配准方法和导航系统与流程

技术特征：
1.一种自动配准对象的方法，该方法包括以下步骤：-提供术前获得的对象模型，-提供至少一个标记载体，该标记载体具有多个可透视检测标记和固定在其上的至少一个标记定位元件，其中，-至少一个标记定位元件配置为提供表示标记定位元件在电磁场中的位置和取向的传感器信号，并且-至少一个标记定位元件和多个标记中的至少一个标记之间的相对距离和取向是已知的，-在对象的外表面上设置至少一个标记载体，-生成布置在外表面上的至少一个标记载体连同对象的至少一个区段的至少一个透视图像，使得在生成的透视图像中，至少一个标记载体的至少两个标记连同对象的至少一个区段是可见的，-确定布置的标记载体的至少一个标记定位元件在电磁场中的位置和取向，以及-使用所确定的至少一个标记定位元件的位置和取向以及至少一个标记定位元件和多个标记的至少一个标记之间的已知相对距离和取向和/或多个标记的另一标记与关于至少一个标记定位元件具有已知相对距离和取向的至少一个标记之间的已知空间关系，将生成的透视图像的图像点与术前获得的模型的模型点关联。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述模型点是术前获得的模型的模型表面的点，并且其中，所述模型表面对应于对象的外表面。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，-柔性标记载体布置在对象的外表面上，-多个标记固定在所述标记载体上，使得三个标记的各个组均形成与在生成的透视图像中由其他标记组形成的图案区分开的图案，并且-对象的至少两个区段在至少一个生成的透视图像中是可识别的，因为每个区段被分配给由所述标记形成的不同图案。4.如权利要求1或2所述的方法，其中，-至少两个标记载体同时布置在对象的外表面上，-至少一个透视图像由对象的至少两个区段生成，使得对于每个区段，布置的标记载体的至少两个标记连同相应区段一起在生成的透视图像中可见，并且-使用在生成的透视图像中可见的那些标记的位置来确定生成透视图像的区段之间的空间关系。5.如权利要求1或2所述的方法，其中，-在连续步骤中，标记载体布置在对象的外表面上，-在连续步骤中的每个步骤中，生成布置的标记载体连同至少一个区段的透视图像，使得标记载体的至少两个标记连同对象的相应区段在透视图像中可见，并且-使用在相应透视图像中可见的那些标记的位置来确定生成透视图像的区段之间的空间关系。6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，对于一个或多个区段的每个生成的透视图像，这些透视图像中的相应一个的图像点与所述术前获得的模型的模型点分段关联。
7.如权利要求6所述的方法，其中，根据与相应模型点关联的至少两个区段的图像点和至少两个区段之间的已知空间关系，确定配准误差。8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，包括以下步骤：-在图像显示单元上可视化术前获得的模型，使得取决于图像点与模型点的关联，对齐可视化模型，使得图像显示单元上的所述模型上的观察方向对应于一记录方向，从记录方向记录用于生成至少一个区段的透视图像的透视图像数据。9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，包括以下步骤：-通过确定术前获得的模型的至少一个模型点与生成的透视图像的对应图像点的偏差来检测对象的元件的相对运动。10.如权利要求9所述的方法，包括以下步骤：-使用所确定的偏差来分段适配术前获得的对象模型。11.如权利要求9或10所述的方法，包括以下步骤：-提供具有用于确定相对于电磁场的位置和取向的器械定位元件的器械，-确定器械定位元件在电磁场中相对于至少一个标记定位元件的位置和取向的位置和取向，-在图像显示单元上将适配的对象模型连同所述器械的至少一部分可视化，-其中，使用所确定的至少一个模型点与生成的透视图像的对应图像点的偏差来适配所述器械在所述模型的可视化中的位置和取向。12.如权利要求11所述的方法，其中，针对在生成的透视图像中可见的对象的每个区段，分段地执行所述器械在适配的模型的可视化中的位置和取向的适配。13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，包括以下步骤：-将至少一个参考定位元件布置成与对象具有固定的空间关系，所述至少一个参考定位元件配置为提供表示参考定位元件在电磁场中的位置和取向的参考传感器信号，以及-确定至少一个标记定位元件在电磁场中相对于至少一个参考标记定位的位置和取向的位置和取向。14.如权利要求13所述的方法，包括以下步骤：-确定至少一个标记定位元件相对于至少一个参考定位元件在第一时刻和在较晚的时刻的位置和取向，以及-检测所述标记定位元件相对于至少一个参考定位元件的位置和取向的位置和/或取向在较晚的时刻相对于在较早的时刻的变化。15.如权利要求1所述的方法，其中，-对象是患者的脊柱，并且脊柱的至少一个区段包括一个或多个椎骨，-术前获得的模型是脊柱的至少一部分的模型，-至少一个标记载体设置在脊柱上，-生成至少包含具有布置在其上的标记载体的椎骨的区段的至少一个透视图像，使得标记载体的多个可透视检测标记中的至少两个与至少一个椎骨一起可见，和-对于一个或多个椎骨的每个生成的透视图像，这些透视图像中的相应一个的图像点与所述术前获得的脊柱模型的模型点分段关联。16.如权利要求15所述的方法，其中，与可见椎骨相关联的透视图像的图像点与术前获
得的脊柱模型中相同椎骨的相应模型点关联。17.如权利要求15所述的方法，其中，在脊柱手术期间，多个标记载体沿脊柱同时布置，并且其中，-至少生成具有布置在其上的标记载体的椎骨的至少一个透视图像，并且-对于每个生成的透视图像，与可见椎骨相关联的透视图像的图像点与表示术前获得的脊柱模型中的相同椎骨的相应模型点关联。18.如权利要求15所述的方法，其中，通过确定术前获得的脊柱模型的至少一个模型点与生成的透视图像的对应图像点的偏差来在术中检测至少一个脊柱椎骨的相对运动。19.如权利要求15所述的方法，其中，在至少一个标记载体布置在椎骨上用于术中配准脊柱的情况下，或者在至少一个标记载体布置在脊柱上仅用于术中配准脊柱并随后移除的情况下，执行脊柱融合。20.如权利要求19所述的方法，其中，脊柱融合包括借助椎弓根螺钉、板或笼接合两个或更多个椎骨。21.如权利要求15所述的方法，其中，在至少一个标记载体布置在椎骨上用于术中配准脊柱的情况下，或者在至少一个标记载体布置在脊柱上仅用于术中配准脊柱并随后移除的情况下，将多轴螺钉拧入具有布置在其上的至少一个标记载体的相应椎骨中。22.如权利要求15所述的方法，其中，在至少一个标记载体布置在椎骨上用于术中配准脊柱的情况下，或者在至少一个标记载体布置在脊柱上仅用于术中配准脊柱并随后移除的情况下，执行微创脊柱手术。23.如权利要求15所述的方法，其中，在至少一个标记载体布置在椎骨上用于术中配准脊柱的情况下，或者在至少一个标记载体布置在脊柱上仅用于术中配准脊柱并随后移除的情况下，对脊柱执行骨髓活检。24.如权利要求15所述的方法，包括将jamshidi针插入脊柱中。25.如权利要求15所述的方法，其中，在至少一个标记载体布置在椎骨上用于术中配准脊柱的情况下，或者在至少一个标记载体布置在脊柱上仅用于术中配准脊柱并随后移除的情况下，通过将空心针插入患者体内而执行细针穿刺活检(fnab)。26.如权利要求15所述的方法，其中，所述至少一个标记载体布置在椎骨上用于术中配准脊柱，或者所述至少一个标记载体布置在脊柱上仅用于术中配准脊柱并随后移除，并且其中，插管医疗器械插入患者体内，插管医疗器械包括用于提供位置和取向信息的至少一个器械定位元件。27.如权利要求15所述的方法，其中，所述至少一个标记载体布置在椎骨上用于术中配准脊柱，或者所述至少一个标记载体布置在脊柱上仅用于术中配准脊柱并随后移除，并且其中，插管医疗器械插入患者体内，以提供用于附加医疗器械的工作通道，其中附加医疗器械包括用于提供位置和取向信息的至少一个器械定位元件。28.一种用在如权利要求1至27中任一项所述的配准方法中的标记载体，其中，-标记载体具有多个可透视检测标记和固定在其上的至少一个标记定位元件，-至少一个标记定位元件配置为提供表示标记定位元件在电磁场中的位置和取向的传感器信号，以及-至少一个标记定位元件和多个标记中的至少一个标记之间的相对距离和取向是已知
的。29.一种导航系统，配置为执行如权利要求1至27中任一项所述的配准方法，所述导航系统包括：-至少一个标记载体，具有多个可透视检测标记和固定在其上的至少一个标记定位元件，该至少一个标记定位元件配置为提供表示标记定位元件在电磁场中的位置和取向的传感器信号，并且至少一个标记定位元件和多个标记中的至少一个标记之间的相对距离和取向是已知的，-位置检测系统，具有用于产生电磁场的场发生器，并且配置用于确定至少标记定位元件在电磁场中的位置和取向，-具有x射线源和x射线检测器的x射线装置，用于记录透视图像数据，从该透视图像数据可以生成至少标记载体的透视图像，使得标记载体的至少两个标记在生成的透视图像中是可见的，以及-配准单元，配置为使用所确定的至少一个标记定位元件的位置和取向以及至少一个标记定位元件和多个标记的至少一个标记之间的已知相对距离和取向和/或多个标记的另一标记与关于至少一个标记定位元件具有已知相对距离和取向的至少一个标记之间的已知空间关系，将生成的透视图像的图像点与术前获得的模型的模型点关联。

