CN109414295B - 基于图像的导航的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

用于可以在适当的受试者上执行的进程的系统和方法。进程可包括组装任何适当的工件或将构件安装到工件中，诸如，机身、自动框架等。无论主题如何，通常该进程可以具有有效的选定结果。有效的结果可以是设备的期望放置。该系统和方法可用于确认有效的结果。

Description

基于图像的导航的方法和装置
技术领域
本公开涉及用于执行进程(procedure)的系统，并且示例性地涉及在对受试者(subject)执行外科手术(surgical procedure)期间结合受试者的成像的系统。
背景技术
这个部分提供了与本公开相关的不一定是现有技术的背景信息。
可以在进程之前和术中或术后或进程后获取受试者的图像。例如，可以获取患者的图像数据，并且可以基于所获取的图像数据生成受试者的三维模型。三维模型可用于各种目的，诸如，规划对受试者的进程(包括选择植入物(如果植入物将被定位在受试者体内的话)、确定进入点、和/或用于执行进程和/或植入的轨迹)、以及其他选定的规划特征。此外，规划可以包括确定选定的植入物(诸如，用于心脏系统(例如，心脏同步系统)的引线电极或用于脑刺激系统的引线)的放置。因此，应理解，新获取的图像数据用于在软组织和/或硬组织中执行进程。各种进程也可能需要在硬组织和软组织两者中执行进程。
本文公开的系统和方法随后可用于辅助验证选定的规划和/或确定植入物的最终定位(position)。植入物的各种预定模型以及植入物的跟踪信息可用于辅助分析进程中或进程后的图像数据，以确定植入物的最终定位。此外，系统，特别是具有导航或测试图像的系统可用于确定成像系统的定位，以用于在获取初始图像数据之后获取受试者的图像数据，诸如，进程上获取的图像数据。
发明内容
这个部分提供了本公开的发明内容，并不是其完整范围或其所有特征的详尽公开。
公开了一种系统和/或方法，其可用于确认或确定植入物的定位。在诸如外科手术之类的进程期间，植入物或构件可以放置在受试者体内。在该进程期间的一定时间之后或该进程完成(例如，植入物或植入物系统的一部分被放置)之后，可以获取受试者的图像。预形成的模型(诸如，计算机协助或辅助设计(CAD)模型)可以在所植入构件的所确定位置处被覆盖或叠加在所获取的图像数据上，以辅助确认植入物的放置。被覆盖的图像也可用于确认规划的进程的完成。
成像系统可用于在进程发起之前、进程期间、以及进程的至少一部分完成之后获取受试者(诸如人类患者)的图像。在发起进程之前获取的受试者的图像可以用于辅助规划进程，诸如选择进程的轨迹和选择植入物。在进程期间获取的图像可以包括在初始切口和/或植入物的部分放置之后获取的那些图像、以及被获取以确保进程正在根据预定规划进行的图像。该进程可包括植入物的植入，包括通过切口插入植入物以及形成切口。
也可在该进程完成之后获取图像以确认植入物的适当或选定的放置。进程后图像可以用于确认进程已经按照在开始进程之前规划的完成。规划的进程可以基于初始图像数据。此外，用户可以使用进程后图像来确定进一步的进程步骤是否有用或必要。
本领域技术人员应理解，植入物可包括骨植入物、软组织植入物等。骨植入物可包括诸如医用螺钉或关节置换部分之类的植入物。软组织植入物可包括支架或引线(诸如心脏起搏引线或深部脑刺激引线)的放置。此外，进程可包括消融进程或软组织切除进程。
通过本文中提供的说明书，进一步的可用性领域将变得显而易见。在这个发明内容中的说明以及特定示例仅旨在示例性的目的并且不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文中所描述的附图仅出于选定实施例的示例性目的而非针对所有可能的实现，并且不旨在限制本公开的范围。
图1是包括可选成像系统和导航系统的手术室的环境视图；
图2是示出用于执行和确认植入物在患者体内的放置的进程的流程图；
图3-5从各种角度示出了患者脊柱的图像数据；
图6是用于将植入物插入患者体内的器械的示意图；
图7是具有图像数据和叠加在图像数据上的植入物图标的显示器的视图；
图8是成像设备相对于患者处于各个定位的示意图；
图9是基于在图8中示出的各个定位处获取的图像数据的图像的示意图；以及
图10是基于图像数据的植入物的示出定位的屏幕截图。
贯穿附图的若干视图，对应的参考号指示对应的部分。
具体实施方式
现在将结合附图更全面地描述示例实施例。
图1是示出可用于各种进程(procedure)的导航系统10的概览的图。导航系统10可用于跟踪物品(诸如，植入物或器械(如本文所讨论的))相对于受试者(诸如，患者14)的位置。应进一步注意的是，导航系统10可用于导航任何类型的器械、植入物、或递送系统，包括：导丝、关节镜系统、骨科植入物、脊柱植入物、深部脑刺激(DBS)引线、心脏起搏引线、消融器械等。此外，这些器械可用于导航或标测身体的任何区域。导航系统10和各种被跟踪物品可以用于任何适当的进程，诸如，通常是微创或开放性进程的进程。
导航系统10可以与成像系统12对接，成像系统12用于获取患者14的术前、术中、或术后、或实时图像数据。本领域技术人员将理解，可以对任何适当的受试者进行成像，并且可以相对于受试者执行任何适当的进程。受试者可以是人类患者，并且进程可以是外科手术(surgical procedure)，诸如，设备(例如，螺钉、引线等)的植入。
在图1中示例性地示出，成像系统12包括由美敦力导航公司(MedtronicNavigation，Inc)出售的
Figure BDA0001915692240000041
成像设备，该公司在美国科罗拉多州的路易斯维尔有营业场所。成像设备12可以具有大致环形的机架壳体20，环形机架壳体20封围图像捕获部分22。图像捕获部分22可包括X射线源或发射部分26以及X射线接收或图像接收部分28，其通常或如实际上可能的彼此成180度定位在机架壳体20内。在各种实施例中，X射线源或发射部分26以及X射线接收或图像接收部分28可安装在相对于大致环形的机架壳体20内的轨道(未示出)的转子(未示出)上。图像捕获部分22可操作地以用于在图像获取期间旋转360度。图像捕获部分22可以围绕中心点或中心轴旋转，允许从多个方向或在多个平面中获取患者14的图像数据。成像系统12可以包括在美国专利No.7,188,998；7,108,421；7,106,825；7,001,045以及6,940,941中公开的成像系统，以上所有专利通过引用结合于此。然而，成像系统12还可以包括或替换为包括C形臂荧光成像系统、计算机断层扫描(CT)成像系统等的其他成像系统，其也可以生成患者14的三维视图。
可以精确地知道图像捕获部分22相对于成像设备12的任何其他部分的定位。另外，如本文所讨论的，图像捕获部分22的定位的精确知识可以与跟踪系统29结合使用，以确定图像捕获部分22和图像数据相对于被跟踪的受试者(诸如患者14)的定位。例如，患者跟踪设备48可以放置在患者14上以跟踪患者14。
跟踪系统29可包括与导航系统10相关联的或与导航系统10一起被包括的各种部分。跟踪系统29还可以包括多种类型的跟踪系统，其包括包括光学定位器40的光学跟踪系统和/或可以包括电磁(EM)定位器42的EM跟踪系统。光学定位器40可以用相机“查看”或光学地跟踪可跟踪部分(跟踪设备)。EM定位器42可以生成场，并且可跟踪部分(例如，EM跟踪设备)可以感测该场以确定相对于该场中的另一跟踪设备的位置。可以利用跟踪系统29跟踪各种跟踪设备(包括在本文中进一步讨论的那些跟踪设备)，并且导航系统10可以使用该信息以允许显示物品的定位。简而言之，诸如患者跟踪设备48、成像设备跟踪设备50、和器械跟踪设备52之类的跟踪设备利用适当的跟踪系统29(包括光学定位器40和/或EM定位器42)允许手术室的选定部分相对于彼此被跟踪。
