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CN111356405B - 使用植入物成像来验证硬组织位置的方法 - Google Patents

使用植入物成像来验证硬组织位置的方法 Download PDF

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CN111356405B CN201880074930.8A CN201880074930A CN111356405B CN 111356405 B CN111356405 B CN 111356405B CN 201880074930 A CN201880074930 A CN 201880074930A CN 111356405 B CN111356405 B CN 111356405B
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Abstract

一种低放射术中方法，其使用二维成像来配准外科手术植入物相对于其术前计划位置的位置。在手术中，获取不同平面中的一对二维荧光镜图像或单个三维图像并且将其与三维术前图像集合进行比较，以允许对植入区域解剖结构进行配准。在植入物就位的情况下获取外科手术区的第二术中荧光镜图像集合。将所述第二图像集合与第一术中图像集合进行比较以确定所述植入物的对准。使用所述植入物本身作为基准标记来实现第一术中图像集合和第二术中图像集合之间的配准，并且重复所述过程直到获得所述植入物的可接受构型。所述方法对于脊柱外科手术特别有利。

Description

使用植入物成像来验证硬组织位置的方法
技术领域
本发明涉及矫形外科手术领域，尤其涉及使用植入物的图像正确地维持组织的位置信息。
背景技术
用于椎骨对准的脊柱内固定器(spinal instrumentation)的现有技术不能容易地使外科医生实时观察患者脊柱的对准情况。用于在外科手术过程期间验证螺钉、杆或其它植入物的放置的准确性的现有选项包括：由外科医生进行的直接术中视觉观察；通常具有较大临床误差范围的荧光透视图像；以及具有高质量但具有若干缺点的术中3D CT图像，其缺点主要是高患者放射剂量，其可以是来自简单荧光镜图像的放射水平的许多倍。重复地将CT扫描仪带入手术室并执行扫描的过程也显著地延长了手术过程，这可能对患者的恢复时间有负面影响。此外，手术成本随着手术室的更长时间使用而增加。由于所有这些原因，在手术期间重复地执行3D扫描是不太实际的。这些缺陷表明需要一种快速、较高准确性和低放射的装置，该装置使用定量术中值(诸如，脊柱对准参数)向外科医生提供关于手术治疗的进展和成功的实时反馈。
在基于成像配准的过程中，外科医生使用荧光透视或术中3D成像结合术前3D图像(诸如，CT或MRI图像集合)来执行外科手术区的配准。随后向患者的外科手术配准的解剖结构(诸如，脊柱外科手术期间的椎骨)的移位和旋转会损害配准，并且因此降低对准的准确性。因此，例如在脊柱融合手术期间将椎间体间隔物插入椎骨之间的诱导准确性同样降低。此类运动潜在地影响导航系统和用于机械外科手术臂的准确定位的系统。
外科手术过程中缺乏对所插入的植入物的三维位置的直接视觉的固有不确定性导致外科医生和患者都对椎骨融合手术的成功有所怀疑。在校正脊柱侧凸、脊柱后凸或其它脊柱畸形的外科手术过程中，在校正骨解剖结构的对准的过程中，可能在杆和螺钉上施加高水平的应力。脊椎上的此类应力可以导致椎弓根螺钉被拔出，从而与椎骨脱离。椎弓根螺钉的脱离使得附接的杆在校正其被设计用于修复的畸形或不稳定方面不太有效或者甚至无效。在获得随后的术后扫描之前，此类脱离可以不被外科医生注意到。因此，上述限制表明需要向外科医生提供更简单的术中外科手术部位配准方法，以便克服由于患者的运动或外科医生对脊柱的调整所产生的运动而在现有技术配准过程中可能产生的不准确性。此类方法应该能够优化外科手术结果，并且特别是提供植入物在骨结构内的确切位置的信息。
