CN112236099A

CN112236099A - 执行和评估程序的***和方法

Info

Publication number: CN112236099A
Application number: CN201980037996.4A
Authority: CN
Inventors: A·J·麦尔肯特
Original assignee: Medtronic Navigation Inc
Current assignee: Medtronic Navigation Inc
Priority date: 2018-06-04
Filing date: 2019-06-03
Publication date: 2021-01-15
Also published as: EP3801347A1; WO2019236473A1; AU2022200304A1; US10828113B2; AU2019282529A1; US20210015562A1; US20190365476A1; AU2019282529B2

Abstract

公开了一种用于执行程序的方法和***。该***可以包括导航***，该导航***至少用于协助该程序。该***可以帮助描绘对象和/或确定受试者部分的物理特性。***可以辅助执行程序和/或程序的工作流程。

Description

执行和评估程序的***和方法

技术领域

本公开总体上涉及一种用于确定成员在空间中相对于受试者的定位(包含位置和朝向)的***和方法。

背景技术

此部分提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。

可以选择各种程序修复或替换所选受试者的某些部分。例如，在人类受试者中，可以选择人类解剖学的一部分进行修复或替换。在程序过程中，可以选择微创或低创的程序。低创程序可能限制直接观察受试者内的工作区域，但可减少恢复时间和/或受试者的不适。

在用于各种程序(如外科手术、组装程序等)的导航***中，允许***械或受试者。跟踪***可以包括适当的跟踪***，例如光学、声学、电磁(EM)等。EM跟踪或导航***包括由在科罗拉多州路易斯维尔市(Louisville,Colorado)设有营业地点的美敦力导航有限公司(Medtronic Navigation,Inc.)销售的AxiEM^TM电磁导航***。AxiEM^TM电磁导航***可以包含用于产生由跟踪装置感测到的电磁场的多个线圈，所述多个线圈可以是传感器线圈，以允许使用如

外科手术导航***等导航***来跟踪和/或展示所跟踪的器械的定位。光学跟踪***包含如

跟踪***等跟踪***。光学跟踪***包含一组具有视场的相机，以对器械的定位进行三角测量。

发明内容

此部分提供对本公开的整体概述，并且并非是其完整范围或所有其特征的全面公开内容。

通常需要连接到器械的跟踪装置以允许对器械进行跟踪和导航。因此，器械通常特定于跟踪或导航***。使用者特定的器械(例如外科医生特定的器械)可能不包含跟踪装置。公开了可以被跟踪的辅助器械以及可以与辅助***一起使用以跟踪程序的进度或程度的跟踪和/或导航***。

公开了一种用于执行程序的***。程序也可以在如动物、人或其它选定的患者等活体受试者上执行。程序可以包含任何适当类型的程序，如对无生命的受试者(例如，封闭的结构、机身、底盘等)执行的程序。然而，可以使用导航***来执行程序，其中跟踪***能够跟踪选定的一个或多个项。

导航***可以用于在程序的所选部分过程中相对于受试者导航器械以执行程序。在各个实施例中，程序可以包含脊柱上的程序，如脊柱融合(即两个或更多个椎骨与选定的植入物***或组合件连接在一起)和/或椎间盘切除术。在程序的椎间盘切除术期间，去除工具(例如刮匙)可不包括跟踪装置。因此，切割或去除器械可能不会被直接跟踪和/或导航。辅助或体积检查工具可以包括跟踪装置，以允许辅助器械被跟踪和/或导航。

根据本文所提供的说明，其它应用领域将变得清楚。此发明内容中的描述和特定实例预期仅出于说明的目的且并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文中所描述的图仅出于说明所选实施例而非全部可能实施方案的目的，并且并不旨在限制本公开的范围。

图1是根据各种实施例的包括导航***的手术室的环境图；

图2是屏幕的图示，该屏幕包括没有体积信息的患者的脊柱图像；

图3A是屏幕的图示，该屏幕包括具有体积跟踪信息的患者的脊柱图像；

图3B是受试者内被跟踪的辅助或第二器械的详细环境图；

图4A是屏幕的图示，该屏幕包括具有进一步的体积跟踪信息的患者的脊柱图像；和

图4B是受试者内被跟踪的辅助或第二器械的详细环境图；

贯穿附图的若干视图，对应的附图标记指示对应的部分。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地对示例实施例进行描述。

首先参考图1，展示了导航***10。导航***10可以由一个或多个使用者(如使用者12)用于各种目的或程序。导航***10可以用于确定或***械16在体积中的定位。定位可以包含三维X、Y、Z位置和朝向两者。朝向可以包含一个或多个自由度，如三自由度。然而，应理解的是，可以确定和/或将任何适当的自由度定位信息(如至多或小于六自由度定位信息)呈现给使用者12。

***械16的定位可以辅助使用者12确定器械16的定位，即使器械16对使用者12来说是不能直接看到的。各种程序可能会挡住使用者12的视线，如进行维修或组装无生命的***(如机器人***)、组装机身或汽车的各个部分等。各种其它手术可包含外科手术，例如在活体对象上执行的脊柱手术、神经手术、定位深脑模拟探针或其它外科手术。在各个实施例中，例如，活体受试者可以是人受试者20，并且程序可以在人受试者20上执行。

