本發(fā)明整體涉及外科手術(shù)，并且具體地講涉及鼻竇激光手術(shù)。

背景技術(shù)：

激光手術(shù)使用激光束來消融或蒸發(fā)組織，而不是用手術(shù)刀切割組織。

以引用方式并入本專利申請的文獻(xiàn)將被視為本專利申請的組成部分，不同的是如果在這些并入的文獻(xiàn)中定義的任何術(shù)語與在本說明書中明確或隱含地給出的定義在某種程度上相沖突，則應(yīng)只考慮本說明書中的定義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個實(shí)施方案提供了一種方法，包括：

將患者的計算機(jī)斷層攝影(ct)掃描與跟蹤系統(tǒng)對準(zhǔn)，跟蹤系統(tǒng)被配置成跟蹤患者體內(nèi)傳感器的位置和取向；

在屏幕上顯示ct掃描；

使用跟蹤系統(tǒng)跟蹤包括患者體內(nèi)的傳感器的探頭的坐標(biāo)；

基于所跟蹤的坐標(biāo)，在屏幕上的ct掃描上疊加表示傳感器位置的圖標(biāo)；以及

在ct掃描上疊加從圖標(biāo)沿對應(yīng)于傳感器取向的方向發(fā)出并橫貫屏幕至響應(yīng)于ct掃描的灰度級分布而選擇的終止點(diǎn)的射線。

在另選的實(shí)施方案中，灰度級分布指示ct掃描中的局部組織密度。

在另一另選的實(shí)施方案中，疊加射線包括在所顯示ct掃描的灰度級值越過預(yù)定義閾值的像素處終止射線。

在又一另選的實(shí)施方案中，該方法包括為響應(yīng)于疊加射線至終止點(diǎn)而將來自探頭的激光輻射引導(dǎo)至對應(yīng)于終止點(diǎn)的患者體內(nèi)期望消融目標(biāo)的位置。

在本發(fā)明所公開的實(shí)施方案中，跟蹤系統(tǒng)包括磁跟蹤系統(tǒng)。

在本發(fā)明所公開的另一實(shí)施方案中，ct掃描包括患者鼻竇的ct掃描，并且探頭包括導(dǎo)絲，該導(dǎo)絲被配置成并且尺寸被設(shè)計成插入鼻竇中。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，還提供了一種設(shè)備，包括：

被配置成顯示患者計算機(jī)斷層攝影(ct)掃描的屏幕；

具有被配置成能夠插入患者體內(nèi)的傳感器的探頭；

被配置成跟蹤傳感器位置和取向的跟蹤系統(tǒng)；以及

處理器，被配置成：

將ct掃描與跟蹤系統(tǒng)對準(zhǔn)，

使用跟蹤系統(tǒng)跟蹤探頭的坐標(biāo)，

基于所跟蹤的坐標(biāo)，在屏幕上的ct掃描上疊加表示傳感器位置的圖標(biāo)；以及

在ct掃描上疊加射線，該射線從圖標(biāo)沿對應(yīng)于傳感器取向的方向發(fā)出并橫貫屏幕至響應(yīng)于ct掃描的灰度級分布而選擇的終止點(diǎn)。

結(jié)合附圖，根據(jù)下文對本公開實(shí)施方案的詳細(xì)說明，將更全面地理解本公開，其中：

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的激光手術(shù)系統(tǒng)的示意圖；

圖2a為導(dǎo)絲的縱向示意圖，并且圖2b為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的導(dǎo)絲的示意性剖視圖。

圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案在操作激光手術(shù)系統(tǒng)中所執(zhí)行步驟的流程圖；并且

圖4和圖5為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的流程圖的一些步驟的示意圖。

具體實(shí)施方式

概述

激光輻射可用于在鼻竇外科手術(shù)中消融組織。然而，激光輻射需要正確地作用于目標(biāo)，因?yàn)椴徽_地作用于目標(biāo)可能致使健康組織受到創(chuàng)傷。本發(fā)明的實(shí)施方案為內(nèi)科醫(yī)生提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在手術(shù)中實(shí)際輻射患者之前，驗(yàn)證激光輻射能否正確作用于目標(biāo)。

