利用图像导航提供到达活体耳蜗的通路的系统和方法

专利名称：利用图像导航提供到达活体耳蜗的通路的系统和方法
利用图像导航提供到达活体耳蜗的通路的系统和方法本申请是于2006年4月28日提交的PCT国际专利申请，对于除美国以外的所有 国家，申请人是美国国营公司范德比尔特(Vanderbilt)大学，而仅仅对于指定美国的 申请人:是美国公民Robert F. Labadie和J. Michael Fitzpatrick。联邦资助研究的声明本发明是在由国家生物医学成像和生物工程学协会颁发的合约R21 EB02886-01下 由政府支持做出的。依据这个准予，美国政府可以对本发明具有一些权利。相关专利申请的交叉参考本申请根据35U.S.C.§119(e),要求于2005年4月29日提交的由Robert F. Labadie 和J. Michael Fitzpatrick申请的美国临时专利申请序列号60/676,436,名称为"利用图像 导航来放置耳蜗刺激装置，药物运载体装置，或类似装置的系统和方法"的优先权，其 通过参考将它的全部在此结合。本申请与于2005年3月14日提交的美国专利申请序列号11/079,898,名称为"用 于通过图像导航定位反馈外科手术器械失效的系统和方法"的同时待审的美国专利申请 有关，其与本发明具有相同的申请人和受让人。上述指明的同时待审申请的公开内容通 过参考在此结合。可以包括专利、专利申请和各种出版物的一些参考文献在本发明的说明书中被引用 和讨论。所提供的这些参考文献的引用和/或讨论仅仅是为了阐明本发明的说明书而不 是承认这些参考文献中的任意一个是在此描述的发明的"现有技术"。在本说明书中引用 并讨论的所有参考文献通过参考在此结合它们的全部，并且每个参考文献在相同的程度 上单独地通过参考被引用。在下文中，就符号而言，"[n]"表示在该参考文献目录中引用 的第n个参考文献。例如，[IO]表示在该参考文献目录中引用的第IO个参考文献，即， Labadie RF, Fenkm M, Devikalp H,等。图像导航耳科手术。计算机辅助放射学大会 (eds: Lemke HU， Vannier MW, Inamura K, Farman AG, Doi K， Reiber JHC) pp. 627-32。 Elsevier Science,阿姆斯特丹，荷兰，2003。7发明领域本发明大体涉及图像导航手术，并且更具体地涉及一种利用图像导航提供到达活体 耳蜗的通路，以完成医疗过程的系统和方法。发明背景从二十世纪八十年代中期开始，图像导航手术(在下文中"IGS")技术已经在临床 上使用[l]。与全球定位系统(在下文中"GPS")类似，IGS通过将术前射线图像与术中 解剖进行联系，使术中手术导航变得容易。IGS方法的重点是配准——射线图像与患者 的联系。为了达到高精确度，该配准以基准标记为基础，在射线图像和患者中，该基准 标记均被识别。建立数学的变换矩阵以优化基准标记的校准。这一相同的变换矩阵被应 用于射线图像中的所有信息，其允许在患者的身体解剖上进行射线图像的重叠。这一信 息通常通过视频监控器呈现给外科医生；设置在手术创面内的指示器被连接至监控器的 指针，以显示相应的射线图像在轴向、矢状和冠状面的位置。IGS广泛地用于神经外科，在此金标基准是严格地固定的N字型框架。该N字型 框架直接用螺丝拧紧至头盖骨，其在成像研究完成前被固定并在整个外科手术中始终保 持在适当的位置。这种立体定向框架是创伤性的，并且很麻烦。然而，对于特定的例如 恶性脑瘤等威胁生命的疾病，患者必须忍受它们。神经外科研究已经显示IGS减少手 术时间[2]并允许在最小化附带损害的同时更完全的切除病理组织。当应用于耳科学和神经耳科学，IGS已经发现有限的使用。孤立的病例报告描述了 它们在解剖异常患者上的应用。利用修正的神经外科单元，Sargent和Bucholz报道了 将IGS用于颅中窝径路[4]。 Raine等人利用 一个IGS系统，对耳蜗骨化患者进行分割电 极耳蜗植入放置[5]。对于Caversaccio等人的一系列利用IGS导航的耳道闭锁修复的报 道也许是最为广泛的应用[6]。IGS技术在耳科学和神经耳科学临床应用上被局限的原因尚不清楚。假设，它的应 用由于对无创、精确基准系统的需求而延迟。为达到亚毫米的IGS的精确度，即必须 防止颞骨中重要结构的损伤，固定在骨头上的基准系统是必要的。目前，创伤较少的基 准系统的精确度较差，固定于皮肤的标记能达到范围在1.5mm的精确度，并且激光皮 肤修整术能达到范围在2.5mm的精确度[7，8]。因此，迄今为止，本领域仍然存在未指出的需要来应对上述的不足和缺陷。发明概述一方面，本发明涉及一种提供到达活体耳蜗的通路的方法，其中到达活体耳蜗的通路是从头骨侧边缘到耳蜗的单独通路。在一个实施例中，该方法包括在活体耳蜗周围无创地放置若干基准标记的步骤，和术前从活体耳蜗获取图像体的步骤，该术前获取的图像体包括了该若干基准标记的图像。在一个实施例中，无创地放置步骤包括在活体的上颔骨上安装附加有基准框架的固定牙齿的丙烯酸树脂托板(LADS),其中，该基准框架适合接收若千基准标记。术前获取步骤由图像获取装置完成。本方法还包括从术前获取的图像体中识别每个基准标记质心的步骤，术前测量每个基准标记在活体耳蜗的解剖学空间上的位置，将识别的所述在术前获取的图像体中每个基准标记的质心配准为术前测量的对应基准标记在解剖学空间上的位置，以确定配准变换。更进一步，本方法包括沿预定路径操作手术器械，以打开到达活体耳蜗的通路的步 骤，该手术器械具有远端部分，通过附加在光学仪器上的第一光学发射器和适于从该第 一光学发射器接收光学信号的光学追踪器追踪该手术器械的远端部分，并且通过肉眼观 察在术前获取的图像体中的该手术器械远端部分的位置，在术中对该手术器械进行导航。术前测量步骤由定位纟果头完成，其中该定位探头连接于第一光学发射器。在一个实施例中，操作步骤由人完成。在另一个实施例中，操作步骤的至少一部分 由例如机器人的人造装置完成。在一个实施例中，术中导航步骤包括术中监控手术器械远端部分在活体耳蜗解剖学 空间上的位置的步骤，并且通过逆配准变换，将术中监控到的手术器械远端部分在解剖 学空间上的位置映射到术前获取的图像体中的对应位置的步骤，其中术中监控步骤由第 一光学发射器和光学追踪器完成。此外，该方法包括通过附加在LADS上的第二光学发射器和适合于从该第二光学发 射器接收光学信号的光学追踪器在术中追踪活体头骨的至少一部分的步骤。另外，该方法包括当该手术器械偏离该预定路径时，使手术器械失效的步骤。本方法同样可以包括通过到达活体耳蜗的通路，进行医学治疗过程或者医学诊断过 程的步骤。医学治疗过程包括放置人工耳蜗、药物释放系统、运载体装置、医学检测系 统、医学治疗系统中的一个或者它们任意组合的医疗过程。医学诊断过程包括利用医学 装置来检测和收集与活体相关的信息的医疗过程。在另 一方面，本发明涉及一个提供到达活体耳蜗的通路的系统。在一个实施例中，该系统具有能在活体耳蜗周围无创地放置若干基准标记的装置。