專利名稱：用于提供校正信息的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于提供校正信息的方法和裝置，該信息用于在在對(duì)象中導(dǎo)引 器械時(shí)校正器械的導(dǎo)引方向，器械應(yīng)從對(duì)象上的開(kāi)始點(diǎn)導(dǎo)引到對(duì)象中的目標(biāo)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
在某些技術(shù)領(lǐng)域中，需要將器械導(dǎo)引至對(duì)象中的目標(biāo)點(diǎn)，其中在器械至少 部分地引入對(duì)象中之后至少器械的頂點(diǎn)和一部分不再為肉眼所能跟蹤，因此不 能確定器械、特別是器械頂點(diǎn)當(dāng)前位于對(duì)象中的何處以及器械的當(dāng)前導(dǎo)引方向 是否就器械在對(duì)象中要到達(dá)的目標(biāo)點(diǎn)來(lái)說(shuō)與期望的器械導(dǎo)引方向相同。這樣的問(wèn)題也存在于醫(yī)療技術(shù)中，例如在如經(jīng)皮膚的膽管穿刺或活組織切 片檢查的穿刺中，其中穿刺針通常借助于透視圖像或者說(shuō)所謂的熒光鏡檢查被 引導(dǎo)到目標(biāo)組織。借助不同投影方向的透視圖像，醫(yī)生可以監(jiān)控穿刺針相對(duì)于 目標(biāo)區(qū)域的位置和方向，并將穿刺針導(dǎo)引到患者身體的目標(biāo)區(qū)域或者目標(biāo)組織。 但是對(duì)穿刺針的精確目標(biāo)導(dǎo)引有時(shí)是困難的，因?yàn)獒t(yī)生僅有用于幫助監(jiān)控和導(dǎo) 引穿刺針的在不同投影方向下獲得的投影圖像，在這些圖像中通常很難或根本 不能識(shí)別出穿刺目標(biāo)。因此建議，為了更好了解患者和穿刺目標(biāo)的解剖結(jié)構(gòu)，在手術(shù)前記錄穿刺 區(qū)域的三維圖像數(shù)據(jù)組，并將手術(shù)中拍攝的透視圖像與該三維圖像數(shù)據(jù)組配準(zhǔn)。 這使得有可能使三維圖像數(shù)據(jù)組的圖像數(shù)據(jù)與透視圖像的圖像數(shù)據(jù)互相重疊， 從而為了更好地控制穿刺例如使穿刺組織或穿刺目標(biāo)能出現(xiàn)透視圖像中。但是即使在通過(guò)2D-3D配準(zhǔn)而可以實(shí)現(xiàn)的將透視圖像與手術(shù)前獲得的三 維圖像的圖像數(shù)據(jù)重疊時(shí)，穿刺時(shí)仍存在不確定性。從由三維圖像數(shù)據(jù)補(bǔ)充的 透視圖像中雖然同時(shí)可見(jiàn)目標(biāo)組織和穿刺針，但卻只能在有限程度上顯示目標(biāo) 組織和穿刺針的精確的相對(duì)位置，因?yàn)樵趦删S透視圖像中通常缺乏目標(biāo)和距離 信息以及特別是深度信息。在DE 10 2005 012 985 Al中描述了 一種用來(lái)在對(duì)患者的醫(yī)學(xué)介入中控制穿刺針導(dǎo)引的方法，其中至少提供所介入的組織區(qū)域的三維圖像。在該三維圖 像中使用者標(biāo)記開(kāi)始點(diǎn)和至少介入的目標(biāo)點(diǎn)的位置。基于這些標(biāo)記對(duì)器械在空 間的導(dǎo)引路徑自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算。在考慮在介入期間獲得的組織區(qū)域的透視圖像的 投影幾何的情況下將所計(jì)算的導(dǎo)引途徑投影到該獲得的透視圖像中，并圖形地 可視化。另外可以在這種透視圖像中疊加如何校正穿刺針?lè)较虻目梢曅畔?。為?shí)施DE 10 2005 012 985 Al描述的方法，將三維圖像和兩維透視圖像互相配準(zhǔn)， 例如在DE 102 10 646 Al中描述的。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種在本文開(kāi)始提到的類(lèi)型的方法和裝 置，用來(lái)筒化對(duì)器械導(dǎo)引方向的校正。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)提供校正信息的方法和裝置解決，該信息用 于在將器械導(dǎo)引到對(duì)象中的目標(biāo)點(diǎn)時(shí)校正器械的導(dǎo)引方向，其中，從該器械頂 點(diǎn)的當(dāng)前位置、該器械的當(dāng)前導(dǎo)引方向和對(duì)象中目標(biāo)點(diǎn)的位置出發(fā)，確定表征 該器械當(dāng)前導(dǎo)引方向的第一直線，以及由該器械的頂點(diǎn)和對(duì)象中的目標(biāo)點(diǎn)確定 的、與該第一直線相交并表征期望的導(dǎo)引方向的第二直線，其中，基于該第一 直線和第二直線之間的相對(duì)位置至少在一個(gè)校正圖像中至少給出一個(gè)用于校正 器械的當(dāng)前導(dǎo)引方向的數(shù)值的校正信息，其中，該校正圖像具有定位在該器械 的當(dāng)前導(dǎo)引方向的透視圖的平面中的校正圖表(Korrekturdiagramm )。因此根據(jù) 本發(fā)明為使用者在導(dǎo)引器械時(shí)在校正圖像中提供具體的數(shù)值的校正信息，該信 息還可以包括校正方向的說(shuō)明，以使器械的使用者能夠輕松地將當(dāng)前的導(dǎo)引方 向校正到期望的器械導(dǎo)引方向。