專利名稱：與成像系統(tǒng)一起使用的手術(shù)裝置導向器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及使用被插入到體內(nèi)并由超聲或其它成像裝置引導的手術(shù)裝置來治療組織的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在治療諸如腎或肝這樣的實體器官中的腫瘤或病變的一種方法中，諸如射頻(RF)消融探頭這樣的手術(shù)裝置被放置到腫瘤中，并且使用RF能量破壞腫瘤細胞。使用諸如超聲成像這樣的成像系統(tǒng)來實現(xiàn)消融探頭的放置。超聲成像系統(tǒng)產(chǎn)生二維(2D)圖像，有效地允許醫(yī)師或外科醫(yī)生查看超聲探頭的圖像平面內(nèi)的組織。如果超聲探頭被定位成使消融探頭和超聲探頭的軸共同對準，外科醫(yī)生可以在超聲波圖像上觀察消融探頭在組織中的放置。然而，身體限制經(jīng)常阻礙消融探頭和超聲探頭的串聯(lián)放置。如果腫瘤較大，可能需要將消融探頭放置在一個以上位置處來訪問腫瘤體積。在腫瘤比應(yīng)用一次RF能量所消融的體積更大的情形中，消融探頭按照需要的次數(shù)被重定位并且在每次放置消融探頭時應(yīng)用RF能量。對于多次消融探頭的應(yīng)用，需要醫(yī)生以智慧處理2D超聲圖像以產(chǎn)生消融探頭放置的計劃，然后執(zhí)行該計劃。消融探頭的放置之間會經(jīng)過10-15分鐘。消融探頭放置在超聲探頭的圖像平面之外增加了三維(3D)計劃的智力挑戰(zhàn)，并且使該過程困難。殘留的未消融腫瘤可以導致腫瘤復發(fā)。
腫瘤的治療被活組織的運動進一步復雜化。腫瘤體積和形狀在該過程的時間幀內(nèi)將不會變化，并且在數(shù)天甚至更長的時間內(nèi)不會變化；然而，諸如呼吸和過程操作這樣的運動將連續(xù)地改變體內(nèi)腫瘤的位置。必須在靜態(tài)圖像上執(zhí)行消融措施。由于呼吸和類似活動所導致的腫瘤位置的變化，使用靜態(tài)圖像產(chǎn)生的計劃不能用來確定從手術(shù)裝置的固定靶標位置到組織靶標的軌跡。
需要一種方法和裝置來輔助外科醫(yī)生定位消融探頭和其它手術(shù)裝置，以在體內(nèi)處理組織。還需要一種方法來輔助外科醫(yī)生觀察和計劃手術(shù)裝置的插入。進一步需要一種用于補償因患者呼吸而導致的腫瘤活動的方法，以增加手術(shù)裝置放置的精確性和改善腫瘤的治療。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一個實施例的第一方面提供了一種用于控制手術(shù)裝置插入到患者體內(nèi)的裝置。所述裝置包括基座，該基座具有帶環(huán)形表面的孔；用于所述手術(shù)裝置的導向器，該導向器具有向外張開的孔接合端和在所述孔接合端處與所述孔的環(huán)形表面相容的半球形彎曲外表面。在進一步的實施例中，所述孔接合端終止于底面，從而使所述導向器的旋轉(zhuǎn)中心大致位于所述底面上。本發(fā)明的一個替代實施例進一步提供了位置鎖定器和軌跡鎖定器，所述位置鎖定器用于固定所述裝置相對于身體的位置，所述軌跡鎖定器用于固定所述裝置相對于身體的軌跡。
本發(fā)明一個實施例的第二方面提供了一種用于控制手術(shù)裝置插入到患者體內(nèi)的替代裝置。所述裝置包括可調(diào)節(jié)止擋件，其用于限制所述手術(shù)裝置可以被插入到身體內(nèi)的距離；位置指示器；用于所述位置指示器的第一固定器，其與所述手術(shù)裝置相關(guān)聯(lián)系；和用于所述位置指示器的第二固定器，其可操作地與所述止擋件相關(guān)聯(lián)。通過確定所述位置指示器在所述第一和第二固定器中的位置，所述止擋件可以被設(shè)置，從而所述手術(shù)器械可以被插入到身體內(nèi)一限定的距離。另外的實施例包括插入指示器，從而當所述可調(diào)節(jié)止擋件被設(shè)置成將所述手術(shù)裝置可以被插入到身體內(nèi)的距離限制在所需距離時，所述插入指示器發(fā)出信號。


圖1A是組織治療系統(tǒng)的部件的方塊圖；圖1B是組織治療系統(tǒng)的圖示；圖2是本發(fā)明第一方面的視圖，示出了固定裝置；圖3A本發(fā)明的第一方面的第一實施方案的橫截面，示出了手術(shù)裝置導向器；圖3B是本發(fā)明的第一方面的第一實施例的分解圖；圖4A是本發(fā)明的第一方面的第二實施例的橫截面；圖4B是本發(fā)明的第一方面的第二實施例的分解圖；圖5是本發(fā)明的第一方面的透視圖，描繪出了桿組件被旋轉(zhuǎn)以暴露患者的皮膚；圖6A是本發(fā)明第一方面的第一實施例的透視圖，描繪了處于解鎖位置的定位器；圖6B是本發(fā)明第一方面的第一實施例的透視圖，描繪了處于鎖定位置的定位器；圖6C是本發(fā)明的第一方面的透視圖，描繪了限深器組件；圖6D是本發(fā)明第一方面的分解圖，描繪了限深器組件的一個替代實施例；圖6E是本發(fā)明第一方面的分解圖，描繪了被組裝的限深器組件的一個替代實施例；圖7A是本發(fā)明第一方面的透視圖，描繪了被插入的消融探頭；圖7B是本發(fā)明第一方面的橫截面，描繪了在參考位置處的被插入的消融探頭；圖7C是本發(fā)明第一方面的透視圖，描繪了在升高位置處的限深器；圖7D是本發(fā)明第一方面的橫截面，描繪了在升高位置處的限深器；圖8A是本發(fā)明第一方面的第三實施例的橫截面；圖8B是本發(fā)明第一方面的第三實施例的分解圖；
圖9A是本發(fā)明第一方面的第四實施例的橫截面；圖9B是本發(fā)明第一方面的第四實施例的透視圖；圖10A和10B是本發(fā)明第二方面的過程的流程圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第二方面的采集顯示屏的圖示；圖12是根據(jù)本發(fā)明第二方面的指示外科醫(yī)生選擇的腫瘤輪廓的顯示屏的圖示；圖13是根據(jù)本發(fā)明第二方面的指示靶標治療體積的顯示屏的圖示；圖14是根據(jù)本發(fā)明第二方面的指示手術(shù)裝置導向器軌跡的顯示屏的圖示；以及圖15A和15B是本發(fā)明第三方面的過程的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及對患者體內(nèi)組織的治療。為了說明本發(fā)明的實施例，該說明將論述在超聲成像引導下使用RF消融探頭進行組織靶標的RF消融。該實施例實質(zhì)上僅僅是示例性的并且絕非意味著限制本發(fā)明及其應(yīng)用或使用。
手術(shù)裝置導向器本發(fā)明的第一方面涉及手術(shù)裝置導向器，在此被稱為定位器150?，F(xiàn)在參考附圖，圖1A，1B和2描繪了與患者170結(jié)合使用的系統(tǒng)部件的一個實施方式，該病人已準備好進行腹腔鏡檢查過程。腹腔鏡檢查過程的裝置在本領(lǐng)域中是公知的。帶有超聲探頭傳感器120的超聲探頭支架125被連接到腹腔鏡超聲探頭110。盡管本發(fā)明的實施例中利用超聲成像系統(tǒng)100，但本發(fā)明并不限于超聲裝置，而是包括可替換的成像方法，包括但不限于X射線、數(shù)據(jù)斷層攝影術(shù)(CT)、正電子發(fā)射(PET)或者磁共振成像(MRI)。類似地，盡管本發(fā)明的實施例利用RF消融探頭180，但本發(fā)明包括使用附加的手術(shù)裝置，例如冷消融探頭(cryogen ablation probe)，微波消融探頭，超聲消融探頭，超聲換能器，加熱元件和類似裝置。超聲系統(tǒng)100產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，該圖像數(shù)據(jù)被傳遞到控制裝置140。超聲探頭傳感器120向控制裝置140提供位置和方向信息，從而輔助“堆疊”2D超聲圖像以形成模擬3D體積。
控制裝置140包含導航電路和軟件以處理由超聲探頭110產(chǎn)生的超聲2D圖像，從而形成由超聲探頭傳感器120提供的模擬3D圖像和位置信息。在此使用的控制裝置140可以由單個裝置或一起工作的多個裝置組成。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解控制裝置140的功能可以被分解為幾個部分。顯示屏160、鍵盤161和鼠標162可以被連接到控制裝置140。替代實施例可以使用其它輸入裝置，例如軌跡球、觸摸屏、觸針或類似裝置?？刂蒲b置140被安裝在移動車210上，所述移動車支承如鍵盤161和鼠標162等的輸入裝置以及顯示屏160。由系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像被顯示在顯示屏160上。