在一个实施例中，该放 置装置包括可安装在活体上颔骨上的固定牙齿的丙烯酸树脂托板(LADS )，其中该LADS 包括一个具有在预定位置延展的中央部分，和两个附加在该中央部分的侧面部分，和通 过该延展附加在LADS上的基准框架以容纳若千基准标记。该系统还包括用于在术前从活体耳蜗获取图像体的图像获取装置，该术前获取的图 像体包括若干基准标记的图像。在一个实施例中，该图像获取装置包括CT扫描装置。该系统还具有用于打开到达活体耳蜗的通路的远端部分的手术器械。在一个实施例 中，该手术器械包括钻孔机，并且该手术器械的远端部分包括该钻孔机的尖端。在另一 个实施例中，该手术器械包括手术解剖刀，并且该手术器械的远端部分包括该手术解剖 刀的切割部分。此外，该系统具有用于术前测量每个基准标记的位置和术中监控手术器械的远端部 分在活体耳蜗解剖学空间上的位置的红外线追踪系统。该红外线追踪系统包括附加在该 手术器械上的第一光学发射器，和附加在LADS上的第二光学发射器，和适于分别从该 第一光学发射器和该第二光学发射器接收光学信号的光学追踪器。在一个实施例中，该 第一光学发射器和第二光学发射器中的每一个都包括红外线发射器。而且，本系统具有控制器，所述控制器用于接收和处理与术前获取的图像体，术前 测量的每个基准标记的位置，和术中监控的该手术器械的远端部分的位置有关的数据， 以导航该手术器械沿预定路径打开到达活体耳蜗通路。在一个实施例中，该控制器被编 程以完成在术前获取的图像体中识别每个基准标记的质心，将在术前获取的图像体中每 个基准标记被识别的质心配准为术前测量的对应基准标记在解剖学空间上的位置，以确 定配准变换，并且通过逆配准变换，将术中监控的手术器械远端部分在解剖学空间中的 位置映射到术前获取的图像体的对应位置上的步骤，由此在术中显示该手术器械远端部 分的位置。此外，该控制器被编程以完成当该手术器械偏离该预定路径时，使该手术器 械失效的步骤。另外，该系统具有能与该控制器进行通讯的图像显示装置，用以显示该手术器械远 端部分的位置。该图像显示装置在一个实施例中包括监控器。在另一个方面，本发明涉及一种提供到达活体耳蜗的通路的方法。该到达活体耳蜗 的通路是从头骨侧边缘到耳蜗的单独通路。在一个实施例中，该方法包括提供平台和手 术器械向导，术前确定一个用于放置接近活体耳蜗的平台的位置，放置接近活体耳蜗的 该平台于该术前确定的位置，向该活体中感兴趣的区域操作手术器械，其中该手术器械具有在手术中到达感兴趣的区域以打开到达活体耳蜗的通路的远端部分，通过该手术器 械向导在术中导航该手术器械，并且术中监控该手术器械远端部分的至少一个位置，以 使手术器械充分地沿着预定路径被操作的步骤。本方法还包括通过到达活体耳蜗的通路，进行医学治疗过程或者医学诊断过程的步 骤。该医学治疗过程包括放置人工耳蜗，药物释放系统，运载体装置，医学检测系统， 医学治疗系统中的一个或者它们任意组合的医疗过程。该医学诊断过程包括利用医学装 置来检测和收集与活体相关的信息的医疗过程。本方法还包括当该手术器械偏离预定路径时，使手术器械失效的步骤。在一个实施例中，该平台包括具有至少一个基准标记的基准框架，其中该基准框架 包括定做的基准框架。操作步骤由人完成，或者至少部分得由例如机器人的人造装置完 成。该手术器械向导包括红外线追踪系统。该术前确定步骤由配准过程完成。该术中监 控步骤由图像导航过程完成。在更进一步的方面，本发明涉及一个提供到达活体耳蜗通路的系统。该到达活体耳 蜗的通路是从头骨侧边缘到耳蜗的单独通路。在一个实施例中，该系统具有一个平台， 一个在术前确定位置的装置，该位置用于放置接近活体耳蜗的平台， 一个用于将接近活 体耳蜗的平台放置在该术前确定的位置的装置，为向活体中感兴趣的区域导航手术器械 的手术器械向导，其中该手术器械具有在手术中首先到达感兴趣的区域以打开到达活体 耳蜗的通路的远端部分，以及在术中监控该手术器械远端部分的至少一个位置，以使手 术器械充分地沿着预定路径被操作的装置。该系统还具有通过该通路完成医疗过程的装置。在一个实施例中，用于完成医疗过 程的该装置包括放置人工耳蜗，药物释放系统，运载体装置，医学检测系统，医学治疗 系统中和它们的任意组合。该平台包括具有至少一个基准标记的基准框架，其中该基准框架包括定做的基准框架。该手术器械向导包括红外线追踪系统。在一个实施例中，该手术器械包括钻孔机， 并且该手术器械的远端部分包括该钻孔机的尖端。在另一个实施例中，该手术器械包括 手术解剖刀，并且该手术器械的远端部分包括该手术解剖刀的切割部分。用于术前确定位置的装置包括控制器和/或存储在计算机可读取媒介中软件，以使该 控制器完成至少一个配准过程。该术中监控的装置包括控制器和/或存储在计算机可读取媒介中的软件，以使该控制6器至少完成一个图像导航过程。该术中监控的装置还包括能与该控制器通讯的图像显示 装置。该系统还包括当该手术器械偏离该预定路径时，该使手术器械失效的装置。然而在更进一步的方面，本发明涉及一种提供到达活体耳蜗的通路的方法。在一个 实施例中，该方法包括向活体中感兴趣的区域操作手术器械，从活体头骨侧边缘到活体 耳蜗，打开活体耳蜗通路的步骤，以及在术中监控手术器械的至少一部分，使手术器械 充分地沿着预定路径被操作的步骤。该方法进一步包括当手术器械偏离预定路径时，使手术器械失效的步骤。该方法还包括术中独立地监控活体头骨的一个位置的步骤。结合下面的附图，从下面的优选实施例的说明中本发明的这些和其它方面将变得清 楚，并且在不背离所公开的新颖性概念的精神和范围下，可能有各种变化和修改。附图简述

图1显示了 (A)在术前射线图像成像时配戴的EarMarkTM基准框架，和(B)在 术中配戴的红外线发射器。在图(A)中，设置在水平条和垂直条上的基准标记被排列于 感兴趣的手术创面-颞骨周围。通过定做的防护牙托-固定牙齿的丙烯酸树脂托板(在下 文中为"LADS")，该基准框架被附加在上颌牙列。在图(B)中，红外线发射器被附 加在LADS上作为EarMarkTM基准框架系统的刚性延展，其允许在手术中无阻碍地接近 该颞骨。图2根据本发明 一个实施例示意性地显示了 一个图像导航耳科手术系统(A)该 系统包括红外线追踪系统，手术工具，计算机，和视频监控器，(B)与红外线发射器 连接的手术工具在该头骨上的照片，和(C)与红外线发射器连接的手术工具的照片。图3显示了根据本发明的一个实施例的用IGS的外科手术导航在监控器中可视 的感兴趣的手术创面的(A )横向视图，(B )冠状视图和(C )矢状视图，其中该手术 工具的远端部分^t定位在术前获取的CT扫描图像中，并且(D)为与红外线发射器连 接的该手术工具在该头骨上的照片。图4显示了把钻孔机路径显示为宽线的放大的倾斜图像。能够看到这个路径接近于 耳蜗底转。在其下可以看到茎乳孔。图5显示了才艮据本发明的一个实施例的一号头骨手术解剖的照片(A)和(B) 显示了图像导航的钻孔机通过面神经隐窝，进入中耳的路径，并且(C)和(D)显示了在传统的乳突切除术(masotideco加y)后，保留该钻孔路径的同一个头骨。在这些 图上，垂直线定位于茎乳孔，并且水平线经过该钻孔路径。图6显示了才艮据本发明的一个实施例的二号头骨手术解剖的照片(A)显示了图 像导航的钻孔机通过面神经隐窝，进入中耳的路径。 一根线穿过这个通道，并且(B) 显示了乳突切除术后钻孔，暴露了半规管(弧形线)、乙状窦和面神经管(垂直线)。 