CN102596084A - 手动器械化医疗工具系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于与具有已知参考点的腺/器官的医学影像相结合使用的医疗设备。该医疗设备包括结构框架、水平关节、竖直关节、回转关节、倾斜关节、医疗器械组件以及控制系统。医疗设备相对于医学影像参考点定位于预定位置处。水平关节、竖直关节、回转关节和倾斜关节的每个具有位置传感器并且可操作地连接至框架。医疗器械组件可操作地连接至传感器以及水平关节、竖直关节、回转关节和倾斜关节。控制系统可操作地连接至其它元件，由此该控制系统确定医疗器械组件上的预定位置相对于结构框架的位置。

Description

手动器械化医疗工具系统
技术领域
本发明涉及外科手术中使用的工具并且尤其是可用于微创外科手术（MIS）比如前列腺相关介入：病灶消融、近距治疗以及穿刺活检的手动工具。
背景技术
肿瘤的微创治疗和其它医学状况能通过以下手段来执行：（i）病灶消融，疾病组织的凝结；和（ii）近距治疗，放射性材料的植入。病灶消融用来局部地加热组织直到其凝结，从而摧毁肿瘤细胞。放射性材料直接植入肿瘤也会导致肿瘤细胞的毁坏。这些类型的外科手术用于前列腺治疗。另一种介入是穿刺活检，一种诊断癌症的方法。
这些类型的外科手术的挑战性是：对于外科医生，在外科手术期间，得知穿刺（外科手术）针的端部相对于肿瘤的位置，也就是，与肿瘤相接触的元件的位置，并提供其组织结构上的变化。
因此，提供一种借助于外科手术的器官或腺的图像引导进行实时定位外科手术器具（穿刺针）的末端并将其位置显示的方法是具有很大的应用前景。这种医学影像通过超声或其它类型的成像处理比如MR（磁共振）来获得。
发明内容
本发明涉及一种与具有已知参考点的腺或器官的医学影像相结合使用的医疗设备，该医疗设备包括：结构框架，其相对于医学影像参考点定位于预定（且可测量的）位置处；水平运动关节，其与水平位置传感器相联并且装于框架上；竖直运动关节，其与竖直位置传感器相联并且装于框架上；回转运动关节，其与回转位置传感器相联并且装于框架上；倾斜运动关节，其与倾斜位置传感器相联并且装于框架上；医疗器械组件，其与医疗器械位置传感器相联并且与水平、竖直、回转和倾斜运动关节相联；控制系统，其可操作地连接至水平位置传感器、竖直位置传感器、回转位置传感器、倾斜位置传感器以及医疗器械位置传感器，由此该控制系统确定医疗器械组件上的相对于结构框架的预定位置。
该医疗设备还可包括相对于医学影像参考点定位于预定位置处的移动器，其中框架可移动地附接至移动器并且还包括用于确定框架相对于移动器的位置以使得框架的位置相对于医学影像参考点定位于预定位置处的装置。
该医疗设备的水平关节和水平位置传感器可包括与消隙正齿轮相联的多圈电位计，正齿轮与齿条相联，以及与齿条相联的锁定机构和用于水平移动的器件。
该医疗设备的竖直关节和竖直位置传感器可包括与消隙正齿轮相联的多圈电位计，正齿轮与齿条相联，以及与齿条相联的锁定机构和用于竖直移动的器件。
根据权利要求1至4的任何一个所述的医疗设备，其中回转关节和回转位置传感器包括旋转电位计、与电位计相联的回转关节支架、以及锁定机构。
倾斜关节和倾斜位置传感器可包括旋转电位计、与电位计相联的轴、倾斜关节支架以及锁定机构。
医疗器械组件可以是针组件。
针组件和医疗器械组件位置传感器可包括直线电位计、与直线电位计相联的针穿刺针器件、引导轴、与引导轴相联的锁定机构、滑动块和连接器。
医学影像可以是超声影像或MR影像并且其可实时地获得。替代地，医学影像可以是混合的实时超声影像和手术前MR影像。