然而，应理解的是，对于任何适当的程序，器械16可以相对于任何受试者来跟踪和/或导航。在人类或活体对象上跟踪或导航用于例如外科手术等手术的器械仅仅是示例性的。此外，程序的初始或选定部分可以用诸如未被跟踪或可能未被导航的第一器械15的器械进行。未被跟踪的器械15可以用于程序的选定部分，例如切除或切割。因此，在各种实施例中，仅可以跟踪可被称为第二或辅助器械的器械16，并且其具有与其相关联(例如附接)的被跟踪装置。第一器械15可能没有被跟踪或导航，并且可能没有与之关联的跟踪装置。

然而，在各个实施例中，如本文进一步讨论的，外科手术导航***10可以并入各种部分或***，如在美国专利第RE44,305号；第7,697,972号；第8,644,907号；和第8,842,893号；以及美国专利申请公开第2004/0199072号中公开的部分或***，所有专利通过引用并入本文中。可以与外科手术导航***10一起使用或用作所述外科手术导航***的组件的各种组件可以包含可操作以对受试者20成像的成像***24，如

成像***、磁共振成像(MRI)***、计算的断层扫描***等。受试者支撑件26可以用于在成像期间和/或在程序期间支撑或保持受试者20。相同或不同的支撑件可以用于程序的不同部分。

在各个实施例中，成像***24可以包含源24s。源24s可以发射和/或生成X射线。X射线可以形成撞击在受试者20上如在锥束中的锥体24c。X射线中的一些X射线穿过，并且一些X射线被受试者20衰减。成像***24可以进一步包含检测器24d，以检测未被受试者20完全衰减或阻挡的X射线。因此，图像数据可以包含X射线图像数据。进一步地，图像数据可以是二维(2D)图像数据。

图像数据可以在外科手术程序期间如通过上文讨论的成像***中的一个或多个成像***来获取，或者在外科手术程序之前获取以在显示装置32上显示图像30。在各个实施例中，即使图像数据是2D图像数据，所获取的图像数据也可以用于形成或重构选定类型的图像数据，如三维体积。

可以通过一个或多个跟踪***以可跟踪的体积或导航体积来跟踪可跟踪的器械16。跟踪***可以包含以相同的方式或多种和/或不同的方式或模式操作的一个或多个跟踪***。例如，跟踪***可以包含电磁(EM)***40，如图1所展示的。在各个实施例中，本领域的技术人员应理解的是，可以使用其它适当的跟踪***，包含光学、雷达、超声等。例如，可以使用光学***82来***械16。

本文讨论的EM***40和跟踪***仅是可与导航***10一起操作的示例性跟踪***。可在跟踪体积中相对于对象20***械16的位置。器械16的位置或所选部分然后可以用显示装置32图示为图形表示，也称为图标16i。在各个实施例中，图标16i可以叠加在图像30上和/或与图像30相邻。如本文所论述，导航***10可并入显示装置32且操作以从所选图像数据中渲染图像30、显示图像30、确定器械16的位置、确定图标16i的位置等。

参考图1，EM***40可操作以使用并入到***40中的发射线圈阵列(TCA)42产生电磁场。TCA 42可以包含一个或多个线圈分组或阵列。在各个实施例中，包含多于一个组，并且所述分组中的每个分组可以包含三个线圈，也被称为三个一组(trios或triplets)。可以通过线圈分组的线圈驱动电流为线圈供电以产生或形成电磁场。当电流被驱动通过线圈时，所产生的电磁场将延伸远离线圈42并形成导航域或体积50，如包围头部20h、脊柱椎骨20v或其它适当的部分的全部或一部分。可以通过TCA控制器和/或电源52为线圈供电。然而，应当理解的是，可以提供EM***40中的多于一个EM***，并且每个EM***可以放置在不同且选定的位置。

导航域或体积50通常限定导航空间或患者空间。如本领域中通常所理解的，可以使用器械跟踪装置56相对于患者或受试者20在由导航域所限定的导航空间中跟踪如探针等器械16。例如，器械16可以如由使用者12相对于动态参考框架(DRF)或患者参考框架***60可自由移动，所述患者参考框架***相对于受试者20是固定的。跟踪装置56、60两者都可以包含使用适当的跟踪***进行跟踪的跟踪部分，如感测并用于测量磁场强度的感测线圈(例如，形成于或放置在线圈中的导电材料)、光学反射器、超声发射器等。由于跟踪装置56相对于DRF 60与器械16连接或相关联，因此导航***10可以用于确定器械16相对于DRF 60的定位。