本领域的现有技术实例已经尝试提高外科手术植入物的三维放置的准确性。例如，West等人在《基准点放置和基于点的刚体配准的准确性(Fiducial point placementand the accuracy of point-based,rigid body registration)》中描述了基准点的使用，“神经外科期刊(Neurosurgery)”，2001年4月；48(4):810-6。Kostrzewski等人的名称为“用于脊柱和其它手术的机器人系统和方法(Robotic system and method for spinaland other surgeries)”的美国专利9,308,050公开了用于螺钉放置的软件和机器人测量系统。其使用外部跟踪系统来执行配准过程。Barrick的美国专利5,772,594公开了“具有术中配准的荧光镜图像引导的矫形外科手术系统(Fluoroscopic image-guided orthopedicsurgery system with intraoperative registration)”。该系统还使用包含LED和用于配准的销的外部基准标记。如所指出的，外部标记可以在该过程期间移位，从而导致患者的实际解剖结构与在其上准备术前外科手术计划的医学图像未对准。
Scholl等人的公布为US 2017/0367738的美国专利申请公开了“用于在外科手术期间计划、执行和评估脊柱校正的系统和方法(Systems and methods for planning,performing,and assessing spinal correction during surgery)”，其描述了定制的杆弯曲软件程序。Pacheco的WO 2005/081863公开了“用于改善脊柱外科手术中的椎弓根螺钉放置的方法(Method for improving pedicle screw placement in spinal surgery)”，并且提供了椎骨解剖结构的定量测量以确定理想的椎弓根螺钉直径、长度和轨迹。
因此，存在对用于利用术前图像和外科手术前计划来执行简单的术中配准的术中系统的需要，其克服了现有技术系统和方法的至少一些缺点，使得可以在手术中更准确地确定植入物的对准。
在本节和在本说明书的其它小节中提及的出版物中的每一个的公开内容在此通过引用全部并入本文。
发明内容
本公开描述了新的示范性系统，所述示范性系统用于使简单低放射术中方法根据术前外科手术计划来配准外科手术植入物相对于其预期位置的当前位置，以帮助外科医生在与计算机辅助的术前外科手术计划比较时量化所插入的植入物的成功。本公开的方法涉及使用外科手术区的术前图像与外科手术区在正在执行手术时的术中图像的配准来进行骨调整或稳定的矫形外科手术，在所计划的外科手术过程中要使用的植入物的图像已被叠加到术前图像上。
获取脊柱的手术区域的术前3D图像(诸如，CT或MRI扫描)，以允许对手术过程进行外科手术前计划。外科手术前计划使外科医生能够决定植入物内固定器(诸如，在脊柱稳定中的杆、椎骨椎间体和椎弓根螺钉、或者在各种其它矫形手术中的不同类型的硬体)的位置和位置。这些植入物在术中图像中的位置被叠加在术前图像上，并且外科医生使用方便可用的外科手术计划软件来绘制手术图。在这种情况下，该计划可以包括对脊柱的椎骨的调整，根据需要以稳定或校正异常的脊柱曲度或椎骨未对准。由于此类调整可能需要在手术中改变椎骨的位置、对准或旋转，所以椎弓根螺钉或其它植入物在外科手术过程的给定点的确切位置可能不会恰好对应于术前计划中的预定位置。此外，在校正曲度异常时对脊柱的此类调整可能对骨植入系统施加应力。由于这个原因，必须进行植入物定位的术中验证，以验证已根据外科手术计划插入了植入物，以及此外确保正确地插入了椎弓根螺钉和其它植入物。直接视觉观察很难进行此类确定，因此放射解决方案可用于对骨植入系统进行成像。
