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工具承载的追踪系统以及计算机辅助手术方法

阅读:993发布:2022-01-27

专利汇可以提供工具承载的追踪系统以及计算机辅助手术方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且提供众多与使用工具承载的追踪系统的计算机辅助手术有关的改进。各种改进总体涉及计算机辅助手术期间使用的方法和在该过程期间使用的装置。其他改进涉及在过程期间使用的工具结构以及如何使用OTT装置控制工具。其他改进涉及在手术期间提供反馈以改进包括取决于CAS模式进行处理的速度和数据类型的手术的效率或品质或两者的方法。,下面是工具承载的追踪系统以及计算机辅助手术方法专利的具体信息内容。

1.一种工具承载的追踪与引导装置,包括:
具有与鞍座上的表面接合的表面的壳体;和
位于该壳体内或与壳体相联的一对照相机;其中在壳体联接到鞍座上时,这对照相机处于合适位置以提供具有如下视场的图像输出,该视场包括联接到鞍座上的手术工具的活动元件的至少一部分。
2.如权利要求1的工具承载的追踪与引导装置,进一步包括:位于壳体内或联接到壳体上的投影机,其被配置为至少部分地在所述对照相机的视场内提供输出。
3.如权利要求1或2的工具承载的追踪与引导装置,进一步包括:照相机,其位于壳体内或联接于壳体上,位于投影机上方,位于所述对照相机上方,位于所述对照相机下方,位于所述对照相机之间,位于活动元件下方或者活动元件上方,该照相机被配置为提供具有如下视场的图像输出,该视场包括联接到鞍座上的手术工具的活动元件的至少一部分。
4.如权利要求1-3中任一项的工具承载的追踪与引导装置,进一步包括:位于壳体内或与壳体连通的电子图像处理器,其被配置为从所述对照相机接收输出并使用来自所述对照相机的输出的至少一部分执行图像处理操作,以促进计算机辅助手术程序的至少一个步骤。
5.如权利要求1-4中任一项的工具承载的追踪与引导装置,其特征在于,计算机辅助手术程序是徒手导向的计算机辅助手术程序。
6.如权利要求1-5中任一项的工具承载的追踪与引导装置,进一步包括:位于壳体内或与壳体连通的电子图像处理器,其被配置为从成所述照相机接收输出,使用来自所述对照相机的至少一部分输出进行图像处理以促进计算机辅助手术程序中的至少一个步骤,以及以图像处理操作、与计算机辅助手术程序有关的步骤或者徒手操作计算机辅助手术程序的步骤为基础向投影机生成输出。
7.如权利要求1-6中任一项的装置,进一步包括:位于壳体内或与壳体相联的第二对照相机,其中当壳体联接到鞍座上时,所述对照相机或第二对照相机处于适当位置以提供具有如下视场的图像输出,该视场包括联接到鞍座上的手术工具的活动元件的至少一部分。
8.如权利要求1-7中任一项的装置,其特征在于,所述对照相机或第二对照相机包括用于在红外光谱内观察的物理或者电子滤波器
9.如权利要求1-8中任一项的装置,其特征在于,所述对照相机或第二对照相机被设置为包括用于在红外光谱内观察的物理或者电子滤波器。
10.如权利要求1-9中任一项的装置,其特征在于,任一照相机视场内的成像物体距该对照相机大约70mm到大约200mm。
11.如权利要求1-10中任一项的装置,其特征在于,在第一照相机和第二照相机的视场内的成像物体距第一照相机和第二照相机大约50mm到大约250mm。
12.如权利要求1-11中任一项的装置,其特征在于,用于与手术工具的一部分可拆卸式接合的表面成形为形成与手术工具的所述部分或者选择为与壳体接合的变形手术工具互补的曲线。
13.如权利要求1-12中任一项的装置,其特征在于,手术工具的所述部分变化以实现与壳体表面的可拆卸式机械接合和/或可拆卸式电接合。
14.如权利要求1-13中任一项的装置,其特征在于,用于与手术工具的一部分可拆卸式接合的表面被修改和配置成使得在该表面联接到手术工具上时,手术工具的活动段的至少一部分位于平视场和竖直视场内。
15.如权利要求1-14中任一项的装置,其特征在于,手术工具的活动段的至少一部分为计算机辅助手术程序期间使用的几乎所有的手术工具活动元件。
16.如权利要求1-15中任一项的装置,其特征在于,投影机输出基本完全位于水平视场和竖直视场内。
17.如权利要求1-16中任一项的装置,其特征在于,第一照相机的视轴和第二照相机的视轴相对于大体平行于壳体的纵向轴线或者附接到壳体上的手术工具的纵向轴线的线朝向彼此倾斜。
18.如权利要求1-17中任一项的装置,其特征在于,第一照相机的视轴和第二照相机的视轴相对于大体平行于壳体的纵向轴线的线以介于大约0°到大约20°之间的度倾斜。
19.如权利要求1-18中任一项的装置,其特征在于,第一照相机的视轴和第二照相机的视轴相对于大体平行于与联接到壳体上的手术工具相连的仪器的纵向轴线的线以介于大约0°到大约20°之间的角度倾斜。
20.如权利要求2-19中任一项的装置,其特征在于,投影机置于壳体内。
21.如权利要求2-20中任一项的装置,其特征在于,投影机置于壳体内并且来自投影机的输出处于第一照相机和第二照相机之间的位置。
22.如权利要求2-21中任一项的装置,其特征在于,来自投影机的输出更靠近第一照相机或者第二照相机。
23.如权利要求2-22中任一项的装置,其特征在于,来自投影机的输出进行投影以出现在与附接到壳体上的手术工具相连的活动元件的前面。
24.如权利要求2-23中任一项的装置,其特征在于,来自投影机的输出投影在与附接到壳体上的手术工具相连的活动元件上或其附接。
25.如权利要求2-24中任一项的装置,其特征在于,来自投影机的输出改变为投影在患者的解剖结构的一部分上或者手术场景中的手术区域表面上或其内。
26.如权利要求1-25中任一项的装置,其特征在于,解剖结构的所述部分为骨。
27.如权利要求1-26中任一项的装置,其特征在于,改变后的输出可出于曲度、粗糙度或者解剖结构状况进行调整。
28.如权利要求1-27中任一项的装置,其特征在于,来自投影机的输出包括投影的切割线、文字、图形或单色画面、网格和轴线以及导向线中的一个或多个。
29.如权利要求1-28中任一项的装置,其特征在于,投影机在包含第一照相机和第二照相机的平面上方置于壳体内。
30.如权利要求1-29中任一项的装置,其特征在于,投影机在包含第一照相机和第二照相机的平面下方置于壳体内。
31.如权利要求1-30中任一项的装置,其特征在于,当手术工具联接到壳体上时,经过照相机轴线的水平视场大体平行于由经过手术工具的活动元件轴线的水平面限定的平面或与其成锐角。
32.如权利要求1-31中任一项的装置,进一步包括:位于壳体上的显示器。
33.如权利要求32的装置,其特征在于,显示器包括触摸屏
34.如权利要求32中任一项的装置,其特征在于,显示器被配置为提供包括来自工具承载的追踪CAS处理步骤的信息的视觉输出。
35.如权利要求34的装置,其特征在于,显示器被配置为为手术工具的使用者提供与CAS步骤有关的指导。
36.如权利要求34的装置,其特征在于,显示器被配置为为手术工具的使用者提供指导以调整手术工具的速度。
37.如权利要求34的装置,其特征在于,显示器被配置为为手术工具的使用者提供与CAS数据有关的指导,这些数据是由工具承载的追踪装置收集并在CAS程序期间进行评估的。
38.如权利要求34-37中任一项的装置,其特征在于,投影机和显示器被配置为为手术工具的使用者提供视觉指示。
39.如权利要求34-38中任一项的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被进一步配置为收集和处理计算机辅助手术数据;并且工具承载的追踪装置或者与工具承载的追踪装置连通的处理系统被配置为在计算机辅助手术程序期间实时评估CAS数据。
40.如权利要求39的装置,其特征在于,评估CAS数据包括比较由工具承载的追踪装置接收的数据和使用计算机辅助手术的手术计划提供的数据。
41.如权利要求39或40的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为处理与来自所述对照相机的一个或多个视觉数据有关的数据、来自位于工具承载的追踪装置上的传感器的数据、以及与手术工具的操作特性有关的数据。
42.如权利要求1-41中任一项的装置,其特征在于,手术工具被配置为从工具承载的追踪装置接收控制信号以便根据CAS数据调整手术工具的性能参数。
43.如权利要求42的装置,进一步包括:位于工具承载的追踪装置和手术工具之间的电子界面以将来自工具承载的追踪装置的控制信号发送到手术工具上来控制手术工具的操作,其中,性能参数包括改变工具切割速度或者停止工具操作。
44.如权利要求1-43的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为确定计算机辅助手术(CAS)处理模式。
45.如权利要求44的装置,其特征在于,确定CAS处理模式基于如下的一个或多个的评估:手术区域内的物理参数,例如通过附接于其上的参考框架在区域内追踪的元件的位置或者位置的组合,参考框架输入,提取投影图像,传感器探测到的动作,来自计算的动作检测,计算机辅助手术程序的总进展,来自先前准备的计算机辅助手术计划的测量或者预测偏差。
46.如权利要求44或45中任一项的装置,其特征在于,确定CAS处理模式选择多个预定处理模式中的一个。
47.如权利要求46的装置,其特征在于,预定处理模式是悬停模式、部位接近模式和实际步骤模式。
48.如权利要求47的装置,其特征在于,预定处理模式是悬停模式并且工具承载的追踪装置被配置为接收和使用悬停模式CAS算法处理数据。
49.如权利要求48的装置,进一步被配置为为手术工具使用者提供作为将悬停模式CAS算法应用到使用工具承载的追踪装置接收到的数据的结果的输出。
50.如权利要求47的装置,其特征在于,预定处理模式是部位接近模式并且工具承载的追踪装置被配置为接收和使用部位接近模式CAS算法处理数据。
51.如权利要求50的装置,进一步被配置为为手术工具使用者提供作为将部位接近模式CAS算法应用到使用工具承载的追踪装置接收到的数据的结果的输出。
52.如权利要求47的装置,其特征在于,预定处理模式是实际步骤模式并且工具承载的追踪装置被配置为接收和使用实际步骤模式CAS算法处理数据。
53.如权利要求52的装置,进一步被配置为为手术工具使用者提供作为将实际步骤模式CAS算法应用到使用工具承载的追踪装置接收到的数据的结果的输出。
54.如权利要求47的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置配置成使得每一个预定处理模式调整工具承载的追踪装置承载的处理系统或者与工具承载的追踪装置连通的计算机辅助手术计算机所采用的一个或多个处理因素。
55.如权利要求54的装置,其特征在于,工具承载的追踪CAS处理模式因素选自以下的一个或多个:照相机尺寸,工具承载的追踪照相机定向,根据要求的调整对照相机软件程序或固件进行的调整,对工具承载的追踪照相机或其他照相机图像输出的调整以改变照相机的水平视场、竖直视场或者水平以及竖直视场内的感兴趣区域的大小,用于可调整照相机镜头调整或定位的驱动信号,图像帧率,图像输出质量,刷新速率,抓帧速率,参考框架2,参考框架1,开启参考框架基准选择,关闭参考框架基准选择,可见光谱处理,IR光谱处理,反射光谱处理,LED或者照明光谱处理,手术工具达/致动器速度和方向,总的CAS程序进展,特定的CAS步骤进展,图像数据阵列修改,工具承载的追踪微型投影机刷新速率,工具承载的追踪微型投影机精度,一种或多种图像分割技术,基于CAS进展的图像部分的基于逻辑的一个或多个抽取信噪比调整,一个或多个图像放大过程,一个或多个图像过滤过程,对图像速率、像素或者子像素视觉处理的动态实时增强或减弱应用加权平均或者其他因素,手颤补偿,对锯、钻或者其他电动手术工具的基于仪器的噪声补偿以及单独或者任意组合地基于来自工具承载的追踪信息的振动补偿过程。
56.如权利要求46的装置,进一步被配置为基于选择一个预定处理模式的结果调整提供给使用者的输出。
57.如权利要求56的装置,其特征在于,投影机被配置为向使用者提供输出。
58.如权利要求57的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为基于投影机输出显示期间给出的手术部位的物理特性调整投影机输出。
59.如权利要求58的装置,其特征在于,物理特性是如下的一个或多个:投影机输出可获得的一部分部位的形状;投影机投影区域的地形和投影机相对于投影机输出可获得的部位部分的定位。
60.如权利要求57的装置,其特征在于,投影机被配置为投影输出,该输出包括当手术工具用于手术部位时,手术工具的使用者可见的信息。
61.如权利要求57的装置,其特征在于,投影机被配置为投影输出,该输出包括对手术工具使用者可见的用来根据手术计划指示位置、相对运动、定向或与手术工具的活动元件在手术区域定位有关的其他导向参数的信息。
62.如权利要求34-61中任一项的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为在与膝有关的手术程序期间改变对使用者的CAS输出。
63.如权利要求34-62中任一项的装置,工具承载的追踪装置被进一步配置为将输出显示在工具承载的追踪装置的显示器显示的图形用户界面或移动装置屏幕上。
64.如权利要求34-63中任一项的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为在与膝有关的手术程序期间改变CAS处理技术或者对使用者的输出。
65.如权利要求1-64中任一项的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置作为使用者在膝上进行计算机辅助手术程序的一个或多个步骤的结果改变对使用者的CAS输出以及改变CAS处理技术,包括:形成远端股骨切口,形成远端股骨前部切口,形成远端股骨后部外髁切口,形成远端股骨后部内髁切口,形成远端股骨前部斜切口,形成远端股骨后部外髁斜切口,形成远端股骨后部内髁斜切口,以及形成近端胫骨切口。
66.如权利要求1-65中任一项的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为作为使用者在膝上进行计算机辅助手术程序的一个或多个步骤的结果改变对使用者的CAS输出以及改变CAS处理技术,包括:形成远端股骨切口,形成远端股骨前部切口,形成远端股骨后部外髁切口,形成远端股骨后部内髁切口,形成远端股骨前部斜切口,形成远端股骨后部外髁斜切口,形成远端股骨后部内髁斜切口,形成远端股骨开槽切口(在需要时),在远端股骨稳定柱上钻出空腔,形成近端胫骨切口,形成近端胫骨脊切口或者钻出近端胫骨孔。
67.如权利要求1-66中任一项的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为在与肩、髋、踝、脊椎或肘中的一个有关的手术程序期间改变对使用者的CAS输出。
68.如权利要求1-67中任一项的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为在与肩、髋、踝、脊椎或肘中的一个有关的手术程序期间改变CAS处理技术或者对使用者的输出。
69.如权利要求1-67中任一项的装置,进一步包括:位于工具承载的追踪装置内的处理系统,其被配置为评估与CAS程序有关的数据.
