[发明专利]使用超声波探针来配准的系统和方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2012年12月31日提交的美国临时申请号61/747,784的优先权益，该申请以引用方式全部并入本文。

本申请涉及2012年12月11日提交的标题为“Registration Using Phased Array Ultrasound”的美国申请号13/710,955，该申请以引用方式全部并入本文。

背景

当执行计算机辅助手术(CAS)和/或机器人辅助手术(RAS)时，经常需要执行配准步骤来将计算机骨骼模型与实际患者骨骼对准。现有系统通过用校准探针测量实体骨骼表面上的点位置并且将点位置馈给至CAS/RAS系统来实现此目标。此方法的缺点包括需要使用锋利探针来穿透骨骼周围的软组织以及需要收集许多切口内点。

概述

本发明的一个实施方案涉及用于配准骨骼结构的系统。用于配准骨骼结构的系统包括配准探针和处理电路。配准探针包括耦合至探针的圆形尖端的多个超声波换能器的二维阵列，其中超声波换能器被配置来提供超声波数据。处理电路被配置来接收来自超声波换能器的超声波数据，确定哪些超声波换能器与患者的解剖结构接触，基于超声波数据和哪些超声波换能器与患者的解剖结构接触的确定来产生配准点，并且使用配准点将患者的解剖结构与骨骼模型配准。

本发明的另一个实施方案涉及配准骨骼结构的方法。该方法包括接收来自配准探针的患者解剖结构的超声波数据，该配准探针包括耦合至配准探针的圆形尖端的多个超声波换能器的二维阵列，其中超声波换能器被配置来提供患者解剖结构的超声波数据，确定哪些超声波换能器接触患者解剖结构，基于患者解剖结构的超声波数据和接触患者解剖结构的超声波换能器来产生配准点，并且使用配准点将患者解剖结构与骨骼模型配准。

本发明的另一个实施方案涉及非暂时性计算机可读介质，其具有存储在其上的由处理电路执行的指令。该指令包括接收来自配准探针的患者解剖结构的超声波数据的指令，该配准探针包括耦合至探针的圆形尖端的多个超声波换能器的阵列，其中超声波换能器被配置来提供患者解剖结构的超声波数据，确定哪些超声波换能器接触患者解剖结构的指令，基于患者解剖结构的超声波数据和接触患者解剖结构的超声波换能器来产生配准点的指令，以及使用配准点将患者解剖结构与骨骼模型配准的指令。

替代示例性实施方案涉及可总体上在权利要求书中列举的其它特征和特征的组合。

附图简述

从结合附图进行的以下详述，本公开变得更完全理解，其中相同参考数字涉及相同元件：

图1是根据示例性实施方案的配准系统的图。

图2是根据示例性实施方案的配准探针的示意图。

图3是包括根据示例性实施方案的超声波换能器阵列的配准探针尖端的示意图。

图4是包括根据示例性实施方案的超声波换能器阵列的配准探针尖端的示意图。

图5是根据示例性实施方案的配准过程的流程图。

图6是根据示例性实施方案的配准过程的流程图。

图7是根据示例性实施方案的配准过程的流程图。

图8是根据示例性实施方案的配准过程的流程图。

详述

在转而参看详细地示出示例性实施方案的图之前，应理解，本申请不限于说明书中所阐述的或在图中所示的细节或方法论。还应理解，术语仅出于描述的目的而不应被视为限制。