用于执行面部配准的方法和设备与流程

技术实现要素：

公开了一种用于执行面部识别的方法。该方法包括选择用于配准的多个目标位置。配准在该多个目标位置中的每一个处进行，并且在每个目标位置被配准时在该多个目标位置中的每一个处完成。一旦所有目标位置的配准完成，就向系统进行指示。

公开了一种用于执行面部识别的系统。该系统包括：工作站、与该工作站通信的显示器、靠近患者的面部定位的磁发射器、以及与该工作站通信的配准探针。该配准探针包括致动器和磁波接收器，该磁波接收器从该磁发射器接收磁信号，以标识该配准探针相对于该磁发射器的空间位置。该配准探针指示配准正在人的面部上的该多个目标位置中的每一个处进行，在每个目标位置被配准时指示配准在该多个目标位置中的该每一个处完成，并且指示所有目标位置的面部配准完成。

公开了一种用于执行面部识别的配准探针。该配准探针包括：磁波接收器，该磁波接收器从靠近该患者的面部定位的磁发射器接收磁信号，以标识该配准探针相对于该磁发射器的空间位置；以及致动器。该配准探针指示配准正在人的面部上的该多个目标位置中的每一个处进行，在每个目标位置被配准时指示配准在该多个目标位置中的该每一个处完成，并且指示所有目标位置的面部配准完成。

附图说明

通过以举例的方式结合附图提供的以下具体实施方式可得到更详细地理解，其中：

图1为用于执行面部配准的示例性系统的图示；

图2为用于执行面部配准的示例性常规方法的流程图；

图3为在图2的面部配准方法期间使用的示例性面部图像；

图4a为用于图1的系统的示例性配准探针和示例性配准致动装置的图示；

图4b为连接在一起的图4a的示例性配准探针和示例性配准致动装置的图示；

图5为图4a和图4b的配准致动装置的下部透视图；并且

图6为用于利用图4a和图4b的示例性配准探针和示例性配准致动装置来执行面部配准的示例性方法的流程图。

具体实施方式

本专利申请涉及一种用于执行面部识别的方法和设备。具体地，本专利申请涉及一种用于为耳鼻喉(ent)手术(诸如鼻扩张)执行面部识别的方法和设备。

一般来讲，一个人通常具有八个左右的窦开口(例如，每侧的额窦开口、筛前窦开口、上颌窦开口和中筛窦开口)，但开口的数目因人而异。这些窦开口中的每一者包括直径非常小的区域。因此，当开口由于这样那样的原因而堵塞时，窦内不可能出现引流。在这种情况下，可能会出现问题。例如，粘液的积聚可引起各种健康问题诸如感染。

为了解决这些问题，可使用医疗手术诸如窦扩张。窦扩张是用于增大窦通道尺寸来提供较不受限的流体流动以缓解窦拥塞的技术。窦扩张通过使用插入窦腔中的包括可充气球囊的工具来执行。将球囊插入小窦开口的中间并扩张。这种扩张对窦开口施加压力以使其扩大(例如，通过使窦腔的组织结构再成形)。一旦取出球囊，开口就保持处于该增大的尺寸，从而提供用于流体流动的更大通道。

为了执行鼻扩张手术或类似的任何ent手术，重要的是，执行手术的医师能够非常准确地知道工具在鼻腔内的位置。医师在显示屏上查看患者的鼻腔的图像，并且在观察工具在屏幕上的位置的图像的同时通过操纵工具来在患者的实际腔体内导航。关于工具在患者的鼻腔内的位置的任何不准确可导致医师损坏鼻腔和/或在腔体内的错误位置执行手术。因此，非常重要的是，工具在屏幕上的位置与实际工具在患者的实际鼻腔内的位置准确地重合。

