在患者特定切口布置期间手术工具的定位和取向的制作方法

在患者特定切口布置期间手术工具的定位和取向的制作方法
【专利摘要】一种定位设备包括具有用于与切口进入点对准的第一开口(125)的第一部分(123)。第二部分(127)可定位成从多个不同位置与所述第一开口对准。致动机构(142)联接到所述第一部分和所述第二部分中的至少一个，以设定所述第一部分和第二部分的相对位置，从而容许在所述第一部分和第二部分之间形成的工具轴线被对准穿过所述第一开口，使得布置在所述工具轴线上的工具(104)将包括已知的位置和取向。
【专利说明】在患者特定切口布置期间手术工具的定位和取向
发明领域
[0001]本发明涉及医疗器械，且更具体地讲涉及用于在医疗应用中使用以改善与患者特定切口布置的对准的装置、系统和方法。
【背景技术】
[0002]微创手术是使用穿过小的切口插入到患者体内的细长器械来执行的。切口的布置对手术结果起到重要作用。标准临床指南定义了相对于众所周知的解剖学标志的进入点。例如，在心脏手术中，会用到肋骨、胸骨和乳头以及距这些特征物的规定距离。这种指南并未顾及由于患者的体型或存在病态而引起的解剖学变化。在基于手术前数据集而得的切口规划中，由于在现场情况期间执行计划的挑战性而仍存在临床实施中的差距。
[0003]参照图1，例示性地示出微创心脏手术的配置10。在该实例中，将内窥镜12和两个器械14及16穿过小的切口 15经过肋骨18插入体腔20内，所述切口的尺寸可介于约5_和约IOOmm之间。在临床实践中，使用由专业人员协会、医院、或手术设备的制造商公布的指南来选择切口 15。所述指南定义了相对于解剖学标志(例如，肋骨、胸骨、乳头、这些特征物之间的距离以及距这些特征物的距离等)的进入点。然而，总体上，这种指南并不包括解剖结构的变化、患者体型、患者疾病的特异性等。因此，更具患者特定性的切口布置可以是有益的，这会最小化与进出有关的组织创伤和手术次数，同时改善了结果。
[0004]患者特定切口 规划有利于介入术，潜在地减少手术次数和并发症比率，同时会改善结果。在标准的临床实践中，外科手术进出切口是使用标准指南来选择的。缺乏患者特定的最佳方案可导致定位在次最优切口中的器械可能无法到达所有关注区域的结果。这又会延长介入时间，并且增加为了到达目标部位而执行的手术量。在手术内执行患者特定进出切口最佳化的问题仍未解决。
[0005]在将器械(例如)12、14和16插入到体腔20内之后，器械12、14和16可以按四个自由度(DOF)来移动——绕切口 15 (支点)枢转的两个角度以及插入和旋转。虽然旋转和插入是直观且易用的，但角度与内窥镜视图之间的映射不太直观、需长期学习，并且如研究表明，是在微创外科手术中的手眼协调方面的最大难点。
[0006]解决切口布置问题已成为关注热点。已经开发出计算机算法以基于手术前的三维医疗图像(例如，计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)等)来计算器械的最佳切口。将最佳规划后续转化到手术室中的焦点在于使用外科导航技术中已知的标准工具跟踪技术。然而，由于在内窥镜引导下的器械操作的非直观性本质，在临床实施时仍存在差距。在现有技术中基于使用手术前成像和常规跟踪技术(例如，基于近红外线光学摄像机的定位、基于计算机视觉的定位、电磁定位)的切口定位最佳化而提议的方法在标准临床实践中并不充分地可行。
[0007]—旦外科手术已开始，在外科手术之前基于手术前三维成像执行的切口布置最佳化可能就过时了。例如，在心脏手术中，由于使用心肺泵，左肺被抽气并且心脏可以是停止的，导致器官出现了不同的布置。而且，切口是相对于手术前图像而非相对于内窥镜视频来规划的，但事实上内窥镜是手术介入者(interventionalist)唯一可用的实时视觉反馈。现实的患者特定切口规划需要大量的额外时间开销，并且表明了当前的外科模拟工具的有限临床应用。另外，常规的跟踪系统通常在手术室内进行长时间的设置，并且需要仔细校正。对于其中在后期手术阶段期间不进行跟踪的情况来说，准备所需要的临床开销可能是不可接受的。虽然切口布置位置限定和约束了介入器械和内窥镜探头的插入点，但关于工具应当如何取向以到达内窥镜图像中的特定区域仍然需要直观的反馈，而这在当今的手术中是缺乏的。因此，需要改善介入手术中的器械定位和操纵。

