和/或结束导航例程，例如，结束或暂停导航例程。警告消息可以包括视觉消息，例如在显示屏幕上提供的视觉警告；听觉消息，例如经由扬声器提供的可听警告；和/或设计为引起用户的注意的其它类型的消息。
[0019]在一些布置中，导航例程感测追踪点的集合中的追踪点的初始位置，和/或可以从一些其它源(例如，存储器或数据库)导入初始位置。可以用导航传感器来执行所述感测，该导航传感器配置为测量该追踪点相对于该导航传感器的位置。这种导航传感器可以例如包括一个或多个摄像机和/或磁性位置传感器，尽管还可以附加或备选地使用其它类型的电子导航传感器。可以通过对术前或术中扫描图像(例如，CT扫描、MR1、X射线、超声、光学或其它类似成像方式)进行检测和/或从中进行提取，来执行所述感测。导航例程可以根据追踪点的集合的初始位置，创建可追踪设备的初始模型，或可以从一些其它源(例如存储器或数据库)导入该模型。
[0020]可以以任何适合方式执行可追踪设备的初始模型向工作目标在该工作目标的图像中的初始位置的登记。在一些布置中，所述登记步骤包括:根据追踪点的集合的初始位置，识别初始模型相对于球坐标系的初始姿态(即，三维形状相对于三维坐标系的位置和方向)；以及将该初始模型的初始姿态登记为工作目标在该工作目标的图像(例如，MR1、CT、X射线、超声、光学或其它类似成像方式)中相对于球坐标系的初始位置。可以使用的合适登记方法包括表面匹配技术和点对点匹配技术。导航例程可以包括自动登记特征，例如形状匹配例程或任何已知的自动登记例程，和/或可以包括手动登记特征，例如通过点对点登记例程或任何已知的手动登记例程。然而，可以使用任何适合登记过程。
[0021]可追踪设备可以包括配置为被附着到身体外部表面的柔性衬底，然而，也可以使用刚性可追踪设备。一个或多个追踪点可以承载于同一柔性衬底或分离的柔性衬底上。柔性衬底几乎可以具有任何形状，例如，相对较薄厚度的片状，具有相对的第一和第二面以及一个或多个外围边缘。柔性衬底可以在所有方向上都具有完全的弹性、在仅一部分方向上具有有限的弹性，和/或包括具有完全弹性的区域以及具有有限弹性的区域。在一些布置中，柔性衬底可以具有围绕窗口的框架的形状，窗口穿过可追踪设备的中心部分。该框架可以具有任何封闭形状或半封闭形状，例如，矩形、方形、圆形、椭圆形、U形、半圆形或H形。可以调整窗口的尺寸和形状，以允许该框架部分地或完全地围绕在工作目标上的患者皮肤的手术区域。可以调整窗口的尺寸和形状以提供足够的空间，其中通过该空间可以执行对工作目标的手术过程。可选地，柔性衬底上的追踪点的数目可以在二十到四十个发光器之间，所述发光器被布置在该柔性衬底上并沿着该窗口延伸。然而，可以使用更多或更少的追踪点。在一些装置中，可追踪设备包括两个或多个柔性衬底，配置为例如通过彼此分离地布置而分别附着到身体的外部表面。每个衬底可以仅承载一个或可以承载多于一个追踪点，例如，2个到20个追踪点。每个柔性衬底可以为片状形式，并且几乎可以具有任何形状，例如，矩形、圆形、椭圆形等。柔性衬底可以具有其它形状，例如，细长条形、十字形或星形。这样，可以以几乎任何形状或所需配置将分离的柔性衬底的阵列分别布置在工作目标周围区域内的患者皮肤上。追踪点可以被布置在柔性衬底的一侧上。粘合剂可以被布置在柔性衬底的另一侧上以允许所述衬底被附着到身体的外部表面。粘合剂可以是一种生物相容性粘合剂，适合用于将衬底附着到患者皮肤而不损伤患者并且允许随后从皮肤安全地移除所述衬底。可以将可追踪设备应用于身体表面，例如，患者皮肤，使得感测的追踪点的重心(也就是说，感测点云的重心)非常接近要追踪的工作目标。
[0022]追踪点可以是适于通过由计算机实现的追踪系统感测的任何特征或结构。在一些装置中，追踪点包括LED、反射表面、反射图案、磁性线圈和/或唯一地限定位置和方向的光学可识别几何形状。
[0023]工作件可以适于被追踪系统追踪，其中所述追踪系统用于追踪工作件相对于坐标系的位置。导航例程还包括如下步骤:基于追踪到的工作件的位置和计算出的工作目标的位置，计算工作件相对于工作目标位置的位置。
[0024]在一些布置中，可追踪设备包括适用于向由计算机实现的追踪系统发送和/或从由计算机实现的追踪系统接收数据的数据通信链路。可以响应于通过数据通信链路从追踪系统接收到的命令信号，选择性地激活发光器。可以将关于追踪点可以如何相对彼此移动的物理约束的信息(包括衬底的弹性、衬底的刚性、在追踪点之间的连接类型)与可追踪设备相关联。关于物理约束的信息可以通过数据通信链路被传送到由计算机实现的追踪系统，和/或该信息可以已存储在计算机系统上。