为了确保医师准确地知道鼻腔内他或她正在执行手术的位置，执行配准过程。配准过程允许医师查看显示屏上的图像并在该图像中对患者的面部上的位置进行配准。虽然下文更详细地描述了用于执行配准的系统、设备和方法，但简而言之，所显示的图像例如来自在ent手术之前对患者的头部区域进行的计算机断层成像(ct)扫描。然后操作者(例如，医师或其它技术人员)使用放置在患者的面部的各个位置上的配准探针来执行配准。此外，患者的头部位于磁场中。配准探针的位置在所显示的ct扫描上被配准。

常规配准技术包括操作者使配准探针接触到患者的面部上的不同区域。然而，常规配准技术不提供供操作者在作为目标位置被配准的每个位置处将配准探针进行连接和断开连接或当配准完成时进行指示的便捷方式。

因此，本文描述了一种用于执行面部配准的方法、设备和系统。面部配准由操作者执行，该操作者能够将配准工具与配准系统进行连接和断开连接。此外，操作者可指示配准过程何时完成。

图1为用于执行面部配准的示例性系统100的图示。系统包括配准探针110、磁场发射器120、集线器130、工作站140、显示器150和磁驱动器160。配准探针110和磁场发射器120还可经由连接到工作站140的磁驱动器160连接到集线器130，并且从配准探针110和磁发射器120两者接收信号以传递到工作站140。然而，配准探针110和磁驱动器160可与工作站140直接通信，而不是穿过集线器130的信号。

工作站140包括例如处理器141、存储器142、输入/输出(i/o)驱动器143和存储器144，它们允许工作站140经由i/o驱动器143接收输入数据和输出数据，并且根据处理需要将数据存储在存储器144和/或存储器143中。工作站140还连接到显示器150。驱动器160连接到磁发射器120以围绕患者的头部h发射一个或多个磁场。如在显示器150上可见，显示其上具有目标t的图像s。目标t指示配准探针110相对于患者的头部h在空间中的当前位置。然后，操作者可在图像s上看到目标并将患者的面部的区域配准在图像s上以供稍后在ent手术中使用。应当指出的是，磁场发射器120的位置出于举例的目的而示出，并且发射器120可位于另外的区域中以提供磁象。例如，发射器120的一部分可位于患者的头部h下方，并且可包括多个磁场发生器以提高位置的准确性。在利用多个场发生器的情况下，配准探针将被配置成对多个磁场进行配准。

为了执行配准，配准探针110包括允许其相对于患者的头部h，并且更具体地相对于患者的面部准确地定位的部件。

图2为用于执行面部配准的示例性常规方法200的流程图。在步骤210中，加载并显示ct扫描。例如，重新参考图1，先前已被捕获并加载到存储器装置上或以电子方式发送的ct扫描文件被加载到工作站140中并在显示器150上显示为图像s。

一旦图像被显示，操作者就使配准探针接触到患者的面部上的参考点，以在图像上对该目标位置进行配准(步骤220)。例如，操作者使配准探针110接触到图1的显示器150中所示的患者的面部的区域。

在ct扫描上显示磁模态之间的目标位置(步骤230)。即，线圈113基于从磁发射器120接收的一个或多个磁场而确定配准探针110存在于三维空间中的位置作为目标位置在ct扫描上显示。然后该目标位置被配准(步骤240)。这可通过以下步骤来实现：配准探针110基于由线圈113检测到的磁场将其位置信息传输到工作站140，其中工作站140处理位置并确定在何处将位置覆盖在所显示的图像上。

如果足够的面部位置已被配准为完全配准(步骤250)，则进行常规手术的患者的面部结构被完全配准(步骤260)。如果在步骤250中没有足够的位置被配准，则方法返回到步骤220，在该步骤中，操作者继续接触患者的面部的其它区域，以便覆盖患者的面部的足够大的部分，从而对进行ent手术的患者的面部进行完全配准。

图3为在图2的面部配准方法期间使用的示例性面部图像。出于举例的目的，图3中的面部图像可为来自图1的图像s。如图3中可见，目标t(指定为t1、t2和t3)被示出为实心十字光标。重新参考方法200的步骤220，目标t1对应于患者的面部上操作者所接触的第一点，目标t2对应于患者的面部上操作者所接触的第二点，并且目标t3对应于患者的面部上操作者所接触的第三点。如图3所示，也可在图像s中看到多个鼻腔310。