就校正圖表來(lái)說(shuō)，器械的當(dāng)前導(dǎo)引方向與校正圖表的平面垂直。對(duì)于根據(jù) 校正圖表的信息進(jìn)行器械上的校正來(lái)說(shuō)，使用者必須相應(yīng)地實(shí)際上或假想在器 械后面的位置上，以基于校正圖表中給出的數(shù)值的校正信息來(lái)校正器械的導(dǎo)引 方向。因此用校正圖表提供了 一種虛擬的或者說(shuō)假設(shè)的設(shè)置于器械末端的調(diào)整 圖表(Einstelldiagramm)，其為一種"操縱桿"或"控制棒可視化裝置"。根據(jù)本發(fā)明的一種變形，數(shù)值的校正信息是關(guān)于器械頂點(diǎn)的校正角度，使 用者必須圍繞該角度擺動(dòng)器械，以從當(dāng)前導(dǎo)引方向到達(dá)期望的器械的導(dǎo)引方向。因?yàn)榈?一和第二直線的空間位置已知，可以關(guān)于不同的坐標(biāo)系計(jì)算在空間中直 線間的校正角度。根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施方式，可供使用者使用的校正圖像具有器械的影像 和至少第二直線(優(yōu)選還有第一直線)的走向的圖解，其至少基本上與器械的 影像對(duì)應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的另 一 實(shí)施方式，校正圖像為對(duì)象的投影圖像或具有三維圖像 數(shù)據(jù)的對(duì)象的投影圖像，即投影圖像的圖像數(shù)據(jù)以及出自于從對(duì)象產(chǎn)生的三維 圖像數(shù)據(jù)組或者說(shuō)立體數(shù)據(jù)組的圖像數(shù)據(jù)互相融合或重疊。在醫(yī)學(xué)環(huán)境中投影圖像優(yōu)選地可以由x射線儀，特別是c弧x射線儀獲得，利用該x射線儀可 以獲得對(duì)象特別是患者的不同投影方向的相對(duì)簡(jiǎn)單的兩維投影圖像。三維圖像數(shù)據(jù)也可以由c弧x射線儀獲得，其中c弧設(shè)置為圍繞對(duì)象或者說(shuō)患者大約190°。在此從不同的投影方向拍攝一系列兩維X射線投影，從這些兩維X射線 投影可以重建三維圖像數(shù)據(jù)組。但是也可以用其它成像設(shè)備，例如用計(jì)算機(jī)斷 層造影設(shè)備、MR設(shè)備或超聲設(shè)備獲得對(duì)象的三維圖像數(shù)據(jù)組，以及提供與投 影圖像的圖像數(shù)據(jù)的融合或重疊。根據(jù)本發(fā)明的一種變形，數(shù)值的校正信息、特別是校正角度的說(shuō)明，關(guān)于 一個(gè)參考平面、特別是關(guān)于器械使用者在校正導(dǎo)引方向時(shí)必須相應(yīng)考慮的校正 圖像或者說(shuō)投影圖像的圖像平面給出。就此而言還需要使用者具有一定的想象 力，例如器械和X射線探測(cè)儀如何相互表現(xiàn)。但是也可以提供具有關(guān)于另一參 考平面、如患者臥榻平面的數(shù)值的校正信息的校正圖像。在這種情況下數(shù)值的 校正信息、特別是校正角度的說(shuō)明是關(guān)于臥榻平面實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，可以以投影圖像的形式在相互不同的投影方 向上產(chǎn)生多個(gè)校正圖像，以使器械的使用者能基于兩個(gè)或多個(gè)校正圖像并相應(yīng) 于相關(guān)的數(shù)值的校正信息在空間調(diào)整到期望的導(dǎo)引方向。根據(jù)本發(fā)明的一種變形，以投影圖像的形式這樣產(chǎn)生校正圖像，使得校正 圖像的投影方向基本上垂直于由第一直線和第二直線張緊的平面。在使用C弧 X射線儀拍攝投影圖像或者說(shuō)校正圖像的情況下，這樣使C弧定向，使投影圖 像的投影方向或從C弧的X射線源發(fā)出的X射線束的中心射線垂直位于由第 一直線和第二直線張緊的平面，這樣，該平面基本上與X射線接收器的平面平 行。在這種情況下在該投影方向上拍攝的一幅校正圖像就足夠使器械向期望的 導(dǎo)引方向擺動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的變形，校正圖表具有至少一個(gè)校正方向和至少一個(gè)涉及該校 正方向的用于校正器械的數(shù)值的校正信息。優(yōu)選校正圖表具有校正輪盤(pán)，該校正輪盤(pán)將校正方向與在校正方向上的數(shù)值的校正信息相對(duì)應(yīng)。與"操縱桿或控制棒可視化裝置"相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的校 正圖表具有表征器械的當(dāng)前導(dǎo)引方向的第一點(diǎn)和表征器械要采取的期望的導(dǎo)引 方向的第二點(diǎn)。在引入校正圖表的情況下，根據(jù)校正圖表中的數(shù)值的校正信息，特別是校正角度信息，使器械相應(yīng)地這樣擺動(dòng)，使近乎逐點(diǎn)圖解器械縱軸、表 征器械的當(dāng)前導(dǎo)引方向的第一點(diǎn)向近乎圖解器械縱軸的終點(diǎn)位置并由此而表征器械的期望的導(dǎo)引方向的第二點(diǎn)移動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，校正圖表具有唯一的、在校正圖表的平面中互相垂直的校正方向軸，這些軸這樣得出首先在第一直線上選擇一個(gè)點(diǎn)和通 過(guò)該所選點(diǎn)的平面，該平面即校正圖表的平面，其這樣確定使該第一直線垂 直于該平面。