在本发明的另一个方面中，提供了一种定位医疗器械组件的方法，其包括步骤：
获得器官或腺的磁共振影像；
获得器官或腺的超声影像；
将磁共振影像与超声影像融合以获得融合的影像；
确定连接至手动医疗工具系统的医疗器械组件上的预定点的位置；以及
在融合的影像上确定预定点的位置。
医疗器械的预定点的位置可被实时地连续确定，并且在医疗器械组件移动时，该点的位置可在融合的影像上移动。
超声影像可被实时地连续获得。
该方法还可包括确定到达预定目标的最佳路径以移动医疗器械以及在融合的影像上显示该最佳路径的步骤。
在本发明的又一个方面中，一种定位包括医疗器械的医疗器械组件的方法包括步骤：
获得磁共振影像；
确定连接至手动医疗工具系统的医疗器械组件上的预定点的位置；以及
在磁共振影像上确定所述预定点的位置。
医疗器械的预定点可被实时地连续确定，并且在医疗器械组件移动时，该点的位置可在磁共振影像上移动。
在医疗器械正被移动时，磁共振影像可被更新。
该方法还可包括确定移动医疗器械所基于的最佳路径以及在磁共振影像上显示该最佳路径的步骤。
该方法可与微创外科手术相结合使用并且微创外科手术可选自由病灶消融、近距治疗以及穿刺活检构成的组。
本发明的其它特点将在下面详细描述的过程中描述。
附图说明
现在将参照附图仅以举例的方式描述本发明，其中：
图1是本发明的手动器械化病灶消融工具（MIFAT）系统结构的示意性视图；
图2是安装于具有附接探头的步进器上的手动器械化病灶消融工具的侧视图；
图3是与图2中所示类似的侧视图，并示出患者和穿刺针组件；
图4是根据本发明构造的手动器械化病灶消融工具的透视图；
图5是图4中所示的手动器械化病灶消融工具的水平和竖直移动部分的透视图；
图6是图4中所示的手动器械化病灶消融工具的俯仰部件的透视图；
图7是图4中所示的手动器械化病灶消融工具的穿刺针组件的透视图；
图8是图4中所示的手动器械化病灶消融工具的步进器直线传感器部件的透视图；
图9是示出用于确定穿刺针位置的电路的视图；
图10是包括视频控制区域的显示屏的一部分的视图；
图11是包括传感器区域的显示屏的一部分的视图；
图12是包括轮廓覆盖区域的显示屏的一部分的视图；
图13是包括最佳路径区域的显示屏的一部分的视图；
图14是前列腺模型的透视图；
图15是经直肠超声影像，示出具有前列腺和病灶损害的轮廓的横截图；
图16是经直肠超声影像，示出融合的MRI（磁共振））/TRUS（经直肠超声）引导针介入的屏幕截图；
图17是根据本发明构造的手动器械化病灶消融工具的替代实施例的透视图；并且
图18是图17中所示的替代手动器械化病灶消融工具的水平和竖直移动单元的透视图。
具体实施方式
参照图1和2，本发明的手动器械化病灶消融工具（MIFAT）适合与包括探头定位步进器的TRUS（经直肠超声）设备结合使用，组合的MIFAT系统总体上以10示出。MIFAT系统适合与治疗计划和监控软件系统结合使用。
MIFAT系统结构在图1中以20示出。MIFAT系统结构包括以10示出的组合的MIFAT和具有TRUS探头的步进器、预处理磁共振影像22、实时超声影像24、视频捕获器26以及具有图形用户界面的计算机28。
治疗规划和监控软件系统由多个模块构成，即：1）MRI融合；2）实时超声影像捕获器和轮廓覆盖显示；3）治疗计划（用于针插入的最佳路径优化）；4）影像配准介入；5）在实时超声影像上的期望针插入覆盖；6）用户图形界面（GUI）。