定位器150為手術(shù)裝置導向器并且包括定位器傳感器155，該定位器傳感器也被連接到控制裝置140。在該過程期間，患者170躺在手術(shù)臺200上并且定位器150被放置成與患者170接觸。消融探頭180通過定位器150被插入到患者170體內(nèi)。連接到手術(shù)室手術(shù)臺導軌195的固定裝置190賦予了定位器150額外的穩(wěn)定性。在圖2中描繪出的固定裝置190可以為從馬薩諸塞州的Raynham的Codman有限公司獲得的Bookwalter Endoscopic instrument Kit。替代實施例可以包括其它固定裝置或粘合劑以固定定位器150相對于患者170的位置。
在一個實施例中，固定裝置190具有支承發(fā)射器的192剛性臂191。在一個替代實施例中，可以將發(fā)射器192連接到房間的墻壁或天花板上，或者其它任何固定位置處。來自發(fā)射器192的信號由超聲探頭傳感器120和定位器傳感器155采集，并且用作系統(tǒng)的參考點。固定裝置也可以包括用來校準定位器150的固定校準點193。
在一個實施例中，定位器150和超聲探頭110的方向以及位置根據(jù)磁場傳感器來確定，所述磁場傳感器例如為Blood的美國專利NO.4,945,305中所描述的傳感器，所述專利的公開文本被結(jié)合于此以作參考。所述系統(tǒng)包括安裝在固定裝置190上的磁發(fā)射器192，連接到定位器150的磁定位器傳感器155和連接到超聲探頭110的磁超聲探頭傳感器120?？刂蒲b置140能夠執(zhí)行關(guān)于超聲探頭110產(chǎn)生的圖像確定定位器150的位置所必要的計算。存在幾種可以確定定位器150和超聲探頭110的位置以及方向的方法。一個替代實施例利用連接到定位器150和超聲探頭110的光學傳感器來確定它們的位置和方向。腹腔鏡攝像機115可以被提供并且連接到控制裝置140以允許攝像機115和控制裝置140產(chǎn)生的其它顯示器的并排顯示。作為另一選擇，可以將腹腔鏡攝像機連接到單獨的手術(shù)室監(jiān)視器116上。
現(xiàn)在參考圖3A和3B，在本發(fā)明第一方面的第二實施例中，定位器150由桿組件300和限深器組件320組成。包括半球形部分331的外桿310位于桿組件內(nèi)。如這里所使用的，半球形表示具有球形的一部分的形狀。半球形部分331具有帶狹槽311的桿半徑330，所述狹槽允許桿半徑330安置在框架340的相應(yīng)框架半徑341內(nèi)。桿半徑330和框架半徑341起到類似于球窩接頭的作用，從而允許外桿310關(guān)于框架340旋轉(zhuǎn)。在一個替代實施例中，外桿310可以由球窩接頭連接到框架340。
包括桿張開元件322的內(nèi)桿315被定位在外桿310內(nèi)，所述桿張開元件322與外桿331的半球形部分的內(nèi)表面配合。內(nèi)桿315具有通道800，諸如RF消融探頭、活檢穿刺針或類似物可以被插入到所述通道中。外科裝置可以通過入口點371插入到定位器150中、穿過通道800并且在出口點372離開定位器150。所述通道800可以是圓柱形形狀。作為另一選擇，通道800可以是多邊形或三角形，從而使通道800的側(cè)面牢固地夾緊手術(shù)裝置。內(nèi)桿315的近端包括切口318，該切口允許桿頭319卡鎖在旋鈕380中的凹槽470中。旋鈕380具有與外桿傾斜表面323接合的傾斜表面326。握住旋鈕380并且將其旋轉(zhuǎn)到一側(cè)可牽引內(nèi)桿315通過外桿，由此牽引外桿的半球形部分331進入配合框架半徑341。狹槽311允許桿半徑330擴張并且反作用力在選擇方向固定外桿310的角位置，從而鎖定任何被插入的手術(shù)裝置的軌跡。在此使用的軌跡表示手術(shù)裝置進入患者體內(nèi)的路徑。
在一個實施例中，框架340由鉸接接頭連接到支架325。框架340包括鉸銷342，該鉸銷配合保持架325的鉸槽343(hinge recess)。卡桿391接合卡扣392，以將框架340固定在保持架325內(nèi)。使卡桿391和卡扣392脫離接合允許框架340被轉(zhuǎn)出保持架325，以允許外科醫(yī)生接近患者170的皮膚。保持架325具有抵靠在患者170的皮膚上的底面327。桿半徑330的中心位于底面327上或緊靠其下方，以使桿半徑330的中心接觸患者170。在該實施例中，由于桿半徑330的半球形狀，桿半徑330的角旋轉(zhuǎn)的中心在患者170的皮膚表面處或其附近，而不會產(chǎn)生明顯的皮膚變形。將所述旋轉(zhuǎn)中心放置在皮膚表面處或其附近使通過皮膚中切口的角運動的范圍最大化，并且使所需切口的尺寸最小化。在一個實施例中，保持架325具有卡接端303，該卡接端可以被連接到固定裝置190的匹配插口304中。保持架325也可以利用柔性穩(wěn)定器350來相對于患者170固定保持架325的位置。柔性穩(wěn)定器350具有環(huán)形粘合劑316和患者粘合劑317，所述環(huán)形粘合劑使其能夠附著到保持架325的平坦區(qū)域327，所述患者粘合劑附著到患者170?；颊哒澈蟿?17被可剝離的覆蓋物355覆蓋以防止在定位器150最后放置到患者170上之前柔性穩(wěn)定器350的粘結(jié)。
將限深器組件320置于旋鈕380的頂部并且由偏轉(zhuǎn)指狀件360連接到外桿310。限深器組件320由傳感器框架385、端盤370、兩個按鈕閂390(button catch)及其對應(yīng)的彈性條帶395組成。偏轉(zhuǎn)指狀件的擱架(shelf)365接合端盤370的唇緣366。限深器320利用嵌入到傳感器框架385中的定位器傳感器155來向控制裝置140傳遞定位器150的位置和方向。傳感器框架385容納按鈕閂390以及它們各自的彈性條帶395。擠壓按鈕閂390使偏轉(zhuǎn)指狀件360彎曲并且從外桿310釋放限深器組件320。端盤370覆蓋限深器組件320并且被固定就位。
在一個實施例中，將可動開閉器345連接到外桿310并且防止手術(shù)裝置通過定位器150的通道800。開閉器345包括開閉器止擋件307，該開閉器止擋件通過窗式進出口306并且伸入到通道800中。開閉器345由彈性環(huán)305保持就位，該彈性環(huán)允許開閉器345樞轉(zhuǎn)。插入到定位器150中的手術(shù)裝置在一個已知的固定參考位置停靠在開閉器止擋件307上。從窗式進出口306牽引但并不是卸除開閉器345，以從通道800去移開閉器止擋件307，從而允許手術(shù)裝置通過定位器150。在一個替代實施例中，開閉器345可以通過由彈簧偏壓的鉸接接頭連接到外桿310。在開閉器345上施加壓力導致其樞轉(zhuǎn)并且從通道800上移開閉器止擋件307。插入件335可以被放置在通道800中以適應(yīng)不同直徑的手術(shù)裝置。
現(xiàn)在參考圖4A和4B，即本發(fā)明第一方面的第二實施例，定位器150′包括容納在外桿310′中的定位器傳感器155′，該定位器傳感器用封裝的環(huán)氧樹脂314′保持就位并且連接到控制裝置140′。該替代實施例并不包括如前面的實施例所述的限深器組件320或開閉器345。然而，與前面的實施例相同，內(nèi)桿315′的近端具有切口318′，該切口能夠使桿頭319′卡鎖到旋鈕380′的凹槽470′中。在本實施例中，蓋460′插入到桿頭319′內(nèi)，以使其牢固地保持就位。插入件335′可以被放置到通道800′中以適應(yīng)不同直徑的手術(shù)裝置。
與本發(fā)明第一方面的第一實施例相同，旋鈕380′具有與外桿傾斜表面323′接合的傾斜表面326′。握住旋鈕380′并且將其旋轉(zhuǎn)到一側(cè)可牽引內(nèi)桿315′通過外桿，并由此將外桿的半球形部分331′牽引入框架340′的配合框架半徑341′。狹槽311′允許外桿310′的桿張開元件322′的桿半徑330′擴張并且反作用力在選擇方向固定外桿310′的角位置，從而鎖定任何被插入的手術(shù)裝置的軌跡。
