CN111432744A - 安装显示器系统的外科器械 - Google Patents

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Abstract

C臂或移动增强器装置为基于X射线技术的医疗成像装置的一个示例。因为C臂装置可实时地显示高分辨率X射线图像，所以医师可监视操作期间的任何时间的进展并且因此可基于所述显示的图像采取适当的动作。然而，在某些规程期间，例如在必须注意所述患者的解剖结构以及医疗成像装置显示器的规程期间，监视所述图像通常为具有挑战性的。在一个示例中，外科器械组件包括处理器、被配置成对解剖结构进行操作的外科器械、以及联接到所述处理器并且附接到所述外科器械的显示器。所述显示器能够被配置成显示包括由医疗成像装置生成的X射线图像的视觉信息。

Description

安装显示器系统的外科器械
技术领域
本发明涉及可与医疗成像一起使用的系统。
背景技术
C臂或移动增强器装置为基于X射线技术的医疗成像装置的一个示例。名称C臂源自用于将X射线源和X射线检测器彼此连接的C形臂。各种医疗成像装置(例如C臂装置)可执行荧光镜透视，该荧光镜透视为在监视器上显示连续X射线图像的医疗成像的类型。在荧光镜透视规程期间，X射线源或发射器发射穿透患者身体的X射线。X射线检测器或图像增强器将穿过身体的X射线转换成可视图像，该可视图像被显示在医疗成像装置的监视器上。因为医疗成像装置诸如C臂装置可实时地显示高分辨率X射线图像，所以医师可监视操作期间的任何时间的进展并且因此可基于所显示的图像采取适当的动作。然而，在某些规程期间，例如在必须注意患者的解剖结构以及医疗成像装置的显示器的规程期间，监视图像通常为具有挑战性的。例如，如果需要医疗专业人员在观察医疗成像装置的显示器的同时操纵钻，则将钻头对准到远侧锁定孔可能为困难的。
发明内容
在一个示例中，外科器械组件包括处理器、被配置成对解剖结构进行操作的外科器械、以及联接到处理器并且附接到外科器械的显示器。显示器可被配置成显示解剖结构的荧光镜透视数据，例如X射线图像或视频数据。荧光镜透视数据由成像装置生成。外科器械组件还可包括与处理器通信的存储器。存储器可具有存储于其中的指令，该指令在由处理器执行时致使外科器械组件经由例如无线通信信道实时地接收来自成像装置的荧光镜透视数据。另外，外科器械可包括近侧端部和与近侧端部相反的工作端部。工作端部可被配置成对解剖结构进行操作，并且显示器可被定位成从外科器械近侧的位置提供到达工作端部和显示器两者的视线。另外，显示器可被配置成提供外科器械的切割器械相对于从成像装置的X射线发射器到成像装置的X射线接收器的X射线行进方向的对准的视觉指示。
在另一个示例中，利用从X射线发生器到医疗成像装置的X射线接收器的X射线行进方向来校准外科器械组件的加速度计。外科器械组件可包括具有钻头的钻。外科器械组件可显示由医疗成像装置生成的解剖结构的X射线图像。X射线图像可包括目标位置。钻头的末端可被定位在解剖结构上，并且外科器械组件可显示钻头末端关于目标位置的位置的表示。外科器械组件还可显示包括静态区域和可移动指示器的取向图像，该可移动指示器表示钻头的取向，其中当可移动指示器相对于静态区域具有预定空间关系时，利用X射线行进方向来取向钻。当钻头的末端与目标位置对准并且可移动指示器相对于静态区域具有预定空间关系时，可在解剖结构中钻出孔。
上文汇总了本公开的一些方面，并且不旨在反映本公开的全范围。本公开的附加特征和优点在下面的描述中提及，可从描述中明显地看出，或者可通过实践本发明来获知。此外，上述发明内容和下述具体实施方式均是示例性的以及说明性的，并旨在提供本发明的进一步说明。
附图说明
上述发明内容以及本公开示例性实施例的下述具体实施方式在结合附图阅读时能够得到更好的理解。为了示出本公开的示例性实施例，对附图进行参考。然而，应当理解，本专利申请并不局限于所示出的精确的布置方式和机构。在附图中：
图1示出了根据示例性实施方案的示例性成像系统，其中示例性成像系统包括与外科器械组件电通信的成像装置。
图2A和图2B为图1所示的示例性外科器械组件的透视图，该外科器械组件包括附接到外科器械的显示器。
图2C为示例性外科器械组件的后正视图。
图2D为示例性外科器械组件的侧正视图。
图3为用于图1所示的成像系统中的示例性计算装置的框图。
图4A示出了可由图2A-D所示的外科器械组件显示的解剖结构的示例性X射线图像，其中X射线图像包括目标位置。
图4B示出了解剖结构的另一个示例性X射线图像，该图示出了外科器械组件的切割器械相对于解剖结构的目标位置的位置。
图4C示出了解剖结构的另一个示例性X射线图像，其中切割器械的末端被定位在目标位置上。
图5A为外科器械组件的显示器的示例性屏幕截图，该图示出了切割器械相对于从X射线发射器到成像装置的X射线接收器的X射线行进方向的对准的视觉指示，其中切割器械相对于第一方向未对准。