70.如权利要求69的装置,进一步包括:包含在可接入处理系统的电子存储器内、与CAS处理步骤的性能有关的电子指令。
71.如权利要求1-70中任一项的装置,进一步包括:与工具承载的追踪装置连通的处理系统,其被配置为评估与CAS手术有关的数据。
72.如权利要求71的装置,进一步包括:包含在可接入与工具承载的追踪装置连通的处理系统的电子存储器内、与CAS处理步骤的性能有关的电子指令。
73.如权利要求32-72中任一项的装置,其特征在于,显示器被配置为工具承载的追踪装置使用者的输入装置。
74.如权利要求2-73中任一项的装置,其特征内于,投影机在倾斜基部上位于壳体内。
75.如权利要求2-74中任一项的装置,其特征在于,投影机为微型投影机。
76.如权利要求2-75中任一项的装置,其特征在于,投影机输出以激光形式提供。
77.如权利要求2-76中任一项的装置,其特征在于,选择手术工具的所述部分,使得在与手术工具一起使用时,照相机和投影机置于与手术工具相连的活动元件的上方。
78.如权利要求1-77中任一项的装置,其特征在于,选择手术工具的所述部分,使得在与手术工具一起使用时,照相机置于与手术工具相连的活动元件的下方。
79.如权利要求1-78中任一项的装置,其特征在于,选择手术工具的所述部分,使得在与手术工具一起使用时,照相机和投影机置于与手术工具相连的活动元件下方或其一侧。
80.如权利要求1-79中任一项的装置,进一步包括:位于壳体内的通信元件,其被配置为向与壳体分离的部件提供与图像处理操作有关的信息.
81.如权利要求1-80中任一项的装置,其特征在于,通信元件无线提供往返于与壳体分离的部件的信息。
82.如权利要求81的装置,其特征在于,通信元件被配置为无线地、通过蓝牙、通过wifi或者通过超宽频技术提供信息。
83.如权利要求1-80中任一项的装置,其特征在于,通信元件经由有线连接提供往返于与壳体分离的部件的信息。
84.如权利要求1-83中任一项的装置,其特征在于,与壳体分离的部件是计算机,其包含计算机可读介质形式的、与使用手术工具活动段的计算机辅助手术信息的使用有关的指令。
85.如权利要求1-84中任一项的装置,其特征在于,壳体内的通信元件被配置为向与壳体分离的部件提供与图像处理操作有关的信息。
86.如权利要求1-85中任一项的装置,进一步包括:位于壳体内的通信元件,其被配置为接收并向投影机提供指令从而至少部分地在第一照相机和第二照相机的视场内形成输出,该输出包括与使用来自电子图像处理器操作的输出进行的计算机辅助手术处理步骤有关的至少一个视觉可感知的指示。
87.如权利要求86的装置,其特征在于,视觉可感知的指示对使用者是可感知的。
88.如权利要求86的装置,其特征在于,视觉可感知的指示对所述对照相机是可感知的。
89.如权利要求1-88中任一项的装置,进一步包括:具有触发器以及由触发器的操作进行控制的活动元件的手术工具,其特征在于,壳体以可拆卸式接合的方式与手术工具附接。
90.如权利要求1-89中任一项的装置,其特征在于,第一照相机和第二照相机布置提供包含手术工具的活动元件的至少一部分的竖直视场和水平视场。
91.如权利要求1-90中任一项的装置,其特征在于,水平视场和竖直视场选择为观察包含了基本所有的活动元件的体积。
92.如权利要求91的装置,其特征在于,经过照相机轴线的水平视场大体平行于由经过活动元件轴线的水平面限定的平面或与其成锐角。
93.如权利要求91-92中任一项的装置,其特征在于,用于与鞍座表面可拆卸式接合的壳体表面各自包括如下部分,两个部件互补形状特征,槽,卡销,接合元件,机械或电构造的配合,当两个表面联接时壳体处于鞍座上的合适位置用于设在壳体内的各种电子部件的,壳体用于CAS或工具承载的追踪CAS或徒手操作的手术过程中的手术工具。
94.如权利要求1-93中任一项的装置,其特征在于,壳体或鞍座中的一个或多个电子特征提供部件或系统特征验证模型的检测。
95.如权利要求94的装置,其特征在于,每当鞍座连接到壳体上时,电子特征提供不可逆的配准。
96.如权利要求89-95中任一项的装置,其特征在于,壳体或鞍座被配置为为联接到鞍座上的手术工具提供入口。
97.如权利要求94-96中任一项的装置,其特征在于,壳体或鞍座被配置为利用联接到鞍座和壳体上的手术工具发送或接收电信号
98.如权利要求94-97中任一项的装置,其特征在于,壳体或鞍座被配置为在它们之间发送或接收电信号。
99.根据权利要求1-98中任一项的装置,适于或被配置为提供基于投影机的配准。
100.如权利要求1-99中任一项的装置,进一步包括联接到壳体或位于其内的传感器。
101.如权利要求100的装置,其特征在于,传感器选自如下组,该组包括:倾角计、陀螺仪、双轴陀螺仪、三轴陀螺仪或其他多轴陀螺仪、单轴-双轴-三轴或多轴加速计、电位计和被配置为提供与工具承载的追踪装置有关的翻滚、俯仰偏航、定向或振动信息中的一个或多个的MEMS仪器。
102.如权利要求1-101中任一项的装置,其特征在于,手术工具的活动元件为锯条、骨钻或钻。
103.如权利要求1-102中任一项的装置,其特征在于,手术工具的一部分变化以实现与壳体表面的可拆卸式接合。
104.如权利要求1-103中任一项的装置,其特征在于,用于与手术工具的一部分可拆卸式接合的表面被修改和配置,使得在该表面联接到手术工具上时,手术工具的活动元件的至少一部分位于所述对照相机的水平视场和竖直视场内。
105.如权利要求1-104中任一项的装置,其特征在于,壳体包括盖组件和壳体组件,壳体组件包括用于与鞍座上的表面接合的表面。
106.如权利要求105的装置,其特征在于,盖组件和壳体组件具有用于可拆卸地接合在一起的互补表面。
107.如权利要求106的装置,其特征在于,盖组件和壳体组件被配置为卡接在一起。
108.如权利要求107的装置,其特征在于,盖组件和壳体组件在盖组件的整个周边以及壳体组件的整个周边上卡接在一起。
109.如权利要求107的装置,其特征在于,盖组件和壳体组件在盖组件和壳体组件的部分周边上或离散点处卡接在一起。
110.如权利要求106的装置,其特征在于,盖组件和壳体组件被配置为利用多个单独元件在多个离散位置处彼此接合。
111.如权利要求110的装置,其特征在于,单独元件包括螺钉、销以及螺纹插座和球。
112.如权利要求106的装置,其特征在于,盖组件和壳体组件被配置为在多个离散位置或者多列互结构处彼此接合。
113.如权利要求112的装置,其特征在于,互锁结构包括卡扣配合夹、钩环结构或者帽杆结构。
114.如权利要求105-113中任一项的装置,其特征在于,盖组件包括显示器。
115.如权利要求114的装置,其特征在于,盖组件包括电池和被配置为容纳电池的电池室,电池室门被配置为打开以允许电池滑入电池室。
116.如权利要求115的装置,进一步包括被配置为与电池室门接合的电池室垫圈
117.如权利要求105-116中任一项的装置,其特征在于,壳体组件包括Y形板。
118.如权利要求117的装置,其特征在于,Y形板包括:图像处理和传输电路
119.如权利要求117-118中任一项的装置,其特征在于,所述对照相机中的第一照相机和第二照相机联接到位于壳体组件内的Y形板上。
120.如权利要求119的装置,其特征在于,第一照相机通过第一照相机支架联接到Y形板上而第二照相机通过第二照相机支架联接到Y形板上。
121.如权利要求116-119中任一项的装置,其特征在于,投影机联接到Y形板上。
122.如权利要求121的装置,其特征在于,投影机通过投影机支架联接到Y形板上。
123.如权利要求1-122中任一项的装置,进一步包括被配置为为手术工具提供电子控制的电连接器
124.如权利要求123的装置,其特征在于,电连接器被配置为接触手术工具上的多个电触点
125.如权利要求123-124中任一项的装置,其特征在于,电连接器被配置为利用手术工具发送和接收电控制信号,其中,电控制信号能够改变手术工具的速度。
126.如权利要求123-125中任一项的装置,其特征在于,电连接器联接到Y形板上。
127.如权利要求124-126中任一项的装置,其特征在于,手术工具上的电触点位于手术工具的近端表面上,其中,活动元件位于手术工具的远端。
128.如权利要求124-127中任一项的装置,其特征在于,手术工具上的电触点邻近用于与鞍座可拆卸式接合的表面位于手术工具的顶表面上。
129.如权利要求124-128中任一项的装置,其特征在于,手术工具上的电触点邻近手术工具的手柄位于手术工具的底表面上。
130.如权利要求127-129中任一项的装置,其特征在于,手术工具被改变以形成电触点。
131.如权利要求124-130中任一项的装置,其特征在于,电触点是弹簧加载或者悬臂式的。
132.如权利要求124-131中任一项的装置,其特征在于,手术工具被设计或者变化为将电触点设置为与工具承载的追踪装置接合。
133.如权利要求123-132中任一项的装置,其特征在于,鞍座包括被配置为接收由此通过的电连接器的开口。
134.如权利要求133的装置,其特征在于,电连接器被配置为经过鞍座上的开口以接触手术工具上的电触点。
135.如权利要求123-134中任一项的装置,其特征在于,鞍座包括被配置为接触电连接器的导电部分。
136.如权利要求135的装置,其特征在于,鞍座的导电部分被配置为接触手术工具上的多个电触点。
137.如权利要求1-136中任一项的装置,进一步包括用户界面。
138.如权利要求137的装置,其特征在于,用户界面包括按钮和显示器。
139.如权利要求137的装置,其特征在于,用户界面包括触摸屏。
140.如权利要求137的装置,其特征在于,用户界面包括多个LED和开关
141.如权利要求1-140中任一项的装置,其特征在于,壳体包括多个排气孔。
142.如权利要求1-141中任一项的装置,进一步包括:被配置为无线数据传输的天线。
143.如权利要求142的装置,其特征在于,天线位于壳体内。
144.如权利要求1-143中任一项的装置,进一步包括:被配置为用于照相机信号的无线数据传输的天线。
145.如权利要求2-145中任一项的装置,进一步包括:被配置为接收对应于投影机指令的无线数据的天线。
146.如权利要求1-145中任一项的装置,其特征在于,壳体包括被配置为在手术工具操作期间冷却工具承载的追踪装置的散热器。
147.如权利要求146的装置,其特征在于,散热器接触投影机。
148.如权利要求1-147中任一项的装置,进一步包括:位于第一照相机上的第一广角镜头和位于第二照相机上的第二广角镜头。
149.如权利要求1-148中任一项的装置,进一步包括:位于第一照相机上的第一红外滤波器和位于第二照相机上的第二红外滤波器。
150.如权利要求1-149中任一项的装置,进一步包括:垫圈。
151.如权利要求150的装置,其特征在于,垫圈为弹性体材料。
152.如权利要求150-151中任一项的装置,其特征在于,垫圈接合Y板组件。
153.如权利要求150-152中任一项的装置,其特征在于,垫圈接合壳体。
154.如权利要求150-153中任一项的装置,其特征在于,垫圈位于壳体上并被配置为当壳体与鞍座接合时接触鞍座。
155.如权利要求150-154中任一项的装置,其特征在于,垫圈被配置为与被配置为接触手术工具上的多个电触点的电连接器接合。
156.如权利要求1-155中任一项的装置,其特征在于,壳体被配置为与智能手机或台式计算机可拆卸地接合。
157.如权利要求156的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为向智能手机或台式计算机发送和接收数据。
158.如权利要求156-157的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为向智能手机或台式计算机传输数据以在智能手机或台式计算机的屏幕上显示与CAS程序有关的信息。
159.如权利要求1-158的装置,其特征在于,用于与鞍座上的表面接合的壳体表面具有互补形状以与鞍座上的渐缩表面接合。
160.如权利要求1-159的装置,其特征在于,用于与鞍座上的表面接合的壳体表面具有互补形状以与从鞍座近端伸向鞍座远端的、鞍座上的两个长突出部接合。
161.如权利要求1-160的装置,其特征在于,用于与鞍座上的表面接合的壳体表面具有互补形状以与鞍座上的两个导轨接合。
162.如权利要求1-161的装置,其特征在于,用于与鞍座上的表面接合的壳体表面具有互补形状以与鞍座上的前渐缩部和后渐缩部接合。
163.如权利要求1-162的装置,其特征在于,壳体包括用于与鞍座的近端表面接合的后表面。
164.如权利要求1-163中任一项的装置,进一步包括:被配置为将壳体和鞍座锁定在一起的锁。
165.如权利要求164的装置,其特征在于,锁是弹簧加载的。
166.如权利要求164的装置,其特征在于,锁是被配置为通过凸轮手柄的旋转运动将壳体锁定到鞍座上的凸轮。
167.如权利要求164的装置,其特征在于,锁是位于壳体上、被配置为与鞍座上的对应横向凹槽接合的锁定销。
168.如权利要求164的装置,其特征在于,锁是被配置为与鞍座上的对应凹槽接合的悬臂锁。
169.如权利要求168的装置,其特征在于,悬臂锁被配置为可拆卸地卡入到鞍座上的相应凹槽内。
170.如权利要求168-169中任一项的装置,其特征在于,悬臂锁位于用于与鞍座的表面接合的壳体表面上。
171.如权利要求168-170中任一项的装置,其特征在于,悬臂锁位于壳体侧部。
172.如权利要求164-171中任一项的装置,进一步包括:被配置为释放壳体和鞍座之间的锁的锁释放件。
173.如权利要求1-172中任一项的装置,进一步包括:位于用于接合鞍座上的表面的壳体表面的一部分上的衬套材料。
174.如权利要求1-173中任一项的装置,其特征在于,当手术工具联接到鞍座上并且壳体与鞍座接合时,照相机位于手术工具的活动元件的下方。
175.如权利要求174的装置,其特征在于,当手术工具联接到鞍座上并且壳体与鞍座接合时,第一照相机的中心和第二照相机的中心位于手术工具的活动元件下方大约0mm到大约5mm。
176.如权利要求1-175中任一项的装置,其特征在于,来自所述对照相机的输出包括来自照相机的原始图像数据。
177.如权利要求1-176中任一项的装置,其特征在于,来自所述对照相机的输出包括来自照相机的流图像数据。
178.如权利要求1-177中任一项的装置,其特征在于,来自第一照相机的输出通过第一照相机信号传递至位于工具承载的追踪装置外部的电子图像处理器,而来自第二照相机的输出通过第二照相机信号传递至位于工具承载的追踪装置外部的电子图像处理器。
179.如权利要求1-178中任一项的装置,其特征在于,来自第一照相机的输出和来自第二照相机的输出通过组合式照相机信号传递至位于工具承载的追踪装置外部的电子图像处理器。
