用于对有源手术器械进行导航的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于借助传感器采集工作区域中的有源手术器械的位置和运行状态的方法，其中，有源手术器械在接通的运行状态中发出至少一个电磁场，并且借助传感器采集电磁场。此外，本发明涉及用于定位工作区域中的有源手术器械的医学系统，其具有至少一个有源手术器械，该有源手术器械构建为在激活的运行状态中发出电磁场。
【背景技术】
[0002]在侵入式手术介入中，手术器械在由手术医师进行手术期间在患者内部的手术区域中运动。手术区域指的是患者的内部区域，其在手术期间潜在地或者实际地被所使用的手术器械影响。手术包括将手术器械移入或移出患者的身体，以及手术器械在患者身体中运动和在布置于手术区域中并且精确地预定的介入区域中使用手术器械。介入区域指的是手术区域的被手术医师处理的部分。在此，其例如是待移除的组织或者待闭合的血管。由此，手术区域可以包括多个介入区域。除了介入区域外，在手术区域中还有多个敏感的组织，其应该被保护以不受手术器械损坏。敏感的组织包括例如血管、器官、神经、肌肉、韧带、肌腱和其它通常正常的组织，其应该被保持以将手术的影响限制到必要的最小程度，因为手术期间对患者身体的任何其它影响都会提高患者的健康风险和负面影响手术效果。
[0003]因此，在执行侵入式手术介入时通常使用方位采集系统。方位采集系统在手术医师确定手术区域中的手术器械的方位、即位置和取向时辅助手术医师。已知的方位采集系统尤其用于改进到患者身体的介入区域中的手术器械的导航，在执行手术措施期间的手术器械的导航，以及从患者身体出来的手术器械的导航。由此，可以改进待执行的手术的结果和效率。此外，手术器械的精确导航可以减小对手术区域中的周围组织或潜在被威胁的神经的无意影响或损害。
[0004]通常，方位采集系统在手术期间采集至少一个例如医学手术器械的位置和取向，并且传送所采集的位置坐标，从而可以在例如患者的图像和尤其可能介入区域的空间示图中淡入器械的位置和取向。在许多方位采集系统中，可以确定多个不同的手术器械的方位信息。所采集的方位信息通常和手术前获得的规划数据和/或手术中获得的图像数据一起在监视器上显示。为此，在患者及手术器械的可确定的位置上布置传感器(其也称作定位器)，其输出信号能够被方位采集系统的评估单元确定为手术区域中的方位信息。
[0005]例如，为这种方位采集系统设有已知的不同的医学器械，例如指示器械、抽吸器、钳子、针、解剖刀、电动刀、烧灼器等，其带有用于确定方位信息的定位器(器械传感器)，并且在方位采集系统中配准相应的医学器械。在配准时，相对于患者(或者对象)上的已知点来借助器械上的定位器(位置传感器)来度量参考点(通常是器械尖端的工作点)的方位，并且将其传送给方位采集系统。以该方式，可以将由方位采集系统确定的参考点的方位和医学器械的取向与患者或对象上的已知点相关联，以便接下来能够将由方位采集系统采集的器械的参考点的坐标变换到患者的图像数据所基于的坐标系中。基于这些数据，可以将医学器械的方位真实的成像与现有的手术前和/或手术中图像数据一起在监视器上显示。
[0006]这种方位采集系统可以包括定位器，其例如光学地、借助超声地或者电磁地工作。已知的是例如基于电磁感应工作的方位采集系统，其具有场发生器，该场发生器布置在患者旁并且在工作区域中产生通常交变的电磁交变场。在工作区域中待导航的手术器械上布置有定位器，其具有多个传感器线圈，这些传感器线圈具有已知的相对位置。电磁交变场在这些传感器线圈中根据各传感器线圈关于电磁交变场的取向而感生出电流，其对于各线圈在电磁交变场中的取向和位置是特征性的。评估单元测量所感生的电流并且在考虑线圈相对于彼此的已知位置的条件下由此确定传感器线圈在电磁交变场中的方位。在配准或校准过程中，首先将具有预定取向的手术器械的器械尖端引向在方位采集系统中限定的参考点，并且在达到参考点时确定定位器的方位。由此，装备有传感器线圈的手术器械在工作区域中的方位可以通过方位采集系统来确定。
[0007]上述方位采集系统具有的缺点是，其基本上仅适于采集无源手术器械、如解剖刀或剪刀的方位。诸如钻头、烧灼器或振动锯的有源手术器械发出电磁场，其与场发生器的电磁交变场叠加，并且由此导致的干扰可以直接作用于在传感器线圈中感生出的电流。这导致由评估单元确定的、传感器线圈和由此手术器械的方位数据失真。此外，有源手术器械在有源的运行状态中，通过有源器械部分损害相邻组织的风险增大。
[0008]从WO 02/076302中已知用于组织切除和用于组织处理的方法和设备系统，其中，通过光学位置确定装置采集手术区域中的有源手术器械的方位，并且基于由此可确定的有源手术器械的方位变化来确定使用区域中的组织切除以及组织切除率。基于这些数据，可以得出手术进展以及控制有源手术器械的运行状态。在此，有源手术器械的功率在即将达到手术目标，即成功切除预定的组织体积时被抑制，并且在达到手术目标时有源手术器械被断开。
[0009]该方法和设备系统的不利之处在于，仅使用光学的方位采集装置，其对于许多手术介入由于受限的视场和传感器的强烈污染(例被血液污染)而在手术区域中是不合适的。此外，有源手术器械的运行状态的调节仅考虑手术进展，而可能会被手术医师损害的敏感结构未被考虑。
【发明内容】
[0010]由此，本发明基于如下任务，S卩，提供用于采集有源手术器械在工作区域中的位置和运行状态的方法和医学系统，其能实现比现有技术更精确地确定工作区域中的有源器械的位置，并且降低了(尤其在有源手术器械的激活的运行状态中)由有源手术器械无意损害布置在工作区域中的对象的风险。
[0011]根据本发明，该任务通过用于采集有源手术器械的位置和运行状态的方法来解决，其中，有源手术器械在接通的运行状态中发射至少一个电磁场或者影响和由此改变给出的电磁场。该方法包括如下方法步骤:定位至少一个第一传感器，用于采集由有源手术器械在其激活的运行状态中发出的、在已知位置上的电磁场;借助该至少一个第一传感器采集由有源手术器械在其激活的运行状态中发出或改变的电磁场;通过该至少一个第一传感器产生输出信号，其中，输出信号示出了通过该至少一个第一传感器对从有源手术器械发出或改变的电磁场的采集；以及基于输出信号以及该至少一个第一传感器的已知的位置来确定有源手术器械的位置和运行状态。
[0012]替代确定有源手术器械的确切的位置和运行状态，也可以直接将该至少一个第一传感器的示出了电磁场的强度或变化的输出信号用于例如控制有源手术器械的运行状态，因为输出信号总是包含关于器械与第一传感器之间的相对接近的信息，和由此也总是隐含地包括位置数据。
[0013]可以设有一个或多个第一传感器。第一传感器可以直接采集从有源手术器械