在一個實施例中，框架340′由鉸銷342′連接到保持架325′，該鉸銷與保持架325′的鉸槽343′配合?？U391′接合卡扣392′以將框架340′固定在保持架325′內(nèi)。保持架325′具有卡接端303′，該卡接端可以被連接到固定裝置190′的匹配插口304′中，以將定位器150′保持就位。保持架325′也可以利用柔性穩(wěn)定器350′來相對于患者170′固定保持架325′的位置。柔性穩(wěn)定器350′具有環(huán)形粘合劑316′和患者粘合劑317′，所述環(huán)形粘合劑使其能夠附著到保持架325′上的平坦區(qū)域327′，所述患者粘合劑附著到患者170′?；颊哒澈蟿?17′被可剝離覆蓋物355′覆蓋以防止在定位器150′最后放置到患者170′上之前柔性穩(wěn)定器350′的粘結(jié)。
現(xiàn)在參考圖5，在一個實施例中，通過使卡桿391與卡扣392脫離接合，定位器的桿組件300可以被旋轉(zhuǎn)以暴露患者的皮膚。在保持架325內(nèi)的四個狹槽410用作皮膚刻痕導向器，使手術(shù)刀能夠在所述狹槽之間產(chǎn)生經(jīng)皮切口以便容易地通過皮膚插入手術(shù)裝置?？U391和卡扣392的再次接合使外桿310返回到其在定位器150內(nèi)的固定位置。在一個替代實施例中，桿組件300可以使用多個卡扣而非鉸接接頭連接到保持架325，從而將桿組件300從保持架325上移除以暴露皮膚。在又一個替代實施例中，可以通過通道800插入手術(shù)刀來切割皮膚，而不用從保持架325上移除桿組件300。
現(xiàn)在參考圖6A和6B，在一個實施例中，限深器組件320包括按鈕閂390，該按鈕閂允許從外桿310上移除限深器組件320。當定位器150處于解鎖位置時，旋鈕380覆蓋其中一個按鈕閂390以阻止從外桿310上移除限深器320。將旋鈕380旋轉(zhuǎn)到鎖定位置可暴露第二按鈕閂390。擠壓按鈕閂390使通孔397對準，并且允許限深器組件320從外桿310上被移除。
現(xiàn)在參考圖6C，6D和6E，在一個實施例中，按鈕閂被連接到傳感器框架385的支柱430的彈性條帶395偏壓。擠壓按鈕閂390可拉伸彈性條帶395并且對準通孔397。使用夾持器而且不帶定位器傳感器155的限深器320的構(gòu)造的一個替代實施例在圖6D和6E中被示出。
現(xiàn)在參考圖7A，7B，7C和7D，當按鈕閂390被擠壓時使通孔397對準。消融探頭180可以通過通孔397插入到通道800中直到它在一個已知的固定參考位置停靠在開閉器止擋件307上。擠壓按鈕閂390使偏轉(zhuǎn)指狀件運動，以允許限深器320從外桿310上被移除并且被定位在消融探頭180上。當按鈕閂390被釋放時，通孔397變得不對準并且夾緊消融探頭180。通孔397用作夾持器，以在消融探頭180上固定限深器320的位置。
現(xiàn)在參考圖8A和8B，本發(fā)明第一方面的第三實施例包括滑動盤310″，在保持架325已被附著到患者之后該滑動盤允許外科醫(yī)生調(diào)整插入點。當在此使用時，插入點是在患者的皮膚上消融探頭被插入之處的點。在圖8A和8B所示的實施例中，桿組件200″具有單根桿210″，該桿在其遠端帶有半球形部分231″。所述半球形部分231″具有桿半徑230″和抵靠患者250″的底面，所述桿半徑安置在框架240″的相應(yīng)框架半徑241″內(nèi)。桿半徑230″和框架半徑241″起到類似于球窩接頭的作用，從而允許桿210″相對于框架240″旋轉(zhuǎn)。因此，桿半徑230″的角旋轉(zhuǎn)的中心在患者250″的皮膚表面處或其附近而不會產(chǎn)生明顯的皮膚變形，從而使通過患者250″的皮膚中較小切口的運動的范圍最大化。鎖定旋鈕220″由螺紋表面連接到桿210″。鎖定旋鈕220″具有承載在圓盤元件245″上的鎖定旋鈕半徑233″。所述圓盤元件245″又承載在框架240″上。
桿210″的軸線260″確定了定位器150″的軌跡。握住旋鈕215″并且朝一個方向運動它將導致桿210″圍繞桿半徑230″的中心樞轉(zhuǎn)，從而改變定位器150″和任何被插入的手術(shù)裝置的軌跡。半球形部分231″上的底面將輕輕地在患者250″的皮膚上搖動，從而允許桿半徑230″的中心與患者保持接觸。桿半徑230″將靠著框架240″上的抵接的相應(yīng)半徑滑動。另外，鎖定旋鈕半徑233″將靠著圓盤元件245″上的相鄰半徑滑動，從而在框架240″中的狹槽內(nèi)運動圓盤元件245″。
當軌跡被設(shè)計之后，鎖定旋鈕220″可以用來將桿210″鎖定到固定位置。朝一個方向旋轉(zhuǎn)鎖定旋鈕220″將迫使鎖定旋鈕半徑233″靠在圓盤元件245″中的匹配半徑上，并且在桿半徑230″抵靠框架240″的點處抵抗框架240″牽拉半球形部分231″。反作用力將把桿210″鎖定在所選擇的位置處。
當基座320″被固定在適當位置之后，滑動盤310″允許調(diào)整手術(shù)裝置的插入點?？蚣?40″由鉸接接頭連接到平臺300″上。平臺300″具有滑動盤310″，該滑動盤置于基座320″上?？梢酝ㄟ^運動保持架320″之上的滑動盤310″而改變所述插入點。環(huán)330″包括與保持架320″的螺紋表面225″接合的螺紋表面335″。朝一個方向旋轉(zhuǎn)環(huán)330″將迫使環(huán)330″的邊緣靠在滑動盤310″上。來自環(huán)330″和保持架320″的摩擦力將固定滑動盤310″的位置。
在該替代實施例中，定位器傳感器175″被嵌入到桿210″的旋鈕部分215″中。定位器傳感器175″安裝導線進入桿狹槽207a″，穿過內(nèi)狹槽206″并且在桿狹槽207b″處離開。定位器傳感器175″的導線然后經(jīng)過框架240″并且終止于邊緣卡208″。定位器發(fā)射器178″被嵌入到夾持器臂260″中，所述夾持器臂將被連接到框架240″上。定位器發(fā)射器178″的導線被封裝在電纜265″內(nèi)。夾持器臂260″包括在其中一個彎曲構(gòu)件290″中的嵌入式邊緣卡280″，該邊緣卡與框架240″中的邊緣卡208″相配合。來自框架240″中的邊緣卡208″的導線與嵌入到夾持器臂260″中的邊緣卡280″連接。彎曲構(gòu)件290″的末端295″卡鎖在框架240″的槽297″內(nèi)。夾持器臂260″的接頭片296″鉤住平臺300″中的凹槽298″以將夾持器臂260″保持就位。
定位器150″包括皮膚刻痕導向器330″，該皮膚刻痕導向器輔助外科醫(yī)生使經(jīng)皮切口與桿組件200″的中心對準。平臺300″包括桿鉸鏈315，該桿鉸鏈允許桿組件200″被轉(zhuǎn)離平臺300″的中心。平臺300″包括皮膚刻痕導向器鉸鏈321″，該皮膚刻痕導向器鉸鏈使皮膚刻痕導向器360″能夠旋入平臺300″的中心，從而使皮膚刻痕導向器330″中的狹槽與平臺300″中孔的中心對準。當未使用時，皮膚刻痕導向器330″被轉(zhuǎn)出平臺300″。保持架320″包括粘合劑340″，以將定位器150″附著到患者120″。粘合劑340″具有可剝離覆蓋物350″，以防止在定位器150″的最后放置之前粘合劑340″的粘結(jié)。插入件190″可以被放置到桿210″中以適應(yīng)不同直徑的手術(shù)裝置。
現(xiàn)在參考圖9A和9B，在本發(fā)明第一方面的第四實施例中，定位器900采用圓頂結(jié)構(gòu)從而便于改變手術(shù)裝置的軌跡。定位器900包括桿902，該桿在其遠端帶有桿張開形元件904。桿張開形元件904安置在框架908的相應(yīng)框架半徑905內(nèi)，并且起到類似于球窩接頭的作用。桿902具有用于插入手術(shù)裝置的通道926。桿902包括容納定位器傳感器(未示出)的傳感器臂906。將框架908置于保持架910內(nèi)并且被連接到下部圓頂912處。下部圓頂912具有指狀件914，所述指狀件接合保持架910的唇緣916，以將下部圓頂912連接到保持架910上。卡扣918樞轉(zhuǎn)地安裝在保持架910上。按壓卡扣918可釋放下部圓頂912的指狀件914中的一個，并且允許從保持架910上移除下部圓頂912。從保持架910移除下部圓頂912也從保持架910移除了框架908，從而允許外科醫(yī)生甚至在保持架910被固定就位之后接近患者的皮膚?？梢允褂萌嵝苑€(wěn)定器(未示出)將保持架910固定到患者身上，或者在一個替代實施例中，保持架910可以包括能夠被連接到固定裝置的夾持端。上部圓頂920?？吭谙虏繄A頂912上。來自位于傳感器臂906中的定位器傳感器(未示出)的導線可以通過上部圓頂920中的狹槽908以將定位器傳感器連接到控制裝置。桿902通過上部圓頂920內(nèi)的套環(huán)922。包括螺紋表面的旋鈕924接合桿902上的螺紋表面。旋鈕924包括通道926，手術(shù)裝置可以插入到所述通道中。
