件12從皮膚表面22去除，而把位置指示 器24留在皮膚表面22上。步驟e)包括，在步驟a)到步驟d)后 的隨后時間，在位置指示器24處以希望方向?qū)⒒鶞?zhǔn)組件12重新連 接到皮膚表面22。步驟f)包括，在步驟e)之后，當(dāng)位置傳感器14 被連接到重新連接的基準(zhǔn)組件12時，至少使用識別出的預(yù)定形狀以 及索引到參考坐標(biāo)系的位置傳感器14的位置來形成索引到參考坐標(biāo) 系的圖像數(shù)據(jù)16的圖像表示。步驟g)包括，在步驟f)之后，顯示 圖像表示的圖像2 6 。應(yīng)當(dāng)注意不管位置傳感器14是否連接到基準(zhǔn)組 件12,步驟c)都可以執(zhí)行。
在第一方法的一種實現(xiàn)形式中，位置數(shù)據(jù)和/或圖像數(shù)據(jù)16已經(jīng) 被索引，因此步驟e)不執(zhí)行這種索引。在第一方法的一種不同的實 現(xiàn)形式中，位置數(shù)據(jù)和/或圖像數(shù)據(jù)16尚未被索引，因此步驟e)執(zhí) 行這種索引。
在第一方法的一種實例中，位置傳感器14 一皮認(rèn)為是Biosense Webster的位置感測系統(tǒng)的位置傳感器，且數(shù)字計算機(jī)使用這種系統(tǒng) 的發(fā)送器(未示出)來將位置傳感器14的位置數(shù)據(jù)用于參考坐標(biāo)系。 因此，位置傳感器14的位置可以被索引到參考坐標(biāo)系。因為圖像數(shù) 據(jù)16與相對于所連接的位置傳感器14具有預(yù)定位置的基準(zhǔn)組件12 相關(guān)，因此可以建立與參考坐標(biāo)系對正的圖像26的圖像表示。在第一方法的一種運用中，步驟g)在顯示監(jiān)視器28上顯示圖 像26。顯示監(jiān)視器28的示例包括但不限于計算機(jī)顯示器、護(hù)目鏡顯 示屏以及可顯示投射的圖像的房間墻壁。在一種變型中，存儲媒介 30包括數(shù)字計算機(jī)32可讀程序，該程序指令數(shù)字計算機(jī)32執(zhí)行第 一種方法的步驟f)至步驟g)。
在一種示例中，圖像26為三維可操作圖像，且還包括計算機(jī)輸 入裝置34,該計算機(jī)輸入裝置操作地連接到數(shù)字計算機(jī)32以允許用 戶操作顯示監(jiān)視器28上的三維可操作圖像。輸入裝置34的示例包 括但不限于鍵盤和鼠標(biāo)。在一種不同的示例中，圖像為二維不可操 作圖像。
在第一方法的一種變型中，步驟e)在執(zhí)行步驟a)至步驟d) 后至少24小時執(zhí)行。在同樣或不同的變型中，位置指示器24為在 皮膚表面22上的基準(zhǔn)組件12的隱形墨水輪廓(如圖2所示的在紫 外線下可見的紫外線墨水輪廓)或在皮膚表面上的基準(zhǔn)組件的清晰 貼花輪廓。在一種修改中，輪廓為不對稱的并且與基準(zhǔn)組件12的不 對稱形狀匹配，使得基準(zhǔn)組件12在皮膚表面22上適合定位和對準(zhǔn)。 在同樣或不同的變型中，第一方法還包括在觀看顯示的圖像26的同 時對患者18執(zhí)行醫(yī)學(xué)治療(如外科治療)的步驟。在一種未示出的 醫(yī)學(xué)治療中，醫(yī)療器械具有自己的位置傳感器，且醫(yī)療器械的至少 一部分的圖像被形成且重疊顯示在患者18的圖像26上。技術(shù)人員 可想到其他的變型和修改，包括在執(zhí)行步驟a)至步驟d)后至少15 分鐘執(zhí)行步驟e)，或者在執(zhí)行步驟a)至步驟d)后的更短或更長 的時間間隔執(zhí)行步驟e)。在一種非限制性的示例中，已經(jīng)在執(zhí)行步 驟a)至步驟d)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)的圖像區(qū)進(jìn)行MRI或CT成像的患者被 迅速移到該醫(yī)療機(jī)構(gòu)的手術(shù)區(qū)來執(zhí)行步驟e)至步驟g)。