应当理解，任何跟踪设备48-52可以是光学或EM跟踪设备，或两者，这取决于用于跟踪相应跟踪设备的跟踪定位器。应进一步理解，任何适当的跟踪系统可与导航系统10一起使用。替代跟踪系统可以包括雷达跟踪系统、声学跟踪系统、超声跟踪系统等。
示例性的EM跟踪系统可以包括由美敦力导航公司(Medtronic Navigation，Inc)出售的
Figure BDA0001915692240000051
AXIEMTM导航系统，该公司在科罗拉多州的路易斯维尔有营业场所。示例性跟踪系统也公开在2014年2月4日授权的题为“用于外科手术导航的方法和装置(Method And Apparatus For Surgical Navigation)”的美国专利No.8,644,907、2010年7月6日授权的题为“用于外科手术导航的方法和装置(Method And Apparatus ForSurgical Navigation)”的美国专利No.7,751,865、1999年6月22日授权的题为“定位位置系统(Position Location System)”的美国专利No.5,913,820、以及1997年1月14日授权的题为“用于导航导管探针的方法和系统(Method and System for Navigating a CatheterProbe)”的美国专利No.5,592,939中，以上所有专利通过引用结合于此。
此外，对于EM跟踪系统，可能需要提供屏蔽或失真补偿系统以屏蔽或补偿由EM定位器42生成的EM场中的失真。示例性屏蔽系统包括在2010年9月14日授权的题为“用于在存在影响场的物体的情况下导航导管探针的方法和系统(Method and system fornavigating a catheter probe in the presence of field-influencing objects)”的美国专利No.7,797,032、和在2004年6月8日授权的题为“患者屏蔽和线圈系统(Patient-shielding and coil system)”的美国专利No.6,747,539中的那些屏蔽系统，以上所有专利通过引用结合于此。失真补偿系统可以包括在2003年10月21日授权的题为“用于在金属物体附近的外科手术探针的电磁导航的方法和装置(Method and apparatus forelectromagnetic navigation of a surgical probe near a metal object)”的美国专利No.6,636,757中公开的失真补偿系统，该专利通过引用结合于此。
利用EM跟踪系统，EM定位器42和各种跟踪设备可以通过EM控制器44进行通信。EM控制器可包括各种放大器、滤波器、电隔离和其他系统。EM控制器44还可以控制定位器42的线圈以发射或接收EM场以用于跟踪。然而，可以使用诸如在2002年11月5日授权的题为“外科通信电力系统(Surgical Communication Power System)”的美国专利No.6,474,341(该专利通过引用结合于此)中公开的无线通信通道之类的无线通信通道，而不是直接耦合到EM控制器44。
应当理解，跟踪系统还可以是或包括任何适当的跟踪系统，包括具有光学定位器的
Figure BDA0001915692240000061
和/或S7TM导航系统，该光学定位器类似于由美敦力导航公司(Medtronic Navigation,Inc.)出售的光学定位器40，该公司在科罗拉多州路易斯维尔有营业场所。光学跟踪系统还可以包括在2011年8月30日授权的题为“术中图像配准(Intraoperative Image Registration)”的美国专利No.8,010,177、2001年5月22日授权的题为“用于电磁和光学定位系统的转换的系统(System For TranslationOf Electromagnetic And Optical Localization Systems)”的美国专利No.6,235,038中公开的那些光学跟踪系统，以上所有专利通过引用结合于此。在Wittkampf等人的于1999年11月9日授权的题为“导管定位系统和方法(Catheter Location System and Method)”的美国专利No.5,983,126中公开了另外的替代跟踪系统，该专利籍此通过引用被结合。其他跟踪系统包括声学、辐射、雷达等跟踪或导航系统。
成像系统12可包括支撑壳体或推车56。成像系统12可进一步包括单独的图像处理单元58，图像处理单元58可被容纳在推车56中。导航系统10可以包括导航处理单元60，导航处理单元60可以与导航存储器62通信或包括导航存储器62。导航构件62可包括任何适当的非瞬态存储器，包括随机存取存储器、磁性媒体驱动器等。此外，导航存储器62可与导航处理单元60集成或远离导航处理单元60。导航处理单元60可以接收来自成像系统12的包括图像数据的信息和来自包括相应的跟踪设备48-52和定位器40-42的跟踪系统29的跟踪信息。图像数据可以在工作站或其他计算机系统68的显示设备66上显示为图像64。工作站68可以包括适当的输入设备，诸如键盘70。应该理解，可以包括其他适当的输入设备，诸如鼠标、脚踏板等。各种处理单元和计算机或工作站可以包括内部存储器或本地存储器以及处理单元。处理单元可以包括中央处理单元，该中央处理单元是执行指令以执行芯片上的任务的通用计算机。处理单元也可以是特定电路，诸如专用集成电路(ASIC)。因此，处理单元可以是接收信息并基于该信息执行存储或接收的指令的设备。
图像处理单元58处理来自成像系统12的图像数据并将其传输到导航处理单元60。然而，应进一步理解的是，成像系统12不需要执行任何图像处理，并且它可以将图像数据直接传输到导航处理单元60。因此，导航系统10可以包括单个或多个处理中心或单元或利用单个或多个处理中心或单元来操作，该单个或多个处理中心或单元可以基于系统设计来访问单个或多个存储器系统。
患者14可以固定在手术台72上，但没有被要求固定在桌子72上。桌子72可包括多个带子74。带子74可以固定在患者14周围，以相对于桌子72固定患者14。可以使用各种装置来将患者14以静止定位定位在手术台72上。在2003年4月1日提交的题为“集成电磁导航和患者定位设备(An Integrated Electromagnetic Navigation And Patient PositioningDevice)”的共同转让的美国专利申请No.10/405,068且公开为美国专利申请公开No.2004/0199072中阐述了这种患者定位设备的示例，该专利籍此通过引用被结合。其他已知的装置可包括
Figure BDA0001915692240000072
夹具。
而且，患者14相对于成像系统12的定位(包括三维位置和取向)可以由导航系统10利用患者跟踪设备48和成像系统跟踪设备50来确定。如本文所讨论的，可以至少部分地利用患者14的获取的图像来确定相对于患者14的定位(包括三维位置和取向)。因此，可以确定患者14相对于成像系统12的定位(包括三维位置和取向)。成像系统12(诸如
Figure BDA0001915692240000071
)可以知道其定位并重新定位到在约10微米内的相同定位。这允许成像系统12的基本精确放置和成像设备12的定位的精确确定。在美国专利No.7,188,998；7,108,421；7,106,825；7,001,045以及6,940,941中进一步描述了成像部分22的精确定位，以上所有专利通过引用结合于此。通常，可以选择确定图像数据相对于患者14的定位。例如，图像数据相对于患者的定位(包括取向)可以用于确定患者14的一部分的位置。