为了介入，将患者放置于标准手术（OR）台上。将MIFAT设备和TRUS探头紧固至精密步进器的移动器，其附接于安装在手术台上的精密稳定器上。精密步进器和稳定器可从辐射治疗产品（RTP）获得。图3示出患者前列腺30的位置、MIFAT设备32、以及具有TRUS探头35的步进器34和这里示出为组件36的医疗器械组件。器械化病灶消融工具（MIFAT）32用来通过在覆盖于手术前MR影像上的经直肠超声引导之下手动地控制针的放置来导航手动医疗工具（针）。
参照图4，MIFAT设备32由框架40、两个直线运动关节42（水平的和竖直的）、两个旋转关节44（回转和俯仰）、以及医疗器械组件36构成。关节被电子编码（位移测量通过电位计实施并且通过模数转换器反馈回计算机），因此每个关节的位置始终由计算机得知。图4提供工具设备的示意性概图。
MIFAT设备32具有两个分开的直线关节42，以分别手动地实施水平和竖直运动。图5示出工具直线运动关节的结构以及MIFAT工具32的框架40。水平关节由消隙正齿轮，齿条52和多圈电位计60构成。直线导向件54与齿条相联并且与用于锁定的翼形螺钉56和操作件按钮连接。由多圈电位计（SMT 10/5）50构成的竖直关节连接至消隙正齿轮和齿条64，并与用于锁定的翼形螺钉66和操作按钮连接。
MIFAT设备32还具有两个旋转关节44：回转（在水平面中旋转）和倾斜（在竖直平面中旋转），在图6中示出。回转关节单元由回转关节支架72的旋转电位计70构成，并且与锁定翼形螺钉74连接。倾斜关节由轴78和旋转电位计76构成。倾斜关节支架80和锁定翼形螺钉82相连接。
医疗器械组件36在图7中示出。组件36包括与直线电位计86相联的手动医疗工具（针）84。本体88具有用于接收在其中滑动的针工具84的导向空心轴90。两个锁定翼形螺钉92分开地连接至滑动块94和连接器96。
根据本发明构造的手动器械化病灶消融工具的替代实施例在图17和图18中以158示出。将仅讨论与MIFAT设备32不同的那些特征。剩余的特征对于两个实施例是共用的。
如图17中所示，替代的MIFAT 158用来与器械组件36结合使用。替代的MIFAT设备158类似地包括水平平移单元、竖直平移单元、回转单元、倾斜单元以及针穿刺单元。回转单元和倾斜单元是上述两个旋转关节44。上述器械组件36包括针穿刺单元。图18示出水平平移单元和竖直平移单元。替代的MIFAT设备158包括框架160、161。水平平移单元162实质上与直线运动关节42的水平部分相同。竖直平移单元或关节由齿条163、两个消隙正齿轮和电位计164、附接于框架上的两个直线引导单元165、以及用于锁定的翼形螺钉166，还有可操作地连接至关节的按钮167所构成。
为了在手术过程期间跟踪超声探头插入深度，直线传感器98和线性刻度100如图8所示安装于步进器34上。
由于MIFAT机械地安装于步进器34上（参见图3），并且步进器被电子编码，相对于步进器基部和MIFAT框架40的探头插入深度一直由计算机上识别。因而，针能直接对于TRUS影像进行校准。MIFAT和TRUS探针紧固于精密步进器中，所述步进器接口至存储覆盖至超声影像的前列腺和肿瘤影像的计算机。如在标准前列腺近距治疗过程中所使用的，它们附接于安装在手术（OR）台上的精密稳定器上。
手动医疗工具在空间上配准于超声影像。实时超声影像传输到位于操作室中的计算机上。
MIFAT的软件实施以下功能：
1．软件显示由用来对手动医疗工具布置成像的经直肠超声设备所产生的实况影像。
2．软件将处理目标的轮廓叠加于超声影像上，处理目标的轮廓将由前列腺和肿瘤的3D体积构成，这将已经在预处理MRI扫描图上得到识别。
3．软件计算和显示用于给定目标体积的最佳插入路径。