在圖1至圖3的實施方式的未示出的第二種配置中，基準(zhǔn)組件 可連接到患者的內(nèi)部骨骼特征部分上。在未示出的第三種配置中， 基準(zhǔn)組件可連接到患者的皮膚下，且位置傳感器具有適于穿刺皮膚 來連接到基準(zhǔn)組件的至少一個部分。在第四種配置中，基準(zhǔn)組件可
12連接到患者的皮膚內(nèi)，且位置傳感器具有適于穿刺皮膚表面來連接 到基準(zhǔn)組件的至少一個部分。在第五種配置中，基準(zhǔn)組件可連接到 患者的假體。
圖4至圖6示出了本發(fā)明的第二實施方式。圖4至圖6的實施 方式的第一表達(dá)形式是包括基準(zhǔn)組件112和位置傳感器114的醫(yī)療 設(shè)備110。當(dāng)出現(xiàn)在患者118的圖像數(shù)據(jù)116中時基準(zhǔn)組件112可作 為基準(zhǔn)物的至少一部分被識別出來?；鶞?zhǔn)組件112可連接到患者 118。位置傳感器114適于提供位置數(shù)據(jù)。位置傳感器114可在基準(zhǔn) 組件112上的預(yù)定位置處、以相對于基準(zhǔn)組件112的預(yù)定方向鄰近 基準(zhǔn)組件112設(shè)置而不連接到基準(zhǔn)組件112。應(yīng)當(dāng)注意基準(zhǔn)組件112 具有預(yù)定形狀，當(dāng)出現(xiàn)在患者的圖像數(shù)據(jù)中時其可以被識別為相對 于生物形狀的"加工"形狀。
在圖4至圖6的實施方式的一種實現(xiàn)形式中，位置傳感器114 在基準(zhǔn)組件112上的預(yù)定位置處、以相對于基準(zhǔn)組件112預(yù)定的方 向、鄰近基準(zhǔn)組件112設(shè)置而不連接到基準(zhǔn)組件112。
在圖4至圖6的實施方式的一種應(yīng)用中，基準(zhǔn)組件112可作為 基準(zhǔn)物纟皮識別。
在圖4至圖6的實施方式的第一配置中，患者118具有皮膚120， 其中皮膚120具有皮膚表面122,其中基準(zhǔn)組件112可在不刺穿皮膚 表面122的條件下連接到皮膚表面122,且其中位置傳感器114可在 不刺穿皮膚表面122的條件下鄰近基準(zhǔn)組件112地連接到皮膚表面 122。在一種變型中，基準(zhǔn)組件112和位置傳感器114均粘接到皮膚 表面122。在一種同樣或不同的變型中，位置傳感器114和基準(zhǔn)組件 112均具有形狀互補的部分，形狀互補的部分允許位置傳感器114 在基準(zhǔn)組件112上的希望位置處、以相對于基準(zhǔn)組件112的希望對 準(zhǔn)方向鄰近基準(zhǔn)組件112設(shè)置。
本發(fā)明的第二方法是用于使用醫(yī)療設(shè)備110的第一配置，且包 括步驟a)至步驟g)。步驟a)包括將位置指示器124放置在皮膚 表面122上的基準(zhǔn)組件112將要與皮膚表面122連接的位置處，其中位置指示器124也指示基準(zhǔn)組件112在皮膚表面221上的希望方 向。步驟b)包括，在步驟a)之后，在位置指示器124處以希望方 向?qū)⒒鶞?zhǔn)組件112連接到皮膚表面122。步驟c)包括，在步驟b) 之后，獲取患者118的圖像數(shù)據(jù)116，其中基準(zhǔn)組件112出現(xiàn)在圖像 數(shù)據(jù)116中。步驟d)包括，在步驟c)之后，將基準(zhǔn)組件112從皮 膚表面122去除，而把位置指示器124留在皮膚表面122上。步驟e) 包括，在步驟a)到步驟d)后的隨后時間后，在位置指示器124處 以希望方向?qū)⒒鶞?zhǔn)組件112重新連接到皮膚表面122。步驟f)包括， 在步驟e)之后，當(dāng)位置傳感器114被鄰近重新連接的基準(zhǔn)組件112 設(shè)置時，至少使用識別出的預(yù)定形狀以及索引到參考坐標(biāo)系的位置 傳感器114的位置來形成索引到參考坐標(biāo)系的圖像數(shù)據(jù)116的圖像 表示。步驟g)包括，在步驟f)之后，顯示圖像表示的圖像126。 應(yīng)當(dāng)注意不管位置傳感器114是否在基準(zhǔn)組件112上的希望位置處、 以相對于基準(zhǔn)組件112的希望對準(zhǔn)方向鄰近重新連接的基準(zhǔn)組件 112 (如在基準(zhǔn)組件的側(cè)面或頂面)設(shè)置，步驟c)都可以執(zhí)行。