【发明内容】

[0008]根据本发明原理，定位设备包括具有用于与切口进入点对准的第一开口的第一部分。第二部分能够被定位成从多个不同位置与第一开口对准。致动机构联接到第一部分和第二部分中的至少一个，以设定第一部分和第二部分的相对位置，从而容许在第一部分和第二部分之间形成的工具轴线被对准穿过第一开口，使得布置在工具轴线上的工具将具有已知的位置和取向。
[0009]另一定位设备包括:具有用于与切口进入点对准的第一开口的第一板，以及具有用于与第一开口对准的第二开口的第二板。致动机构联接到第一板和第二板中的至少一个，并被设定成容许工具轴线被对准穿过所述第一和第二开口，使得布置在工具轴线上的工具将以已知的位置和取向经过所述切口进入点。
[0010]另一种定位设备包括:铰接地联接到基部的第一带槽拱形物，以及铰接地联接到基部并相对于第一带槽拱形物以正交方式设置的第二带槽拱形物。一个通道经过第一带槽拱形物中的狭槽和第二带槽拱形物的狭槽，用于使所述通道与对应于切口进入点的旋转中心对准，使得通过旋转第一和第二带槽拱形物来控制工具轴线的旋转，以提供针对所述工具轴线的已知位置和取向的 对准。
[0011]一种用于将器械定位的方法包括:将窥镜(scope)放置在受治疗者身上的第一切口中；为一个器械确定第二切口的位置；将定位和取向设备安装到所述受治疗者身上，所述定位和取向设备包括具有可调整位置的用于将工具轴线相对于第二切口对准的至少两个开口 ；以及根据所述窥镜的视场将工具沿着穿过所述至少两个开口的工具轴线来定位。
[0012]根据结合附图来阅读的对本发明的例示性实施例的下列详细说明，将显而易见本发明的这些和其它目标、特征和优点。
【专利附图】

【附图说明】
[0013]本公开将参照下列各图提供优选实施例的下列详细描述，其中:
[0014]图1是示出了针对根据现有技术的微创心脏手术的配置的图示；
[0015]图2是示出了针对采用根据本发明原理的定位和取向设备的微创心脏手术的配置的图不;
[0016]图3是示出了根据一个实施例的临床工作流的流程图；
[0017]图4A是根据一个实施例的定位和取向设备的透视图；
[0018]图4B是图4A的设备的俯视图；
[0019]图4C是图4A的设备的侧视图；[0020]图4D是图4A的设备的后视图；
[0021]图5A是根据另一个实施例的另一个定位和取向设备的透视图；
[0022]图5B是图5A的设备的俯视图；
[0023]图5C是图5A的设备的侧视图；
[0024]图是图5A的设备的后视图；
[0025]图6A是根据另一个实施例的另一个定位和取向设备的透视图；
[0026]图6B是示出了图6A的设备的顶板的第一旋转的另一透视图；
[0027]图6C是示出了图6A的设备的顶板的第二旋转的另一透视图；
[0028]图7A是根据另一个实施例的另一个定位和取向设备的透视图；
[0029]图7B是图7A的设备的俯视图；
[0030]图7C是图7A的设备的侧视图；
[0031]图7D是图7A的设备的另一个侧视图；和
[0032]图8是示出了根据例示性实施例将器械定位的方法的方框图/流程图。
【具体实施方式】
[0033]根据本发明原理，提供用于将手术工具相对于内窥镜装置、成像装置或其它器械的定位和取向的布置。除了将叠加在内窥镜视图上的手术工具位置和路径可视化之外，患者特定切口规划还需要对介入器械相对内窥镜进行了解和控制。还可以利用对介入器械相对于外部的患者登记跟踪装置的了解和控制来执行患者特定切口规划，包括但不限于电磁跟踪方法、基于光学的跟踪方法、基于摄像机的跟踪方法、光学形状感测等、或者是手术期间的成像装置。
[0034]应当理解，本发明将就医疗器械来进行描述；然而，本发明的教导内容要广泛得多并且可适用于任何器械。在一些实施例中，本发明原理用在跟踪或分析复杂的生物或机械系统中。具体地讲，本发明适用于有关生物系统的内部手术、在身体所有区域(例如肺部、胃肠道、排泄器官、血管等)中的手术。图中描绘的各元件可以用多种硬件和软件的组合来实施，并且提供可以被组合到单个元件或多个元件中的功能。