可以将导航体积或患者空间配准到由受试者20的图像30限定的图像空间，并且表示器械16的图标16i可以使用显示装置32在导航的(例如，所确定的)和所跟踪的定位处展示，如叠加在图像30上。可以如本领域中通常已知的那样执行患者空间到图像空间的配准并确定跟踪装置(如跟踪装置56)相对于DRF(如DRF60)的定位，包含如美国专利第RE44,305号；第7,697,972号；第8,644,907号；和第8,842,893号；以及美国专利申请公开第2004/0199072号中公开的部分或***，所有专利通过引用并入本文中。

导航***10可以进一步包含导航处理器***66和或与之通信。导航处理器***66可以包含与显示装置32、TCA 40、TCA控制器52以及其它部分的连接和/或与其的连接。例如，可在TCA控制器52与导航处理单元70之间提供有线连接。应当理解，导航处理单元70可以包括一个或多个各种类型的处理器(例如，执行所访问指令的通用处理器和/或特定处理器(例如，ASIC))。进一步地，导航处理器***66可以具有一个或多个使用者控制输入(如键盘72)，和/或具有另外的输入，如来自与一个或多个存储器***74的通信，其是集成的或经由通信***的。根据各个实施例，导航处理器***66可以包含在美国专利第RE44,305号；第7,697,972号；第8,644,907号；和第8,842,893号；以及美国专利申请公开第2004/0199072号中公开的导航处理器***，所有专利通过引用并入本文中，或者还可以包含可商购获得的由在科罗拉多州路易斯维尔市设有营业地点的美敦力导航有限公司销售的

或Fusion^TM外科手术导航***。

可以经由通信***(如TCA控制器，还可以是跟踪装置控制器52)将跟踪信息(包含与由跟踪装置56、60感测到的磁场相关的信息)传递给包含导航处理器70的导航处理器***66。因此，所跟踪的器械16的定位可以展示为相对于图像30的图标16i。各种其它存储器和处理***也可以提供有处理器***66和/或与所述处理器***通信，包含与导航处理器70和/或成像处理单元76通信的存储器***72。

如上文所讨论的，图像处理单元76可以并入到成像***24中，如O-

成像***。因此，成像***24可包含在台架78内可移动的各种部分，例如源和x射线检测器。成像***24也可以用跟踪装置80来跟踪。然而，应当理解的是，在跟踪包含器械跟踪装置56的跟踪装置时，成像***24不需要存在。而且，成像***24可以是包含MRI、CT等的任何适当的成像***。

在各个实施例中，跟踪***可以包含光学***82。光学***82可以包含一个或多个相机，所述相机观察或具有限定或包围导航体积50的视场。光学***82可以接收输入的光(例如，红外或紫外光)以确定定位或跟踪所述跟踪装置，如器械跟踪装置56。例如，在相对于彼此的固定位置处的至少两个相机可以观看器械16的跟踪装置56和患者20上的DRF 60。由于注册，跟踪***和导航***10然后可以确定器械16(包括器械的至少一部分)相对于受试者20的位置。通常，可以使用体积50的视图对位置进行三角测量。应当理解的是，光学***82可以与EM***40结合和/或可替代地用于***械16，并且也可以具有与导航处理器***66的通信线83。

来自所有跟踪装置的信息可以被传送到导航处理器70，用于确定所跟踪部分相对于彼此的定位和/或用于相对于图像30***械16。处理器70可以执行指令或被设计为分析输入的导航信号以确定器械16的位置，如在本领域中通常所理解的，如上所述。然而，如本文所讨论的，可以通过显示装置32以各种方式和各种指示显示器械16的所确定的位置。成像***24可以用于获取图像数据以生成或产生受试者20的图像30。然而，应当理解的是，也可以使用其它适当的成像***。如上文所讨论的，TCA控制器52可以用于操作和为EM***40供电。

使用显示装置32显示的图像30可以基于以各种方式从受试者20获取的图像数据。例如，成像***24可以用于获取用于生成图像30的图像数据。然而，应当理解的是，可以使用其它适当的成像***来使用利用选定的成像***获取的图像数据来生成图像30。成像***可以包含磁共振成像器、计算的断层扫描成像器和其它适当的成像***。进一步地，所获取的图像数据可以是二维或三维数据，并且可以具有随时间变化的分量，如在心律和/或呼吸周期期间对患者成像。

在各个实施例中，图像数据是利用锥束生成的2D图像数据。用于生成2D图像数据的锥束可以是成像***(如

成像***)的一部分。然后，可以将2D图像数据用于重构成像受试者(如患者20)的3D图像或模型。可以显示重构的3D图像和/或基于2D图像数据的图像。因此，本领域的技术人员应理解的是，可以使用选定的图像数据来生成图像30。

进一步地，已确定为所跟踪的器械16的定位的图标16i可以相对于图像30显示在显示装置32上。另外，出于各种目的，包含本文中进一步讨论的目的，可以对图像30进行分割。图像30的分割可以用于确定和/或界定图像中的受试者或部分。在各个实施例中，界定可以用于标识图像30内的各个部分的边界，如成像的患者的一个或多个结构的边界，如椎骨20v。因此，图像30可以包含椎骨20v的一个或多个椎骨的图像，如第一椎骨20vi和第二椎骨20vii。在各个实施例中，可以用所选图标例如图标20vi'或第二图标20vii'来表示界定。边界20vi'、20vii'可以以适当的方式并且出于各种目的而确定，这也在本文中进一步讨论。选定的解剖部分可以包括显示椎骨之间的椎间盘和/或确定椎间盘位于确定的椎骨之间。例如，在各种成像方式中，椎间盘的软组织可能不容易或不能直接看到，而使用者12容易看到椎骨的骨骼。

