用于執(zhí)行索納手術(shù)的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種用于執(zhí)行索納手術(shù)的裝置和方法可包括室坐標(biāo)系統(tǒng)和具有定位技術(shù)的至少一個(gè)探針?？稍谶^程期間連續(xù)地跟蹤探針的位置，使得其位置是已知的并且相對于術(shù)前MRI/CT更新其位置。
【專利說明】用于執(zhí)行索納手術(shù)的系統(tǒng)和方法
相關(guān)申請的交叉引用
[0001 ] 本申請要求2013年10月11日提交的并且題為“APPARATUS FOR AND METHOD OFPERFORMING SONASURGERY(用于執(zhí)行索納手術(shù)(SONASURGERY)的裝置和方法)”美國臨時(shí)申請N0.61 /889，863的權(quán)益，該申請的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]普通外科手術(shù)和專門腹部手術(shù)的領(lǐng)域在過去50年中經(jīng)歷了技術(shù)進(jìn)步，但總體而言可以說經(jīng)歷普外科實(shí)踐的變化很小。首先是開放性手術(shù)-單個(gè)大切口，在大的開放空間中采用大型儀器。然后該領(lǐng)域進(jìn)入腹腔鏡手術(shù)的范圍-多個(gè)較小切口，并且采用減小尺寸的儀器穿過切口。緊接著是機(jī)器人手術(shù)-甚至更小的多個(gè)開口，其插入有供由外部機(jī)動化設(shè)備固定住的小定制工具穿過的端口，由此坐在患者遠(yuǎn)處的外科醫(yī)生能夠采用模仿他的動作的外部電動機(jī)引導(dǎo)手術(shù)。最近單端口手術(shù)已被引入到該領(lǐng)域，由此外科醫(yī)生使用其中具有用于多個(gè)工具的多個(gè)小通道的單個(gè)端口。
[0003]無論技術(shù)，目前手術(shù)方法仍集中于相同的過程，具有相同的手術(shù)問題，并且也許最重要的是，具有相同的結(jié)果。采用已知方法中的每一個(gè)，外科醫(yī)生通常必須使用通過附加的端口引入的直接可視化或光纖成像技術(shù)看他或她在哪里來探測、展開、切割、蜂鳴(buzz)、以及抽吸組織。刀被用來移除成為破壞對象的組織，從而需要手術(shù)視野內(nèi)的用于操縱的室。刀的使用導(dǎo)致出血，從而導(dǎo)致對室的甚至更大的需求以控制出血。外科醫(yī)生經(jīng)常使用術(shù)前(“術(shù)前(preop)”)手術(shù)圖像引導(dǎo)她對世界的心理視圖，但不引導(dǎo)實(shí)際過程，正如放射治療(RT)或立體定向神經(jīng)外科手術(shù)所做的那樣。在普通外科，不在從圖像導(dǎo)出的術(shù)前數(shù)據(jù)和手術(shù)視覺數(shù)據(jù)之間建立聯(lián)系或連接。外科醫(yī)生常常需要助手來幫助保持工具，就像采用開放性手術(shù)，需要光學(xué)成像以便看她在患者體內(nèi)哪里，并且常常需要相信她將通過光學(xué)范圍實(shí)現(xiàn)的可視化的小窗口與患者的整個(gè)范圍相關(guān)聯(lián)的能力。雖然她可使用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建手術(shù)過程的計(jì)劃，但該計(jì)劃的執(zhí)行是完全在外科醫(yī)生的指導(dǎo)和控制下，整個(gè)過程通常基于手動移動和“一次一個(gè)步驟”態(tài)度執(zhí)行。即使采用“機(jī)器人手術(shù)”，也通常沒有進(jìn)行決策或甚至只靠自己移動的傳統(tǒng)意義上的自動化的機(jī)器人。相反，“機(jī)器人”是“沃爾多(waldo)”，其中“機(jī)器人”儀器的移動鏡像反映從實(shí)際手術(shù)視野地理移位的外科醫(yī)生的移動。
[0004]所有腹腔鏡和機(jī)器人過程共有的特征是使用二氧化碳(CO2)氣體對體腔吹氣，以便為外科醫(yī)生創(chuàng)建足夠的空間用以操縱執(zhí)行期望過程所需的儀器。由CO2 (氣腹(pneumoperitoneum)或腹膜后腔積氣(pneumoretroperitoneum))發(fā)展的工作空間取決于呈現(xiàn)給患者的氣體的壓力;CO2吹氣壓力越高，手術(shù)區(qū)的視野越好但并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)越大。
[0005]伴隨CO2吹氣看到的生理效應(yīng)可能是短暫的并從身體對腹內(nèi)壓力的增加、由增加的腹壓導(dǎo)致的呼吸功能的損傷、以及對CO2吸收而言次要的身體化學(xué)的變化的反應(yīng)獲得。在其他方面健康的人將會很好地容忍腹腔鏡，而具有潛在心肺或腎臟疾病的個(gè)體可能不能容忍長時(shí)間的CO2吹氣。此外，患者定位，例如在前列腺切除術(shù)中使用的陡峭的特倫德倫伯臥位(trendelenburg)，可加劇腹腔鏡中的心血管改變。無論如何，對提供吹氣的需要要求附加的設(shè)備、成本、以及可能危及受損患者的生命的潛在并發(fā)癥。
[0006]可以看出，手術(shù)方法的每個(gè)順序進(jìn)步-從開放手術(shù)到腹腔鏡到機(jī)器人學(xué)到“單”端口-可被視為通過所使用的手術(shù)開口和儀器的數(shù)量與尺寸以及通過外科醫(yī)生的手的“位置”修改的開放手術(shù);從外科醫(yī)生的手在患者內(nèi)到在患者外部但毗鄰患者，到遠(yuǎn)離患者。然而，有效地這些相同的手操縱用于切割組織的手術(shù)刀片，由此形成出血，這些相同或其他手必須隨后使該出血停止。
[0007]因此，所期望的是用于手術(shù)消除靶組織的新方法，一個(gè)通常是，消除對刀的需要以及其相關(guān)聯(lián)的出血(如果沒有完全消除)，一個(gè)是允許使用單端口來完成手術(shù)，一個(gè)是提供將術(shù)中數(shù)據(jù)與術(shù)前數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的方式，和/或一個(gè)是允許手術(shù)按在外科醫(yī)生的指導(dǎo)下所計(jì)劃的進(jìn)行但由計(jì)算機(jī)或機(jī)器人執(zhí)行。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，本公開包括一系列可互換的手術(shù)探針?？舍槍μ囟康?諸如解剖、探測、展開、抽吸、活檢、以及改變組織)設(shè)計(jì)每個(gè)探針，所有探針都通過共同的護(hù)套引入，其中每個(gè)探針包括來自列表的至少兩種技術(shù)的某種組合，該列表包括，但不限于，光學(xué)成像、診斷成像、超聲成像、組織改變、觸覺反饋、以及位置驗(yàn)證/跟蹤，從而提供在組織內(nèi)生成瞬時(shí)或永久變化，同時(shí)驗(yàn)證被改變的組織的位置和臨床狀態(tài)和/或周圍組織的狀態(tài)的能力。探針中的每一個(gè)可尺寸不同(例如，長度、直徑等)。技術(shù)或工具可被安裝在剛性或柔性或鉸接的軸的遠(yuǎn)端，其近端可連接至整體組電動機(jī)或連接至遠(yuǎn)程組電動機(jī)，所述電動機(jī)被手動地或在計(jì)算機(jī)控制下激活，以調(diào)整軸的遠(yuǎn)端的位置和/或取向，該軸的遠(yuǎn)端的位置和/或取向與軸自身的位置和取向不同。這些電動機(jī)可控制如下所列的所有或某種組合:近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)軸的彎曲、近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)軸的旋轉(zhuǎn)、以及軸的遠(yuǎn)端的延長。
