像系统来获得的模型(步骤616)，或将配准点对映至一般模型(步骤618)。还设想如本领域技术人员已知的其它配准方法。
[0040]参看图7，示出根据示例性实施方案的骨骼结构配准过程700的流程图。在步骤702，将如本文描述的配准探针经由患者的切口(例如，膝盖的切口、臀部的切口等)来插入。在步骤704，从配准探针上的CMUT超声波换能器的二维阵列接收对应于患者解剖结构的超声波数据。在步骤706，接收对应于配准探针与患者解剖结构之间的接触的压力数据。压力数据由配准探针上的MEMS压力传感器提供。在步骤708，所接收的超声波数据和压力数据(例如由计算设备)用于确定哪些超声波换能器接触患者解剖结构。在步骤710，将对应于接触患者解剖结构的超声波传感器的数据进一步处理以区分解剖结构(例如，骨骼、软骨等)。在步骤712，基于对应于骨骼区域的超声波数据来产生配准点。在步骤714，使用所产生的配准点将患者解剖结构与骨骼模型配准。配准可使用各种方法来实施，包括将配准点对映至患者特异性模型(步骤716)，将配准点对映至使用无图像系统来获得的模型(步骤718)，或将配准点对映至一般模型(步骤720)。还设想如本领域技术人员已知的其它配准方法。
[0041]参看图8，示出根据示例性实施方案的骨骼结构配准过程800的流程图。在步骤802，将配准探针(例如，图1的超声波探针108)沿着患者的目标骨骼(例如，胫骨、股骨等)上方的皮肤引导。在步骤804，超声波数据和压力数据由计算设备从配准探针接收。计算设备使用所接收的数据来确定哪些超声波换能器接触目标骨骼区域上方的患者解剖结构。在步骤806，基于对应于目标骨骼区域的超声波数据来产生配准点。在步骤808，使用所产生的配准点将患者解剖结构与骨骼模型配准。配准可使用各种方法来实施，包括将配准点对映至患者特异性模型(步骤810)，将配准点对映至使用无图像系统来获得的模型(步骤812)，或将配准点对映至一般模型(步骤814)。还设想如本领域技术人员已知的其它配准方法。
[0042]本公开涵盖用于实现各种操作的任何机器可读介质上的方法、系统和程序产品。可使用现存计算机处理器，或通过用于适当系统的专用计算机处理器(出于这个目的或另一目的并入)或通过硬线连接系统来实行本公开的实施方案。本公开范围内的实施方案包括程序产品，该程序产品包括用于承载机器可执行指令或数据结构或存储有机器可执行指令或数据结构的机器可读介质。这样的机器可读介质可以是任何可用介质，该介质可由通用计算机或专用计算机或具有处理器的其它机器进行存取。举例来说，这样的机器可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM, EEPROM、CD-ROM或其它光碟存储器、磁碟存储器、其它磁性存储装置、固态存储装置或任何其它介质，该其它介质可用来承载或存储呈机器可执行指令或数据结构形式的所需程序代码并且可由通用计算机或专用计算机或具有处理器的其它机器进行存取。当信息经由网络或另一通信连接(硬线连接、无线，或者硬线连接或无线的组合)传递或提供至机器时，该机器恰当地将该连接视为机器可读介质。因此，任何这样的连接都被恰当地称为机器可读介质。以上的组合也包括在机器可读介质的范围内。机器可执行指令例如包括使通用计算机、专用计算机或专用处理机器执行某一功能或功能组的指令和数据。
[0043]虽然可描述方法步骤的特定顺序，但是步骤顺序可不同于所描述的步骤顺序。可执行较少、额外和/或不同操作。同时，可并行地或在部分同时地执行两个或更多个步骤。这样的变化将取决于所选择的软件和硬件系统并且取决于设计者的选择。所有这样的变化都在本公开的范围内。同样地，可使用利用了基于规则的逻辑和其它逻辑的标准程序设计技术来完成软件实行方案，以便完成任何连接步骤、处理步骤、比较步骤和决定步骤。
【主权项】