继续参考图1，受试者20可以包括多个椎骨，诸如第一椎骨20v₁和第二椎骨20v₂。椎骨20v可以被诸如真皮、肌肉等的软组织包围或覆盖。在执行选择的程序中，例如在脊柱融合术、椎间盘切除术或其他程序中，可以形成小切口230(图2)。小切口可允许基本上最小或低创性的程序。例如，切口的长度通常可以为大约1毫米(mm)至大约3厘米(cm)。通常，切口允许在最小化切口尺寸的同时使诸如第一器械15或第二或辅助器械16之类的器械接近所选区域，这也可能限制使用者12查看正进行程序的区域。在各种程序中，例如在脊柱融合术中，可进行椎间盘切除术。椎间盘切除术可包括去除椎间盘的一部分或全部。椎间盘通常可以是两个椎骨之间的组织，例如椎骨20v₁和20v₂。这两个椎骨可以是任何适当的椎骨，例如第三腰椎(L₃)和第四腰椎(L₄)。

如图1所示，图像30可以包括受试者的椎骨以及受试者20的其他组织。如本文进一步讨论的，椎骨的图示可以包括利用成像***24或任何适当的成像***获取的图像，或其选择的重建，诸如三维重建。

在各种实施例中，成像***24或任何适当的成像***可包括图像处理单元76，该图像处理单元可用于分析并允许操纵所选择的图像。图像可以与成像***24一起存储和/或存储在所选图像存储器112中。此外，诸如跟踪、注册等的各种指令可以存储在导航存储器74中。

根据各种实施例，使用者12可以计划或选择针对受试者20的所选程序。在计划所述程序时，使用者12可以预先确定或预先选择要操纵的解剖结构的体积。在各种实施例中，使用者12可以预先确定要在椎骨20v₁和20v₂之间移除的椎间盘的体积。例如，使用者12可以选择去除约10％至约90％，进一步包括约30％至约80％，并且进一步包括约60％至约80％。通常，使用者12可以选择去除相邻椎骨之间的椎间盘的大致中央或中间部分。使用者12可以选择保持椎间盘的选定部分，例如椎间盘的环，以辅助维持植入物(例如，椎间植入物和/或骨图)。因此，使用者可以预先确定要移除的体积量。

通过使用图像30和显示装置32，使用者12还可以具体地识别要去除的区域或体积。如上所述，可以显示选定的椎骨20vi和20vii。图标可以用于表示椎骨，例如由使用者12描绘或标识。导航处理单元70或任何适当的处理单元(例如计划处理单元)可以使用椎骨图标20vi'和20vii'来帮助确定图像30中显示的两个椎骨20v₁和20v₂之间的体积。使用者12可以具体地限定要在图像30中的选定椎骨之间去除的椎间盘的体积或体积的一部分。例如，使用者12可以使用诸如输入72之类的选择的输入来识别要被移除的体积。在各种实施例中，使用者12可以识别诸如约2立方厘米(cc)至约8cc，并且进一步包括约4cc至约6cc的选定体积。

使用者可以例如通过图标或模板来限定体积，并将模板放置在图像30附近。然后，导航***66可以确定被***械16相对于由显示装置32显示的预定体积相对于图像30的位置。此外，如本文中进一步讨论的，当被跟踪的器械16在被导航的体积50内移动时，导航***66可以用于确定被跟踪的器械16识别的体积。

继续参考图1并且进一步参考图2，显示装置32可以显示受试者20的一个或多个图像。例如，显示装置32可以显示包括轴向观察窗200、矢状观察窗210和3D观察窗218的多个窗口。使用者12可以基本上与显示装置32同时地观看窗口200、210、218中的每个视图。使用者12还可以选择要在显示装置32上观看的视图，并且查看窗口200、210、218仅是示例性的。此外，还可以显示其他信息，以供使用者12查看，例如移除体积的窗口226。移除体积的窗口226可以包括标题228，诸如体积移除(或任何适当的标题)、绝对数值体积框232和/或移除百分比框254。在程序开始时，数值框232可以示出或标识0.0cc和0％。因此，使用者12可以查看尚未从受试者20移除确定的体积的指示。