图5B为外科器械组件的显示器的另一个示例屏幕截图，该图示出了切割器械相对于X射线行进方向的对准的视觉指示，其中切割器械相对于基本上垂直于第一方向的第二方向未对准。
图5C为外科器械组件的显示器的另一个示例屏幕截图，该图示出了切割器械相对于X射线行进方向的对准的视觉指示，其中切割器械与X射线行进方向对准，使得切割器械和X射线行进方向具有相同的取向。
图6A示出了图1所示的示例性成像系统，该图示出了示例性解剖结构和外科器械组件的示例性取向。
图6B示出了图6A所示的成像系统中的外科器械组件的另一种示例性取向。
具体实施方式
医疗专业人员可利用医疗成像装置(例如C臂装置)对患者执行各种医疗规程。例如，医疗专业人员可利用成像装置来评估骨折、引导外科规程、或验证外科修复的结果。C臂装置例如提供斑点成像和荧光镜透视成像，该荧光镜透视成像允许生成连续的实时移动图像。将此类图像提供给C臂装置的显示器。本文已认识到，在一些情况下，C臂系统的显示器未以足够辅助医疗专业人员的方式进行定位。在本文所述的各种实施方案中，由成像装置提供的图像被实时地发送到可安装到外科器械的显示器，使得当医疗专业人员操作和观察外科器械的工作端部时由成像装置提供的荧光镜透视成像可被医疗专业人员观察。显示器可实时地接收图像，使得在成像装置生成图像的同时由显示器显示这些图像。在一个示例中，将显示器安装到外科钻，使得可在髓内(IM)打钉规程期间观察由成像装置提供的荧光镜透视图像。在一个实施方案中，对准应用程序也可由安装到外科钻的显示器绘制，以便在IM打钉规程期间引导医疗专业人员。
作为初始主题，因为荧光镜透视为在监视器上显示连续X射线图像的医疗成像类型，所以除非另外指明，术语“荧光镜透视数据”、“荧光镜透视图像”、“视频数据”和“X射线图像”可在本文中不受限地互换使用。因此，X射线图像可指在荧光镜透视规程期间生成的图像，其中X射线光束穿过患者的解剖结构。另外，应当理解，荧光镜透视数据可包括X射线图像、视频数据或计算机生成的视觉表示。因此，荧光镜透视数据可包括静态图像或动态图像。
参见图1，医疗成像系统102可包括医疗成像装置104和与成像装置104电通信的外科器械组件202。医疗成像装置104(其可为C臂装置)可包括被配置成发射穿过身体(例如，骨)的X射线的X射线发生器或发射器106和被配置成接收来自X射线发射器106的X射线的X射线检测器或接收器108。因此，医疗成像装置104可限定从X射线发射器106到X射线接收器108的X射线行进方向128。X射线发射器106可限定面向X射线接收器108的平坦表面106a。医疗成像装置104还可包括物理连接X射线发射器106与X射线接收器108的臂110。医疗成像装置104还可与医疗成像装置显示器112通信，该医疗成像装置显示器被配置成显示来自X射线检测器108的X射线图像。在一些情况下，医疗成像装置显示器112可与X射线检测器108硬连线，使得显示器112可相对于臂110处于固定位置。
医疗成像装置104被呈现为C臂装置以有利于描述本发明所公开的主题，并且不旨在限制本公开的范围。另外，成像系统102和成像装置104分别被呈现为医疗成像系统和医疗成像装置以有利于描述本发明所公开的主题，并且不旨在限制本公开的范围。因此，应当理解，除了或代替系统诸如系统102，可使用其他装置、系统和配置来实施本文所公开的实施方案，并且所有此类实施方案均被设想为在本公开的范围内。本文已认识到，显示器112的位置可给医疗专业人员带来难题。例如，在一些情况下，医疗专业人员可需要在观察定位在X射线发生器106与X射线检测器108之间的患者时观察由显示器112绘制的图像或数据。在一个示例中，医疗专业人员可在IM打钉规程期间因不足的辅助器械或引导系统(诸如用于放置近侧螺钉的瞄准臂)不足而面临放置远侧锁定螺钉的挑战。通常在荧光镜透视引导下利用徒手技术插入远侧螺钉。徒手技术通常被称为完美圆技术。例如，一旦在IM打钉手术期间建立完美圆，就可难以将钻头正确地对准远侧锁定孔的轴线，这归因于在使用放射摄影图像时缺乏可视性。不正确的对准可导致植入物在导向孔的钻孔期间的破裂或分裂，这可导致植入物破损、不良的复位/固定、手术延迟等。本文还认识到，由显示器112绘制的X射线图像的取向可能与患者解剖结构的取向不匹配，从而给医疗专业人员带来进一步的挑战。在本文所述的各种示例中，外科器械组件可被配置成在各种手术诸如IM打钉规程期间引导和辅助医疗专业人员。
现在参见图3，在一个实施方案中，由医疗成像装置104提供的数据(例如，视频或静态图像)可被器械应用程序例如荧光镜透视镜像应用程序接收，该器械应用程序可为能够在任何合适的计算装置上运行的程序，诸如软件或硬件或者这两者的组合。用户可利用器械应用程序来观察由医疗成像装置104生成的图像。器械应用程序可接收和显示各种位置(例如，与患者的视图对准的位置)处的荧光镜透视图像。
参见图2和图3，任何合适的计算装置204可被配置成托管器械应用程序。应当理解，计算装置204可包括任何合适的装置，该装置的示例包括便携式计算装置，诸如，手提电脑、平板电脑或智能手机。又如，计算装置204可位于外科器械203的内部。