因此校正圖表平面的法向矢量位于該第一直線上。校正圖表的平 面和對(duì)象的定位平面、例如患者的臥榻平面具有一交線，其中與該交線的平行 線通過(guò)在第一直線上所選的點(diǎn)和在校正圖表的平面中給出校正圖表平面中的第 一校正方向軸。校正圖表平面中的第二校正方向軸由該交線的垂直線通過(guò)在校 正圖表平面上第一直線上所選的點(diǎn)給出。就此而言，在校正圖表平面中得出二正信息。根據(jù)本發(fā)明的變形，拍攝其中設(shè)有器械的對(duì)象的至少兩個(gè)不同投影方向的 投影圖像，并借助該至少兩個(gè)投影圖像確定器械頂點(diǎn)的當(dāng)前空間位置和/或器械 的另一特定點(diǎn)的當(dāng)前空間位置和/或?qū)ο笾心繕?biāo)點(diǎn)的空間位置。通過(guò)確定器械頂 點(diǎn)在空間中的當(dāng)前位置和器械在空間中的另 一 特定點(diǎn)的當(dāng)前位置可以計(jì)算器械 在空間中的當(dāng)前導(dǎo)引方向和計(jì)算表征器械當(dāng)前導(dǎo)引方向的在空間中的第 一直 線。第二直線，如已經(jīng)提到的，通過(guò)器械頂點(diǎn)在空間的當(dāng)前位置和目標(biāo)點(diǎn)在空 間的位置給出。器械頂點(diǎn)和/或器械的另一特定點(diǎn)和/或?qū)ο蟮哪繕?biāo)點(diǎn)的定位可 以在至少兩個(gè)投影圖像中手動(dòng)或用模式識(shí)別的方法實(shí)施。所標(biāo)識(shí)的或者說(shuō)定位 的點(diǎn)的空間坐標(biāo)可以借助三角測(cè)量反算出，這是可能的，因?yàn)槔缬蒟射線儀， 特別是C弧X射線儀拍攝的投影圖像的投影幾何是已知的。此外還有 一種可能，用位置采集系統(tǒng)來(lái)確定器械頂點(diǎn)的當(dāng)前空間位置和/ 或器械的當(dāng)前空間導(dǎo)引方向。位置采集系統(tǒng)可以是光學(xué)的、電磁的或也可以是 其他合適的位置采集系統(tǒng)。在采用光學(xué)位置采集系統(tǒng)的情況下，例如可以將位 置釆集系統(tǒng)的多個(gè)標(biāo)記這樣確定地設(shè)置在器械上，使它們可以被位置采集系統(tǒng)的照相系統(tǒng)拍攝，從而不僅使器械的導(dǎo)引方向而且使器械頂點(diǎn)在空間的位置都 可以由位置采集系統(tǒng)采集和確定。對(duì)象中的目標(biāo)點(diǎn)優(yōu)選(但不是必須)借助立體數(shù)據(jù)組來(lái)標(biāo)識(shí)，為此根據(jù)本 發(fā)明的一個(gè)變形在手術(shù)前或手術(shù)中對(duì)對(duì)象或者說(shuō)包含器械的對(duì)象拍攝立體數(shù)據(jù) 組。在此也可以將立體數(shù)據(jù)組的圖像數(shù)據(jù)和從至少兩個(gè)互相不同的投影方向拍 攝的對(duì)象的投影圖像互相融合或重疊。根據(jù)本發(fā)明的變形，器械頂點(diǎn)和/或器械的另一特定點(diǎn)和/或?qū)ο蟮哪繕?biāo)點(diǎn) 可以在立體數(shù)據(jù)組中或在立體數(shù)據(jù)組的和至少兩個(gè)投影圖像的互相融合或重疊 的圖像數(shù)據(jù)中手動(dòng)或用模式識(shí)別的方法來(lái)定位。所識(shí)別的點(diǎn)的空間坐標(biāo)在使用c弧x射線儀的情況下可以通過(guò)反向投影根 據(jù)公知的投影幾何來(lái)確定。


下面對(duì)照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。其中圖1示出用于拍攝患者的兩維投影的C弧X射線儀，圖2、 3示出兩個(gè)在不同投影方向上獲得的其中設(shè)有穿刺針的患者的兩維投影，圖4示出疊加在獲得的患者的三維圖像中的穿刺針的當(dāng)前導(dǎo)引方向， 圖5示出疊加在獲得的患者的三維圖像中的穿刺針的當(dāng)前導(dǎo)引方向和期望 的導(dǎo)引方向，圖6示出用于校正導(dǎo)引方向的兩維投影圖像形式的校正圖像，圖7示出在當(dāng)前導(dǎo)引方向的透視圖中產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)于穿刺針的校正圖表，圖8示出圖7中校正圖表的外觀，圖9示出具有圖8中的校正圖表的校正圖像，以及圖IO示出用來(lái)解釋對(duì)圖8的校正圖表的校正方向軸的確定的草圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出用來(lái)提供在將器械導(dǎo)引至對(duì)象中的目標(biāo)點(diǎn)時(shí)用于校正器械導(dǎo)弓1方 向的校正信息的裝置，其在本實(shí)施例的情況下應(yīng)用于醫(yī)學(xué)技術(shù)中。在本實(shí)施例情況下，該裝置包括圖示的具有C弧2的C弧X射線儀1，在 該C弧上相對(duì)地設(shè)有X射線源3和平面圖像探測(cè)器形式的X射線接收器4。 