用于将医疗器械连接在位置检测系统上的设备和方法
【专利说明】用于将医疗器械连接在位置检测系统上的设备和方法
[0001]本发明涉及一种用于将医疗器械，尤其侵入性外科手术用的医疗器械，连接在位置检测系统上的设备，其中，医疗器械包括器械杆、器械尖部和工作点。
[0002]位置检测系统在这里理解为一种给医疗器械提供位置信息的系统。这种位置信息是有用的，以便器械结合图像显示装置，如地形测量或X射线断层摄影获得的图像数据一起使用。位置信息在这里指的是医疗器械涉及基准坐标系的位置和方向。基准坐标系是位置检测装置或位置检测系统的坐标系。位置信息可以借助位置检测器和相应的测量系统获知。
[0003]在实施侵入性外科手术时，作为规划数据往往使用病人在手术前获得的图像数据，例如计算机X射线断层照片。此外，病人的图像一般例如用内窥镜在手术中拍摄，并结合手术前提供的图像数据，分别作为单个图像或叠加地显示在监测器上。以此方式，使外科医生能更清楚地看到例如要去除的组织或处于手术区域内并通过外科手术可能危及的神经通路或血管。因此显示图像数据可以给外科医生提供帮助，使手术时使用的医学仪器尽可能有效，并能在对病人附近的组织影响最小的情况下使用。在这里，外科医生首先必须在病人体内一个大多在手术前确定的手术区域内，将医疗器械尽可能准确地沿规定的路径导航，并在此手术区域内尽可能精确地实施手术措施，例如去除部分组织。在采取手术措施之后，医疗器械必须重新导航受控制地从病人身体取出。因此侵入性外科手术常常需要获知高精度的医疗器械位置信息。
[0004]此外，在现有的图像数据与医疗器械控制单元之间假想的连接，会容易导致外科医生定位困难，并由此导致手术错误和/或延长手术时间。
[0005]由此原因，为了在手术期间辅助外科医生定位考虑使用合乎规定的地点检测或位置检测系统，以例如支持医疗器械，尤其外科器械的导航。这种系统在手术期间检测病人与至少一个医疗器械之间的坐标信息。在许多位置检测系统中可以获知多个不同医疗器械的位置信息。获得的位置信息通常与手术前的规划数据和/或手术中的图像数据一起显示在监测器上。为此在病人确定的位置上以及在医疗器械上设置定位元件，其位置信息由作为位置检测装置的测量系统检测。以此方式首先能在位置检测系统内获知定位元件的位置信息。
[0006]这种位置检测系统可例如包括光学的、超声波支持的或电磁式定位元件。已知例如一些电磁式位置检测系统，它们有场发生器。场发生器在手术区域产生通常交替的电交变场。在一个在此手术区域内要导航的医疗器械上设置具有线圈的定位元件。根据各自线圈相对于电磁交变场的定向电磁交变场在此线圈内感应特征电流，由此可以确定线圈的位置信息。
[0007]此外还已知，不同的医疗器械，例如指示器、抽吸器、夹钳、针、手术刀、电刀、烙器等，均设有定位元件，用于为这种位置检测系统确定位置信息，以及当时的医疗器械可登记或者说记录在此位置检测系统中。在医疗器械登记的情况下，测量基准点的、通常是器械尖部的工作点相对于设置在医疗器械上的定位元件的位置，并传输给位置检测系统。由此已知基准点的位置和医疗器械在位置检测系统坐标系统中的定位，并能与提供的图像数据一起显示在监测器上。
[0008]在位置检测系统中登记医疗器械的前提条件是，此医疗器械有至少一个定位元件。然而有许多医疗器械没有这种定位元件，因而不能在位置检测系统中使用。
[0009]因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于将医疗器械连接在位置检测系统上的设备，使那些没有自己的定位元件的医疗器械可以登记在位置检测系统中，由此可以由位置检测系统确定相应医疗器械的位置信息，并且例如可以显示在监视器上。
[0010]所述技术问题按照本发明通过一种用于将医疗器械连接在位置检测系统上的设备解决，它有定位元件，其中，医疗器械包括器械杆、器械尖部和工作点。在设备上可以设置至少一个定位元件，用于检测设备相对于基准点的位置信息，如定向和位置。此外，设备有用于固定在医疗器械上的保持件。
[0011]优选地，保持件有器械安装座，其中，医疗器械的至少一个部分区段可与器械安装座接合，并可通过至少一个固定件固定在器械安装座上。器械安装座可例如设计为碗形或柱形。优选地，器械安装座设计用于包围医疗器械的部分区域。还优选的是，将器械安装座安装在医疗器械的器械尖部侧，亦即医疗器械的远端(distal ；亦称“远中的”或“远侧的”)端，以及可以沿器械纵轴线在器械上移动。优选地，器械安装座借助固定件固定在器械杆上。
[0012]优选地，所述固定件包括螺钉或螺栓。螺钉可例如这样拧紧在设备中，使得结果是其优选削平的螺钉头压靠在器械杆的一个被器械安装座围绕的区段上，以便由此能将医疗器械保持在器械安装座内。
[0013]在按本发明的一种优选实施形式中，固定件有夹紧装置，用于将医疗器械保持在器械安装座内。夹紧装置可例如有夹钳，它们可通过螺旋机构与医疗器械夹紧在一起。
[0014]优选地，设备有传感器支座，它可以容纳定位元件。在这里，不仅规定了定位元件可逆地容纳在传感器支座内的实施形式，而且也规定了定位元件不可逆地容纳在传感器支座内的实施形式。