在執(zhí)行手術(shù)之前，需要對患者進(jìn)行計算機(jī)斷層攝影(ct)掃描。在開始手術(shù)時，磁場發(fā)生器被定位在患者頭部附近。發(fā)生器的場在場中的磁傳感器中產(chǎn)生信號，這些信號用于跟蹤傳感器的位置和取向。傳感器結(jié)合到探頭的遠(yuǎn)側(cè)端部，在本文中假設(shè)探頭包括用于手術(shù)的導(dǎo)絲。導(dǎo)絲也具有從導(dǎo)絲的近側(cè)端部到遠(yuǎn)側(cè)端部的螺紋光纖，并且激光器聯(lián)接到光纖的近側(cè)端部。

對于手術(shù)，ct掃描在屏幕上顯示給內(nèi)科醫(yī)生。內(nèi)科醫(yī)生將導(dǎo)絲插入患者的鼻孔中，系統(tǒng)處理器便在ct掃描上顯示表示傳感器的位置(對應(yīng)于導(dǎo)絲遠(yuǎn)側(cè)端部的位置)的圖標(biāo)。內(nèi)科醫(yī)生使用圖標(biāo)將導(dǎo)絲移動至接近c(diǎn)t掃描上標(biāo)記的期望位置，標(biāo)記對應(yīng)于待消融的患者部位。

在期望位置，內(nèi)科醫(yī)生可啟動系統(tǒng)處理器，在ct掃描上顯示從圖標(biāo)沿由導(dǎo)絲遠(yuǎn)側(cè)端部的取向限定的方向發(fā)射的虛擬射線。系統(tǒng)處理器被配置成根據(jù)ct掃描的灰度級使虛擬射線繼續(xù)。也就是說，射線通常被配置為橫貫ct掃描的黑色或近乎黑色區(qū)域，但當(dāng)碰上較淺的灰度級時即終止。(黑色和近乎黑色級對應(yīng)于不阻止從近側(cè)端部激光器發(fā)射輻射的區(qū)域，諸如空氣。較淺的灰度級通常對應(yīng)于不希望進(jìn)行輻射的組織。)

由于到達(dá)標(biāo)記、為內(nèi)科醫(yī)生驗(yàn)證從圖標(biāo)到標(biāo)記不存在障礙而在ct掃描上顯示虛擬射線時，內(nèi)科醫(yī)生可啟動系統(tǒng)處理器以打開激光器。打開激光器會消融由標(biāo)記所表示的目標(biāo)組織。

因此，在本發(fā)明的實(shí)施方案中，患者的ct掃描與能夠跟蹤患者體內(nèi)傳感器的位置和取向的跟蹤系統(tǒng)(通常為磁跟蹤系統(tǒng))對準(zhǔn)。ct掃描顯示在屏幕上，處理器跟蹤探頭的坐標(biāo)，探頭包括使用跟蹤系統(tǒng)插入患者體內(nèi)的傳感器。根據(jù)所跟蹤的坐標(biāo)，處理器在屏幕上的ct掃描上疊加表示傳感器位置的圖標(biāo)。此外，處理器在ct掃描上疊加從圖標(biāo)沿對應(yīng)于傳感器取向的方向發(fā)出的射線。射線在屏幕上橫貫至響應(yīng)于ct掃描的灰度級分布而選擇的終止點(diǎn)。

一旦射線橫貫至終止點(diǎn)，探頭的激光輻射就可能被引導(dǎo)至對應(yīng)于終止點(diǎn)的患者體內(nèi)期望消融目標(biāo)的位置。

詳細(xì)的描述

現(xiàn)在參見圖1，圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的激光手術(shù)系統(tǒng)20的示意圖。系統(tǒng)20通常在微創(chuàng)手術(shù)過程中使用，其中操作激光器以消融患者22的鼻竇的一部分，并且該系統(tǒng)包括通常為用于該系統(tǒng)中的導(dǎo)絲形式的探頭28，在本文中也稱為導(dǎo)絲28，如下文所詳述。

在手術(shù)之前，通常數(shù)天之前，對患者22的頭部進(jìn)行計算機(jī)斷層攝影(ct)掃描。ct掃描數(shù)據(jù)將被存儲，供操作系統(tǒng)20的系統(tǒng)處理器40使用。