参照图3A和图3B，显示装置32可以将器械16的被跟踪或导航的位置显示为图标16i。当器械16相对于受试者20移动时，可以***械16。例如，使用者12可以通过切口230***械16。可以首先产生切口230，以允许将器械15定位在受试者20中以执行程序的初始部分。器械15可以是可用于切割或切除组织的非导航或非***械。例如，在椎间盘切除术期间，可以从椎骨20v₁和20v₂之间的椎间盘去除组织。椎间盘或椎间盘空间20d可以是两个椎骨20v₁和20v₂之间的受试者20的椎间盘。在从椎间盘20d移除组织期间，在椎间盘空间20d中可形成空隙。切割器械或组织去除器械可能无法被跟踪或导航，以允许查看或确定切除材料的位置。然而，在2009年6月2日公告的美国专利号7,542,791中公开了用被导航器械对材料进行切除的方法，该专利通过引用结合在此。

当器械15没有被导航或跟踪并且切口230具有选定的尺寸使得使用者12不能直接看到椎间盘空间20d时，被跟踪的器械16可以被移动到椎间盘空间20d中。在各种实施例中，未被跟踪的器械15可以是唯一从受试者20切割或去除材料的器械。将被跟踪的器械16移动到椎间盘空间20d中允许使用显示装置32确定或可视化被器械15切除的体积。因此，被跟踪的器械16只能被移动，而不能从受试者20切割或去除组织或材料。如本文所讨论的，器械16可在椎间盘空间20d内移动以指示用器械15切除或移除的体积。

器械16可包括用诸如光学***82之类的选定跟踪***跟踪的可跟踪构件56。器械16可以进一步包括在远端或尖端244中终止的轴或细长构件240。远侧末端244可包括选定的几何形状，例如位于细长构件240的端部的基本球形的构件。然而，远端244可以是任何合适的形状或几何形状，例如卵形、弯曲、圆柱形、椭圆形等。在各种实施例中，例如，当远端是基本上球形的或形成球的至少一部分时，远端244可具有从中心延伸到表面244s的选定半径244r(图4B)。表面244s可以是基本上光滑的或者非磨蚀的或非切割的表面，使得其可以接触椎间盘空间20d内的被切除的表面。此外，远端244的几何形状或体积可以是已知的，例如保存在存储器74中，使得其在椎间盘空间20d内的被跟踪的运动可以用于确定椎间盘空间20d内的空隙的体积。同样，可以通过未被跟踪的器械15形成器械16所放置的空隙。

被跟踪的器械16可以移动通过空隙，并且相对于不同的观察窗200、210、218，可以在显示装置32上示出被画出或示出的体积或区域250。在每个查看窗口中，可以示出体积250以显示被***械16(包括其远端244)已经移动通过的体积。因此，显示装置32可以显示远端244已经移动通过的体积的图示。如本文所讨论的，通过跟踪装置56的运动和远端244相对于其的已知位置，体积250基本上或仅被选择地“标画”。此外，图标16i可以示出器械，包括远端244i。

信息窗口可以示出通过数值232去除的体积(例如1.3cc)。此外，如上所述，使用者12可以做出预定的或预选的体积以进行切除。预定体积可以保存在导航存储器74中。因此，包括处理器70的处理器***66可以将所确定的体积的百分比或分数确定为孔的一部分。因此，还可以显示整个预定体积的一部分，例如29％。

在确定是否选择更多切除时，使用者12可以以图形方式、以数字方式作为绝对值或以数字方式作为百分比或任何其他合适的方式查看确定的体积。如果选择更多的切除，则使用者12可以撤回被跟踪的器械16并将未被跟踪的器械15定位在椎间盘空间20d内以继续切除并从其移除组织。在选定的时间量或器械15的移动之后，使用者12可随后重新***被跟踪的器械16以在通过去除组织形成的空隙内移动。该过程可以继续直到使用者确定已经去除了选定量的组织。通常，首先将器械15移除，然后将被跟踪的器械穿过切口230放入所形成的空隙中。

参考图4A和图4B，显示装置32可以显示包括其尖端24i和第二体积260的被***械图标16i。第二体积260也可以在每个查看窗口200、210、218中查看或显示。第二体积260可以基于被跟踪的器械16在椎间盘空间20d内的进一步运动。如图4B所示，被跟踪的器械16可以从第一位置移动到第二位置244'(以虚线示出)。被跟踪的器械16的运动可以允许体积260的实时显示，例如如果使用者12正在标画体积。

当移动可仅包括光滑表面244s的被***械16时，可进行体积260的标画。在标画时，显示器32可以显示具有选定颜色的体积260。颜色可以从第一颜色改变为第二颜色，以指示远端244已经在区域或体积中被跟踪。因此，使用者12可以更有效地将远端244移动到空隙的所有部分或区域。通常，所确定的体积可以仅是被跟踪的器械16在其中移动的体积。因此，还可以提示使用者12确认在椎间盘空间20d的空隙中向所有区域的移动。此外，使用者12可以确保空隙全部是第二颜色，以确认器械16已经在该区域或体积内移动了至少两次以进行确认。

第二体积260可以是在由被跟踪的器械16测量的第一体积之后的任何合适的体积。例如，如图4A所示，在值框232中可以将去除的体积标识为绝对值4.5cc。此外，在百分比或份数框254中，可以显示100％。因此，可以例如通过与从导航存储器74中调出的预定体积进行比较来向使用者通知所移除的体积等于要移除的预定体积。