180.如权利要求1-179中任一项的装置,进一步包括图像处理器,其被配置为分析来自照相机的图像数据来识别一个或多个追踪元件以及将一个或多个追踪元件的图像数据转换为相对于工具承载的追踪装置位置的数学坐标。
181.如权利要求180的装置,其特征在于,图像处理器位于工具承载的追踪装置的壳体内。
182.如权利要求180的装置,其特征在于,图像处理器位于工具承载的追踪装置的外部。
183.如权利要求32-182中任一项的装置,其特征在于,显示器与壳体的外表面一体形成。
184.如权利要求32-182中任一项的装置,其特征在于,显示器配置为相对于壳体的外表面倾斜。
185.如权利要求2-184中任一项的装置,其特征在于,投影机被配置为提供输出,该输出包括位于手术工具的活动元件上方和下方的至少一个视觉可感知的指示。
186.如权利要求2-185中任一项的装置,其特征在于,投影机被配置基于所述对照相机提取图像数据的33ms内的图像数据提供输出。
187.如权利要求1-186中任一项的装置,进一步包括:无菌电池漏斗,其被配置为与部分壳体接合并能够允许电池通过漏斗的内部体积滑向壳体的电池室。
188.如权利要求1-187中任一项的装置,其特征在于,壳体被配置为机械连接到手术工具上。
189.如权利要求1-188中任一项的装置,其特征在于,壳体被配置为电连接到手术工具上。
190.如权利要求1-189中任一项的装置,其特征在于,壳体被配置为机械和电连接到手术工具上。
191.如权利要求1-190中任一项的装置,进一步包括:电源管理单元,其被配置为从电池接收电能并分配电能以给所述对照相机、投影机、显示器和手持式手术工具的速度控制器提供电能。
192.如权利要求1-191中任一项的装置,进一步包括:清洁附件,其被配置为与用于接合鞍座表面接合的壳体表面可拆卸地接合。
193.一种工具承载的追踪与引导装置,包括:
具有与鞍座可拆卸式接合的表面的壳体,鞍座被配置为与手术工具的一部分接合;
如下布置的第一照相机和第二照相机,其中第一照相机和第二照相机中的每一个提供选择用于观察选择用于计算机辅助手术程序的基本上所有手术区域的图像输出;和被配置为至少部分地在手术视场内提供输出的投影机。
194.如权利要求193的装置,进一步包括位于壳体内的电子图像处理器,其被配置为从两个照相机中的每一个接收输出并使用来自两个照相机的每一个的输出的至少一部分执行图像处理操作,用于在计算机辅助手术程序中使用。
195.如权利要求193的装置,其特征在于,在第一照相机和第二照相机的视场内的成像物体距第一照相机和第二照相机大约70mm到大约200mm。
196.如权利要求193的装置,其特征在于,在第一照相机和第二照相机的视场内的成像物体距第一照相机和第二照相机大约50mm到大约250mm。
197.如权利要求193的装置,其特征在于,用于与手持式手术工具的一部分可拆卸式接合的表面成形为形成与手持式手术工具的所述部分或者选择为与壳体接合的变形手术工具互补的曲线。
198.如权利要求193的装置,其特征在于,手术工具的所述部分被变化以实现与壳体表面的可拆卸机械接合和/或可拆卸电接合。
199.如权利要求193的装置,其特征在于,用于与手术工具的一部分可拆卸式接合的表面被修改和配置成使得在该表面联接到手术工具上时,手术工具的活动段的至少一部分位于水平视场和竖直视场内。
200.如权利要求199的装置,其特征在于,手术工具的活动段的所述至少一部分为计算机辅助手术程序期间使用的几乎所有的手术工具活动元件。
201.如权利要求193的装置,其特征在于,投影机输出基本完全位于水平视场和竖直视场内。
202.如权利要求193的装置,其特征在于,投影机输出包括如下的一个或多个:投影的切割线、文字、图形或单色画面、网格和轴线以及引导线
203.如权利要求193的装置,其特征在于,第一照相机的视轴和第二照相机的视轴相对于大体平行于壳体的纵向轴线或者附接到壳体上的手术工具的纵向轴线的线朝向彼此倾斜。
204.如权利要求203的装置,其特征在于,第一照相机的视轴和第二照相机的视轴相对于大体平行于壳体的纵向轴线的线以介于大约0°到大约20°之间的角度倾斜。
205.如权利要求203的装置,其特征在于,第一照相机的视轴和第二照相机的视轴相对于大体平行于与联接到壳体上的手术工具相连的仪器的纵向轴线的线以介于大约0°到大约20°之间的角度倾斜。
206.如权利要求193的装置,其特征在于,投影机位于壳体内。
207.如权利要求193的装置,其特征在于,投影机置于壳体内并且来自投影机的输出处于第一照相机和第二照相机之间的位置。
208.如权利要求207的装置,其特征在于,来自投影机的输出更靠近第一照相机或者第二照相机。
209.如权利要求193的装置,其特征在于,来自投影机的输出进行投影以出现在与附接到壳体上的手术工具相连的活动元件的前面。
210.如权利要求193的装置,其特征在于,来自投影机的输出投影在与附接到壳体上的手术工具相连的活动元件上或其附近。
211.如权利要求193的装置,其特征在于,来自投影机的输出适于投影在患者的解剖结构的一部分上或者手术场景内的手术区域表面上或其内。
212.如权利要求211的装置,其特征在于,解剖结构的一部分为骨。
213.如权利要求211的装置,其特征在于,修改后的输出出于曲度、粗糙度或者解剖结构状况进行调整。
214.如权利要求193的装置,其特征在于,投影机在包含第一照相机和第二照相机的平面上方置于壳体内。
215.如权利要求193的装置,其特征在于,投影机在包含第一照相机和第二照相机的平面下方置于壳体内。
216.如权利要求193的装置,其特征在于,当手术工具联接到壳体上时,经过照相机轴线的水平视场大体与由经过手术工具的活动元件轴线的水平面限定的平面平行或与其成锐角。
217.如权利要求193的装置,进一步包括:
位于壳体上的显示器。
218.如权利要求217的装置,其特征在于,显示器包括触摸屏。
219.如权利要求193的装置,其特征在于,第一照相机和第二照相机位于壳体内。
220.如权利要求217的装置,其特征在于,显示器被配置为提供包括来自工具承载的追踪CAS处理步骤的信息的视觉输出。
221.如权利要求220的装置,其特征在于,显示器被配置为为手术工具的使用者提供与CAS步骤有关的指导。
222.如权利要求220的装置,其特征在于,显示器被配置为为手术工具的使用者提供指导以调整手术工具的速度。
223.如权利要求220的装置,其特征在于,显示器被配置为为手术工具的使用者提供与CAS数据有关的指导,这些数据是由工具承载的追踪装置收集并在CAS程序期间进行评估的。
224.如权利要求220-223中任一项的装置,其特征在于,投影机和显示器被配置为为手术工具的使用者提供视觉指示。
225.如权利要求220-224中任一项的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被进一步配置为收集和处理计算机辅助手术数据;并且工具承载的追踪装置或者与工具承载的追踪装置通讯的处理系统被配置为在计算机辅助手术程序期间实时评估CAS数据。
226.如权利要求225的装置,其特征在于,评估CAS数据包括比较从工具承载的追踪装置接收的数据和使用计算机辅助手术的手术计划提供的数据。
227.如权利要求225或226的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为处理与来自所述对照相机的一个或多个视觉数据有关的数据、来自位于工具承载的追踪装置上的传感器的数据、以及与手术工具的操作特性有关的数据。
228.如权利要求193-227中任一项的装置,其特征在于,手术工具被配置为从工具承载的追踪装置接收控制信号以便根据CAS数据调整手术工具的性能参数。
229.如权利要求228的装置,进一步包括:位于工具承载的追踪装置和手术工具之间的电子界面以将来自工具承载的追踪装置的控制信号发送到手术工具来控制手术工具的操作,其中,性能参数包括改变工具切割速度或者停止工具操作。
230.如权利要求193-229的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为确定计算机辅助手术(CAS)处理模式。
231.如权利要求230的装置,其特征在于,确定CAS处理模式基于如下的一个或多个的评估:手术区域内的物理参数,例如通过附接于其上的参考框架在区域内追踪的元件的位置或者位置的组合,参考框架输入,提取投影图像,传感器探测到的动作,来自计算的动作检测,计算机辅助手术程序的总进展,来自先前准备的计算机辅助手术计划的测量或者预测偏差。
232.如权利要求230或231中任一项的装置,其特征在于,确定CAS处理模式选择多个预定处理模式中的一个。
233.如权利要求232的装置,其特征在于,预定处理模式是悬停模式、部位接近模式和实际步骤模式。
234.如权利要求233的装置,其特征在于,预定处理模式是悬停模式并且工具承载的追踪装置被配置为接收和使用悬停模式CAS算法处理数据。
235.如权利要求234的装置,进一步被配置为为手术工具的使用者提供作为将悬停模式CAS算法应用到使用工具承载的追踪装置接收到的数据的结果生成的输出。
236.如权利要求233的装置,其特征在于,预定处理模式是部位接近模式并且工具承载的追踪装置被配置为接收和使用部位接近模式CAS算法处理数据。
237.如权利要求236的装置,进一步被配置为为手术工具的使用者提供作为将部位接近模式CAS算法应用到使用工具承载的追踪装置接收到的数据的结果生成的输出。
238.如权利要求233的装置,其特征在于,预定处理模式是实际步骤模式并且工具承载的追踪装置被配置为接收和使用实际步骤模式CAS算法处理数据。
239.如权利要求238的装置,进一步被配置为为手术工具的使用者提供作为将实际步骤模式CAS算法应用到使用工具承载的追踪装置接收到的数据的结果生成的输出。
240.如权利要求233的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置配置成使得每一个预定处理模式调整工具承载的追踪装置承载的处理系统或者与工具承载的追踪装置通讯的计算机辅助手术计算机所采用的一个或多个处理因素。
241.如权利要求240的装置,其特征在于,工具承载的追踪CAS处理模式因素可选自以下的一个或多个:照相机帧尺寸,工具承载的追踪照相机定向,根据要求的调整对照相机软件程序或固件进行的调整,对工具承载的追踪照相机或其他照相机图像输出的调整以改变照相机的水平视场、竖直视场或者水平以及竖直视场内的感兴趣区域的大小,用于可调整镜头调整或定位的驱动信号,图像帧率,图像输出质量,刷新速率,抓帧速率,参考框架2,参考框架1,开启参考框架基准选择,关闭参考框架基准选择,可见光谱处理,IR光谱处理,反射光谱处理,LED或者照明光谱处理,手术工具马达/致动器速度和方向,总的CAS手术进展,特定的CAS步骤进展,图像数据阵列修改,工具承载的追踪微型投影机刷新速率,工具承载的追踪微型投影机精度,一种或多种图像分割技术,基于CAS进展的、一个或多个图像部分的基于逻辑抽取,信噪比调整,一个或多个图像放大过程,一个或多个图像过滤过程,对图像速率、像素或者子像素视觉处理的动态实时增强或减小应用加权平均或者其他因素,手颤补偿,对锯、钻头或者其他电动手术工具的基于仪器的噪声补偿以及单独或者任意组合地基于来自工具承载的追踪信息的振动补偿过程。
242.如权利要求232的装置,进一步被配置为基于选择一个预定处理模式的结果调整提供给使用者的输出。
243.如权利要求242的装置,其特征在于,投影机被配置为向使用者提供输出。
244.如权利要求243的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为基于投影机输出显示期间给出的手术部位的物理特性调整投影机输出。
245.如权利要求244的装置,其特征在于,物理特性是如下的一个或多个,投影机输出可获得的一部分现场形状;投影机投影区域的地形和投影机相对于投影机输出可获得的部位部分的定位。
246.如权利要求243的装置,其特征在于,投影机被配置为投影输出,该输出包括当手术工具用于手术部位时,对手术工具的使用者可见的信息。
247.如权利要求243的装置,其特征在于,投影机被配置为投影输出,该输出包括对手术工具的使用者可见的、用来根据手术计划指示位置、相对运动、定向或与手术工具的活动元件在手术区域定位有关的其他导向参数的信息。
248.如权利要求220-247中任一项的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为在与膝有关的手术程序期间改变对使用者的CAS输出。
249.如权利要求220-248中任一项的装置,工具承载的追踪装置被进一步配置为将输出显示在工具承载的追踪装置的显示器上显示的图形用户界面或移动装置屏幕上。
250.如权利要求220-249中任一项的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为在与膝有关的手术程序期间改变CAS处理技术或者对使用者的输出。
251.如权利要求193-251中任一项的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为作为根据使用者在膝上进行计算机辅助手术程序的一个或多个步骤的结果改变对使用者的CAS输出以及改变CAS处理技术,包括:形成远端股骨切口,形成远端股骨前部切口,形成远端股骨后部外髁切口,形成远端股骨后部内髁切口,形成远端股骨前部斜切口,形成远端股骨后部外髁斜切口,形成远端股骨后部内髁斜切口,以及形成近端胫骨切口。
252.如权利要求193-251中任一项的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为作为根据使用者在膝上进行计算机辅助手术程序的一个或多个步骤的结果改变对使用者的CAS输出以及改变CAS处理技术,包括:形成远端股骨切口,形成远端股骨前部切口,形成远端股骨后部外髁切口,形成远端股骨后部内髁切口,形成远端股骨前部斜切口,形成远端股骨后部外髁斜切口,形成远端股骨后部内髁斜切口,形成远端股骨开槽切口(在需要时),在远端股骨稳定柱上钻出空腔,形成近端胫骨切口,形成近端胫骨脊切口或者钻出近端胫骨孔。
253.如权利要求193-252中任一项的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为在与肩、髋、踝、脊椎或肘中的一个有关的手术程序期间改变对使用者的CAS输出。
254.如权利要求193-253中任一项的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为在与肩、髋、踝、脊椎或肘中的一个有关的手术程序期间改变CAS处理技术或者对使用者的输出。
255.如权利要求193-254中任一项的装置,进一步包括:位于工具承载的追踪装置内的处理系统,其被配置为评估与CAS程序有关的数据.
