Поєднання і навігація для ендоскопічної хірургії на основі інтеграції зображень

 

Даний винахід відноситься, в загальному, до відстеження в реальному часі хірургічних інструментів в межах анатомічної області тіла щодо передопераційного плану та інтраопераційних зображень. Даний винахід відноситься, зокрема, до інтеграції передопераційних сканованих зображень, інтраопераційних флюороскопічнких зображень і інтраопераційних ендоскопічних зображень для відстеження і визначення місця розташування хірургічних інструментів.

Мінімально інвазивна ендоскопічна хірургічна операція є хірургічною операцією, під час якої жорсткий або гнучкий ендоскоп вводять в тіло пацієнта через природний отвір або невеликий розріз у шкірі (тобто порт). Додаткові хірургічні інструменти вводять в тіло пацієнта через аналогічні порти з ендоскопом, застосовуваним для забезпечення візуальної зворотнього зв'язку для хірурга, що працює з хірургічними інструментами, щодо хірургічного поля.

Наприклад, на фіг. 1 схематично показана артроскопічна хірургічна операція на передній хрестоподібній зв'язці («ACL») коліна 10, в якому показані зв'язка ACL 11, хрящ 12 і надколінна чашечка 13. Артроскопичя фаза включає в себе формування тривимірного («3-мірного») відсканованого зображення коліна 10 (наприклад, КТ-зображення (отриманого методом комп'ютерної томографії), МРТ-зображення (отриманого методом магнітно-резонансної томографії), ультразвукового зображення, рентгенівського зображення тощо) для діагностичного дослідження коліна 10 і для планування артроскопічної хірургічної операції на зв'язці ACL коліна 10.

Інтраопераційна фаза включає в себе введення артроскопа 20 (тобто ендоскопа для суглобів) через порт в передній зоні коліна 10 таким чином, що артроскоп 20 можна переміщати і/або повертати для отримання в реальному часі зображень різних областей коліна 10, зокрема зв'язки ACL 11 і пошкодженої зони хряща 12. Крім того, через порт в задній зоні коліна 10 вводять іригаційний інструмент 22 і через порт в передній зоні коліна 10 вводять різні хірургічні інструменти типу ріжучого інструменту 21, під кутом, перпендикулярним куті спостереження артроскопа 20, щоб полегшити візуалізації операційного поля для пошкодженого хряща 12.

До створення цього винаходу існувало два основних підходи до відстеження положень і орієнтації хірургічних інструментів 20-22.

Перший підхід являє собою ручний метод без навігації, у відповідності. для отримання передопераційного скануючого КТ-зображення 31 в цілях діагностики та планування оперативного втручання застосовують КТ-сканер (комп'ютерний томографический сканер) 30. Рентгенівське пристрій 40 застосовують для отримання щонайменше одного інтраопераційного двовимірного («2-мірного») флюороскопического зображення, подібного примірного зображенню 41, для спостереження положення і орієнтації щонайменше одного хірургічного інструменту 20-22 щодо коліна 10. Артроскоп 20 застосовують для повторюваного отримання інтраопераційних артроскопічних зображень, наприклад примірного зображення 23, для спостереження хірургічного поля коліна 10.

Хірург може переглядати зображення на різних екранах дисплея або одному екрані дисплея. У будь-якому випадку наведений підхід не здатний встановити взаємозв'язок між зображеннями, яка полегшує відстеження положень і орієнтацій щонайменше одного хірургічного інструменту 20-22 щодо коліна 10, зокрема операційного поля коліна 10.

Другим підходом є хірургічна операція з навігаційною підтримкою, яка вирішує проблему відстеження положень і орієнтацій за меншою мо� положення. Наприклад, на фіг. 3 показана оптична система спостереження 50 для відстеження положень і орієнтацій ріжучого інструменту 21 в системі координат слідкуючої камери 50, внаслідок чого необхідно виконувати процедуру суміщення пацієнта, щоб представляти ріжучий інструмент 21 у вигляді накладок на скановане зображення і флюороскопическое(ие) зображення(ія), подібно зразковим накладкам 32 43, у відповідних системах координат відсканованого зображення 31 і флюороскопічнких зображень 42. Суміщення може використовувати опорні мітки, які помітні на флюороскопічнких зображеннях 42 і які прикріплюють до шкіри або кістки пацієнта і відчуваються ріжучим інструментом 21. В альтернативному варіанті можливе виконання суміщення без міток, із застосуванням скануючого КТ-зображення 31 і флюороскопічнких зображень 42.

Другий підхід, як показано на фіг. 3, постачає хірурга зворотним зв'язком в реальному часі за положеннями і орієнтаціям ріжучого інструменту 21 щодо коліна 10 і передопераційного плану. Однак застосування оптичної слідкуючої системи 50 або альтернативної зовнішньої слідкуючої системи (наприклад, електромагнітної слідкуючої системи) збільшує час хирургно створювати для хірурга фізичні обмеження на переміщення (наприклад, слід завжди підтримувати лінію прямої видимості між системою 50 і ріжучим інструментом 21).