對于實(shí)際手術(shù)，鄰近患者頭部放置一組磁場發(fā)生器24。如下文所詳述，導(dǎo)絲28包括其遠(yuǎn)側(cè)端部32處的磁場傳感器30，并且在遠(yuǎn)側(cè)端部插入患者的鼻竇中之后，發(fā)生器24的場使得能夠跟蹤傳感器的位置和取向坐標(biāo)，因此也能夠跟蹤導(dǎo)絲遠(yuǎn)側(cè)端部坐標(biāo)的位置和取向坐標(biāo)。在授予govari等人的美國專利申請14/792,823、授予gliner的美國臨時專利申請62/209,946和同樣授予gliner的美國臨時專利申請62/221,367中，描述了一種使用磁場發(fā)生器(諸如發(fā)生器24)跟蹤插入患者體內(nèi)傳感器的系統(tǒng)，這些專利以引用方式并入本文。此外，由biosensewebster,diamondbar,ca生產(chǎn)的系統(tǒng)使用類似于本文所述的跟蹤系統(tǒng)來找到由磁場輻照的區(qū)域中線圈的位置和取向。

為了清楚簡單起見，本申請假設(shè)傳感器30為由包括發(fā)生器24的磁跟蹤系統(tǒng)跟蹤的磁場傳感器。然而，應(yīng)當(dāng)理解，對于傳感器30，也可使用其他類型的傳感器和其他類型的跟蹤系統(tǒng)，并且本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠針對其他類型的傳感器和跟蹤系統(tǒng)修改本申請，加以必要的變更。因此，本發(fā)明的范圍包括這些其他類型的傳感器和跟蹤系統(tǒng)。

系統(tǒng)20的元件可由系統(tǒng)處理器40控制，該系統(tǒng)處理器包括與一個或多個模塊(諸如磁跟蹤模塊42)連通的處理單元(pu)41，從而使得處理單元可控制發(fā)生器24并跟蹤傳感器30。處理單元也可與激光器模塊44連通，該激光器模塊的功能在下文中描述。

發(fā)生器24用于限定發(fā)生器參照系，傳感器30的位置和取向坐標(biāo)相對于此參照系確定。在開始手術(shù)時，患者頭部的ct掃描與發(fā)生器參照系對準(zhǔn)。例如，ct掃描涵蓋患者鼻尖和其他外部特征諸如眉毛之間的點(diǎn)。為了將ct掃描與發(fā)生器參照系對準(zhǔn)，系統(tǒng)20的操作者可將具有類似于傳感器30的傳感器的桿尖放在ct掃描中所存在的特定外部特征上。pu41可使用模塊42找到特定外部特征在發(fā)生器參照系中的位置，并且為了對準(zhǔn)，形成這些位置與ct掃描中特征位置之間的對應(yīng)。然而，也可使用本領(lǐng)域中已知的任何其他便利的方法將所用跟蹤系統(tǒng)與ct掃描對準(zhǔn)。

處理器40可安裝于控制臺48中，控制臺包含操作控制件50，操作控制件通常包括鍵盤和/或指向裝置，諸如鼠標(biāo)或軌跡球?？刂婆_48也連接到系統(tǒng)20的其他元件諸如導(dǎo)絲28的近側(cè)端部52，并連接到安裝在導(dǎo)絲的近側(cè)端部保持件53中的激光器60。內(nèi)科醫(yī)生54在執(zhí)行手術(shù)時使用操作控制件來與處理器進(jìn)行交互，并且處理器可在屏幕56上呈現(xiàn)由系統(tǒng)20產(chǎn)生的結(jié)果。

處理器40使用存儲在所述處理器的存儲器中的軟件來操作系統(tǒng)20。例如，軟件可以電子形式通過網(wǎng)絡(luò)下載到處理器40，或者作為另外一種選擇或除此之外，可在非臨時性有形介質(zhì)(諸如磁存儲器、光學(xué)存儲器、或電子存儲器)上提供和/或存儲該軟件。

圖2a為導(dǎo)絲28的縱向示意圖，圖2b為沿線iib-iib截取的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的導(dǎo)絲的示意性剖視圖。導(dǎo)絲28通常被制成不銹鋼線材的線圈58，在一個實(shí)施方案中具有0.9mm的外徑，然而，本發(fā)明其他實(shí)施方案的導(dǎo)絲可具有大于或小于0.9mm的外徑。

