用于补偿自身引起的组织位移的方法和系统的制作方法
【专利说明】用于补偿自身弓I起的组织位移的方法和系统
[0001]本申请是国际申请日为2006年12月28日、国际申请号为PCT/SE2006/001506、中国申请号为200680049454.1、发明名称为“用于补偿自身引起的组织位移的方法和系统”的专利申请的分案申请。
发明领域
[0002]本发明涉及一种用于对包括人在内的动物的由神经触发的或其他自身引起的组织位移进行补偿的方法和相应的系统。
[0003]发明背景
[0004]在外科手术、特别是显微外科手术中，在获取活检样品中，在医学成像中，在记录神经元和神经胶质细胞的电活动中，以及在对组织进行的放射治疗中，一方面受作用组织与另一方面手术器械、活检探针、成像装置或放射束之间的几何关系应当是稳定的。尽管患者能够被部分或全部地固定在支撑体上以避免他或她在外科手术等过程中发生移动，这并不能避免自主控制下的组织的移动，也不能，例如，阻止患者的呼吸或通气或动眼睛。
[0005]处理这些运动的方法在本领域是已知的。它们包括监控感兴趣的组织相对于装置改变了的位置也即其运动，比如用来对组织成像的装置，或对其放射的放射源或与组织相互作用的设备一一比如一个用来做活检的设备，等等。装置或放射源或设备被马达装置相对于运动的组织以镜像的方式移位，从而保持其与组织之间的空间关系或保持其焦点始终在组织上。影响位移的马达装置通过微处理器装置根据从对组织运动的监控中获得的位置数据来控制。因此，本领域已知的方法寻求尽可能接近地跟踪组织的运动并利用从该追踪中获得的位置数据通过微处理器装置尽可能快地控制马达装置。
[0006]本领域已知方法的问题在于它们仅响应组织的运动，其通常是难以预知的。组织运动的记录与基于此由微处理器控制及由起效的马达装置执行的反测量之间的时间延迟不容许对由神经触发的或其他自身引起的位移进行可接受的补偿。
[0007]无意识的身体运动源包括心跳，呼吸，肠蠕动，以及肌肉震颤。各种器官和组织的运动多数通常是不相关的，也就是说，是不协调的，并且通常是不统一的。它们能够以合成的方式相互作用使得生理上不相关的运动彼此相加或彼此补偿。它们通常不能仅仅通过对感兴趣的组织成像预测出来。
[0008]发明目的
[0009]本发明的目的是提供一种前面提到过的方法，其不会受到本领域已知补偿方法的部分或全部缺点的影响。
[0010]本发明的另一个目的是提供一种实现该方法的系统。
[0011]本发明的其他目的将通过以下其许多优选实施例在附图中示出的发明概述和所附权利要求而变得显而易见。
[0012]发明概述
[0013]根据本发明提供了一种对由神经触发的或其他自身引起的动物体包括人体的组织的位移进行补偿的方法，其中对组织位移的补偿由来自神经触发的或其他自身引起的位移的源的电信号发起。
[0014]更具体地，根据本发明，提供了一种用于对包括人在内的动物体的组织一一所述组织被以固定关系布置在与位移装置相接触的基座上的身体部分所包括一一由神经触发的或其他自身引起的位移进行补偿的方法，该方法包括:从一个或几个放置在组织中或其附近的索引标记物采样位置数据；从一个或几个位移源中采样源活动数据；将位置数据和源活动数据相关生成预测响应；基于预测响应通过源活动数据控制位移装置。在本申请中，“位移的组织”是其自身引起位移将会被补偿的组织。“邻近”位移组织的组织是指与位移组织一致运动的组织。“自身引起的”表示的是位移的起源或起因位于该主题对象中，尤其是位于该主题对象的神经系统中。本发明的方法能够对组织的位移在宏观的范围内一一即在毫米到厘米的范围内进行补偿，并且还可以在微观的范围内一一即在<m 4-m 6以至更小的范围内进行补偿。与本领域已知的通过成像方法获得的位置数据来跟踪组织的运动的方法相比，本发明的方法根据的是从源活动数据对运动进行的预测。
[0015]本发明的方法优选包括间隔或连续地对预测对应(correspondence)进行更新。