[0009]具有光學(xué)成像能力的探針可用于確定探針在組織中的位置，可包括，但不限于，用于觀看的光管和透鏡。具有診斷成像能力的探針可包括，但不限于，伽馬技術(shù)、近紅外光技術(shù)、以及疑問超聲(interrogative ultrasound;US)技術(shù)。具有用于評估目標(biāo)和周圍組織的內(nèi)部方面的超聲成像能力的探針可包括，但不限于，包括2-D、3-D掃描、環(huán)狀、線狀、和相控陣列的任何設(shè)計(jì)的可變頻率的成像換能器。具有組織改變技術(shù)(永久地或可逆地)的探針可包括，但不限于，用于通過熱或電或其他手段(諸如，激光，RF、微波、冷沉淀、US、IRC)產(chǎn)生組織的改變的任何形式的技術(shù)。具有觸覺反饋的探針可包括，但不限于，觸覺反饋系統(tǒng)和壓力傳感器。具有用于跟蹤儀器在空間中相對于已知參考點(diǎn)位于何處的位置驗(yàn)證技術(shù)的探針可包括，但不限于，用于標(biāo)識和/或跟蹤對象在三維空間中相對于已知點(diǎn)的位置的任何形式的技術(shù)，諸如，光、電磁、和RF。
[0010]系統(tǒng)的各種自由度的計(jì)算機(jī)或手動控制的運(yùn)動允許調(diào)節(jié)護(hù)套和通過護(hù)套引入的任何探針的形狀和位置，由此探針可通過患者內(nèi)的單個(gè)小開口插入，并且探針的遠(yuǎn)端沿著由治療計(jì)劃系統(tǒng)確定的路徑和方式遞送至目標(biāo)組織，以便對組織成像、評估和潛在地改變組織。
[0011]在本公開的進(jìn)一步實(shí)施例中，具有至少兩個(gè)自由度的靶向設(shè)備可被安裝在患者內(nèi)的創(chuàng)建的或天然的開口上，由此護(hù)套和探針可通過護(hù)套引入并且至少部分地引入患者內(nèi)。這可在與由治療計(jì)劃系統(tǒng)確定的相一致的方向中和/或沿著與由治療計(jì)劃系統(tǒng)確定的相一致的軌跡來完成。
[0012]在本公開的另一實(shí)施例中，用于遞送手術(shù)治療的系統(tǒng)和方法包括:執(zhí)行術(shù)前成像和治療計(jì)劃，以基于探針的已知組織改變特性標(biāo)識要治療的目標(biāo)體積和到該目標(biāo)體積的最佳路徑?？纱_定用于探針引入的最佳端口布置以到達(dá)目標(biāo)體積。定位至建立室坐標(biāo)系統(tǒng)的已知的固定地標(biāo)(landmark)的非侵入形式的成像(諸如US)可用于在治療性干預(yù)時(shí)對目標(biāo)體積的區(qū)域成像。手術(shù)圖像可被融合到術(shù)前圖像，由此將如在術(shù)前圖像中所見的目標(biāo)配準(zhǔn)(register)到室坐標(biāo)系統(tǒng)?？墒褂枚ㄎ患夹g(shù)(諸如電磁或光學(xué)跟蹤系統(tǒng))來標(biāo)識患者表面上的現(xiàn)有的或安裝的地標(biāo)?？赏ㄟ^將其在如由治療計(jì)劃系統(tǒng)確定的術(shù)前圖像上的位置相對于室坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至患者來將單個(gè)端口放置在預(yù)定的位置處。具有包括光管的內(nèi)部阻塞器(obturator)的護(hù)套可以由治療計(jì)劃確定的并且由定位/跟蹤設(shè)備建立的取向通過端口引入?？赏ㄟ^護(hù)套引入或插入一個(gè)或一系列可互換的探針以允許利用所有探針和包括的工具到達(dá)治療的點(diǎn)。可使用結(jié)合到探針(采用或不采用US)中的光纖可視化完成所做的所有工作，并通過將定位技術(shù)結(jié)合到探針中來實(shí)時(shí)地跟蹤并在治療屏幕上顯示探針的位置?？砂葱柰七M(jìn)護(hù)套(如果需要的話)以便隨著手術(shù)進(jìn)行將探針遞送至正確的位置。包括在其所結(jié)合的技術(shù)中的組織改變能力的探針可被引入至目標(biāo)體積，由此允許在不出血且不需要附加端口和儀器的情況下通過單個(gè)端口訪問和改變組織。
[0013]本公開還包括用于遞送手術(shù)治療的系統(tǒng)和方法，其包括執(zhí)行術(shù)前成像和治療計(jì)劃，以基于探針的已知組織改變特性標(biāo)識要治療的目標(biāo)體積和到該目標(biāo)體積的最佳路徑?？纱_定用于探針引入的最佳端口布置以到達(dá)目標(biāo)體積。定位至建立室坐標(biāo)系統(tǒng)的已知的固定地標(biāo)的非侵入形式的成像(諸如US)可用于在治療性干預(yù)時(shí)對目標(biāo)體積的區(qū)域成像。手術(shù)圖像可被融合到術(shù)前圖像，由此將如在術(shù)前圖像中所見的目標(biāo)配準(zhǔn)到室坐標(biāo)系統(tǒng)?？墒褂枚ㄎ患夹g(shù)(諸如電磁或光學(xué)跟蹤系統(tǒng))來標(biāo)識患者表面上的現(xiàn)有的或安裝的地標(biāo)。可通過將其在如由治療計(jì)劃系統(tǒng)確定的術(shù)前圖像上的位置相對于室坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至患者來將單個(gè)端口放置在預(yù)定的位置處。機(jī)動化的靶向系統(tǒng)可被安裝在端口上并且可沿著預(yù)定的且計(jì)算機(jī)控制的軌跡調(diào)整靶向系統(tǒng)的取向。具有包括光管的內(nèi)部阻塞器的護(hù)套可通過靶向系統(tǒng)并且隨后通過端口插入或引入?？赏ㄟ^護(hù)套插入或引入一個(gè)或一系列可互換的探針以允許利用所有探針和包括的工具到達(dá)治療的點(diǎn)，并且在結(jié)合到探針(采用或不采用US)中的光纖可視化下完成所有工作，并通過將定位技術(shù)結(jié)合到探針中來實(shí)時(shí)地跟蹤并且在治療屏幕上顯示工具的位置?？砂葱柰七M(jìn)護(hù)套(如果需要的話)以便隨著手術(shù)進(jìn)行將探針遞送至正確的位置。包括在其所結(jié)合的技術(shù)中的組織改變能力的探針可被引入至目標(biāo)體積，由此允許在不出血且不需要附加端口和儀器的情況下通過單個(gè)端口訪問和改變組織。