技术总结
本发明涉及一种自动配准对象的方法，该方法包括以下步骤：-提供术前获得的对象模型，-提供至少一个标记载体，该标记载体具有多个可透视检测标记和固定在其上的至少一个标记定位元件，其中，至少一个标记定位元件配置为提供表示标记定位元件在电磁场中的位置和取向的传感器信号，并且至少一个标记定位元件和多个标记中的至少一个标记之间的相对距离和取向是已知的，-在对象的外表面上设置至少一个标记载体，-生成布置在外表面上的至少一个标记载体连同对象的至少一个区段的至少一个透视图像，使得在生成的透视图像中，至少一个标记载体的至少两个标记连同对象的至少一个区段是可见的，-确定布置的标记载体的至少一个标记定位元件在电磁场中的位置和取向，以及-使用所确定的至少一个标记定位元件的位置和取向以及至少一个标记定位元件和多个标记的至少一个标记之间的已知相对距离和取向和/或多个标记的另一标记与关于至少一个标记定位元件具有已知相对距离和取向的至少一个标记之间的已知空间关系，将生成的透视图像的图像点与术前获得的模型的模型点关联。点与术前获得的模型的模型点关联。点与术前获得的模型的模型点关联。


技术研发人员：D.穆查 K.德辛格 N.诺曼 R.赫德曼
受保护的技术使用者：因特尔赛克特耳鼻喉国际有限责任公司
技术研发日：2020.10.12
技术公布日：2022/5/10