钻孔路径没有破坏任何这些结构。图7显示了根据本发明的一个实施例，为提供一个到达活体耳蜗通路以完成医疗过 程的流程框图。发明详述在以下实例中，本发明被更加详细的描述，它们被作为示例仅仅因为对于本领域的 熟练技术人员来说在此的许多的修正和变化都是显而易见的。现在详细描述本发明的不 同实施例。参考附图，在附图中，相同的数字代表相同的部件。如在说明书以及在下面 的权利要求中使用的，除非文中明确指出别的意思,"一个，""这个"和"该"的意思包括 多个参考例。并且，如在说明书以及在下面的权利要求中使用的，除非文中明确指出了别的意思，"在...之中"的意思包括了"在...之中，，和"在...之内"。此外，本说明书中使用 的标题和副标题只为方便读者而采用，其并不影响本发明的范围。另外， 一些用于本说 明书的术语将在下面被更明确的定义。定义在本发明的内容中，以及在使用每个术语的特定内容中，本说明书中使用的术语一 般都具有它们在本领域中通常的含义。一些被用来描述本发明的某些术语在以下或者说明书的其它地方被讨论，为从业者 描述本发明的装置和方法，以及如何制造和使用它们提供额外的指导。为便利起见，这 些术语被突出显示，例如利用斜体字和/或引号。突出的使用对于术语的范围和意义没 有影响；在相同的内容中，不论是否被突出显示，术语的范围和意义是相同的。值得注 意的是相同的事物可以用一种以上的方式进行描述。因此，对于在此讨论的术语的任意 一个或多个，可以使用替换的语言和同义字，并没有任何特别的意义被置于其上，不论 该术语是否在此被详细描述或讨论。提供使用这些术语的同义词。 一个或者多个同义词 的叙述不排斥其他同义词的使用。包括了任何在此讨论的术语的实例，本说明书中任何 地方使用的实例只是为了举例，不在任何方式上限制本发明或者任何术语范例的范围和意义。同样的，本发明也不限制于本说明书中给出的各种实施例。而且，副标题可能被 用来帮助本说明书的读者通读本说明书，但是副标题的使用，对本发明的范围没有影响。 如这里所使用的，"大约"，"大概，，或者"近似的"通常指在给定值或范围的百分之二 十以内，优选的为百分之十以内，并且更加优选的为百分之五以内。在这里给出的数字 量是近似的，意味着如果没有被明确的规定，术语"大约"，"大概"，"近似的"能够被推 断。如这里所使用的，术语"活体"是指例如患者的人，或者作为实验室实验对象的大白 鼠，沙鼠，猴子或者其它类似的动物。如这里所使用的术语"耳蜗"，是指内耳中的螺旋形空腔，其类似于蜗牛的外壳，并 且包含听觉基本神经末梢。该类似于蜗牛的结构被深埋在颞骨里，并且位于头骨的任一 侧。 一个耳蜗包括三个内部充满液体的空腔鼓阶和前庭阶(其中均含有外淋巴液)，和中阶(内含内淋巴液)。如这里所使用的术语"人工耳蜗"，是指一种被置于耳蜗鼓阶中的为聋人或有听觉障 碍的人提供对声音感知的装置。发明内容由于对一种能达到所需精确水平，并且易被使用、无创的基准标记系统的需求，限制了IGS在耳外科手术中的广泛使用。本发明人通过本发明开发了这样的系统和相关的方 法/过程，其达到了亚毫米级的精确度。利用这个系统，图像导航耳外科手术能利用从乳 突皮质骨侧面单独的钻孔，获取精确的通过面神经隐窝到达中耳的通路，来完成医疗过 程。该医疗过程包括医疗治疗过程或者医疗诊断过程。该医疗治疗过程可以对应于放置 人工耳蜗、药物释放系统、运载体装置、医学检测系统、医学治疗系统中的一个或者它 们任意组合的医疗过程。医学诊断过程包括利用医学装置检测和收集患者相关信息的医 疗过程。依照本发明的目的，正如在此所具体而广泛地描述， 一方面，本发明涉及一种提供 到达活体耳蜗的通if各的方法，其包括向活体感兴趣的区域操作手术器械，从活体头骨侧 边缘到活体耳蜗，打开到达活体耳蜗的通路，并且在术中监控手术器械的至少一部分， 以使该手术器械被充分地沿着预定路径操作的步骤。从而，基于本发明完成的图像导航 耳外科手术能够以单独通路的形式提供经皮、创伤最小地通过面神经隐窝到达中耳的通 路。14本发明的另 一个方面提供了 一个图像导航耳外科手术系统，为到达活体耳蜗提供通 路以完成医疗过程。参考图1和图2，系统100包括在患者耳埚周围无创地放置若干基准标 记的装置。如图1A所示，该放置的装置110具有装配在活体的上颌骨的一个LADS 112, 和一个附加在LADS 112的基准框架114。该LADS112类似于运动防护牙托，但不再只有 一部分，而是由三部分组成在预定位置具有延展，并嗜合于患者牙齿咬合面的中央部 分，以及啮合于患者牙齿侧表面的，左边和右边的口腔部分。这三部分由螺丝钉连接在 一起，螺丝钉将各部分固定在活体牙冠的周围，从而可靠地将接口部分固定在适当的位 置，同时允许它被移动和重新安置在相同位置和方向上。基准框架114是重量较轻但刚性 的支架，其延伸到活体外耳的周围，以便能够尽量接近颞骨放置若干基准标记115。如图 1A所示，基准框架114是由发明人开发的EarMarkTM系统[9-11]。通过在患者的上颌骨上 装配LADS 112,将EarMarkTM系统114固定在活体的头骨119上。将基准标记115刚性固定 在EarMarkTM系统114上是有好处的，以为它避免了在头骨119上钻孔。在一个实施例中， 12个基准标记115,例如佛罗里达州,好莱鸡,Z-Kat公司的Acustar⑧，被纳AEarMark 系 统114,并且以无创的方式放置在活体耳蜗的周围。与商用的IGS系统一起使用EarMarkTM 系统，在颞骨内获得亚毫米级的精确度是可以被示范证明的。在一个实施例中，对于超 过234个目标配准，平均目标配准误差(TRE)为0.76mm,标准差为0.23mm。 LADS和基 准框架可以为特定患者进行定做。而且，系统IOO包括一个例如CT (计算机断层成像)的图像扫描仪或者MR (核磁共 振)图像扫描仪的图像获取装置(未示出)，用于在术前获取例如三维(简称3D)射线 图像的图像体，其中该图像体包括来自患者耳部的基准标记。在一个实施例中，利用扫 描厚度约为0.5mm的临床可适用的颞骨准则可以获取例如CT图像的图像体。此外，该系统100包括具有远端部分122的手术器械120用于打开到达患者耳蜗的通 路。该手术器械120可以是一个高速手术钻孔机或者是一个手术解剖刀。当是一个手术钻 孔机时，该远端部分相对应为钻孔机的尖端。当是一个手术解剖刀时，该远端部分相对 应为手术解剖刀的切割部分。可以使用其他种类的手术器械来实施本发明。手术器械能 够被外科医生操作，或者至少部分的被例如机器人的人造装置操作。另夕卜，该系统100具有红外线追踪系统用于术前测量每个基准标记的位置，和术中监 控手术器械的远端部分在患者解剖学空间上的位置。在一个实施例中，该红外线追踪系 统包括附加在手术器械120上的第一光学发射器132和附加在LADS 112上的第二光学发 射器134,分别如图2A-2C和如图1B， 2A和2B所示。红外线追踪系统130还包括具有位置传感器136和处理器138的光学追踪器130。第一和第二光学发射器132和134中的每一个都 可以是一个适于发射红外线光的红外线发射器，并且可以通过例如光缆的连接装置和处 理器138通讯。