工具承载的追踪系统和计算机辅助外科方法技术方案

关于利用工具承载的追踪系统的计算机辅助外科，提供了许多改进。各种改进通常涉及在计算机辅助外科过程中使用的方法和在这种手术过程中使用的装置。其它改进涉及在手术过程中使用的工具的结构和如何能够利用OTT装置控制工具。还有其它改进涉及在手术过程中提供反馈的方法，以改进针对包括根据CAS模式处理的数据的速率和类型的手术的效率、质量或效率和质量。

Tool carrier tracking system and computer assisted surgical method

Computer assisted surgery with a tracking system using tools provides a number of improvements. Various improvements usually involve methods used in computer-aided surgery and devices used in this procedure. Other improvements involve the structure of the tools used during the operation and how they can utilize the OTT device control tool. Other improvements involve methods of providing feedback during surgery to improve the efficiency, quality, efficiency or quality of the rate and type of data including data processed according to the CAS pattern.

【技术实现步骤摘要】
工具承载的追踪系统和计算机辅助外科方法本申请是申请日为2012年06月27日、国际申请号为：PCT/US2012/044486、国家申请号为：201280042066.6、名称为“工具承载的追踪系统和计算机辅助外科方法”的进入中国国家阶段的国际申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119要求2011年6月27日提交的题为“SYSTEMFORCOMPUTERASSISTEDNAVIGATIONANDCONTROLOFAPOWERTOOL”的美国临时专利申请No.61/501489的权益。该临时申请通过引用整体结合于此。通过引用结合本说明书中提及的所有公开文献和专利申请通过引用结合于此，就好像每个单独的公开文献或专利申请被具体地且单独地指明通过引用结合那样。关于联邦政府资助的研究的陈述本专利技术是在由国防部授予的资助No.0578104的政府支持下做出的。政府具有本专利技术的一定权利。
本专利技术涉及计算机辅助外科领域。具体地，本专利技术涉及工具上的追踪系统在外科手术过程中提供引导或辅助的手术间的各个方面。
技术介绍
许多外科手术是要求众多对准夹具的复杂手术和错综的软组织手术。准备和布置对准夹具和其它准备通常是手术的重要部分。例如，当执行全膝置换手术(“TKR”)时，假体必须被准确植入以确保关节表面适当地对准。如果未准确对准，未对准能够最终导致关节的失效，要求置换膝假体的一个或多个部分的复杂任务。为了确保假体被准确植入，在TKR手术过程中，外科医生使用多种夹具来引导股骨和胫骨的切割。夹具是在外科手术过程中要求较多时间和较高技能以定位并附接在患者上的复杂装置。计算机辅助外科(CAS)的出现提供了简化外科手术的许多复杂性的希望。至今，系统已经发展为利用设计成监视切割夹具、工具和患者的基于单独房间的追踪系统。在一些情况中，计算机可以在处理过程中用于引导外科医生。已经提出房间内的照相机更靠近工具的布置。但是，需要改进以解决外科手术的实时和动态环境的挑战。虽然计算机辅助外科是有希望的，但存在众多方面待解决以使系统具商业利益且对外科医生有用。仍然存在计算机辅助外科的众多方面要求改进，以针对CAS数据的处理以及给使用者的更有用输出改进手术的效率和/或质量。
技术实现思路
一方面，一种触觉反馈机构包括：第一平台；第二平台；通过第一联接机构联结到第二联接机构形成的剪式联接机构，剪式联接机构在第一平台和第二平台之间延伸，其中，第一联接机构的第一端联结到第一平台，第一联接机构的第二端联结到第二平台，第二联接机构的第一端联结到第一平台，并且第二联接机构的第二端联结到第二平台；和至少一个位置恢复元件，其联结到剪式联接机构，以调节第一平台和第二平台之间的相对运动的力响应。在一些方面中，至少一个位置恢复元件联结在第一联接机构的第一端和第二联接机构的第二端之间。在另一方面，至少一个位置恢复元件沿着第二平台延伸并且联结到剪式联接机构，以调节第二联接机构第二端相对于第二平台的运动。在一种实施方式中，第一平台和第二平台能够在外科工具的触发器旁边、部分地覆盖触发器、部分地环绕触发器、部分地在触发器上方或完全地在触发器上方操作。在一种实施方式中，触发器罩布置在第一平台内，用于与触发器接合。在触觉反馈机构的另一构造中，联结到剪式联接机构以调节第一平台和第二平台之间的相对运动的力响应的至少一个位置恢复元件被联结成在第一平台和第二平台之间延伸。另外，可以提供联结到剪式联接机构并且沿着第二平台延伸的位置恢复元件。