在示例性配置中，计算装置204包括处理部分或单元206、电源208、输入部分210、显示器212、存储器部分214、用户界面部分216和加速度计215。需强调的是，计算装置204的框图描述为示例性的，并且不旨在暗示具体的实施方式和/或配置。处理部分206、输入部分210、显示器212、存储器214、用户界面216和加速度计215可联接在一起，以实现它们之间的通信。加速度计215可被配置成生成对应于计算装置204的取向的加速度计信息。应当理解，上述部件中的任一者可分布在一个或多个独立的装置和/或位置上。
在各种实施方案中，输入部分210包括计算装置204的接收器、计算装置204的发送器或它们的组合。输入部分210能够实时地接收来自医疗成像装置104的信息，例如，荧光镜透视数据。应当理解，发送和接收功能还可由计算装置204以及因而外科器械组件202外部的一个或多个装置来提供。
取决于处理器的精确配置和类型，存储器部分214可为易失性的(诸如某些类型的RAM)、非易失性的(诸如ROM、闪存存储器等)、或它们的组合。计算装置204可包括附加存储装置(例如可移除的存储装置和/或不可移除的存储装置)，包括但不限于带、闪存存储器、智能卡、CD-ROM、数字通用光盘(DVD)或其他光学存储装置、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁性存储装置、通用串行总线(USB)兼容存储器、或可用于存储信息且可由计算装置204访问的任何其他介质。
计算装置204还可包含允许用户与计算装置204通信的用户界面部分216。用户界面216可包括输入件，该输入件提供用于经由例如按钮、软键、鼠标、声音致动控件、触摸屏、计算装置204的移动、视觉提示(例如在计算装置204上的相机前运动手)等来控制该计算装置204的能力。用户界面部分216可提供输出，包括视觉信息(例如经由显示器)、音频信息(例如经由扬声器)、机械形式(例如经由振动机构)、或它们的组合。在各个构型中，用户界面部分216可包括显示器、触摸屏、键盘、鼠标、加速度计、运动检测器、扬声器、麦克风、相机、倾斜传感器或它们的任何组合。用户界面部分216还可包括用于输入例如生物特征信息诸如指纹信息、视网膜信息、声音信息、和/或面部特征信息的任何合适的装置。因此，计算机系统诸如计算装置204可包括处理器、联接到处理器的显示器、以及与处理器通信的存储器。存储器可存储有指令，该指令在由处理器执行时，致使计算机系统执行操作，诸如本文所述的操作。显示器212可被配置成显示视觉信息，诸如参考图4A-C和图5A-C所述。
参见图1和图3，发送器单元114可电联接到医疗成像装置104或可为其部分。发送器单元114可为被配置成接收和发送图像(例如包括荧光镜透视图像的视频信号)的任何合适的计算装置。应当理解，发送器单元114可包括任何合适的装置，该装置的示例包括便携式计算装置，诸如，手提电脑、平板电脑或智能手机。
具体地参见图3，在示例性配置中，发送器单元114可包括处理部分或单元116、电源118、输入部分120和输出部分122。需强调的是，发送器单元114的框图描述为示例性的，并且不旨在暗示具体的实施方式和/或配置。处理部分116、输入部分120和输出部分122可联接在一起，以实现它们之间的通信。应当理解，上述部件中的任一者可分布在一个或多个独立的装置和/或位置上。
在各种实施方案中，输入部分120包括发送器单元114的接收器，并且输出部分122包括发送器单元114的发送器。输入部分120能够接收来自医疗成像装置104(具体地，医疗成像装置104的输出接口105)的信息，例如荧光镜透视图像或视频数据。输出接口105可包括同轴输出、usb输出、部件输出、无线输出等。应当理解，发送和接收功能也可由医疗成像装置104来提供。在一个示例中，发送器单元114电联接到医疗成像装置104的输出接口105，以便在发送器单元114与显示器112之间建立有线或无线电连接。输出接口105可包括采用匹配输入模块的一个或多个视频输出连接器。在一个示例中，处理部分116(其可包括在嵌入式操作系统上运行的一个或多个处理器)可检测来自医疗成像装置104的信号(例如，包括荧光镜透视图像的视频信号)的存在。处理部分116可根据需要处理信号以发送到外科器械组件202。例如，处理部分116可压缩信号以便减小用于发送信号的带宽。
在处理部分116对视频信号执行处理之后，可根据需要由发送器单元114的输出部分122将包括荧光镜透视图像的视频信号发送到计算装置204的输入部分210。发送器单元114的输出部分122可被配置成根据所需的任何通信协议发送荧光镜透视图像。例如，输出部分122可包括经由通用串行总线(USB)连接到处理部分206的ZigBee模块，使得输出部分122可根据任何ZigBee协议无线地(经由无线通信信道)发送数据。输出部分122可经由Wi-Fi、蓝牙、广播或所需的任何其他无线通信信道发送视频信号，例如荧光镜透视图像。