[0016]在用本发明的方法对自身引起的位移进行补偿时较优地考虑在下面被称为“人为位移”的组织位移，这是由位移装置一一尤其是由它们在位移补偿运动的开始和/或结束时的突然加速和/或减速引起的。为了防止或将人为位移降到最小，可设置物理阻尼装置，如弹簧线圈或橡胶缓冲装置。作为物理阻尼装置的替换或在物理阻尼装置以外，还可提供控制位移装置的加速和/或减速的软件程序装置。
[0017]根据发明的第一个优选方面，基座的位移是线性的。
[0018]根据发明的第二个优选方面，基座的位移是在平面内。
[0019]根据发明的第三个优选方面，基座的位移是三维的。
[0020]根据第四个优选方面，基座包括保持动物体或人体或其身体部分与基座处于固定关系的装置。该保持装置优选设置在基座的上表面上；它被安装在基座上或与基座整合在一起。该保持装置可以是设有离合器、带子等的框架，人体或动物体或身体部分可被放置于其中并被固定。框架可被设置为能在基座上移动从而可将其上的人体或动物体或身体部分保持在期望位置；例如框架可通过有限数量的螺丝钉固定到基座上，比如一颗至六颗螺丝钉，其被拧入设置在基座顶部表面上的孔阵列的对应数量的螺孔中。框架也可被夹在基座顶部表面的选定位置上。对用来固定或保持其上的动物体或患者或身体部分不动的装置的选择并不是关键的。任何适于该目的的可释放式固定装置都可以使用。
[0021]根据本发明进一步的优选方面，位移装置是选自电动机装置、螺线管装置和液压装置。不同类型位移装置的组合使用是在本发明的范围之内，象使用两种位移装置在一个方向上移动基座:第一装置用于粗位移而第二装置用于精位移。优点是，进行精位移的装置可用于根据来自位置传感器的反馈进行位移修正。
[0022]如果位移的组织是粘膜组织，特别是皮肤组织，或邻近粘膜或皮肤的组织，优选用索引标记物放置在该粘膜或皮肤上。标记物可以是，例如涂于皮肤上的墨水标记。标记物的位置可通过摄影获得，比如通过视频，尤其是高速视频，位置数据由此成为视频数据。如果位移是三维的，优选从两个或多个角度对放置于粘膜，特别是皮肤上的标记物的位移进行监测。发光二极管(LED)或其他放置于粘膜，特别是皮肤上的微型光源也可以被用作索引标记物。可选地，标记物的位置可被激光多普勒位移探测仪所跟踪。
[0023]如果位移的组织所处的位置与粘膜或皮肤的距离已经让它的位移不容易通过观察放置在粘膜或皮肤上的标记物所跟踪的话，那么标记物就会各自植入到位移组织或靠近位移组织的组织中。在这种情况下，标记物可以通过适合的组织穿透性成像技术比如超声、磁共振或X-射线探测到。植入的标记物优选为金属或包括金属。可选地，植入深层组织中的标记物的运动可通过手术植入的光纤追踪到。将在位移组织上或其中、或靠近位移组织的组织上或其中的解剖结构用作植入的标记物一一其位置可通过先前提及的方法中的一种追踪一一也包括在本发明的范围内。植入的标记物优选可被其所植入到的组织所吸收。适合成为可吸收标记物的材料有，例如，聚酯，聚(交酯)，聚(乙交酯)，聚(交酯，乙交酯)，其基质可选择性包括不透射线的生物相容性和可吸收性材料比如碳酸钙和磷酸钙。可吸收不透射线标记物在通过引用包括于此的US 2005/0036945及US 6，862，470 B2中公开。
[0024]优选的源活动数据包括来自骨骼肌的肌电图(EMG)数据，比如呼吸肌数据(Resp-EMG)和心电图(ECG)数据。
[0025]根据发明的第二个优选方面驱动装置能够进行基座的平面位移。
[0026]根据发明的第三个优选方面驱动装置能够进行基座的三维位移。
[0027]根据发明的另一个优选方面，用于基座线性位移的驱动装置可包括两个或多个作用在相同方向和/或相反方向上的驱动子装置。用于粗位移的驱动子装置与用于精位移的驱动子装置的组合一一诸如用于厘米范围的位移的驱动装置与用于毫米范围的另一装置或者用于毫米范围的一个装置与用于微米范围的另一装置的组合是优选的。根据优选实施例，进行精移的驱动装置与进行粗移的驱动装置隔开放置，优选地尽可能接近感兴趣的组织所位于的身体部分。尤其优选由进行精细控制的驱动装置控制框架关于基座的移位。进行精细控制的驱动装置可包括电动机或液压缸。在本发明的一个实施例中，脑干的运动一一比如由心跳或