光纖62穿過線圈58，通常通過粘結(jié)方式終止于固定在導(dǎo)絲遠(yuǎn)側(cè)端部處的窗口64。光纖終止于導(dǎo)絲的近側(cè)端部52處，激光器60安裝在光纖的近側(cè)端部接線端處，使得激光器在通電后將激光輻射引導(dǎo)到光纖中。通常使用光學(xué)元件將能量引導(dǎo)到光纖中，但為了簡便起見，未在圖中示出這類元件。

遠(yuǎn)側(cè)端部32的剖面70示出了遠(yuǎn)側(cè)端部的內(nèi)部元件。場傳感器30固定地附接至遠(yuǎn)側(cè)端部的內(nèi)部。場傳感器通常為具有對稱軸線的單軸線圈，該對稱軸線平行于線圈58的對稱軸線并通常與其重合，光纖可穿過單軸線圈的內(nèi)部。

傳導(dǎo)線72將傳感器30為響應(yīng)發(fā)生器24的磁場而生成的信號通過傳感器傳送到處理器40。或者，信號可以無線方式傳送到處理器40。處理器能夠利用所獲得的信號計算傳感器30取向和位置，并因此計算遠(yuǎn)側(cè)端部32的取向和位置。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，圖3為操作系統(tǒng)20時所執(zhí)行步驟的流程圖，圖4和圖5示出了一些步驟的示意圖。在準(zhǔn)備步驟100中，首先對患者22執(zhí)行ct掃描，然后將患者的掃描圖像與由發(fā)生器24限定的參照系對準(zhǔn)，如上文所述。圖4示出了呈現(xiàn)在屏幕56上的患者的示意性ct掃描130。

在初始手術(shù)步驟102中，內(nèi)科醫(yī)生54將導(dǎo)絲28插入患者22的鼻孔中，并且處理器40使用傳感器30的信號來獲取并跟蹤遠(yuǎn)側(cè)端部32的位置和取向。使用在步驟100中所執(zhí)行的對準(zhǔn)，處理器在掃描130上疊加表示遠(yuǎn)側(cè)端部32的位置和取向的圖標(biāo)132。圖4示出了步驟102的掃描130上的圖標(biāo)132。

在繼續(xù)手術(shù)步驟104中，內(nèi)科醫(yī)生將導(dǎo)絲28以及因此圖標(biāo)132移動至接近掃描上標(biāo)記134的期望位置，標(biāo)記對應(yīng)于待消融的患者部位。在期望位置，內(nèi)科醫(yī)生啟動系統(tǒng)20，使得處理器40在掃描130上疊加從圖標(biāo)132沿由遠(yuǎn)側(cè)端部32的取向限定的方向發(fā)射的虛擬射線136。

處理器40被配置成根據(jù)ct掃描的灰度級繼續(xù)虛擬射線136。也就是說，射線通常被配置為橫貫ct掃描的黑色或近乎黑色區(qū)域，但當(dāng)碰上較淺的灰度級時在特定掃描像素處終止。黑色和近乎黑色級對應(yīng)于不阻止從激光器60發(fā)射輻射的區(qū)域，諸如空氣。在內(nèi)科醫(yī)生54進(jìn)行手術(shù)之前，虛擬射線可能橫貫的實(shí)際灰度級以及虛擬射線可能不橫貫的灰度級可設(shè)置為預(yù)定義閾值，并且這些灰度級可在不進(jìn)行過度實(shí)驗(yàn)的情況下確定。應(yīng)當(dāng)理解，ct掃描的灰度級指示局部組織密度。

圖5示出虛擬射線136到達(dá)標(biāo)記134，因?yàn)樵撋渚€不橫貫較淺的掃描灰度級。

在操作步驟106中，一旦掃描130上顯示虛擬射線136到達(dá)標(biāo)記134，內(nèi)科醫(yī)生就可使用控制件50和/或保持件53中的控制件來打開激光器60。打開激光器會消融由標(biāo)記134所表示的目標(biāo)組織。

應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施方案以舉例的方式引用，并且本發(fā)明并不限于上文具體示出并描述的內(nèi)容。而是本發(fā)明的范圍包括上文所述各種特征的組合與子組合，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀上述說明時會想到且未在現(xiàn)有技術(shù)中公開的其變型和修改。