[0014]根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于遞送手術(shù)治療的另一系統(tǒng)和方法包括執(zhí)行術(shù)前成像和治療計(jì)劃，以基于探針的已知組織改變特性標(biāo)識要治療的目標(biāo)體積和到該目標(biāo)體積的最佳路徑?？纱_定用于探針引入的最佳端口布置以到達(dá)目標(biāo)體積。定位至建立室坐標(biāo)系統(tǒng)的已知的固定地標(biāo)的非侵入形式的成像(諸如US)可用于在治療性干預(yù)時(shí)對目標(biāo)體積的區(qū)域成像。手術(shù)圖像可被融合到術(shù)前圖像，由此將如在術(shù)前圖像中所見的目標(biāo)配準(zhǔn)到室坐標(biāo)系統(tǒng)?？墒褂枚ㄎ患夹g(shù)(諸如電磁或光學(xué)跟蹤系統(tǒng))來標(biāo)識患者表面上的現(xiàn)有的或安裝的地標(biāo)?？赏ㄟ^將其在如由治療計(jì)劃系統(tǒng)確定的術(shù)前圖像上的位置相對于室坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至患者來將單個(gè)端口放置在預(yù)定的位置處。具有包括光管的內(nèi)部阻塞器的護(hù)套可通過靶向系統(tǒng)并且隨后通過端口插入或引入。可通過護(hù)套插入或引入一個(gè)或一系列可互換的探針以允許利用所有探針和包括的工具到達(dá)治療的點(diǎn)，并且在結(jié)合到探針(采用或不采用US)中的光纖可視化下完成所有工作，并通過將定位技術(shù)結(jié)合到探針中來實(shí)時(shí)地跟蹤并在治療屏幕上顯示工具的位置?？稍谟?jì)算機(jī)控制下相對于周圍的組織和其自身修改探針的各個(gè)部分的取向?？砂葱柰七M(jìn)護(hù)套(如果需要的話)以便隨著手術(shù)進(jìn)行將探針遞送至正確的位置。包括在其所結(jié)合的技術(shù)中的組織改變能力的探針可被引入至目標(biāo)體積，由此允許在不出血且不需要附加端口和儀器的情況下通過單個(gè)端口訪問和改變組織。
[0015]根據(jù)本公開的另一實(shí)施例，遞送手術(shù)治療的系統(tǒng)和方法包括執(zhí)行術(shù)前成像和治療計(jì)劃，以基于探針的已知組織改變特性標(biāo)識要治療的目標(biāo)體積和到該目標(biāo)體積的最佳路徑?？纱_定用于探針引入的最佳端口布置以到達(dá)目標(biāo)體積。定位至建立室坐標(biāo)系統(tǒng)的已知的固定地標(biāo)的非侵入形式的成像(諸如US)可用于在治療性干預(yù)時(shí)對目標(biāo)體積的區(qū)域成像。手術(shù)圖像可被融合到術(shù)前圖像，由此將如在術(shù)前圖像中所見的目標(biāo)配準(zhǔn)到室坐標(biāo)系統(tǒng)?？墒褂枚ㄎ患夹g(shù)(諸如電磁或光學(xué)跟蹤系統(tǒng))來標(biāo)識患者表面上的現(xiàn)有的或安裝的地標(biāo)。可通過將其在如由治療計(jì)劃系統(tǒng)確定的術(shù)前圖像上的位置相對于室坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至患者來將單個(gè)端口放置在預(yù)定的位置處。機(jī)動化的靶向系統(tǒng)可被布置在端口上或之上并且靶向系統(tǒng)的取向可被調(diào)整成對應(yīng)于預(yù)定的且計(jì)算機(jī)控制的軌跡。具有包括光管的內(nèi)部阻塞器的護(hù)套可通過靶向系統(tǒng)并且隨后通過端口引入?？赏ㄟ^護(hù)套引入一個(gè)或一系列可互換的探針以允許利用所有探針和包括的工具到達(dá)治療的點(diǎn)，并且在結(jié)合到探針(采用或不采用US)中的光纖可視化下完成所有工作，并通過將定位技術(shù)結(jié)合到探針中來實(shí)時(shí)地跟蹤并在治療屏幕上顯示工具的位置。可在計(jì)算機(jī)控制下相對于周圍的組織和其自身修改探針的各個(gè)部分的取向?？砂葱栊薷淖o(hù)套(如果需要的話)以便隨著手術(shù)進(jìn)行將探針遞送至正確的位置。包括在其所結(jié)合的技術(shù)中的組織改變能力的探針可被引入至目標(biāo)體積，由此允許在不出血且不需要附加端口和儀器的情況下通過單個(gè)端口訪問和改變組織。
[0016]如將由本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，上述所公開的系統(tǒng)和方法中的一個(gè)或多個(gè)方面可組合或甚至省略(如果需要的話)。
附圖
[0017]當(dāng)結(jié)合所附附圖閱讀時(shí)可以更好地理解前面的概述以及本發(fā)明的以下詳細(xì)描述。為了說明本發(fā)明的目的，在附圖中示出了各種說明性實(shí)施例。然而，應(yīng)理解本發(fā)明不限于所示的精確布置和工具。
[0018]圖1(a)是根據(jù)本公開的實(shí)施例的護(hù)套的正視圖。
[0019]圖1(b)是根據(jù)本公開的實(shí)施例的探針的正視圖，其中探針的遠(yuǎn)端包括成像和定位技術(shù)。
[0020]圖1(c)是根據(jù)本公開的實(shí)施例的探針的正視圖，其中探針的遠(yuǎn)端包括光學(xué)和定位技術(shù)。
[0021]圖1(d)是根據(jù)本公開的實(shí)施例的探針的正視圖，其中探針的遠(yuǎn)端包括超聲定位技術(shù)。
[0022]圖1(e)是根據(jù)本公開的實(shí)施例的探針的正視圖，其中探針的遠(yuǎn)端包括具有光學(xué)技術(shù)的組織展延器(spreader)。
[0023]圖1(f)是根據(jù)本公開的實(shí)施例的探針的正視圖，其中探針的遠(yuǎn)端包括活檢技術(shù)和光學(xué)技術(shù)。
[0024]圖1(g)是根據(jù)本公開的實(shí)施例的探針的正視圖，其中探針的遠(yuǎn)端包括具有光學(xué)技術(shù)以及超聲成像和定位技術(shù)的高強(qiáng)度聚焦超聲。
[0025]圖2是圖1(g)中所示的探針的放大正視圖；
[0026]圖3(a)_(d)是根據(jù)本公開的實(shí)施例的各種部件的正視圖。
[0027]圖4A-B分別是根據(jù)本公開的實(shí)施例的靶向設(shè)備的俯視圖和正視圖。
[0028]圖4C-E是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的靶向設(shè)備的立體圖，其中靶向設(shè)備以各種配置顯示。
[0029]圖5是根據(jù)本公開的實(shí)施例的流程圖。