4．软件规定医疗器械组件设置以获得为该目标计算的最佳插入路径。
在正插入手动医疗工具时，软件提供实际工具插入路径与最佳工具插入路径误差的度量。软件给临床医生指示工具何时已经到达期望位置。
电位计102用来测量针在x、y、回转和倾斜上的每个位置并且还有针的穿透。视图在图9中示出。电位计102连接至模数（A/D）转换器104。A/D转换器拟采用USB6008A/D转换器设备。通过测量电位计102的输出电压，软件106将获得针和针尖相对于MIFAT的框架的位置。
为了显示来自超声机器的实时超声视频，MIFAT软件使用510-USB视频捕获器来捕获从机器输出的视频。为了实施视频捕获，使用DirectShowTM技术。构建名称为CDSControlTM的类。在这个类中有超过30个功能来实施视频的捕获、过滤、覆盖以及显示。
为了轮廓显示，一起使用VTK和DirectShow。Visualization Toolkit。（VTK）TM是世界上数千研发人员使用的用于3D计算机图像、图像处理和视觉化的可自由使用的开放源码软件系统。VTK可用来产生前列腺和肿瘤的轮廓。首先，使用vtkSTLReaderTM来读取来自STL文件的肿瘤和前列腺的3D模型（注意：“stl”源自单词“Stereolithograhpy”。Stl文件是由Stereolithograhpy软件使用以产生在Stereolithograhpy机器上产生3D模型所需信息的格式）。其次，使用vtkPlaneTM来基于该测量限定当前图像平面。然后vtkcutterTM将3D模型切割为限定前列腺和肿瘤的轮廓的一组点。最后，这两个轮廓使用DirectShow覆盖于实时视频上。
最佳路径指的是针应当穿过其中并且获得最佳处理结果的路径。这要求用户输入PTV（规划目标体积）作为二维掩码，还有初始角度，以优化和限制该角度。算法将确定从给定角度处的路径（PTV的矩心是该线路上的点）至PTV中的每个点的距离。然后最小化这个距离的最小平方和。这在获取初始插入角度的功能中实施。
可根据外科医生希望避免的特定内部（解剖）结构而确定最佳路径。而且或另外，可根据肿瘤的体积以及激光对肿瘤的最有效路径来确定最佳路径。
优选地，影像区域在屏幕的左上部。这个区域中的影像从TRUS单元的实时视屏输出捕获，并且肿瘤和癌变的虚拟轮廓覆盖于影像上。
用于“瞄准”目标的标记覆盖于影像上。这能帮助医生在基于来自传感器的反馈进行针刺穿之前将针瞄准目标。该标记指示针尖穿过目标到达横向平面时的预定位置。为了提醒医生针尖的相对位置，影像上示出三个状况之一：
·在针尖接近该平面时，标记的颜色是绿色并且标记的形状是正方形；
·在针尖位于该平面的±2毫米内时，标记的颜色是黄色并且形状是星形；并且
·在针尖穿过该平面时，标记的颜色是红色并且形状是三角形。
优选地，视频控制区域110在屏幕的右边。在图10中示出样品视频控制区域110。优选地，该区域中具有五个按钮，具体地：
·‘显示视频’按钮112：开始视频捕获；
·‘显示针尖’按钮114和‘清除针尖’按钮116：使得“瞄准”标记可见或不可见；
·‘+亮度’按钮118和‘-亮度’按钮120：使视频影像亮度增加或降低3%
优选地，传感器信息区域122能控制和显示来自传感器的信息，如图11中所示。‘开始测量’按钮124和‘停止测量’按钮126控制感测过程。结果显示在文本框中。文本框是来自传感器的电压信号；其供仪器工程师维护时参考。文本框以毫米或度数显示度量，它们分别是探针的x、y、回转、倾斜、穿透的运动。为医生显示针尖的位置和方位。其它按钮用于校准目的；通常医生不使用它们。