在手术开始时，获得手术台上患者的初始的一对前后视图和侧视图荧光镜图像，以验证患者的骨解剖结构与术前图像对准。使用患者特定的骨标志或其它不透X线的解剖特征来完成将术中图像与术前计划进行比较的该步骤的配准。在最初放置椎弓根螺钉之后，执行第二次术中荧光透视过程，以帮助外科医生将如在当前术中图像上观察到的患者解剖结构与术前3D图像配准。第二术中荧光镜图像集合又可以是手术区的一对前后视图和侧视图。这些图像的配准是基于椎弓根螺钉或其它植入物相对于术前计划中它们的三维位置。计算机执行的算法或者对示出外科手术计划的交互式监视器的人工检查可以识别诸如椎弓根螺钉等不透X线的物体的空间位置，并且将所述位置与预先计划位置进行比较。当植入物被引入患者体内时，即使在患者或患者骨结构的位置可能已经从其在外科手术开始时的初始配准期间确定的位置移位的情况下，该配准过程也提供植入物的高保真对准。由于对准是由骨植入系统的固有不透射线的元件提供的，而不是由外部参照标记(例如，在患者的皮肤上)或临时的内部基准点提供的，其不依赖于在受试者骨解剖结构的调整期间可能移位的元件，因此提供了一种用于改进配准过程的准确性的手段。
其它术中图像(通常通过荧光透视来拍摄)可以在连续的外科手术调整之后在受试者的骨骼解剖结构上重复生成。外科手术调整通常根据外科手术计划来执行，其目的在于校正脊柱对准参数、在插入椎骨椎间体时的意外椎骨相对运动、以及类似过程。由于这些调整更改了植入物及其所插入的骨的位置，所以可以使用其它配准算法并且可能需要这些配准算法以通过将每个生成的术中图像集合与先前配准的图像序列进行比较来指示任何插入空间误差。
在已经执行了该过程并且已经将荧光透视图像中的不透X线的物体与其在其预先计划位置中的预期位置进行比较之后，可以使用迭代过程来使用荧光镜图像对的连续集合之间的配准来改进或校正植入物位置。除了该配准过程的提高的准确性之外，另一优点在于其不需要术中三维成像，因此节省了大量的手术室时间以及减少了患者和工作人员暴露在放射下的时间。
此类过程的一个示范性实施方案可以包括以下步骤：
(i)获取当前操作区的图像；
(ii)虚拟地执行最近插入的不透X线的物体(例如，椎弓根螺钉)与外科手术计划图像之间的自动或手动匹配过程，其中，可以使用自动算法或屏幕上的手动用户标记来对准不透X线的物体；
(iii)验证配准当前与患者解剖位置相对，诸如，脊柱对准参数的校正值、在插入椎间体时的椎骨相对运动、以及类似过程；
(iv)调整患者脊柱的解剖学对准；
(v)获取植入物在外科手术部位的(2D成像模态的)两个图像或单个3D图像；
(vi)使用不透X线的植入物的位置在先前术中图像和当前术中图像之间执行配准；
(vii)提供关于所插入的植入物的相对位置的任何不良变化(诸如，可能由于椎弓根螺钉拔出而引起)的信息；以及
(vii)根据需要重复步骤(i)-(vi)以实现可接受的植入物构型。
本文描述的方法的各种版本可以应用于许多类型的外科手术。在一些实施方案中，该方法可以用于验证用于将板或杆附接到需要稳定或融合的骨或相邻骨的椎弓根或其它螺钉的位置。在这种情况下，本申请的配准过程主要用于验证植入物处于正确位置。在其它实施方案中，该方法可以用作外科手术过程的更完整的部分，以校正骨未对准(诸如，断骨或侧凸脊柱)，使得术前计划包括一个或多个积极步骤以调整或重新对准手术的一个或多个骨。在这种情况下，配准过程用于验证一个或多个植入物组件的初始放置，之后使骨对准。配准过程将根据需要执行多次，以确保骨的最终对准与外科手术计划一致，并且已经根据外科医生的决定检测和校正了与外科手术计划的任何偏差。
因此根据本发明中描述的示范性实施方案提供了一种用于将受试者的外科手术部位的术中图像配准到术前生成的外科手术计划的方法，示出了植入物在受试者的外科手术部位的图像上的计划位置，该方法包含：
(a)获取至少外科手术计划所涉及的外科手术部位的三维术前图像集合，
(b)获取外科手术部位的第一术中图像集合，