C弧2可以以本身已知的方式在雙向箭頭a的方向上圍繞它的軌道軸O或在雙向箭頭b的方向上圍繞它的角度軸A調(diào)整，以便能夠拍攝對(duì)象、例如患者的不同 投影方向的X射線投影。此外可以用C弧X射線儀1產(chǎn)生對(duì)象的立體數(shù)據(jù)組， 為此C弧2為獲得對(duì)象的不同投影方向的一系列兩維X射線圖像例如圍繞它的 軌道軸O在約為190。的角度范圍內(nèi)移動(dòng)。由該系列投影幾何已知的X射線圖 像可以最終以本身已知的方式重建立體數(shù)據(jù)組。為獲得、產(chǎn)生、準(zhǔn)備和顯示對(duì) 象的兩維X射線投影或基于產(chǎn)生的立體數(shù)據(jù)組的三維圖像的圖像信息，C弧X 射線儀1具有計(jì)算機(jī)5。圖像信息顯示在顯示設(shè)備6上。在本實(shí)施例情況下應(yīng)借助具有計(jì)算機(jī)5的C弧X射線儀1和穿刺針7來(lái)對(duì) 患者P的組織實(shí)施穿刺。此處患者P以在圖1中示意性示出的方式位于患者臥 榻8上。在本實(shí)施例情況下用穿刺針7實(shí)施熒光鏡檢查控制的穿刺，其中借助 兩維投影圖像或者說(shuō)透視圖像來(lái)監(jiān)控穿刺針7在患者P中的位置，特別是穿刺 針7的頂端相對(duì)患者P的待穿刺組織的位置。在本實(shí)施例情況下在實(shí)際的穿刺之前從患者，特別是患者P中待穿刺的組 織所位于的范圍內(nèi)獲取立體數(shù)據(jù)組。該立體數(shù)據(jù)組可以用計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備、 MR儀或C弧X射線儀1在手術(shù)前產(chǎn)生。但也可以在手術(shù)中，即在穿刺過(guò)程中， 優(yōu)選地用C弧X射線儀1先于或后于穿刺針7插入患者而產(chǎn)生立體數(shù)據(jù)。用C 弧X射線儀1在手術(shù)中產(chǎn)生的立體數(shù)據(jù)組只要患者P保持不動(dòng)就具有這樣優(yōu)點(diǎn) 不必額外將立體數(shù)據(jù)組與在穿刺時(shí)用C弧X射線儀拍攝的兩維X射線投影配 準(zhǔn)，因?yàn)榱Ⅲw數(shù)據(jù)組和兩維X射線投影都是基本上在相同的條件下用C弧X 射線儀1獲得的并且已經(jīng)互相配準(zhǔn)。根據(jù)立體數(shù)據(jù)組或根據(jù)基于立體數(shù)據(jù)組的、可在顯示設(shè)備6上顯示的患者 P的感興趣區(qū)域的三維圖像，可以確定穿刺針7在患者P身體表面的插入位置 以及目標(biāo)點(diǎn)或穿刺目標(biāo)P3或患者P中的目標(biāo)組織。穿刺目標(biāo)P3(請(qǐng)參見(jiàn)圖5) 可以通過(guò)計(jì)算機(jī)5的圖形用戶界面借助人工輸入手動(dòng)地或使用模式識(shí)別的方法 在三維圖像中定位。穿刺目標(biāo)P3的位置或者說(shuō)在空間坐標(biāo)系KR中的坐標(biāo)可以 通過(guò)反投影確定。為監(jiān)控穿刺針7在插入患者P的插入位置之后的位置和方向，經(jīng)過(guò)一定時(shí) 間后用C弧X射線儀1從不同的投影方向至少獲得兩個(gè)X射線投影。在圖2 中示出了屬于圖1中投影方向X1的帶有穿刺針7的患者P的兩維X射線投影， 而在圖3中示出屬于圖1中投影方向X2的兩維X射線投影。為了能確定穿刺針7的當(dāng)前導(dǎo)引方向是否就患者P待穿刺組織來(lái)說(shuō)與期望的導(dǎo)引方向相同并在 必要時(shí)提供給實(shí)施穿刺的醫(yī)生相應(yīng)的校正信息，在分別具有穿刺針7的影像17和患者P的組織的顯示D的圖2和圖3所示的兩個(gè)X射線投影中，確定穿刺針 7的頂端P2以及穿刺針7上另一特征點(diǎn)Pl (在本實(shí)施例中是患者P的插入點(diǎn)) 的位置。在此點(diǎn)P1和P2的定位或識(shí)別手動(dòng)進(jìn)行。但是也可以，用^t式識(shí)別的 方法來(lái)識(shí)別穿刺針7的頂端P2以及穿刺針7的點(diǎn)Pl。如果點(diǎn)Pl和P2在兩個(gè) X射線投影圖像中被識(shí)別，就可以借助三角測(cè)量反算出這些點(diǎn)在空間坐標(biāo)系KR 中的三維坐標(biāo)，如果(在當(dāng)前方式中)用C弧X射線儀1獲得的X射線投影 的投影幾何已知的話。因此可以用計(jì)算機(jī)5確定屬于點(diǎn)Pl和點(diǎn)P2的空間坐標(biāo) 系KR中的坐標(biāo)，并在空間坐標(biāo)系KR中確定唯一表征穿刺針7的當(dāng)前導(dǎo)引方 向的直線G1。在圖4中顯示了直線G1與對(duì)象的三維圖像中點(diǎn)Pl和點(diǎn)P2的疊 力口。此外基于點(diǎn)P2 (穿刺針7的頂端)和穿刺目標(biāo)P3的空間坐標(biāo)可以計(jì)算空 間坐標(biāo)系KR中直線G2，該直線G2表征期望的穿刺針7的導(dǎo)引方向并與直線 G1在穿刺針7的頂端P2處相交。因?yàn)橹本€G1和G2在空間已知，可以計(jì)算直 線Gl和G2間的角度a，穿刺針7關(guān)于它的頂端P2圍繞該角度擺動(dòng)，以從當(dāng) 前導(dǎo)引方向到達(dá)期望的導(dǎo)引方向。圖5示出了直線G1和G2在患者P的三維圖 像中的疊加，其中還標(biāo)記了穿刺目標(biāo)P3或者說(shuō)目標(biāo)組織?