[0035]通过使用专用硬件以及能够执行软件并联合适当的软件的硬件，可以提供图中示出的各个元件的功能。在由处理器提供时，所述功能可由单个专用处理器、由单个共享处理器、或者由多个单独的处理器(其中的一些处理器可以是共享的)提供。此外，明确地使用术语“处理器”或“控制器”不应当被视为排外地涉及能够执行软件的硬件，而是可隐含地包括(但不限于)数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“R AM”)、非易失性存储器等。
[0036]此外，本文中描述本发明的原理、方面、和实施例以及其特定实例的所有陈述均意在涵盖其结构性和功能性等效物。另外，预期此类等效物包括当前已知的等效物以及未来开发的等效物(即，被开发以执行相同功能的任何元件，而无论其结构如何)两者。因此，例如，本领域的技术人员将理解的是，本文提供的方框图表示体现本发明原理的例示性系统元件和/或电路的概念图。相似地，应当理解，任何流程表、流程图和类似图表均表示可基本上在计算机可读的存储介质中表示并且因此由计算机或处理器执行的多种过程，而无论此计算机或处理器是否被明确地示出。[0037]此外，本发明的实施例可以采取计算机程序产品的形式，所述计算机程序产品可由计算机可使用或计算机可读取的存储介质存取，提供由计算机或任何指令执行系统使用或结合其来使用的程序代码。出于该说明的目的，计算机可使用或计算机可读取的存储介质可为任何可以包括、存储、传送、传播或输送由指令执行系统、设备或装置使用或者结合其来使用的程序的设备。所述介质可以是电子的、磁性的、光学的、电磁性的、红外的、或者半导体系统(或设备或装置)或者传播介质。计算机可读介质的实例包括半导体或固态存储器、磁带、可移除的计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘(rigid magnetic disk)和光盘。光盘的当前实例包括光盘-只读存储器(⑶-ROM)、光盘-读 / 写(CD-R/W)、Blu-Ray? 和 DVD。
[0038]现在参见图示,其中类似的数字表示相同或相似的元件,首先参见图2,例示性地示出了根据一个实施例的针对微创心脏手术的配置100。在该实例中，内窥镜引导的外科手术包括使用具有软件和硬件的实时切口定位系统120，所述软件和硬件容许规划、预测和测量手术工具相对于内窥镜图像或数据流的位置。切口定位系统120示出为与计算机132分离，但也可与计算机132包含在一起或与其一起使用。切口定位系统120可以采用已知的定位切口位置124、126的方法，以及因此定位手术工具(例如内窥镜102或其它工具104)的位置和取向的方法。根据本发明原理，位置和取向设备130(总体性地示出)以被校准的方式附接到工具104 (或者内窥镜102)，以容许手术工具104 (或102)相对于现场的内窥镜数据流或者其它外部跟踪或手术期间成像方法的实时操纵。诸如此设备的装置或设备130容许以如下的方式来定位手术工具102:将手术工具104定位在由外科医生在内窥镜图像上选择的区域中。在受治疗者身上指出或放置安装位置或安装机构128以辨识用于设备130的位置或者用以固定设备130的位置。
[0039]定位设备130包括具有用于与切口进入点124对准的第一开口 125的第一部分123。第二部分127具有用于与第一开口 125对准的引导装置。致动机构142联接到第一部分123和/或第二部分127中 的至少一个，并且被设定成容许工具轴线被对准穿过第一开口 125，使得布置在工具轴线上的工具104将经过到达根据规划121的患者特定位置。规划121可以使用软件和通过医疗图像、测量或诸如此类而获得的患者特定数据而形成并被存储。
[0040]通过提供定位设备130，可在窥镜或摄像机的视场内实现医疗器械的更可靠定位。以此方式，可一致地且重复地进行实时的患者特定调整，从而改善器械放置和介入手术的总成功率。下文将更详细地描述用于工具定位和定向布置/设备130的示例性实施例。