(c)将第一术中图像集合与示出了植入物的计划位置的术前图像集合配准，使得植入物的计划位置虚拟地施加在第一术中图像集合上，
(d)获取示出了先前插入植入物的位置的第二至少一个术中图像集合，
(e)使用先前插入植入物作为基准标记将来自步骤(d)的示出了先前插入植入物的第二至少一个术中图像集合与来自步骤(c)的第一至少一个术中图像配准，
(f)使用来自步骤(e)的图像配准根据术前外科手术计划验证先前插入植入物在其它术中图像中的位置，以及
(g)重复步骤(d)至(f)中的至少一些，直到实现外科手术前计划。
在此类方法中，外科手术部位可以是脊柱的区域，并且基准标记可以包含椎弓根螺钉、椎间连接杆、椎骨椎间体或任何三维不透X线的植入物。基准标记也可以是不透X线的钉。
此外，待装内固定器的骨可以是受试者的骨区域，其可以不是脊柱。术前图像可以是以下一些或全部：由CT和MRI中的至少一个获取的三维图像集合、或者患者在各种弯曲位置(诸如，屈曲、伸展、侧向弯曲或轴向旋转)中的二维X射线图像集合。
术中图像可以包含通过荧光透视获取的一对前后视图和侧视图、或者通过CT-荧光透视获取的单个三维图像。
根据本发明的仍其它实施方案，进一步提供了一种图像配准方法，该图像配准方法可以与脊柱或任何其它骨融合过程结合使用，用于将示出了植入物插入的外科手术计划的术前图像配准到术中图像，该方法包含：
(a)获取至少外科手术计划所涉及的外科手术部位的三维术前图像集合，
(b)获取外科手术部位的第一至少一个术中图像，
(c)将第一至少一个术中图像与示出了所计划的植入物的位置的术前图像集合配准，
(d)根据外科手术计划插入植入物，
(e)获取示出了插入植入物的第二至少一个术中图像，
(f)使用植入物作为基准标记将来自步骤(e)的第二至少一个术中图像与来自步骤(c)的配准的第一术中图像配准，
(g)根据外科手术计划验证植入物的位置，
(h)如果植入物未根据外科手术计划定位，则对外科手术部位处的元件执行调节，
(i)获得第三至少一个术中图像，
(j)使用插入植入物作为基准标记将来自步骤(i)的第三术中图像与来自步骤(f)的第二术中图像配准；以及
(k)重复步骤(g)至(j)中的至少一些，直到植入物的位置与外科手术计划匹配。
此类方法可以进一步与脊柱调整过程一起使用，用于将术前图像配准到术中图像，术前图像示出了用于植入物插入和未对准骨的校正的外科手术计划，该方法包含：
(a)获取至少外科手术计划所涉及的外科手术部位的三维术前图像集合，
(b)获取外科手术部位的第一至少一个术中图像，
(c)将第一至少一个术中图像与示出了植入物的计划位置的术前图像集合配准，
(d)根据外科手术计划插入植入物，
(e)获取示出了植入物的第二至少一个术中图像，
(f)使用插入植入物作为基准标记将来自步骤(e)的第二至少一个术中图像与来自步骤(c)的配准的第一术中图像配准，
(g)根据外科手术计划验证插入植入物的位置，
(h)根据外科手术计划执行对外科手术部位的调整以使脊柱参数对准，
(i)获得第三至少一个术中图像，
(j)使用插入植入物作为基准标记将来自步骤(i)的第三术中图像与来自步骤(f)的前一术中图像和来自步骤(c)的第一术中图像中的至少一个配准，以及
(k)重复步骤(g)至(j)中的至少一些，直到植入物的位置与外科手术计划匹配。
附图说明
通过结合附图的以下详细描述，将更全面地理解和认识本发明，在附图中：
图1示出了具有所示连续步骤的方法的概况；
图2绘示了作为外科手术计划的一部分需要脊柱调整的手术的术中迭代配准过程的细节；以及
图3绘示了作为示范性实施例使用脊柱融合来验证插入植入物的位置的术中配准过程的细节。
具体实施方式