优选地，如图12中所示，轮廓覆盖区域130读取3D模型并且启动/取消覆盖：“显示轮廓”按钮132读取肿瘤和目标的预定3D模型并且启动覆盖。“清除轮廓”按钮134能取消覆盖并且清除屏幕上的轮廓。“设置参数”按钮136用于调试目的。
优选地，如图13中所示，最佳路径区域140提供来自预定“掩码”文件的用于最佳路径的角度。“最佳路径”这里指的是从入口（针将从这里开始穿透至目标的点）伸展通过至目标的空间中的路径。针路径要遵循这个路径。在MIFAT中，最佳路径指的是位置和方位—入口处的一组X、Y、回转和倾斜。“获得最佳路径”按钮调用背景中的Matlab环境以运行最佳路径软件从而获得最佳路径的方位（即，P、T）。然后点击“获取X Y”按钮会产生入口的（X、Y）。
利用前列腺训练模型设计仿真试验以示范MIFAT系统。试验的三个主要问题如下所述。
商用前列腺训练模型150（图14中示出的CIRS模型053A）是显示屏的包括最佳路径区域的一部分的视图。前列腺152（4厘米×4.5厘米×4厘米）连同模拟直肠壁、精囊以及尿道的结构一起包含于11.5厘米×7.0厘米×9.5厘米的透明丙烯酸容器内。三个0.5立方厘米的病灶嵌入前列腺中。3毫米的模拟会阴膜154使得各种探针和手术针能插入前列腺。在容器的一个壁中，具有一个30毫米直径的孔以插入TRUS探头，并且具有一个50毫米直径的孔以插入针。针插入的可能位置和角度受限于幻图的壁上的圆孔156。模型的前列腺和病灶在手术前MR影像上追踪并且作为3D结构提供给MIFAT软件用于MRI/TRUS融合，3D结构使用标准化Stereolithography（STL）格式来限定。
为了仿真试验，前列腺模型150、步进器以及工具设备刚性地附接至基部支架。由于工具设备机械地安装于TRUS步进器上，并且步进器被电子编码，相对于步进器基部和工具框架的探头插入深度一直由计算机上识别。因而，针能直接校准至TRUS影像。
针插入和追踪：目标是展示针在模型中的位置以及与手术实施路径的剩余部分（尤其是与实时超声追踪）的集成。
在每个针插入试验中实施以下顺序：
1．设立并且校准系统；
2．计算机屏幕上的MRI-TRUS影像手动融合、轮廓覆盖显示；
3．建立针插入的最佳路径；
4．定位和定向针保持器并且锁住针；
5．通过使用工具设备手动地将针穿入选择目标；
6．将针定位于实时超声和计算机显示中；以及
7．估算针插入之后的位置误差。
校准的目的是确定参数，所述参数限定一个坐标系统中的点（即，影像）转换至另一个坐标系统。对于MIFAT系统，实时（或手术中）TRUS影像必须与手术前MR影像匹配，以使得针尖能根据最佳路径计划准确地定位。并且针尖必须转换至固定的基部框架。
校准过程具有以下组成部分：手动地定位TRUS探头以使得在基于计算机的用户界面上显示的实时（或手术中）影像与相应的2D轮廓覆盖（其在用手术前MR（或TRUS，仅用于模型试验）影像创建的前列腺和病灶3D模型上切片）相类似；通过调节模型和工具设备的安装位置来将TRUS影像配准至针导向件。
计算机在其屏幕的左上部上显示实时2D前列腺影像。影像从TRUS机器的实时视频输出捕获，并且前列腺的基于MRI的虚拟轮廓以绿色叠加并且将病灶的轮廓覆盖于影像上。图15示出基于计算机的影像，用于显示融合的MRI-TRUS数据组。其示出具有前列腺轮廓以及病灶轮廓的实时2D-TRUS影像（横向视图）。优选地，这些以不同的颜色示出。
融合的MRI/TRUS导向针介入追踪测试执行数次。