У відповідності з цим винаходом пропонується відстеження в реальному часі хірургічних інструментів щодо передопераційного плану та інтраопераційних зображень, при цьому зазначене відстеження передбачає поєднання з зображень та відстеження інструменту. Поєднання з зображень здійснює інтеграцію безлічі зображень анатомічної області тіла, що містять передопераційне скановане зображення (наприклад, 3-мірне КТ/МРТ-зображення), інтраопераційне флюороскопическое зображення (наприклад, 2-мірне рентгенівське зображення) і інтраопераційне ендоскопічне зображення (наприклад, 2-мірне артроскопическое зображення). Відстеження інструментів здійснює подання, в межах передопераційного відсканованого зображення та/або інтраопераційного флюороскопического зображення, відстеження, щонайменше, хірургічного інструменту при посередництві інтраопераційного ендоскопічного зображення.

Одним з варіантів здійснення цього винаходу є хірургічна навігаційна система е зображення (наприклад, 3-мірне КТ/МРТ-зображення), інтраопераційне флюороскопическое зображення (наприклад, 2-мірне рентгенівське зображення) і інтраопераційне ендоскопічне зображення (наприклад, 2-мірне артроскопическое зображення). Хірургічна навігаційна система містить блок інтеграції зображень і блок відстеження інструменту. Під час роботи блок інтеграції зображень формує інтегровану матрицю зображення, що містить інтеграцію (наприклад, мультиплікацію матриць) матриці флюороскопического зображення і матриці ендоскопічного зображення, при цьому матриця флюороскопического зображення містить перетворення між інтраопераційні флюороскопическим зображенням і передопераційним сканированним зображенням, і причому матриця ендоскопічного зображення містить перетворення між передопераційним сканированним зображенням та інтраопераційні ендоскопічним зображенням. У свою чергу, блок відстеження інструментів формує інтегровану матрицю спостереження, при цьому інтегрована матриця спостереження містить інтеграцію (наприклад, мультиплікацію матриць) інтегрованої матриці зображення і матриці ендоскопічного спостереження, причому ма�ационного ендоскопічного зображення.

Відстеження інструментів може додатково або, у якості альтернативи, формувати матрицю скануючого спостереження, при цьому матриця скануючого стеження містить інтеграцію (наприклад, мультиплікацію матриць) матриці ендоскопічного зображення і матриці ендоскопічного спостереження.

В цілях цього винаходу, термін «формування», в контексті цієї заявки, встановлено, в широкому сенсі, для включення в себе будь-якого методу, який відомий в даний час або отримає популярність у подальшому в області техніки створення, забезпечення, надання, отримання, вироблення, формування, розробки, виділення, видозміни, перетворення, зміни або іншого надання інформації (наприклад, даних, тексту, зображень, мовленнєвої та відео інформації) в цілях комп'ютерної обробки і зберігання/пошуку в пам'яті, зокрема, наборів даних зображень і відеокадрів, і термін «суміщення», в контексті цієї заявки, встановлено, в широкому сенсі, для укладання в собі будь-якого методу, який відомий в даний час або отримає популярність у подальшому в області техніки перетворення різних наборів даних зображень в одну систему координат.

Крім ого дії, відбувається або відноситься до періоду або підготовчих робіт перед виконанням ендоскопічної завдання (наприклад, планування траєкторії для ендоскопа), і термін «інтраопераційний», в контексті цієї заявки, встановлено, в широкому сенсі, для опису будь-якої дії, що відбувається, виконуваного або зустрічається в процесі виконання ендоскопічної завдання (наприклад, управління ендоскопом згідно із запланованою траєкторією). Приклади виконання ендоскопічної завдання містять, але без обмеження, артроскопію, бронхоскопію, колоноскопію, лапароскопію, ендоскопію головного мозку та ендоскопічну хірургічну операцію на серці. Приклади ендоскопічної хірургічної операції на серці містять, але без обмеження, ендоскопічне шунтування коронарних артерій, ендоскопічні відновлення і заміну мітрального і аортального клапанів.

У більшості випадків, передопераційні дії та інтраопераційні дії будуть відбуватися у чітко окремі періоди часу. Тим не менш, даний винахід охоплює випадки, що включають в себе будь-яку ступінь перекриття передопераційного та інтраопераційного періодів часу.

Крім того,а зображень, отриманих ендоскопом будь-якого типу, що володіє здатністю візуалізації тіла зсередини, і термін «флюороскопический» встановлено, в широкому сенсі, для опису характеру зображень, отриманих флюороскопом будь-якого типу, що володіє здатністю забезпечення зображень реального часу внутрішніх структур тіла. Приклади ендоскопа для цього винаходу містять, але без обмеження, наглядова пристрій будь-якого типу, гнучке або жорстке (наприклад, ендоскоп, артроскоп, бронхоскоп, холедохоскоп, колоноскоп, цистоскоп, дуоденоскоп, гастроскоп, гістероскоп, лапароскоп, ларингоскоп, нейроскоп, отоскоп, активний энтероскоп, риноларингоскоп, сигмоидоскоп, синускоп, тораскоп або тощо) і будь-який пристрій, аналогічний наглядовій пристрою, яке обладнане системою формування зображень (наприклад, телескопічною канюлею з можливістю візуалізації). Візуалізація є локальною, і зображення поверхні можна отримувати оптично з допомогою волоконної оптики, лінз або мініатюрних систем візуалізації (наприклад, на основі ПЗС (приладів із зарядовим зв'язком)). Приклади флюороскопа для досягнення цілей цього винаходу містять, без обмеження, рентгенівську сис�ретения, а також різні ознаки і переваги цього винаходу стануть більш зрозумілими після прочитання і вивчення нижченаведеного докладного опису варіантів здійснення цього винаходу, наведеного в поєднанні з доданими кресленнями. Докладний опис і креслення є тільки поясненням до цього винаходу, а не обмежують його, при цьому обсяг цього винаходу визначається прикладеною формулою винаходу і її еквівалентами.