因此，装置204的输入部分210可实时地接收从医疗成像装置104经由无线通信信道发送的视频信号，例如荧光镜透视图像。输入部分210可被配置成接收ZigBee消息、Wi-Fi消息、蓝牙消息、广播消息、根据所需的任何无线协议格式化的消息。在一个示例中，当装置204的输入部分210接收到来自医疗成像装置104的荧光镜透视图像时，可由计算装置204的处理部分206取出和验证图像。例如，处理部分206可验证所接收的图像是否来自适当的医疗成像装置。例如，当图像得到验证时，图像可被转发到显示器212。处理部分206还可确保有效的数据被显示。例如，如果计算装置204与医疗成像装置104之间的无线通信信道或连接存在中断，则处理部分206可识别中断并且向显示器212发送消息，使得中断被传送到观察显示器212的医疗专业人员。在一些情况下，当成像装置104与外科器械组件202之间的通信链路的质量低于预定阈值时，处理器206可使得外科器械组件202在显示器212上显示错误指示。因此，可建立发送器单元114与计算装置204之间的无线点对点通信信道或连接，并且可通过物理层上的输入部分210和输出部分122以及应用层处的处理部分116和206来管理无线点对点连接。
现在参见图2A-D，医疗成像系统102可包括外科器械组件202，该外科器械组件可包括安装到外科器械203的计算装置204。外科器械203能够对解剖结构诸如解剖结构124操作。外科器械203可限定主体205，并且计算装置可根据需要附接到主体205的任何位置。在一个示例中，计算装置204以及因而显示器212可由安装座228支撑。安装座228可包括支撑计算装置204以及因而显示器212的支撑表面230。安装座228还可包括附接到支撑表面230和外科器械203的主体205的臂232，使得显示器212相对于外科器械203的主体205处于固定位置。臂232或支撑表面230可被配置成能够旋转，以便调节显示器212的视角。安装座228可被定位成使得显示器不干扰外科器械203的操作。应当理解，计算装置204可根据需要另选地安装到外科器械205。还应当理解，计算装置204可另选地为外科器械203的一体部分。此外，尽管出于示例目的，外科器械203被示为外科钻，但应当理解，计算装置204可安装到许多合适的另选设备或器械或者可与其形成一体。例如，外科器械组件202可包括器械或设备，该器械或设备被配置成对准骨区域或解剖结构的其他部分、移除医疗植入物、执行截骨术或任何其他规程，例如根据需要采用荧光镜透视的任何其他规程。因此，尽管解剖结构124被呈现为骨，但应当理解，外科器械组件可被配置成能够操作的结构不限于骨。
计算装置204以及因而外科器械组件202可包括可附接到外科器械的显示器212。显示器212可被配置成显示由成像装置104生成的解剖结构124的荧光镜透视图像。在示例性配置中，显示器212可实时地显示解剖结构124的荧光镜透视图像，使得在成像装置104生成图像的同时由显示器212显示解剖结构124的图像。在一些情况下，显示器212以及因而外科器械组件202可包括多个显示器，例如，第一显示器212a和相比于第一显示器212a具有不同取向的第二显示器212b。在另一个示例性配置中，显示器212以及因而外科器械组件202包括仅一个显示器。
继续参见图2A-D，外科器械203可限定近侧端部203b和与近侧端部203b相反的工作端部203a。工作端部203a可被配置成对例如医疗患者的结构例如解剖结构124进行操作，例如切割、钻孔或以其他方式对准。显示器212(具体地，第一显示器212a和第二显示器212b)可被定位成从外科器械203近侧的位置提供到达工作端部203a和显示器212两者的视线。因此，在一些情况下，例如，医疗专业人员可在操作外科器械203的同时观察外科器械203的显示器212和工作端部203a两者。
在一个示例中，外科器械203包括切割器械226，该切割器械包括邻近外科器械203的主体205的近侧端部226b和与切割器械226的近侧端部226b相反的切割末端226a。切割末端226a可限定与切割器械226的近侧端部226b相反的切割器械的终端。切割器械226可具有切割末端226a，该切割末端可被配置成从解剖结构例如解剖结构124移除解剖材料。在例示的示例中，切割器械226为钻头，并且切割末端226a为钻头的末端，但应当理解，除了或代替器械诸如切割器械226，可使用其他装置和配置来实施本文所公开的实施方案，并且所有此类实施方案均被设想为在本公开的范围内。