可以通过标识患者空间中的匹配点或基准点以及图像空间中的相关或相同点来配准受试者或患者空间和图像空间。成像设备12(诸如由美敦力公司(Medtronic，Inc)出售的
Figure BDA0001915692240000081
成像设备)可用于在精确和已知定位处生成图像数据。这可以允许在获取图像数据时图像数据自动或“固有地”配准到患者14。基本上，由于成像系统12相对于患者14的准确定位，患者14相对于成像系统12的定位是精确已知的。由于成像系统12的已知精确位置，这允许知道与患者14的点相对的图像数据中的点。
替代地，可以通过将图像数据中的基准点与患者14上的基准点相匹配来进行手动或自动配准。图像空间到患者空间的配准允许生成患者空间和图像空间之间的转换图(translation map)。根据各种实施例，可以通过确定在图像空间和患者空间中基本相同的点来进行配准。相同的点可包括解剖学基准点或植入的基准点。在2009年3月9日提交的美国专利申请No.12/400,273，现公开为美国专利申请公开No.2010/0228117中公开了示例性的配准技术，该专利通过引用结合于此。
一旦配准，具有或包括成像系统12的导航系统10可用于执行选定的进程。选定的进程可以使用利用成像系统12生成或获取的图像数据。此外，成像系统12可用于在相对于进程的不同时间处获取图像数据。如本文所讨论的，出于各种目的(包括进程的选定部分的确认)，可以在进程的该选定部分之后获取患者14的图像数据。
继续参考图1，成像系统12可以生成患者14的实际或虚拟三维图像。患者14可相对于成像系统12被放置，以允许成像系统12获得患者14的图像数据。为了生成3D图像数据，可以从相对于患者14的多个视图或定位获取图像数据。患者14的3D图像数据可以单独使用或与其他信息一起使用，以辅助对患者14或适当的受试者执行进程。然而，应该理解，可以使用任何适当的成像系统(包括磁共振成像、计算机断层扫描、荧光透视等)，以获取患者14的图像数据(包括3D图像数据)。
首次参考图2，流程图100示出了用于在如图3-10所示的植入进程之后确认植入物的放置的方法。应当理解，尽管流程图100描述并且涉及一种在椎骨124中放置脊柱植入物(包括一个或多个椎弓根螺钉120)的方法。然而，方法100可用于获取图像数据，以辅助确认任何适当的植入物在解剖结构的任何适当部分(诸如长骨(例如股骨)中的髓内(IM)杆、膝盖或髋关节置换假体)中的放置、或任何其他适当的进程。因此，流程图100中的方法将被理解为涵盖除椎弓根螺钉放置之外的选定的进程。另外，应该理解，流程图100的方法可以用于确认任何适当的构件在任何适当的结构中的放置。例如，也可以用流程图100中的方法确认将包括长钉的构件放置到射线可透过的工件(例如，木板)中。
流程图100中的方法可以在开始框102处开始。然后在框104中可以选择进程。该进程可以是任何适当的进程，诸如，将椎弓根螺钉放置在患者14的椎骨124(图6)内。应当理解，可以执行椎弓根螺钉120在患者14的椎骨124中的放置以用于任何适当的进程，诸如，脊柱融合或椎骨僵硬。无论在框104中选择的进程是什么，都可以在框106中获取受试者14的第一图像数据。然而，可以在确定要执行的进程之前获取第一图像数据。例如，在框106中获取的第一图像数据可以是初始诊断图像数据，其用于在框104中选择、确认和/或规划进程。因此，第一图像数据可以是进程前的或预先获取的图像数据。第一图像数据是患者14的在执行来自框104的选定的进程之前的图像数据。
如本领域技术人员所理解的，在框104中选择要执行的进程时，可以生成外科手术规划。外科手术规划可包括进入定位的选择、植入物(例如椎弓根螺钉)的植入轨迹、用于执行该进程的器械的选择、以及用于该进程的其他适当的选择和步骤。然而，该进程不必是外科手术，并且可以包括用于执行其他选定的进程(诸如，安装或组装机械组件(例如，汽车))的规划。
在框106中获取的图像数据可以是任何适当的图像数据，诸如，图3中示出的在上视点(superior viewpoint)中的单个椎骨的X射线图像数据。图像数据还可以包括如图4中示出的来自侧视图的多个椎骨的图像。此外，图像数据可以包括多个椎骨的后视图，如图5中所示的。图像数据可以在显示器66上分别显示为图像64a、64b、64c或者可以被获取并保存在导航系统10的存储器或存储系统62中、可以用于进程的稍后确认、或可以用于两者。
简而言之，受试者的第一图像数据可以是在执行外科干预的任何部分之前从受试者或患者14获取的图像数据。例如，患者14可以在进入手术室之后并且在执行任何外科手术(诸如，形成切口)之前基本上立即利用成像系统12成像。将进一步理解，在框106中获取的受试者的第一图像数据可以在患者14进入手术室之前的任何点处被获取。无论获取第一图像数据的时间如何，第一图像数据是患者或受试者14处于第一状态(诸如，还未通过外科手术被改变)的图像数据。如本文进一步讨论的，关于流程图100中的方法，该图像数据可以与稍后或第二获取的图像数据和植入物的模型(例如，CAD模型)一起使用，以用于确认植入物在患者14体内的放置。
然而，如以上所讨论的，在框106中获取的图像数据可以在相对于患者14的选定定位处被获取。如图1中所示，可以如利用患者跟踪器48跟踪患者14那样跟踪成像设备跟踪设备50。因此，当在框106中获取第一图像数据时，可以利用导航系统10确定成像设备12相对于患者14的定位。可以在框109中保存该第一成像定位。在框109中保存的该第一成像设备定位可以包括针对患者14获取的每个图像部分的离散定位(包括位置和取向)。例如，可以获取多次暴露，并且每次暴露可以处于相对于患者14的不同的定位处。因此，在框109中保存的第一成像器定位可以包括利用第一图像数据获取的成像设备12的每次暴露的定位。可以保存这些定位以供稍后调用，诸如，保存在导航存储器62中。
在框106中获取第一图像数据之后，可以在框112中可选地将第一图像数据传送到数据处理器。在框112中被传送到数据处理器的图像数据可以是从患者14获取的来自框106的第一图像数据中的所有第一图像数据。来自框106的第一图像数据可以被视为受试者14的二维(2D)投影，或者可以用于生成受试者14的三维(3D)模型。例如，可以在框112中处理一个或多个2D投影以生成受试者14的3D模型。该模型随后可以被视为显示器上的图像。此外，可以利用3D模型来规划进程，并且可以将至少一部分的规划(例如，构件的选定的最终植入位置)示出为叠加在3D模型和/或2D投影上的图标。如图3-5中所示，可以从多个视角或视点获取患者14的图像数据。
在框106中获取的第一图像数据可以被保存或传送到任何适当的处理核或处理系统，或者可以简单地被直接传送或维护以由单个处理单元访问。如以上所讨论的，成像处理单元58可以被包含在成像系统12中，并且导航处理器60可以被包括在导航工作站68中。因此，这两个处理单元可以通信，并且图像数据可以在它们之间传送。替代地，可以简单地获取图像数据并将其传送到导航处理器60。无论如何，应当理解，导航系统10可以如本领域技术人员所理解的利用单个或多个处理单元或核来处理图像数据。
一旦在框106中获取第一图像数据并且在框112中可选地将其传送到处理器，就可以在框114中执行选定的进程。如图6中所示，该进程可包括将椎弓根螺钉120放置到患者14体内。如通常所理解的，患者14的解剖结构可包括椎骨124，椎弓根螺钉120可定位或植入到椎骨124中。可以利用适当的外科手术器械(诸如，外科手术电机126)，或者可以利用适当的手动驱动器(未示出)(诸如，由美敦力脊柱和生物制剂(Medtronic Spine and Biologics)出售的CD