Фіг. 1 - схематичне представлення артроскопічної хірургічної операції ACL (передньої хрестоподібної зв'язки), відомої в даній області техніки.

Фіг. 2 - зображення примірної артроскопічної хірургічної операції зв'язки ACL, без хірургічної навігації, відомої в даній області техніки.

Фіг. 3 - зображення примірної артроскопічної хірургічної операції зв'язки ACL, з хірургічної навігацією, відомої в даній області техніки.

Фіг. 4 - зображення примірної артроскопічної хірургічної операції зв'язки ACL, з хірургічної навігацією відповідно до зразковим варіантом здійснення хірургічної навігаційної системи у відповідності з цим винаходом.

Фіг. 5 - блок-схема послідовно�у відповідності з цим винаходом.

Фіг. 6 - блок-схема послідовності операцій способу, що представляє приблизний варіант здійснення способу відстеження інструментів у відповідності з цим винаходом.

Фіг. 7 - блок-схема послідовності операцій способу, що представляє приблизний варіант здійснення способу хірургічної навігації згідно з цим винаходом.

Як показано на фіг. 4, хірургічна навігаційна система 60 у відповідності з цим винаходом для відстеження в реальному часі хірургічних інструментів щодо передопераційного плану хірургічної операції та інтраопераційних зображень, при цьому зазначене відстеження передбачає поєднання з зображень та відстеження інструменту. Для вирішення згаданих завдань система 60 містить блок 61 інтеграції зображень, блок 62 відстеження інструментів і пристрій для відображення зображення зображень 23, 31, 43. Блок 61 інтеграції зображень визначається, в широкому сенсі, в цій заявці, як будь-який пристрій, конструктивно сконфігуроване для виконання суміщення з зображень, що включає в себе інтеграцію безлічі зображень анатомічної області тіла, що містять предопе�ське зображення (наприклад, 2-мірне рентгенівське зображення) і інтраопераційне ендоскопічне зображення (наприклад, 2-мірне артроскопическое зображення). Блок 62 відстеження інструментів визначається, в широкому сенсі, в цій заявці як будь-який пристрій, конструктивно сконфігуроване для виконання відстеження інструментів, що включає в себе накладення хірургічного інструменту в межах передопераційного відсканованого зображення та/або інтраопераційного флюороскопического зображення, як подання відстеження хірургічного інструменту в межах інтраопераційного ендоскопічного зображення. Пристрій відображення визначається, в широкому сенсі, в цій заявці, як будь-який пристрій, конструктивно сконфігуроване для відображення зображень і відслідковуються хірургічних інструментів будь-яким підходящим методом, наприклад розширеної віртуальної візуалізації зображень і відслідковуються хірургічних інструментів.

На фіг. 5 представлена блок-схема 70 послідовності операцій способу, що представляє спосіб інтеграції зображень, що виконується блоком 61 інтеграції зображень. Як показано на фіг. 5, блок-схема 70 послідовності операцій споѾбражений. Флюороскопический шлях містить етап S71 блок-схеми 70 послідовності операцій, що включає в себе поєднання флюороскопічнких зображень інтраопераційного флюороскопического зображення (наприклад, зображення 41 на фіг. 4) і передопераційного відсканованого зображення (наприклад, зображення 31 на фіг. 4). В одному варіанті здійснення етапу S71, суміщення флюороскопічнких зображень містить відоме в техніці суворе просторове перетворення 2-мірного інтраопераційного флюороскопического зображення, як заданого зображення, для сполучення з 3-мірним передопераційним сканированним зображенням, в якості опорного зображення, щоб тим самим сформувати матрицю TX-CT(TCT-X=T-1X-CTфлюороскопического зображення, де-1означає відоме в техніці звернення матриці). В альтернативному варіанті, суміщення флюороскопічнких зображень може містити відоме в техніці суворе просторове перетворення 3-мірного передопераційного відсканованого зображення, як заданого зображення, для сполучення з 2-мірним інтраопераційні флюороскопическим зображенням, в якості опорного зображення, щоб�0 інтеграції зображень, при формуванні кожного нового кадру зображення флюороскопом (наприклад, рентгенівською системою 40 на фіг. 4), яка включається при необхідності, яка визначається хірургом під час хірургічної операції.

Ендоскопічний шлях містить етап S72 і етап S73 блок-схеми 70 послідовності операцій способу. Етап S72 містить реконструкцію поверхні об'єкта в межах інтраопераційного рентгенівського зображення (наприклад, зображення 23 на фіг. 4). У примірному варіанті здійснення етапу S72 для стереоскопічного ендоскопа (наприклад, артроскопа з двома камерами, які знімають два зображення одночасно), можна застосувати відомий в техніці спосіб стереоскопічною 3-мірної реконструкції.

