[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

说明书

本发明公开了一种传感器阵列，该传感器阵列可用于在ENT规程之前执行患者面部的标志的无接触配准，以便使这些标志与术前图像在三维空间中相关联，这为图像引导外科手术特征结构(诸如导航)所必需的。无接触或轻接触配准可通过避免显著地压靠患者皮肤来提高准确性，而显著地压靠患者皮肤可使皮肤变形并且从而引入错误的配准数据。也可以阵列之外的形式(诸如具有单个传感器而非阵列的手持式探针)来实施传感器。

背景技术

在一些情况下，可期望扩张患者体内的解剖通道。这可包括鼻旁窦口扩张(例如，以治疗鼻窦炎)、喉扩张、欧氏管扩张、耳、鼻或喉内其它通道的扩张等。扩张解剖通道的一种方法包括使用导丝和导管将可充胀球囊定位在解剖通道内，然后用流体(例如，盐水)使球囊充胀以扩张解剖通道。例如，可膨胀球囊可定位在鼻旁窦处的口内，并且然后充胀，以由此通过重塑与该口相邻的骨来扩张口，而不需要切开粘膜或移除任何骨。然后扩张的口可允许改善从受影响的鼻旁窦的引流和通风。可用于执行此类过程的系统可根据2011年1月6日公布的名称为“Systems and Methods for Transnasal Dilation of Passagewaysin the Ear,Nose or Throat”的美国公布2011/0004057的教导内容来提供，该公布的公开内容以引用方式并入本文。此类系统的示例是加利福尼亚州欧文市(Irvine,California)的Acclarent公司提供的Spin Balloon Sinuplasty^TM系统。

图像引导外科手术(IGS)为一种这样的技术：其中使用计算机来获得已经插入患者体内的器械的位置与手术前获得的图像集合(例如，CT或MRI扫描、3-D标测图等)的实时相关性，使得计算机系统可在手术前获得的图像上叠加器械的当前位置。在一些IGS规程中，在外科手术之前获得手术区的数字断层扫描(例如，CT或MRI、3-D标测图等)。然后使用专门编程的计算机将数字断层扫描数据转化成数字地图。在外科手术过程中，具有安装在其上的传感器(例如，发出电磁场和/或响应于外部产生电磁场的电磁线圈)的特殊器械用于执行手术，同时传感器向计算机发送数据从而指示每个外科器械的当前位置。该计算机将从安装在器械上的传感器接收的数据与由手术前断层扫描生成的数字地图相关联。断层扫描图像连同指示器(例如，十字准线或照亮点等)一起示于视频监视器上，从而示出每个外科器械相对于扫描图像中所示解剖结构的实时位置。这样，即使外科医生不能直接在体内的器械当前位置处目视查看其本身，外科医生也能够通过查看视频监视器而了解每个配备传感器的器械的确切位置。

可用于ENT和鼻窦手术中的电磁IGS系统的示例为由加利福尼亚州欧文市(Irvine,California)的Biosense-Webster,Inc.提供的3系统。当施用到功能性鼻窦内窥镜手术(FESS)、鼻窦球囊扩张术和/或其它ENT规程时，相比于只通过内窥镜观察所能实现的，IGS系统的使用使外科医生能够更精确移动和定位外科器械。因此，IGS系统在执行FESS、鼻窦球囊扩张术和/或其它ENT规程的过程中，在不存在或很难从内窥镜目视查看解剖标志的情况下可能特别有用。

可由IGS系统执行的一个功能是获得参考点，该参考点可用于在规程期间使各种术前获得的图像与患者的实际位置相关联。该动作可被称为患者配准。患者配准通常通过利用位置跟踪器械(例如，其末端位置可在三维空间中被检测到的导丝)来执行，以描记将受规程影响的患者的区域。例如，就鼻窦球囊扩张术或其它ENT规程而言，位置跟踪导丝或其它工具可用于描记或接触患者面部上的一个或多个位置。在每个接触点处，位置跟踪系统将在三维空间中配准该点，并且利用多个已配准的点来确定受影响区域在三维空间中的位置。一旦完全标测或配准受影响区域，就可使其与术前图像相关联，以便在规程的执行期间在不同类型的术前图像上提供无缝IGS体验。以这种方式执行患者配准既耗时又容易出错，这归因于一些规程所需的接触点的数量以及将柔性导丝末端压靠在患者面部的非刚性表面上的相对不准确性。

期望提供进一步有利于在ENT规程和其他医疗规程中使用IGS导航系统和相关联的部件的特征。尽管已研制出若干系统和方法并用于IGS和ENT手术，但是据信，在本发明人之前尚未有人研制出或使用所附权利要求书中所描述的发明。