Figure BDA0001915692240000111
Legacy(TM)系统手动驱动器，该公司在明尼苏达州阿波利斯市有营业场所)来植入椎弓根螺钉120。无论用于植入椎弓根螺钉120的器械如何，该器械和/或椎弓根螺钉120可包括跟踪设备52。在外科手术期间，可以由导航系统10诸如利用包括光学定位器40或EM定位器42的跟踪系统中的任一者或两者来跟踪跟踪设备52。
跟踪设备52允许导航系统10确定并示出椎弓根螺钉120、植入器械126或其组合相对于对患者14获取的图像数据的定位。例如，如图7中所示，当一个或多个椎弓根螺钉120朝向患者14的椎骨124移动时，一个或多个图标120i可被叠加在患者14的第一获取图像数据64a、64b、64c上。如以上所讨论的，椎弓根螺钉120中的一个或多个或其他适当的植入物构件可以被跟踪到患者14体内。此外，被跟踪的器械或物品不必是植入物或硬组织植入物，而是可以包括软组织植入物(例如，DBS引线)。在任何适当的时间(诸如在植入期间或之后)处确定的椎弓根螺钉120的定位可以保存到导航存储器62或其他适当的存储器系统中以供稍后调用。随后可以如本文所讨论的使用所确定的和/或保存的椎弓根螺钉120的定位，以用于确认选定的进程或用于选定的进程(例如，外科手术)的规划。
如图6中所示，当椎弓根螺钉120朝向椎骨124移动并进入椎骨124中时，可以相对于图像66示出图标120i(图7中)。本领域技术人员可以理解，图6示出了在插入椎骨124之前的单个椎弓根螺钉120，而图7示出了两个图标120i，以示出放置在单个椎骨124的图像124'中的两个单独的椎弓根螺钉。
图标120i可以是螺钉(诸如，椎弓根螺钉120)的预形成的模型(诸如，计算机协助绘制图)，该模型包括植入物的先验精确尺寸信息。预形成的模型可以存储在导航存储器设备62中，并且可以由适当的处理器(诸如，导航处理器60)访问。然而，应该理解，可以在该进程期间诸如通过测量或使用可跟踪的校准器械来确定植入物的尺寸。随后可以将该尺寸输入到导航系统10中。然而，应进一步理解的是，执行该进程不需要导航。例如，可以在没有导航辅助的情况下使用低侵入性或开放性手术来放置植入物。还应理解的是，椎骨的图像数据64a可以包括其他信息，诸如，可以相对于图像数据64a自动或手动确定的中心线图标140。
通过直接跟踪椎弓根螺钉120或通过导航器械跟踪椎弓根螺钉120，导航系统10可用于示出椎弓根螺钉120相对于椎骨124的确定定位(包括位置和取向)。通过示出叠加在患者14的图像数据64a、64b、64c上的图标120i，用户54可以引导或被给予关于椎弓根螺钉120相对于患者14和椎骨124的定位的反馈。因此，在选定的时间处，用户可以基于图标120i的定位或其他适当的信息选择停止将椎弓根螺钉120驱动到患者14的椎骨124中。稍后，当跟踪系统或导航系统10没有直接跟踪椎弓根螺钉120时，可以移除跟踪图标120'。如本文所讨论的，可以基于图像数据直接确定椎弓根螺钉120的定位。
通常，在框106中获取第一图像数据并且在框114中执行该进程之后，成像系统12从相对于患者14的定位移动。例如，移动成像设备12，以允许访问椎骨124以用于椎弓根螺钉120的植入。然而，成像设备12可以出于任何其他适当的原因而移动。作为进一步的示例，可以移动成像设备12，以允许更多地访问颅骨以用于DBS放置。然而，应当理解，即使在移动成像系统12时，椎弓根螺钉120或其他构件的位置也可以保存在导航空间内。例如，可以保存螺钉120相对于患者跟踪器48的定位以供导航处理单元或其他适当的处理单元调用。例如，可以在选定的时间段之后，诸如在植入之后或在获取第二图像数据之前，保存椎弓根螺钉120的定位。随后可以调用保存的椎弓根螺钉120的定位以例如，定位成像系统12以获取第二图像数据。
然而，如果要获得第二图像数据，则可能需要相对于患者14移动成像设备12。例如，如果成像设备12不再环绕患者14脊柱的一部分，则成像设备可以移动回到环绕脊柱的一部分。然而，可以选择和/或期望使患者14暴露至的辐射最小化。由于通常获取第二图像数据用于确认规划的进程，因此可以不需要对患者14进行全360度暴露。因此，如本文所讨论的，可相对于患者14移动成像设备12以获取图像数据，该图像数据导致对患者14的暴露比在框106中获取的第一图像数据更少。例如，诸如利用成像器处理单元58和/或导航处理单元60做出确定。
因此，一旦用户54确定停止将椎弓根螺钉120驱动到椎骨124中，就在框150中做出是否可以获取受试者14的第二图像数据的确定。对患者14获取的第二图像数据可以是在椎弓根螺钉120在椎骨124内被定位到选定量或距离之后，利用成像系统12或任何适当的成像系统获取的患者14的图像数据。
如本文所讨论的，可以示出第二图像数据以供用户54使用。还可以利用各种信息(诸如，植入物的模型)来增强第二图像数据。例如，如2013年9月23日授权的题为“用于基于图像的导航的方法和装置(Method and Apparatus For Image-Based Navigation)”的美国专利No.8,842,893中所公开的，第二图像数据可具有基于跟踪信息叠加在其上的植入物的模型，以上专利通过引用结合于此。如以上所讨论的，植入物的模型可用于辅助导航。此外，可以获取植入物的选定测量。然而，患者14的图像数据可用于辅助执行和/或确认对患者14执行的进程。
继续参考图2，在框150中是否获取第二图像数据的确定可以是用于各种目的(包括确认进程、确定植入物的当前位置(例如，椎弓根螺钉120的定位)、确定进一步的进程步骤)，或用于其他适当的原因。作为示例，在以下讨论中，可以选择确认植入物120已经到达或已经定位在椎骨124中的规划的定位。然而，如果期望或确定不需要确认图像数据，则可以通过框152遵循“否”路径，并且该过程可以在框154中“结束”。例如，如果执行开放性进程，则在选定时间可能不选择或不需要确认图像。此外，可以采用不包括获取受试者14的第二图像数据的其他确认技术。
然而，可以在框150中选择第二图像数据，并且可以通过“是”框160遵循“是”路径。在框150中的确定可以是自动的或通过用户的输入。例如，该进程可以被包括作为由导航处理单元60执行的程序，并且可以给出针对第二图像数据的提示。
然而，从框150，在确定“是”框160之后，可以在框162中确定患者跟踪器48是否被附连到患者14的确定框。框162中的是否仍然附连患者跟踪器的确定也可以是手动的或自动的。例如，用户54可以诸如使用键盘70来将患者跟踪器被附连输入到系统。进一步地或替代地，诸如包括跟踪系统29和导航系统10的系统可以确定是否正从附连到患者14的患者跟踪器48接收或测量信号。如果确定患者跟踪器48仍然被附连，则通过“是”框163遵循“是”路径。跟踪系统29和导航系统10可以诸如利用成像系统跟踪设备50来跟踪患者14和成像系统12。当在跟踪时，导航系统10随后可以出于各种目的(诸如，获取包括确认图像数据的附加图像数据)确定患者14和成像系统12的定位。此外，如以上所讨论的，在该进程期间可以通过诸如利用器械跟踪器52跟踪椎弓根螺钉120的定位来确定植入物(例如，椎弓根螺钉120)的定位。因此，植入物120的定位可以是已知的并且可以从导航存储器62中调用。保存的椎弓根螺钉的定位可以是来自于：当在植入期间跟踪椎弓根螺钉120并将椎弓根螺钉120的定位保存到导航存储器62中时。