光学追踪器130适于从第一和第二光学发射器132和134接收光学信号，以 检测每个第一和第二光学发射器132和134的位置。在一个实施例中，采用商用的红外线 追踪系统(Polaris , Northern Digital公司，沃特卢，加拿大)以测量每个基准标记的位置， 以及手术器械远端部分在患者解剖学空间上的位置。也可以使用其他的追踪系统来完成 本发明。该系统100还包括控制器140,适于在各种事物中接收和处理与术前获取的图像体、 术前测量的每个基准标记的位置和术中监测的手术器械远端部分的位置有关的数据，以 沿预定路径导航手术器械120打开到达患者耳蜗的通路。该控制器140被编程以完成在术 前获取的图像体中识别每个基准标记的质心，并将在术前获取的图像体中每个基准标记 的被识别的质心配准为术前测量的对应基准标记在解剖学空间上的位置，以确定配准变 换，并且通过逆配准变换，将术中监控的手术器械远端部分在解剖学空间中的位置，映 射到术前获取的图像体的对应位置上的步骤，由此在术中显示手术器械远端部分的位置。 此外，通过连接在手术器械上的失效装置(未示出)，控制器150可以被编程以完成当手 术器械偏离预定路径时，使手术器械失效的步骤。如图2A所示，系统100具有例如监控器的图像显示装置150,其能够和控制器140通 讯，以在术中将手术器械远端部分的位置显示在术前获取的图像体上。参考图7，根据本发明的一个实施例，显示了一个提供到达活体耳蜗的通路以完成 医疗过程的方法。该方法包括以下步骤在步骤710中，若干基准标记被无创地放置于患 者耳部周围。在一个实施例中，通过在患者的下颌骨装配具有附加了基准框架的LADS 来完成，其中基准框架包括若干基准标记，如前面所讨论，为在患者耳部周围无创地放 置基准标记，可以采用EarMarkTM系统。在步骤720中，术前从配戴了LADS和基准框架 的活体耳部获耳又一个或多个图像体，其中术前获取的图像体包括基准标记的图像。在两 次CT图像扫描之间，基准框架被移走并再次附加到LADS上。为确定图像空间的基准配 准错误(缩写为"FRE"),采用多次的CT成像扫描以确定TRE是必须的。利用求平方和， 这些FRE被平均以确定FRE的平均值。在步骤730中，在术前获取的图像体中，识别每个 基准标记的质心。在一个实施例中，利用高性能的计算机，由CT成像扫描重建图像体(3D CT图像)。在这些重建的图像体中，由外科医生选择在活体耳部中的体像素(例如手术 位置)。换句话说，例如乳突切除术的外科手术的实施是基于射线图像在术前已被设计。在术前获取患者的图像体之后，LADS和基准框架被移去，并为患者保留。在手术 室完成全身麻醉后，重新为活体安装为他/她定做的LADS和基准框架。在步骤740中，利 用例如Polaris⑧的红外线光学追踪系统，测量每个基准标记在活体耳部解剖学空间中的位 置。在步骤750中，将在术前获取的图像体中每个基准标记的被识别的质心，配准为术前 测量的对应基准标记在解剖学空间上的位置。图像配准确定了配准变换，并且由与红外 线光学追踪系统连接的计算机/控制器和定做的软件例如Voyger⑧(佛罗里达州,好莱 鸿,Z-Kat公司)完成。在一个实施例中，该配准变换包括了一个刚体变换。在步骤760中，沿预定路径操作例如手术钻孔机或者手术解剖刀的手术器械，以打 开到达患者耳蜗的通路。该手术器械具有远端部分。在步骤770中，在活体耳部的解剖学 空间中，手术器械的远端部分在术中被追踪/监控。活体耳部的解剖学空间对应于OR。 通过逆配准变换，将术中监控的手术器械远端部分在解剖学空间中的位置，映射到术前 获取的图像体的对应位置。对手术器械远端部分位置的监控由红外线光学追踪系统完成。 该红外线光学追踪系统具有附于手术器械的第 一红外线发射器，附于装配在活体头骨上 的LADS的第二红外线发射器，和一个适于从该第一和第二光学发射器接收光学信号的 光学追踪器。在一个实施例中，该映射步骤由计算机完成。在步骤780中，通过肉眼观察 手术器械的远端部分在术前获取的图像体中的位置，以在术中导航手术器械。此外，通 过红外线追踪系统由附于装配在头骨上的LADS上的第二红外线发射器在术中追踪活体 的头骨或者至少它的一部分。另外，当手术器械偏离预定if各径时，例如连接在手术器械 上的控制器将产生信号使手术器械失效。本发明中用于控制手术器械的软件代码和电学 电路可以是定制设计的。根据本发明，通过利用连接了可追踪的耳科钻孔机的无创基准系统，能获取不破坏 面神经管、水平半规管或者外耳道的通过面神经隐窝到达中耳的精确通路，由此使经过 皮肤的人工耳蜗在技术上成为可能。由于过程的最小化创伤特点，手术时间极大地减少， 并且患者可以不再忍受术后肿胀。而且，在手术的同时，人工耳蜗装置能够开始工作， 可以询问患者该装置是否在该位置感觉更好，或者要将其深入一些，或设置到另一个不 同位置。并非想要限制本发明的范围，下面给出根据本发明的实施例的进一步的可效仿的方 法和它们相关的结果。具体实施例由在此提供的示范性的实验可以证明，给定系统的精确性，利用从乳突皮质骨侧面 的单独钻孔，经过面神经隐窝可以安全的进入中耳。这个的临床相关性可以是经皮人工 耳蜗或者其他医疗装置的^t入。根据本发明为了使图像导航耳外科手术变得容易，如图1A所示，基准框架，即由 发明人开发的EarMarkTM系统[9-11]，被用于以无创方式在尽量靠近患者颞骨处放置若 干基准标记。通过在患者上颌骨安装LADS 112, EarMarkTM系统114被固定在患者的 头骨119上。EarMark 系统与商用IGS系统一起使用能够在颞骨内达到亚毫米级精确 度。例如，利用本系统，用于超过234个目标配准，TRE为0.76mm,标准差为0.23mm。 另夕卜，使用两个人类头骨 一号头骨和二号头骨来实施本发明。也可以使用其他基准框 架来完成本发明。如图1和图2所示，安装牙齿咬合垫-LADS 112[12, 13]于人类头骨119 (一号头 骨或二号头骨)，并将它们放置在手术室(OR)的手术平台190上，其与患者的解剖 学空间相对应。如图1A所示，安装到LADS112的是具有放置到颞骨周围的基准标记 115的EarMarkTM基准系统114。利用扫描厚度约为0.5mm的临床可适用的颞骨准则， 包括了头骨119、 LADS 112和EarMark 114的組件随后由CT成像扫描仪扫描。CT 扫描数据和头骨119被送到实验室，在那里，该CT扫描数据被下载到例如Voyager 的商用软件上，以精确的识别基准标记的质心[14]。如图2所示，图像导航耳科手术装备100具有利用光学三角测量法的红外线追踪系 统130,例如商用的Polaris⑧红外线追踪系统，其能够与例如Voyager⑧的图像分析以及 可视化软件通讯，在个人电脑140上运行。为在手术治疗中进行导航，于外科或者手术 器械，即一个耳科钻孔机120被安装了红外线发射器132。这个钻孔机120被配准到系 统100，以使钻孔机120的尖端122能够在视频监控器150上被时时追踪。头骨119上 也被安装了红外线发射器134。将钻孔机120用作定位探头，确定在EarMark 系统114中基准标记115的位置。 