参考图4B，在器械16在椎间盘空间20d内移动期间，显示装置32可以实时地，例如基本上随被跟踪的器械16的运动或及时随被跟踪的器械16的运动示出第二体积260或任何选定系列的体积。因此，使用者16可以在椎间盘空间20d内移动被跟踪的器械16，并且在椎间盘空间20d内查看由***械16确定或测量的体积的实时运动或标画。因此，使用者12可以实时查看在诸如椎间盘切除术的选定程序期间在椎间盘空间20d内产生的空隙的体积。

通过在远端244在椎间盘空间20d内的整个移动过程中跟踪远端244来确定体积。通常，使用者12使远端沿着椎间盘空间20d内和椎间盘空间20d内的开放体积内的所有表面移动。通过添加远端244的非重叠位置，确定体积。基于远端244的几何形状和尺寸，例如球体的半径，已知远端244的体积。

该体积可以由导航***10确定，例如由处理器单元70执行指令以将不重叠的体积相加在一起进行确定。因此，导航***10可以利用被跟踪的器械16基本上自动地确定体积250、260或任何适当的体积。如上所述，然后显示确定的体积。

一旦使用者12已经确定已经移除了适当数量的椎间盘并在创建了椎间盘时选定的空间体积，则使用者12可以执行附加的程序步骤。例如，使用者12可以用诸如骨移植物的选定材料填充空隙。在各种实施例中，笼子也可以被定位在被选择的图形或骨骼图形填充或填满的体积内。笼子可以包括例如Medtronic,Inc销售的Inter Fix^TM螺纹脊椎融合器的笼子。但是，可以理解，可以遵循任何适当的程序。

此外，应理解，器械16可用于跟踪或确定受试者的任何适当部分中的体积。例如，在切除肿瘤期间，例如在包括大脑在内的解剖结构的各个部分中、在脊柱附近等处切除癌性肿瘤，在切除或去除过程中可以使用未被导航的器械。此外，可以分析解剖结构的其他选定部分的体积，例如窦腔、鼻腔通道、耳道等。

被跟踪的器械16可以使用与切除器械相同的切口被定位在受试者内，并且被跟踪的器械可以在产生的空隙内移动。即使未跟踪切除器械，也可以使用在创建的空隙中跟踪被跟踪的器械来确定创建的空隙的体积。因此，被跟踪的第二或辅助器械16可以用于确定被未导航的器械切除的体积或面积。因此，使用者12可以使用选择的器械，例如程序专用器械、使用者专用器械或其他合适的器械，执行程序，同时允许基于辅助器械或第二器械的被跟踪位置确定体积或面积。

此外，应当理解，使用者12可以确定和/或导航***10可以自动确定何时和/或何处开始或包括在体积确定中。例如，一旦使用者12由于图像30向受试者20的配准而观察到远端244在椎间盘空间20d的体积内时，使用者12可以提供输入以开始体积确定和/或标画。替代地或附加地，导航***10可基于在盘空间20d处或附近的远端244的被跟踪位置自动确定以启动体积确定。

类似地，体积确定的标画可以与体积确定的启动基本一致或在其他时间。然而，通常，将通过体积确定启动来启动用于使用者20观看的体积的标画，以确定并示出所选择的体积或空间，例如切除的椎间盘空间。然而，通常，无论是否已经开始对体积或空间的确定和/或对所确定的体积和/或面积进行标画，都对器械16及其远端244进行跟踪和导航。

还应当理解，使用者12可以出于各种目的选择以操作导航***10。例如，使用者12可以基于远端244的跟踪位置查看计算的体积，例如离散的计算的体积，例如4cc。使用者12还可以或可选择地选择显示或确定预定体积的百分比，例如45％。使用者12还可以或可选择地选择以显示标画的体积，例如体积260或远端244已经通过其移动和跟踪的任何体积。使用者12可以选择为仅具有以上或者被跟踪的器械16(包括远端244)通过其被跟踪的体积的任何适当表示的仅一个、仅两个或全部三个。

提供示例实施例使得本公开全面，并且将范围全面地传达给本领域技术人员。阐述了许多具体细节，如具体部件、装置和方法的实例，以提供对本公开的实施例的透彻理解。对于本领域技术人员来说，显而易见的是，不需要采用具体细节、示例实施例可以被具体化为许多不同形式并且两者均不应解释为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，没有详细描述众所周知的过程、众所周知的装置结构和众所周知的技术。

已经出于展示和描述的目的，提供了前述对实施例的描述。其并不旨在是详尽的或限制本公开内容。特定实施例的单独要素或特征通常不限于所述特定实施例，但在可适用的情况下是可互换的，并且可以用于所选实施例中，即使没有具体地示出或描述。相同情况也可以以许多方式进行改变。这种变化并不被视作是脱离了本公开，并且所有这种修改都旨在包含在本公开的范围内。