上部圓頂920和下部圓頂912的構(gòu)造允許外科醫(yī)生操縱定位器900的軌跡。上部圓頂920在下部圓頂912的表面上滑動，以允許桿902旋轉(zhuǎn)。外科醫(yī)生可以通過握住和運動旋鈕924來改變插入的角度，從而改變桿902和手術(shù)裝置將被插入到其中的通道926的角度。插入的角度被圍繞桿902的套環(huán)922和下部圓頂912的頂部邊緣之間的接觸限制。下部圓頂912中的狹槽930和框架半徑905中的匹配框架狹槽934增加了插入的角度的范圍，并由此增加了軌跡的范圍。套環(huán)922可以被插入到狹槽930中以增加插入的角度。當套環(huán)922被插入到下部圓頂912中的狹槽930中時，桿902被插入到框架半徑905中的匹配框架狹槽934中。上部圓頂920上的箭頭932指示當上部圓頂920被對準時，使得套環(huán)922可以被插入到下部圓頂912中的狹槽930內(nèi)而不會由于傳感器臂906而發(fā)生干涉。下部圓頂912可以在保持架910內(nèi)旋轉(zhuǎn)360°，由此允許外科醫(yī)生按照需要重定位狹槽930和框架狹槽934。
一旦建立優(yōu)選的軌跡，外科醫(yī)生可以鎖定定位器900的軌跡?？梢酝ㄟ^握住和旋轉(zhuǎn)旋鈕924而鎖定所述軌跡。朝一個方向旋轉(zhuǎn)旋鈕924將向上牽引桿902通過套環(huán)922，從而將桿902的桿張開元件904牽引到匹配框架半徑905內(nèi)。同時，旋鈕924的底部將向下壓套環(huán)922。反作用力在所選擇的方向固定桿902的角位置，從而鎖定被插入到通道926中的手術(shù)裝置的軌跡。
在本發(fā)明第一方面的第五實施例中，限深器組件320可以獨立于定位器150的其余部分被使用。限深器組件320可以與固定幾何形狀的手術(shù)裝置一起使用，以控制手術(shù)裝置插入到患者170體內(nèi)。首先，包括定位器傳感器155的限深器組件與插入點相關(guān)聯(lián)。接著，限深器組件被定位在具有已知的固定幾何形狀的手術(shù)裝置上。手術(shù)裝置的末端必須位于相對于限深器組件的已知參考點。使用手術(shù)裝置的已知幾何形狀以及參考點和限深器的位置和方向，當插入到患者170體內(nèi)時，控制裝置140能夠計算手術(shù)裝置的末端的位置。在所述圖中，與針狀手術(shù)裝置一起示出了限深器。然而，如果幾何形狀已知并且被輸入到控制裝置140內(nèi)，限深器組件可以與任何固定幾何形狀的手術(shù)裝置一起使用。
將治療靶標映射到組織上的方法現(xiàn)在參考圖10A和10B，本發(fā)明第二方面涉及用于治療患者體內(nèi)的腫瘤或損傷的方法。本方法的一個實施例在步驟500開始設(shè)置裝置。用于腹腔鏡檢查程序的設(shè)置程序已經(jīng)被合理建立并且記載在單獨的手術(shù)參考資料中。任何制造商的消融探頭都可以用于該實施例。消融探頭180如制造商的產(chǎn)品說明中所提及的那樣被利用。該方法并不限于使用消融探頭并且可應(yīng)用于任何手術(shù)裝置的控制。在一個實施例中，如圖1B和2中所示，提供了容納鍵盤161、鼠標162和顯示屏160的移動車210并且將該移動車連接到控制裝置140。帶有超聲探頭傳感器120的超聲探頭支架125被安裝到超聲探頭110上。超聲系統(tǒng)100和定位器傳感器155也也連接到控制裝置140。將腹腔鏡攝像機115連接到單獨的手術(shù)室監(jiān)視器116。
在步驟510中將固定裝置190安裝在手術(shù)室病床導軌195上，從而使固定裝置的自由遠端以輕摩擦狀態(tài)位于插入點附近。固定裝置190具有支承發(fā)射器192的第二剛性臂191。發(fā)射器192在該方法中用作參考點并且被連接到控制裝置140。將定位器150連接到固定裝置190的自由端。在該方法的步驟520中，外科醫(yī)生將腹腔鏡攝像機115和超聲探頭110通過它們相應(yīng)的套管針到達組織部位。
在步驟530中，外科醫(yī)生校準超聲探頭110和定位器150。在一個實施例中，超聲探頭110上超聲探頭傳感器120的位置由控制裝置140獲知。在一個替代實施例中，外科醫(yī)生可以使用鍵盤161和鼠標162輸入關(guān)于超聲探頭傳感器120的物理位置的信息。在一個實施例中，控制裝置140、定位器傳感器155在定位器150上的位置是已知的。在一個替代實施例中，外科醫(yī)生可以輸入關(guān)于定位器傳感器155的物理位置的信息。在又一可替換的實施例中，入口點371和出口點372的位置、以及由此通道800相對于定位器傳感器155的位置和方向可以由控制裝置140計算。為了計算入口點371和出口點372的位置，外科醫(yī)生首先必須將入口點371放置在一個固定位置，例如校準點193(如圖2中所示)處。外科醫(yī)生然后必須圍繞入口點371樞轉(zhuǎn)定位器150，以將入口點371保持在校準點193處。在樞轉(zhuǎn)運動期間，定位器傳感器155轉(zhuǎn)錄集中在入口點371處的球形的一部分。通過計算由定位器傳感器155轉(zhuǎn)錄的球形的中心，控制裝置140能夠確定定位器傳感器155和入口點371之間的關(guān)系。類似地，如果外科醫(yī)生將出口點372放置在校準點193處并且圍繞出口點372樞轉(zhuǎn)定位器150，控制裝置140能夠確定出口點372相對于定位器傳感器155的位置?；谌肟邳c371和出口點372的位置，控制裝置140能夠計算被插入到定位器150的通道800中的手術(shù)裝置的軌跡。
外科醫(yī)生還可以在步驟530中校準超聲成像系統(tǒng)?？刂蒲b置140可以利用由現(xiàn)有超聲成像系統(tǒng)產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)?？刂蒲b置140可以使用由超聲成像系統(tǒng)傳遞到顯示屏160的輸出數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)不僅可以包括一部分身體體積的超聲2D圖形，而且包括諸如患者姓名這樣的附加信息。為了校準超聲系統(tǒng)，外科醫(yī)生或技師可以識別包含身體體積的2D圖形的顯示屏160的一部分。一旦顯示屏的該部分被識別，控制裝置140能夠確定身體體積的2D圖形和超聲探頭傳感器120的位置之間的關(guān)系，以確定身體體積的2D圖形相對于發(fā)射器192的位置，所述發(fā)射器起到參考點的作用。
現(xiàn)在參考圖10A，10B和11，在步驟540中，控制裝置140以超聲采集模式啟動并且超聲探頭110用來采集需要的組織圖像。外科醫(yī)生可以使用超聲探頭110來產(chǎn)生一部分身體體積的2D圖形。通過運動超聲探頭110，外科醫(yī)生可以產(chǎn)生由身體體積的一系列2D圖形組成的數(shù)據(jù)集。當超聲探頭110產(chǎn)生2D圖形時，通過使用從超聲探頭傳感器120接收的位置信息，控制裝置140“堆疊”2D圖形以產(chǎn)生身體體積的一部分的3D圖像或模型。在采集模式中，外科醫(yī)生能夠查看顯示屏160上的3D圖像以保證在3D圖像中清晰可見腫瘤組織。如圖11中所示，控制裝置140可以在顯示屏160上產(chǎn)生三個正交視圖和圖像的傾斜模擬3D視圖。在一個實施例中，外科醫(yī)生能夠產(chǎn)生圖像的數(shù)個數(shù)據(jù)集并且選擇最佳數(shù)據(jù)集，從該最佳數(shù)據(jù)集產(chǎn)生治療計劃。
現(xiàn)在參考圖10A，10B和12，在步驟550中，外科醫(yī)生使用控制裝置140滾動顯示3D圖像，從而操縱所述視圖來識別腫瘤的輪廓。在一個實施例中，外科醫(yī)生能夠使用多種方法識別腫瘤的輪廓，包括使用鼠標、觸針或光筆進行徒手繪圖。另外，外科醫(yī)生能夠在任何正交視圖中選擇感興趣的圓形區(qū)域。通過在每個正交視圖中選擇圓形區(qū)域，外科醫(yī)生可以有效地描繪出組織體積的輪廓。用于畫出圓圈的軟件方法在現(xiàn)有技術(shù)中已被完善。在本實施例中，外科醫(yī)生可以通過使用鼠標在一個正交視圖上選擇兩個點來限定一個圓。第一點定義該圓的中心。離第一點一段距離的第二點形成所述半徑。在一個實施例中，在步驟550中選擇的三個圓中的每一個在3D圖像內(nèi)限定數(shù)據(jù)的柱面或圓柱?？刂蒲b置140分析三個柱面的交集以限定腫瘤體積。外科醫(yī)生也可以利用諸如切割平面這樣的附加繪圖工具來定義腫瘤體積的輪廓。通過在任何一個正交視圖上選擇兩個點來形成一條直線，外科醫(yī)生可以限定一個切割平面。通過在所述平面的一側(cè)上選擇第三點，外科醫(yī)生可以丟棄或刪除所述切割平面的所述側(cè)上的所有數(shù)據(jù)。替代實施例可以包括利用另外的幾何形狀和用于限定這樣的形狀的方法。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解存在用于限定體積的各種方法。