[0041]参见图3,同时继续参见图2,例示性地示出根据一个实施例的临床工作流。在方框202中，工作流以将内窥镜插入到标准切口内开始。在方框204中，采用切口定位系统120来识别和形成用于介入器械的最佳进出切口。在方框206中，在形成最佳切口以用于在最佳进出位置处附接和操纵外科手术器械之前或之后，采用根据本发明原理的定位和取向设备130。在方框208中，外科手术则使用关于如下一个或多个的现场反馈在体内进行或继续接下来的工具部署:介入工具位置、工具取向、路径信息(预测的和/或实际的)以及根据生理监测或手术前信息而得的任何其它辅助信息。所述数据可以覆加在内窥镜数据流图像上。
[0042]在外科手术期间，介入工具呈现不同的取向。因此，使外科医生能够规划和操纵工具相对于许多潜在取向的位置/取向是有益的。一旦已选择切口，还使外科医生能够规划和操纵器械的位置/取向，以简化手眼协调任务。
[0043]再次参见图2，在下面的实施例中可以手动地、半自动地或者自动地执行设备130的操纵。可以采用具有处理器134、存储器136、显示器137和用户界面138的计算机系统132以控制设备130的运动、有助于设备130相对于切口位置或解剖学标志的定位或放置、用于开发规划或者以其它方式为用户提供指南。这些实施例优选地与最佳切口定位布置相组合以促成微创的内窥镜引导的手术。
[0044]设备130可以包括(半)自动的机电、电-光-机械致动装置142，所述致动装置是基于传感器144和所述致动器装置/机构142之间的反馈控制回路的。本描述并非意图详尽列举所有可能的布置，而是通过实例示出了根据本发明原理的有用特征。也可以采用和想到替代的实施例、布置、构型等。
[0045]参见图4A-4D，其针对根据一个实施例的内窥镜切口或其它外科装置示出了定位和取向设备400。图4A示出了设备400的透视图。图4B示出了设备400的俯视图。图4C示出了设备400的侧视图。图4D示出了设备400的后视图。设备400包括连接到柱形支撑件402的两个线性凸台:X凸台412和Y凸台414。在柱形支撑件402的下部，基部404连接到受治疗者的身体或者连接到用于此目的的安装机构(未示出)。基部404和平台410各自包括分别自其延伸的板或梁406和408。梁406维持围绕切口进入部位开口 426的固定旋转点，并且提供相对于内窥镜视图的已知空间构型。梁408保持第二点424，所述第二点与在柱体402的基部404处的梁406的开口 426的固定旋转点一起限定轴线420，工具或针可通过所述轴线以特定取向插入到切口中。两个点424和426被构造成保持刚性中空通道(例如，引导装置等)，工具(未示出)可穿过所述刚性中空通道插入。两个点424和426中的每一个可以包括球轴承以容许实现正确的工具定位。
[0046]通过改变两个线性凸台(X凸台412和Y凸台414)的位置，可以改变工具相对于旋转点的偏摆角(yaw angle)和螺旋角(pitch angle) ( Θ和φ)。所述X凸台412和Y凸台414可以使用具有手动杠杆的导螺杆、编码轮(encoder wheel)或运动标尺(motionscale)来手动控制，或者所述凸台412、414可以使用具有导螺杆和编码器或电位差计的步进马达或伺服马达系统(也见上述图2)来控制。
[0047]参见图5A-5D，其针对根据另一个实施例的内窥镜切口或其它外科装置示出了定位和取向设备500。图5A示出了设备500的透视图。图5B示出了设备500的俯视图。图5C示出了设备500的侧视图。图示出了设备500的后视图。设备500包括四个线性凸台:在柱形支撑件402的顶部处连接的X凸台412和Y凸台414，以及连接到柱形支撑件402的基部404的X凸台506和Y凸台504。在柱形支撑件402的下部，基部502连接到受治疗者的身体或者连接到用于此目的的安装机构(未示出)。