У примірному варіанті здійснення етапу S72 для монокулярного ендоскопа (наприклад, однокамерного артроскопа, знімає зображення), можна застосувати відомий в техніці метод фотограмметричної реконструкції. Наприклад, якщо швидкість монокулярного ендоскопа задана, то з оптичного потоку можна виділити карту глибини. Зокрема, оптичний потік є векторним полем, що представляє рух кожної точки або особливості в тимчасовій серії зображень, внаслідок чого»). Оптична вісь ендоскопа орієнтована по його переміщенню, так що фокус розширення (FOE) поєднаний з лінією переміщення ендоскопа. Інформацію (Z) про глибині можна виділяти у відповідності з рівнянням Z=v∗D/V по відомому відстані (D) кожної точки або особливо від фокуса розширення («FOE»), амплітудою (V) оптичного потоку в кожній точці і швидкості ендоскопа (v). Положення X і Y ендоскопа можна обчислювати за характерними параметрами камери (наприклад, фокальної точки тощо).

Як повинно бути очевидно фахівцям з середнім рівнем компетенції в даній області техніки, ендоскоп є поворотним з метою реконструкції поверхні без використання оптичних пошукових точок, і, в альтернативному варіанті, ендоскоп не повинен бути поворотним з метою реконструкції поверхні з використанням оптичних пошукових точок.

Етап S73 включає в себе поєднання ендоскопічних зображень передопераційного відсканованого зображення (наприклад, зображення 31 на фіг. 4) і реконструкції поверхні в межах інтраопераційного ендоскопічного зображення (наприклад, зображення 23 на фіг. 4). В одному примірному варіанті здійснення етапу S73, суміщення ендоскопічних зображень містить изционного ендоскопічного зображення, в якості заданого зображення, для сполучення з 3-мірним передопераційним сканированним зображенням, в якості опорного зображення, щоб тим самим сформувати матрицю TCT-E(TE-CT=T-1CT-E) ендоскопічного зображення. Зокрема, поверхня кістки, показану в межах передопераційного відсканованого зображення, можна сегментувати з використанням порогової обробки зображень, при заданому характеристическом значення за шкалою Хаунсфильда (наприклад, 175 од. Хаунсфильда), і для перетворення зображень можна виконати ітераційний алгоритм найближчих точок (ICP). В альтернативному варіанті, суміщення ендоскопічних зображень містить відоме в техніці суворе просторове перетворення 3-мірного передопераційного відсканованого зображення, як заданого зображення, для сполучення з реконструкцією поверхні в межах інтраопераційного ендоскопічного зображення, в якості опорного зображення, щоб тим самим сформувати матрицю TE-CTендоскопічного зображення.

Етап S73 виконується блоком 60 інтеграції зображень, при формуванні кожного нового кадру зображення ендоскопічним(і) устройст�перации.

Етап S74 містить інтеграцію зображень матриці TX-CTфлюороскопического зображення, отриманого на етапі S71, і матриці TCT-Eендоскопічного зображення, отриманого на етапі S73. В одному примірному варіанті здійснення етапу S74, інтеграція зображень містить відому в техніці мультиплікацію матриць матриці TX-CTфлюороскопического зображення і матриці TCT-Eендоскопічного зображення, щоб тим самим отримати інтегровану матрицю TX-E(TE-X=T-1X-E) зображення.

Блок-схема 70 послідовності операцій способу містить цикл, який виконується під час хірургічної процедури, з повторюваним оновленням на етапі S74 через ендоскопічний шлях S72 і S73, при інтегруванні з самим останнім суміщенням флюороскопического зображення на етапі S71.

На фіг. 6 представлена блок-схема 80 послідовності операцій способу, що представляє спосіб відстеження інструментів, що виконується блоком 62 відстеження інструментів (фіг. 4). Як показано на фіг. 6 етап S81 блок-схеми 80 послідовності операцій способу містить відстеження хірургічного інструменту в межах інтраопераційного ендоскопічного зображення (наприклад, изобхирургического інструменту (T) в межах інтраопераційного ендоскопічного зображення (E) (наприклад, матриця TT-Eендоскопічного зображення може бути матрицею перетворення, що показує наконечник інструменту в компоненті поступального переміщення та орієнтацію інструменту в компоненті повороту). В одному примірному варіанті здійснення етапу S81, блок 62 відстеження інструментів виконує відомий в техніці метод фотограмметричного відстеження. Зокрема, хірургічний інструмент, зазвичай, має високий контраст в межах ендоскопічного зображення, в порівнянні з фоном (наприклад, кістки). Таким чином, положення хірургічного інструменту в межах ендоскопічного зображення можна виявляти сегментацією зображення з використанням порогової обробки в трьох (3) кольорових каналах. В альтернативному варіанті, наконечник хірургічного інструменту можна фарбувати виділяється кольором, добре спостерігаються всередині тіла (наприклад, зеленим), який буде легко сегментувати по каналу зеленого кольору. У будь-якому випадку, після того як хірургічний інструмент виявлений сегментацією ендоскопічного зображення, можна застосувати метод оцінки глибини, описаний вище в цій заявці, щоб оцінити глибину інструмента щодо ендоскопічного кадрмента в межах інтраопераційного флюороскопического зображення за допомогою інтеграції матриці TT-E(TE-T=T-1VT-E) ендоскопічного спостереження та інтегрованої матриці TX-Eзображення. В одному примірному варіанті здійснення етапу S82, інтеграція містить відому в техніці мультиплікацію матриць матриці TT-Eендоскопічного спостереження і матриці, зворотної інтегрованої матриці TX-Eзображення, щоб тим самим отримати матрицю TT-X(TX-T=T-1T-X) флюороскопического стеження.

