[发明专利]记录方法、位置检测系统和扫描仪器

说明书

本发明涉及一种用于将通过位置检测系统所测得的位置数据分配给物体或躯体部分的形貌图的方法。此外，本发明还涉及一种带有可移动的扫描仪器的位置检测系统以及这种扫描仪器本身。

例如在医学领域为仪器(例如外科诊疗仪器)的导航提供支持的位置检测系统基本上是已知的。这种位置检测系统可以是光学的、利用超声波的或电磁的位置检测系统。因此，例如已知电磁位置检测系统，其中，场发生器产生电磁交变场，并设有带有线圈的位置传感器。通过场发生器的电磁交变场在所述线圈中产生感应电流，所述感应电流与相应线圈相对于电磁交变场的定向有关。当带有这种传感器线圈形式的位置传感器的可移动仪器被定向时，可以确定所述仪器相对于参照传感器(该参照传感器例如可能也同样具有线圈)的地点和位置。在此优选地，所述参照传感器作为患者定位装置与患者的躯体部分(或其他物体)固定连接。

为了进行在患者躯体部分内的导航，通常利用这种位置检测系统检测仪器的位置，并在通过X光断层摄影术所得的躯体部分的截面图中示出所述仪器的位置。要实现这种功能，由仪器的位置传感器提供的位置数据必须转换为患者的X光断层图的坐标。对此例如已知的是，由患者的X光断层图生成躯体部分表面的形貌图，为了将所述形貌图表面(以下也被称为模型表面)上的点分配给真实躯体表面上的那些分别与显示或扫描仪器接触的点，可以在记录方法的范畴内建立用于将借助位置检测系统测得的位置数据转换为模型坐标的转换规则。为此可以在真实的躯体部分表面上扫描大量的点，并将所属的代表真实表面上那些点的位置数据在保持其彼此间相对位置的情况下分配给模型表面上的点，使得误差尽可能小。由此得到转换规则，所述转换规则规定了测得的位置数据如何换算成形貌图(在此也被称为形貌模型)的坐标，并进而换算成X光断面图或模型的坐标。

本发明所要解决的技术问题在于，改进这种已知的方法、位置检测系统和扫描仪器。

根据本发明，所述技术问题是通过前述类型的方法解决的，所述方法包括以下步骤：

制备物体或躯体部分的形貌模型；

扫描物体或躯体部分的表面；

在扫描过程中测量位置数据；并

将测得的位置数据分配给在所述形貌模型中的对应位置，其中，所述测得的位置数据被分配给形貌模型的虚拟表面上的点，所述虚拟表面与模型表面保持一定距离，该距离等于扫描仪器的球缺状扫描探针的半径，通过所述扫描探针分别对物体或躯体部分的表面进行扫描。

优选地，带有可移动扫描仪器的位置检测系统被用作所述位置检测系统，所述扫描仪器具有带有球面状外表面和作为位置参照点的球心的扫描探针。为了将借助扫描仪器所测得的位置数据与所述点相匹配对应或分配给所述点，通过由形貌模型定义的模型表面确定虚拟模型表面，所述虚拟模型表面相对于模型表面保持一定距离，该距离等于扫描探针的球心距扫描探针的球面外表面的距离。例如，与和物体或躯体部分相对固定的位置传感器不同，带有可移动的扫描仪器的设备适合相对于待扫描的躯体部分或物体进行移动。

这种方法允许使用这种扫描仪器，该扫描仪器的扫描探针并非真正意义上的“针”，而是具有球面状的表面、也即相当于球缺的表面。在此，所述球缺状扫描探针的直径可以选择得相对较大，例如大于与带手柄的扫描探针相连接的扫描仪器的杆部(Schaft)。这种带有具有相对较大直径的扫描探针的扫描仪器，可以轻柔地和平缓地在柔软的表面上行进、例如处于患者的脸部区域。

这种带有球状扫描探针的扫描仪器的缺点在于，所述位置检测系统不能检测到相应表面正好与扫描仪器的球面的哪个点接触。例如当所述扫描仪器恰好垂直放置在所述表面上时，所述点可以处于带有与手柄相连接的杆部的扫描探针的纵轴的精确延长线上。然而当所述扫描仪器倾斜放置在表面上时，球状探针的其他点与躯体部分的表面接触，并出现仅仅数毫米且不能修复的位置误差。为了消除所述误差，根据本发明，由X光断面模型的表面或形貌模型的表面测算出虚拟表面，该虚拟表面相对于真实的模型表面保持一定距离，该距离恰好等于所述扫描仪器的球缺状扫描探针的半径。因此可以将所述扫描仪器的球缺状探针的中心用作扫描仪器的位置参照点，该中心不论相对于模型表面的相对位置还是相对于虚拟模型表面的相对位置都与仪器放置在躯体部分或物体的相应表面上的角度无关。

在根据本发明的记录方法的范畴中，基于将球缺状扫描探针的球心作为位置参照点而测得的位置数据被这样分配给虚拟的模型表面上的位置，使得在保持所测得的位置数据彼此间相对位置并且使用统一的用于所有位置数据的转换规则的情况下，使测得的位置数据与虚拟模型表面上的位置实现尽可能精确的匹配。