[0048]在柱形支撑件402的底部处，梁510将固定旋转点426维持在切口进入部位的位置处。两个下部线性凸台“X凸台1”506和“Y凸台1”504位于相对于切口进出部位的已知位置处。在柱形支撑件402顶部的线性凸台“X凸台2”412和“Y凸台2”414被构造成改变工具相对于旋转点的偏摆角和螺旋角(Θ和φ )。如上文所述，所述XY凸台可使用具有手动杠杆的导螺杆结合编码轮或运动标尺(用于反馈)来手动控制，或者通过使用具有导螺杆和形成(半)自动反馈控制环的编码器或电位差计的步进马达或伺服马达系统来控制。在该实施例中，包括两组线性凸台的一个优点包括，提供用于使底部线性凸台506、504限定的“旋转点”(X1、Y1)移动的能力。在将工具与切口位置对准时，这可以是可用的。
[0049]参照图6A-6C,另一实施例可以包括斯图尔特平台组件(Stewart platformassembly) 600，所述平台组件提供三自由度(DOF)运动平台。组件600包括基部平台602，所述基部平台连接到受治疗者的身体或者是正被安装到受治疗者身上的安装机构(未示出)。上部平台604通过多个致动器606 (优选地为线性致动器)联接到基部平台602。致动器606可以被成对地分组，并且可以具有“V”形构型。致动器606可以被手动致动，或者致动器606可以包括液压缸或气动缸、机电机构等。致动器606可以被控制以提供位于平台602和604之间以及位于致动器606之间的工具通道的旋转。基部平台604的一部分可以包括在旋转中心处的通孔610，所述通孔可与切口进入点对准。上部平台604的类似部分可以包括通孔612以容许工具通道穿过。孔610和612可以具有球形接头以容许呈不同构型的孔610和612的对准。
[0050]通过在平台602和604之间移动成对的致动器606，改变了工具路径616相对于旋转中心的偏摆角和螺旋角(Θ和φ)(分别参见图6B和图6C)。致动器606可以使用位置传感器(未示出)使用步进马达或者伺服马达而移动。致动器606可以包括简单的导螺杆，所述导螺杆可以被手动地、或者在电-光-机械控制下移动，只要存在一定距离的本体感觉以评估沿每个轴线移动的距离。
[0051 ] 参见图7A-7D，其针对根据另一个实施例的内窥镜切口或其它外科装置示出了定位和取向设备700。图7Α示出了设备700的透视图。图7Β示出了设备700的第一侧视图。图7C示出了设备700的俯视图。图7D示出了设备700的第二侧视图。设备700包括两个带槽拱形物704和706，所述两个带槽拱形物各自具有分别设置于中心处的槽714和716。拱形物704和706铰接地连接到基部702，所述基部用作轴708和710的铰链接头的壳体。轴708和710形成铰链连接，并且与其各自的拱形物704和706连接或一体成型以容许拱形物704和706绕轴708和710旋转。基部702连接到受治疗者的身体或安装机构(未示出)，用于使用所述设备将内窥镜或其它器械的工作通道定位或取向来进行手术。
[0052]拱形物704、706提供了双轴线系统，所述双轴线系统可以将具有两个角度自由度(偏摆角和螺旋角Θ和φ.)的工具轴线720相对于尽可能接近于切口进入点定位的旋转中心722定位。旋转中心722与管或通道(例如，引导装置)712对准，并且工具轴线720穿过通道712且穿过旋转中心以经过定位在旋转中心722处或其周围的切口而进入受治疗者体内。设备700可以以已知的相对于切口进入部位和成像数据流的几何形状附接到内窥镜引导系统。
[0053] 设备700可以包括许多可能的变型，其实例将在下文中以不完全的列表进行描述。设备700可以提供两个拱形物704和706中的每一个的手动运动，以将工具(工具轴线720)定位成期望角度。设备700可以提供两个拱形物704和706的手动运动以将工具(工具轴线720)定位，并且制动器740 (仅在图7C中示出)可以位于点“Α”处以视需要固定拱形物704和706 (例如，防止其旋转)。设备700可以但在点“B”处没有传感器的情况下包括编码轮742 (仅在图7C中示出)，以容许拱形物704、706与标记在编码轮742上的刻度对准，实现每个拱形物的位置的直接视觉反馈。设备700可以针对两个轴线中的每一个在点“B”处包括光学编码器或电位差计，所述两个轴线对应于轴708和710。这可以将针对两个拱形物704和706中的每一个的位置的位置反馈提供为电(或光学)信号。当前位置也可以在屏幕或监视器(显示器137)上显示以供参考。