外科器械组件202可包括安装到外科器械203的主体205的对准工具218，例如轴线对准工具。应当理解，对准工具218可另选地为外科器械203的一体部分。对准工具218可刚性地附接到外科器械203的主体205。在一个示例中，切割器械226位于外科器械203的工作端部203a处，并且对准工具218位于外科器械的近侧端部203b处，但应当理解，可根据需要另选地定位对准工具218。对准工具218可限定位于外科器械203近侧的第一表面218a和与第一表面218a相反的第二表面218b。第二表面218b可限定平坦表面，并且因此对准工具218可限定平坦表面。因此，对准工具218的第二表面218b可限定平面。切割器械226(例如，钻头)可被取向成垂直于由对准工具218的第二表面218b限定的平面。在一个示例中，对准工具218包括销，该销被取向成垂直于由对准工具的第二表面218b限定的平面。销可被配置成由外科器械203的近侧端部203b所限定的孔接纳。由外科器械203的近侧端部203b限定的孔可具有与切割器械226平行的取向，使得当对准工具218的销由对准工具218的近侧端部203b所限定的孔接纳时，对准工具的第二表面218b限定垂直于切割器械226的取向的平面。
另外参见图4A-C，解剖结构124的荧光镜透视图像可包括一个或多个目标位置126。目标位置126可表示外科器械203可在解剖结构124上钻孔、切割或以其他方式对准的位置。根据例示的示例，目标位置126可由骨中的植入物125(例如IM钉或杆)限定。应当理解，由外科器械组件执行的示例性操作被呈现为IM打钉操作以有利于描述本发明所公开的主题，并且示例性IM操作并非旨在限制本公开的范围。因此，应当理解，除了或代替操作诸如示例性IM打钉操作之外，外科器械组件202可用于执行其他操作，并且所有此类实施方案均被设想为在本公开的范围内。
显示器212可显示与IM打钉操作等等相关的荧光镜透视图像。显示器212可被配置成显示由医疗成像装置104生成并且从其接收的荧光镜透视图像，例如解剖结构124的荧光镜透视图像400a-c。具体地参见图4A，显示器212(例如第一显示器212a)可显示解剖结构124中的植入物125的示例性荧光镜透视图像400a。植入物125可限定可从解剖结构124移除材料的一个或多个目标位置126。在示例性IM打钉操作中，通过观察显示来自成像装置104的荧光镜透视图像的显示器212，医疗专业人员可在观察患者和显示器212的同时操纵患者或成像装置104，直到目标位置126限定完美圆，如图4A所示。在IM打钉示例中，当一个或多个目标位置126限定完美圆时，可在目标位置126处钻出孔以用于锁定螺钉。
现在参见图4B，显示器212可显示示例性荧光镜透视图像400b。因此，显示器212可被配置成在解剖结构124的荧光镜透视图像上显示切割器械226的切割末端226a相对于目标位置126的位置。荧光镜透视图像400b可示出例如图6B所示的切割末端226a的位置。切割末端226a可被配置成从解剖结构124的一个或多个目标位置126移除解剖材料。另外，如图4C所示，切割器械226的末端226a(例如，钻头)可被定位在例如解剖结构124上的目标位置126的中心处。显示器212可被定位成从外科器械203近侧的位置提供到达末端226a和显示器212两者的视线，使得医疗专业人员可观察荧光镜透视图像400b和400c以及因而末端226a和解剖结构124，以便将末端226a居中地设置在目标位置126处。外科器械203的显示器212可为医疗成像装置104的显示器112的镜像，使得外科器械组件202的显示器212可同时地绘制与成像装置104的显示器112所绘制的图像相同的图像，以便实时地显示图像。
在一些情况下，例如基于经由用户界面216的用户选择，外科器械组件202可将显示器212上显示的荧光镜透视图像旋转到旋转取向，使得显示器212上的竖直方向或水平方向分别对应于外科器械203相对于解剖结构124的移动的竖直方向或水平方向。因此，在一些情况下，相比于显示在与联接到外科器械203的显示器212分开的医疗成像装置显示器112上的荧光镜透视图像，由显示器212显示的处于旋转取向的荧光镜透视图像可已被旋转。
现在参见图5A-C，显示器212还可被配置成提供切割末端226a相对从于X射线发射器106到X射线接收器108的X射线行进方向128的对准的视觉指示，例如取向图像129。在一个示例中，显示器212包括第一显示器212a和第二显示器212b，并且第一显示器212a被配置成显示来自成像装置104的荧光镜透视图像(例如荧光镜透视图像400a-c)，并且第二显示器212b被配置成显示包括切割器械226的取向的视觉指示的取向屏幕截图(例如，取向屏幕截图500a-c)。应当理解，第一显示器212a可另外或另选地显示取向屏幕截图，并且第二显示器212b可另外或另选地显示显示荧光镜透视图像。此外，在一些情况下，显示器212可包括仅一个显示器，该显示器可显示荧光镜透视图像和取向屏幕截图两者。在一个示例中，用户可经由用户界面216来选择选项以选择由显示器212显示的荧光镜透视图像或取向屏幕截图中的相应一者。又如，显示器212可被分开，例如分成两半，使得荧光镜透视图像和取向屏幕两者可同时由显示器212显示。