Етап S83 блок-схеми 80 послідовності операцій способу містить відстеження хірургічного інструменту в межах передопераційного відсканованого зображення за допомогою інтеграції матриці TT-Eендоскопічного спостереження і матриці TCT-Eендоскопічного зображення. В одному примірному варіанті здійснення етапу S83, інтеграція містить відому в техніці мультиплікацію матриць матриці TT-Eендоскопічного спостереження і матриці, оберненої матриці TCT-Eендоскопічного зображення, щоб тим самим отримати матрицю TT-CT(TCT-T=T-1T-CT) скануючого стеження.

Результатами етапів S82 і S83 є відображення відстеження в реальному часі хірургічного інструменту в межах предопера�а 32 стеження передопераційного відсканованого зображення 31, показана на фіг. 4, і накладка 43 стеження інтраопераційного флюороскопического зображення 42, показана на фіг. 4. Згадана задача вирішується без потреби у зовнішній системі візуалізації (хоча одну дану систему можна застосовувати у вигляді доповнення до ендоскопічного пристрою) та суміщення пацієнта.

На фіг. 7 представлена блок-схема 90 послідовності операцій способу, що представляє спосіб хірургічної навігації, що втілює блок-схему 70 послідовності операцій способу (фіг. 5) і блок-схему 80 послідовності операцій (фіг. 6) у контексті артроскопічної хірургічної операції зв'язки ACL.

Зокрема, етап S91 блок-схеми 90 послідовності операцій способу містить отримання передопераційного відсканованого зображення (наприклад, 3-мірного КТ-зображення, 3-мірного МРТ-зображення, 3-мірного рентгенівського зображення, 3-мірного флюороскопического зображення тощо). Етап S92 блок-схеми 90 послідовності операцій способу містить підготовку пацієнта до артроскопічної хірургічної операції зв'язки ALC. Наприклад, підготовка пацієнта може містити розтирання сухожилля коліна і фіксацію коліна для хірургічної операції. Етап S93 блок-схеми 90 послідовність�, -мірного рентгенівського зображення) і виконання суміщення флюороскопического зображення на етапі S71 (фіг. 5).

Перший прохід по блок-схемі 90 послідовності операцій способу містить етап S93, що передує етапами S95-S98. Етап S95 містить розміщення артроскопа в коліні (наприклад, артроскопа 20, показаного на фіг. 4). Етап S96 містить розміщення додаткових хірургічних інструментів в коліні (наприклад, ріжучого інструменту 21 та іригаційного інструменту 22, показаного на фіг. 4). Етап S97 містить отримання інтраопераційного ендоскопічного зображення та виконання реконструкції поверхні по етапу S72 (фіг. 5) поєднання ендоскопічних зображень по етапу S73 (фіг. 5) і інтеграцію зображень по етапу S74 (фіг. 5). І етап S98 містить відстеження хірургічного інструменту згідно з блок-схемою 80 послідовності операцій способу (фіг. 6).

Етапи S99-S101 прийняття рішень допускають повторюваний цикл між етапом S102 хірургічної операції і етапом S98 відстеження хірургічних інструментів, поки (1) хірургом не переміщається артроскоп, що викликає повернення на етап S97, (2) хірургом не вводиться в коліно новий хірургічний інструмент, що підлягає відстеження, що викликає �т повернення на етап S93. Будь повернення на етап S93 буде відправляти далі на етап S97 через етап S94 прийняття рішення, якщо артроскоп і відслідковані хірургічні інструменти ще розміщуються.

На практиці, спеціалістів з середнім рівнем компетентності в даній області техніки буде зрозуміло, як здійснювати блок-схему 90 послідовності операцій способу для інших ендоскопічних завдань.

Вище наведено опис з поясненням до креслень різних варіантів здійснення цього винаходу, проте фахівцям буде зрозуміло, що способи і система, описані в цій заявці, є наочними, і елементи згаданих способів і системи допускають внесення різних змін і модифікацій і еквівалентних замін, які не виходять за межі справжнього обсягу цього винаходу. Крім того, багато модифікації можуть бути виконані з можливістю доопрацювання принципів цього винаходу, без виходу за межі його обсягу по суті. Тому слід вважати, що даний винахід не обмежена конкретними варіантами здійснення, описаними як найкращий варіант здійснення цього винаходу, що, навпаки, даний винахід містить усі варіанти здійснення, не виходма (60) для інтеграції безлічі зображень анатомічної області тіла, містять передопераційне скановане зображення (31), інтраопераційне флюороскопическое зображення (42) та інтраопераційне ендоскопічне зображення (23), при цьому хірургічна навігаційна система (60) містить:
блок (61) інтеграції зображень, виконаний з можливістю формування інтегрованої матриці (TX-E) зображення, що містить інтеграцію матриці (TX-CT) флюороскопического зображення і матриці (TCT-E) ендоскопічного зображення,
причому матриця (TX-CT) флюороскопического зображення містить перетворення між інтраопераційні флюороскопическим зображенням (42) і передопераційним сканированним зображенням (31),
матриця (TCT-E) ендоскопічного зображення містить перетворення між передопераційним сканированним зображенням (31) та інтраопераційні ендоскопічним зображенням (23);
блок (62) відстеження інструменту, виконаний з можливістю формування інтегрованої матриці (TT-X) стеження і матриці (TT-CT) скануючого стеження,
причому інтегрована матриця (TT-X) стеження містить інтеграцію інтегрованої матриці (TX-E) зображення і матриці (TT-E) эндоскопическогЇеского зображення і матриці (TT-E) ендоскопічного спостереження та
матриця (TT-E) ендоскопічного спостереження являє відстеження хірургічного інструменту (21) в межах інтраопераційного ендоскопічного зображення (23).