256.如权利要求255的装置,进一步包括:包含在可接入处理系统的电子存储器内、与CAS处理步骤的性能有关的电子指令。
257.如权利要求193-256中任一项的装置,进一步包括:与工具承载的追踪装置通讯的处理系统,其被配置为评估与CAS程序有关的数据。
258.如权利要求257的装置,进一步包括:包含在可接入与工具承载的追踪装置通讯的处理系统的电子存储器内、与CAS处理步骤的性能有关的电子指令。
259.如权利要求217的装置,其特征在于,显示器被配置为工具承载的追踪装置使用者的输入装置。
260.如权利要求193的装置,其特征内于,投影机在倾斜基部上位于壳体内。
261.如权利要求193的装置,其特征在于,投影机为微型投影机。
262.如权利要求193的装置,其特征在于,投影机输出以激光方式提供。
263.如权利要求193的装置,其特征在于,选择手术工具的所述部分使得在与手术工具一起使用时,照相机和投影机置于与手术工具相连的活动元件的上方。
264.如权利要求193的装置,其特征在于,选择手术工具的所述部分使得在与手术工具一起使用时,照相机和投影机置于与手术工具相连的活动元件的下方或一侧。
265.如权利要求193的装置,进一步包括:位于壳体内的通信元件,其被配置为向与壳体分离的部件提供与图像处理操作有关的信息.
266.如权利要求265的装置,其特征在于,通信元件无线提供往返于与壳体分离的部件的信息。
267.如权利要求265的装置,其特征在于,通信元件经由有线连接向与壳体分离的部件提供信息。
268.如权利要求265的装置,其特征在于,与壳体分离的部件是计算机,其包含计算机可读介质形式的、与使用手术工具活动段的计算机辅助手术信息的使用有关的指令。
269.如权利要求265的装置,其特征在于,壳体内的通信元件被配置为向与壳体分离的部件提供与图像处理操作有关的信息。
270.如权利要求193的装置,进一步包括:
位于壳体内的通信元件,其被配置为接收并向投影机提供指令从而至少部分地在第一照相机和第二照相机的视场内形成输出,该输出包括与使用来自电子图像处理器操作的输出进行的计算机辅助手术处理步骤有关的至少一个视觉可感知的指示。
271.如权利要求193的装置,进一步包括:
具有触发器以及由触发器的操作进行控制的活动元件的手术工具,其特征在于,壳体以可拆卸式接合的方式与手术工具附接。
272.如权利要求271的装置,其特征在于,第一照相机和第二照相机布置提供包含活动元件的至少一部分的竖直视场和水平视场。
273.如权利要求272的装置,其特征在于,水平视场和竖直视场选择为观察包含了基本所有的活动元件的体积。
274.如权利要求272的装置,其特征在于,经过照相机轴线的水平视场大体平行于由经过活动元件轴线的水平面限定的平面或与其成锐角。
275.如权利要求272的装置,其特征在于,第一照相机和第二照相机设置在壳体内以便位于活动段的纵向轴线的任一侧。
276.如权利要求275的装置,其特征在于,第一照相机和第二照相机朝向活动段的纵向轴线倾斜。
277.如权利要求271的装置,其特征在于,投影机大体上与活动段的纵向轴线水平对准地位于壳体内。
278.如权利要求271的装置,其特征在于,投影机相对于活动段的纵向轴线成一定角度的收敛关系位于壳体内。
279.如权利要求271的装置,进一步包括:配置在该装置内用来控制工具操作的电子设备、通讯设备和软件构件。
280.如权利要求271的装置,进一步包括:配置为与触发器协作的触觉反馈机构。
281.如权利要求271的装置,进一步包括被配置为更换手术工具触发器的触觉反馈机构。
282.如权利要求280的装置,触觉反馈机构进一步包括与机构内的剪式连杆相联的至少一个复位元件。
283.如权利要求280的装置,触觉反馈机构进一步包括至少一个约束元件,其与机构内的剪式连杆相联以便可控地改变连杆的移动范围或者响应性。
284.如权利要求280的装置,该触觉反馈机构被配置为与触发器并排放置。
285.如权利要求280的装置,该触觉反馈机构被配置为放置在触发器上方。
286.如权利要求280的装置,其特征在于,该机构的运动特性传递至壳体内的部件。
287.如权利要求193-286中任一项的装置,其特征在于,选择手术工具的所述部分,使得在与手术工具一起使用时,照相机置于与手术工具相连的活动元件下方。
288.如权利要求193-287中任一项的装置,其特征在于,选择手术工具的所述部分,使得在与手术工具一起使用时,照相机和投影机置于与手术工具相连的活动元件下方或其一侧。
289.如权利要求265的装置,其特征在于,通信元件被配置为无线地、通过蓝牙、通过wifi或者通过超宽带技术提供信息。
290.如权利要求270的装置,其特征在于,视觉可感知的指示对使用者是可感知的。
291.如权利要求270的装置,其特征在于,视觉可感知的指示对所述对照相机是可感知的。
292.如权利要求193-291中任一项的装置,进一步包括联接到壳体或位于其内的传感器。
293.如权利要求292的装置,其特征在于,传感器选自如下组,该组包括:倾角计、陀螺仪、双轴陀螺仪、三轴陀螺仪或其他多轴陀螺仪、单轴-双轴-三轴或多轴加速计、电位计和被配置为提供与工具承载的追踪装置有关的翻滚、俯仰、偏航、定向或振动信息中的一个或多个的MEMS仪器。
294.如权利要求193-293中任一项的装置,其特征在于,手术工具的活动元件为锯条、骨钻或钻。
295.如权利要求193-294中任一项的装置,其特征在于,壳体包括盖组件和壳体组件,壳体组件包括用于与鞍座上的表面接合的表面。
296.如权利要求295的装置,其特征在于,盖组件和壳体组件具有用于可拆卸地接合在一起的互补表面。
297.如权利要求296的装置,其特征在于,盖组件和壳体组件被配置为卡接在一起。
298.如权利要求297的装置,其特征在于,盖组件和壳体组件在盖组件的整个周边以及壳体组件的整个周边上卡接在一起。
299.如权利要求297的装置,其特征在于,盖组件和壳体组件在盖组件和壳体组件的部分周边或离散点上卡接在一起。
300.如权利要求296的装置,其特征在于,盖组件和壳体组件被配置为利用多个单独元件在多个离散位置处彼此接合。
301.如权利要求300的装置,其特征在于,单独元件包括螺钉、销以及螺纹插座和球。
302.如权利要求296的装置,其特征在于,盖组件和壳体组件被配置为在多个离散位置或者多列互锁结构处彼此接合。
303.如权利要求302的装置,其特征在于,互锁结构包括卡扣配合夹、钩环结构或者帽杆结构。
304.如权利要求295-303中任一项的装置,其特征在于,盖组件包括显示器。
305.如权利要求304的装置,其特征在于,盖组件包括电池室门和被配置为容纳电池的电池室,电池室门被配置为打开以允许电池滑入电池室。
306.如权利要求305的装置,进一步包括被配置为与电池室门接合的电池室垫圈。
307.如权利要求295-306中任一项的装置,其特征在于,壳体组件包括Y形板。
308.如权利要求307的装置,其特征在于,Y形板包括:图像处理和传输电路。
309.如权利要求307-308中任一项的装置,其特征在于,所述对照相机中的第一和第二照相机联接到位于壳体组件内的Y形板上。
310.如权利要求309的装置,其特征在于,第一照相机通过第一照相机支架联接到Y形板上而第二照相机通过第二照相机支架联接到Y形板上。
311.如权利要求306-309中任一项的装置,其特征在于,投影机联接到Y形板上。
312.如权利要求311的装置,其特征在于,投影机通过投影机支架联接到Y形板上。
313.如权利要求193-312中任一项的装置,进一步包括被配置为为手术工具提供电子控制的电连接器。
314.如权利要求313的装置,其特征在于,电连接器被配置为接触手术工具上的多个电触点。
315.如权利要求313-314中任一项的装置,其特征在于,电连接器被配置为利用手术工具发送和接收电控制信号,其中,电控制信号可改变手术工具的速度。
316.如权利要求313-315中任一项的装置,其特征在于,电连接器联接到Y形板上。
317.如权利要求314-316中任一项的装置,其特征在于,手术工具上的电触点位于手术工具的近端表面上,其中,活动元件位于手术工具的远端。
318.如权利要求314-317中任一项的装置,其特征在于,手术工具上的电触点邻近用于与鞍座可拆卸式接合的表面位于手术工具的顶表面上。
319.如权利要求314-318中任一项的装置,其特征在于,手术工具上的电触点邻近手术工具的手柄位于手术工具的底表面上。
320.如权利要求317-319中任一项的装置,其特征在于,电连接器被改变以形成电触点。
321.如权利要求314-320中任一项的装置,其特征在于,电触点是弹簧加载或者悬臂式的。
322.如权利要求314-321中任一项的装置,其特征在于,手术工具被设计或者变化为将电触点设置为与工具承载的追踪装置接合。
323.如权利要求313-322中任一项的装置,其特征在于,鞍座包括被配置为接收由此通过的电连接器的开口。
324.如权利要求323的装置,其特征在于,电连接器被配置为经过鞍座上的开口以接触手术工具上的电触点。
325.如权利要求313-324中任一项的装置,其特征在于,鞍座包括被配置为接触电连接器的导电部分。
326.如权利要求325的装置,其特征在于,鞍座的导电部分被配置为接触手术工具上的多个电触点。
327.如权利要求193-326中任一项的装置,进一步包括用户界面。
328.如权利要求327的装置,其特征在于,用户界面包括按钮和显示器。
329.如权利要求327的装置,其特征在于,用户界面包括触摸屏。
330.如权利要求327的装置,其特征在于,用户界面包括多个LED和开关。
331.如权利要求193-330中任一项的装置,其特征在于,壳体包括多个排气孔。
332.如权利要求193-331中任一项的装置,进一步包括:被配置为用于无线数据传输的天线。
333.如权利要求332的装置,其特征在于,天线位于壳体内。
334.如权利要求193-333中任一项的装置,进一步包括:被配置为用于照相机信号的无线数据传输的天线。
335.如权利要求193-334中任一项的装置,进一步包括:被配置为接收对应于投影机指令的无线数据的天线。
336.如权利要求193-335中任一项的装置,其特征在于,壳体包括被配置为在手术工具操作期间冷却工具承载的追踪装置的散热器。
337.如权利要求336的装置,其特征在于,散热器接触投影机。
338.如权利要求193-337中任一项的装置,进一步包括:位于第一照相机上的第一广角镜头和位于第二照相机上的第二广角镜头。
339.如权利要求193-338中任一项的装置,进一步包括:位于第一照相机上的第一红外滤波器和位于第二照相机上的第二红外滤波器。
340.如权利要求193-339中任一项的装置,进一步包括:垫圈。
341.如权利要求340的装置,其特征在于,垫圈为弹性体材料。
342.如权利要求340-341中任一项的装置,其特征在于,垫圈接合Y板组件。
343.如权利要求340-342中任一项的装置,其特征在于,垫圈接合壳体。
344.如权利要求340-343中任一项的装置,其特征在于,垫圈位于壳体上并被配置为当壳体与鞍座接合时接触鞍座。
345.如权利要求340-344中任一项的装置,其特征在于,垫圈被配置为与被配置为接触手术工具上的多个电触点的电连接器接合。
346.如权利要求193-345中任一项的装置,其特征在于,壳体被配置为与智能手机或台式计算机可拆卸地接合。
347.如权利要求346的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为向智能手机或台式计算机发送和接收数据。
348.如权利要求346-347的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为向智能手机或台式计算机传输数据以在智能手机或台式计算机的屏幕上显示与CAS程序有关的信息。
349.如权利要求193-348的装置,其特征在于,用于与鞍座上的表面接合的壳体表面具有互补形状以与鞍座上的渐缩表面接合。
350.如权利要求193-349的装置,其特征在于,用于与鞍座上的表面接合的壳体表面具有互补形状以与从鞍座近端伸向鞍座远端的、鞍座上的两个长突出部接合。
351.如权利要求193-350的装置,其特征在于,用于与鞍座上的表面接合的壳体表面具有互补形状以与鞍座上的两个导轨接合。
352.如权利要求193-351的装置,其特征在于,用于与鞍座上的表面接合的壳体表面具有互补形状以与鞍座上的前渐缩部和后渐缩部接合。
353.如权利要求193-352的装置,其特征在于,壳体包括用于与鞍座的近端表面接合的后表面。
354.如权利要求193-353中任一项的装置,进一步包括:被配置为将壳体和鞍座锁定在一起的锁。
355.如权利要求354的装置,其特征在于,锁是弹簧加载的。
356.如权利要求354的装置,其特征在于,锁是被配置为通过凸轮手柄的旋转运动将壳体锁定到鞍座上的凸轮。
357.如权利要求354的装置,其特征在于,锁是位于壳体上、被配置为与鞍座上的对应横向凹槽接合的锁定销。
358.如权利要求354的装置,其特征在于,锁是被配置为与鞍座上的对应凹槽接合的悬臂锁。
359.如权利要求358的装置,其特征在于,悬臂锁被配置为可拆卸地卡入到鞍座上的相应凹槽内。
360.如权利要求358-359中任一项的装置,其特征在于,悬臂锁位于用于与鞍座的表面接合的壳体表面上。
361.如权利要求358-360中任一项的装置,其特征在于,悬臂锁位于壳体侧部。
362.如权利要求354-361中任一项的装置,进一步包括:被配置为释放壳体和鞍座之间的锁的锁释放件。
363.如权利要求193-362中任一项的装置,进一步包括:位于用于接合鞍座上的表面的壳体表面的一部分上的衬套材料。
364.如权利要求193-363中任一项的装置,其特征在于,当手术工具联接到鞍座上并且壳体与鞍座接合时,照相机位于手术工具的活动元件的下方。
365.如权利要求364的装置,其特征在于,当手术工具联接到鞍座上并且壳体与鞍座接合时,第一照相机的中心和第二照相机的中心位于手术工具的活动元件下方大约0mm到大约5mm。
366.如权利要求193-365中任一项的装置,其特征在于,来自所述对照相机的输出包括来自照相机的原始图像数据。
367.如权利要求193-366中任一项的装置,其特征在于,来自所述对照相机的输出包括来自照相机的流图像数据。