在第二方法的一種實例中，位置傳感器114被認(rèn)為是Biosense Webster的位置感測系統(tǒng)的位置傳感器，且數(shù)字計算機(jī)使用這種系統(tǒng) 的發(fā)送器(未示出)來將位置傳感器114的位置數(shù)據(jù)用于參考坐標(biāo) 系。因此，位置傳感器114的位置可以被索引到參考坐標(biāo)系。因為 圖像數(shù)據(jù)116與相對于適合地鄰近設(shè)置的位置傳感器114具有預(yù)定 位置的基準(zhǔn)組件112相關(guān)，因此可以建立與參考坐標(biāo)系對正的圖像 126的圖像表示。
在第二方法的一種運用中，步驟g)在顯示監(jiān)視器128上顯示圖 像126。在一種變型中，存儲媒介130包括數(shù)字計算機(jī)132可讀程序， 該程序指令數(shù)字計算機(jī)132執(zhí)行第二方法的步驟f)和步驟g)。
在一種示例中，圖像126為三維可操作圖像，且還包括計算機(jī) 輸入裝置134，該計算機(jī)輸入裝置操作地連接到數(shù)字計算機(jī)132以允 許用戶操作顯示監(jiān)視器128上的三維可操作圖像。在一種不同的示 例中，圖像為二維不可操作圖像。在第二方法的一種變型中，在執(zhí)行步驟a)至步驟d)后至少24 小時執(zhí)行步驟e)。在同樣或不同的變型中，位置指示器124為在皮 膚表面122上的基準(zhǔn)組件112的隱形墨水輪廓(如圖5所示的在紫 外線下可見的紫外線墨水輪廓)或在皮膚表面上的基準(zhǔn)組件的清晰 貼花輪廓。在一種修改中，輪廓為不對稱的并且與基準(zhǔn)組件112的 不對稱形狀匹配，使得基準(zhǔn)組件112在皮膚表面122上適合地定位 和對準(zhǔn)。在同樣或不同的變型中，第二方法還包括在觀看顯示的圖 像126的同時對患者118執(zhí)行醫(yī)學(xué)治療(如外科治療)的步驟。在 一種未示出的醫(yī)學(xué)治療中，醫(yī)療器械具有自己的位置傳感器，且醫(yī) 療器械的至少一部分的圖像被形成且重疊顯示在患者118的圖像 126上。
圖7至圖9示出了本發(fā)明的第三實施方式。圖7至圖8的實施 方式的第一表達(dá)形式是包含數(shù)字計算機(jī)232可讀程序的存儲媒介 230，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)216中包括位置傳感器214的至少一個部分中的每 一個的預(yù)定形狀且作為數(shù)字計算機(jī)232的輸入被接收時，程序指令 數(shù)字計算機(jī)232將該預(yù)定形狀作為患者218的圖像數(shù)據(jù)216中的實 物基準(zhǔn)的至少一部分識別出來。位置傳感器214適于提供位置數(shù)據(jù)。 應(yīng)當(dāng)注意短語"至少一個部分"包括"整體"。在一種示例中，程 序包括傳統(tǒng)的分段子程序以識別預(yù)定形狀。
存儲媒介的示例包括但不限于臨時計算機(jī)存儲器和永久計算機(jī) 存儲器，如RAM、硬盤驅(qū)動器、CD等。
在圖7至圖9的實施方式的第一表達(dá)形式的一種實現(xiàn)形式中， 所述至少一個部分適于在患者218的醫(yī)學(xué)治療過程中相對于患者 218具有固定位置。在同樣或不同的實現(xiàn)形式中，程序指令數(shù)字計算 機(jī)232至少使用識別出的預(yù)定形狀以及索引到參考坐標(biāo)系的位置傳 感器的位置來形成索引到參考坐標(biāo)系的圖像數(shù)據(jù)216的圖像表示， 且程序指令數(shù)字計算機(jī)232顯示該圖像表示的圖像226(如在顯示監(jiān) 視器228上)。應(yīng)當(dāng)注意，指令數(shù)字計算機(jī)232形成索引到參考坐 標(biāo)系的圖像數(shù)據(jù)216的圖像表示的代碼可以由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員
