[发明专利]用于外科导航系统的配准面部标志的设备和方法

权利要求书

1.一种用于目标区域的配准的系统，所述系统包括：

(a)传感器阵列主体；

(b)多个距离传感器，所述多个距离传感器附接到所述传感器阵列主体，其中所述距离传感器中的每个距离传感器被定位成指向所述目标区域并且可操作以确定所述目标区域的配准点与所述传感器之间的距离；

(c)位置传感器，所述位置传感器附接到所述传感器阵列主体并且可操作以提供所述传感器阵列主体的位置和取向；和

(d)至少一个处理器，其中所述至少一个处理器被配置成基于所述距离传感器中的每个距离传感器的所述距离、所述取向和所述位置来确定所述目标区域的多个已配准的点在规程空间内的三维位置。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述距离传感器被布置成选自由矩形、正方形、圆形、三角形和椭圆形构成的组的形状。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器阵列主体的面为基本上平坦的，并且其中所述至少一个处理器包含在所述传感器阵列主体内。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述距离传感器包括选自由光学传感器、超声波传感器和磁传感器构成的组的类型。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个处理器被配置成针对所述多个距离传感器中的每个传感器通过以下方式确定所述多个已配准的点的所述三维位置：

(i)确定由所述传感器发射的探针信号的原始位置，其中所述原始位置基于所述传感器阵列主体的所述位置和所述取向来指示所述传感器在所述规程空间内的位置，以及

(ii)基于所述原始位置和所述探针信号在入射到所述目标区域的所述配准点之前行进的距离来确定所述传感器的已配准的点。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述至少一个处理器还被配置成：

(i)确定所述目标区域相对于所述传感器阵列主体的取向，

(ii)在所述目标区域和所述传感器阵列主体不是基本上平行的情况下，针对所述多个距离传感器中的每个传感器确定偏移值；以及

(iii)基于所述原始位置、所述探针信号行进的所述距离和所述偏移值来确定所述传感器的所述已配准的点。

7.根据权利要求6所述的系统，还包括目标区域取向传感器，所述目标区域取向传感器被配置成向所述至少一个处理器提供所述目标区域的取向。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个处理器的导航处理器被配置成：

(i)使所述多个已配准的点与所述目标区域的术前图像集合相关联；以及

(ii)基于所述多个已配准的点、所述术前图像集合和由在所述规程期间使用的外科器械的位置传感器提供的器械数据集合的所述关联，提供规程期间的图像引导外科导航界面。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述距离传感器被配置成当所述多个已配准的点的所述位置被确定时在距所述目标位置约4英寸和20英寸之间的距离处进行定位和操作。

10.根据权利要求1所述的系统，还包括取向指示器，其中所述取向指示器被配置成当所述传感器阵列主体不是基本上平行于所述目标区域时向用户提供指示。

11.根据权利要求1所述的系统，还包括自动化臂，其中所述自动化臂可操作以取向所述传感器阵列主体，使得其基本上平行于所述目标区域。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个距离传感器包括至少30个单独传感器，并且其中所述多个距离传感器被定位在所述传感器阵列主体上，使得所发射的探针信号基本上入射到全部所述目标区域。

13.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个处理器还被配置成对于其探针信号在使用期间落在所述目标区域之外的所述多个距离传感器中的任何传感器，丢弃来自所述传感器的接近度数据。