[0030]圖6是用于執(zhí)行本文所公開的至少某些過程的示例性計(jì)算設(shè)備的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]在下文中參考附圖描述本公開的各個(gè)實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖沒有按比例繪制，并且貫穿附圖，類似結(jié)構(gòu)或功能的元素由相似的附圖標(biāo)記表示。還應(yīng)當(dāng)注意，附圖僅僅旨在便于對本發(fā)明的具體實(shí)施例的描述。附圖不旨在作為本發(fā)明的窮盡描述或不旨在作為對本發(fā)明的范圍的限制。此外，結(jié)合本發(fā)明的特定實(shí)施例描述的方面不一定限于該實(shí)施例，并且可在本發(fā)明的任何其他實(shí)施例中實(shí)踐。將理解，雖然結(jié)合對腫瘤的放射治療來描述本發(fā)明的各種實(shí)施例，但所要求保護(hù)的發(fā)明具有在其它行業(yè)中的應(yīng)用和對不同于癌癥的目標(biāo)的應(yīng)用。除非本文中特別說明，術(shù)語“一”、“一個(gè)”和“該”不限于一個(gè)元件，而是應(yīng)當(dāng)被解讀為“至少一個(gè)”。
[0032]本公開包括用于執(zhí)行手術(shù)過程的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)傳感器，該至少一個(gè)傳感器被配置成利用非侵入技術(shù)提供患者的目標(biāo)體積的至少一個(gè)圖像。在包含患者的治療室中建立坐標(biāo)系統(tǒng)。在患者內(nèi)并且接近于目標(biāo)體積創(chuàng)建單個(gè)手術(shù)端口。至少一個(gè)探針被配置成至少部分地插入單個(gè)手術(shù)端口中。探針包括軸和在軸遠(yuǎn)端的至少一個(gè)工具。軸的近端可以可操作地連接至至少一個(gè)電動機(jī)以允許操縱工具的位置和取向中的至少一個(gè)。至少一個(gè)控制器可被配置成i)將來自傳感器的至少一個(gè)圖像與坐標(biāo)系統(tǒng)整合，ii)標(biāo)識患者上的用于創(chuàng)建單個(gè)手術(shù)端口以提供對目標(biāo)區(qū)域的訪問的位置，iii)操縱探針的至少一部分以治療目標(biāo)區(qū)域，iv)實(shí)時(shí)跟蹤工具，和/或在屏幕上顯示工具的位置。
[0033]本公開還包括執(zhí)行手術(shù)過程的方法，該方法可包括:拍攝、接收或獲得患者的至少一部分的術(shù)前圖像;接收標(biāo)識到患者的目標(biāo)體積的最佳路徑的治療計(jì)劃;確定用于將探針插入患者中以到達(dá)目標(biāo)體積的最佳布置。可標(biāo)識患者上的現(xiàn)有的或安裝的地標(biāo)，并且在患者內(nèi)的預(yù)定位置處創(chuàng)建單個(gè)端口。護(hù)套可被至少部分地插入患者內(nèi)，并且至少一個(gè)探針被至少部分地插入護(hù)套。探針的至少一部分包括定位技術(shù)。利用探針的至少一個(gè)工具治療目標(biāo)體積的至少一部分。
[0034]更具體地，在圖1(a)— 1(g)中描繪的一個(gè)實(shí)施例中，可基于共同平臺提供至少一個(gè)或一系列手術(shù)探針10，該至少一個(gè)或一系列手術(shù)探針10包括提供成像、診斷、定位、和/或組織改變能力的一系列技術(shù)。在至少一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)探針10包括軸12，該軸12可以是至少部分地或完全剛性的(參見圖3A)、至少部分地或完全鉸接的(參見圖3B)、和/或至少部分地柔性的(例如由于柔性的和/或彈性材料或一個(gè)或多個(gè)連桿機(jī)構(gòu)(Iinkage))?？稍谳S12的遠(yuǎn)端處部署或利用技術(shù)中的至少兩個(gè)且可能地四個(gè)或以上。
[0035]可通過手動和/或計(jì)算機(jī)控制來操縱軸12或軸12的至少一部分。每個(gè)軸12的近端可被尺寸設(shè)定成、成形成、和/或配置成與至少一個(gè)或一組電動機(jī)14配合，該至少一個(gè)或一組電動機(jī)14被設(shè)計(jì)成影響軸12的近端和/或遠(yuǎn)端的位置和取向。電動機(jī)14可與軸12成整體(參見圖1(a) — 1(g)和3A)，或該組電動機(jī)14可在軸12的外部并且直接連接至軸12(參見圖3C)或連接至本身包含電動機(jī)14的機(jī)構(gòu)，諸如手術(shù)機(jī)器人16(參見圖3D)。在一個(gè)實(shí)施例中，電動機(jī)14可用于相對于軸12的近端的位置和/或取向獨(dú)立地控制軸12的至少遠(yuǎn)端的位置和/或取向，包括如下所有或一些組合:近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)軸12的彎曲、近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)軸的旋轉(zhuǎn)、近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)軸12的線性平移。
[0036]在實(shí)施例中，在每個(gè)探針10的遠(yuǎn)端處的工具18被設(shè)計(jì)成執(zhí)行至少一個(gè)不同的功能(參見圖l(b)-l(g))，該至少一個(gè)不同的功能包括，但不限于，組織解剖、組織展延、組織取樣，流體抽吸、組織抽吸和組織沖洗。此外，每個(gè)探針10可包括致力于成像、診斷、定位和組織改變的上述至少兩個(gè)技術(shù)(參見圖2)。例如，如圖2所示，工具可包括定位18a、治療18b、US成像18c和/或光學(xué)成像光源18d技術(shù)。組織內(nèi)US和光纖可被納入每個(gè)探針10中。US允許目標(biāo)區(qū)域的內(nèi)部的可視化，而光纖允許目標(biāo)區(qū)域的外部的可視化。
[0037]成像包括設(shè)計(jì)成提供組織的表面或內(nèi)部的圖像的任何裝置。設(shè)計(jì)成提供組織的表面的圖像的技術(shù)包括，但不限于，需要觀察諸如可視光譜或近紅外光譜或紫外光譜之類的任何波長的光學(xué)器件并且包括用于將光傳輸至組織的裝置和用于將組織的圖像發(fā)送回用戶的裝置。
[0038]設(shè)計(jì)成提供組織的診斷問診的技術(shù)包括，但不限于，γ成像、近紅外光成像、X射線、和核磁共振。設(shè)計(jì)成提供組織的內(nèi)部的圖像的技術(shù)包括，但不限于，診斷超聲、各種穿透性光學(xué)頻率(諸如近紅外和紫外成像)、γ相機(jī)、和核磁共振。US技術(shù)包括任何設(shè)計(jì)(包括，但不限于，2-D掃描、3-D掃描、環(huán)狀、線性、和相控陣列)的可變頻率的換能器。
[0039]設(shè)計(jì)成提供組織改變、用于永久地或可逆地改變組織的功能或破壞組織的技術(shù)可包括用于通過熱、電或其他方式(諸如，激光、射頻(RF)、微波、冷沉淀、US、不可逆的電穿孔(IRC))改變組織的任何形式的技術(shù)。組織改變技術(shù)可用于永久破壞細(xì)胞功能和/或解剖或用于短暫破壞細(xì)胞功能和/或解剖。組織功能的可逆改變的示例是使用低強(qiáng)度的聚焦超聲來影響或改善組織膜滲透性，使得癌癥破壞藥物可更好地進(jìn)入細(xì)胞。組織的永久改變的示例是使用高強(qiáng)度的聚焦超聲來通過熱消融破壞癌細(xì)胞。