2. Хірургічна навігаційна система (60) за п. 1, в якій блок (61) інтеграції зображень додатково виконаний з можливістю виконання фотограмметричної реконструкції поверхні об'єкта в межах інтраопераційного ендоскопічного зображення (23) у вигляді основи для перетворення між передопераційним сканированним зображенням (31) та інтраопераційні ендоскопічним зображенням (23).

3. Хірургічна навігаційна система (60) за п. 1, в якій інтеграція матриці (TX-CT) флюороскопического зображення і матриці (TCT-E) ендоскопічного зображення містить виконання мультиплікації матриць, що включає в себе матрицю (TX-CT) флюороскопического зображення і матрицю (TCT-E) ендоскопічного зображення.

4. Хірургічна навігаційна система (60) за п. 1, в якій інтеграція інтегрованої матриці (TX-E) зображення і матриці (TT-E) ендоскопічного спостереження містить виконання мультиплікації матриць, що включає в себе інте�а навігаційна система (60) за п. 1, в якій інтеграція матриці (TCT-E) ендоскопічного зображення і матриці (TT-E) ендоскопічного спостереження містить виконання мультиплікації матриць, що включає в себе матрицю (TCT-E) ендоскопічного зображення і матрицю (TT-E) ендоскопічного спостереження.

6. Хірургічна навігаційна система (60) за п. 1, додатково містить:
пристрій для відображення інтраопераційного флюороскопического зображення (42), містить накладку (43) хірургічного інструменту (21) у вигляді функції від інтегрованої матриці (TT-X) спостереження.

7. Хірургічна навігаційна система (60) за п. 1, додатково містить:
пристрій для відображення передопераційного відсканованого зображення (31), містить накладку (43) хірургічного інструменту (21) у вигляді функції від матриці (TT-CT) скануючого стеження.

8. Хірургічна навігаційна система (60) за п. 1, в якій блок (62) відстеження інструменту додатково виконаний з можливістю виконання фотограмметричного відстеження хірургічного інструменту (21) в межах інтраопераційного ендоскопічного зображення (23).

9. Хірургічна навігаційна система (60) за п. 1, �рафического зображення, магнітно-резонансного зображення, ультразвукового зображення і рентгенівського зображення.

10. Хірургічна навігаційна система (60) для інтеграції безлічі зображень анатомічної області тіла, що містять передопераційне скановане зображення (31), інтраопераційне флюороскопическое зображення (42) та інтраопераційне ендоскопічне зображення (23), при цьому хірургічна навігаційна система (60) містить:
блок (61) інтеграції зображень, виконаний з можливістю формування інтегрованої матриці (TX-E) зображення, що містить інтеграцію матриці (TX-CT) флюороскопического зображення і матриці (TCT-E) ендоскопічного зображення,
причому матриця (TX-CT) флюороскопического зображення містить перетворення між інтраопераційні флюороскопическим зображенням (42) і передопераційним сканированним зображенням (31),
матриця (TCT-E) ендоскопічного зображення містить перетворення між передопераційним сканированним зображенням (31) та інтраопераційні ендоскопічним зображенням (23);
блок (62) відстеження інструменту, виконаний з можливістю формування інтегрованої матриці (TT-X) слежен�E) зображення і матриці (TT-E) ендоскопічного спостереження та
матриця (TT-E) ендоскопічного спостереження являє відстеження хірургічного інструменту (21) в межах інтраопераційного ендоскопічного зображення (23).

11. Хірургічна навігаційна система (60) за п. 10, в якій блок (61) інтеграції зображень додатково виконаний з можливістю реконструкції поверхні об'єкта в межах інтраопераційного ендоскопічного зображення (23) у вигляді основи для перетворення між передопераційним сканированним зображенням (31) та інтраопераційні ендоскопічним зображенням (23).

12. Хірургічна навігаційна система (60) за п. 10, в якій інтеграція матриці (TX-CT) флюороскопического зображення і матриці (TCT-E) ендоскопічного зображення містить виконання мультиплікації матриць, що включає в себе матрицю (TX-CT) флюороскопического зображення і матрицю (TCT-E) ендоскопічного зображення.

13. Хірургічна навігаційна система (60) за п. 10, в якій інтеграція інтегрованої матриці (TX-E) зображення і матриці (TT-E) ендоскопічного спостереження містить виконання мультиплікації матриць, що включає в себе интегрия навігаційна система (60) за п. 10, додатково містить:
пристрій для відображення інтраопераційного флюороскопического зображення (42), містить накладку (43) хірургічного інструменту (21) у вигляді функції від інтегрованої матриці (TT-X) спостереження.

15. Хірургічна навігаційна система (60) за п. 10, в якій блок (62) відстеження інструменту додатково виконує функцію виконання фотограмметричного відстеження хірургічного інструменту (21) в межах інтраопераційного ендоскопічного зображення (23).