然而，通过向医师提供指示患者的面部上的目标何时被接触(例如，通过单击和释放按钮)以及何时配准完成并且患者的面部上将不再存在要配准的目标的能力而具有增强的配准能力将是有益的。此外，当执行ent手术时，医师同时操作多个装置，并且有益的是，提供改进的致动装置，该致动装置向系统100指示特定工具(例如，配准探针抽吸工具、指针、刀、导航装置、超声尖端或其它可互换探针)正在与系统100连接或与系统100断开连接。

图4a为用于图1的系统的示例性配准探针110和示例性配准致动装置410的图示400a。图4b为连接在一起的图4a的示例性配准探针110和示例性配准致动装置410的图示400b。配准探针110包括凹进区域，该凹进区域包括激活配准探针110中的部件(例如，接收由发射器120发射的磁场的线圈)的配准激活按钮r。

继续参考图4a和图4b，配准激活装置410包括连接器411和传感器单元412。导线w将装置410连接到工作站140(例如，经由集线器130)，以将数据传输到装置410和工作站140以及从该装置和该工作站传输数据。沿着箭头c将装置410放置在配准探针110上，以将其附接到配准探针110。连接的配准探针110和配准激活装置410在图4b中示出。

图5为图4a和图4b的配准致动装置410的底部透视图。如图5所示，传感器单元412的底部包括致动器a。致动器a与配准激活按钮r重合，使得当连接器411被按下时，致动器a激活激活按钮r，并且使得信号沿着导线w被传输到工作站140以用于下文所述的方法中。

图6为用于利用图4a和图4b的示例性配准探针110和示例性配准致动装置410来执行面部配准的示例性方法600的流程图。在步骤610中，操作者选择配准目标位置并在该目标位置处接触患者的面部。例如，重新参考图3，操作者可选择用于配准的目标位置t1。然后，在步骤620中，操作者按下致动器(例如，装置410的致动器a)，这向系统100指示位置t1正作为目标位置被配准。如果目标位置配准未完成(步骤630)，则操作者继续按下致动器，直到该目标位置的配准完成为止(步骤640)。

如果该目标位置处的配准完成(步骤630)，则操作者释放致动器(步骤650)，这向系统100指示该目标位置中的配准已被配准。然后在步骤660中，确定面部识别是否已完成。如果未完成，则方法恢复到步骤610，在该步骤中，另外的目标位置(例如，t2、t3等)被配准。如果在步骤660中，面部配准已完成，则操作者诸如通过例如双击致动器来指示配准的结束(步骤670)。

应当指出的是，上述方法、设备和系统可包括另外的修改。例如，配准探针(例如，配准探针110)以及系统中彼此通信的其它部件可为有线或无线通信的。即，收发器和天线可包括在可彼此无线地传输和接收数据的装置(例如，配准探针110和系统100的其它部件)中。还应当指出的是，配准致动装置410可用于通过利用致动器a向系统100指示诸如上述的工具正在与系统进行连接或与系统断开连接。

所提供的方法可在通用计算机、处理器或处理器核中实现。以举例的方式，合适的处理器包括通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(dsp)、多个微处理器、与dsp核相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)电路、任何其它类型的集成电路(ic)和/或状态机。可通过使用处理的硬件描述语言(hdl)指令和包括网络表的其它中间数据的结果(此类指令能够被存储在计算机可读介质上)配置制造过程来制造此类处理器。这种处理的结果可以是掩码作品(maskwork)，其随后在半导体制造过程中用于制造实现本公开的特征的处理器。

本文提供的方法或流程图可在并入非暂态计算机可读存储介质中的计算机程序、软件或固件中实施以用于由通用计算机或处理器执行。非暂态计算机可读存储介质的示例包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、寄存器、高速缓冲存储器、半导体存储器装置、磁性介质(例如内部硬盘和可移动盘)、磁光介质以及光学介质(例如cd-rom盘和数字多功能盘(dvd))。