现在参照图1，其示意性地绘示了该方法的一个示范性实施方案的概况。示出了连续步骤，从步骤101开始，其示出了外科手术相关区域的三维术前医学图像集合的获取，该集合被标记为1。此类医学图像可以是CT、MRI或一系列荧光镜图像，以提供相关手术区域的三维集合。在本申请中，使用了椎骨融合手术的实例(使用两个融合杆和四个椎弓根螺钉)来绘示该方法，但是应理解，该方法可应用于对受试者解剖结构的任何合适部分进行的外科手术。附图中的放射符号在任何步骤都表示拍摄X射线图像。
使用这些医学图像，执行外科手术计划，如步骤102所示，其中示出了通过一对融合杆连接的一对椎骨的实例，每个融合杆凭借椎弓根螺钉附接到其椎骨。如前所述，植入物不需要是椎弓根螺钉，而可以是在受试者解剖结构中的任何其它地方的不透射线的植入物。外科手术前计划的输出包含所选植入物的细节，包括：例如，杆的数量、长度、直径和组成中的至少一些、以及椎弓根螺钉的尺寸、长度、数量和姿势中的一些。
在步骤103中，在手术中生成被标记为集合2的图像集合，这些图像通常是在两个平面中的一对二维X射线荧光镜图像，以提供三维信息。此类图像虽然能简单且快速地生成并且涉及有限的放射，但是不如CT图像那样好地显示解剖特征，使得基于此类术中荧光镜图像作出的任何决定的准确性可能受到限制。同样，使用从那些术中荧光镜图像获得的解剖细节执行的任何配准的准确性也可能具有更有限的准确性。
在步骤104中，对来自步骤101的术前图像(集合1)(其是准确的并且具有高分辨率)与来自步骤103的术中图像(集合2)(其准确性和分辨率有限)执行虚拟配准。该配准过程的目的是呈三维地提供外科手术区的详细信息，这在外科手术过程期间通过直接视觉观察是不可能实现的。该配准在附图中通过植入在术前3D图像集合1上的术前定义的外科手术计划与在步骤103中获取的术中图像2的叠加来绘示。因此，来自术前图像集合1的根据外科手术计划的植入物预期位置现在指示于被标记为2的一个或多个术中生成的荧光镜图像上。配准可以是使用自动图像处理算法或通过在屏幕上手动标记要在被配准的图像之间进行比较的特征来执行。
步骤105呈现了根据如在步骤103-104中获得的配准图像上示出的外科手术计划将植入物经外科手术插入到手术部位。然后将来自外科手术前计划的关于植入物放置的信息转移到新的图像集合。现在能够根据配准来校正患者的物理对准中的任何偏差。
在步骤106中，在放置植入物之后，获得又一术中医学图像(被标记为3)，以便确定植入物的实际定位。然后，该图像集合用作基线参考图像集合，其中插入的植入物现在用作任何其它术中图像的基准标记。使用此类基线图像集合是为了限定植入物集合在步骤105中的初始外科手术植入之后的任何进一步运动。
在步骤107中，使用所植入的椎弓根螺钉或其相关联的杆作为基准标记来执行又一配准步骤，其中，将在步骤104中获得的初始配准的术中图像集合(集合2)与在步骤106中获得的后续基线术中图像集合(集合3)对准并配准，初始配准的术中图像集合(集合2)含有插入到术前图像集合中的植入物的外科手术计划位置。如在本发明中所使用的，基准标记是被放置在成像系统的视野中的物体(在本例中是所植入的椎弓根螺钉和/或其相关联的杆)，其出现在所产生的图像中，用作参考点或用于限定成像位置和取向的度量。因此，步骤107体现了本发明方法的重要优点，因为植入元件(由于其高度不透射线的性质而在荧光镜图像中具有明显的和明确限定的再现)可以用作基准元件，以用于将连续获得的术中图像与含有高分辨率图像模态的本植入物构型的图像(被标记为3)准确配准。这些基准标记避免了对外部参照标记的需要，外部参照标记在患者在步骤108和图2的步骤204中所示脊柱调整期间移动时可能移位。该方法的又一优点是，与在术中使用复杂的3D成像器相比，使用这些内部基准标记的一对二维荧光镜图像能更简单地提供配准过程所需的三维信息。