1.一种用于配准骨骼结构的系统，其包括: 配准探针，其具有耦合至所述探针的圆形尖端的多个超声波换能器的二维阵列，其中所述超声波换能器被配置来提供超声波数据；和 处理电路，所述处理电路被配置来: 接收来自所述超声波换能器的超声波数据； 确定哪些所述超声波换能器与患者的解剖结构接触； 基于所述超声波数据和哪些所述超声波换能器与所述患者的所述解剖结构接触的所述确定来产生配准点；并且 使用所述配准点将所述患者的所述解剖结构与骨骼模型配准。2.如权利要求1所述的系统，其中所述超声波换能器包括电容微机械超声波换能器(CMUT)设备。3.如权利要求1所述的系统，其中接收来自所述超声波换能器的超声波数据包括接收来自所述多个超声波换能器的子集的超声波数据。4.如权利要求3所述的系统，其中所述处理电路进一步被配置来选择可接收超声波数据的所述多个超声波换能器的所述子集。5.如权利要求1所述的系统，其中确定哪些所述超声波换能器与所述患者的解剖结构接触包括基于超声波信号的强度来过滤。6.如权利要求1所述的系统，其中所述配准探针还包括耦合至所述探针的圆形尖端的多个压力传感器。7.如权利要求6所述的系统，其中所述压力传感器散布于所述超声波换能器之间。8.如权利要求6所述的系统，其中所述压力传感器包括微机电系统压力传感器。9.如权利要求6所述的系统，其中所述压力传感器被配置来提供压力数据，并且其中所述处理电路进一步被配置来接收来自所述压力传感器的压力数据。10.如权利要求9所述的系统，其中确定哪些所述超声波换能器与所述患者的解剖结构接触进一步基于所述压力数据。11.如权利要求1所述的系统，其中所述骨骼模型基于CT扫描或MRI中的至少一个。12.如权利要求1所述的系统，其中所述骨骼模型是使用无图像系统获得的模型。13.—种配准骨骼结构的方法，其包括: 接收来自配准探针的患者解剖结构的超声波数据，所述配准探针包括耦合至所述配准探针的圆形尖端的多个超声波换能器的二维阵列，其中所述超声波换能器被配置来提供所述患者的解剖结构的超声波数据； 确定哪些所述超声波换能器接触所述患者的解剖结构； 基于所述患者的解剖结构的所述超声波数据和接触所述患者的解剖结构的所述超声波换能器来产生配准点；并且 使用所述配准点将所述患者的解剖结构与骨骼模型配准。14.如权利要求13所述的方法，其中接收来自所述超声波换能器的所述患者解剖结构的超声波数据包括接收来自所述多个超声波换能器的子集的超声波数据。15.如权利要求14所述的方法，其还包括选择可接收所述患者解剖结构的超声波数据的所述多个超声波换能器的所述子集。16.如权利要求13所述的方法，其中确定哪些所述超声波换能器接触所述患者的解剖结构是基于过滤所述超声波数据的强度。17.如权利要求13所述的方法，其还包括接收来自压力传感器的压力数据，其中所述配准探针还包括耦合至所述探针的所述圆形尖端的多个压力传感器，其中所述压力传感器被配置来提供压力数据，并且其中确定哪些所述超声波换能器接触所述患者的解剖结构进一步基于所述压力数据。18.一种非暂时性计算机可读介质，其具有存储在其上的由处理电路执行的指令，所述指令包括: 接收来自配准探针的患者解剖结构的超声波数据的指令，所述配准探针包括耦合至所述探针的圆形尖端的多个超声波换能器的阵列，其中所述超声波换能器被配置来提供所述患者的解剖结构的超声波数据； 确定哪些所述超声波换能器接触所述患者解剖结构的指令； 基于所述患者解剖结构的所述超声波数据和接触所述患者解剖结构的所述超声波换能器来产生配准点的指令；并且 使用所述配准点将所述患者解剖结构与骨骼模型配准的指令。19.如权利要求18所述的非暂时性计算机可读介质，其中接收来自所述超声波换能器的所述患者解剖结构的超声波数据的指令包括接收来自所述多个超声波换能器的子集的超声波数据的指令。20.如权利要求18所述的非暂时性计算机可读介质，其还包括接收来自所述压力传感器的压力数据的指令，其中所述配准探针还包括耦合至所述探针的所述圆形尖端的多个压力传感器，其中所述压力传感器被配置来提供压力数据，并且其中确定哪些所述超声波换能器接触所述患者的解剖结构进一步基于所述压力数据。
【专利摘要】一种用于配准骨骼结构的系统(100)包括配准探针(108)和处理电路(106)。配准探针包括耦合至探针的圆形尖端的多个超声波换能器的二维阵列(110)，其中超声波换能器被配置来提供超声波数据。处理电路被配置来接收来自超声波换能器的超声波数据，确定哪些超声波换能器与患者的解剖结构接触，基于超声波数据和哪些超声波换能器与患者的解剖结构接触的该确定来产生配准点，并且使用配准点将患者的解剖结构与骨骼模型配准。
【IPC分类】A61B8/00, A61B19/00
【公开号】CN104902839
【申请号】CN201380068726
【发明人】H·康
【申请人】玛口外科股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月30日
【公告号】CA2896553A1, EP2938282A1, US20140187955, WO2014106153A1