[发明专利]基准标记布置

说明书

技术领域

本发明涉及一种于目标物上布置基准标记(fiducial marker)的方法。具体地，本发明的实施方案涉及于工作物(work piece)诸如医学患者上布置基准标记。

背景技术

当工作物被作用时，有时有必要将工作物的实际位置与其图像配准，以确保任何工作在所述工作物的正确区域上进行。例如，当于外部不可见的工作物的内部结构的一部分上进行工作时，可以获得工作物的内部结构的图像，并将其用作导标。

在这种情况下，必须将用于获得工作物图像的参照框架(frame ofreference)与当前的参照框架配准，使得将工具定向于工作物之上或之内，以作用于感兴趣的区域(诸如工作物的内部结构的一部分)。可以利用早先获得的工作物的图像来定向工具，然而，以该方式定向工具是困难的，这是因为工作物的当前方向通常不同于获得早先的图像时工作物的方向。另外，图像的格式可能不利于这样的工作。例如，工作物的图像片层可以以其当前方向描述工作物，但基于图像片层定向工具不是容易的操作程序。

通常，为了将工作物的图像与工作物的实际位置配准，有必要使用既可以在图像中也可以在工作物的当前视图中可见的工作物的特征。

例如，工作物的内部结构的X射线图像必须参照同样可以在X射线图像中可见的工作物的外部特征来解释，以实现配准。然而，图像与实际特征的配准由于可能的特征的多个不同方向而是困难的，甚至在特征在空间上配准时也是如此。

类似地，当自动仪(robot)作用于工作物时，有必要在自动仪的空间参照框架内确定工作物的精确方向和位置。如果不在自动仪的参照框架内限定工作物的位置和方向，那么，自动仪不能精确地将工作工具与工作物对齐以实施任务。

在利用自动仪以于工作物上实施任务的某些情况下，对自动仪设定程序以对具有精确已知的尺寸和形状的工作物进行操作。将工作物以相对于自动仪的预定位置提供给自动仪，因此，在自动仪的空间参照框架内限定工作物。例如，自动化机动车装配线包括例如在相对于自动仪的已知位置来放置机动车的布置。机动车(motor vehicle)的尺寸和形状是标准的，该信息已经被设计程序至自动仪中。因此，自动仪可实施与机动车相关的一系列任务。

另一方面，如果工作物不在相对于自动仪的预定位置，或者工作物不具有已知的维度，(或者二者均有)，那么，有必要在工作自动仪可于工作物上实施任何任务之前，在自动仪的参照框架内确定工作物的精确位置、方向和维度。

当所述工作物或多或少不同于自动仪的设定程序所执行的样品工作物时，会出现与将工作物限定在自动仪参照框架内的相关的另外的问题。另外，在某些情况下，在由自动仪于所述工作物上实施的任务的过程中，所述工作物可在自动仪的参照框架内移动。因此，尽管在任务开始时可以将工作物限定在自动仪的空间框架内，但在任务接近完成时，所述工作物不再被精确地限定在自动仪的参照框架内。

为了克服这些问题，已经开发了基准标记。

对于使用基准标记来说，使用诸如计算机断层扫描术(CT)、核磁共振(MR)以及超声成像的方法来获得包括基准标记的工作物的图像并使这些图像与例如工作物的内部扫描配准是可能的。

这些标记可粘附于工作物的外部，或牢固地包埋于工作物内，使得至少一部分标记可从工作物的外部可见或可检测到。在某些情况下，包括基准标记的框架与工作物连接。所述框架可使用接触工作物或被包埋于工作物的多个销(pin)固定于工作物。框架的使用允许使用非常少的与工作物接触的实际点将多个基准标记牢固定位于相对于工作物的固定位置。因此，对于工作物的潜在损害减少。另外，不需要从实际工作物拆去标记和将标记再连接于实际工作物来调整于框架上的基准标记的位置是可能的。

在大多数情况下，可在自动仪已经实施其一个任务或一系列任务之后，或在图像已经与工作物配准用于任何相关的目的之后，从工作物去除基准标记(或框架)。

基准标记应用的一个实例是在医学手术之前或仅出于诊断目的用于患者脑部的医学扫描。基准标记可通过粘合剂或粘合带粘附于患者头部皮肤上。可选地，基准标记可被包埋于患者的颅骨，以确保它们不移动或变得松动。应理解，将基准标记包埋于患者颅骨中相对较昂贵，且对于患者来说不舒服。通常，包埋的基准标记仅在粘附的标记移动或松动将诱发超过植入的基准标记的有害作用的显著问题的情况下使用。如上所述，框架的使用是优选的，这是因为它确保标记相对于患者牢固布置而不需要大量的单独包埋的基准标记。

下面通过举例的方式解释与包埋和粘附的基准标记都有关的问题。