一旦已经获得了步骤106和107中的上述配准图像，于是就可以使用其它简单X射线荧光镜图像来容易且准确地获得受试者解剖结构或其中的植入物的任何后续移动。因此，如果外科医生需要调节椎骨的位置(在图1所示实例中)或者调整患者解剖结构的任何更广泛的区域，则可以拍摄一个或多个其它荧光镜图像，并且可以将植入物的清楚限定的位置与在步骤106-107中获得的基线图像进行比较，并且可以容易地确定植入物的位置或取向的任何不期望的偏差。偏差的检测对于确定是否发生了植入物运动或脱离是特别重要的，如可能在受试者脊柱或融合杆的外科手术调整期间发生的。这在步骤108中绘示，并且在图2中更详细地绘示，其中在此类调整之后确定脊柱对准，并且可以识别椎弓根螺钉的任何无意未对准或者甚至是拔出。
然后在步骤109中使用关于植入物的偏差或错位的信息来确定脊柱对准和椎弓根螺钉位置是否与术前计划一致。如果是，则如在步骤111中那样完成内固定过程。如果不是，则外科医生可能需要执行附加的脊柱或杆调整，如步骤110所示，并且甚至可以决定返回至步骤105以执行调节、移除或更换一个或多个椎弓根螺钉。在这些步骤之后，重复荧光镜成像步骤106，并且使用椎弓根螺钉的调节位置作为基准标记来重复步骤107和108的配准和成像过程。可以迭代地重复该过程，直到已经实现了植入构型的所需位置和取向和患者的矫形解剖结构。通过使用植入物作为基准标记，操作者具有内部参考点，该内部参考点是内固定过程的基本部分。
在图2中，公开了配准过程本身的其它细节，如前所示，用于使用椎弓根螺钉插入脊柱融合杆。外科手术过程开始于步骤201。将螺钉插入椎骨(通常是腰椎L4和L5)中，但在其它实施方案中，可以给不同的椎骨或甚至不同的骨装内固定器。
在步骤203中，获取脊柱(包括相邻椎骨和植入内固定器)的手术区域的术中图像集合。这些图像集合是与图1的步骤107的集合3相同的图像。如果使用X射线荧光镜图像，则应该获得前后(AP)图像和侧视(lat)图像。如果使用CT-荧光透视，则单个3D图像就足够了。将这些图像(集合3)与前一图像集合(来自图1的集合2)进行比较。使用图像处理算法和软件或视觉图像比较对图像的分析允许计算脊柱对准参数并且允许识别椎弓根螺钉的计划位置的任何移位。基于该输入，做出关于需要调整患者的脊柱对准或椎骨连接杆的决定。
这些操作在步骤204中执行，并且包含患者脊柱或杆的物理移动、以及任何椎弓根螺钉的调节、更换、移除和插入中的至少一个。此类操作可以涉及力的使用，潜在地在植入系统和患者的骨解剖结构上施加张力。此类张力可能导致一个或多个植入物从其要稳定的骨上脱位。
此后，在步骤205，获得新的术中图像集合(集合4)，其中生成AP图像和侧视图像。在步骤205的视觉观察中仅示出了椎弓根螺钉，因为其是本实例的主要基准标记。
然后在步骤206中再次执行对准和配准过程，从而允许通过将基准标记(集合4)的当前位置与具有基线椎弓根螺钉位置的前一图像集合(集合3)中的位置进行比较来检测椎弓根螺钉位置和取向的可能移位，即，与外科手术前计划的偏差。
该配准和分析的目的是检测可能导致螺钉拔出或错误定位的任何偏差，螺钉拔出或错误定位将危及重要器官、导致不稳定的植入物构型或会降低手术过程成功率的其它畸变。由于成像过程依赖于作为内固定过程的固有部分的基准标记，并且由于这些标记(诸如，椎弓根螺钉)被清楚地描绘并且具有致密的三维不透射线成分，所以与依赖于使用荧光镜成像解剖特征的方法相比，准确性潜在地更大并且误差界限更小。
在步骤207中，根据需要决定椎弓根螺钉的对准和位置以及脊柱参数的校正是否成功。如果所有对准都与外科手术前计划一致，则将在步骤208中以最佳脊柱对准完成手术。如果发现硬体有偏差或错位，则操作者可以选择返回至步骤204并执行附加的迭代校正调整。
现在参照图3，图3示出了配准过程的替代实施方案。步骤与图2所示一样，只是在步骤204中执行了骨融合过程，而不需要脊柱调整的特定步骤来校正对准偏差。在这种情况下，随后的配准过程是为了验证骨植入系统是否根据术前计划正确地定位。在该实施方案中，增加了附加步骤208，以允许在已经执行了主外科手术过程之后调节偏离外科手术计划的硬体或骨定位。这与图2中描述的过程之间的区别在于，配准过程用于验证，而不是脊柱调整的整体部分。在图2和图3的方法中，该过程允许外科医生观察植入物相对于骨的确切定位，并且对成功完成手术具有更大的信心。