如图1中所示，成像设备12可相对于患者14定位，以在框106中获取第一图像数据。然而，在执行诸如放置椎弓根螺钉120之类的进程中，可以移动成像设备12远离患者14。如果远离患者14移动，则相对于成像设备12重新定位患者14以获取第二图像数据。通常，可以在患者14附近移动成像设备12，或者可以在成像设备12附近移动患者14。在移动期间，成像设备12相对于患者14的精确定位可能已经从获取第一图像数据时的定位改变。
可以从第一图像数据产生患者14的三维模型，或患者14的至少一部分感兴趣的或感兴趣的解剖结构，以用于在显示器66上查看。因此，第一图像数据可能需要穿过患者14的许多投影(例如，约300至约700个投影，通常每个是在不同定位处被获取的)以获取足够的图像数据来生成患者14的三维模型。然而，当获取第二图像数据时，可以不需要或可以不选择获取与在获取第一图像数据期间一样多的投影。可以选择第二图像数据用于验证或确认植入物放置和模型创建，因此可能需要较少的图像数据。因此，获取穿过患者14的最少的投影可以最小化或降低由患者14和用户54所经受的辐射量。
因此，第二图像数据可以包括选择选定的数量，或可以进行穿过患者14的最少投影。第二图像数据还可以被称为确认或验证图像数据。因此，确定成像设备的适当或最佳定位来获取第二图像数据可有助于最小化所需的投影或视图的数量。每个投影可能需要暴露于辐射(诸如，x射线辐射)来获取受试者14的图像数据。具体地，可以操作成像设备12来获取第二图像数据中的视图，以利用选定数量(诸如，包括两个的小数量)的穿过患者14的投影来确定被植入构件(诸如，椎弓根螺钉120)的定位。如本文所讨论的，从所获取的第二图像数据确定的植入物的定位可以用于生成用于叠加在第一获取的图像数据上或由其生成的模型上的图标。
通过利用患者跟踪设备48保持对患者14的跟踪，可以利用跟踪设备50跟踪成像设备12，以相对于患者14定位成像设备12，用于获取最少或选定数量的投影同时获取足够的图像数据来适当地查看植入物120。例如，在框164中，可以发生对来自框106的第一图像数据的采集期间的成像设备的定位的调用。
来自框164的成像设备的调用的定位可以辅助在框165中确定成像设备的一个或多个定位，以用于获取第二图像数据。具体而言，可以确定成像设备12和患者14的相对定位以用于获取第二图像数据。相对定位可以基于来自框164的用于获取第一图像数据的调用的定位。此外，在框165中确定用于获取第二图像数据的相对定位时，也可以利用植入物构件(诸如，椎弓根螺钉120)的调用的定位。椎弓根螺钉120的被跟踪的定位可用于辅助确定用于获取第二图像数据的适当或最佳的定位。如本文所讨论的，用于获取第二图像数据的成像设备的最佳定位可以在每个视图中对尽可能多的视图和/或尽可能多的植入的设备进行成像。此外，最佳定位可以包括最小化或降低在单个视图中多个植入物的重叠和/或选定的解剖特征或结构的重叠。根据来自框104的规划和/或选定的进程，这可以允许用于确认椎弓根螺钉120或其他植入物的定位的最少数量的视图。因此，至少因为跟踪了植入物并且植入物相对于患者14的位置是已知的，所以可以确定成像设备获取植入物的图像数据的定位。
可以利用包括导航处理单元60的处理单元，通过执行确定成像设备的选定的定位以获取第二图像数据的指令来确定框165中的定位的确定。所确定的成像设备的定位可以是用于确保在获取第二图像数据时在每个视图或投影中对至少超过一个的植入物进行成像。因此，在所获取的第二图像数据中，植入物可以不被第二植入物阻挡。此外，所确定的相对定位可包括根据成像设备12的任何可能的定位来对成像设备12进行定位，包括相对于受试者14的长轴的旋转、摇晃(sway)、摇摆(wag)、轴向移动、和横向移动。
因此，如果遵循了“是”路径163，则可以在框166中移动和/或跟踪成像设备12。也可以在框168中移动和/或跟踪患者。在框168中跟踪患者并在框166中跟踪成像设备时，可以在框170中将成像设备相对于患者14移动到一个或多个选定的定位，这可以允许在一个或多个视角或视图处获取图像数据。可以在框165中确定定位，并且可以在框170中移动患者和/或成像设备。
继续参考图2并另外参考图8和图9，可相对于包括椎骨124的患者14移动包括源26和检测器28的成像设备12。可以移动成像设备12以获取第二图像数据的选定的图像。第二图像数据可以是成像设备12用于以最少数量或选定数量的投影获取第二图像数据的最佳或进程上最佳的定位。选定的数量可以是适合或足以确认选定的和规划的进程的数量。选定的和规划的进程可以是用于植入椎弓根螺钉120的选定的位置。
图8示意性地示出了相对于在各个位置28'、28”和28”'中的检测器的在各个位置26'、26”和26”'中的源26。此外，成像设备跟踪设备50被示出在各个位置50'、50”和50”'中。跟踪设备位置50'、50”、50”'可用于跟踪和确定各个位置26'、26”和26”'处的源和/或各个位置28'、28”和28”'处的检测器28的位置，以用于生成相对于椎骨124的视图。如本领域通常所理解的，源26可以发射x射线穿过患者14以在检测器28处创建图像数据。每个投影可以相对于图8中分别示出的源26'、26”和26”'的定位创建如图9中示为视图A、视图B和视图C的视图。
如上所述的，在框165中，导航系统10可用于自动确定源26相对于患者14的定位，以获取将获取所定位的所有植入物的图像数据以及它们彼此的相对位置的视图。因此，在框176中，发生在成像系统12的选定数量的定位处获取第二图像数据。视图可以指代或处于在框165中确定的定位。视图可以包括获取一个或多个视图或投影，以用于示出或确定植入物相对于受试者14的定位。因此，第二图像数据可以包括来自成像设备12的多个定位的多个视图。例如，可以针对第二图像数据获取受试者14的两个或更多个视图。
继续参考图2并参考图8和图9，在视图A处，可以用图像跟踪设备50'跟踪源26'，并且可以将X射线投射穿过椎骨124到达检测器28'。所获取的图像数据可以被显示或保存，并且可以包括视图180，视图180示出或包括第一椎弓根螺钉120a和第二椎弓根螺钉120b的图像数据。具体地，视图A的图像可以包括第一椎弓根螺钉的图像120a'和第二螺钉的图像120b'。由于可以在视图A 180中查看这两个螺钉120a、120b，因此可以从视图A收集螺钉的几何形状和定位的确定。
附加地，可以操作成像设备12以通过跟踪跟踪设备50”将源移动到源定位26”。例如，导航处理单元60可用于提供用于定位成像设备12的坐标和/或直接控制成像设备12。无论如何，随后可以进行X射线穿过椎骨124的投影，并且可以在定位28”处的检测器处对两个螺钉120a、120b成像。视图B 184还可以包括如在120a”和120b”处成像的两个螺钉120a、120b在与视图A 180不同的视角中的图像数据。两个视图180、184可用于创建两个螺钉120a、120b相对于椎骨124的定位的计算，椎骨124也被包括在图像数据中作为椎骨图像124'和124”。应当理解，如以上所讨论的，检测器28和/或源26的移动可以不仅包括旋转移动，还可以包括沿着受试者14的长轴或横向于受试者14的长轴的线性移动。
如图9中所示，图像180、184包括植入的椎弓根螺钉120a、120b两者的图像数据，并以不同的视角显示它们。因此，可以利用导航处理单元60或其他适当的处理单元执行适当的算法，以确定螺钉相对于解剖结构(包括椎骨124)的定位。另外，螺钉120a、120b的几何构造和大小可以存储在导航存储器62中并且被调用以辅助确定螺钉120b和120a在椎骨124中的定位。
在框182中做出植入物在第二图像数据中的定位的确定。可以利用诸如成像处理单元58或导航处理单元60之类的一个或多个处理单元来做出该确定。在框182中，选定的处理单元可以执行选定的指令以确定构件在第二图像数据内的定位。