 

Схожі патенти:

Система напрямки і катетерна система

Група винаходів відноситься до медичної техніки, а саме до системи напрямку для направлення трубчастого об'єкта, а також до катетерної системі, що містить дану систему напрямку. Система напрямки містить два радіально протилежно розташованих приводних шківа для направлення трубчастого об'єкта, розташованого між приводними шківами. Кожен приводний шків має вісь обертання шківа і містить безліч роликів, розподілених навколо осі обертання шківа. Ролики розташовані з можливістю обертання. Кожен ролик має вісь обертання ролика і зовнішню приводну поверхню з увігнутим вигином в напрямку, відповідному осі обертання ролика. Вісь обертання ролика орієнтована похило відносно осі обертання шківа. Ролики кожного приводного шківа формують спільно напрямну периферію для трубчастого об'єкта. Катетерна система містить катетер і вищезгадану систему напрямку. При цьому катетер утворює трубчастий об'єкт. Група винаходів дозволяє безперервно обертати трубчастий об'єкт без небезпеки, що трубчастий об'єкт вийде з контакту з роликами. 2 н. і 11 з.п. ф-ли, 4 іл.
Винахід відноситься до медицини. Мінімально інвазивні лапароскопічні хірургічні щипці містять зажимающее засіб, встановлений на обертовому корпусі, перше і друге засоби передачі руху затискають кошти і обертовий корпус, відповідно, містять щонайменше один тяговий трос, що складається з кількох тросів, розташованих так, що поперечний переріз щонайменше одного тягового троса, пов'язаного з першим засобом передачі руху, має змінну геометрію уздовж його шляху проходу. У першій компонуванні троси у поперечному перерізі розташовуються так, що їх поздовжні осі розміщуються радіально. У другій компонуванні осі орієнтовані в першому напрямку. У третій компонуванні осі орієнтовані в другому напрямку, перпендикулярному першому напрямі. 8 з.п. ф-ли, 4 іл.

Спосіб і пристрій для відстеження медичної процедури

Винахід відноситься до здійснення відстеження при медичних процедурах. Технічним результатом є підвищення точності розміщення хірургічного пристрою і зменшення часу процедури. Спосіб містить етапи, на яких: приймають дані орієнтації з датчика орієнтації, який інтегрально з'єднаний з медичним пристроєм, при цьому дані орієнтації приймають на віддалений процесор, при цьому медичний пристрій переміщують по анатомічних утворень пацієнта в напрямку області мішені; визначають орієнтацію медичного пристрою відносно анатомічних утворень на основі даних орієнтації; захоплюють зображення анатомічних утворень у реальному часі з використанням медичного пристрою, і надають захоплені зображення і орієнтацію медичного пристрою відносно анатомічних утворень на пристрій відображення, оперативно поєднане з згаданим процесором. 2 н і 13 з.п. ф-ли, 7 іл.

Ультразвукове планування і наведення імплантованих медичних пристроїв

Винахід відноситься до медичних ультразвукових діагностичних систем, а саме до ультразвукових систем для розміщення медичних пристроїв з наведенням з тривимірним зображенням. Ультразвукова система для планування хірургічної операції з имплантируемим пристроєм містить джерело масштабованих анатомічних ультразвукових зображень місця в тілі, у якому слід розташувати имплантируемое пристрій, джерело масштабованого зображення сайзера, формує віртуальний сайзер, який вказує розмір имплантируемого пристрою, блок масштабування, виконаний з можливістю підтримки відображення анатомічної ультразвукового зображення і віртуального сайзера в єдиному масштабі, дисплей і орган користувальницького управління, виконаний з можливістю застосування користувачем для маніпулювання позиціонуванням віртуального сайзера на дисплеї щодо анатомічної структури у одноманітно масштабированном анатомічному ультразвуковому зображенні. Причому орган користувальницького управління виконаний з можливістю перевірки підгонки віртуального сайзера до анатомічної структурі, згідно виділень, що показує об�ествляется спосіб встановлення розмірів имплантируемого пристрою, яке підходить до анатомічної структурі тіла. Використання винаходу дозволяє визначити розміри имплантируемого пристрою без фізичного доступу до місця імплантації. 2 н. і 12 з.п. ф-ли, 12 іл.

Пристрій і спосіб для переміщення і активації активної речовини

Винахід відноситься до медичної техніки, а саме до засобів формування медичних зображень з допомогою магнітних частинок. Пристрій для переміщення цільового елемента, який містить магнітний матеріал і активна речовина, по об'єкту його розміщення в попередньо визначеному положенні усередині об'єкта і активації активної речовини містить засіб вибору, що містить блок генератора сигналу поля вибору та елементи поля вибору, зокрема магніти або котушки поля вибору, для генерування магнітного поля вибору, що має таку картину в просторі його напруженості магнітного поля, що в полі огляду формуються перша субзона, що має низьку напруженість магнітного поля, і друга субзона, має вищу напруженість магнітного поля, засіб збудження, містить блок генератора сигналу поля збудження і поля котушки збудження, і засіб управління блоком генератора сигналів поля збудження для переміщення цільового елемента по об'єкту в напрямку, встановлюється командами переміщення, для розміщення цільового елемента в бажаному положенні усередині об'єкта і для активації активної речовини, коли цільовий елемент досяг бажаного становища�озволяет підвищити точність при неинвазивном розміщенні всередині об'єкта і активізувати активні речовини допомогою магнітного поля. 3 н. і 8 з.п. ф-ли, 7 іл.