对准的视觉指示例如取向图像129可基于X射线行进方向128，并且还可基于对应于切割器械226的取向的加速度计信息。例如，可利用从X射线发生器106到医疗成像装置104的X射线接收器108的X射线行进方向128来校准外科器械组件202的加速度计215。在示例性校准中，附接到外科器械203的对准工具218被配置成与医疗成像装置104的具有预定取向的表面对准，以便使切割器械226(例如，钻头)与X射线行进方向128对准。在一个示例中，对准工具218被配置成与X射线发射器的平坦表面106a对准，但应当理解，对准工具218可被配置成根据需要与医疗成像装置104的其他表面对准。具体地，对准工具218的第二表面218b可为平坦表面，该平坦表面可在切割器械226与X射线行进方向128对准时邻接医疗成像装置104的平坦表面106a。继续该示例，当对准工具218的表面218b邻接X射线发生器106的平坦表面106a时，可设定零值，以便利用医疗成像装置104(具体地，由医疗成像装置104生成的X射线束的方向)校准加速度计215。在一个示例中，为了设定零值从而利用X射线行进方向128校准加速度计215，当对准工具的表面218b平坦地压贴X射线发生器106的平坦表面106a时，用户可在显示器212上启动校准选项134，使得当切割器械226沿着X射线行进方向128取向时设定零值。
又如，校准器械可为医疗成像装置104的一部分或附接到该医疗成像装置104。当医疗成像装置104并且具体地X射线行进方向128沿着所需方向取向以执行操作时，医疗成像装置的校准器械可识别相对于重力的零值，使得零值对应于所需的X射线行进方向128。医疗成像装置104的校准器械128可将相对于重力的零值发送到加速度计215。加速度计215可将其相对于重力的零值设定为其从医疗成像装置104的校准器械接收的零值，从而利用X射线行进方向128校准加速度计215。因此，当切割器械226沿着X射线行进方向128取向时，加速度计215可指示零值。
在一个示例中，加速度计215对应于显示器212的取向。因此，在一些情况下，当显示器212相对于切割器械226的取向被调整时，重新设定零值以利用X射线行进方向128重新校准加速度计215。在一些示例中，显示器212相对于切割器械226具有一个或多个预配置取向(例如，90度、75度等)。因此，在一些情况下，当在第一预配置取向下进行校准之后，可将显示器212移动到第二预配置取向。在一个示例中，用户可利用用户界面216来选择显示器212被定位的预配置取向。加速度计215可接收第二预配置取向，并且相应地调整零值，使得在不重新校准加速度计的情况下来调整显示器212。又如，医疗成像装置104包括可识别X射线行进方向的取向变化的加速度计。在该示例中，医疗成像装置的加速度计可将X射线行进方向的取向变化发送到外科器械组件202，使得可在不重新校准加速度计215的情况下重新设定零值。因此，可根据X射线发生器106和X射线接收器108的取向变化来调整零值。
例如，当外科器械组件202的加速度计215利用X射线行进方向校准时，加速度计可生成加速度计信息，该加速度计信息指示切割器械226相对于X射线行进方向128的取向。加速度计信息可由显示器212显示在各种取向屏幕截图例如取向屏幕截图500a-c中，该取向屏幕截图可包括取向图像129。借助IM打钉示例，通过在使用外科器械组件202时观察取向图像129，可将切割器械226在钻孔时保持在适当取向。即，可在限定完美圆的目标位置126处钻出孔。
例如，参见图5A-5C，取向屏幕截图500a-c可包括取向图像129，该取向图像可包括静态区域130和可移动指示器132。可移动指示器132可表示切割器械226的取向。在一个示例中，当可移动指示器132相对于静态区域130具有预定空间关系时，利用X射线行进方向128来取向切割器械226。在一个示例中，当切割器械226的末端226a(例如，钻头)与目标位置126对准并且可移动指示器132相对于静态区域130具有预定空间关系时，在解剖结构124中钻出孔。应当理解，预定空间关系可根据需要而变化。在一些情况下，例如，当可移动指示器132覆盖静态区域130时，利用X射线行进方向128来取向切割器械226。在一些情况下，如图5C所示，当可移动指示器132位于由静态区域130限定的边界内时，利用X射线行进方向128来取向切割器械226。