Claims

1.一种评估程序的***，所述***包括：

可***械，其被配置为进入通过去除受试者的一部分而产生的空隙；和

导航***，其被配置为基于在所述空隙内移动期间对所述可***械的跟踪确定所述受试者的被去除部分的表示。

2.根据权利要求1所述的***，其中所述受试者的被去除部分包括在椎间盘切除术期间被去除的脊椎盘的体积。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的***，其中所述可***械包括基本非切割端，并且其中所述导航***还被配置为：

确定所述可***械的可跟踪表面；和

在所述空隙中所述可***械的基本上非切割端的运动期间，跟踪所述可***械的所述可跟踪表面。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的***，其中所述导航***被配置为通过以下基于在所述空隙内移动期间对所述可***械的跟踪确定所述受试者的被去除部分的表示：

确定在所述空隙内移动期间所述可可***械的至少远端部分已经通过的体积；和

用显示装置显示确定的体积。

5.根据权利要求4所述的***，其中用所述显示装置显示确定的体积包括显示确定的体积的量的表示。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的***，其中所述导航***还被配置为存储与所述受试者的所述部分相对应的预定体积。

7.根据权利要求6所述的***，其中所述导航***被配置为基于在所述空隙内移动期间跟踪所述可***械确定所述空隙的体积，并且其中所述导航***还被配置为显示确定的所述空隙的体积相对于存储的对应于所述受试者的所述部分的预定体积的量。

8.根据权利要求7所述的***，其中所述导航***还被配置为通过以下显示确定的所述空隙的体积相对于存储的对应于所述受试者的所述部分的预定体积的所述量：

显示第一颜色以图示所述可***械已移动通过的第一体积；和

用所述显示装置显示第二颜色，以图示所述可***械没有移动通过的第二体积。

9.根据权利要求8所述的***，其中所述第一颜色或所述第二颜色中的一种是图像表示颜色，并且所述第一颜色或所述第二颜色中的另一种不同于所述图像表示颜色。

10.根据权利要求8或9中任一项所述的***，其中所述导航***被配置为当所述可***械在所述空隙内移动时，更新所述图示以实时显示所述第一颜色。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的***，其中所述器械是第一器械，其中所述***还包括第二器械，所述第二器械被配置为去除所述受试者的所述部分，并且其中所述第二器械未被所述导航***跟踪。

12.一种用于确定在外科手术程序中去除的脊柱的一部分的***，所述***包括：

可***械，其被配置为进入由于去除脊柱的一部分而产生的空隙；和

导航***，其被配置为：

在所述空隙内移动期间，至少跟踪可***械的远侧部分；

基于在所述空隙内移动期间至少跟踪所述可***械的远侧部分确定所述空隙的体积；和

用显示装置显示确定的所述空隙的体积的表示。

13.根据权利要求12所述的***，其中所述导航***还被配置为存储与所述脊柱的所述部分相对应的预定体积。

14.根据权利要求13所述的***，其中所述导航***被配置为通过显示去除的预定体积的量的表示，用所述显示装置显示确定的所述空隙的体积的所述表示。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的***，其中所述导航***被配置为显示所述可***械的所述远侧部分已经移动通过的第一体积和所述可***械的所述远侧部分没有移动通过的第二体积。

16.根据权利要求15所述的***，其中所述导航***示出具有第一颜色的第一体积以及具有第二颜色的第二体积。

17.根据权利要求16所述的***，其中所述第一颜色或所述第二颜色中的一种是图像表示颜色，并且所述第一颜色或所述第二颜色中的另一种不同于所述图像表示颜色。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的***，其中所述导航***被配置为随着所述可***械在所述空隙内移动而更新所显示的第一体积和第二体积。

19.根据权利要求12至18中任一项所述的***，其中所确定的所述空隙的体积的表示包括所确定的所述空隙的体积的值。

20.根据权利要求12到19中任一项所述的***，其中所述导航***被进一步配置用于：

显示所述脊柱的至少一部分和所述可***械的远侧部分的图像表示；和

更新所述图像表示以识别所述可***械的远侧部分在所述空隙内的运动。

21.一种用于执行程序的***，包括：

第一器械，其可操作以从受试者去除组织；

第二器械，其可操作以与在用第一器械去除组织期间形成的空隙的表面接触；

与第二器械连接的第一跟踪装置；

导航***，其可操作以：

在所述空隙内跟踪第二器械；和

在第二器械在所述空隙内移动的同时，基于跟踪第二器械确定所述空隙的体积。

22.根据权利要求21所述的***，其中所述导航***包括存储器，所述存储器上已经存储有预定体积，以在用所述第一器械获得对所述受试者的访问之前从所述受试者移除所述预定体积。