在手动地将工具的水平（X）、竖直（Y）、回转和倾斜关节移动至由最佳路径计划软件创建的相应入口坐标之后，（在移动每个关节时，其位移反馈至计算机并且在基于计算机的用户界面的相应文本框中示出；而且，绿色方形“瞄准”标记在影像区域上示出，如图16中所示），将针手动地插入模型，（针尖插入的视觉反馈在TRUS影像以及基于计算机的用户界面上示出），直到针尖显示为目标附近的高亮度闪光，并且同时，覆盖于“目标”上的“瞄准”标记的颜色变成黄色。
若干的模型试验已经显示MIFAT能以几毫米的精度到达其目标。
用于在模型上仿真TRUS导向介入的试验已经证明了MIFAT概念的可行性，并且手术前MR影像融合至手术中TRUS影像并且产生在几毫米的可接受范围内估算的针介入精度。这将可能提高未来工作中的目标精确度。
对于临床实践（尤其是在早期前列腺癌症阶段），前列腺和肿瘤的3D模型应当用手术前MR影像来创建。
本领域技术人员将理解到，MIFAT能用于其它微创外科手术，比如近距治疗、穿刺活检和消融。而且，该设备在其它手术过程中能与其它医疗器械组件相结合使用。另外，本领域技术人员将理解到，MIFAT也能与磁共振成像器（MRI）相结合使用。如果MIFAT与MRI一起使用，当医疗器械定位于患者中时，医疗器械组件的位置和最佳路径将示出在MR影像上。
总体而言，这里所述的系统针对MIFAT设备。按照要求，在这里公开本发明的实施例。然而，所公开的实施例仅是示例性的，并且应当理解到，本发明能以很多不同和替代形式具体化。附图不是按比例的并且一些特征可放大或缩小以显示特定元件的细节，而相关元件可能已经取消以防止使得新颖的方面不清楚。因此，这里公开的特定结构和功能细节不应解释为限制性的，而仅是作为权利要求的基础以及用于教导本领域技术人员以不同方式利用本发明的代表性基础。为了教导而非限制的目的，所示出的实施例针对MIFAT设备和MIFAT系统。
如这里使用的，词语“包括”将构造为包含性的和开放式的，而非排除性的。具体地，当在本说明书（包括权利要求）中使用时，词语“包括”及其变型指的是含有所述特点、步骤和部件。这些词语不应解释为排除其它特点、步骤或部件的存在。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于与具有已知参考点的腺/器官的医学影像相结合使用的医疗设备，该医疗设备包括：
机械框架，其相对于医学影像参考点定位于预定位置处；
水平关节，其可操作地连接至水平位置传感器并且可操作地连接至框架；
竖直关节，其可操作地连接至竖直位置传感器并且可操作地连接至框架；
回转关节，其可操作地连接至回转位置传感器并且可操作地连接至框架；
倾斜关节，其可操作地连接至倾斜位置传感器并且可操作地连接至框架；
医疗器械组件，其可操作地连接至医疗器械位置传感器并且可操作地连接至水平关节、竖直关节、回转关节和倾斜关节；以及
控制系统，其可操作地连接至水平位置传感器、竖直位置传感器、回转位置传感器、倾斜位置传感器以及医疗器械位置传感器，由此该控制系统确定医疗器械组件上的预定位置相对于框架的实际位置。
2.如权利要求1所述的医疗设备，还包括相对于医学影像参考点定位于预定位置处的移动器，其中框架可移动地附接至移动器，并且还包括用于确定框架相对于移动器的位置的装置，以使得框架的位置相对于医学影像参考点定位于预定位置处。
3.如权利要求1或2的任何一个所述的医疗设备，其中水平关节和水平位置传感器包括可操作地连接至消隙正齿轮和齿条的多圈电位计、可操作地连接至齿条的线性引导单元、可操作地连接至齿条的锁定机构以及可操作地连接至齿条的用于移动齿条的装置。
4.如权利要求1至3的任何一个所述的医疗设备，其中竖直关节和竖直位置传感器包括可操作地连接至消隙正齿轮和齿条的多圈电位计、可操作地连接至齿条的锁定机构、以及可操作地连接至齿条的用于移动齿条的装置。