一旦腫瘤的輪廓被建立，在步驟560中控制裝置140使用所述輪廓來處理腫瘤體積。如圖12中的模擬3D視圖所示，控制裝置140可以從顯示屏160上去除腫瘤輪廓外側(cè)的所有數(shù)據(jù)?？刂蒲b置140也可以分析由外科醫(yī)生識別的所述腫瘤輪廓內(nèi)的數(shù)據(jù)。一般而言，腫瘤組織的密度與正常組織的密度不同。通過比較由像素密度所代表的相對組織密度，控制裝置140能夠識別腫瘤組織并且進一步細化腫瘤輪廓。
在一個替代實施例中，外科醫(yī)生可以識別顯示屏160上的作為腫瘤的一部分的點?？刂蒲b置140可以比較由外科醫(yī)生所選擇的點的組織密度與周圍組織的密度。通過確定圖像中組織密度發(fā)生變化的區(qū)域，控制裝置140可以識別腫瘤體積?？刂蒲b置140然后可以加亮在顯示屏160上顯示的每個視圖中的腫瘤體積的邊界。在步驟570中，腫瘤體積作為3D透視圖被顯示在顯示屏160上，所述3D透視圖可以被處理和測量。
在步驟580中，外科醫(yī)生可以應(yīng)用余量偏差來擴展腫瘤體積以用于消融計劃?；谠摂U展體積，外科醫(yī)生可以選擇合適的消融探頭180并且輸入所選擇的探頭消融參數(shù)，例如長度、消融直徑和與物理探頭末端偏離的消融直徑?？梢允褂面I盤161將所述參數(shù)和鼠標162輸入到控制裝置140中。
現(xiàn)在參考圖10A，10B和13，在該方法的步驟590中，一旦外科醫(yī)生對在采集模式中采集的圖像滿意，控制裝置140被更新為計劃模式。當在此使用時，治療體積是當消融探頭180保持靜止并被供能時受到消融探頭180影響的組織的體積。靶標治療體積是將要用消融探頭消融或治療的組織的體積。在計劃模式中，外科醫(yī)生可以基于消融探頭180的消融參數(shù)將靶標治療體積放置到腫瘤體積上，直到實現(xiàn)期望的覆蓋度或“映射方案”。外科醫(yī)生可以使用諸如鼠標162這樣的輸入裝置引導顯示屏160上的光標以選擇靶標治療體積的位置。顯示屏160上的編號的參考表以靶標治療體積將要被治療的順序列出了靶標治療體積。通過處理所述參考表，外科醫(yī)生可以改變治療順序或刪除靶標治療體積?？刂蒲b置140中的軟件允許評估腫瘤體積覆蓋度。在一個實施例中，控制裝置140指示未包含在任何所述靶標治療體積中的腫瘤體積的任何部分。在一個替代實施例中，控制裝置140可以自動地計算靶標治療體積并且產(chǎn)生映射方案。在步驟600中，控制裝置140將單個的靶標治療體積位置動態(tài)地顯示在正交和3D視圖上。治療體積可以用顏色編碼，以允許外科醫(yī)生區(qū)別所選擇的治療體積、已經(jīng)被治療的靶標治療體積和仍待治療的靶標治療體積。
現(xiàn)在參考圖10A，10B和14，在步驟610中，在定義了映射方案之后，控制裝置140被更新為治療模式。在治療模式中，選擇的治療體積、即下一個待治療的靶標治療體積被加亮，并且定位器軌跡被指示在顯示屏160上。所述軌跡是從定位器150發(fā)出的假想的直射線，所述假想的直射線指示了患者體內(nèi)消融探頭180的投射路徑。當定位器150被移動時軌跡線在顯示屏上被更新。控制裝置140能夠基于定位器傳感器155相對于發(fā)射器192的位置和方向計算定位器軌跡150，所述發(fā)射器192用作參考點。定位器傳感器155相對于通道800固定，消融探頭180將被插入到所述通道中。如上所述，由使用發(fā)射器192作為參考點的控制裝置140產(chǎn)生身體體積的3D圖像。該共同參考點允許控制裝置140將定位器150的軌跡投射到顯示屏160上的正交、模擬和3D視圖上。
使用所述投射軌跡，外科醫(yī)生可以選擇用于消融探頭180的插入點?？梢允苟ㄎ黄?50在皮膚表面上運動并且外桿310的角度可以被調(diào)整，直到定位器軌跡和插入點處于期望的位置。一旦定位器150處于期望的插入點，將可剝離蓋物355從柔性穩(wěn)定器350上除去并且將定位器150輕輕地壓靠在患者170上。柔性穩(wěn)定器上的患者粘合劑317將導致定位器150附著到患者170上。固定裝置190也可以鎖定到適當位置。在替代實施例中，定位器150可以僅僅由固定裝置190或者由柔性穩(wěn)定器350保持就位。
現(xiàn)在參考圖8A和8B，在又一替代實施例中，發(fā)射器178″可以被包含在夾持器臂260″內(nèi)。在該實施例中，在選擇插入點期間，夾持器臂260″必須保持靜止以提供恒定的參考點。一旦定位器150″位于插入點處，夾持器臂260″可以被連接到定位器150″的框架240″上，在該處夾持器臂將保持在固定位置處。在該點處必須使用新的參考點產(chǎn)生新的3D圖像。
現(xiàn)在參考圖5和10，在步驟620中，當卡桿391與卡扣392脫離接合時，框架340被解開?？蚣?40被旋轉(zhuǎn)以暴露保持架325內(nèi)的狹槽410。狹槽410使外科醫(yī)生能夠產(chǎn)生經(jīng)皮切口，從而允許容易地插入消融探頭180。當形成切口之后，使框架340旋回到原位并且卡桿391與卡扣392再次接合以固定框架340?；蛘撸梢酝ㄟ^通道800插入手術(shù)刀以產(chǎn)生經(jīng)皮切口。
現(xiàn)在參考圖3A，3B和10，在步驟630中，通過旋轉(zhuǎn)外桿310和利用在顯示屏160上所示的軌跡指示器，定位器150的軌跡與所選擇的治療體積對準。在一個實施例中，所述顯示屏160將指示何時定位器150的軌跡與選擇的治療體積對準。一旦軌跡被對準，通過旋轉(zhuǎn)旋鈕380可將定位器150鎖定在適當位置。旋轉(zhuǎn)旋鈕380暴露第二限深器按鈕閂390，如圖6A和6B中所示。顯示屏160指示了從定位器150在皮膚上的布置處到用于所選擇的治療體積的靶標點的距離。當在此使用時，靶標點是這樣的點，即，消融探頭的末端必須位于該點以消融靶標治療體積。在一個替代實施例中，顯示屏160可以指示用于每個靶標治療體積的靶標點。顯示屏160也可以指示何時定位器軌跡與所選擇的治療體積的靶標點對準。
在步驟640中，擠壓限深器按鈕390，從而對準通孔397并且允許消融探頭180插入到通道800中。消融探頭180被插入到定位器150中直到消融探頭180的遠端接觸開閉器止擋件307，如圖7A和7B中所示。定位器傳感器155相對于通道800固定，消融探頭180位于所述通道內(nèi)，從而使控制裝置140能夠基于定位器傳感器155的位置和方向計算被插入的消融探頭180的位置和方向。
通過使用控制裝置140的限深器模式，外科醫(yī)生可以在消融探頭180上定位限深器，從而限深器將消融探頭180在患者體內(nèi)的插入量限制為從插入點到靶標點的距離。首先，外科醫(yī)生可以使用鍵盤161或鼠標162選擇升高限深器模式。在升高限深器模式中，顯示屏160基于限深器的位置提供讀數(shù)。當限深器320沿著消融探頭軸被升高直到限深器的在消融探頭軸上高度等于如下深度時所述讀數(shù)減小為零，即，消融探頭必須被插入到所述深度以治療所選擇的治療體積。該尺寸包含用于對有效消融體積與消融探頭的身體端的任何偏差的調(diào)整，所述偏差在步驟580中由外科醫(yī)生輸入。圖7C描繪了沿消融探頭軸升高的限深器320。一旦限深器320被升高到合適高度，釋放限深器按鈕390將導致通孔397變?yōu)椴粚?。然后通?97的壁將像夾持器一樣夾住消融探頭180，從而將限深器320保持就位。圖7D描繪了插入到定位器中并且與開閉器止擋件307接觸的消融探頭180和升高到預定高度的限深器320。定位器傳感器155基于其相對于發(fā)射器192的位置將其新坐標傳遞到控制裝置140。
接著，外科醫(yī)生可以選擇插入限深器模式，從而使顯示屏160指示消融探頭必須被插入以治療所選擇的治療體積的深度。外科醫(yī)生將消融探頭180插入到患者170體內(nèi)直到限深器320返回到其在定位器150上的再接合位置處并且顯示屏160的深度讀數(shù)等于零。在步驟650中，一旦消融探頭180位于適當位置以治療所選擇的治療體積，外科醫(yī)生為消融探頭180供能以治療靶標體積。在步驟670中完成消融循環(huán)之后，外科醫(yī)生可以使用鼠標162選擇要被選擇的治療體積，以指示所選擇的治療體積的治療被完成。
在步驟680中，如果存在任何未消融的靶標治療體積，控制裝置140前進到下一個編號的靶標治療體積。顯示屏160加亮所述下一個所選擇的治療體積并且減暗屏幕上圖像中和靶標治療體積的參考列表中的已完成的靶標治療體積。