[0040]具有用于跟蹤相應(yīng)的探針10相對于已知參考點(diǎn)在空間中位于何處的位置驗(yàn)證技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)探針10可包括用于標(biāo)識和/或跟蹤對象在三維空間中相對于已知點(diǎn)的位置的任何形式的技術(shù)，諸如，光、電磁、和射頻。
[0041]如圖1(a)所示，單個(gè)護(hù)套20可通過單個(gè)手術(shù)端口被至少部分地引入到患者中，所有探針10可穿過該單個(gè)手術(shù)端口。與許多傳統(tǒng)的手術(shù)過程形成對比，本實(shí)施例的過程能夠僅采用單個(gè)手術(shù)端口來完成手術(shù)。護(hù)套20可包括至少部分地或甚至完全配合在護(hù)套20內(nèi)的阻塞器(參見，例如圖1(b))。該阻塞器為以上描述的探針10上的變體也就是說，阻塞器10可包括技術(shù)中的至少兩種，包括來自組織表面或組織內(nèi)部成像以及定位/跟蹤技術(shù)中的至少一個(gè)。通過如治療計(jì)劃系統(tǒng)(以下詳細(xì)描述的)規(guī)定地定位和取向護(hù)套20，探針10可至少部分地或甚至完全地被引入或插入到護(hù)套20中并且可交換地從護(hù)套20中移除，同時(shí)維持所有探針10的取向沿著相同或基本相同的軌跡。
[0042]本公開的以上描述的實(shí)施例與傳統(tǒng)的單端口手術(shù)過程不同，因?yàn)檫@些現(xiàn)有技術(shù)過程擴(kuò)大端口的尺寸以允許多種工具同時(shí)或并行地插入。本公開的實(shí)施例允許在手術(shù)過程期間利用較小的端口。因此，本實(shí)施例減少了由手術(shù)過程引起的切割、撕裂、出血等，并導(dǎo)致對患者的更少的創(chuàng)傷和更快的恢復(fù)時(shí)間。
[0043]為了使護(hù)套20和/或探針10在手術(shù)端口內(nèi)正確地取向，本公開的至少一個(gè)實(shí)施例使用靶向設(shè)備或系統(tǒng)30 (參見圖4A-4E)。圖4A是靶向設(shè)備30的俯視圖。圖4B是靶向設(shè)備30的側(cè)視圖，其中靶向設(shè)備30的至少一部分處于替代位置。圖4C-4E是靶向設(shè)備30的立體圖，其顯示了靶向設(shè)備30允許的探針10的各種運(yùn)動。在至少一個(gè)實(shí)施例中，靶向設(shè)備30可允許和/或?qū)崿F(xiàn)護(hù)套20和/或探針20相對于患者的大范圍的運(yùn)動(例如，向上、向下、左、右、向內(nèi)、向外或它們的任何組合)。靶向設(shè)備30可以具有任意形式，所述任意形式允許通過結(jié)合電動機(jī)或其他形式的驅(qū)動系統(tǒng)手動地或在計(jì)算機(jī)控制下建立軌跡。例如，靶向設(shè)備30可具有與神經(jīng)外科和矯形外科領(lǐng)域中所使用的結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)，以按照期望的方向?qū)?zhǔn)探針或其他手術(shù)儀器。
[0044]靶向設(shè)備30可包括:用于通過將靶向設(shè)備30的基部或板34直接或間接地固定至患者、固定至患者可躺在其上的桌子、固定至毗鄰桌子部署的支撐結(jié)構(gòu)、和/或固定至室本身來使靶向設(shè)備30的基部或板34相對于患者固定在適當(dāng)?shù)奈恢弥械难b置。靶向設(shè)備30可包括:用于使護(hù)套20和/或探針10沿著由靶向設(shè)備30建立的軌跡至少部分地或甚至完全地穿過靶標(biāo)設(shè)備30的裝置。用于穿過的裝置可以是具有圓形截面形狀的管32。管32的截面積和/或形狀可能僅比每個(gè)探針10的截面積和/或形狀稍大，使得一次僅一個(gè)探針10可被插入管32內(nèi)。靶向設(shè)備30還可包括定位技術(shù)，以便標(biāo)識設(shè)備的靶向方面的適當(dāng)取向。
[0045]一旦被引入到靶向設(shè)備30中，則靶向設(shè)備30的各個(gè)自由度、以及給定探針10的軸12的計(jì)算機(jī)或手動控制的運(yùn)動允許調(diào)整通過患者內(nèi)的單個(gè)、小開口引入的探針10的形狀和/或位置，其中探針的遠(yuǎn)端沿著由治療計(jì)劃系統(tǒng)確定的路徑和以由治療計(jì)劃系統(tǒng)確定的方式遞送至目標(biāo)組織，以便成像、診斷、和/或潛在地改變組織。
[0046]在如圖5所示的實(shí)施例中，對成問題的患者的區(qū)域的術(shù)前成像可被執(zhí)行、接收和/或獲得并且數(shù)據(jù)被下載到治療計(jì)劃系統(tǒng)(諸如計(jì)算機(jī)和傳感器)中，所述治療計(jì)劃系統(tǒng)用于標(biāo)識在手術(shù)期間要改變或移除的患者的一部分(例如，前列腺或其一部分)的目標(biāo)體積(例如，尺寸、形狀和/或位置)(步驟50)。還可在患者內(nèi)創(chuàng)建單個(gè)、小開口之前執(zhí)行成像以基于將用于改變成問題的區(qū)域的技術(shù)的已知組織改變特性來確定采用探針10的至少一部分到達(dá)患者內(nèi)的目標(biāo)體積的最佳路徑。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過將傳感器放置在患者的一部分上或附近來完成成像?？墒謩拥鼗蛲ㄟ^計(jì)算機(jī)控制來操縱傳感器的定位。傳感器可與計(jì)算機(jī)間隔開但可操作地連接至計(jì)算機(jī)。治療計(jì)劃過程的一部分可包括:確定用于使探針10引入到患者內(nèi)的端口布置的最佳位置以便到達(dá)目標(biāo)體積(例如，脾臟或其一部分)同時(shí)最小化患者的并發(fā)癥(步驟52)。一旦確定最佳位置，其坐標(biāo)就可被保存在治療計(jì)劃系統(tǒng)中。
[0047]在治療時(shí)，可利用定位技術(shù)在治療室中建立坐標(biāo)系統(tǒng)(步驟54)ο坐標(biāo)系統(tǒng)可以是用于創(chuàng)建在手術(shù)室、放射腫瘤科套間中、和/或圖像上使用的統(tǒng)一參考點(diǎn)?？梢园幢绢I(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何數(shù)量的方式建立坐標(biāo)系統(tǒng)。例如，可在成像之前將最少的三個(gè)參考標(biāo)記放置在患者表面(例如，皮膚)上，通過紋身標(biāo)記這三個(gè)參考標(biāo)記的位置?？稍谛g(shù)前圖像上標(biāo)識參考標(biāo)記，并且圖像上的點(diǎn)的位置參考這些標(biāo)記。在治療時(shí)，定位探針可用于標(biāo)識該最少的三個(gè)點(diǎn)的位置，以便重新建立在成像時(shí)所使用的參考系統(tǒng)。替代地，可使用患者表面上的自然出現(xiàn)的點(diǎn)，例如，肚臍。此外，可在沒有任何點(diǎn)的情況下發(fā)生配準(zhǔn)。在治療時(shí)，可通過計(jì)算機(jī)連續(xù)記錄探針10位置來在患者表面上跟蹤具有定位的探針10直到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已捕獲到足夠的點(diǎn)來生成可與由成像數(shù)據(jù)生成的患者的輪廓融合的患者的輪廓時(shí)。
