公开了用于测量在手术程序期间施加到关节的力的装置、系统和方法。所述装置包括插入工具、手柄和一个或多个力指示器。插入工具包括插入端和基部端。所述一个或多个力指示器可附接到插入工具和手柄。所述装置的插入端可以在手术程序期间插入到关节中，并且用于向关节施加力和/或在施加力时使用一个或多个力指示器测量力。器测量力。器测量力。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】力指示牵开器装置及使用方法
[0001]优先权声明
[0002]本申请要求2018年8月7日提交的名称为“FORCE
‑
INDICATING RETRACTOR DEVICE AND METHODS OF USE(力指示牵开装置及使用方法)”的美国临时申请号62/715,576、2019年1月14日提交的名称为“FORCE
‑
INDICATING RETRACTOR DEVICE AND METHODS OF USE(力指示牵开装置及使用方法)”的美国临时申请号62/792,246、2019年5月7日提交的名称为“FORCE
‑
INDICATING RETRACTOR DEVICE AND METHODS OF USE(力指示牵开装置及使用方法)”的美国临时申请号62/844,451的优先权的权益，其中每个临时申请以全文引用的方式并入本文中。
[0003]本公开大体上涉及与计算机辅助手术系统相关的方法、系统和设备，所述计算机辅助手术系统包括各种硬件和软件部件，所述硬件和软件部件一起工作以增强手术工作流程。所公开的技术可以应用于例如肩关节、髋关节和膝关节成形术，以及其它外科手术，例如关节镜手术、脊柱手术、颌面手术、肌腱套手术以及韧带修复和置换手术。
技术介绍
[0004]使用计算机、机器人和成像来辅助骨科手术在本领域中是已知的。对用来引导手术程序的计算机辅助导航和机器人系统来说，已经有大量研究和开发。例如，手术导航系统可以帮助外科医生以高准确度定位患者解剖结构、引导手术器械和植入医疗装置。手术导航系统通常采用各种形式的计算技术来执行各种标准和微创手术程序和技术。此外，这些系统允许外科医生相对于患者的身体更准确地规划、跟踪和导航器械和植入物的放置，以及进行术前和术中身体成像。
[0005]骨科植入物用于重塑表面(重塑表面)或置换关节，例如通常经历高度应力和磨损或创伤的膝盖、髋、肩、踝和肘部。用于置换这些关节的植入物必须坚固，并且能够承受每天的压力并且在这些关节处的磨损，特别是对于负重的膝盖和髋关节置换。然而，提供足够强且适当配合的植入物是具有挑战性的。传统的骨科植入物由聚合物、陶瓷、金属或其它适当材料制成，并且形成为使得它们牢固地适合患者的骨骼。例如，在膝关节置换手术中，典型方法涉及切割胫骨和/或股骨的末端，然后将新的植入物安装到切割端。植入物的大小通常由外科医生基于手部测量和视觉估计来确定。骨骼和植入物之间的大小和配合可能不同
–
在某些情况下，大小和配合可能太松，而在其他情况下，大小和配合可能太紧。
[0006]机器人辅助全膝关节成形术(TKA)向用户提供在执行骨切除之前规划植入物手术程序并观察预期结果的能力。为了执行虚拟规划，需要关于患者膝盖的两个生理方面的信息。具体地，虚拟规划系统需要(1)关于患者的股骨和胫骨的解剖信息，以及(2)关于关节内的软组织张力/松驰度的信息。获得关于患者的股骨和胫骨的信息(即，骨解剖结构)可以多种方式无论是在手术前还是在手术中可靠地执行。然而，周围软组织的特性不太客观。主要系统输入缺乏客观性可能导致结果不一致。
[0007]在机器人辅助的TKA期间，当膝盖移动通过运动范围时，可以向用户提供内翻和外翻应力的指示。例如，图形用户界面可以显示此类测量以辅助外科医生执行TKA手术。识别内翻/外翻应力有助于量化膝盖内各种韧带和其它软组织的松驰度。然而，应力通常手动地或经由放置在膝盖的内侧和外侧胫骨股骨关节表面之间的z形牵开器施加。因此，在此类手术中量化韧带松驰度具有挑战性，原因是施加到膝盖的内翻/外翻力的大小未标准化。
[0008]因此，需要用于标准化关节(例如膝盖)中软组织张力和/或松驰度信息的采集的装置和方法。
技术实现思路
[0009]提供了一种在手术程序期间使用的装置。所述装置包括组织牵开器、手柄和一个或多个力指示器。所述组织牵开器包括插入端和基部端。所述组织牵开器的插入端配置成插入患者关节的关节表面之间。所述组织牵开器的基部端附接到所述手柄。所述手柄配置成促进用户向所述装置施加力，由此当所述组织牵开器的插入端插入在患者膝盖的股骨关节表面与胫骨关节表面之间时撑开所述关节。
[0010]根据某些实施例，患者关节的关节表面是患者膝盖的股骨关节表面和胫骨关节表面。在某些实施例中，所述插入端配置成插入于患者膝盖的股骨的髁与胫骨的对应髁之间。在某些实施例中，所述插入端配置成插入在患者膝盖的股骨的双髁和胫骨的对应双髁之间。