；趯?duì)第 一 和第二直線G1和G 2在空間的相對(duì)位置的認(rèn)識(shí)，才艮據(jù)本發(fā)明的 第一變形，為至少一幅校正圖像提供至少一個(gè)用于校正穿刺針7的當(dāng)前導(dǎo)引方 向的校正值或至少一個(gè)數(shù)值的校正信息。在圖6中顯示了這樣的校正圖像，在 此該校正圖像為兩維X射線投影圖像，為在必要時(shí)獲得對(duì)穿刺組織的更好的可 辨認(rèn)性可將該校正圖像與三維圖像數(shù)據(jù)重疊。該校正圖像具有穿刺針7的影像、 患者P的組織的顯示D以及與投影方向相應(yīng)的直線Gl的走向和直線G2的走 向的圖解。此外校正圖像還具有數(shù)值的校正信息18,根據(jù)該校正信息穿刺針7 關(guān)于圖像平面圍繞穿刺針7的頂端P2擺動(dòng)一個(gè)15。的校正角。因此圖6的校正 圖像或者說(shuō)投影圖像具有作為參考平面的兩維X射線投影的圖像平面，其對(duì)手 拿穿刺針7的醫(yī)生來(lái)說(shuō)由于C弧2相對(duì)于患者P的位置而是已知的。因此醫(yī)生為了校正穿刺針7的導(dǎo)引方向可以基于校正圖像在考慮作為參 考平面的圖像平面的情況下將穿刺針7在圖6中記錄的校正方向上相應(yīng)地旋轉(zhuǎn) +15°。因?yàn)榇颂幮Ｕ齼H關(guān)于參考平面給出，有時(shí)可能需要多個(gè)在不同投影方向下的校正圖像，以使實(shí)際的導(dǎo)引方向最終能與穿刺針7的期望的導(dǎo)引方向一致。 但是如果校正圖像的投影方向基本上與通過(guò)第一和第二直線張緊的平面在空間垂直，這可以通過(guò)這樣設(shè)置C弧2，使從X射線源3發(fā)出的X射線束的中心射 線基本與由直線Gl和G2張緊的平面垂直實(shí)現(xiàn)，那么 一個(gè)校正圖像就足夠能將 穿刺針7在空間從當(dāng)前的導(dǎo)引方向?qū)б狡谕膶?dǎo)引方向。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，校正圖像可以具有圖7至9所示的校正圖 表20。該校正圖表20定位在穿刺針7的當(dāng)前導(dǎo)引方向的透視圖的平面E2中。 即，穿刺針7的當(dāng)前導(dǎo)引方向或直線G1與校正圖表20的平面E2垂直。在本實(shí)施例中，校正圖表20具有一個(gè)校正輪盤(pán)21和兩個(gè)校正方向軸Kl 和K2，該校正方向軸具有校正方向和與該校正方向相關(guān)的數(shù)值的校正信息。校 正圖表20還具有用來(lái)圖解穿刺針7的當(dāng)前導(dǎo)引方向的第一點(diǎn)Ul，和用來(lái)圖解 穿刺針7要采取的期望的導(dǎo)引方向的第二點(diǎn)U2。校正圖表20是一種"操縱桿 或控制棒可視化裝置"，其為想象中設(shè)置在穿刺針7或穿刺針7末端的醫(yī)生給出， 如何并且按什么角度在校正方向軸Kl和K2的校正方向上擺動(dòng)穿刺針7,以使 穿刺針7采取期望的導(dǎo)引方向。在此校正圖表20本身可以單獨(dú)表示校正圖像， 或如在圖9所示，疊加在校正圖像中，例如投影圖像中。此外校正方向或校正方向軸Kl和K2的信息是唯一的，如在圖10中解釋 的。圖10示出了直線G1以及為患者P位于之上的患者臥榻8的臥榻平面的平 面El。為確定校正方向軸在直線Gl上選擇點(diǎn)NO,該點(diǎn)例如可以是穿刺針7 的末端，但也可以是在直線G1上選擇的其它點(diǎn)。如果通過(guò)所選的點(diǎn)PO用直線 Gl上的法向量N1確定出平面E2，該平面E2是校正圖表20的平面。平面El 和E2在交線S相交，在此，與該交線S的平行線通過(guò)平面E2中的點(diǎn)NO確定 校正圖表20平面中第一唯一的校正方向軸Kl。第二唯一的校正方向軸K2由 與該交線S的垂直線通過(guò)平面E2中的所選點(diǎn)NO來(lái)確定。從直線G2與平面E2的交點(diǎn)可以最終計(jì)算出關(guān)于校正方向軸Kl和K2的 校正角度，從而使醫(yī)生，當(dāng)他假設(shè)位于穿刺針7的末端時(shí)，能確定地以校正圖 表20中給出的60°的校正角度來(lái)調(diào)節(jié)并因此而能將穿刺針7帶到期望的穿刺針 7的導(dǎo)引方向。以上以用穿刺針的穿刺為例描述了本發(fā)明。但是本發(fā)明不限于在穿刺中的 應(yīng)用。更確切地說(shuō)還可以用于為許多在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域或非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中其它的器械根 據(jù)本發(fā)明提供用于校正其導(dǎo)引方向的校正信息。
權(quán)利要求