[0015]在按本发明的一种优选实施形式中，传感器支座和定位元件有导引装置，通过所述导引装置可以将传感器支座和定位元件这样互相连接或啮合，使得传感器支座和定位元件可以在导轨上彼此相对移动。在这里，传感器支座可例如有滑轨状部分以及定位元件可以有相应的滑块状部分。作为备选方式，传感器支座可以有滑块状部分以及定位元件可以有滑轨状部分。
[0016]优选地，传感器支座和/或定位元件的导引装置设计为，使传感器支座与定位元件只能在导轨上相对移动到规定的点。为此，导轨的至少一部分可以例如有齿或凸肩。
[0017]优选地，传感器支座和/或定位元件的导引装置具有带弹簧元件的自动约束装置，其中，定位元件可以被自动约束装置固定在导轨上预定位置中。自动约束装置优选地设计用于通过定位元件沿导轨的移动触发固定。为此，导引装置的滑轨状部分可例如有槽，以及导引装置的滑块状部分有弹性保持的楔子，它可以在弹簧力作用下回转到滑轨状部分的槽内并由此实现固定。
[0018]在按本发明的一种优选实施形式中，定位元件固定地布置在保持件上。在这种实施形式中没有规定从保持件上拆除定位元件。
[0019]优选地，设备有基本上柱状构造的外表面。但外表面也可以设计为基本上呈方形或多边形。
[0020]在按本发明的一种有利的设计方案中，设备设计用于通过电缆与位置检测系统的控制单元连接，以便将信号从定位元件传输给位置检测系统的控制单元。为此，设备可以有电缆或用于电缆的接头，例如插座。作为替换方式，设备可以将定位元件的信号通过无线电装置发送给位置检测系统的控制单元。在这种无线的实施形式中，设备优选地有用于供电的装置，例如蓄电池或电池。
[0021]优选地，保持件有沿保持件纵向延伸的通道。所述通道朝保持件的两个端侧的方向敞开，因此至少医疗器械的器械尖部可穿过通道。
[0022]此外也优选的是，通道有基本上呈椭圆形的横截面。椭圆形横截面的优点尤其在于，保持件可以沿抗弯折并且已弯曲的器械尖部的器械纵轴线的弯曲区域移动。
[0023]按本发明，通过所述设备保持在医疗器械上的定位元件可以调校到医疗器械的工作点上。这例如可以通过移动实现，其中将基准点与器械尖部的工作点移近，并与此同时检测固定在器械上的定位元件的位置和定向。因此，当到达基准点时，定位元件调校到器械尖部。优选地，在器械尖部的工作点到达基准点的时刻自动调校工作点。这例如可以通过基准点上的压力传感器，或通过由于器械尖部工作点与基准点接触而闭合的电流回路实现。作为备选或补充，所述方法可以规定，作为定位元件调校到器械尖部的起始条件，检验要移近的基准点是否处于与保持在/待保持在医疗器械上的定位元件的相关的搜索扇面内部。搜索扇面可以根据器械进行不同的预设。优选地，搜索扇面设计为锥形。锥体轴线尤其同轴于器械尖部的纵轴线和/或同轴于保持件的规定用于穿过器械的通道。锥顶优选地朝向和/或优选位于定位元件中心。优选地，这样预设搜索扇面，使得当定位元件保持在医疗器械上时，器械尖部处于搜索扇面内部。
[0024]作为备选方式(或补充)，设备也可以设计为，使得当工作点(亦即例如器械尖部)以预定时间停留在基准点上时自动进行调校。在成功调校后，器械尖部的工作点的位置数据可以通过位置检测系统的由相应的定位元件所提供的位置信息确定。
[0025]特别优选的是，基准点设置在一个与位置检测系统连接并已登记的定位元件上。定位元件同样可以是器械的定位元件，所以在位置检测系统中可以方便地相互登记两个医疗器械。从而在位置检测系统内部能方便地确定基准点的准确位置。设置在定位元件上的基准点适用于在器械工作点测量新的配备有另一个定位元件的器械。这种调校过程因此也可以在手术中进行。另一个或作为备选方式的基准点可以是定位元件，它安置在病人身上并设计用于在位置检测系统内部确定病人的位置信息。
[0026]特别优选的是，基准点设计为凹槽或隆凸(例如在第二个器械上)，以便能在基准点上实现相应医疗器械的自定心。凹槽状基准点尤其适用于具有尖状器械尖部的器械与基准点的自定心，因为这种器械尖部可以插入凹槽中并且因此沿凹槽内表面导向凹槽中心。此外还优选的是，凹槽中心有另一个有较小凹槽半径的局部凹穴，器械尖部可以插入其中。由此更便于将器械尖部移近凹槽中心。设计为隆凸的基准点特别适用于调校那些包括管状的并具有内部通道的器械尖部的器械，例如抽吸器。
[0027]优选地，定位元件有传感器线圈。传感器线圈适合在具有由场发生器产生的电磁交变场的位置检测系统中使用。
[0028]特别优选的是，位置检测系统设计为能登记并同时管理多个定位元件。因此多个配备有定位元件的医疗器械的位置信息可以同时确定并图形地和/或数字地显示。管理多个定位元件可例如通过多路传输技术进行。在多路传输时，在预定的周期内控制已登记的定位元件，从而使位置检测系统在一个时刻分别只控制一个规定的定位元件。在此有利的是，位置检测系统可以区分活性和非活性的器械。因此位置检测系统可例如通过相应的过滤器隐藏非活性的器械，或者将相应的定位元件