[0054]设备700可以包括在点“B”处将光学编码器(或者电位差计)系统742与发光二极管(LED)显示器组合，其中LED显示器将使用线指示符或类似指示符来指示每个拱形物704,706的期望位置。以此方式，用户可手动地或自动地设定拱形物704、706的位置，并且光学编码器(或者电位差计)将在显示器137上显示每个拱形物704、706的当前位置。用户可使拱形物与LED显示线对准。
[0055]设备700可以在每个点“A”处包括步进马达(未示出)。这将容许工具定位的机动化控制。点“A”处的步进马达可以增补有位于点“B”处或者包括在步进马达单元中的光学编码器(或电位差计)，以提供位置反馈以及机动化控制。设备700可以包括在每个点“A”处的伺服马达系统，所述伺服马达系统可以包括马达和光学编码器(或电位差计)以提供工具定位的机动化控制。
[0056]尽管本发明实施例已集中于控制角度自由度，但也可以想到工具或工具通道的推进和旋转。所述推进和旋转也可以手动地、半自动地或自动地执行。自动推进和旋转可以包括使用马达、制动器等。
[0057]本发明实施例可以用于许多不同应用中，并且特别可用于内窥镜引导的微创外科手术。例如，心脏手术、微创冠状动脉旁路移植术、心房间隔缺损封堵术(Atrial SeptalDefect closure)、瓣膜修复/置换术、腹腔镜手术、子宫切除术、前列腺切除术、胆囊手术、经自然腔道窥镜手术(Natural Orifice Transluminal Surgery) (NOTES)、肺部/支气管镜手术、神经外科介入术等。 [0058]参见图8，例示性地示出用于将器械定位的另一个方法。在方框802中，将窥镜(例如，内窥镜)放置在受治疗者的第一切口中。窥镜切口可以使用切口定位技术来布置，所述切口定位技术包括标准布置、患者特定布置、切口最佳化布置等。在方框804中，确定器械的第二切口的位置。这优选地包括采用切口定位系统以针对定位和取向设备确定在受治疗者身上的安装位置。该系统使用患者特定数据来选择针对定位和取向设备的布置的最佳位置。
[0059]在方框806中，将定位和取向设备安装在受治疗者身上。定位和取向设备包括具有可调整位置的用于使工具轴线相对于第二切口对准的两个孔。所述定位和取向设备可以包括:具有用于与切口进入点对准的第一开口的第一板；具有用于与第一开口对准的第二开口的第二板；以及联接到所述第一板和所述第二板或者联接在其之间的致动机构，所述致动机构被设定成容许工具轴线被对准经过第一和第二开口，使得布置在工具轴线上的工具将经过到达根据规划的患者特定位置。所述定位和取向设备可以包括:铰接地联接到基部的第一带槽拱形物；铰接地联接到基部并且相对于第一带槽拱形物正交设置的第二带槽拱形物；以及通道，所述通道设置成穿过所述第一带槽拱形物中的狭槽和第二带槽拱形物的狭槽，以使通道与对应于切口进入点的旋转中心对准，使得工具轴线的旋转通过第一和第二带槽拱形物的旋转来控制，从而控制与根据规划的患者特定位置的对准。也可以针对定位和取向设备采用其它构型，例如可以采用两个以上的板或定位点。这可以包括本文所述元件或具有或不具有调整机构的用以支持包括内窥镜、外科手术装置、针等的器械的定位和取向的特别设计工具的组合。[0060]在方框808中，根据窥镜的视场将一个或多个工具沿着穿过所述两个孔的工具轴线定位。可以想到多个切口以及多个定位和取向设备。所述工具优选地被维持于摄像机或成像装置的视场内、或在可预测或已知的位置中，以简化用户功能。工具定位和取向可以使用来自窥镜的位置和/或取向的反馈来控制。例如，第一切口中的窥镜可以在与器械平行的平面中但发生偏斜，使得器械与窥镜彼此面对。或者，窥镜与器械可以是平行的，两者都面向同一组织区域。还可以想到其它构型。在方框810中，使用处于定位和取向设备的设定位置中的器械继续或执行手术。可以视需要(手动地或自动地)在手术之前、期间或之后调整或移动该设定位置。
[0061]为了解释随附权利要求，应当理解:
[0062]a)词语“包括”并不排除除了给定的权利要求中列举的那些元件或行为之外的其它元件或行为的存在；
[0063]b)元件前面的词语“一”或“一个”并不排除多个此类元件的存在；