368.如权利要求193-367中任一项的装置,其特征在于,来自第一照相机的输出通过第一照相机信号传递至位于工具承载的追踪装置外部的电子图像处理器,而来自第二照相机的输出通过第二照相机信号传递至位于工具承载的追踪装置外部的电子图像处理器。
369.如权利要求193-368中任一项的装置,其特征在于,来自第一照相机的输出和来自第二照相机的输出通过组合式照相机信号传递至位于工具承载的追踪装置外部的电子图像处理器。
370.如权利要求193-369中任一项的装置,进一步包括图像处理器,其被配置为分析来自照相机的图像数据来识别一个或多个追踪元件以及将一个或多个追踪元件的图像数据转换为相对于工具承载的追踪装置位置的数学坐标。
371.如权利要求370的装置,其特征在于,图像处理器位于工具承载的追踪装置的壳体内。
372.如权利要求370的装置,其特征在于,图像处理器位于工具承载的追踪装置的外部。
373.如权利要求217-372中任一项的装置,其特征在于,显示器与壳体的外表面一体形成。
374.如权利要求217-372中任一项的装置,其特征在于,显示器配置为相对于壳体的外表面倾斜。
375.如权利要求193-374中任一项的装置,其特征在于,投影机被配置为提供输出,该输出包括位于手术工具的活动元件上方和下方的至少一个视觉可感知的指示。
376.如权利要求193-375中任一项的装置,其特征在于,投影机被配置为基于所述对照相机提取图像数据的33ms内的图像数据提供输出。
377.如权利要求193-376中任一项的装置,进一步包括:无菌电池漏斗,其被配置为与部分壳体接合并能够允许电池通过漏斗的内部体积滑向壳体的电池室。
378.如权利要求193-377中任一项的装置,其特征在于,壳体被配置为机械连接到手术工具上。
379.如权利要求193-378中任一项的装置,其特征在于,壳体被配置为电连接到手术工具上。
380.如权利要求193-19389中任一项的装置,其特征在于,壳体被配置为机械和电连接到手术工具上。
381.如权利要求193-380中任一项的装置,进一步包括:电源管理单元,其被配置为从电池接收电能并分配电能以给所述对照相机、投影机、显示器和手持式手术工具的速度控制器提供电能。
382.如权利要求193-381中任一项的装置,进一步包括:清洁附件,其被配置为与用于接合鞍座表面的壳体表面可拆卸地接合。
383.一种使用附接有工具承载的追踪装置的手持式手术工具进行计算机辅助手术程序的方法,该方法包括:
使用工具承载的追踪装置收集和处理计算机辅助手术数据,工具承载的追踪装置附接到鞍座上,鞍座附接到手持式手术工具上,其中,数据包括来自位于工具承载的追踪装置内或联接于其上的一对照相机的数据;
在计算机辅助手术程序中实时评估数据;
使用工具承载的追踪装置进行选自如下至少两个的CAS有关操作:
控制工具的操作,控制工具的速度以及为用户提供与CAS步骤有关的指导;
控制工具的操作或速度或为使用者提供指导以调整工具速度;以及为手术工具的使用者提供与评估步骤有关的输出。
384.如权利要求383的方法,进一步包括:将鞍座附接到手持式手术工具上。
385.如权利要求384的方法,进一步包括:将工具承载的追踪装置附接到鞍座上。
386.如权利要求383的方法,其特征在于,控制工具的操作或速度包括工具承载的追踪装置向手持式手术工具发送电子控制信号。
387.如权利要求386的方法,其特征在于,到手持式手术工具的电子控制信号包括用来停止手持式手术工具或使其减速的指令。
388.如权利要求383的方法,提供步骤进一步包括以下的一个或多个:显示、投影或指示与计算机辅助手术处理步骤有关的输出。
389.如权利要求388的方法,其特征在于,提供步骤大体上通过附接到手术工具上的工具承载的追踪装置提供给使用者。
390.如权利要求383的方法,提供步骤的输出进一步包括触觉指示、触感指示、声音指示或视觉指示中的一个或多个。
391.如权利要求390的方法,其特征在于,触觉指示包括温度指示。
392.如权利要求390的方法,其特征在于,触感指示包括指示或振动指示。
393.如权利要求390的方法,其特征在于,提供输出步骤通过工具承载的追踪装置的部件执行。
394.如权利要求383的方法,评估步骤进一步包括比较自工具承载的追踪装置接收的数据和使用计算机辅助手术的手术计划提供的数据。
395.如权利要求383的方法,其特征在于,在评估步骤其间执行的数据处理步骤根据自工具承载的追踪装置接收的信息进行修改。
396.如权利要求395的方法,其特征在于,信息与以下的一个或多个有关:来自所涉手术区域信息的视觉数据、来自工具承载的追踪装置上的传感器的数据、获得的与手术工具的操作特性有关的数据。
397.如权利要求383的方法,其特征在于,输出为自动生成的、用来响应于评估阶段的结果调整手术工具的性能参数的控制信号。
398.如权利要求397的方法,其特征在于,性能参数包括改变工具切割速度或者停止工具操作,提供步骤的输出进一步包括用来控制电动工具操作(改变切割速度和/或停止工具)的电子设备。
399.如权利要求383的方法,进一步包括:
根据评估步骤的结果确定计算机辅助手术处理模式。
400.如权利要求399的方法,其特征在于,确定步骤基于如下的一个或多个的评估:手术区域内的物理参数,例如通过附接于其上的参考框架在区域内追踪的元件的位置或者位置的组合,参考框架输入,提取投影图像,传感器探测到的动作,来自计算的动作检测,计算机辅助手术程序的总进展,来自先前准备的计算机辅助手术计划的测量或者预测偏差。
401.如权利要求399的方法,其特征在于,确定步骤选择众多预定处理模式中的一个。
402.如权利要求401的方法,其特征在于,预定处理模式是悬停模式、部位接近模式和实际步骤模式。
403.如权利要求402的方法,其特征在于,预定处理模式为悬停模式并且使用悬停模式CAS算法处理从工具承载的追踪装置接收的数据。
404.如权利要求403的方法,提供步骤包括作作为将悬停模式CAS算法应用到使用工具承载的追踪装置接收的数据上的结果的输出。
405.如权利要求403的方法,其特征在于,预定处理模式是部位接近模式并且使用部位接近模式CAS算法处理从工具承载的追踪装置接收的数据。
406.如权利要求405的方法,提供步骤包括作为将部位接近模式CAS算法应用到使用工具承载的追踪装置接收的数据上的结果的输出。
407.如权利要求402的方法,其特征在于,预定处理模式是实际步骤模式并且使用实际步骤模式CAS算法处理从工具承载的追踪装置接收的数据。
408.如权利要求407的方法,提供步骤包括作为将实际步骤模式CAS算法应用到使用工具承载的追踪装置接收的数据上的结果的输出。
409.如权利要求401的方法,其特征在于,每个预定处理模式调整工具承载的追踪装置承载的计算机辅助手术计算机或处理系统所采用的一个或多个处理因素。
410.如权利要求409的方法,其特征在于,OTT CAS处理模式因素选自以下的一个或多个:照相机帧尺寸,工具承载的追踪照相机定向,根据要求的调整对照相机软件程序或固件进行的调整,对工具承载的追踪照相机或其他照相机图像输出的调整以改变照相机的水平视场、竖直视场或者水平以及竖直视场内的感兴趣区域的大小,用于可调整镜头调整或定位的驱动信号,图像帧率,图像输出质量,刷新速率,抓帧速率,参考框架2,参考框架1,开启参考框架基准选择,关闭参考框架基准选择,可见光谱处理,IR光谱处理,反射光谱处理,LED或者照明光谱处理,手术工具马达/致动器速度和方向,总的CAS程序进展,特定的CAS步骤进展,图像数据阵列修改,工具承载的追踪微型投影机刷新速率,工具承载的追踪微型投影机精度,一种或多种图像分割技术,基于CAS进展的、一个或多个图像部分的基于逻辑抽取,信噪比调整,一个或多个图像放大过程,一个或多个图像过滤过程,对图像速率、像素或者子像素视觉处理的动态实时增强或减小应用加权平均或者其他因素,手颤补偿,对锯、钻或者其他电动手术工具的基于仪器的噪声补偿以及单独或者任意组合地基于来自工具承载的追踪信息的振动补偿过程。
411.如权利要求401的方法,其特征在于,输出基于选择一个预定处理模式的结果进行调整。
412.如权利要求411的方法,其特征在于,使用工具承载的追踪装置上的投影机将输出提供给使用者。
413.如权利要求412的方法,其特征在于,投影机输出基于投影机输出显示期间给出的手术部位的物理特性进行调整。
414.如权利要求413的方法,其特征在于,物理特性是如下的一个或多个,投影机输出可获得的一部分尺寸的形状;投影机投影区域的地形和投影机相对于投影机输出可获得的部位部分的定位。
415.如权利要求412的方法,其特征在于,投影机输出包括当手术工具用于手术部位时,手术工具的使用者可见的信息。
416.如权利要求412的方法,其特征在于,投影机输出包括对手术工具使用者可见的、用来根据手术计划指示位置、相对运动、定位或与手术工具的活动元件在手术区域定位有关的其他引导参数的信息。
417.如权利要求383-416中任一项的方法,其特征在于,向使用者输出CAS输出的步骤作为与膝有关的手术程序期间执行的上述步骤中的一个的结果进行变化。
418.如权利要求383-417中任一项的方法,提供输出步骤进一步包括:在系统屏幕、OTT上的GUI界面上或者移动设备屏幕上显示输出。
419.如权利要求383-418中任一项的方法,OTT CAS处理技术或者输出作为与膝有关的手术程序期间执行的上述步骤中的一个的结果进行变化。
420.如权利要求383-419中任一项的方法,其特征在于,给使用者提供CAS输出的步骤可以改变,并且OTT CAS处理技术或输出以使用者在膝盖上进行计算机辅助手术程序的一个或多个步骤的结果进行变化,该手术过程包括:形成远端股骨切口,形成远端股骨前部切口,形成远端股骨后部外髁切口,形成远端股骨后部内髁切口,形成远端股骨前部斜切口,形成远端股骨后部外髁斜切口,形成远端股骨后部内髁斜切口,以及形成近端胫骨切口。
421.如权利要求383-420中任一项的方法,其特征在于,给使用者提供CAS输出的步骤可以改变,并且OTT CAS处理技术或输出以使用者在膝盖上进行计算机辅助手术程序的一个或多个步骤的结果进行变化,该手术过程包括:形成远端股骨切口,形成远端股骨前部切口,形成远端股骨后部外髁切口,形成远端股骨后部内髁切口,形成远端股骨前部斜切口,形成远端股骨后部外髁斜切口,形成远端股骨后部内髁斜切口,形成远端股骨开槽切口(在需要时),在远端股骨稳定柱上钻出空腔,形成近端胫骨切口,形成近端胫骨脊切口或者钻出近端胫骨孔。
422.如上述权利要求383-421中任一项的方法,向使用者输出CAS输出的步骤作为与肩、髋、踝、脊椎或肘中的一个有关的手术程序期间执行的上述步骤中的一个的结果进行变化。
423.如上述权利要求383-422中任一项的方法,其特征在于,OTT CAS处理技术或输出作为与肩、髋、踝、脊椎或肘中的一个有关的手术程序期间执行的上述步骤中的一个的结果进行变化。
424.如权利要求383-423中任一项的方法,其特征在于,评估数据的步骤使用工具承载的追踪装置内的处理系统进行。
425.如权利要求424的方法,其特征在于,有包含在可接入处理系统的电子存储器内、与OTT CAS处理步骤的性能有关的电子指令。
426.如权利要求383-425中任一项的方法,其特征在于,评估数据的步骤使用与工具承载的追踪装置连通的处理系统进行。
427.如权利要求426的方法,其特征在于,有包含在可接入处理系统的电子存储器内、与OTT CAS处理步骤的性能有关的电子指令。
428.如权利要求383-428的方法,进一步包括:
确定将要进行CAS程序的一部分部分骨头或组织的位置;
确定手持式手术工具的位置;
计算那部分骨头或组织的位置与手持式手术工具位置之间的距离;
如果那部分骨头或组织与手持式手术工具之间的距离大于第一临界距离,将手持式手术工具的模式设置为正常追踪模式;
如果那部分骨头或组织与手持式手术工具之间的距离小于第一临界距离且大于第二临界距离,将手持式手术工具的模式设置为强化追踪模式;以及,
如果那部分骨头或组织与手持式手术工具之间的距离小于第二临界距离,将手持式手术工具的模式设置为切割模式。
429.如权利要求428的方法,其特征在于,正常追踪模式和强化追踪模式允许选自下组的辅助任务,该组包括:计算股骨和胫骨间的动作,再次校准参考框架,以及确定手持式手术工具接近配准平台,其中,切割模式不允许选自下组的辅助任务,该组包括:计算股骨和胫骨间的动作,再次校准参考框架,以及确定手持式手术工具接近配准平台,其中,切割模式不允许辅助任务
430.如权利要求428的方法,其特征在于,将模式设置为正常追踪模式和强化追踪模式包括关闭手持式手术工具的马达控制功能,将模式设置为切割模式包括启动手持式手术工具的马达控制功能。
431.如权利要求428的方法,其特征在于,将模式设置为正常追踪模式包括关闭与手持式手术工具相连的二维引导图形界面(GUI),将模式设置为强化追踪模式和切割模式包括打开与手持式手术工具相连的二维引导GUI。
432.如权利要求428的方法,其特征在于,将模式设置为正常追踪模式和强化追踪模式包括关闭手持式手术工具上的投影机,将模式设置为切割模式包括打开投影机。
433.如权利要求428的方法,其特征在于,将模式设置为正常追踪模式包括关闭手持式手术工具上的显示器,将模式设置为强化追踪模式和切割模式包括打开显示器。
434.如权利要求428的方法,其特征在于,将模式从正常追踪模式变化为强化追踪模式包括增加适用于手持式手术工具的导向和错误计算的资源。
435.如权利要求428的方法,其特征在于,将模式从强化追踪模式变化为切割模式包括增加适用于导向和错误计算的资源、工具马达控制器、与手持式手术工具相连的二维引导图形界面以及手持式手术工具上的投影机或显示器。
436.如权利要求428的方法,其特征在于,第一临界距离大于200mm并且第二临界距离为100mm到200mm。
437.如权利要求428的方法,其特征在于,第二临界距离为70mm到100mm。
438.如权利要求428的方法,其特征在于,第二临界距离为10mm到0mm。
439.如权利要求428的方法,进一步包括在确定将进行手术的那部分骨头或组织的位置之前设定第一临界距离和第二临界距离。
440.如权利要求428的方法,进一步包括,在相对于那部分骨头或组织预定的空间定向上将包括一个或多个位置标记的参考框架附接到患者,其中确定那部分骨头或组织的位置包括确定参考框架的位置。