15在不進(jìn)行過多實驗的條件下編寫。
在圖7至圖9的實施方式的第一表達(dá)形式的一種延伸中，位置 指示器224 (與前述位置指示器24和124類似)設(shè)置在患者218身 上，且位置傳感器214可在位置指示器224上且與位置指示器224 對準(zhǔn)地設(shè)置在患者218身上。
圖7至圖9的實施方式的第二表達(dá)形式是包含位置傳感器214 和存儲媒介230的醫(yī)療設(shè)備210。位置傳感器214包括各自具有預(yù)定 形狀的至少一個部分。存儲媒介230包含數(shù)字計算機(jī)232可讀程序， 當(dāng)圖像數(shù)據(jù)216包括至少一個部分中的每一個的預(yù)定形狀且作為數(shù) 字計算機(jī)232的輸入被接收時，該程序命令數(shù)字計算機(jī)232將這些 預(yù)定形狀作為患者218的圖像數(shù)據(jù)216中的實物基準(zhǔn)的至少一部分 識別出來。位置傳感器214適于提供位置數(shù)據(jù)。
應(yīng)當(dāng)注意，圖7至圖9的實施方式的第一表達(dá)形式的實現(xiàn)形式 等可同等地應(yīng)用于圖7至圖9的實施方式的第二表達(dá)形式。
從本發(fā)明的一種或多種實施方式可以獲得一些好處和優(yōu)點。在 第 一 和/或第二實施方式的 一 種示例中，圖像數(shù)據(jù)相關(guān)于基準(zhǔn)組件， 基準(zhǔn)組件相關(guān)于位置傳感器的位置，且位置傳感器的位置相關(guān)于參 考坐標(biāo)系，從而允許形成與參考坐標(biāo)系對正的圖像數(shù)據(jù)的圖像表示 以及顯示該圖像表示的圖像。在一種變型中，基準(zhǔn)組件可連接到患 者的皮膚表面，獲取圖像數(shù)據(jù)，然后將基準(zhǔn)組件移除，并在形成圖 像表示的數(shù)天之后將基準(zhǔn)組件重新連接到同樣的皮膚表面，此時被 連接/設(shè)置的傳感器的位置被索引到參考坐標(biāo)系，顯示和使用圖像表 示的圖像，同時對患者進(jìn)行醫(yī)學(xué)治療。在一種醫(yī)學(xué)治療中，醫(yī)療器 械具有自己的位置傳感器，且醫(yī)療器械的至少一部分的圖像被形成 且重疊顯示在患者的圖像上。可以類似地應(yīng)用第三實施方式的示例。
雖然通過若干實施方式和方法及其實現(xiàn)形式和應(yīng)用等描述了本 發(fā)明，但申請人并不意于將權(quán)利要求書的精神和范圍局限或限制于 這樣的細(xì)節(jié)。在不脫離本發(fā)明的范圍的條件下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可 以想到許多變型、改變和替代。應(yīng)當(dāng)理解，上述描述是作為示例提供的，在不脫離權(quán)利要求書的范圍和精神的條件下，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以想到其他的修改。
權(quán)利要求
1.包括基準(zhǔn)組件和位置傳感器的醫(yī)療設(shè)備，其中，當(dāng)出現(xiàn)在患者的圖像數(shù)據(jù)中時，所述基準(zhǔn)組件能夠作為基準(zhǔn)物的至少一部分被識別出來，所述基準(zhǔn)組件能夠連接到患者，所述位置傳感器適于提供位置數(shù)據(jù)，且所述位置傳感器能夠在所述基準(zhǔn)組件上的預(yù)定位置處以相對于所述基準(zhǔn)組件預(yù)定的方向連接到所述基準(zhǔn)組件。
2. 如權(quán)利要求1所述的醫(yī)療設(shè)備，其中，所述位置傳感器連接到所述基準(zhǔn)組件。
3. 如權(quán)利要求1所述的醫(yī)療設(shè)備，其中，所述基準(zhǔn)組件能夠作為基準(zhǔn)物被識別出來。