[0048]坐標(biāo)系統(tǒng)可被加諸至非侵入形式的成像，諸如US，其用于對目標(biāo)體積的區(qū)域成像(步驟56)。替代地，具有其自己的固有坐標(biāo)系統(tǒng)的系統(tǒng)(諸如，磁共振成像(MRI))可被用于成像。在治療室中生成的圖像可通過計(jì)算機(jī)或控制器被融合至術(shù)前圖像或與術(shù)前圖像結(jié)合，例如，藉此將如在術(shù)前圖像中確定的目標(biāo)體積的位置配準(zhǔn)至在治療時(shí)存在的室坐標(biāo)系統(tǒng)(步驟58)?？赏ㄟ^本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任意數(shù)量的方法中的一個(gè)或多個(gè)來完成融合，諸如可變形配準(zhǔn)、固定配準(zhǔn)等。使用配備有定位技術(shù)的指針，例如，可在患者表面上標(biāo)識探針進(jìn)入患者內(nèi)的位置。
[0049]在標(biāo)識了目標(biāo)體積的尺寸、形狀、和位置之后和/或在標(biāo)識了到達(dá)目標(biāo)體積的路徑之后，可在患者內(nèi)布置或創(chuàng)建小的、單個(gè)手術(shù)端口。外科醫(yī)生可通過手來進(jìn)行切割。具有包括光管和定位技術(shù)的內(nèi)部阻塞器的護(hù)套20例如可至少部分地或甚至完全地通過單個(gè)端口被引入(步驟62)。通過使阻塞器10配備有定位技術(shù)，護(hù)套20可與由治療計(jì)劃系統(tǒng)確定的取向一致地取向。換言之，一旦在手術(shù)之前建立和/或精確映射到目標(biāo)體積的期望路徑，就可在手術(shù)期間實(shí)現(xiàn)或跟隨該路徑，因?yàn)樘结?0的至少遠(yuǎn)端的位置和/或定位是已知的并且可光學(xué)地和/或采用US看到。在手術(shù)期間，本公開允許外科醫(yī)生或操作者操縱計(jì)算機(jī)鍵盤、觸摸屏和/或計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)，例如，來執(zhí)行手術(shù)。
[0050]換言之，在至少一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)可確定最佳端口放置的位置。定位技術(shù)可用于將該點(diǎn)定位在患者上。具體而言，具有定位的探針10可在患者的表面上周圍移動直到系統(tǒng)將其標(biāo)識為對應(yīng)于由計(jì)算機(jī)確定為最佳的點(diǎn)，從而給出目標(biāo)的位置和可能存在于其路徑中的任何障礙。外科醫(yī)生隨后可在該點(diǎn)處進(jìn)行切割。
[0051]一系列探針10，各自執(zhí)行特定功能，并且各自配備有來自包括成像、診斷、定位、觸覺反饋、和/或組織改變能力的列表中的至少兩種技術(shù)，可通過護(hù)套20被可交換地或串行地引入或插入，從而允許每個(gè)探針10被引導(dǎo)朝向治療體積(步驟64)。由于將定位技術(shù)結(jié)合到各探針10內(nèi)，可實(shí)時(shí)地跟蹤并在治療計(jì)劃屏幕(諸如，計(jì)算機(jī)監(jiān)視器)上顯示探針10的位置。也可在治療計(jì)劃屏幕上顯示由如此裝備的探針10生成的光學(xué)和US圖像(步驟66和68)。一旦探針10的至少一部分已到達(dá)患者的目標(biāo)體積并且已使用設(shè)計(jì)成這樣做的探針10準(zhǔn)備該區(qū)域(步驟70)，則可使用合適裝備的探針10重復(fù)對治療體積的成像(步驟72)，基于現(xiàn)有的解剖更新治療計(jì)劃，以及將包括在其所結(jié)合的技術(shù)中的永久或可逆組織改變能力的組織改變探針10遞送至目標(biāo)體積，由此允許在不出血且無需附加的端口和儀器的情況下在光學(xué)和/或US成像下通過小的單個(gè)端口訪問并且改變組織(步驟74)。
[0052]在本公開的進(jìn)一步實(shí)施例中，手動或機(jī)動化的靶向系統(tǒng)30可被至少部分地或完全地安裝在形成于患者中的端口上并且可用于調(diào)節(jié)和/或維持護(hù)套20和/或探針10沿著預(yù)定的并且在機(jī)動化系統(tǒng)的情況下，計(jì)算機(jī)控制的軌跡的取向。例如，當(dāng)采用具有鉸接的或可彎曲的軸12的探針10時(shí)，計(jì)算機(jī)，通過經(jīng)由隨行定位系統(tǒng)知道探針10的遠(yuǎn)端的至少一部分的位置，可調(diào)節(jié)探針10的每個(gè)方面的位置以便將探針10的遠(yuǎn)端的至少一部分帶到患者內(nèi)或附近的期望位置。可建立反饋環(huán)，該反饋環(huán)認(rèn)識到已經(jīng)移動探針10的遠(yuǎn)端的至少一部分、記錄和/或存儲新的位置，并且確定向哪里移動探針10的遠(yuǎn)端的至少一部分以將探針10定位在期望位置或執(zhí)行手術(shù)過程所必需的位置中。因此，可在過程期間連續(xù)地跟蹤每個(gè)手術(shù)工具的位置，使得其位置是已知的并且相對于術(shù)前MRI/CT進(jìn)行更新。
[0053]在根據(jù)本公開的進(jìn)一步實(shí)施例的操作的裝置中，可在計(jì)算機(jī)控制下修改每個(gè)探針10的各個(gè)部分相對于周圍的組織和相對于其自身的取向，以便改變探針10的至少一部分的形狀，從而到達(dá)更大范圍的位置，諸如角落周圍。
[0054]本文所描述的技術(shù)的主要益處是減少了手術(shù)刀的使用甚至消除了手術(shù)刀。在目前的手術(shù)實(shí)踐中，對使用刀的需要通常需要廣泛暴露將被治療的區(qū)域，此舉通常需要使用注氣技術(shù)以在封閉的解剖室中創(chuàng)建此類空間。出血是使用刀的常見結(jié)果，而這又常常需要甚至進(jìn)一步的暴露來進(jìn)行控制以及使用由附加的外科醫(yī)生通過患者內(nèi)布置的附加的端口所利用的附加儀器。一般而言，所有這些干預(yù)必須在光學(xué)觀察下完成，所述光學(xué)觀察需要為用于可視化該區(qū)域的光源和光纖相機(jī)布置附加的端口。
