用于机器人手术的带反馈的基准标记器制造技术

基准标记器可以包括紧固件和反馈部件，用于在被探针接合时提供配准信号。反馈部件可以包括发光帽、导电部件、磁性部件和RFID标签。用于使基准标记器与机器人手术系统配准的帽包括壳体，在壳体中用于联接至紧固件的插口，壳体中的进入端口，靠近进入端口布置在壳体中的开关，以及耦合到开关的感官指示器装置，其中，感官指示器装置当通过进入端口被激活时产生信号以确认标记器接触。配准基准标记器的方法、比如与机器人手术系统，包括操纵探针以使其与附接到紧固件或与紧固件一体的信号产生反馈部件对准，并使反馈组件与探针接合以激活感官反馈指示器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机器人手术的带反馈的基准标记器优先权要求本申请要求于2018年9月5日提交的美国临时专利申请序列号62/727,332的权益，在此要求其优先权，其全部内容被通过引用方式合并于此。
本文件总体上、但非限制性地涉及用于机器人辅助手术过程的装置和方法，例如那些涉及使用能够绕多个轴线移动的关节臂的装置和方法。更具体地、但非限制性地，本申请涉及可用于使解剖学结构与机器人手术系统配准(register)的基准标记器。
技术介绍
解剖学特征的成像可用于准备和执行手术过程。在某些过程中，可能希望使获得的图像中的解剖学结构的形状与另一参考系(例如手术室的物理空间)配准。手术室的物理空间可被关联到机器人手术系统的参考系。这样，可能有利的是确保以能够在手术室中再现的方式在成像中记录解剖学结构的物理形状。在示例配准过程中，在成像中可以被识别的基准标记器被在术前放置在患者的解剖学结构中。基准标记器可以包括具有在成像中可识别的几何形状的紧固件。多个基准标记器被放置在解剖学结构上，并且可以由医师或外科医生用于计划手术过程，例如通过提供可以定位切口或切割的参考位置和/或器械的轨迹。术前成像和计划后，将植入了基准标记器的患者带入手术室的物理空间内。可以固定患者的解剖学结构，然后可以利用基准标记器使解剖学结构相对于手术室的物理空间和与参照装置相关联的任何系统配准。该配准可以在基准标记器在患者的解剖学结构上的位置与成像上的标记的位置之间建立关联，该关联可以被回绑到(tie)用于机器人手术系统的坐标系。可以在配准过程中使用的基准标记器的例子在授予Solar等人的美国专利No.7,643,867、授予Fitzpatrick等人的美国专利No.5,551,429、和授予Roger等人的美国公开文献No.2017/0231715中描述了。
技术实现思路
专利技术人已经认识到要解决的问题可以包括外科医生在识别何时基准标记器被参照装置令人满意地参照方面没有能力或者能力不足。例如，当参照装置在成像过程中或被机器人手术系统识别出的确切位置上触及基准标记器时可能难以识别基准标记器。基准标记器可以包括凹口，参照装置的尖端将把定位在所述凹口内以进行基准标记器的配准。该凹口旨在确保每次参照或配准参照装置的尖端时其都位于同一位置。凹口可以提高配准过程的准确性。但是，在解剖学的物理限制内，基准标记器可能会被组织阻挡或部分阻挡。此外，专利技术人还认识到当机器人辅助参照装置触及凹口时可能难以识别。例如，在机器人手术系统中，外科医生可能位于距基准标记器和参照装置的尖端一定距离的位置，从而导致难以查看到凹口和参照装置的尖端。本主题可以提供对这些和其他问题的解决方案，例如通过提供基准标记器，该基准标记器可以提供关于基准标记器何时已经在用于配准的正确位置被参照装置接合的反馈，例如物理或感官的指示。在示例中，基准标记器可以包括发光指示器，当参照工具的尖端接合基准标记器的凹口时，该发光指示器可以被致动。发光指示器可被配置为如果尖端仅触及基准标记器的侧面则不激活。这样，发光指示器可以被配置为在尖端触及到凹口或基准标记器的中心时激活，从而在基准标记器处向外科医生提供视觉指示器。指示器还可以将参照工具已经正确地接合基准标记器通信给机器人手术系统的控制器。本公开的这种基准标记器可以缩短执行外科手术过程的时间，例如通过缩短配准过程的时间，并且可以减少配准基准标记器的误差，从而提高随后执行的外科手术过程的准确性。在一个示例中，基准标记器可包括紧固件，所述紧固件包括螺纹轴杆和被连接到所述螺纹轴杆的头部，以及被附接到所述紧固件的反馈部件，其中所述反馈部件被配置用于在被探针接合时提供配准信号。反馈部件可包括被附接到所述头部的壳体，所述壳体可包括设置在所述壳体的第一端中的进入端口，靠近所述进入端口设置在所述壳体中的开关，和电子耦合到所述开关的光源，其中，所述光源被配置为当通过所述进入端口激活所述开关时发光，或者可以与所述紧固件的头部成一体，所述反馈部件被选自由导电材料、磁性材料和射频识别标签组成的组。在另一示例中，一种在使基准标记器与机器人手术系统配准过程中使用的帽可以包括壳体，设置于所述壳体的第一端中的插口，所述插口被配置为联接至所述机器人手术系统的部件，进入端口，其设置在所述壳体的与所述插口相反的第二端，靠近所述进入端口设置在所述壳体中的开关，和被耦合至所述开关的感官指示器装置，其中，所述感官指示器装置被配置为当通过所述进入端口激活所述开关时产生电子信号，以提供所述基准标记器已经被接合的感官确认。在另外的示例中，一种诸如利用机器人手术系统配准基准标记器的方法可以包括将用于产生信号的帽附接到机器人手术系统的部件或者将用于产生信号的帽与机器人手术系统的部件集成，操纵指针探针以使所述用于产生信号的帽和所述基准标记器紧固件与所述指针探针对准，接合所述指针探针的探针尖端、被附接到所述用于产生信号的帽的开关以及所述基准标记器紧固件以激活感官反馈指示器，从所述用于产生信号的帽接收所述感官反馈指示器，和记录所述基准标记器紧固件在所述机器人手术系统的坐标系中的位置。该概述旨在提供本专利申请的主题的概述。并不旨在提供本专利技术的排他性或详尽的解释。包括具体实施方式以提供关于本专利申请的更多信息。附图说明图1是包括机器人辅助手术系统的手术室的示意图，该机器人辅助手术系统包括机器人臂、计算系统和跟踪系统。图2是图1的机器人臂的示意图，包括被示出为相对于颅骨定位的指针探针，颅骨具有被植入其中的基准标记器。图3是带反馈的基准标记器的侧面透视图，包括紧固件和发光帽。图4是图3的基准标记器的分解图，示出了壳体、开关、电路板和电源。图5是图3的基准标记器的剖视图，示出了开关、电路板和电源相对于壳体上的进入端口的位置。图6是图2的指针探针的透视图，示出了探针尖端。图7是被配置为与图2的机器人臂一起使用的驱动器和插入驱动器中的紧固件的透视图。图8是图3的基准标记器的侧视剖视图，图中示出指针探针的探针尖端被插入到壳体的进入端口中。图9是可与发光帽一起使用的用于基准标记器的紧固件的另一实施例的透视图。图10是指针探针与被配置为与图9的紧固件一起使用的发光帽接合的透视图。图11是可与基准标记器紧固件一起使用的发光探针帽的实施例的透视图。图12是图11的发光探针帽与基准标记器紧固件的头部接合的透视图。图13是示意出感官反馈基准标记器帽的部件的框图。图14是示意出根据与本文描述的带反馈的基准标记器相关的系统和方法、用于将解剖学结构配准到机器人辅助手术系统的方法的步骤的流程图。图15是结合了本申请的基准标记器的机器人手术系统的示意图。图16是根据一些实施例的示例机器的框图的示意图，本文所讨论的任何一种或多种技术可以在其上执行并且本文所讨论的任何装置可以与其一起使用。图17是用于从基准标记器发送输入的系统的示意图，该基准标记器包括由包括嵌入式传感器的指针探针感测的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基准标记器，包括：/n紧固件，所述紧固件包括：/n沿轴线延伸的螺纹轴杆；和/n被连接到所述螺纹轴杆的头部；以及/n被附接到所述紧固件的反馈部件，其中所述反馈部件被配置用于在被探针接合时提供配准信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180905 US 62/727,3321.一种基准标记器，包括：
紧固件，所述紧固件包括：
沿轴线延伸的螺纹轴杆；和
被连接到所述螺纹轴杆的头部；以及
被附接到所述紧固件的反馈部件，其中所述反馈部件被配置用于在被探针接合时提供配准信号。