4. 如權(quán)利要求1所述的醫(yī)療設(shè)備，其中，患者具有皮膚，皮膚具有皮膚表面，所述基準(zhǔn)組件能夠在不穿刺皮膚表面的條件下連接到皮膚表面，且所述位置傳感器能夠在不穿刺皮膚表面的條件下連接到所述基準(zhǔn)組件。
5. —種用于使用如權(quán)利要求4所述的醫(yī)療設(shè)備的方法，包括以下步驟a) 將位置指示器放置在皮膚表面上所述基準(zhǔn)組件將要與皮膚表面連接的位置處，其中，所述位置指示器也指示所述基準(zhǔn)組件在所述皮膚表面上的希望方向；b) 在步驟a)之后，在所述位置指示器處以所述希望方向?qū)⑺龌鶞?zhǔn)組件連接到皮膚表面；c) 在步驟b)之后，獲取患者的圖像數(shù)據(jù)，其中所述基準(zhǔn)組件出現(xiàn)在所述圖像數(shù)據(jù)中；d) 在步驟c)之后，將所述基準(zhǔn)組件從皮膚表面去除，而把所述位置指示器留在皮膚表面上；e) 在步驟a)到步驟d)后的隨后時間，在所述位置指示器處以所述希望方向?qū)⑺龌鶞?zhǔn)組件重新連接到皮膚表面；f) 在步驟e)之后，當(dāng)所述位置傳感器被連接到重新連接的所述基準(zhǔn)組件時，至少使用識別出的預(yù)定形狀以及索引到參考坐標(biāo)系的所述位置傳感器的位置來形成索引到參考坐標(biāo)系的所述圖像數(shù)據(jù)的圖像表示；以及g)在步驟f)之后，顯示所述圖像表示的圖像。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，步驟e)在執(zhí)行步驟a)至步驟d)后至少24小時執(zhí)行。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述位置指示器為設(shè)置在皮膚表面上的所述基準(zhǔn)組件的隱形墨水輪廓。
8. 包括基準(zhǔn)組件和位置傳感器的醫(yī)療設(shè)備，其中，當(dāng)出現(xiàn)在患者的圖像數(shù)據(jù)中時，所述基準(zhǔn)組件能夠作為基準(zhǔn)物的至少 一部分被識別出來，所述基準(zhǔn)組件能夠連接到患者，所述位置傳感器適于提供位置數(shù)據(jù)，且所述位置傳感器能夠在所述基準(zhǔn)組件上的預(yù)定位置處以相對于所述基準(zhǔn)組件預(yù)定的方向鄰近所述基準(zhǔn)組件設(shè)置而不連接到基準(zhǔn)組件。
9. 如權(quán)利要求8所述的醫(yī)療設(shè)備，其中，所述位置傳感器在所述基準(zhǔn)組件上的預(yù)定位置處以相對于所述基準(zhǔn)組件預(yù)定的方向鄰近所述基準(zhǔn)組件設(shè)置而不連接到基準(zhǔn)組件。
10. 如權(quán)利要求8所述的醫(yī)療設(shè)備，其中，所述基準(zhǔn)組件能夠作為基準(zhǔn)物被識別出來。
11. 如權(quán)利要求8所述的醫(yī)療設(shè)備，其中，患者具有皮膚，皮膚具有皮膚表面，所述基準(zhǔn)組件能夠在不穿刺皮膚表面的條件下連接到皮膚表面，且所述位置傳感器能夠在不穿刺皮膚表面的條件下鄰近所述基準(zhǔn)組件地連接到皮膚表面。
12. —種用于使用如權(quán)利要求11所述的醫(yī)療設(shè)備的方法，包括以下步驟a) 將位置指示器放置在皮膚表面上所述基準(zhǔn)組件將要與皮膚表面連接的位置處，其中，所述位置指示器也指示所述基準(zhǔn)組件在皮膚表面上的希望方向；b) 在步驟a)之后，在所述位置指示器處以所述希望方向?qū)⑺龌鶞?zhǔn)組件連接到皮膚表面；c) 在步驟b)之后，獲取患者的圖像數(shù)據(jù)，其中所述基準(zhǔn)組件出現(xiàn)在所述圖像數(shù)據(jù)中；d) 在步驟c)之后，將所述基準(zhǔn)組件從皮膚表面去除，而把所述位置指示器留在皮膚表面上；e) 在步驟a)到步驟d)后的隨后時間，在所述位置指示器處以所述希望方向?qū)⑺龌鶞?zhǔn)組件重新連接到皮膚表面；f) 在步驟e)之后，當(dāng)所述位置傳感器被鄰近重新連接的所述基準(zhǔn)組件設(shè)置時，至少使用識別出的預(yù)定形狀以及索引到參考坐標(biāo)系的所述位置傳感器的位置來形成索引到參考坐標(biāo)系的所述圖像數(shù)據(jù)的圖像表示；以及g) 在步驟f)之后，顯示所述圖像表示的圖像。