[0055]當(dāng)不使用刀來消除目標(biāo)組織時(shí)，通常消除了廣泛手術(shù)暴露的主要原因和出血的主要原因，由此減少了對一次超過一個(gè)儀器的需要，因此減少了端口的數(shù)量和執(zhí)行手術(shù)所花費(fèi)的時(shí)間總和。當(dāng)在手術(shù)之前確定了到目標(biāo)的路徑時(shí)，可優(yōu)化該路徑以最小化由干預(yù)引起的副作用。當(dāng)在過程期間跟蹤每個(gè)手術(shù)工具的位置時(shí)，可評估過程相對于預(yù)定的優(yōu)化路徑的狀態(tài)并在需要時(shí)進(jìn)行修正。
[0056]以上描述的技術(shù)和/或?qū)嵤├械囊粋€(gè)或多個(gè)可采用軟件實(shí)現(xiàn)或包括軟件，例如，在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算設(shè)備210上執(zhí)行的模塊(參見圖6)。當(dāng)然，本文所描述的模塊示出了各種功能并且不限于限制任何實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能。相反，可通過根據(jù)各種設(shè)計(jì)考慮的更多或更少的模塊不同地劃分并執(zhí)行各個(gè)模塊的功能。
[0057]每個(gè)計(jì)算設(shè)備210可包括一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備，一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備被設(shè)計(jì)成處理以非瞬態(tài)方式存儲在存儲設(shè)備213上的指令，例如計(jì)算機(jī)可讀指令(S卩，代碼)。通過處理指令，處理設(shè)備(多個(gè))211可執(zhí)行本文所公開的步驟和/或功能中的一個(gè)或多個(gè)。每個(gè)處理設(shè)備可以是真實(shí)的或虛擬的。在多處理系統(tǒng)中，多處理單元可執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令以增加處理能力。存儲設(shè)備(多個(gè))213可以是任何類型的非瞬態(tài)存儲設(shè)備(例如，光學(xué)存儲設(shè)備、磁存儲設(shè)備、固態(tài)存儲設(shè)備等)。存儲設(shè)備(多個(gè))213可以是可移動或不可移動的，并且可包括磁盤、磁光盤、磁帶或磁帶盒、CD-ROM、⑶-RW、DVD、BD、SSD、或可用于存儲信息的任何其它介質(zhì)。替代地，指令可被存儲在一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程存儲設(shè)備中，例如，在網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)上訪問的存儲設(shè)備。
[0058]每個(gè)計(jì)算設(shè)備210附加地可具有存儲器212、一個(gè)或多個(gè)輸入控制器216、一個(gè)或多個(gè)輸出控制器215、和/或一個(gè)或多個(gè)通信連接240。存儲器212可以是易失性存儲器(例如，寄存器、緩存、RAM等)、非易失性存儲器(例如，R0M、EEPR0M、閃存等)、或它們的一些組合。在至少一個(gè)實(shí)施例中，存儲器212可存儲實(shí)現(xiàn)所描述的技術(shù)的軟件。
[0059]互連機(jī)構(gòu)214，諸如總線、控制器或網(wǎng)絡(luò)，可操作地耦合計(jì)算設(shè)備210的部件，包括處理器(多個(gè))211、存儲器212、存儲設(shè)備(多個(gè))213、輸入控制器(多個(gè))216、輸出控制器(多個(gè))215、通信連接(多個(gè))240、和任何其他設(shè)備(例如，網(wǎng)絡(luò)控制器、聲音控制器等)。輸出控制器(多個(gè))215可操作地耦合至(例如，經(jīng)由有線或無線連接)一個(gè)或多個(gè)輸出設(shè)備220(例如，監(jiān)視器、電視機(jī)、移動設(shè)備屏幕、觸摸屏、打印機(jī)、揚(yáng)聲器等)，以這種方式，輸出控制器215(多個(gè))可轉(zhuǎn)換顯示設(shè)備220上的顯示(例如，響應(yīng)于執(zhí)行的模塊)。輸入控制器(多個(gè))216可操作地耦合至(例如，有線或無線連接)輸入設(shè)備230(例如，鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸板、滾動球、觸摸顯示、筆、游戲控制器、聲音輸入設(shè)備、掃描設(shè)備、數(shù)字相機(jī)等)，以這種方式，可從用戶接收輸入。
[0060]通信連接240可在通信介質(zhì)上實(shí)現(xiàn)到另一計(jì)算實(shí)體的通信。通信介質(zhì)傳送諸如計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令、音頻或視頻信息的信息、或在經(jīng)調(diào)制的數(shù)據(jù)信號中的其他數(shù)據(jù)。經(jīng)調(diào)制的數(shù)據(jù)信號是指使得以在信號中編碼信息的方式來設(shè)置或改變其特性中的一個(gè)或多個(gè)的信號。作為示例并且非限制，通信介質(zhì)可包括采用電、光學(xué)、RF、紅外、聲學(xué)、或其他載體實(shí)現(xiàn)的有線或無線技術(shù)。
[0061]圖6將計(jì)算設(shè)備210、輸出設(shè)備220、以及輸入設(shè)備作為獨(dú)立的設(shè)備示出僅為了易于識別的目的。然而，計(jì)算設(shè)備210、顯示設(shè)備(多個(gè))220、和/或輸入設(shè)備(多個(gè))230可以是獨(dú)立的設(shè)備(例如，通過導(dǎo)線連接至監(jiān)視器和鼠標(biāo)的個(gè)人計(jì)算機(jī))，可被集成在單個(gè)設(shè)備(例如，具有觸摸顯示的移動設(shè)備，諸如智能手機(jī)或平板)中，或設(shè)備的任何組合(例如，可操作地耦合至觸摸屏顯示設(shè)備的計(jì)算設(shè)備、附連至單個(gè)顯示設(shè)備和輸入設(shè)備的多個(gè)計(jì)算設(shè)備等)。計(jì)算設(shè)備210可以是一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器，例如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器群、集群服務(wù)器環(huán)境、或在遠(yuǎn)程計(jì)算設(shè)備上運(yùn)行的云。