在该方法的其它实施方案中，所植入的杆、椎骨椎间体或内固定器的其它组件可以用作基准标记。植入系统的任何三维不透X线的组件可以适用于此目的。本发明的原理还可以应用于其它矫形手术，其中使用螺钉、板、杆或其它插入物来稳定或校正骨性骨折。此外，在矫形特征是明确限定的和不透X线的情况下，其还可以用作用于确定连续矫形外科手术调整的准确性的基准配准特征。所公开的配准过程的变型也可以用在使用金属或其它不透射线的钉或插入物的过程中。
本领域的技术人员将理解，本发明不限于上文具体示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上文描述的各种特征的组合和子组合以及本领域的技术人员在阅读以上描述之后会想到的且不在现有技术中的变型和修改。

Claims (11)

1.一种用于将受试者的外科手术部位的术中图像配准到术前生成的外科手术计划的方法，所述外科手术计划示出了植入物在所述外科手术部位的图像上的计划位置，所述方法包含：
(a)获取至少所述外科手术计划所涉及的所述外科手术部位的三维术前图像集合；
(b)获取所述外科手术部位的至少一个第一术中图像；
(c)将所述至少一个第一术中图像与示出了植入物的所述计划位置的所述术前图像集合进行配准，使得植入物的所述计划位置虚拟地施加在所述至少一个第一术中图像上；
(d)获取示出了先前插入植入物的位置的至少一个第二术中图像；
(e)使用所述先前插入植入物作为基准标记将来自步骤(d)的示出了所述先前插入植入物的所述至少一个第二术中图像与来自步骤(c)的所述至少一个第一术中图像进行配准；
(f)使用来自步骤(e)的所述配准验证所述先前插入植入物在其它术中图像中的根据所述术前生成的外科手术计划的所述位置；以及
(g)重复步骤(d)至(f)中的至少一些，直到实现所述术前生成的外科手术计划。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述外科手术部位是脊柱的区域，并且用于基准标记的所述植入物是椎弓根螺钉。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述外科手术部位是脊柱的区域，并且用于基准标记的所述植入物是连接杆。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述外科手术部位是脊柱的区域，并且用于基准标记的所述植入物是椎骨椎间体。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基准标记是任何三维不透X线的植入物。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基准标记是不透X线的钉。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述外科手术部位是所述受试者的骨区域。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述术前图像是通过CT和MRI中的至少一者获取的三维图像集合。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述术前图像是所述受试者在弯曲位置中的二维X射线图像集合，所述弯曲位置包括屈曲、伸展、侧向弯曲或轴向旋转。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个术中图像是通过荧光透视获取的一对前后视图和侧视图。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个术中图像是通过CT-荧光透视获取的单个三维图像。
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