利用EarMarkTM系统114上的基准标记115,进行物理空间(OR)和射线图像空间(CT 扫描图像)之间的严格配准。利用所述运算法则[13],通过使在CT扫描图像上识别的 基准标记位置和它们在物理空间(OR)上识别位置的差异最小，计算出严格的转换。 这种转换随后被应用到CT扫描图像的所有数据点上，把CT扫描图像映射到头骨119 在手术室中所占据的物理空间中。由此，IGS导航能够使钻孔机120像定位器一样，并且在视频监控器150中显示出其在术前获取的CT扫描图像中的相应位置，该图像的轴 向、冠状和矢状视图，都能够被动态地刷新。在完成配准之后，EarMarkTM系统被从LADS 112移走，并且随后如图2B所示红 外线发射器134被装到LADS 112,这给出了到达颞骨的无阻碍通路。由于钻孔机120 和头骨119都可以被动态的追踪，如图2B所示，在持续被追踪时，每一个都可以独立 于另一个移动。利用IGS系统并追踪安装有2mm切割钻头的耳科钻孔机，经由面神经隐窝采用经 皮的方式到达中耳。通过观察监控器中动态刷新的钻孔机在该CT扫描图像中的位置， 使钻孔机前进。要注意避开如面神经管、水平半规管和外耳道的重要结构。在进入中耳 时，可以通过外耳道看到钻头。之后，用保留通道的传统方式在乳突钻孔，通过这个通 道形成了经由皮肤钻孔的通路。完成照片文档，以确保对钻孔机的追踪和显示在CT扫 描图像中的是相对应的。图3示范了综合的实验过程。图(D)显示了在头骨119上安装有具有最小化创伤、 可进行图像导航的外科手术过程的红外线发射器134。在手术中，钻孔机120被红外线 发射器132追踪，同时头骨U9被红外线发射器134追踪。这种构造使得头骨119和/ 或钻孔机120相互独立地移动。图(A) - (C)分别显示了在视频监控器中可视的外科 手术部位的横向、冠状和矢状视图，监控钻孔机120尖端的当前位置122,该位置被配 准在CT扫描图像中。由图(A) - (C)中的十字准线识別钻孔机120尖端的位置122。 对于每一个结构，计算所得的基准配准误差小于0.8mm,并且计算所得的TRE小于 0.7mm。图4显示了一个附加的可选择视图——具有钻孔机轨迹的倾斜放大视图。宽线 显示了钻孔机当其接近耳蜗底转时的路径。在显示的面神经前下通路和末梢路径的下 面，可以看到茎突乳突孔。图5A和5B是在根据本发明采取最小化创伤，图像导航，经由面神经隐窝进入中 耳之后， 一号头骨的图像。为了举例说明，如图5A所示，线510向下延伸到钻孔通路 520。如图5B所示，显示了沿钻孔通路520向下进入到中耳的视图。图5C和5D是在 采取传统的乳突切除术之后，保留了钻孔路径的一号头骨的图像。如图5C和5D所示， 垂直线512被设置在茎突乳突孔中，并且水平线514被穿过通路。如图5D所示，当前 向转动时，能够注意到该通路在面神经隐窝的边界内向前穿过了面神经。图6显示了二号头骨的图像，其中图像是在最小化创伤、图像导航、经由面神经隐 窝进入中耳之后的图像，并且由图6A所示，线610穿过了钻孔通道620,同时图6B19显示了乳突切除术后的结果并将重要的结构暴露显示。垂直线612被放置在面神经管， 弧形线614在半规管中，并且移走了在乙状窦中央部分之上的骨头。和一号头骨一样， 根据本发明通过图像导航的钻孔，没有重要结构受到机械性的损伤。总之，除了别的以外，本发明还公开了一种利用带有IGS系统的无创基准系统， 达到亚毫米级精确度的图像导航耳科/神经耳科手术的方法和系统。利用本系统，结合 带有被追踪的耳科钻孔机，从乳突皮质骨的侧面利用单独钻孔，通过面神经隐窝进入中 耳。通过随后进行的传统的颞骨解剖来校验钻孔机的路径，该传统的颞骨解剖保存了钻 孔机穿过形成的骨通道。本发明由此提供了经由面神经隐窝到达中耳的精确通路，而不破坏面神经管、水平 半规管或者外耳道。该示范性的结果表明，例如经皮人工耳蜗植入的医疗过程在技术上 是切实可行的。伴有扩大面神经隐窝，经由乳突切除术的人工耳蜗植入是和较低的并发 症以及较高的成功率耳关系在 一起的[16,17]。由于过程的最小化创伤特性而排除了术后肺 胀，人工耳蜗装置能够在手术中被激活，并且患者能够在术后较短时间内回家并听到声 音，和患者需要等待2-3周使人工耳蜗被激活的传统系统相比，这是一个显著的区别。本发明还为耳科/神经耳科手术提供了 一个附加安全层。对耳科钻孔机的动态追踪， 使当碰触到手术边界或者偏离了手术预定路径时，会触发警报或者其他安全机械装置。 根据本发明的一种机械装置是关闭手术钻孔机以防止损伤耳蜗组织[18]。类似于面神经 监控器，这种安全系统可以使在对重要结构的伤害最小的同时，进行更加大胆积极的解 剖。另夕卜，根据本发明的图像导航耳外科手术，可以促使将耳科/神经耳科医疗过程中， 目前广泛的外科手术^^开范例改写。在最小化创伤条件下，可以实现进入岩尖(petrous apex)。在常规的慢性中耳炎手术的过程中，到达鼓室窦(sinus tympani)的面后通路是可 以实现的。这个新的范例也可以包括其他令人激动的技术，比如表现为机器人乳突切除 术形式的机器人手术的综合。以上对本发明中可效仿实施例的描述只是为了举例和说明的目的，并不是为了详尽 的叙述或者将本发明限制在所公开的精确形式中。根据以上教导，很多的修改或者变化 都是可能的。被选择和描述的实施例是为了解释本发明的原则和它们的实际的应用，当其被适用 到预期应用中时使本领域的技术人员能够利用本发明和各种实施例以及它们的多种修 正。对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，适合本发明的可替换选择的实施例是明显的。由此，本发明的范围将通过附加的权利要求限定，而 不是根据前面的叙述和在此描述的可效仿实施例来定义。参考文献[l]. Roberts DW, Strohbehn JW, Hatch等.A frameless stereotaxic integration of computerized tomographic graphic imaging and the operating microscope. J Neurosurg 1986;65:45-49.[2]. Weinberg JS， Lang FF, and Sawaya R. Surgical management of brain metastases. Curr Oncol Rep 2001， 3(6):476-83.[3]. Wisoff JH, Boyett JM, Berger MS， B画t C, LI H， Yates AJ， McGuire-Cullern P， Turski PA, Sutton LN, Allen JC, Packer RJ, and Finlay JL. Current neurosurgical management and the impact of the extent of resection in the treatment of malignant gliomas of childhood: a report of the Children's Cancer Group trial no. CCG-945. J of Neurosurgery 1998， 89(l):52-9. [4]. Sargent EW and Bucholz RD. Middle cranial fossa surgery with image-guided instrumentation. Otolaryngol Head Neck Surg 1997; 117:131-4.