5.根据权利要求1至4的任何一个所述的医疗设备，其中回转关节和回转位置传感器包括旋转电位计、可操作地连接至电位计的回转关节支架、以及可操作地连接至电位计的锁定机构。
6.如权利要求1至5的任何一个所述的医疗设备，其中倾斜关节和倾斜位置传感器包括旋转电位计、可操作地连接至电位计的轴、可操作地连接至电位计的倾斜关节支架、以及锁定机构。
7.如权利要求1至6的任何一个所述的医疗设备，其中医疗器械组件是针组件。
8.如权利要求7所述的医疗设备，其中针组件和医疗器械组件位置传感器包括线性电位计、可操作地连接至线性电位计的针工具、用于接收针工具的引导轴、可操作地连接至引导轴的锁、可操作地连接至引导轴的滑动块、以及连接器。
9.如权利要求1至8的任何一个所述的医疗设备，其中医学影像是超声影像。
10.如权利要求1至8的任何一个所述的医疗设备，其中医学影像是MR影像。
11.如权利要求1至10的任何一个所述的医疗设备，其中医学影像被实时地获得。
12.如权利要求1至8的任何一个所述的医疗设备，其中医学影像是混合的实时超声影像和手术前MR影像。
13.一种如权利要求1至12的任何一个所述的医疗设备，其中所述控制系统包括定位医疗设备的方法，其包括步骤：
获得磁共振影像；
获得超声影像；
将磁共振影像与超声影像融合以获得融合的影像；
确定医疗设备上的预定点的位置；以及
在融合的影像上定位所述预定点的位置。
14.如权利要求13所述的医疗设备，其中医疗设备的预定点的位置被实时地连续确定，并且在医疗器械组件移动时，该点的位置在融合的影像上移动。
15.如权利要求13和14之一所述的医疗设备，其中超声影像被实时地连续获得。
16.如权利要求13至15的任何一个所述的医疗设备，还包括确定到达预定目标的最佳路径以移动医疗设备以及在融合的影像上显示该最佳路径的步骤。
17.一种如权利要求1至12的任何一个所述的医疗设备，其中所述控制系统包括定位医疗设备的方法，其包括步骤：
获得磁共振影像；
确定连接至手动医疗工具系统的医疗器械组件上的预定点的位置；以及
在磁共振影像上定位所述预定点的位置。
18.如权利要求17所述的医疗设备，其中医疗设备的预定点的位置被实时地连续确定，并且在医疗器械组件移动时，该点的位置在磁共振影像上移动。
19.如权利要求18所述的医疗设备，其中在医疗设备被移动时，磁共振影像被更新。
20.如权利要求17至19的任何一个所述的医疗设备，还包括确定移动医疗设备所基于的最佳路径以及在磁共振影像上显示最佳路径的步骤。
21.如权利要求13至20的任何一个所述的医疗设备，其中该方法与微创外科手术相结合使用。
22.如权利要求21所述的医疗设备，其中微创外科手术选自由病灶消融、近距治疗以及穿刺活检构成的组。

Claims (22)

1.一种用于与具有已知参考点的腺/器官的医学影像相结合使用的医疗设备，该医疗设备包括：
机械框架，其相对于医学影像参考点定位于预定位置处；
水平关节，其可操作地连接至水平位置传感器并且可操作地连接至框架；
竖直关节，其可操作地连接至竖直位置传感器并且可操作地连接至框架；
回转关节，其可操作地连接至回转位置传感器并且可操作地连接至框架；
倾斜关节，其可操作地连接至倾斜位置传感器并且可操作地连接至框架；
医疗器械组件，其可操作地连接至医疗器械位置传感器并且可操作地连接至水平关节、竖直关节、回转关节和倾斜关节；以及