[0064]c)在权利要求中的任何参考符号并不限定其范围；
[0065]d)数个“装置”可由相同的物品或硬件或软件实施的结构或功能表示；和
[0066]e)除非明确地指出，否则不打算要求任何特定行为序列。
[0067]虽然已经描述了在患者特定切口布置期间手术工具的定位和取向的优选实施例，但应当注意，本领域的技术人员根据上述教导内容可以实现许多修改和变化形式。因此，应当了解，可在本发 明所公开内容的特定实施例中做出变化，所述变化在本文所公开实施例的如随附权利要求概述的范围内。因此，虽然已描述了专利法所要求的细节和特质，但在随附权利要求中列出了主张和期望受到专利特许证保护的内容。
【权利要求】
1.一种定位设备，包括: 具有用于与切口进入点对准的第一开口(125)的第一部分(123)； 能够被定位成从多个不同位置与所述第一开口对准的第二部分(127);和 致动机构(142)，其联接到所述第一部分和所述第二部分中的至少一个，以设定所述第一部分和所述第二部分的相对位置，从而容许在所述第一部分和所述第二部分之间形成的工具轴线被对准穿过所述第一开口，使得布置在所述工具轴线上的工具(104)将包括已知的位置和取向。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述致动机构(144)包括用于相对于所述第一开口致动所述第二部分的至少一个凸台。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述致动机构(144)包括用于相对于所述第一开口调整所述第二部分的两个正交凸台。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一开口(125)形成于通过第二致动机构(540、506)联接到基部的板中，并且所述第二致动机构包括用于相对于所述板致动所述基部的至少一个凸台。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述致动机构(142)包括多个活塞-缸致动器(606) ο
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一开口(125)形成于板中，所述板接合在受治疗者身 上的安装位置(128)，使得所述第一开口对应于所述受治疗者中的切口进入点。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述设备还包括工具(104)，所述工具穿过所述第一开口和所述第二部分中的第二开口并且沿着所述工具轴线进入到进入切口中并到达所述受治疗者体内，使得所述工具被维持在通过所述受治疗者体内的窥镜可见的位置中。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述致动机构(142)是基于来自所述窥镜的位置或视图的反馈而被计算机控制和设定在一个位置处的。
9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述定位设备(130)通过切口定位系统(120)定位在受治疗者身上。
10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一部分(123)包括铰接地联接到基部(702)的第一带槽拱形物(704)，并且所述第二部分包括铰接地联接到所述基部并且相对于所述第一带槽拱形物正交设置的第二带槽拱形物(706)。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述设备还包括通道(712)，所述通道穿过所述第一带槽拱形物中的所述第一开口和所述第二带槽拱形物中的狭槽，以使所述通道与对应于所述切口进入点的旋转中心对准，使得通过旋转所述第一带槽拱形物和所述第二带槽拱形物来控制所述工具轴线的旋转以控制对准。
12.—种定位设备，包括: 具有用于与切口进入点对准的第一开口的第一板(406)； 具有用于与所述第一开口对准的第二开口的第二板(408);和 致动机构(412、414)，其联接到所述第一板和所述第二板中的至少一个，并被设定成容许工具轴线被对准穿过所述第一开口和所述第二开口，使得布置在所述工具轴线上的工具将以已知的位置和取向穿过所述切口进入点。