[0011]根据某些实施例，所述一个或多个力指示器与机器人手术系统电子通信。此电通信可以是有线或无线的。
[0012]根据某些实施例，所述装置包括与所述一个或多个力指示器电子通信的显示器。在某些实施例中，所述显示器是数字显示器。
[0013]根据某些实施例，所述装置包括一个或多个位置跟踪装置。在某些实施例中，所述位置跟踪装置是光学跟踪阵列。在某些实施例中，所述一个或多个位置跟踪装置与机器人手术系统电子通信。
[0014]根据某些实施例，所述装置包括电源线。根据某些实施例，所述装置包括无线电源。所述无线电源可包括固定电池、可移除电池、波动磁场、光伏阵列或其任何组合。
[0015]根据某些实施例，所述一个或多个力指示器包括位于所述组织牵开器的基部端中的一个或多个应变计。所述组织牵开器还包含枢转特征件，所述枢转特征件邻近于位于所述组织牵开器的基部端中的一个或多个应变计定位，并且配置成当在在所述一个或多个应变计的位置处所述组织牵开器的插入端插入所述患者关节的关节表面之间时，集中用户在所述手柄处向所述装置施加力时产生的应力。包括在所述组织牵开器的基部端中的一个或多个应变计在用户在手柄处向装置施加力时，测量所得的应力。可以通过使用由包括在组织牵开器的基部端中的一个或多个应变计测量的应力，并且通过当用户在手柄处向装置施加力时，假设患者关节的关节表面与组织牵开器的插入端之间的接触点的位置来估计撑开力。根据某些实施例，所述一个或多个应变计包括数字应变计。
[0016]根据某些实施例，所述一个或多个力指示器包括位于所述组织牵开器的插入端中的一个或多个压力传感器。当组织牵开器的插入端插入在患者关节的关节表面之间时，所述一个或多个表面压力传感器配置成测量在用户在手柄处向装置施加力时所产生的压力。
当用户在手柄处向装置施加力时，通过使用包括在所述组织牵开器的插入端上的所述一个或多个压力传感器所测量的应力，并且通过患者关节的关节表面与组织牵开器的插入端之间的接触点的已知定位来估计撑开力。根据某些实施例，所述一个或多个表面压力传感器包含压电效应传感器。
[0017]根据某些实施例，所述装置另外包括组织牵开器的各自具有插入端和基部端的一个或多个部件，以及围绕旋转关节布置的一个或多个手柄。旋转弹簧围绕所述旋转关节缠绕。所述一个或多个力指示器包含一个或多个电触点传感器或磁触点传感器。当组织牵开器的一个或多个部件中的每一个的插入端插入患者关节的关本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在手术程序期间使用的装置，所述装置包括：主体，所述主体具有顶部部分；插入工具，所述插入工具操作性地联接到所述主体的所述顶部部分，所述插入工具具有至少一个尖头；以及力指示器模块，所述力指示器模块配置成测量所施加的一个或多个力。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述主体配置成容纳控制电路，所述控制电路操作性地联接到应变计、电池和无线天线。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述应变计包括选自如下的传感器：压电效应传感器、霍尔效应传感器和感应传感器。4.根据权利要求2
‑
3中任一项所述的装置，其中所述力指示器模块包括与至少一个应变计通信的显示器。5.根据权利要求2
‑
4中任一项所述的装置，其还包括与所述无线天线通信的机器人手术系统。6.根据权利要求2
‑
5中任一项所述的装置，其中所述应变计配置成记录选自如下的测量值：最小力测量值、最大力测量值以及它们的组合。7.根据权利要求6所述的装置，其中基于一个或多个接收的触发器记录所述测量值，其中所述一个或多个接收的触发器选自：用户输入、用户手势、用户语音、时间部件、确定的施加力、施加的旋转力和传感器输入。8.根据权利要求1
‑
7中任一项所述的装置，其中所述插入工具还包括舌状部件，所述舌状部件具有第一长侧、第二长侧、第一短侧和第二短侧，所述舌状部件仅在所述第一短侧上连接到所述主体；并且其中所述舌状部件在没有力施加到所述主体时平行于所述主体，并且其中所述舌状部件配置成在一定大小的力施加到所述主体的一部分时以一角度从所述主体移位。9.根据权利要求8所述的装置，其中所述角度与施加到所述主体的所述部分的力成比例。10.根据权利要求1
‑
9中任一项所述的装置，其中所述力指示器模块是包括对应于至少一个力测量值的至少一个标记的模拟仪表，并且其中所述舌状部件配置成在力施加到所述主体的一部分时充当模拟仪表的指针。11.根据权利要求1
‑
...
【专利技术属性】
技术研发人员：布兰尼斯拉夫，
申请(专利权)人：新加坡施乐辉亚太有限公司史密夫和内修整形外科股份公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。