2.根据权利要求1所述的基准标记器，其中所述反馈部件包括：
被附接到所述头部的壳体，所述壳体包括设置在所述壳体的第一端中的进入端口；
靠近所述进入端口设置在所述壳体中的开关；和
电子耦合到所述开关的光源；
其中，所述光源被配置为当通过所述进入端口激活所述开关时发光。


3.根据权利要求2所述的基准标记器，其中：
所述光源包括发光二极管；并且
所述壳体是半透明或透明的。


4.根据权利要求2或3所述的基准标记器，其中，所述壳体包括插口，所述插口设置在所述壳体的与所述第一端相反的第二端中，用于接收所述紧固件的头部。


5.根据权利要求4所述的基准标记器，其中，所述壳体包括：
用于接收所述开关和所述光源的本体；以及
从所述本体延伸的多个指状部，用于形成所述插口并接收所述紧固件的头部。


6.根据权利要求5所述的基准标记器，其中：
所述紧固件包括周向的通道；并且
所述壳体的所述多个指状部中的每个指状部均包括径向向内延伸的凸片，所述凸片被配置用于接合所述紧固件中的通道。


7.根据权利要求2-6中任一项所述的基准标记器，其中，所述壳体包括用于接合所述紧固件的所述头部的端部中的插口的插脚。


8.根据权利要求2-7中任一项所述的基准标记器，还包括电源，所述电源耦合至所述壳体内的所述开关。


9.根据权利要求2-8中任一项所述的基准标记器，其中，所述光源被配置用于发射多种不同颜色的光。


10.根据权利要求9所述的基准标记器，其中，所述光源被配置为在所述开关的连续激活之后发射单一颜色，而对于每次连续激活来说所述单一颜色都是不同的。


11.根据权利要求2-10中任一项所述的基准标记器，还包括输出装置，所述输出装置被配置用于将所述开关的状态电子地传送给计算系统。


12.根据权利要求1所述的基准标记器，其中，所述反馈部件与所述紧固件的头部成一体，所述反馈部件被选自由导电材料、磁性材料和射频识别标签组成的组。


13.一种在使基准标记器与机器人手术系统配准过程中使用的帽，所述帽包括：
壳体；
设置于所述壳体的第一端中的插口，所述插口被配...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·加西亚，F·夸瑟尔，
申请(专利权)人：捷迈拜欧米特CMF和胸腔有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US