第二图像数据中的诸如椎弓根螺钉120之类的植入物的确定或标识可包括各种处理步骤。例如，用户可以标识一个或多个视图或投影中的种子点(seed point)。此外，椎弓根螺钉可包括选定的像素或体素对比度或亮度。在任一种情况下，可以使用各种区域生长技术来从图像中分割椎弓根螺钉120。因此，该过程可以包括从选定的种子点分割图像数据。
还可以确定(即，通过利用处理器执行指令来自动确定)种子点或基于已知或调用的所确定的植入的定位来选择种子点。如以上所讨论的，可以在椎弓根螺钉120被植入时跟踪椎弓根螺钉120并且可以保存植入的定位。在框164或框165中可以通过诸如导航处理器之类的处理器调用所保存的定位。因此，所调用的定位也可以用于确定椎弓根螺钉120的位置，以用于从在第二图像数据处或第二图像数据的一部分(诸如，单个视图)处获取的图像数据进行分割。所调用的椎弓根螺钉120的定位可用于确定选定的点，诸如，椎弓根螺钉120的中心处的点。在各种实施例中，调用所保存的定位的处理器可以使用所保存的定位来确定图像数据中的种子点。椎弓根螺钉120的几何形状也可以存储在存储器62中并被调用。因此，图像数据中的螺钉的定位的分割和确定可以从椎弓根螺钉120的所保存的几何形状的已知中心处的点开始。
可以在框188中执行基于第二图像数据示出植入物(包括螺钉120a、120b)的定位。可以在来自框106的第一图像数据上、来自框112的基于成像器数据的模型上、或来自框176的第二图像数据上示出螺钉120的定位。第一图像数据框106中或来自框112的经处理的模型中的螺钉120的定位可以基于框182中确定的螺钉120的定位。此外，叠加在第一图像数据框106上或模型形式框112上或相对于第一图像数据框106或模型形式框112的用于示出的构件120的所确定的定位可以仅基于在框182中的第二图像数据中的螺钉定位的确定。
在各种实施例中，如果要在框106中获取的第一图像数据上或在利用第一图像数据生成的模型上示出螺钉，则可以在框179中首先将在框176中获取的第二图像数据配准到第一图像数据或模型。在将第一图像数据配准到第二图像数据时，两个图像数据中的一个中的点被关联或映射到另一个图像数据中的点。可以使用各种技术(诸如，本领域中已知的关于二维(2D)到三维(3D)配准技术)将第二图像数据配准到第一图像数据。在各种实施例中，可以在第一图像数据和第二图像数据两者中标识(例如，手动或自动地)并提取可以存在于第一图像数据和第二图像数据两者中的骨特征或骨结构。提取的特征或结构可以匹配并用于配准和映射。另外或替代地，可以基于来自框164的成像设备的所调用的定位来将第二图像数据配准到第一图像数据。因此，可以知道第二图像数据的定位相对于第一图像数据的定位，并且可以进行配准。
如上文所讨论的，可以确定椎弓根螺钉120在第二图像数据中的定位。通过配准，随后可以映射或确定椎弓根螺钉在第一图像数据中的定位。因此，该配准可以允许将来自第二图像数据的椎弓根螺钉120的所确定的定位放置或示出在第一图像数据中和/或基于第一图像数据的模型中。
螺钉120a、120b的所确定的定位可能被错误使用(ill-used)，因为表示螺钉的图标可能按照该确定的定位被叠加在模型上，该模型可诸如在处理图像数据框112中基于在框106中所获取的第一图像数据而生成。来自框176的获取的第二图像数据不需要用于创建新模型或者可以不被用户54直接查看，而是可以由成像处理单元58或导航处理单元60使用，以生成诸如在利用来自框106的获取的第一图像数据创建的模型上具有供用户54查看的图标120q(图10)的视图。基于以上所描述的，用户54可以查看植入物120a、120b相对于所获取的第一图像数据的植入的定位，该第一图像数据也可以用于生成规划。
换句话说，可以基于在框176、302中获取的第二图像数据来确定椎弓根螺钉120(本领域技术人员应再次理解，可以对任何构件成像)的定位。根据各种实施例，椎弓根螺钉120的定位可以基本上仅基于第二图像数据确定或仅基于第二图像数据来确定。随后可以相对于第一图像数据和/或基于第一图像数据的模型显示所确定的定位。该模型可以包括患者14的选定的区域的3D模型。基于第一图像数据的3D模型可以包括来自多个2D切片或投影或其他适当的第一图像数据的3D渲染。无论如何，将第二图像数据配准到第一图像数据可以允许椎弓根螺钉120的表示显示在第一图像数据或模型上。因为第二图像数据遵循该进程，所以当在第一图像数据上示出椎弓根螺钉120时，椎弓根螺钉120在第二图像数据中的所确定的定位可以用作该进程的确认。
参考图10，可以使用来自框106的第一获取图像数据生成椎骨124的图像124'。可以相对于图像124'示出规划图标120p。规划图标可以基于来自框106的第一获取图像数据包括一个或多个植入物的规划或选定的定位。规划图标120p可以是选定的植入物的精确2D或3D模型，或者可以仅是选定的植入物的几何表示。在框176中获取第二图像数据之后，除了规划图标120p之外或者替代规划图标120p，可以相对于图像124'示出确认图标120q。如以上所讨论的，可以将第二图像数据配准到第一图像数据，以允许将椎弓根螺钉120的所确定的定位示出地叠加在图像124'上。
因此，用户54可以在至少部分地或完全地由在框176中获取的第二图像数据确定的定位处查看确认图标124q。换句话说，椎弓根螺钉120在第二图像数据中的定位可以基于对第二图像数据的分析(例如，基于从第二图像数据对椎弓根螺钉的分割)。随后可以使用第二图像数据到第一图像数据的定位来在第一图像数据上示出椎弓根螺钉的所确定的定位。如上所述，确认图标120q可以相对于规划图标120p叠加在图像数据上，使得两者都叠加在图像数据124'上。因此，第二图像数据可用于相对于图像数据124'示出确认图标120q，图像数据124'可用于生成进程的初始规划。
作为参考，参考图8和图9，当源26处于源定位26”'并且可以在跟踪器定位50”'处利用跟踪器50跟踪源26时，可以生成视图C。在视图C定位处，源26将X射线投射穿过椎骨124到达检测器定位28”'。图9中所示的视图C 190可以包括仅一个螺钉的视图，即使存在两个螺钉。两个螺钉中的一个可能会遮挡另一个螺钉。因此，在视图C中，至少一个螺钉可能被另一个螺钉阻挡。因此，视图C可能不提供用于确定植入物(包括螺钉120a、120b)的定位的适当信息。换句话说，视图C可能被阻挡或遮挡(例如，至少一个感兴趣的物品(诸如，椎弓根螺钉中的一个)至少部分地被另一个椎弓根螺钉遮挡或阻挡)，而视图A和视图B可以是无阻挡或无遮挡的视图。无阻挡的视图允许利用较少的穿过患者14的投影(包括辐射暴露)来确定全部构件或大部分构件。
因此，利用成像设备跟踪设备50跟踪成像设备12可以辅助将成像设备移动到用于获取第二图像数据的有效且高效的定位。框165中的该确定可以降低用于获取足够的图像数据以确定植入物的定位所需的暴露次数。因此，根据方法100获取第二图像数据可能需要最小量的视图或投影，其包括对植入物相对于椎骨124的定位信息的高辨别。这可以确保不获取或不需要获取诸如视图C 190之类的较低辨别力的视图，并且因此不会使患者暴露于在获取这样的视图时的X射线。
如以上所讨论的，可以在框162中做出患者跟踪器是否仍被附连到患者14的确定。如果没有附连患者跟踪器，则可以遵循“否”框200的“否”路径。在针对患者的进程(诸如，椎弓根螺钉120的植入)期间，成像设备12仍然可以相对于患者14移动，并且成像设备12可以再次相对于患者12移动，以获取在框150中确定要被获取的第二图像数据。当不再利用患者跟踪设备48跟踪患者时，可以获取患者14的至少一个测试图像数据投影或视图，以辅助确定成像系统12相对于患者14的适当定位，以如以上所讨论的获取最少数量的穿过患者14的投影，以用于确定植入物的定位。