441.如权利要求440的方法,进一步包括使用多个照相机来确定一个或多个位置标记的位置。
442.如权利要求441的方法,其特征在于,多个照相机位于壳体内或与其相联。
443.如权利要求383-442中任一项的方法,其特征在于,CAS程序在关节上进行。
444.如权利要求443的方法,其特征在于,关节涉及膝、肩、髋、踝、脊椎或肘中的一个。
445.一种用于将工具承载的追踪装置附接到手术工具的方法,包括:
将鞍座附接到手术工具上;
将工具承载的追踪装置附接到鞍座上;以及
验证手术工具、鞍座或工具承载的追踪装置的一个或多个特征。
446.如权利要求445的方法,进一步包括,当工具承载的追踪装置附接到鞍座上以在工具承载的追踪装置中形成回路时,使鞍座上的表面特征与工具承载的追踪装置上的表面特征接触。
447.如权利要求446的方法,其特征在于,表面特征为鞍座上的隆起,工具承载的追踪装置上的表面特征为悬臂,并且鞍座上的隆起与工具承载的追踪装置上的悬臂的接触推动悬臂扳动开关或者形成在工具承载的追踪装置上接通回路的电接触。
448.如权利要求445的方法,进一步包括:鞍座上的多个隆起以及工具承载的追踪装置上的多个相应悬臂,鞍座上的多个隆起与工具承载的追踪装置上的多个悬臂的接触推动多个悬臂扳动一个或多个开关或者形成在工具承载的追踪装置中接通一个或多个回路的一个或多个电接触。
449.如权利要求446的方法,其特征在于,表面特征为鞍座上的磁体,工具承载的追踪装置上的表面特征为簧片开关,并且鞍座上的磁体与工具承载的追踪装置上的簧片开关的接触接通工具承载的追踪装置中的回路。
450.如权利要求446的方法,其特征在于,表面特征为鞍座上的外露触点或表面安装的弹簧触点,工具承载的追踪装置上的表面特征为互补的外露触点或表面安装的弹簧触点,鞍座上的表面特征与工具承载的追踪装置上的表面特征的接触形成接通工具承载的追踪装置中的回路的电接触。
451.如权利要求446的方法,进一步包括:利用工具承载的追踪装置上的逻辑处理器检验闭合回路的电接触。
452.如权利要求451的方法,其特征在于,逻辑处理器包括一个或多个非易失存储器、"可熔链式"PROM或UV可擦除PROM。
453.如权利要求451的方法,其特征在于,电接触包括一个或多个逻辑处理器、RAM、非易失存储器和传感器。
454.如权利要求446的方法,其特征在于,闭合回路位于鞍座或工具上,因此闭合回路与工具承载的追踪装置相互作用。
455.如权利要求445的方法,其特征在于,检验包括证实工具承载的追踪装置是可靠的。
456.如权利要求455的方法,其特征在于,检验包括工具承载的追踪装置传输嵌入的序号、电子签名或证明该装置可用的钥匙。
457.如权利要求445的方法,其特征在于,检验包括证实工具承载的追踪装置是有许可的。
458.如权利要求445的方法,其特征在于,检验包括证实手术工具为基于手术计划的预期手术工具。
459.如权利要求445的方法,其特征在于,检验包括证实手术工具为基于用户偏好的预期手术工具。
460.如权利要求445的方法,其特征在于,检验包括证实工具承载的追踪装置与鞍座正确匹配。
461.如权利要求445的方法,其特征和于,检验包括工具承载的追踪装置和手术工具之间电子交换数据。
462.如权利要求445的方法,其特征和于,检验包括每当鞍座连接到工具承载的追踪装置时提供不可逆的配准。
463.如权利要求445的方法,其特征在于,检验包括工具承载的追踪装置从手术工具或鞍座接收与如下的一个或多个上的信息对应的电子数据:商标、模型以及手术工具的类型。
464.如权利要求463的方法,进一步包括如果手术工具的商标、模型或类型不是手术计划中预期的手术工具的商标、模型或类型则生成警报。
465.如权利要求445-464中任一项的方法,进一步包括使用工具承载的追踪装置上的成对照相机光学确定工具活动元件的类型。
466.如权利要求465的方法,进一步包括比较工具活动元件和手术计划以及证实活动元件为手术计划中预期的活动元件。
467.如权利要求445-466中任一项的方法,进一步包括:使用手持式手术工具进行CAS程序。
468.一种工具承载的追踪装置,包括:
具有与鞍座上的表面接合的壳体表面的壳体;
用于与鞍座接合的壳体表面上的一个或多个表面特征,其被配置为当壳体联接到鞍座上时接触鞍座上的一个或多个对应的表面特征;以及
位于该壳体内或与其相联的一对照相机,其中当壳体联接到鞍座上时,这对照相机处于合适位置以提供具有如下视场的图像输出,该视场包括联接到鞍座上的手术工具的活动元件的至少一部分。
469.如权利要求468的装置,其特征在于,壳体表面上的表面特征被配置为,当工具承载的追踪装置附接到鞍座上并且鞍座上的表面特征接触壳体表面上的表面特征时接通回路。
470.如权利要求468的装置,其特征在于,鞍座表面特征为鞍座上的隆起,壳体表面特征为悬臂,其中悬臂配置成使得鞍座上的隆起与工具承载的追踪装置上的悬臂的接触推动悬臂扳动开关或者形成接通工具承载的追踪装置中的回路的电接触。
471.如权利要求468的装置,进一步包括:鞍座上的多个隆起和壳体表面上的多个对应悬臂,其中,悬臂配置成使得鞍座上的多个隆起与工具承载的追踪装置上的多个悬臂的接触推动多个悬臂扳动一个或多个开关或者形成在工具承载的追踪装置上接通一个或多个回路的一个或多个电接触。
472.如权利要求468的装置,其特征在于,鞍座表面特征为磁体,壳体表面特征为簧片开关,其中簧片开关配置成使得鞍座上的磁体与工具承载的追踪装置上的簧片开关的接触接通工具承载的追踪装置中的回路。
473.如权利要求468的装置,其特征在于,表面特征为鞍座上的外露触点或表面安装的弹簧触点,而壳体上的表面特征为互补的外露触点或表面安装的弹簧触点,其中,该装置配置成使得鞍座上的表面特征与壳体上的表面特征的接触形成接通工具承载的追踪装置中的回路的电接触。
474.如权利要求468的装置,进一步包括:位于工具承载的追踪装置上的逻辑处理器,其被配置为检验闭合回路的电接触。
475.如权利要求468的装置,其特征在于,逻辑处理器包括一个或多个非易失存储器、"可熔链式"PROM或UV可擦除PROM。
476.如权利要求468的装置,其特征在于,电接触包括一个或多个逻辑处理器、RAM、非易失存储器和传感器。
477.如权利要求468的装置,其特征在于,闭合回路位于鞍座或工具上,因此闭合回路与工具承载的追踪装置相互作用。
478.一种用于手术工具的鞍座,包括:
用于与手术工具的外壳接合的内表面;
用来允许接近手术工具上的一个或多个连接器的一个或多个开口;以及
具有一个或多个特征或轮廓的外表面,其适于并被配置为与工具承载的追踪装置的表面上的一个或多个特征或轮廓对应匹配。
479.如权利要求478的鞍座,其特征在于,该鞍座包括塑料。
480.如权利要求479的鞍座,其特征在于,该鞍座包括ABS塑料。
481.如权利要求478的鞍座,其特征在于,该鞍座包括不锈
482.如权利要求478-481中任一项的鞍座,其特征在于,手术工具上的一个或多个连接器为机械连接器。
483.如权利要求478-482中任一项的鞍座,其特征在于,手术工具上的一个或多个连接器为电连接器。
484.如权利要求478-483中任一项的鞍座,其特征在于,当鞍座联接到工具承载的追踪壳体上时,一个或多个开口被工具承载的追踪壳体盖住。
485.如权利要求478-484中任一项的鞍座,其特征在于,一个或多个特征或轮廓包括鞍座上的渐缩表面。
486.如权利要求478-485中任一项的鞍座,其特征在于,一个或多个特征或轮廓包括鞍座上从鞍座近端伸向鞍座远端的两个长突出部。
487.如权利要求478-486中任一项的鞍座,其特征在于,一个或多个特征或轮廓包括鞍座上的两个导轨。
488.如权利要求478-487中任一项的鞍座,其特征在于,一个或多个特征或轮廓包括鞍座上的前渐缩部和后渐缩部。
489.如权利要求478-488中任一项的鞍座,其特征在于,一个或多个特征或轮廓包括前部球形物、前渐缩部和后渐缩部。
490.如权利要求478-489中任一项的鞍座,进一步包括:被配置为将壳体和鞍座锁定在一起的锁。
491.如权利要求490的鞍座,其特征在于,锁是弹簧加载的。
492.如权利要求490的鞍座,其特征在于,锁是被配置为通过凸轮手柄的旋转运动将壳体锁定到鞍座上的凸轮。
493.如权利要求490的鞍座,其特征在于,锁是位于壳体上、被配置为与鞍座上的对应横向凹槽接合的锁定销。
494.如权利要求490的鞍座,其特征在于,锁是被配置为与鞍座上的对应凹槽接合的悬臂锁。
495.如权利要求494的鞍座,其特征在于,悬臂锁被配置为可拆卸地卡入到鞍座上的相应凹槽内。
496.如权利要求494-495中任一项的鞍座,其特征在于,悬臂锁位于用于与鞍座的表面接合的壳体表面上。
497.如权利要求494-496中任一项的鞍座,包括位于壳体表面近端上、用于接合鞍座表面的两个悬臂锁。
498.如权利要求494-496中任一项的鞍座,包括位于壳体表面近端上、用于接合鞍座表面的一个悬臂锁。
499.如权利要求494-498中任一项的鞍座,其特征在于,悬臂锁位于壳体侧部。
500.如权利要求494-499中任一项的鞍座,包括位于壳体侧部的两个悬臂锁。
501.如权利要求490-500中任一项的鞍座,进一步包括:锁释放件。
502.如权利要求478-501中任一项的鞍座,进一步包括:位于用于与壳体接合的外部鞍座表面的一部分上的衬套材料。
503.如权利要求478-502中任一项的鞍座,其特征在于,一个或多个开口被配置为允许接近手术工具的顶部部分。
504.如权利要求478-503中任一项的鞍座,其特征在于,一个或多个开口被配置为允许接近手术工具的下侧。
505.如权利要求478-504中任一项的鞍座,其特征在于,一个或多个开口被配置为允许接近手术工具的端帽。
506.如权利要求478-505中任一项的鞍座,其特征在于,具有一个或多个特征或轮廓的外表面被配置为滑动接合工具承载的追踪壳体表面上的对应的一个或多个特征或轮廓并与其配合。
507.如权利要求478-506中任一项的鞍座,其特征在于,具有一个或多个特征或轮廓的外表面被配置为卡在工具承载的追踪壳体表面上的对应的一个或多个特征或轮廓上并与其配合。
508.如权利要求478-507中任一项的鞍座,鞍座外表面进一步包括:被配置为接触工具承载的追踪装置上的对应特征的隆起。
509.如权利要求478-508中任一项的鞍座,鞍座外表面进一步包括:被配置为接触工具承载的追踪装置上的多个对应特征的多个隆起。
510.如权利要求478-509中任一项的鞍座,鞍座外表面进一步包括:磁体,其被配置为当鞍座与工具承载的追踪装置接合时与工具承载的追踪装置上的簧片开关相互作用。
511.如权利要求478-510中任一项的鞍座,鞍座外表面进一步包括:外露触点或表面安装的弹簧触点,其被配置为在鞍座与工具承载的追踪装置接合时与工具承载的追踪装置上的互补的外露触点或表面安装的弹簧触点接合。
512.如权利要求478-511中任一项的鞍座,进一步包括:
被配置为接触手术工具上的电触点的第一导电部分;
被配置为接触工具承载的追踪壳体上的电触点的第二导电部分;以及
在第一导电部分和第二导电部分之间提供电连通的导电材料。
513.一种被配置为联接到手持式手术工具上的追踪装置,包括:
被配置为装配到追踪装置内部的Y形板,Y形板的臂之间的间距足够宽以容纳手持式手术工具的卡盘或活动端;以及
联接到Y形板的每个臂上的第一照相机安装架和第二照相机安装架。
514.如权利要求513的追踪装置,进一步包括:与第一照相机安装架接合的第一照相机和与第二照相机安装架接合的第二照相机,其中,当手持式手术工具联接到鞍座并且追踪装置与鞍座接合时,与第一照相机安装架接合的第一照相机的中心和与第二照相机安装架接合的第二照相机的中心位于手持式手术工具的卡盘或活动端下方大约0mm到大约
5mm。
515.如权利要求513的追踪装置,进一步包括:与第一照相机安装架接合的第一照相机和与第二照相机安装架接合的第二照相机,其中,当手持式手术工具联接到鞍座并且追踪装置与鞍座接合时,与第一照相机安装架接合的第一照相机的中心和与第二照相机安装架接合的第二照相机的中心位于手持式手术工具的卡盘或活动端上方。
516.如权利要求513的追踪装置,其特征在于,第一照相机安装架和第二照相机安装架各自具有选择为将所支撑的照相机相对于追踪装置置于合适位置的形状和长度,使得当追踪装置联接到鞍座和手术工具时,第一照相机和第二照相机各自具有与附接到追踪装置上的工具的主轴线对准的视场。
517.如权利要求523-516中任一项的追踪装置,其特征在于,手术工具的活动端包括钻。
518.如权利要求513-516中任一项的追踪装置,其特征在于,手术工具的活动端包括铰刀。
519.如权利要求513-516中任一项的追踪装置,其特征在于,手术工具的活动端包括矢状的锯。
520.如权利要求513-516中任一项的追踪装置,其特征在于,手术工具的活动端包括往复锯
521.如权利要求513-516中任一项的追踪装置,其特征在于,手术工具的活动端包括摆动锯。
522.如权利要求513-516中任一项的追踪装置,其特征在于,Y形板各臂间的间距足够宽以适应手持式手术工具的往复动作。
523.如权利要求513-516中任一项的追踪装置,其特征在于,Y形板各臂间的间距足够宽以适应手持式工具的圆周动作。
524.如权利要求513-516中任一项的追踪装置,其特征在于,Y形板各臂间的间距足够宽以适应手持式手术工具的摆动动作。
525.如权利要求513-524中任一项的追踪装置,其特征在于,追踪装置具有被配置为容纳手术工具的卡盘或活动端的喉部,该喉部的尺寸为适应Y形板的臂。
526.如权利要求513-525中任一项的追踪装置,进一步包括:与第一照相机安装架接合的第一照相机和与第二照相机安装架接合的第二照相机。
527.如权利要求513-526中任一项的追踪装置,进一步包括:位于联接到Y形板上的追踪装置的壳体内的微型投影机。
528.如权利要求513-527中任一项的追踪装置,进一步包括:位于追踪装置上的触摸屏。
529.如权利要求513-528中任一项的追踪装置,其特征在于,第一照相机和第二照相机的视场距第一照相机和第二照相机大约70mm到大约200mm。
530.如权利要求513-529中任一项的追踪装置,其特征在于,第一照相机和第二照相机的视场距第一照相机和第二照相机大约50mm到大约250mm。
