[发明专利]用于计算机辅助外科手术的多面追踪器装置

说明书

相关申请的交叉引用

本发明要求美国临时专利申请No.60/732674的优先权，该美国临 时专利申请No.60/732674由本申请人在2005年11月3日提交。

技术领域

本发明涉及计算机辅助外科手术系统，特别是涉及用于在计算机 辅助外科手术过程中追踪外科手术工具的仪器。

背景技术

外科手术仪器或工具的追踪是计算机辅助外科手术(下文中称为 CAS)的整体部分。对该工具的位置和/或方位进行追踪，从而获得关 于身体部分的信息。该信息再用于对身体的各种介入，例如骨改造、 植入件定位、切口等。

通常使用两种追踪系统。主动追踪系统在要追踪工具上提供有发 射器，该发射器发射信号，该信号将由CAS系统的处理器接收，该处 理器计算作为接收信号的函数的工具的位置和/或方位。主动追踪系统 的发射器例如通过通向CAS系统的电线来供电，或者通过提供有独立 电源来供电，以便发射信号。

被动追踪系统并不在工具上提供主动发射器，因此关于消毒的问 题更少。与被动追踪相关的CAS系统有用于视觉检测工具上的光学元 件的光学传感器装置。光学元件为无源的，因此没有电源与它相连。

为了获得位置和/或方位值，光学元件必须在光学传感器装置的瞄 准线内。因此，通过被动追踪系统，外科手术根据在光学传感器装置 和光学元件之间的所需可视性而以给定方位进行。

在已知实施例中，光学元件为可由CAS系统的光学传感器装置检 测的回复反射球。该回复反射球定位成可识别的图案，这样，与光学 元件相关联的工具的位置和/或方位信息可以计算。回复反射球的几何 形状优选是提供良好的可视范围。不过，回复反射球的制造相对昂贵。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种追踪器装置，它解决了现有技术 的相关问题。

因此，根据本发明，提供了一种追踪器装置，该追踪器装置为与 外科手术仪器相关联和可由CAS系统进行空间追踪的类型，从而至少 可计算外科手术仪器的位置，该追踪器装置包括：支承件，该支承件 用于与外科手术仪器相连；至少两个光学元件，所述光学元件以第一 图案安装在支承件上，以便可沿第一可视范围由CAS系统检测；以及 至少两个另外的光学元件，所述另外的光学元件以第二图案安装在支 承件上，以便可沿第二可视范围由CAS系统检测，该第一可视范围和 第二可视范围最多具有公共部分；因此，根据光学元件图案的任意一 个的检测而在第一和第二可视范围内追踪至少外科手术仪器的位置。

而且，根据本发明，提供了一种计算机辅助外科手术系统，用于 在外科手术过程中追踪外科手术仪器，包括：至少一个外科手术仪器； 追踪器装置，该追踪器装置固定在外科手术仪器上，该追踪器装置有 沿第一可视范围可见的、光学元件的第一几何图案和沿第二可视范围 可见的、光学元件的第二几何图案；追踪系统，该追踪系统具有传感 器单元，当仪器在第一可视范围和/或第二可视范围运动时，该传感器 单元追踪任意一个几何图案；数据库，该数据库储存几何图案数据和 仪器/追踪器装置的关系数据；以及位置和方位计算器，该位置和方位 计算器与传感器单元和数据库相连，以便由几何图案数据识别被追踪 的几何图案，并根据由传感器元件追踪的识别几何图案来计算追踪器 装置的位置和方位；该追踪系统根据追踪器装置的位置和方位以及仪 器/追踪器装置的关系数据来计算仪器的位置和方位。

附图说明

已经总体介绍了本发明的特性，下面将参考附图，附图表示了本 发明的优选实施例，且附图中：

图1是根据本发明实施例构成的多面追踪器装置的正视图；

图2是图1的多面追踪器装置从正面看时的透视图；

图3是图1的多面追踪器装置从后面看时的透视图；

图4是表示根据本发明另一实施例构成的多面追踪器装置的透视 图，它与被动追踪器支承件连接；

图5是图1的多面追踪器装置的追踪器端部的放大透视图；

图6是图4的多面追踪器装置的正视图；

图7是沿图1的剖面线VII-VII的追踪器端部的剖视图；

图8是根据本发明另一实施例构成的多面追踪器装置的透视图；

图9是沿图8的剖面线IX-IX的追踪器端部的剖视图；以及