[5]. Raine CH, Strachan D, and Gopichandran T. How we do it: Using a surgical navigation system in the management of the ossified cochlea. Cochlear Implants International 2003;4:96-101.问.Caversaccio M， Romualdez J, Vaecgker Rm等.Valuable use of computer-aided surgeryin congenital bony aural atresia. J Laryngol Otol 2003; 117:241-8.[7]. Raabe A, Krishnan R, Wolff R， Hermann E, Zimmermann M, Seifert V. Laser surfacescanning for patient registration in intracranial image-guided surgery. Nuerosurgery2002;50:797-803.[8]. Schlaier J, Warnat J， Brawanski A. Registration accuracy and practicability of laser-directed surface matching. Comput Aided Surg 2002; 7:284-290. [9]. Labadie RF， Shah RJ， Harris SS， Cetinkaya E, Haynes DS， Fenlon M， J露yzk S, Galloway RL, Fitzpatrick JM. Image - Guided Otologic Surgery: Submillimeter Accuracy within the Temporal Bone. Otolaryngology陽Head and Neck Surgery (in submission). Presented at the 2003 Annual Meeting of the American Academy of Otolaryngology Head and Neck Surgery, Orlando, FL， September 21-24.[10]. Labadie RF, Fenlon M, Devikalp H,等.Image-guided otologic surgery. Computer Assisted Radiology and Congress and Exhibition (eds: Lemke HU, Vannier MW, Inamura K, Farman AG, Doi K, Reiber JHQ pp. 627-32. Elsevier Science, Amsterdam, The Netherlands, 2003.[11]. Labadie RF, Shah RJ, Harris SS, Cetinkaya E, Haynes DS, Fenlon M, Juscyzk S,Galloway RL， Fitzpatrick JM. Submillimetric Target-Registration Error using a Novel,Non-Invasive Fiducial System (the EarMark ) for Image Guided Otologic Surgery. CompAided Surg (in submission). Presented at the 17th International Congress and Exhibition ofComputer Assisted Radiology and Surgery, London, England， June 25-28.[12]. Fenlon MR, Jusczyzck AS, Edwards PJ, and King AP. Locking acrylic resin dental stentfor image guided surgery. J of Prosthet Dent 2000;83:482-5.[13]. Edwards PJ， King AP, Maurer CR,等.Design and evaluation of a system formicroscope-assisted guided interventions (MAGI), IEEE Trans Med Imag2000;19:1082-1093.[14]. ang MY， Maurer Jr. CR, Fitzpatrick JM, and Maciunas RJ, An automatic technique for rinding and localizing externally attached markers in CT and MR volume images of the head. 正EE Trans Biomed Eng 1996;43:627-37.[15]. Fitzpatrick JM， West JM, Maurer Jr. CR. Predicting error in rigid-body, point- based registration. IEEE Trans Med Imaging 17, 694-702, 1998.[16], Cohen NL, Hoffman RA， Stroschein M. Medical or surgical complication related to the nucleus multichannel cochlear implant. Ann Otol Rhinol Laryngol 1988;97:8-13. [17]. Kronenberg J, Baumgartner W, Migirov L,等.The suprameatal approach: an alternative surgical approach to cochlear implantation. Otol Neurotol 2004;25:41- 45. [18]. Labadie, RF and Fitzpatrick JM, Surgical Instrument Disablement Via Image- Guided Position Feedback, Patent Pending (filed 3-22-04).