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，步驟e)在執(zhí)行步驟a)至步驟d)后至少24小時執(zhí)行。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述位置指示器為設(shè)置在皮膚表面上的所述基準(zhǔn)組件的隱形墨水輪廓。
15. —種包括數(shù)字計算機(jī)可讀程序的存儲媒介，當(dāng)患者的圖像數(shù)據(jù)中包括位置傳感器的至少一個部分中的每一個的預(yù)定形狀且作為所述數(shù)字計算機(jī)的輸入被接收時，所述程序指令所述數(shù)字計算機(jī)將所述預(yù)定形狀作為所述圖像數(shù)據(jù)中的實物基準(zhǔn)的至少 一部分識別出來，其中，所述位置傳感器適于提供位置數(shù)據(jù)。
16. 如權(quán)利要求15所述的存儲媒介，其中，所述至少一個部分能夠在患者的醫(yī)學(xué)治療過程中相對于患者具有固定位置。
17. 如權(quán)利要求16所述的存儲媒介，其中，所述程序指令所述數(shù)字計算機(jī)至少使用所述識別出的預(yù)定形狀以及索引到參考坐標(biāo)系的所述位置傳感器的位置來形成索引到所述參考坐標(biāo)系的所述圖像數(shù)據(jù)的圖像表示，且所述程序指令所述數(shù)字計算機(jī)顯示所述圖像表示的圖像。
18. 包括位置傳感器和存儲媒介的醫(yī)療設(shè)備，其中，所述位置傳感器包括各自具有預(yù)定形狀的至少 一 個部分，所述存儲媒介包括數(shù)字計算機(jī)可讀程序，所述程序指令數(shù)字計算機(jī)將所述至少一個部分中的每一 個的預(yù)定形狀作為患者的圖像數(shù)據(jù)中的實物基準(zhǔn)的至少一部分識別出來，且所述位置傳感器適于提供位置數(shù)據(jù)。
19. 如權(quán)利要求18所述的醫(yī)療設(shè)備，其中，所述至少一個部分適于在患者的醫(yī)學(xué)治療過程中相對于患者具有固定位置。
20. 如權(quán)利要求19所述的醫(yī)療設(shè)備，其中，所述程序指令所述數(shù)字計算機(jī)至少使用所述識別出的預(yù)定形狀以及索引到參考坐標(biāo)系的所述位置傳感器的位置來形成索引到所述參考坐標(biāo)系的所述圖像數(shù)據(jù)的圖像表示，且所述程序指令所述數(shù)字計算機(jī)顯示所述圖像表示的圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包括基準(zhǔn)組件和位置傳感器的醫(yī)療設(shè)備。當(dāng)出現(xiàn)在患者的圖像數(shù)據(jù)中時，該組件能夠作為基準(zhǔn)物的至少一部分被識別出來。該組件能夠連接到患者。傳感器能夠在組件上的預(yù)定位置和方向上連接到組件或者能夠在預(yù)定位置和方向上鄰近組件定位而不連接到組件。公開了一種包括程序的存儲媒介，該程序指令計算機(jī)將位置傳感器的至少一個部分的每一個的預(yù)定形狀作為患者圖像數(shù)據(jù)中的實物基準(zhǔn)的至少一部分識別出來。位置傳感器適于提供位置數(shù)據(jù)。還公開了包括該位置傳感器和存儲媒介的醫(yī)療設(shè)備。
文檔編號A61B5/05GK101662985SQ200880012795
公開日2010年3月3日 申請日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月7日
發(fā)明者J·A·希布納, P·G·里特徹, T·G·迪茨, T·W·V·斯皮格 申請人:伊西康內(nèi)外科公司