Пристрій візуалізації

Винахід відноситься до медицини, а саме до пристрою візуалізації для візуалізації якості додатка енергії до об'єкта. Якість додатки енергії місцезнаходження на об'єкті візуалізується, грунтуючись на наданому зображенні об'єкта і наданому значенні якості, що представляє якість додатки енергії до об'єкта місцезнаходження на об'єкті, в якому блок призначення візуального властивості призначає візуальне властивість розташування в залежності від значення якості і дисплей відображає надане зображення і призначений візуальне властивість місцезнаходження на об'єкті, показаному в зображенні. Використання винаходу дозволяє точно визначати трансмуральние області абляції. 6 н. і 6 з.п. ф-ли, 18 іл.

Повторне калібрування попередньо записаних зображень під час втручання з використанням голчастого пристрої

Винахід відноситься до медичної техніки, а саме до систем напрямків медичного пристрою в намічене місце. Інтервенційна система включає пристрій формування зображення для забезпечення прямого зображення об'єкта, голчаті пристрій, виконаний з можливістю введення в об'єкт і має положення в об'єкті, що виявляється на прямому зображенні, і обробляє пристрій, виконаний з можливістю отримання попередньо записаного зображення об'єкта з баз даних. Голчаті пристрій включає датчик забезпечення місцевих даних, що відповідають властивостям тканини поблизу датчика, а обробляє пристрій виконано з можливістю поєднання накладенням попередньо записаного зображення і прямого зображення одне на одного, причому місцеві дані від датчика використовуються для повторного калібрування суміщення накладенням на основі попередньо записаного зображення, положення голчастого пристрою на прямому зображенні і місцевих даних від датчика. Машиночитаемий носій системи має збереженої на ньому комп'ютерну програму, яка наказує обробляє пристрою виконувати спосіб поєднання предваритЂочность накладення зображень. 2 н. і 10 з.п. ф-ли, 8 іл.

Роботизована система для лапароскопічної хірургії

Винахід відноситься до медичної техніки, а саме до роботизованим систем для утримання і маніпулювання хірургічними пристосуваннями або інструментом для хірургії. Система для лапароскопічної хірургії містить опорну структуру (230), що містить щонайменше дві руки (210, 220), прикріплені ковзаючим чином до опорної структурі (230) та шарнірно приєднані до неї. Кожна рука містить перший елемент (300) і другий елемент (400), шарнірно з'єднані один з одним, при цьому перший елемент (300) з'єднаний з опорною структурою (230) з можливістю обертання і може повертатися навколо поздовжньої осі (L1). Другий елемент (400) має з'єднання з двома ступенями свободи (550) для кріплення інструменту (900). Руки (210, 220) виконані з можливістю обертання незалежно один від одного навколо поздовжньої осі (L3) опорної структури (230). Використання винаходу дозволяє спростити архітектуру системи і підвищити точність і ефективність просторового руху утримує інструмент руки. 5 з.п. ф-ли, 4 іл.

Офтальмологічна эндоиллюминация з використанням світла, що генерується волокном

Група винаходів відноситься до галузі медицини. Офтальмологічний эндоиллюминатор містить: джерело світлового пучка накачування; сцинтилляционное волокно, оптично поєднане з джерелом світлового пучка накачування; елемент оптичного з'єднання, оптично з'єднаний з сцинтиляційним волокном; оптичне волокно, оптично поєднане з елементом оптичного з'єднання. Сцинтилляционное волокно виконано з можливістю прийому виходу джерела світлового пучка накачування і генерування світла в діапазоні довжин хвиль, відмінному від виходу. Елемент оптичного з'єднання виконаний з можливістю прийому світла з сцинтиляційного волокна. Оптичне волокно виконано з можливістю проведення світла в око. Варіант пристрою містить безліч сцинтиляційних волокон і елемент оптичного об'єднання, виконаний з можливістю об'єднувати безліч оптичних виходів для формування об'єднаного оптичного виходу. Варіант пристрою містить флуоресцентне волокно. Спосіб эндоосвещения характеризує роботу офтальмологічного эндоиллюминатора. 5 н. і 25 з.п. ф-ли, 6 іл.

Поліпшення спільної візуалізації пристрої та анатомії

Винаходу відносяться до засобів візуалізації об'єкта, що цікавить разом з пристроєм, що застосовуються для лікування пацієнта. Технічний результат полягає в забезпеченні можливості компенсувати рух пристрою, що застосовується для лікування і знаходиться всередині об'єкта, що цікавить, з допомогою часової інтеграції. Пристрій містить блок формування зображень, виконаний з можливістю надання інформації про зображення об'єкта, що цікавить, і пристрою, що знаходиться всередині, блок обробки і дисплей, який виконаний з можливістю візуалізації зображення, що є поєднанням інформації про зображення пристрою і покращеної інформації про зображення об'єкта, що цікавить. При цьому він виконує виявлення і сегментацію пристрої на основі інформації про зображення, забезпечуваною блоком формування зображень; стирання інформації про зображення пристрою; виявлення об'єкта, що цікавить, на основі наданої інформації про зображення; поліпшення за рахунок тимчасової інтеграції інформації про зображення об'єкта, що цікавить, з повторним додаванням інформації про зображення пристрою. 4 н. і 7 з.п. ф-ли, 1 іл.
Up!