权利要求
1、一种用于提供到达活体耳蜗的通路的方法，包括如下步骤a.在所述活体耳蜗周围，无创地放置若干基准标记；b.术前从所述活体耳蜗获取图像体，所述术前获取的图像体包括所述若干基准标记的图像；c.从所述术前获取的图像体中识别每个基准标记的质心；d.术前测量每个基准标记在所述活体耳蜗解剖学空间中的位置；e.将在所述术前获取的图像体中所述识别的每个基准标记的质心配准为所述术前测量的对应的基准标记在所述解剖学空间上的位置，以确定配准变换；f.沿预定路径操作手术器械以打开一个到达所述活体耳蜗的通路，所述手术器械具有远端部分；g.通过附加在光学仪器上的第一光学发射器和用于从所述第一光学发射器接收光学信号的光学追踪器追踪所述手术器械的所述远端部分；并且h.通过肉眼观察所述手术器械的所述远端部分在所述术前获取的图像体中的位置，在术中对所述手术器械进行导航。
2、 如权利要求l所述的方法，其中所述无创地放置步骤包括将具有一个附加的基准 框架的固定牙齿的丙烯酸树脂托板安装在所述活体的上颔骨上的步骤，其中所述基准框 架适合于容纳所述若干基准标记。
3、 如权利要求2所述的方法，还包括通过附加在固定牙齿的丙烯酸树脂托板上的第 二光学发射器和用于从所述第二光学发射器接收光学信号的所述光学追踪器在术中追踪 所述活体的头骨的至少 一部分的步骤。
4.如权利要求l所述的方法，其中所述术前获取的步骤由图像获取装置完成。
5、 如权利要求l所述的方法，其中所述术前测量的步骤由定位探头完成。
6、 如权利要求5所述的方法，其中所述定位探头与所述第一光学发射器连接。
7、 如权利要求l所述的方法，其中所述操作步骤由人完成。
8、 如权利要求l所述的方法，其中所述操作步骤的至少一部分由人造装置完成。
9、 如权利要求l所述的方法，其中所述在术中进行导航的步骤包括以下步骤a. 术中监控所述手术器械的所述远端部分在所述活体耳蜗的所述解剖学空间中的 位置；并且b. 通过逆配准变换，将所述术中监控的所述手术器械的所述远端部分在所述解剖学 空间中的位置，映射到所述术前获取的图像体的对应位置上。
10、 如权利要求9所述的方法，其中所述术中监控步骤由所述第一光学发射器和所述 光学追踪器完成。
11、 如权利要求l所述的方法，还包括当所述手术器械偏离所述预定路径时，使所述 手术器械失效的步骤。
12、 如权利要求l所述的方法，其中到达所述活体耳蜗的所述通路是从所述头骨侧边 缘到所述耳蜗的单独通路。
13、 如权利要求l所述的方法，还包括通过到达所述活体耳蜗的所述通路，完成医学 治疗过程或者医学诊断过程的步骤。
14、 如权利要求13所述的方法，其中所述医学治疗过程包括放置人工耳蜗、药物释 放系统、运载体装置、医学检测系统、医学治疗系统中的一个或者它们任意组合的医疗 过程。
15、 如权利要求13所述的方法，其中所述医学诊断过程包括利用医学装置检测和收 集与所述活体相关的信息的医疗过程。
16、 一种用于提供到达活体耳蜗的通路的系统，包括a. 用于在所述活体耳蜗周围无创地放置若干基准标记的装置；b. 用于术前从所述活体耳蜗获取图像体的图像获取装置，所述术前获取的图像体包 括若干基准标记的图像；c. 具有用来打开到达所述活体耳蜗的通路的远端部分的手术器械；d. 用于术前测量每个基准标记的位置和术中监控所述手术器械的所述远端部分在 所述活体耳蜗解剖学空间上的位置的红外线追踪系统；e. 用于接收和处理数据的控制器，所述数据与所述术前获取的图像体、术前测量的 每个基准标记的位置和术中监控到的所述手术器械的所述远端部分的位置有关，以沿预 定路径打开到达所述活体耳蜗的通路导航所述手术器械，和f. 能与所述控制器进行通讯的图像显示装置，所述图像显示装置用以显示所述手术 器械的所述远端部分的位置。
17、 如权利要求16所述的系统，其中所述放置装置包括a. 可安装在所述活体上颔骨的固定牙齿的丙烯酸树脂托板，其中所述固定牙齿的丙 蹄酸树脂托板包括一个具有在预定位置延展的中央部分，和两个附加在所述中央部分的 侧面部分；和b. —个基准框架，所述基准框架通过所述延展附加到所述固定牙齿的丙烯酸树脂托板用于容纳所述若干基准标记。
18、 如权利要求17所述的系统，其中所述红外线追踪系统包括附加在所述手术器械 的第一光学发射器和附加在所述固定牙齿的丙烯酸树脂托板的第二光学发射器和用于从 所述第一光学发射器和所述第二光学发射器接收光学信号的光学追踪器。
19、 如权利要求18所述的系统，其中所述第一和第二光学发射器的每一个都包括红 外线发射器。
20、 如权利要求16所述的系统，其中所述图像获取装置包括CT扫描装置。
21、 如权利要求16所述的系统，其中所述手术器械包括钻孔机，并且所述手术器械 的所述远端部分包括所述钻孔机的尖端。
22、 如权利要求16所述的系统，其中所述手术器械包括手术解剖刀，并且所述手术 器械的所述远端部分包^^所述手术解剖刀的切割部分。
23、 如权利要求16所述的系统，其中所述控制器被编程来完成以下步骤a. 识别在所述术前获取的图像体中的每个基准标记的质心；b. 将所述识别的在术前获取的图像体中的每个基准标记的质心，配准为所述术前测 量的在所述解剖学空间上对应基准标记的位置，以确定配准变换；和c. 通过逆配准变换，将所述术中监控的所述手术器械的所述远端部分在所述解剖学 空间中的位置，映射到所述术前获取的图像体的对应位置上，由此通过所述图像显示装 置，在术中显示所述手术器械的所述远端部分的位置。