1.一種提供用于在將器械(7)導(dǎo)引到對(duì)象(P)中的目標(biāo)點(diǎn)(P3)時(shí)校正器械(7)的導(dǎo)引方向的校正信息的方法，其中，從該器械(7)頂點(diǎn)(P2)的當(dāng)前位置、該器械(7)的當(dāng)前導(dǎo)引方向和對(duì)象中目標(biāo)點(diǎn)(P3)的位置出發(fā)，確定表征該器械(7)當(dāng)前導(dǎo)引方向的第一直線(G1)，以及由該器械(7)的頂點(diǎn)(P2)和對(duì)象(P)中的目標(biāo)點(diǎn)(P3)確定的、與該第一直線(G1)相交并表征期望的導(dǎo)引方向的第二直線(G2)，其中，基于該第一直線(G1)和第二直線(G2)之間的相對(duì)位置至少在一個(gè)校正圖像中至少給出一個(gè)數(shù)值的校正信息，用于校正器械(7)的當(dāng)前導(dǎo)引方向，其中，該校正圖像具有定位在該器械(7)的當(dāng)前導(dǎo)引方向的透視圖中的平面(E2)中的校正圖表(20)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述數(shù)值的校正信息是關(guān)于所述 器械(7)的頂點(diǎn)(P2)的校正角度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述校正圖像具有所述器械 (7)的影像(17)和至少所述第二直線走向的圖解。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述校正圖像是投 影圖像或具有三維圖像數(shù)據(jù)的投影圖像。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述數(shù)值的校正信 息關(guān)于一個(gè)參考平面給出。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述參考平面是校正圖像的圖像 平面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，從相互不同的投影方 向產(chǎn)生多個(gè)校正圖像。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述校正圖像的投影 方向基本上垂直于由所述第一直線(Gl)和第二直線(G2)張緊的平面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述校正圖表(20 ) 至少具有一個(gè)校正方向。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述校正圖表(20)至少具有一 個(gè)關(guān)于一個(gè)校正方向的用于校正所述器械(7)的導(dǎo)引方向的數(shù)值的校正信息。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述校正圖表(20) 包含一個(gè)校正輪盤(pán)(21 )。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述校正圖表(20) 具有圖解器械(7)的當(dāng)前導(dǎo)引方向的第一點(diǎn)(Ul )和圖解器械(7)要采取的 期望的導(dǎo)引方向的第二點(diǎn)(U2)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述校正圖表(20) 具有唯一的、在所述校正圖表(20)的平面(E2)中互相垂直的校正方向軸(K1， K2),其如下得出在所述第一直線(Gl)上選擇一點(diǎn)(NO);確定通過(guò)該所選點(diǎn)(NO)的平面(E2),該平面是所述校正圖表(20)的 平面，所述第一直線(Gl )垂直于該平面(E2);對(duì)象(P)的定位平面(El)和所述校正圖表(20)平面(E2)之間的交 線(S)的平行線(PS)通過(guò)所選點(diǎn)(NO)給出第一校正方向軸(Kl);通過(guò)所選點(diǎn)(NO)在所述校正圖表(20)的平面(E2)中交線(S)的垂 直線(SP)給出第二校正方向軸(K2)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至13中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，拍攝其中設(shè)有器 械(7)的對(duì)象(P)的至少兩個(gè)不同投影方向的投影圖像，并借助該至少兩個(gè) 投影圖像確定所述器械(7)頂點(diǎn)(P2)的當(dāng)前空間位置和/或器械(7)的另一 特定點(diǎn)(Pl)的當(dāng)前空間位置和/或?qū)ο?P)的目標(biāo)點(diǎn)(P3)的空間位置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在至少兩個(gè)投影圖像中手動(dòng)或用 模式識(shí)別方法來(lái)定位所述器械(7)的頂點(diǎn)和/或器械(7)的另一特定點(diǎn)和/或 對(duì)象(P)的目標(biāo)點(diǎn)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1至15中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，用位置采集系統(tǒng) 來(lái)確定所述器械(7 )頂點(diǎn)的當(dāng)前空間位置和/或器械(7 )的當(dāng)前空間導(dǎo)引方向。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1至16中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，記錄對(duì)象(P) 的手術(shù)前或手術(shù)中的立體數(shù)據(jù)組。