23.根据权利要求22所述的***，其中所述预定体积包括在椎间盘切除术期间去除的椎间盘的体积。

24.根据权利要求21至23中任一项所述的***，其中所述第一器械包括切割部。

25.根据权利要求21至24中任一项所述的***，其中所述第二器械包括具有已知体积的远端；和

其中所述已知体积由所述导航***调出以确定所述远端在所述空隙内并至少接触限定所述空隙的壁移动通过的体积。

26.根据权利要求25所述的***，其中所述远端包括所述远端的可跟踪表面；

其中在所述空隙内跟踪第二器械包括确定所述可跟踪表面的多个位置并基于其确定体积。

27.根据权利要求26所述的***，其中所述导航***还包括：

处理器***，其执行指令以确定远侧末端已经通过的体积；和

用于显示所述确定的显示装置。

28.一种评估程序的方法，包括：

准备对象；

用第一器械进入所述对象的一部分；

用第一器械去除所述对象的所述部分的第一部分；

用第二器械进入所述对象的所述部分；

在所述对象的所述部分的第一部分内移动第二器械的至少第一器械部分；

在至少移动第一器械部分的同时跟踪所述对象的所述部分的第一部分内的第二器械；和

基于在至少移动第一器械部分的同时在所述对象的所述部分的第一部分内跟踪第二器械来确定第一部分的表示。

29.根据权利要求28所述的方法，进一步包括：

在通过第一器械进入所述对象的所述部分之前，预先确定要从所述对象上去除的体积。

30.根据权利要求29所述的方法，其中所述计划体积包括在椎间盘切除术期间去除的椎间盘的体积。

31.根据权利要求29所述的方法，其中用所述第一器械获得对所述受试者的所述部分的访问包括将切割器械移动到所述第一部分中。

32.根据权利要求31所述的方法，其中用所述第二器械获得对所述对象的所述部分的访问包括将包括所述第二器械的远侧末端的所述第一器械部分移动到所述第一部分中，其中所述远侧末端包括基本未切割端。

33.根据权利要求32所述的方法，进一步包括：

确定所述远端的可跟踪表面；

其中在所述对象的所述部分的第一部分内移动第二器械的至少所述第一器械部分包括在第一部分内移动所述远侧末端；和

其中在移动至少所述第一器械部分的同时跟踪所述对象的所述部分的第一部分内的第二器械包括跟踪所述远端的所确定的可跟踪表面。

34.根据权利要求33所述的方法，其中基于在至少移动第一器械部分的同时在所述对象的所述部分的第一部分内跟踪第二器械来确定第一部分的表示包括：

操作处理器***以执行指令，以确定所述远侧末端已经通过的体积；和

用显示装置显示确定的体积。

35.根据权利要求34所述的方法，其中用所述显示装置显示确定的体积包括显示从所述对象去除的预先确定的体积的量的表示。

36.根据权利要求34所述的方法，其中用所述显示装置显示确定的体积包括用所述显示装置显示第一颜色以图示所述远端末端已经移动通过的第一体积，以及用所述显示装置显示第二颜色以图示所述远端末端未移动通过的第二体积。

37.根据权利要求36所述的方法，其中所述第二颜色是图像表示颜色，并且所述第一颜色与所述图像表示颜色不同。

38.根据权利要求36所述的方法，进一步包括：

当第二器械在第一部分中移动时，更新图示以实时显示第一颜色。

39.根据权利要求34所述的方法，其中用所述显示装置显示确定的体积包括显示第一部分的体积的值。

40.一种评估程序的方法，包括：

准备受试者；

用第一器械进入所述受试者的脊柱内的椎间盘空间；

用第一器械在所述受试者的椎间盘空间中去除椎间盘的第一部分；

在用第一器械移除所述受试者的椎间盘空间中的椎间盘的第一部分之后，用第二器械的至少远端接近所述椎间盘空间的第一部分；

在所述受试者的椎间盘空间的第一部分内移动第二器械的远端；

在至少移动第二器械的远端的同时跟踪在所述受试者的椎间盘空间的第一部分内的第二器械；和

用处理器***执行指令以：

基于在至少移动第一器械部分的同时在所述受试者的所述椎间盘空间的第一部分内跟踪第二器械来确定第一部分的体积，和

用显示装置显示所确定的体积的表示。

41.根据权利要求40所述的方法，进一步包括：

在通过第一器械进入所述受试者的所述部分之前，预先确定要从所述受试者上去除的体积。

42.根据权利要求40或41所述的方法，其中用所述显示装置显示所述确定包括显示从所述受试者去除的预先确定的体积的量的表示。

43.根据权利要求40-42中任一项所述的方法，其中用所述显示装置显示所述确定包括用所述显示装置显示第一颜色以图示所述远端末端已经移动通过的第一体积，以及用所述显示装置显示第二颜色以图示所述远端末端未移动通过的第二体积。

44.根据权利要求43所述的方法，其中所述第二颜色是图像表示颜色，并且所述第一颜色与所述图像表示颜色不同。

45.根据权利要求43所述的方法，进一步包括：

46.根据权利要求40-45中任一项所述的方法，其中用所述显示装置显示所述确定包括显示第一部分的体积的值。

47.根据权利要求40所述的方法，其中用所述显示装置显示所述确定包括：

显示代表所述受试者的图像；

用所述显示装置显示第一颜色以图示所述远侧末端的第一部分；和

在使第二器械的远端在所述受试者的椎间盘空间的第一部分内移动期间，更新图示以实时显示第一颜色。