[0062]因此，本發(fā)明良好適應(yīng)于達(dá)到所述以及原來固有的目的和優(yōu)勢。雖然可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員作出許多變化，但這些改變都包含在如由所附權(quán)利要求書部分地所示的本發(fā)明的精神內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于執(zhí)行手術(shù)過程的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 至少一個(gè)傳感器，被配置成使用非侵入技術(shù)提供患者的目標(biāo)體積的至少一個(gè)圖像； 坐標(biāo)系統(tǒng)，建立于包含患者的治療室中； 單個(gè)手術(shù)端口，創(chuàng)建于患者中并且接近所述目標(biāo)體積； 至少一個(gè)探針，被配置成至少部分地插入到所述單個(gè)手術(shù)端口中，所述探針包括軸和在所述軸的遠(yuǎn)端處的至少一個(gè)工具，所述軸的近端可操作地連接至至少一個(gè)電動機(jī)以允許操縱所述工具的位置和取向中的至少一個(gè);以及 至少一個(gè)控制器，被配置成i)將來自所述傳感器的所述至少一個(gè)圖像與所述坐標(biāo)系統(tǒng)整合，i i)在所述患者上標(biāo)識用于創(chuàng)建所述單個(gè)手術(shù)端口以提供對目標(biāo)區(qū)域的訪問的位置，iii)操縱所述探針的至少一部分以治療所述目標(biāo)區(qū)域，iv)實(shí)時(shí)跟蹤所述工具，以及V)在屏幕上顯示所述工具的位置。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)探針包括一系列可互換的探針，所述探針中的至少兩個(gè)被至少部分地串行插入單個(gè)手術(shù)端口。3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括至少一個(gè)護(hù)套，所述至少一個(gè)護(hù)套在插入所述探針之前至少部分地插入所述端口中，其中通過治療計(jì)劃系統(tǒng)確定所述護(hù)套的位置和取向，使得所述探針能夠被插入所述護(hù)套和從所述護(hù)套移除，同時(shí)維持所有探針的期望取向沿著出入端口的相同或基本相同的軌跡。4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)探針包括(i)用于相對于已知參考點(diǎn)跟蹤所述探針的至少一部分的位置驗(yàn)證技術(shù)以及(ii)成像技術(shù)。5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括置于所述患者上的多個(gè)參考標(biāo)記。6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述探針的定位技術(shù)被配置成標(biāo)識所述參考標(biāo)記中的每一個(gè)的位置。7.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述探針被插入所述端口中時(shí)由所述成像技術(shù)生成的圖像被融合至由所述傳感器提供的所述至少一個(gè)圖像，由此將如在所述至少一個(gè)圖像中確定的目標(biāo)體積的位置配準(zhǔn)至室坐標(biāo)系統(tǒng)。8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括至少部分地安裝在所述單個(gè)手術(shù)端口上的靶向系統(tǒng)，所述靶向系統(tǒng)的至少一部分提供兩個(gè)或更多個(gè)運(yùn)動度，其中所述探針經(jīng)由所述靶向系統(tǒng)被插入所述端口中。9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述靶向系統(tǒng)包括附連至所述患者的基部以及配置成在其中接收所述探針的管，所述管可相對于所述基部樞轉(zhuǎn)。10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述探針包括在其近端處的至少一個(gè)電動機(jī)，所述電動機(jī)被配置成控制所述探針的遠(yuǎn)端處的工具和所述工具的軸中的至少一個(gè)的操作。11.一種執(zhí)行手術(shù)過程的方法，所述方法包括以下步驟: a)接收或獲得患者的至少一部分的術(shù)前圖像； b)接收標(biāo)識到所述患者的目標(biāo)體積的最佳路徑的治療計(jì)劃； c)確定用于將探針插入到所述患者中以到達(dá)所述目標(biāo)體積的最佳布置； d)標(biāo)識所述患者上的現(xiàn)有的或安裝的地標(biāo)； e)在所述患者中的預(yù)定位置處創(chuàng)建單個(gè)端口； f)將護(hù)套至少部分地插入到所述端口中并插入到所述患者中； g)將至少一個(gè)探針至少部分地插入到所述護(hù)套中，所述探針的至少一部分包括定位技術(shù)；以及 h)通過利用所述探針的至少一個(gè)工具治療所述目標(biāo)體積的至少一部分。12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，護(hù)套以由所述治療計(jì)劃確定的取向被引入到所述患者中。13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括步驟: bl)在步驟c)之前執(zhí)行定位至建立室坐標(biāo)系統(tǒng)的已知固定地標(biāo)的非侵入形式的手術(shù)成像。14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括步驟: b2)將手術(shù)圖像與術(shù)前圖像融合以將所述目標(biāo)體積配準(zhǔn)至所述室坐標(biāo)系統(tǒng)。15.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括步驟: dl)在步驟e)之前將機(jī)動化的靶向系統(tǒng)安裝在所述患者上；以及d2)在步驟e)之前沿著預(yù)定的且計(jì)算機(jī)控制的軌跡調(diào)節(jié)所述靶向系統(tǒng)的取向。16.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，步驟g)包括:從所述護(hù)套串行地插入和移除的多個(gè)探針。17.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述探針包括成像技術(shù)，并且其中由所述探針獲得的一個(gè)或多個(gè)圖像被顯示在位于所述患者外部的治療屏幕上。18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算機(jī)鍵盤、觸摸屏和計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)中的至少一個(gè)允許外科醫(yī)生操縱所述探針，并且其中通過所述定位技術(shù)實(shí)時(shí)地跟蹤所述探針。
【文檔編號】A61B17/00GK106061401SQ201480067377
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年10月10日
【發(fā)明人】M·卡羅爾
【申請人】松納凱爾醫(yī)療有限公司