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，將所述立體數(shù)據(jù)組的圖像數(shù)據(jù)和 至少兩個(gè)從相互不同投影方向拍攝的對(duì)象(P)的投影圖像互相融合或重疊。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的方法，其中，借助所述立體數(shù)據(jù)組確定 所述器械(7)頂點(diǎn)(P2)的當(dāng)前空間位置和/或器械(7)的另一特定點(diǎn)(Pl) 的當(dāng)前空間位置和/或?qū)ο?P)的目標(biāo)點(diǎn)(P3)的空間位置。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，在所述立體數(shù)據(jù)組中或在該立體數(shù)據(jù)組和至少兩個(gè)投影圖像的互相融合或重疊的圖像數(shù)據(jù)中手動(dòng)或用模式識(shí)別方法來(lái)定位所述器械(7)頂點(diǎn)和/或器械(7)的另一特定點(diǎn)和/或?qū)ο蟮哪繕?biāo) 點(diǎn)(P3 )。
21. —種提供用于在將器械(7)導(dǎo)引到對(duì)象(P)中的目標(biāo)點(diǎn)(P3)時(shí)校 正器械(7 )的導(dǎo)引方向的校正信息的裝置，具有成像設(shè)備(1 )和計(jì)算裝置(5 ), 其中，利用該成像設(shè)備(1 )和該計(jì)算裝置(5 )可以確定器械(7 )的頂點(diǎn)(P2 ) 的當(dāng)前位置、器械(7)的當(dāng)前導(dǎo)引方向、對(duì)象(P)中目標(biāo)點(diǎn)(P3)的位置以 及表征器械(7)的當(dāng)前導(dǎo)引方向的第一直線(Gl)和通過(guò)該器械(7)的頂點(diǎn)(P2)和對(duì)象(P)中目標(biāo)點(diǎn)(P3)確定的、與該第一直線(Gl )相交并表征 期望的導(dǎo)引方向的第二直線(G2),其中，基于該第一直線(Gl)和第二直線 (G2 )之間的相對(duì)位置至少在一個(gè)校正圖像中可以至少給出 一個(gè)用于校正器械 (7)的當(dāng)前導(dǎo)引方向的數(shù)值的校正信息，其中，該校正圖像具有定位在該器械 (7)的當(dāng)前導(dǎo)引方向的透視圖中的平面(E2)中的校正圖表(20)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中，所述器械是穿刺針(7)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的裝置，其中，所述成像設(shè)備是X射線儀 或C弧X射線儀(1)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21至23中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述數(shù)值的校 正信息是關(guān)于所述器械(7)頂點(diǎn)(P2)的校正角度。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21至24中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述校正圖像 具有所述器械(7)的影像(17)和至少所述第二直線(G2)的走向的圖解。
26. 根據(jù)權(quán)利要求21至25中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述校正圖像 是投影圖像或具有三維圖像數(shù)據(jù)的投影圖像。
27. 根據(jù)權(quán)利要求21至26中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述校正信息關(guān)于參考平面給出。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其中，所述參考平面是所述校正圖像的圖像平面。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26至28中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，從互相不同的 投影方向產(chǎn)生多個(gè)校正圖像。
30. 根據(jù)權(quán)利要求26至29中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述校正圖像 的投影方向基本上垂直于通過(guò)所述第一直線(Gl )和第二直線(G2)張緊的平面。
31. 根據(jù)權(quán)利要求21至30中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述校正圖表 (20)具有至少一個(gè)校正方向。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中，所述校正圖表(20)具有至少一 個(gè)關(guān)于校正方向的用于校正所述器械(7)的數(shù)值的校正信息。
33. 根據(jù)權(quán)利要求21至32中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中> 所述校正圖表 (20)包括一個(gè)校正輪盤(pán)(21)。