531.一种用于执行计算机辅助手术程序的系统,该系统包括:
工具承载的追踪装置,工具承载的追踪装置具有壳体,该壳体具有用于与鞍座上的表面接合的表面;以及位于壳体内或与其联接的一对照相机,其中,当壳体联接到鞍座上时,所述对照相机处于合适位置以提供图像输出,该图像输出具有包括联接到鞍座的手术工具的活动元件的至少一部分的视场,工具承载的追踪装置被配置为传递图像输出;以及系统计算机,其被配置为接收来自工具承载的追踪装置所传递的图像输出和在图像输出上执行图像处理功能,该系统计算机被配置为根据图像输出上的图像处理功能将指令传递到工具承载的追踪装置。
532.如权利要求531的系统,工具承载的追踪装置进一步包括:显示器。
533.如权利要求531的系统,工具承载的追踪装置进一步包括:投影机。
534.如权利要求531的系统,系统计算机被配置为运行追踪软件以确定工具承载的追踪装置的定位与定向。
535.如权利要求534的系统,其特征在于,追踪软件根据所述对照相机的图像输出确定定位与定向。
536.如权利要求531-535中任一项的系统,其特征在于,工具承载的追踪装置被进一步配置为接收来自系统计算机的指令。
537.如权利要求536的系统,其特征在于,指令包括如下的一个或多个:用于投影机投影图像的数据,用来在显示器上显示图像的数据,和与用来改变手术工具速度的控制信号对应的数据。
538.如权利要求531-537中任一项的系统,其特征在于,该系统被配置为在关节上执行CAS程序。
539.如权利要求538的系统,其特征在于,关节涉及膝、肩、髋、踝、脊椎或肘中的一个。
540.一种用于执行计算机辅助手术(CAS)程序的方法,包括:
使用者利用手术工具执行与CAS程序有关的步骤,手术工具与具有第一照相机和第二照相机的工具承载的追踪装置接合;
利用工具承载的追踪装置从第一照相机和第二照相机中的一个或两个接收一个或多个图像;
将一个或多个图像从工具承载的追踪装置传递至系统计算机;
使用系统计算机在一个或多个图像上进行图像处理以确定与CAS程序有关的步骤的意义;
确定与CAS有关的步骤的意义的结果和工具承载的追踪装置以及使用者的指令;
将指令传递到工具承载的追踪装置;以及
工具承载的追踪装置接收指令并将该指令显示给使用者。
541.如权利要求540的方法,进一步包括:在工具承载的追踪装置上的显示器上将指令显示给使用者。
542.如权利要求540的方法,进一步包括:使用工具承载的追踪装置上的投影机将指令投影给使用者。
543.如权利要求540的方法,其特征在于,指令包括如下的一个或多个:要投影的图像的数据;要显示的图像的数据,工具承载的追踪器的定位与定向数据,以及具有用于控制工具速度的指令的信号。
544.如权利要求540的方法,其特征在于,指令包括如下的一个或多个:用于投影机投影图像的数据,用来在显示器上显示图像的数据,和与用来改变手术工具速度的控制信号对应的数据。
545.如权利要求540-544中任一项的方法,其特征在于,CAS程序在关节上进行。
546.如权利要求545的方法,其特征在于,关节涉及膝、肩、髋、踝、脊椎或肘中的一个。
547.如权利要求540-546中任一项的方法,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为在装置从第一照相机和第二照相机中的一个或两个提取一个或多个图像的33ms内向使用者显示指令。
548.如权利要求137的装置,其特征在于,用户界面包括电容开关。
549.如权利要求32-192中任一项的装置,其特征在于,显示器或触摸屏被配置为能够从壳体上拆卸。
550.如权利要求32-192中任一项的装置,其特征在于,显示器或触摸屏与壳体分离。
551.如权利要求550的装置,其特征在于,显示器或触摸屏被配置为与工具承载的追踪装置和系统计算机无线连通。
552.如权利要求33-192中任一项的装置,其特征在于,触摸屏被配置为为手术工具设置处理模式或用户偏好。
553.如权利要求33-192中任一项的装置,其特征在于,触摸屏被配置为控制工具承载的追踪装置的各方面。
554.如权利要求553的装置,其特征在于,控制包括开始和停止所述对照相机的记录。
555.如权利要求1-192中任一项的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为与手术工具无线通讯并控制手术工具。
556.如权利要求7-192中任一项的装置,其特征在于,第一对照相机的视场不同于第二对照相机的视场。
557.如权利要求1-192中任一项的装置,其特征在于,第一对照相机的视场被配置为包括手术程序期间附接到患者的基本上所有的参考框架。
558.如权利要求327的装置,其特征在于,用户界面包括电容开关。
559.如权利要求217-382中任一项的装置,其特征在于,显示器或触摸屏被配置为能够从壳体拆卸。
560.如权利要求217-382中任一项的装置,其特征在于,显示器或触摸屏与壳体分离。
561.如权利要求560的装置,其特征在于,显示器或触摸屏被配置为与工具承载的追踪装置和系统计算机无线连通。
562.如权利要求218-382中任一项的装置,其特征在于,触摸屏被配置为为手术工具设置处理模式或用户偏好。
563.如权利要求218-382中任一项的装置,其特征在于,触摸屏被配置为控制工具承载的追踪装置的各方面。
564.如权利要求563的装置,其特征在于,控制包括开始和停止所述对照相机的记录。
565.如权利要求193-382中任一项的装置,其特征在于,工具承载的追踪装置被配置为与手术工具无线通讯并控制手术工具。
566.如权利要求193-382中任一项的装置,其特征在于,第一照相机和第二照相机的视场被配置为基本上包括手术程序期间附接到患者上的所有参考框架。
567.如权利要求383-444中任一项的方法,其特征在于,工具的位置相对于附接到患者的一个或多个位置标记确定;并且进一步包括:使用被配置为分析来自照相机的图像数据的图像处理器来识别一个或多个位置标记以及将一个或多个位置标记的图像数据转换为相对于工具承载的追踪装置位置和手持式手术仪器的数学坐标。
568.如权利要求567的方法,其特征在于,图像处理器位于工具承载的追踪装置内。
569.如权利要求567的方法,其特征在于,图像处理器位于工具承载的追踪装置外。
570.一种用于进行计算机辅助手术的系统,包括:
具有与工具的手术功能相对应的活动元件的手术工具;
使用被配置为与手术工具的至少一部分接合的壳体联接到工具上的如权利要求1-382和548-566中任一项的工具承载的追踪装置;
计算机,其具有存储在电子存储器内、用于使用至少部分地从工具承载的追踪装置获得的数据进行计算机辅助手术程序以及在手术步骤中提供可用输出的计算机可读指令。
571.如权利要求570的系统,投影机进一步包括以下的一个或多个:将输出投影到一部分患者解剖结构上的投影能力,位于手术场景内的表面,电子设备,或投影机输出范围内的其他物体。
572.如权利要求570的系统,其特征在于,计算机位于壳体内。
573.如权利要求570的系统,其特征在于,计算机与工具承载的追踪装置分离并经由有线或无线连接相连。

说明书全文

工具承载的追踪系统以及计算机辅助手术方法

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年3月15日提交的、发明名称为"ON-BOARD TOOL TRACKING SYSTEM AND METHODS OF COMPUTER ASSISTED SURGERY"的美国临时申请No.61/799,656的优先权,其全文引用以供参考。
[0003] 本申请涉及2012年6月27日提交的、发明名称为"ON-BOARD TOOL TRACKING SYSTEM AND METHODS OF COMPUTER ASSISTED SURGERY"的PCT/US2012/044486号国际申请,其出于所有目的全文引用以供参考。
[0004] 本申请还涉及2013年3月15日提交的、发明名称为"ON-BOARD TOOL TRACKING SYSTEM AND METHODS OF COMPUTER ASSISTED SURGERY"的美国序列号No.13/842,526,其出于所有目的在此全文引用以供参考。本申请还涉及2014年3月13日提交的、发明名称为“ON-BOARD TOOL TRACKING SYSTEM AND METHODS OF COMPUTER ASSISTED SURGERY”的PCT/US2014/25813号国际专利申请,其出于所有目的全文引用以供参考。
[0005] 援引加入
[0006] 本说明书提及的所有公开文本和专利申请在此援引加入,仿佛每一个单独的公开文本或专利申请都具体且逐一地表示为援引加入。
[0007] 关于联邦资助研究的声明
[0008] 本发明是在国防部授予的No.0578104资助的政府支持下做出的。政府具有本发明中的某些权益。

技术领域

[0009] 本发明涉及计算机辅助手术领域。具体地,本发明涉及手术间的各个方面,在手术间内,工具上的追踪系统在手术程序期间提供引导或辅助。

背景技术

[0010] 多数手术程序是要求众多对准夹具的复杂手术和错综复杂的软组织手术。准备和布置对准夹具和其他准备工作通常是手术的重要环节,并且涉及各种各样的差错。例如,在进行全膝置换手术("TKR")时,假体必须是精确植入的,以确保关节表面恰当对准。如果未准确对准,这种不对准会损害功能并且最终导致关节故障,需要置换膝假体的一个或多个部分的复杂任务。
[0011] 为了确保假体是精确植入的,在TKR手术期间,外科医生使用各种夹具来指导股骨、胫骨以及有时为膝盖骨的切割。夹具是在手术程序期间需要大量的时间和技能来定位且附接到患者的复杂且昂贵的装置。
[0012] 计算机辅助手术(CAS)的出现提供了简化手术程序的众多复杂性的希望。迄今为止,系统已经发展为使用设计为监视切割夹具、工具和患者的、基于单个房间的追踪系统。在某些情况下,计算机被用来在手术期间指导外科医生。已经建议,房间内照相机的布置更靠近工具。然而,还需要改进以解决视线要求以及手术程序的其他实时动态环境的挑战。
[0013] 虽然计算机辅助手术带来希望,仍有许多方面待解决以使系统商业化并对外科医生有用处。继续存在计算机辅助手术的众多方面需要改进,以改进处理CAS数据以及对使用者来说更有用的输出的程序的效率、实用性、速度和/或品质。

发明内容

[0014] 总的来说,在一个实施方式中,工具承载的追踪与引导装置包括具有与鞍座上的表面接合的表面的壳体,位于该壳体内或与其相联的一对照相机,其中在壳体联接到鞍座上时,这对照相机可处于合适位置以提供具有如下视场的图像输出,该视场包括联接到鞍座上的手术工具活动元件的至少一部分。
[0015] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该工具承载的追踪与引导装置包括位于壳体内或联接到其上的投影机,其被配置为提供至少部分地位于成对照相机的视场内的输出。
[0016] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪与引导装置进一步包括位于壳体内或联接于其上的照相机,位于投影机上方、投影机下方、成对照相机上方、成对照相机下方、成对照相机之间、活动元件下方或活动元件上方。照相机被配置为提供具有视场的图像输出,该视场包括联接到鞍座的手术工具的至少一部分活动元件。
[0017] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪与引导装置可进一步包括位于壳体内或与其相联的电子图像处理器,其被配置为从成对照相机接收输出并使用来自成对照相机的至少一部分输出执行图像处理操作,以促成计算机辅助手术程序的至少一个步骤。
[0018] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。计算机辅助手术程序为徒手导向的计算机辅助手术程序。
[0019] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪与引导装置进一步包括位于壳体内或与其通讯的电子图像处理器,其被配置为从成对照相机接收输出,使用来自成对照相机的至少一部分输出进行图像处理操作,以促进计算机辅助手术程序的至少一个步骤,以及以图像处理操作、与计算机辅助手术程序有关的步骤或者徒手导向计算机辅助手术程序的步骤为基础向投影机提供输出。
[0020] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括位于壳体内或联接于其上的第二对照相机。壳体联接到鞍座上,成对照相机或第二对照相机处于合适位置以提供具有视场的图像输出,该视场包括联接到鞍座上的至少一部分手术工具的活动元件。
[0021] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。成对照相机或第二对照相机包括红外光谱内可见的物理或电子滤波器
[0022] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。成对照相机或第二对照相机可被设置为包括红外光谱内可见的物理或电子滤波器。
[0023] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。任一照相机视场内的成像物体距成对照相机大约70mm到大约200mm。
[0024] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一照相机和第二照相机的视场内的成像物体距第一和第二照相机大约50mm到大约250mm。
[0025] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用于与手术工具的一部分可拆卸式接合的表面可成形为形成与手术工具的一部分或者选择为与壳体接合的变形手术工具互补的曲线。
[0026] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。一部分手术工具是可变化的以实现与壳体表面的机械式接合和/或可拆卸的电接合。