当通过“否”框200遵循“否”路径时，在框202中，可相对于患者14将成像设备12移动到成像设备第一测试定位。成像设备测试定位可以是相对于患者14的任何适当定位，并且可以包括机架20的定位，以及源26和检测器28的选定的位置。在框204中可以在第一测试定位处获取第一测试图像数据。第一测试图像数据可以是作为在第一测试定位处穿过患者14拍摄的投影而被获取的图像数据。
可以利用适当的处理单元(诸如，图像处理单元58或导航处理系统60)处理在框204处在第一测试定位处获取的图像数据，以确定植入物120在所获取的第一测试图像数据中的定位。植入物120在第一测试图像数据中的取向和位置的确定允许在框208中确定用于获取第二图像数据的一个或多个定位。然而，应该理解，第一测试图像数据也可以用作第二获取的图像数据的视图或投影。此外，在框208中确定用于获取第二图像数据的一个或多个定位可以仅基于在框204中的获取的第一测试图像数据。因此，对于在框208中确定用于获取第二图像数据的一个或多个定位，不需要对成像设备12相对于患者14(包括患者跟踪器48)进行跟踪。
第一测试图像数据可以用于确定成像设备的定位以获取第二图像数据。因此，如以上所讨论的，不是跟踪成像设备12，而是可以分析第一测试图像数据来确定用于获取第二图像数据的适当定位。在框208中确定用于获取第二图像数据的定位时，可评估第一测试图像数据以确定其中植入物相对于患者14的定位。然而，第一测试图像数据可能不包括足够的图像数据以完全确定所有的植入物120的定位。因此，如以上所讨论的，在框208中确定的定位可以允许利用成像设备12在最少数量的定位处获取第二图像数据，以获取最少数量的投影来确定植入物的定位。
如本领域通常所理解的，可以以类似于处理图像数据来生成模型的方式来分析第一测试图像数据，并且分析第一测试图像数据允许确定第一测试图像数据中的植入物的定位。因此，可以在无需利用患者跟踪器48跟踪患者14或利用成像设备跟踪设备50跟踪成像设备12的情况下执行框208中的用于获取第二图像数据的位置的确定。当确定了植入物120在第一测试图像数据中的位置和取向时，可以基于此确定用于获取第二图像数据的位置。
此外，也可以自动或由用户输入进程信息，或从保存在存储器62中的规划中调用进程信息。例如，可以使用植入物的数量和植入物的选定的相对定位来辅助在框208中确定定位。例如，如果第一测试图像仅包括两个植入物，但是已知放置了四个植入物，则处理器可以确定图像中两个植入物的相对定位以确定其他两个植入物的可能定位。此外，如果轴向视图仅对两个植入物成像，则可以选择选定的斜视图来对所有四个植入物成像。可以由处理器基于所调用的信息和对第一测试图像数据的分析来自动确定成像设备的定位的确定。此外，可以由处理器系统从存储器系统调用植入物的定位。
一旦完成了在框208中的获取第二图像数据的定位的确定，就可以在框300中将成像设备12相对于受试者移动到所确定的一个或多个定位。随后可以以类似于在框176中获取第二图像数据的方式，在框302中在一个或多个定位处获取第二图像数据。一旦在框302中在所确定的一个或多个定位处获取了第二图像数据，如以上所讨论的(例如，通过从第二图像数据分割椎弓根螺钉)，就可以在框182中确定椎弓根螺钉120在第二图像数据中的定位。也如以上所讨论的，也可以在框179中将第二图像数据配准到第一图像数据。在各种实施例中，可以通过第一图像数据和第二图像数据之间的特征或结构提取和配准来进行配准。如以上所讨论的，可以在框188中在第二图像数据或第一图像数据上示出椎弓根螺钉的所确定的定位。
在框188中示出植入物120在图像数据(诸如，第一图像数据或使用第一图像数据形成的模型)上的定位之后，该方法可以在“结束”框154中结束。如以上所讨论的，成像系统12可用于获取第二图像数据以辅助示出植入物的位置，以用于确认规划的进程。此外，基于第二图像数据的植入物的图示可以辅助用户54基于用户的专业知识来确定是否可以选择执行附加的进程步骤(诸如，外科手术步骤)以实现规划或增强规划。因此，第二图像数据用于辅助对患者14执行进程，以实现规划或实现选定的结果。然而，应该理解，可以对任何适当的受试者获取第二图像数据，并且不必限制于如图1中所示的人类受试者。
因此，图2中所示的方法允许获取第二图像数据，而无需获取完整的图像数据集。如本领域技术人员所理解的，可以使用选定量的图像数据(诸如，完整的图像数据集)来生成患者14的三维模型。在框106中获取的第一图像数据可以是足够的图像数据，以生成患者14的选定质量的模型。因此，第一图像数据的量可以包括当x射线束(在源26和检测器28之间)经由机架20围绕患者14移动时获取患者14的至少300个投影。第二图像数据可以包括多次采集中的单次采集，但是两者通常都小于第一图像数据采集投影。例如，测试图像数据采集可以包括大约1到大约3个投影。第二图像数据(基于测试图像数据或不基于测试图像数据)则可以包括围绕患者14的倾斜角度(诸如，通过移动x射线束)的约10个或更少的投影。然而，第二图像数据可以相对于先前的图像数据(诸如，包括在第一图像数据中的术前图像数据)被优化到查看角度，用于配准或验证植入的硬件的定位。因此，第二图像数据可以相对于第一图像数据被最小化，但仍然允许提供图像数据以用于如以上所讨论的确认选定的规划或者辅助完成针对患者14的外科手术。
第二图像数据(在框176或框302中获取的)可以是用于确定椎弓根螺钉120(或被成像的其他构件)的定位的唯一数据。此外，第二图像数据可以是用于确定构件相对于来自框106的第一图像数据或在框112中由第一图像数据形成的模型的定位的唯一数据。因此，可以在没有或不存在跟踪信息的情况下使用第二图像数据来确认构件120相对于患者14的定位。而且，如以上所讨论的，在框182中确定的构件的定位可以被示出或叠加在来自框106的第一图像数据或来自框112的模型上。
此外，构件120不需要放置在诸如骨组织之类的硬组织中。植入的构件可以放置在软组织中，诸如，深部脑刺激探针或电极。可以规划电极的放置，并且可以在该进程的选定部分之后获取图像数据。可以确定构件在第二图像数据中的定位，并且可以如以上所讨论的叠加表示构件的图标。此外，可以跟踪成像设备和/或可以获取测试图像，以确定用于获取第二图像数据的成像设备的定位。因此，本领域技术人员将理解，放置在受试者体内的构件不需要放置在硬组织或骨组织中。
出于说明和描述的目的，已经提供了实施例的前述描述。前述描述并不旨在是详尽的或是限制本发明。特定实施例的单独的元件或特征通常不限定于此特定实施例，而是在适用的情况下，可互换并可用于选定的实施例中，即使没有被具体示出或描述，情况也是如此。相同部分还可以以多种方式进行变化。这类变化不被认为是脱离了本发明，并且所有这类修改都旨在被包括在本发明的范围内。

Claims (24)

1.一种利用用成像设备获取的图像数据来确认进程的至少一部分的方法，包括：
将所述成像设备移动到相对于感兴趣部分的选定的定位；
获取所述感兴趣部分的确认图像数据；
确定构件在所获取的确认图像数据内的定位；以及
将表示在所获取的确认图像数据内的所确定的定位处的所述构件的图标叠加在利用先前获取的图像数据生成的所述感兴趣部分的模型上，其中所述先前获取的图像数据是在所述确认图像数据之前被获取的。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
跟踪所述成像设备相对于所述感兴趣部分的定位。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，跟踪所述成像设备相对于所述感兴趣部分的所述定位包括：