因此，在操作中，显示器212可实时地接收和显示多幅X射线图像，并且显示器212可在外科器械203被操作时显示取向图像129。在一个示例中，参见图6A，外科器械203可沿着平行于X射线行进方向128的第一方向D1进行操作，以便沿着第一方向D1钻出孔。在钻孔期间，例如，当切割器械226的取向远离零值移动时，可移动指示器132可远离静态区域130移动。可移动指示器132可在切割器械226的取向相对于零值移动的同时相对于静态区域130移动，使得可移动指示器132提供切割器械226的取向的实时表示。例如，当切割器械226的近侧端部226b相对于切割器械226的切割末端226a沿着第二方向D2移动时，可移动指示器132可沿着第二方向D2移动(例如，参见图5A)。第二方向D2可垂直于第一方向D1。相似地，当切割器械226的近侧端部226b相对于切割器械226的切割末端226a沿着第三方向D3移动时，可移动指示器132可沿着第三方向D3移动(例如，参见图5B)。第三方向D3可分别垂直于第一方向D1和第二方向D2。另外，应当理解，当切割器械226的近侧端部226b相对于切割器械226的切割末端226a沿着第二方向和第三方向两者移动时，可移动指示器132可沿着第二方向和第三方向D3两者移动。另外，取向屏幕截图500a-c可包括切割器械226沿第二方向D2和第三方向D3的取向的数字表示136。
具体地参见图5C，当切割器械226根据零值进行取向时，可移动指示器132可被定位在由静态区域130限定的边界内。另外，在一些情况下，当切割器械226与X射线行进方向128精确对准时，数字表示136可指示与第二方向和第三方向两者相关联的零值。通过IM打钉示例，医疗专业人员可在钻孔时保持图5C所示的取向图像129，以便在目标位置126处钻出具有适当取向的孔。
尽管本文描述了用于执行公开技术的装置的示例性实施方案，但是可将基本概念应用于能够如本文所述传达和呈现信息的任何计算装置、处理器或系统。本文所描述的各种技术可结合硬件或软件、或在适当情况下结合这两者来实施。因此，本文所描述的方法和装置可被实施，或其某些方面或部分可采用体现在有形的非暂态存储介质中的程序代码(即指令)的形式，有形的非暂态存储介质诸如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器、或任何其他机器可读存储介质(计算机可读存储介质)，其中，当程序代码被加载到机器诸如计算机中并被机器执行时，该机器就成为用于执行本文所述的技术的装置。在可编程计算机上执行程序代码的情况下，计算装置将大体包括处理器、可由处理器读取的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)、至少一个输入装置和至少一个输出装置，例如显示器。显示器可被配置成显示视觉信息。例如，所显示的视觉信息可包括荧光镜透视数据，诸如X射线图像、荧光镜透视图像、取向屏幕截图或计算机生成的视觉表示。
一个或多个程序可根据需要以组件或机器语言来实现。语言可为编译或解释语言，并与硬件具体实施结合。
还可经由以程序代码的形式来表现的通信来实践本文所述的技术，程序代码通过某个传输介质传输，诸如通过电气配线或布线、通过光纤、或经由任何其他形式的传输。当在通用处理器上实现时，程序代码与处理器结合以提供用于调用本文所述的功能的唯一装置。另外，与本文所述的技术结合使用的任何存储技术可总是为硬件和软件的组合。
尽管本文所述的技术可结合各个图的各个实施例来实现并已结合各个图的各个实施例来描述，应当理解，可使用其他类似的实施例，或可在不偏离所述实施例的情况下对所述实施例进行修改或添加。例如，应当理解，上文所公开的步骤能够以上述顺序执行或可根据需要以任何其他顺序执行。另外，本领域的技术人员将认识到，本专利申请所述的技术可应用于任何环境，不管是有线的还是无线的，并且可应用于经由通信网络连接的、在整个网络上进行交互的任意数量的此类装置。因此，本文所述的技术不应当局限于任何单个实施例，而应当根据所附权利要求在广度和范围方面来理解。

Claims (20)

1.一种外科器械组件，包括：
处理器；
外科器械，所述外科器械被配置成对解剖结构进行操作；
显示器，所述显示器联接到所述处理器并且附接到所述外科器械，所述显示器被配置成显示所述解剖结构的荧光镜透视数据，所述荧光镜透视数据由成像装置生成；和
与所述处理器通信的存储器，所述存储器具有存储于其中的指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述外科器械组件实时地接收来自所述成像装置的所述荧光镜透视数据。
2.根据权利要求1所述的外科器械组件，其中所述外科器械包括近侧端部和与所述近侧端部相反的工作端部，其中所述工作端部被配置成对所述解剖结构进行操作，并且所述显示器被定位成从所述外科器械近侧的位置提供到达所述工作端部和所述显示器两者的视线。
3.根据权利要求1所述的外科器械组件，其中所述外科器械包括切割器械，所述切割器械具有被配置成从所述解剖结构的目标位置移除解剖材料的切割末端，并且所述显示器被配置成在所述解剖结构的所述荧光镜透视数据上显示所述切割末端相对于所述目标位置的位置。
4.根据权利要求3所述的外科器械组件，其中所述显示器还被配置成提供所述切割器械相对于从所述成像装置的X射线发射器到所述成像装置的X射线接收器的X射线行进方向的对准的视觉指示。