在該過程的步驟690中，外科醫(yī)生按壓限深器按鈕390并且從組織去除上移除探頭180。旋轉(zhuǎn)旋鈕380解鎖定位器軌跡。在步驟700中，該過程返回步驟630并且重復所述軌跡和治療，直到所有靶標治療體積被消融。外科醫(yī)生可以選擇在任何點再掃描腫瘤組織。在一個實施例中，控制裝置140將指示顯示屏160上的未消融的腫瘤組織。
在步驟710中，控制裝置140允許外科醫(yī)生存儲任何超聲圖像、正交2D或3D視圖或者消融計劃。所述信息可以被存儲在硬盤驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器、CD或本領(lǐng)域中已知的其它任何存儲介質(zhì)中。在該方法期間可以進行屏幕捕捉并且隨后進行打印。當在此使用時，屏幕捕捉傳遞來自顯示屏160的當前圖像并且將其存儲為圖像文件以備隨后使用。
采用腫瘤作為基準來治療腫瘤的方法本發(fā)明的第三方面涉及使用腫瘤作為基準在患者體內(nèi)消融腫瘤的方法。當在此使用時，基準是參考點。通過在完整呼吸循環(huán)期間將超聲探頭保持在固定位置，所述成像系統(tǒng)能夠采集由于呼吸導致的腫瘤活動。所述系統(tǒng)可以在其最長的駐留時間產(chǎn)生腫瘤的圖像。當在此使用時，駐留時間是在每個呼吸循環(huán)結(jié)束時吸氣和呼氣之間的短暫停頓。駐留時間圖像用來產(chǎn)生消融計劃。當控制裝置140使腫瘤活動與消融計劃圖像同步時，超聲探頭用來監(jiān)視患者的呼吸循環(huán)?？刂蒲b置140向外科醫(yī)生指示何時運動的腫瘤與消融計劃圖像對準。在一個實施例中，稍稍在腫瘤對準消融計劃圖像之前，控制裝置140將警告外科醫(yī)生，以允許外科醫(yī)生有反應(yīng)時間。通過僅僅當腫瘤與消融計劃圖像對準時插入手術(shù)裝置，該方法消除了由于呼吸運動導致的差錯。
現(xiàn)在參考圖15A和15B，在本發(fā)明第三方面的一個實施例中，在步驟1000開始設(shè)定裝置。用于腹腔鏡檢查程序的設(shè)置程序已經(jīng)被完善并且記載在單獨的手術(shù)參考資料中。如圖1B中所示，提供了容納有鍵盤161、鼠標162和顯示屏160的移動車210并且將該移動車連接到控制裝置140。帶有超聲探頭傳感器120的超聲探頭支架125被安裝到超聲探頭110上。超聲系統(tǒng)100和定位器傳感器155也被連接到控制裝置140。將腹腔鏡攝像機115連接到單獨的手術(shù)室監(jiān)視器116上。
在步驟1010中將固定裝置190安裝在手術(shù)室病床導軌195上，從而使自由遠端位于插入點附近。固定裝置190處于輕摩擦狀態(tài)以允許在適當位置進一步調(diào)整。固定裝置190具有支承發(fā)射器192的第二剛性臂191。發(fā)射器192用作參考點并且被連接到控制裝置140。將定位器150連接到固定裝置190的自由端。在該方法的步驟1020中，外科醫(yī)生使腹腔鏡攝像機115和超聲探頭110通過它們各自的套管針到達組織部位。
現(xiàn)在參考圖11，15A和15B，在步驟1030中，如上詳細敘述的那樣，外科醫(yī)生校準超聲探頭110和定位器150。在步驟1040中，控制裝置140啟動超聲采集模式并且超聲探頭110用來捕捉所需的組織圖像。當超聲探頭110移動時，其產(chǎn)生由身體體積的一系列2D圖形組成的數(shù)據(jù)集。如上面關(guān)于本發(fā)明的第二方面詳細所述的那樣，這些2D圖形被堆疊以產(chǎn)生身體體積的一部分的3D圖像。控制裝置140在顯示屏160上產(chǎn)生三個正交2D視圖和傾斜的模擬3D視圖。
在采集模式中，外科醫(yī)生能夠查看顯示器160上的模擬3D視圖和2D視圖，并且保證腫瘤組織被身體體積的圖像完全覆蓋。在一個實施例中，外科醫(yī)生能夠產(chǎn)生數(shù)個圖像并且選擇最佳圖像，從該最佳圖像產(chǎn)生治療計劃。
現(xiàn)在參考圖12，15A和15B，在步驟1050中，外科醫(yī)生使用控制裝置140滾動查看3D圖像，以處理所述視圖，從而識別腫瘤的輪廓。在一個實施例中，外科醫(yī)生能夠使用多種方法識別腫瘤的輪廓，包括使用鼠標、觸針或光筆進行徒手繪圖。另外，外科醫(yī)生能夠在任何正交視圖中選擇感興趣的圓形區(qū)域。通過在每個正交視圖中選擇圓形區(qū)域，外科醫(yī)生可以有效地描繪出組織體積的輪廓。用于畫出圓形的軟件方法在現(xiàn)有技術(shù)中已被完善。在一個實施例中，外科醫(yī)生可以通過在一個正交視圖上選擇兩個點來限定一個圓。第一點定義圓的中心。離第一點一段距離的第二點形成所述半徑。在本實施例中，在步驟1050中選擇的三個圓中的每一個在3D圖像內(nèi)定義數(shù)據(jù)的柱面或圓柱。所述軟件分析那三個柱面的交集以限定腫瘤體積。外科醫(yī)生也可以利用諸如切割平面這樣的附加繪圖工具來限定腫瘤體積的輪廓。通過在任何一個正交視圖上選擇兩個點來形成一條直線，外科醫(yī)生可以定義一個切割平面。通過在所述平面的一側(cè)上選擇第三點，外科醫(yī)生可以丟棄或刪除所述切割平面的所述側(cè)上的所有數(shù)據(jù)。替代實施例可以包括利用另外的幾何形狀和用于定義這樣的形狀的方法。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解存在用于定義體積的多種方法。本發(fā)明并不意味著局限于特定的方法。
一旦腫瘤的輪廓被建立，在步驟1060中，外科醫(yī)生識別在腫瘤上的用作基準或參考點的點。在步驟1070控制裝置140使用所述輪廓來處理腫瘤體積。如圖12中的模擬3D視圖所示，控制裝置140可以從顯示屏160上去除腫瘤輪廓外側(cè)的所有數(shù)據(jù)。在本發(fā)明第三方面的另一替代實施例中，控制裝置140可以分析由外科醫(yī)生識別的所述輪廓內(nèi)的數(shù)據(jù)。通過比較由像素密度所代表的相對組織密度，控制裝置140能夠進一步限定所述輪廓內(nèi)的腫瘤體積。在一個替代實施例中，外科醫(yī)生可以識別顯示屏160上的作為腫瘤的一部分的點?；谶x擇點的組織密度，控制裝置140可以自動地產(chǎn)生腫瘤體積的輪廓并且加亮在顯示屏160上顯示的每個視圖中的腫瘤的邊界。腫瘤體積作為3D透視圖被顯示在顯示屏160上，所述3D透視圖可以被處理和測量。
在步驟1080中，外科醫(yī)生可以應(yīng)用余量偏差來擴展腫瘤體積以用于消融計劃?；谠摂U展體積，外科醫(yī)生可以選擇合適的消融探頭180并且輸入所選擇的探頭的消融參數(shù)，例如長度、消融直徑和離物理探頭末端的消融直徑。所述消融參數(shù)可以使用鍵盤161和鼠標162輸入到控制裝置140中。
在步驟1090中，外科醫(yī)生在收集圖像數(shù)據(jù)以捕捉患者170的完整呼吸循環(huán)的同時將超聲探頭110保持在固定位置。在步驟1100中，控制裝置140記錄在呼吸循環(huán)結(jié)束時的位置極值、行進長度和駐留時間。在最長駐留時間的腫瘤體積的位置被定義為駐留位置。在步驟1110中，控制裝置140產(chǎn)生腫瘤在駐留位置的圖像，所述圖像在此被稱為駐留位置圖像。駐留位置圖像被顯示在顯示屏160上，從而允許外科醫(yī)生旋轉(zhuǎn)、經(jīng)過切除平面、放大或另外處理所述駐留位置圖像。
在步驟1120中，一旦外科醫(yī)生對在采集模式中采集的圖像滿意，控制裝置140被更新為計劃模式以產(chǎn)生映射方案。外科醫(yī)生可以基于消融探頭180的消融參數(shù)將靶標治療體積放置到腫瘤體積上，直到實現(xiàn)期望的覆蓋度或映射方案。在一個實施例中，外科醫(yī)生可以使用諸如鼠標162這樣的輸入裝置引導顯示屏160上的光標以在顯示屏160上選擇靶標治療體積的位置?？刂蒲b置140中的軟件允許評估腫瘤覆蓋度。編號的參考表以靶標治療體積將要被治療的順序列出了靶標治療體積。通過處理所述參考表，外科醫(yī)生可以改變治療順序或刪除靶標治療體積。在一個替代實施例中，控制裝置140可以自動地計算靶標治療體積并且產(chǎn)生映射方案。控制裝置140將單個的靶標治療體積位置動態(tài)地顯示在正交和3D視圖上。一旦外科醫(yī)生滿意所述映射方案，控制裝置140被更新為治療模式并且最初選擇的治療體積被加亮。