控制系统，其可操作地连接至水平位置传感器、竖直位置传感器、回转位置传感器、倾斜位置传感器以及医疗器械位置传感器，由此该控制系统确定医疗器械组件上的预定位置相对于框架的实际位置。
2.如权利要求1所述的医疗设备，还包括相对于医学影像参考点定位于预定位置处的移动器，其中框架可移动地附接至移动器，并且还包括用于确定框架相对于移动器的位置的装置，以使得框架的位置相对于医学影像参考点定位于预定位置处。
3.如权利要求1或2的任何一个所述的医疗设备，其中水平关节和水平位置传感器包括可操作地连接至消隙正齿轮和齿条的多圈电位计、可操作地连接至齿条的直线引导单元、可操作地连接至齿条的锁定机构以及可操作地连接至齿条的用于移动齿条的装置。
4.如权利要求1至3的任何一个所述的医疗设备，其中竖直关节和竖直位置传感器包括可操作地连接至消隙正齿轮和齿条的多圈电位计、可操作地连接至齿条的锁定机构、以及可操作地连接至齿条的用于移动齿条的装置。
5.根据权利要求1至4的任何一个所述的医疗设备，其中回转关节和回转位置传感器包括旋转电位计、可操作地连接至电位计的回转关节支架、以及可操作地连接至电位计的锁定机构。
6.如权利要求1至5的任何一个所述的医疗设备，其中倾斜关节和倾斜位置传感器包括旋转电位计、可操作地连接至电位计的轴、可操作地连接至电位计的倾斜关节支架、以及锁定机构。
7.如权利要求1至6的任何一个所述的医疗设备，其中医疗器械组件是针组件。
8.如权利要求7所述的医疗设备，其中针组件和医疗器械组件位置传感器包括线性电位计、可操作地连接至线性电位计的针工具、用于接收针工具的引导轴、可操作地连接至引导轴的锁、可操作地连接至引导轴的滑动块、以及连接器。
9.如权利要求1至8的任何一个所述的医疗设备，其中医学影像是超声影像。
10.如权利要求1至8的任何一个所述的医疗设备，其中医学影像是MR影像。
11.如权利要求1至10的任何一个所述的医疗设备，其中医学影像被实时地获得。
12.如权利要求1至8的任何一个所述的医疗设备，其中医学影像是混合的实时超声影像和手术前MR影像。
13.一种定位包括医疗器械的医疗器械组件的方法，其包括步骤：
获得磁共振影像；
获得超声影像；
将磁共振影像与超声影像融合以获得融合的影像；
确定医疗器械组件上的预定点的位置；以及
在融合的影像上定位所述预定点的位置。
14.如权利要求13所述的方法，其中医疗器械的预定点的位置被实时地连续确定，并且在医疗器械组件移动时，该点的位置在融合的影像上移动。
15.如权利要求13和14之一所述的方法，其中超声影像被实时地连续获得。
16.如权利要求13至15的任何一个所述的方法，还包括确定到达预定目标的最佳路径以移动医疗器械以及在融合的影像上显示该最佳路径的步骤。
17.一种定位包括医疗器械的医疗器械组件的方法，其包括步骤：
获得磁共振影像；
确定连接至手动医疗工具系统的医疗器械组件上的预定点的位置；以及
在磁共振影像上定位所述预定点的位置。
18.如权利要求17所述的方法，其中医疗器械的预定点的位置被实时地连续确定，并且在医疗器械组件移动时，该点的位置在磁共振影像上移动。
19.如权利要求18所述的方法，其中在医疗器械被移动时，磁共振影像被更新。
20.如权利要求17至19的任何一个所述的方法，还包括确定移动医疗器械所基于的最佳路径以及在磁共振影像上显示最佳路径的步骤。
21.如权利要求13至20的任何一个所述的方法，其中该方法与微创外科手术相结合使用。
22.如权利要求21所述的方法，其中微创外科手术选自由病灶消融、近距治疗以及穿刺活检构成的组。
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