24、 如权利要求23所述的系统，所述控制器被进一步编程以完成当所述手术器械偏 离所述预定路径时，使所述手术器械的失效步骤。
25、 如权利要求16所述的系统，其中所述图像显示装置包括监控器。
26、 如权利要求16所述的系统，其中到达所述活体耳蜗的所述通路是从头骨外侧边 缘到所述耳蜗的单独通路。
27、 一种用于提供到达活体耳蜗的通路的方法，包括以下步骤a. 提供平台和手术器械向导；b. 术前确定用于力文置"^妄近所述活体耳蜗的所述平台的位置；c. 接近所述术前确定的位置放置平台；d. 向所述活体中感兴趣的区域操作手术器械，其中所述手术器械具有在手术中到达 感兴趣区域以打开到达所述活体耳蜗的通路的远端部分；e. 通过所述手术器械向导，在术中导航所述手术器械；和f.术中监控所述手术器械的所述远端部分的至少一个位置，以使所述手术器械充分 地沿着预定路径被操作。
28、 如权利要求27所述的方法，其中所述平台包括具有至少一个基准标记的基准框架。
29、 如权利要求28所述的方法，其中所述基准框架包括定做的基准框架。
30、 如权利要求27所述的方法，其中所述操作步骤由人完成。
31、 如权利要求27所述的方法，其中所述操作步骤的至少一部分的由人造装置完成。
32、 如权利要求27所述的方法，其中所述手术器械向导包括红外线追踪系统。
33、 如权利要求27所述的方法，其中所述术前确定步骤由配准过程完成。
34、 如权利要求27所述的方法，其中所述术中监控步骤由图像导航过程完成。
35、 如权利要求27所述的方法，还包括当所述手术器械偏离所述预定路径时，使所 述手术器械的失效步骤。
36、 如权利要求27所述的方法，还包括通过到达所述活体耳蜗的所述通路，进行医 学治疗过程或者医学诊断过程的步骤。
37、 如权利要求36所述的方法，其中所述医学治疗过程包括放置人工耳蜗、药物释 放系统、运载体装置、医学检测系统、医学治疗系统中的一个或者它们任意组合的医疗 过程。
38、 如权利要求36所述的方法，其中所述医学诊断过程包括利用医学装置检测和收 集与所述活体相关的信息的医疗过程。
39、 一种用于提供到达活体耳蜗的通路以完成医疗过程的系统，包括a. 平台；b. 用于术前确定位置的装置，所述位置用于放置接近所述活体耳蜗的所述平台；c. 用于放置接近所述术前已确定的位置的平台的装置；d. 用于向所述活体中感兴趣的区域导航手术器械的手术器械向导，其中所述手术器 械具有在手术中首先到达感兴趣区域以打开到达所述活体耳蜗的通路的远端部分；和e. 用于在术中监控所述手术器械的所述远端部分的至少一个位置以使所述手术器 械充分地沿着预定路径被操作的装置。
40、 如权利要求39所述的系统，其中到达所述活体耳蜗的所述通路是从头骨侧边缘 到所迷耳蜗的单独通路。
41、 如权利要求39所述的系统，还包括通过所述通路来完成医疗过程的装置。
42、如权利要求41所述的系统，其中所迷用于完成医疗过程的装置包括人工耳蜗、 药物释放系统、运载体装置、医学检测系统、医学治疗系统中的一个或者它们的任意组 合。
43、如权利要求39所述的系统,其中所迷平台包括具有至少一个基准标记的基准框
44、如权利要求43所述的系统,其中所迷基准框架包括定做的基准框架。
45、如权利要求39所述的系统,还包括用于操作所述手术器械的装置。
46、如权利要求45所述的系统，其中所迷操作装置包括人造装置。
47、如权利要求39所述的系统，其中所迷手术器械向导包括红外线追踪系统。
48、如权利要求39所述的系统,其中所述手术器械包括钻孔机，并且所述手术器械的所述远端部分包括所述钻孔机的尖端。
49、如权利要求39所述的系统，其中所迷手术器械包括手术解剖刀，并且所述手术器械的所述远端部分包括所述手术解剖刀的切割部分。
50、如权利要求39所述的系统，其中所迷术前确定装置包括控制器和/或者存储在计 算机可读取媒介中的软件以使所述控制器完成至少 一个配准过程。
51 、如权利要求39所述的系统，其中所迷术中监控装置包括控制器和/或者存储在计 算机可读取媒介中的软件以使所述控制器完成至少 一 个图像导航过程。
52、 如权利要求51所述的系统，其中所迷术中监控装置还包括可与所述控制器通讯 的图像显示装置。
53、 如权利要求39所述的系统，还包括当所述手术器械偏离所述预定路径时，使所 述手术器械失效的装置。
54、 一种用于4是供到达活体耳蜗的通路的方法，包括以下步骤a. 向所述活体中感兴趣的区域操作手术器械，以从所述活体的头骨的侧边缘到所述 活体耳蜗打开一个到达所述活体耳蜗的通路；和b. 术中监控所述手术器械的至少一部分，以使所述手术器械充分地沿着预定路径被 操作。
55、 如权利要求54所述的方法，还包括当所述手术器械偏离所述预定路径时，使所 述手术器械失效的步骤。
56、 如权利要求55所述的方法，还包括术中独立地监控所述活体的头骨的位置的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种提供到达活体耳蜗的通路的系统和方法。在本发明的一个实施例中，该方法包括对活体中感兴趣的区域操作手术器械，以便从活体头骨的侧边缘到活体耳蜗打开一个到达活体耳蜗的通路，并且在术中监控该手术器械的至少一部分，使该手术器械充分地沿着预定路径被操作的步骤。
文档编号A61B5/05GK101257844SQ200680023787
公开日2008年9月3日 申请日期2006年4月28日 优先权日2005年4月29日
发明者J.·迈克尔·费茨帕特里克, 罗伯特·F.·拉巴蒂 申请人:范德比特大学