在步驟1130中，外科醫(yī)生將定位器150運動到切口區(qū)域。顯示屏160指示定位器150的軌跡和所選擇的治療體積。使用所述投射軌跡，外科醫(yī)生可以選擇用于消融探頭180的插入點。在步驟1140中，當固定裝置190仍然處于輕摩擦狀態(tài)時，將可剝離蓋物355從柔性穩(wěn)定器350上剝離，以暴露患者粘合劑317。使定位器150返回到皮膚表面，并且外桿310成角度，直到軌跡準線和插入點處于期望位置。柔性穩(wěn)定器350被輕輕地壓靠在患者身上并且固定裝置190被鎖定在適當位置。
現(xiàn)在參考圖5，15A和15B，在步驟1150中，當卡桿391與卡扣392脫離接合時框架340被解開?？蚣?40被旋轉(zhuǎn)以暴露保持架325內(nèi)的狹槽410。狹槽410使外科醫(yī)生能夠產(chǎn)生經(jīng)皮切口，以允許容易地通過皮膚插入消融探頭180。當形成切口后，將框架340旋回到原位并且使卡桿391與卡扣392再次接合。作為選擇，可以通過通道800插入手術(shù)刀以產(chǎn)生經(jīng)皮切口，從而不需要旋轉(zhuǎn)框架340。
在步驟1160中，外科醫(yī)生再次將超聲探頭110保持在固定位置，以捕捉完整的呼吸循環(huán)并且在患者的呼吸期間確定腫瘤的位置極值。在步驟1170中外科醫(yī)生指導控制裝置140采集一個或多個呼吸循環(huán)。由于麻醉，患者呼吸速率恒定并且被控制，控制裝置140能夠分析超聲圖像以監(jiān)視患者的呼吸循環(huán)。在一個替代實施例中，可以使用連接到患者170的胸部的運動檢測器或加速計來監(jiān)視呼吸循環(huán)。用于監(jiān)視呼吸的附加方法在本領(lǐng)域中是已知的。當監(jiān)視數(shù)次呼吸循環(huán)之后，控制裝置140能夠確定何時腫瘤將處于駐留位置?？刂蒲b置140控制指示器，所述指示器提示外科醫(yī)生腫瘤正接近駐留位置。所述指示器可以使用音頻或視頻暗示，例如普通光或運動棒來實現(xiàn)，以提示呼吸循環(huán)處于呼吸駐留時期。由于使用駐留位置圖像產(chǎn)生映射方案，呼吸駐留現(xiàn)在與消融映射方案同步。外科醫(yī)生使用所述指示器來定時消融探頭180的插入。在一個實施例中，當指示腫瘤正接近駐留位置時控制裝置140將允許由于外科醫(yī)生的反應(yīng)時間導致的延遲。當腫瘤處于駐留位置時通過插入消融探頭180，通過消除由呼吸導致的組織運動產(chǎn)生的誤差而提高消融探頭放置的精度。
在步驟1180中，消融探頭180被放置到定位器150中并且靶標軌跡被確定。在一個實施例中，顯示屏160將指示何時定位器180的軌跡與所選擇的治療體積對準。一旦所述軌跡被對準，通過旋轉(zhuǎn)旋鈕380將其鎖定到適當位置。如上面關(guān)于本發(fā)明的第二方面詳細所述的那樣，在步驟1190中，限深器320被升高到預定位置。然后，外科醫(yī)生等待來自控制裝置140指示腫瘤處于駐留位置的信號，然后插入消融探頭180，直到限深器320位于定位器150內(nèi)。然后在步驟1200中，外科醫(yī)生為探頭供能以消融所選擇的治療體積。在步驟1210中，當消融循環(huán)完成時，外科醫(yī)生可以使用鼠標162來選擇被選擇的治療體積，以指示靶標治療體積的治療完成。
在步驟1220中，如果存在附加的靶標治療體積，控制裝置140前進到下一個編號的靶標治療體積，加亮其位置并且減暗顯示屏上視圖中和參考表中的已完成的靶標治療體積。在步驟1230中，外科醫(yī)生按壓限深器按鈕390并且從組織上移除消融探頭180。外科醫(yī)生轉(zhuǎn)動旋鈕380以解鎖定位器150并且調(diào)整所述軌跡。在步驟1240中，通過返回到步驟1180重復該過程，直到所有的靶標治療體積被消融。外科醫(yī)生可以在任何時間選擇產(chǎn)生腫瘤組織的附加圖像。在步驟1250中，外科醫(yī)生可以選擇存儲超聲圖像、正交或3D視圖或映射方案中的任何一個。也可以在任何時間進行屏幕捕捉以用于隨后進行的打印。
盡管通過幾個實施例的描述例舉了本發(fā)明，申請人的目的并不是將附加權(quán)利要求的精神和范圍限制或局限在這樣的細節(jié)。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠進行各種其它的變化、改變和替代。例如，關(guān)于腫瘤的消融例舉了本發(fā)明的裝置和方法，但是應(yīng)當理解本發(fā)明具有其它的應(yīng)用。而且，與本發(fā)明相關(guān)的每個元件的結(jié)構(gòu)可以被替代地描述為用于提供所述元件所執(zhí)行的功能的裝置。將會理解之前的描述僅僅通過例子被提供，在不脫離附加權(quán)利要求的范圍和精神的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進行其它改進。
權(quán)利要求
1.一種用于控制手術(shù)裝置插入到患者體內(nèi)的裝置，所述裝置包括其中具有孔的基座，所述孔具有環(huán)形的表面；用于所述手術(shù)裝置的導向器，該導向器具有孔接合端，所述孔接合端向外張開；以及在所述孔接合端處的彎曲外表面，其與所述孔的環(huán)形表面相配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述孔接合端終止于底面，并且具有大致位于所述底面上的旋轉(zhuǎn)中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述彎曲外表面是半球形的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置進一步包括位置鎖定器，用于固定所述裝置相對于身體的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述裝置進一步包括軌跡固定器，用于固定所述裝置相對于身體的軌跡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置進一步包括位置指示器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，進一步包括可調(diào)節(jié)止擋件，其用于限制所述手術(shù)裝置可以被插入到身體內(nèi)的距離；用于所述位置指示器的第一固定器，其與所述導向器相關(guān)聯(lián)；以及用于所述位置指示器的第二固定器，其可操作地與所述止擋件相關(guān)聯(lián)，其中通過確定所述位置指示器在所述第一和第二固定器中的位置，所述止擋件可以被設(shè)置成使所述手術(shù)裝置可以被插入到身體內(nèi)一限定的距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，進一步包括插入指示器，從而當所述可調(diào)節(jié)止擋件被設(shè)置成將所述手術(shù)裝置可以被插入到身體內(nèi)的距離限制在所需距離時，所述插入指示器發(fā)出信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述插入指示器顯示所述手術(shù)裝置可以被插入到體內(nèi)的所述限定距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括連接到所述基座的保持架。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述保持架包括一滑動盤。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，進一步包括用于鎖定所述滑動盤的位置的盤鎖定器。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述基座通過鉸接接頭被連接到所述保持架。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述保持架包括粘合劑，從而可將所述保持架附著到患者身上。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述保持架包括用于切口形成裝置的導向器。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，進一步包括皮膚刻痕導向器，所述皮膚刻痕導向器具有樞轉(zhuǎn)地安裝在所述基座上的臂，所述臂具有至少一個狹槽，從而所述狹槽用作用于切口形成裝置的導向器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括插入件，所述插入件安置在所述導向器中并且適于接納手術(shù)裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述位置指示器是磁傳感器。