13.一种定位设备，包括: 铰接地联接到基部(702)的第一带槽拱形物(704)； 铰接地联接到所述基部并且相对于所述第一带槽拱形物正交设置的第二带槽拱形物(706);和 通道(712)，其穿过所述第一带槽拱形物中的狭槽和所述第二带槽拱形物中的狭槽，以使所述通道与对应于切口进入点的旋转中心对准，使得通过旋转所述第一带槽拱形物和所述第二带槽拱形物来控制所述工具轴线的旋转，以提供针对所述工具轴线的已知位置和取向的对准。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述第一带槽拱形物和所述第二带槽拱形物中的至少一个包括用于保持位置的制动器。
15.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述基部(702)接合受治疗者身上的安装位置，使得所述旋转中心对应于所述受治疗者中的切口进入点。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述设备还包括工具(104)，所述工具穿过所述通道并且沿着所述工具轴线进入到进入切口中并到达所述受治疗者体内，使得所述工具被维持在通过所述受治疗者体内的窥镜可见的位置中。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述第一带槽拱形物(704)和所述第二带槽拱形物(704)是基于来自所述窥镜的位置或视图的反馈而被计算机控制和设定在一个位置处的。
18.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述定位设备(130)通过切口定位系统(120)定位在受治疗者身上。
19.一种用于将器械定位的方法，包括: 将窥镜放置(802)在受治疗者中的第一切口中； 确定(804)用于器械的第二切口的位置； 将定位和取向设备安装(806)到所述受治疗者身上，所述定位和取向设备包括具有可调整位置的、用于将工具轴线相对于所述第二切口对准的至少两个开口 ；和 根据所述窥镜的视场将工具沿着穿过所述至少两个开口的所述工具轴线定位(808)。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，安装(806)包括采用切口定位系统以确定在所述受治疗者身上的用于所述定位和取向设备的安装位置。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述定位和取向设备(130)包括:具有用于与切口进入点对准的第一开口的第一板；具有用于与所述第一开口对准的第二开口的第二板；以及致动机构，其被设置在所述第一板和所述第二板之间并被设定成容许工具轴线被对准穿过所述第一开口和所述第二开口，使得布置在所述工具轴线上的工具将经过到达根据规划的位置。
22.根据权利要 求19所述的方法，其特征在于，所述定位和取向设备(130)包括:铰接地联接到基部的第一带槽拱形物；铰接地联接到所述基部并且相对于所述第一带槽拱形物正交设置的第二带槽拱形物；以及通道，所述通道设置成穿过所述第一带槽拱形物中的狭槽和所述第二带槽拱形物的狭槽，以使所述通道与对应于切口进入点的旋转中心对准，使得通过旋转所述第一带槽拱形物和所述第二带槽拱形物来控制所述工具轴线的旋转，从而控制与根据规划的位置的对准。
23.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使用处于所述定位和取向设备的设定位置中的所述器械执行(810)手术。
【文档编号】A61B19/02GK103974672SQ201280059949
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2012年11月23日 优先权日:2011年12月5日
【发明者】H·埃尔哈瓦林, A·波波维奇, R·陈, R·曼茨克 申请人:皇家飞利浦有限公司