5.根据权利要求4所述的外科器械组件，其中所述对准的所述视觉指示基于所述X射线行进方向，并且还基于对应于所述切割器械的取向的加速度计信息。
6.根据权利要求5所述的外科器械组件，其中所述外科器械组件还包括安装到所述外科器械的计算装置，所述计算装置包括所述处理器、显示器、存储器和被配置成生成所述加速度计信息的加速度计，所述加速度计信息还对应于所述计算装置的取向。
7.根据权利要求1所述的外科器械组件，所述存储器还具有存储于其中的指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述外科器械组件在所述成像装置与所述外科器械组件之间的通信链路的质量低于预定阈值时在所述显示器上显示错误指示。
8.根据权利要求1所述的外科器械组件，所述存储器还具有存储于其中的指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述外科器械组件将所述显示器上的显示的所述荧光镜透视数据旋转到旋转取向，使得所述显示器上的竖直方向对应于所述外科器械相对于所述解剖结构的竖直移动方向。
9.根据权利要求8所述的外科器械组件，其中所述成像装置还与成像装置显示器通信，所述成像装置显示器与联接到所述外科器械的所述显示器分离，并且相比于显示在所述成像装置显示器上的荧光镜透视数据，处于所述旋转取向的所述荧光镜透视数据已被旋转。
10.根据权利要求1所述的外科器械组件，其中所述外科器械为具有钻头的钻，并且所述外科器械组件还包括对准工具，所述对准工具附接到所述外科器械并且被配置成与所述医疗成像装置的具有预定取向的表面对准，以便使所述钻头与从所述成像装置的X射线发射器到所述成像装置的X射线接收器的X射线行进方向对准。
11.根据权利要求10所述的外科器械组件，其中所述对准工具限定平坦表面，所述平坦表面被配置成在所述钻头与所述X射线行进方向对准时邻接所述医疗成像装置的所述表面，并且所述平坦表面限定平面，使得所述钻头被取向成垂直于所述平面。
12.根据权利要求1所述的外科器械组件，其中所述存储器还具有存储于其中的指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述外科器械组件经由无线通信信道接收来自所述成像装置的所述荧光镜透视数据。
13.一种方法，包括以下步骤：
利用从X射线发生器到医疗成像装置的X射线接收器的X射线行进方向校准外科器械组件的加速度计，所述外科器械组件包括具有钻头的钻；
显示由所述医疗成像装置生成的解剖结构的X射线图像，所述X射线图像包括目标位置；
将所述钻头的末端定位在所述解剖结构上；
显示所述钻头的所述末端关于所述目标位置的位置的表示；以及
显示包括静态区域和可移动指示器的取向图像，所述可移动指示器表示所述钻头的取向，其中当所述可移动指示器相对于所述静态区域具有预定空间关系时，利用所述X射线行进方向来取向所述钻。
14.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括：
当1)所述钻头的所述末端与所述目标位置对准并且2)所述可移动指示器相对于所述静态区域具有所述预定空间关系时，在所述解剖结构中钻出孔。
15.根据权利要求14所述的方法，其中当所述可移动指示器覆盖所述静态区域时，利用所述X射线行进方向来取向所述钻头。
16.根据权利要求14所述的方法，其中当所述可移动指示器位于由所述静态区域限定的边界内时，利用所述X射线行进方向来取向所述钻。
17.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括：
当所述钻头沿着所述X射线行进方向进行取向时，设定零值。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述外科器械组件包括限定平坦表面的对准工具，并且所述X射线发生器限定平坦表面，所述方法还包括：
当所述对准工具的所述平坦表面邻接所述X射线发生器的所述平坦表面时，设定所述零值。
19.一种方法，包括以下步骤：
经由无线通信信道接收由医疗成像装置生成的多幅荧光镜透视图像；
通过附接到具有切割器械的外科器械的显示器显示所述多幅荧光镜透视图像；
通过所述显示器显示取向图像，所述取向图像包括静态区域和表示所述切割器械的取向的可移动指示器；
当所述切割器械的所述取向远离零值移动时，使所述可移动指示器远离所述静态区域移动；以及
当所述切割器械根据所述零值进行取向时，将所述可移动指示器定位在由所述静态区域限定的边界内。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述零值表示由X射线发生器和生成所述多幅X射线图像的X射线接收器限定的取向，所述方法还包括根据由所述X射线发生器和所述X射线接收器限定的所述取向的变化来调整所述零值。
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