34. 根據(jù)權(quán)利要求21至33中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述校正圖表 (20)具有圖解器械(7)的當(dāng)前導(dǎo)引方向的第一點(diǎn)(Ul)和圖解器械(7)要采取的期望的導(dǎo)引方向的第二點(diǎn)(U2)。
35. 根據(jù)權(quán)利要求21至34中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述校正圖表 (20)具有唯一的，在所述校正圖表(20)的平面(E2)中互相垂直的校正方向軸(K1,K2),其如下得出在所述第一直線(Gl)上選擇一點(diǎn)(NO);確定通過(guò)該所選點(diǎn)(NO)的平面(E2),該平面是所述校正圖表(20)的 平面，所述第一直線(Gl)垂直于該平面(E2);對(duì)象(P)的定位平面(El)和所述校正圖表(20)平面(E2)之間的交 線(S)的平行線(PS)通過(guò)所選點(diǎn)(NO)給出第一校正方向軸(Kl);通過(guò)所選點(diǎn)(NO)在所述校正圖表(20)的平面(E2)中交線(S)的垂 直線(SP)給出第二校正方向軸(K2)。
36. 根據(jù)權(quán)利要求21至35中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，拍攝其中設(shè)有 器械(7)的對(duì)象(P)的至少兩個(gè)不同投影方向的投影圖像，并借助該至少兩 個(gè)投影圖像確定所述器械(7)頂點(diǎn)(P2)的當(dāng)前空間位置和/或器械(7)的另 一特定點(diǎn)(Pl)的當(dāng)前空間位置和/或?qū)ο?P)的目標(biāo)點(diǎn)(P3)的空間位置。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中，在至少兩個(gè)投影圖像中手動(dòng)或用 模式識(shí)別方法來(lái)定位所述器械(7)的頂點(diǎn)和/或器械(7)的另一特定點(diǎn)和/或 對(duì)象(P)的目標(biāo)點(diǎn)。
38. 根據(jù)權(quán)利要求21至37中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，用位置采集系 統(tǒng)來(lái)確定所述器械(7)頂點(diǎn)的當(dāng)前空間位置和/或器械(7)的當(dāng)前空間導(dǎo)引方 向。
39. 根據(jù)權(quán)利要求21至38中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，記錄對(duì)象(P)的手術(shù)前或手術(shù)中的立體數(shù)據(jù)組。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其中，將所述立體數(shù)據(jù)組的圖像數(shù)據(jù)和 至少兩個(gè)從相互不同投影方向拍攝的對(duì)象(P)的投影圖像互相融合或重疊。
41. 根據(jù)權(quán)利要求39或40所述的方法，其中，借助所述立體數(shù)據(jù)組確定 所述器械(7)頂點(diǎn)(P2)的當(dāng)前空間位置和/或器械(7)的另一特定點(diǎn)(Pl) 的當(dāng)前空間位置和/或?qū)ο?P)的目標(biāo)點(diǎn)(P3)的空間位置。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的裝置，其中，在所述立體數(shù)據(jù)組中或在該立體 數(shù)據(jù)組和至少兩個(gè)投影圖像的互相融合或重疊的圖像數(shù)據(jù)中手動(dòng)或用模式識(shí)別 方法來(lái)定位所述器械(7)頂點(diǎn)和/或器械(7)的另一特定點(diǎn)和/或?qū)ο蟮哪繕?biāo) 點(diǎn)(P3 )。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提供用于在將器械(7)導(dǎo)引到對(duì)象(P)中的目標(biāo)點(diǎn)(P3)時(shí)校正器械(7)的導(dǎo)引方向的校正信息的方法和裝置，其中，從器械頂點(diǎn)(P2)的當(dāng)前位置、器械的當(dāng)前導(dǎo)引方向和對(duì)象中目標(biāo)點(diǎn)(P3)的位置出發(fā)，確定表征器械(7)當(dāng)前導(dǎo)引方向的第一直線(G1)，以及由器械頂點(diǎn)(P2)和對(duì)象(P)中目標(biāo)點(diǎn)(P3)確定的、與該第一直線(G1)相交并表征期望的導(dǎo)引方向的第二直線(G2)?；谠摰谝恢本€(G1)和第二直線(G2)之間的相對(duì)位置至少在一個(gè)校正圖像中至少給出一個(gè)用于校正器械當(dāng)前導(dǎo)引方向的數(shù)值的校正信息。該校正圖像具有定位在該器械的當(dāng)前導(dǎo)引方向的透視圖中的平面(E2)中的校正圖表(20)。
文檔編號(hào)A61B19/00GK101268967SQ20081008654
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月20日
發(fā)明者克勞斯·克林根貝克-雷恩, 馬庫(kù)斯·菲斯特 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司