在触觉反馈机构的一种特定构造中，位置恢复元件是联结到第二联接机构的第二端的复位弹簧；超控弹簧联结到复位弹簧并且还可以致动器联结到超控弹簧。在触觉反馈机构的另一实施方式中，位置恢复元件是根据剪式联接机构的第二端相对于第二平台的运动张力联结的弹簧。在另一位置恢复元件构造中，弹簧根据剪式联接机构的第二端相对于第二平台的运动压缩联结。在一些反馈机构中，还具有从第二平台中的开口延伸并且联结到剪式联接机构的轴，其中，剪式联接机构的运动产生轴相对于开口的相应运动。轴的替代包括例如挠性轴部分、缆索部分、中空轴部分或挠性联接机构部分。在其它构造中，触觉反馈机构的实施方式可以连同能够用在计算机辅助外科中的工具承载的追踪装置的实施方式使用。这种OTT装置包括例如工具承载的追踪装置内的部件或协作工作的部件系列，其能够将轴相对运动转变为用在计算机辅助外科手术中的信号。在一方面中，部件可以是致动器、螺线管、马达、电位计、线性电位计、或线性编码器、或邻近缆索定位以配准并测量缆索的移位的其它装置。在一方面中，缆索运动涉及指示外科工具的触发器的操作的信号。在另外的实施方式中，相同部件或不同部件也可以用作致动器以向轴施加运动，以影响第一平台和第二平台之间的相对运动。这些各种部件和功能均在能够响应于与计算机辅助外科手术过程中控制外科工具的操作有关的信号向轴施加运动或响应轴的支持下被利用。在另一实施方式中，提供一种用在计算机辅助外科手术中的参考框架。参考框架包括：具有由周边界定的表面的框架；从框架延伸的杆；在杆上的联结件；具有能够接合与手术有关的外科区域内的解剖结构的一部分的第一表面和用以与联结件接合的第二表面的基部。在一些构造中，还可以提供在联结件上的至少一个配准元件和在第二表面上的至少一个配准元件，其中，当联结件接合到第二表面时，配准元件能够用于配合协作。在另外的构造中，在联结件上的多个配准元件；和在第二表面上的多个配准元件，其中，联结件上的配准元件的一部分在与第二表面上的配准元件的一部分接合时将框架在外科区域内沿第一取向取向。在一方面中，第二表面中的联结件之间用以接合所述多个配准元件中的其它配准元件的运动将框架在外科区域内沿不同的第二取向定位。在一些方面中，第一取向和第二取向是已知位置并且用在外科预先计划中。参考框架可以包括其它特征，诸如用于接合解剖结构的表面、用于固定元件的孔口或用以与特定解剖目标配合的构造。在另一方面中，提供一种根据权利要求C1的参考框架，还包括：具有框架和从框架延伸的杆的参考框架引导件，其中，杆具有能够与解剖特征接合以辅助参考框架的布置的曲度或形状。在一方面中，参考框架引导件还包括：沿着框架的一个或多个接合元件，用于与参考框架的周边或一部分暂时接合，以允许与参考框架相联的基部的适当定位和调节。在一方面中，骨解剖结构的一部分涉及杆相对于髁的布置。在另一方面中，参考框架包括能够保持联结件和第二表面的相对位置和取向的安装联结件。在一方面中，安装联结件设置在参考框架中，使得当安装联结件配合到基部时，安装联结件位于参考框架的内部部分中。在另一方面中，安装联结件设置在参考框架中，使得当安装联结件附接到参考框架时，安装联结件基本上或完全环绕联结件和第二表面之间的配合接触区域。在一种替代实施方式中，提供一种在外科区域内执行计算机辅助外科手术的方法。首先，将第一参考框架附接在外科区域内的第一位置处的步骤；接着，将第二参考框架附接在外科区域内的第二位置处；以及之后，在保持从第一参考框架和第二参考框架获得的在计算机辅助外科手术过程中使用的定位信息的同时，使用外科工具开始手术的实际步骤。在一个替代方面中，有在保持从附接到解剖结构的分段的第一参考框架和/或第二参考框本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种触觉反馈机构，包括：第一平台；第二平台；通过第一联接机构联结到第二联接机构形成的剪式联接机构，剪式联接机构在第一平台和第二平台之间延伸，其中，第一联接机构的第一端联结到第一平台，第一联接机构的第二端联结到第二平台，第二联接机构的第一端联结到第一平台，并且第二联接机构的第二端联结到第二平台；和至少一个位置恢复元件，其联结到剪式联接机构，以调节第一平台和第二平台之间的相对运动的力响应。

【技术特征摘要】
2011.06.27 US 61/501,4891.一种触觉反馈机构，包括：第一平台；第二平台；通过第一联接机构联结到第二联接机构形成的剪式联接机构，剪式联接机构在第一平台和第二平台之间延伸，其中，第一联接机构的第一端联结到第一平台，第一联接机构的第二端联结到第二平台，第二联接机构的第一端联结到第一平台，并且第二联接机构的第二端联结到第二平台；和至少一个位置恢复元件，其联结到剪式联接机构，以调节第一平台和第二平台之间的相对运动的力响应。2.根据权利要求1所述的触觉反馈机构，其中，至少一个位置恢复元件联结在第一联接机构的第一端和第二联接机构的第二端之间。3.根据权利要求1所述的触觉反馈机构，其中，至少一个位置恢复元件沿着第二平台延伸并且联结到剪式联接机构，以调节第二联接机构第二端相对于第二平台的运动。4.根据权利要求1所述的触觉反馈机构，其中，第一平台和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·海德，I·阿尔沙维，O·A·巴瑞拉，
申请(专利权)人：内布拉斯加大学评议会，
类型：发明
国别省市：美国,US