在将检测器移动到相对于所述感兴趣部分的第一定位以用于获取所述感兴趣部分和所述构件的确认图像数据时，跟踪所述成像设备的所述检测器；以及
在将所述检测器移动到相对于所述感兴趣部分的第二定位以用于获取所述感兴趣部分和所述构件的确认图像数据时，跟踪所述成像设备的所述检测器。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，跟踪所述检测器包括：
从存储器系统调用在获取所述先前获取的图像数据的至少一部分时间期间的所述成像设备的保存的定位；
确定所述检测器的定位，用于获取所述构件在第一投影中无阻挡的图像数据以允许确定所述构件在所获取的确认图像数据内的所述定位；
指令所述检测器移动到所确定的定位；
其中，所述先前获取的图像数据和所述确认图像数据两者都能包括多个投影，其中所述多个投影中的每一个投影处于所述检测器的不同定位。
5.如权利要求4所述的方法，进一步包括：
利用处理单元执行指令，以生成利用所述先前获取的图像数据生成的所述感兴趣部分的所述模型；以及
利用所述处理单元执行指令，以对所述构件的所述定位进行建模，以用于将表示在所确定的定位处的所述构件的所述图标叠加在所述感兴趣部分的所述模型上。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
获取包括所述构件的所述感兴趣部分中的至少第一部分的测试图像；
通过从所获取的测试图像数据中提取构件来评估所获取的测试图像；
仅基于对所获取的测试图像的所述评估来确定所述构件在所述感兴趣部分内的定位；以及
利用处理单元执行指令，以基于所述构件的所确定的定位来确定用于获取所述感兴趣部分的所述确认图像数据以至少最小化不同植入物或不同解剖特征中的至少一者的重叠的至少一个定位。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，利用所述处理单元执行指令以基于所述构件的所确定的定位来确定用于获取所述感兴趣部分的确认图像数据的至少一个定位包括确定所述成像设备的所述定位，以获取所述构件的无阻挡的视图。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述成像设备移动到相对于感兴趣部分的所述选定的定位是基于以下操作：利用处理单元执行指令以基于所述构件的所确定的定位来确定用于获取所述感兴趣部分的确认图像数据的至少一个定位。
9.如权利要求6所述的方法，进一步包括：
利用处理单元执行指令，以确定叠加在所述模型上的所述图标的所述定位。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：
利用显示设备显示具有叠加在其上的所述图标的所述模型。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述构件在所获取的确认图像数据内的所述定位包括仅基于所获取的确认图像数据来确定所述构件相对于所述模型的所述定位。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图标的定位基于所述构件在所述确认图像数据中的所述所确定的定位。
13.一种用于利用图像数据来确认进程的至少一部分的系统，包括：
成像设备，所述成像设备被配置成移动到相对于受试者的感兴趣部分的选定的定位，并获取所述受试者的所述感兴趣部分的确认图像数据；
处理器系统，所述处理器系统被配置成执行指令以：
评估利用所述成像设备获取的所述受试者的所述感兴趣部分的所获取的确认图像数据，以及
基于所述受试者的所述感兴趣部分的所获取的确认图像数据来确定构件的定位；以及
显示设备，所述显示设备被配置成显示表示在基于所述感兴趣部分的所获取的确认图像数据的所确定的方位处的所述构件的叠加在先前获取的图像数据上的图标，其中所述先前获取的图像数据是在所述确认图像数据之前被获取的。
14.如权利要求13所述的系统，进一步包括：
所述构件，所述构件被配置成利用所述成像设备在所述受试者体内的所述感兴趣部分处成像。
15.如权利要求14所述的系统，进一步包括：
导航系统，所述导航系统具有跟踪系统，所述跟踪系统被配置成跟踪与所述成像设备相关联的第一跟踪设备以及与所述受试者相关联的第二跟踪设备。
16.如权利要求15所述的系统，进一步包括：
存储器系统，所述存储器系统被配置成在获取所述先前获取的图像数据时存储所述成像设备和所述感兴趣部分的相对定位。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于：
所述处理器系统进一步被配置成执行指令以：
调用在获取所述先前获取的图像数据时存储的所述成像设备和所述感兴趣部分的所述相对定位；以及
基于以下项中的至少一项来确定所述成像设备用于获取所述构件的是无阻挡的图像数据的所述确认图像数据的至少一个定位：所调用的在获取所述先前获取的图像数据时存储的所述成像设备和所述感兴趣部分的相对定位、或所述构件的被跟踪的定位。
18.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述处理器系统进一步被配置成执行指令以：
评估第一测试图像数据以标识所述构件；以及
确定所述成像设备的至少一个定位以获取利用所述成像设备获取的所述感兴趣部分的所述图像数据。
19.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述处理器系统进一步被配置成执行指令以仅基于所述受试者的所述感兴趣部分的所获取的确认图像数据来确定所述构件的所述定位。
20.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述图标的定位基于所述构件在所述确认图像数据中的所述所确定的定位。
21.一种利用用成像设备获取的图像数据来确认进程的至少一部分的方法，包括：
利用所述成像设备在相对于受试者的第一定位处获取所述受试者的至少感兴趣部分的第一图像数据；
从所述第一定位移动所述成像设备；
操作第一处理单元，以确定所述成像设备相对于所述受试者的至少所述感兴趣部分的第二定位，用于获取第二图像数据；
将所述成像设备移动到相对于所述感兴趣部分的所述第二定位；
利用所述成像设备在所述第二定位处获取所述感兴趣部分的所述第二图像数据；
操作第二处理单元以：
(i)确定构件在所获取的第二图像数据内的定位；以及
(ii)基于所述构件在所获取的第二图像数据内的所确定的定位，来确定所述构件的第一图像数据定位；以及
查看叠加在所述第一图像数据上的表示在所确定的第一图像数据定位处的所述构件的图标的显示。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述第一图像数据包括所述受试者的所述感兴趣部分的模型，并且所述图标被叠加在所述模型上。
23.如权利要求21所述的方法，进一步包括：
存储所述成像设备的所述第一定位的坐标；以及
调用所述第一定位的所存储的坐标；
其中，操作所述第一处理单元以确定所述成像设备相对于所述受试者的至少所述感兴趣部分的用于获取所述第二图像数据的所述第二定位是至少基于所调用的存储的坐标。
24.如权利要求21所述的方法，进一步包括：
获取包括所述构件的第一测试图像；以及
操作所述第一处理单元，以确定所述构件在所述第一测试图像中相对于所述受试者的定位；
其中，操作所述第一处理单元以确定所述成像设备相对于所述受试者的至少所述感兴趣部分的用于获取所述第二图像数据的所述第二定位是至少基于所述构件的所确定的定位。
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