19.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述位置指示器是光學傳感器。
20.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述導向器包括外桿，該外桿具有貫穿其中的通道、其上的傾斜表面和孔接合端；以及內(nèi)桿，該內(nèi)桿同軸地位于所述外桿的所述通道內(nèi)，并且具有內(nèi)通道和鄰近所述外桿的所述孔接合端的孔接合端，所述內(nèi)桿在所述孔接合端處向外張開。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述軌跡鎖定器包括具有傾斜表面的旋鈕，所述傾斜表面與所述外桿上的所述傾斜表面配合，所述旋鈕被連接到所述內(nèi)桿，其中通過朝一個方向旋轉(zhuǎn)所述旋鈕，所述旋鈕沿著所述外桿的所述傾斜表面運動并且將所述內(nèi)桿牽引到所述外桿內(nèi)，因此所述內(nèi)桿的所述張開部分迫使所述外桿與所述孔接合，從而固定所述導向器的軌跡。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，進一步包括樞轉(zhuǎn)地安裝在所述外桿上的開閉器，所述開閉器具有伸入到所述內(nèi)桿的所述內(nèi)通道內(nèi)的可動臂，從而當所述臂被定位在所述內(nèi)通道內(nèi)部時，所述手術(shù)裝置的端在所述內(nèi)通道中的已知位置?？吭谒霰凵?。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述彎曲外表面在所述導向器的所述孔接合端處具有至少一個狹槽。
24.一種用于控制手術(shù)裝置插入到患者體內(nèi)的裝置，所述裝置包括用于所述手術(shù)裝置的導向器；位置指示器；可調(diào)節(jié)止擋件，其用于限制所述手術(shù)裝置可以被插入到身體內(nèi)的距離；用于所述位置指示器的第一固定器，其與所述導向器相關(guān)聯(lián)；以及用于所述位置指示器的第二固定器，其可操作地與所述止擋件相關(guān)聯(lián)，其中通過確定所述位置指示器在所述第一和第二固定器中的位置，所述止擋件可以被設(shè)置成使所述手術(shù)裝置可以被插入到身體內(nèi)一限定的距離。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，進一步包括連接到所述導向器的基座；位置鎖定器，其用于固定所述裝置相對于身體的位置；以及軌跡鎖定器，其用于固定所述裝置相對于身體的軌跡。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，進一步包括連接到所述基座的保持架。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于，所述保持架包括粘合劑，從而可將所述保持架附著到患者身上。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于，所述保持架包括用于切口形成裝置的導向器。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于，所述保持架包括滑動盤。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，進一步包括用于固定所述滑動盤的位置的盤鎖定器。
31.一種用于引導手術(shù)裝置的方法，所述方法包括以下步驟使用圖像導向手術(shù)系統(tǒng)相對于患者定位手術(shù)裝置導向器，所述手術(shù)裝置包括其中具有孔的基座，所述孔具有環(huán)形表面；用于所述手術(shù)裝置的導向器，該導向器具有孔接合端，所述孔接合端向外張開；以及在所述孔接合端處的彎曲外表面，其與所述孔的環(huán)形表面相配合；位置指示器；位置鎖定器，其用于固定所述裝置相對于身體的位置；以及軌跡鎖定器，其用于固定所述裝置相對于身體的軌跡；使用所述圖像導向手術(shù)系統(tǒng)來確定所述手術(shù)裝置導向器的軌跡；鎖定所述導向器的所述軌跡；以及將手術(shù)裝置插入到所述導向器中。
32.一種用于控制手術(shù)裝置插入到患者體內(nèi)的裝置，所述裝置包括可調(diào)節(jié)止擋件，其用于限制所述手術(shù)裝置可以被插入到身體內(nèi)的距離；位置指示器；用于所述位置指示器的第一固定器，其與所述手術(shù)裝置相關(guān)聯(lián)；以及用于所述位置指示器的第二固定器，其可操作地與所述止擋件相關(guān)聯(lián)，其中通過確定所述位置指示器在所述第一和第二固定器中的位置，所述止擋件可以被設(shè)置成使所述手術(shù)裝置可以被插入到身體內(nèi)一限定的距離。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，進一步包括插入指示器，從而當所述可調(diào)節(jié)止擋件被設(shè)置成將所述手術(shù)裝置可以被插入到身體內(nèi)的距離限制在所需距離時，所述插入指示器發(fā)出信號。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，所述插入指示器顯示所述手術(shù)裝置可以被插入到體內(nèi)的所述限定距離。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其特征在于，所述插入指示器是數(shù)字讀取器。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，所述可調(diào)節(jié)止擋件包括夾持器，從而所述可調(diào)節(jié)止擋件可以被安裝在所述手術(shù)裝置上。
37.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，所述位置指示器是磁傳感器。
38.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，所述位置指示器是光學傳感器。
39.一種使用手術(shù)裝置治療身體體積內(nèi)組織的方法，該方法包括以下步驟使用成像裝置收集與身體體積相關(guān)聯(lián)的圖像數(shù)據(jù)；從所述圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖像；在顯示屏上顯示所述圖像；在身體體積中選擇至少一個靶組織以用于治療；確定用于所述手術(shù)裝置的插入距離，從而當被插入到所述身體體積內(nèi)所述插入距離時所述手術(shù)裝置可以用來治療所述靶組織；提供可調(diào)節(jié)止擋件，所述可調(diào)節(jié)止擋件用于限制所述手術(shù)裝置可以被插入到身體內(nèi)的距離；在與所述手術(shù)裝置相關(guān)聯(lián)的第一固定器處放置位置指示器；在與所述可調(diào)節(jié)止擋件相關(guān)聯(lián)的第二固定器處放置所述位置指示器；確定所述位置指示器在所述第一和第二固定器中的位置，所述可調(diào)節(jié)止擋件可以被設(shè)置成使所述手術(shù)裝置可以被插入所述插入距離；設(shè)置所述可調(diào)節(jié)止擋件，以將所述手術(shù)裝置的插入限制在所述插入距離；將所述手術(shù)裝置插入所述插入距離；以及治療所述靶組織。
全文摘要
使用圖像導向手術(shù)引導手術(shù)裝置插入的裝置和方法。所述裝置包括基座，該基座可以被連接到固定裝置以將所述裝置保持就位；用于所述手術(shù)裝置的導向器。所述導向器通過半球形球窩接頭連接到所述基座，所述球窩接頭允許所述導向器的軌跡被調(diào)整。所述裝置包括可調(diào)節(jié)限深器，所述限深器控制所述手術(shù)裝置被插入到患者體內(nèi)的距離。位置指示器被連接到所述限深器。當所述限深器被設(shè)置成將所述插入距離限制在治療患者體內(nèi)的靶組織所必須的距離時，插入指示器發(fā)出信號。
文檔編號G01B7/14GK1768717SQ20051011409
公開日2006年5月10日 申請日期2005年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
發(fā)明者詹姆斯·W·沃格利, 羅伯特·佩林·吉爾 申請人:伊西康內(nèi)外科公司