[0025]在一些装置中，导航系统包括与一个或多个追踪传感器进行数据通信的计算机处理器。数据连接可以是有线的和/或无线的。可以由硬件和/或软件实现所述导航例程，所述软件直接由计算机处理器访问或安装在所述计算机处理器上，或例如经由与一个或多个其它计算机处理器的互联网连接来远程运行所述软件。导航例程可以被存储在一个或多个非暂时性计算机存储器中，例如，RAM或ROM。可以将附加数据(例如，扫描图像数据、过程计划数据、用户偏好、患者数据和其它有用数据)存储在同样设置于非暂时性计算机存储器的电子数据库中。计算机处理器可以访问导航例程和/或数据库，以能够实现本文所述的方法和过程。输入/输出设备(例如，键盘、鼠标、显示监视器)可以可操作地连接到计算机处理器，以方便用户使用。导航系统可以具有允许例如经由互联网、局域网、广域网或类似数据连接进行远程访问和/或控制的数据连接。可以以本领域所公知的方式将对于导航过程的计算机实现、计划、控制和/或执行而言有益、必要、和/或适当的其它通用计算机硬件和/或软件包括作为导航系统的部件。
[0026]在一些布置中，导航系统是用于在外科手术室中使用的手术导航系统，以帮助在手术过程中引导外科医生。可追踪设备可以用于附连到手术患者的皮肤，并在患者的手术区域周围延伸，而不覆盖手术区域。手术区域可以包括一个或多个骨头和组织，例如，脊椎、肺、肝、股骨和骨盆。然而，工作目标可以包括其它骨头、组织和/或位于身体内、身体上或身体附近的物体。
[0027]由计算机实现的追踪系统可以包括一个或多个摄像机形式的用于感测追踪点的传感器。在一些实现方案中，由计算机实现的追踪系统可以包括多个摄像机。每个摄像机可以用于捕获追踪点的视图，计算机处理器装置可以用于通过追踪点视图的三角测量法来计算每个追踪点相对于坐标系的位置。可以独立于身体、工作工具和/或用户来支撑摄像机。在一些布置中，由用于被附着到例如墙壁、支撑台车或其它结构的框架承载摄像机。在一些布置中，可以由手术工具承载一个或多个摄像机，可以将计算机处理器装置用于基于由一个或多个摄像机获得的可追踪设备的图像，计算该工具相对工作目标的姿态。在一些装置中，一个或多个追踪点可以包括唯一地限定姿态的光学目标。由计算机实现的追踪系统可以包括摄像机，用于捕获光学目标的图像，计算机处理器装置可以用于实现根据所捕获的图像计算光学目标的姿态的追踪例程。
【附图说明】
[0028]将参考以下描述和示例装置的附图，来理解本文所呈现的导航系统和方法的上述和其它方面及特征。
[0029]图1是根据本公开的示例装置的导航系统的示意图；
[0030]图2是根据示例方法的由图1的导航系统实现的导航例程的逻辑流图；
[0031]图3是在图1的导航系统中的不例可追踪设备的初始t旲型的不意表不;
[0032]图4是将图3的初始模型登记到工作目标的图像数据的示意表示；
[0033]图5是感测图1的可追踪设备的变形的示意表示；
[0034]图6是图1的可追踪设备的精修t旲型的不意表不;
[0035]图7是描述了图2的导航例程的一些可选布置的逻辑流图。
[0036]图8是图1所不的不例可追踪设备的等比例视图；
[0037]图9是根据本公开的另一方面的在图1的导航系统中可用的另一示例可追踪设备的等比例视图；
[0038]图10是根据本公开的方面的在图1的导航系统中可用的再一示例可追踪设备的等比例视图；以及
[0039]图11是根据本公开的方面的在图1的导航系统中可用的又一示例可追踪设备的等比例视图。
【具体实施方式】
[0040]现转向图1和2，导航系统20被布置用于追踪位于身体24附近的工作目标22的位置。工作目标22可以位于身体24内，位于身体24的外部表面上，和/或甚至是与身体24相分离的。导航系统20包括:可追踪设备26，用于被附着到身体24的外部；以及计算机实现的可追踪系统28，用于在导航过程期间追踪可追踪设备26的位置，并检测和补偿可追踪设备26在导航过程期间的一些变形。导航系统20特别适合用于追踪工作目标22的位置，其中身体24是可压缩的和/或具有可扭曲的外部表面。然而，导航系统20适合用于结合具有任何形状和外形(包括具有固定形状)的身体24使用。在所示示例中，导航系统20是一种手术导航系统，用于并布置为追踪患者身体内的工作目标的位置，优选地，与一个或多个工作工具(例如，在40处)和/或手术计划相关地进行所述追踪。在所示示例中，导航系统20特别用于对人体进行手术导航。然而，导航系统20可以用于对其它动物进行手术，和/或可以用于在除了人类或动物之外的其它类型物体内追踪工作目标的位置。手术导航系统20用于追踪位于患者24内的骨头和/或组织的位置。因此，工作目标22可以包括脊椎骨、肺、肝、股骨、骨盆、整形外科植入物或任何其它位于体内的对象。然而，导航系统20还可以用于追踪布置在身体外部(例如，在患者24的皮肤上)的工作目标的位置。在该具体示例性布置的描述中，工作目标22可以是脊椎骨或患者脊柱的一部分，应理解其它工作目标也是同样可行的。
[0041]追踪设备26包括多个追踪点30，配置为被附着在身体24的外部表面，例如，患者皮肤的外部表面。当被附着到患者的皮肤时，追踪点30是可例如通过相对于彼此变形而相对于彼此移动的。可追踪设备26不限于特定形状或形式，可以是刚性的、柔性的和/或具有多个单独部分的。下文参考图8到11所示的可追踪设备26a-d，详细讨论了适用于导航系统20的可追踪设备26的一些示例形状和形式。仅为了示例目的，图1的可追踪设备26具有多个追踪点30(例如LED)，位于具有开口窗的形状为大体矩形框架的柔性衬底上，可用粘合剂将该柔性