[0027] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用于与一部分手术工具可拆卸式接合的表面是可修改和配置的,因此在该表面联接到手术工具上时,手术工具的至少一部分活动部分位于平视场和竖直视场内。
[0028] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具的至少一部分活动段为计算机辅助手术程序期间使用的几乎所有的手术工具活动元件。
[0029] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机输出基本全部位于水平视场和竖直视场内。
[0030] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一照相机的视轴和第二照相机的视轴可相对于大体平行于壳体的纵向轴线或者附接到壳体上的手术工具的纵向轴线的线朝向彼此倾斜。
[0031] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一照相机的视轴和第二照相机的视轴可相对于大体平行于壳体的纵向轴线的线以介于大约0°到大约20°之间的度朝向彼此倾斜。
[0032] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一照相机的视轴和第二照相机的视轴可相对于大体平行于与联接到壳体上的手术工具相连的仪器的纵向轴线的线以介于大约0°到大约20°之间的角度朝向彼此倾斜。
[0033] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机置于壳体内。
[0034] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可置于壳体内并且来自投影机的输出处于第一照相机和第二照相机之间的位置。
[0035] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。来自投影机的输出更靠近第一照相机或者第二照相机。
[0036] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。来自投影机的输出进行投影以出现在与附接到壳体上的手术工具相连的活动元件的前面。
[0037] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。来自投影机的输出投影到与附接到壳体上的手术工具相连的活动元件上或其附近。
[0038] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。来自投影机的输出可进行修改用于投影在一部分患者解剖结构上或者手术区域上或其内。
[0039] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。解剖结构的一部分为骨头。
[0040] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。修改后的输出可出于弯曲度、粗糙度或者解剖结构状况进行调整。
[0041] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。来自投影机的输出包括投影的切割线、文字、图形或单色画面、网格和轴线以及引导线中的一个或多个。
[0042] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可置于壳体内,位于包含第一照相机和第二照相机的平面上方。
[0043] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可置于壳体内,位于包含第一照相机和第二照相机的平面下方
[0044] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。经过照相机轴线的水平视场大体平行于由经过活动元件轴线的水平面限定的平面或与其成锐角。
[0045] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括位于壳体上的显示器。
[0046] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器进一步包括触摸屏
[0047] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器可被配置为提供包括来自工具承载的追踪计算机辅助手术(CAS)处理步骤的信息的视觉输出。
[0048] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器可被配置为为与CAS步骤有关的手术工具的使用者提供指导。
[0049] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器可被配置为为手术工具的使用者提供指导以调整手术工具的速度。
[0050] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器可被配置为为与CAS数据有关的手术工具使用者提供指导,这些数据是由工具承载的追踪装置收集并在CAS手术期间进行评估的。
[0051] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机和显示器可被配置为为手术工具的使用者提供视觉指示。
[0052] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被进一步配置为控制和处理计算机辅助手术数据;并且工具承载的追踪装置或者与工具承载的追踪装置通讯的处理系统可被配置为在计算机辅助手术程序期间实时评估CAS数据。该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。评估CAS数据包括比较由工具承载的追踪装置接收的数据和使用计算机辅助手术的手术计划提供的数据。
[0053] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为处理与来自成对照相机的一个或多个视觉数据有关的数据、来自位于工具承载的追踪装置上的传感器的数据、以及与手术工具的工作特性有关的数据。
[0054] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具可被配置为从工具承载的追踪装置接收控制信号以便根据CAS数据调整手术工具的性能参数。
[0055] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括位于工具承载的追踪装置和手术工具之间的电子界面以将来自工具承载的追踪装置的控制信号传递到手术工具上来控制手术工具的操作。性能参数可进一步包括改变工具切削速度或者停止工具操作。
[0056] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为确定计算机辅助手术(CAS)处理模式。
[0057] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。确定CAS处理模式可基于如下的一个或多个评估:(1)手术区域内的物理参数,例如通过附接于其上的参考框架(reference frames)在部位内追踪的元件的位置或者位置的组合,(2)参考框架输入,(3)提取投影图像,(4)传感器探测到的动作,(5)来自计算的动作检测,(6)计算机辅助手术程序的总进展,以及(7)来自先前准备的计算机辅助手术计划的测量或者预测偏差。
[0058] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括,确定CAS处理模式选择多个预定处理模式中的一个。
[0059] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。预定处理模式可以是悬停模式、部位接近模式(site approach mode)和实际步骤模式(active step mode),[0060] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。预定处理模式可以是悬停模式并且工具承载的追踪装置被配置为接收和使用悬停模式CAS算法处理数据。
[0061] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。装置被进一步被配置为为手术工具使用者提供以将悬停模式CAS算法应用到使用工具承载的追踪装置接收到的数据为结果给出的输出。
[0062] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。预定处理模式可以是部位接近模式并且工具承载的追踪装置被配置为接收和使用部位接近模式CAS算法处理数据。
[0063] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置被进一步配置为为手术工具使用者提供以将部位接近模式CAS算法应用到使用工具承载的追踪装置接收到的数据为结果给出的输出。
[0064] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。预定处理模式可以是实际步骤模式并且工具承载的追踪装置被配置为接收和使用实际步骤模式CAS算法处理数据。
[0065] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置被进一步配置为为手术工具使用者提供以将实际步骤模式CAS算法应用到使用工具承载的追踪装置接收到的数据为结果给出的输出。
[0066] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可如此配置以至于每一个预定处理模式都可调整工具承载的追踪装置承载的处理系统或者与工具承载的追踪装置通讯的计算机辅助手术计算机所采用的一个或多个处理因素。
[0067] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪CAS处理模式因素可选自下方的一个或多个:照相机长,工具承载的追踪照相机定向,根据要求的调整对照相机软件程序或固件进行的调整,对工具承载的追踪照相机或其他照相机图像输出的调整以改变照相机的水平视场、竖直视场或者水平以及竖直视场内的感兴趣区域的大小,用于可调整镜头调整或定位的驱动信号,图像帧频,图像输出质量,刷新速率,抓帧速率,参考框架2,参考框架1,on参考框架基准选择,off参考框架基准选择,可见光谱处理,IR光谱处理,反射光谱处理,LED或者照明光谱处理,手术工具达/致动器速度和方向,总的CAS手术进展,特定的CAS步骤进展,图像数据阵列修改,工具承载的追踪微型投影机刷新速率,工具承载的追踪微型投影机精度,一种或多种图像分割技术,基于CAS进展的、一个或多个图像部分的基于逻辑抽取信噪比调整,一个或多个图像放大过程,一个或多个图像过滤过程,对图像速率、像素或者子像素视觉处理的动态实时增强或减小应用加权平均或者其他因素,手颤补偿,对锯、钻头或者其他电动手术工具的基于仪器的噪声补偿以及单独或者任一组合地基于来自工具承载的追踪信息的振动补偿过程。
[0068] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置可被进一步配置为调整基于选定一定预定处理模式的结果提供给使用者的输出。
[0069] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可被配置为向使用者提供输出。
[0070] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为基于投影机输出显示期间给出的手术部位的物理特性调整投影机输出。
[0071] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。物理特性可以是如下的一个或多个,投影机输出可获得的一部分部位形状;投影机投影区域的地形和投影机相对于投影机输出可获得的部位部分的定位。
[0072] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可被配置为投影输出,该输出包括当手术工具用于手术部位时,手术工具的使用者可见的信息。
[0073] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可被配置为投影输出,该输出包括对手术工具使用者可见的、用来根据手术计划指示位置、相对运动、定位或与手术工具的活动元件在手术区域定位有关的其他引导参数的信息。
[0074] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为在与膝盖有关的手术程序期间改变对使用者的CAS输出。
[0075] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被进一步配置为在工具承载的追踪装置的显示器或移动装置屏幕上显示的图形用户界面上显示输出。
[0076] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为在与膝盖有关的手术程序期间改变CAS处理技术或对使用者的输出。
[0077] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为改变对使用者的CAS输出,以及根据使用者在膝盖上进行的计算机辅助手术程序的一个或多个步骤的结果改变CAS处理技术,包括:形成远端股骨切口,形成远端股骨前部切口,形成远端股骨后部外髁切口,形成远端股骨后部内髁切口,形成远端股骨前部斜切口,形成远端股骨后部外髁斜切口,形成远端股骨后部内髁斜切口,以及形成近端胫骨切口。
[0078] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为改变对使用者的CAS输出,以及根据使用者在膝盖上执行的计算机辅助手术程序的一个或多个步骤的结果改变CAS处理技术,包括:形成远端股骨切口,形成远端股骨前部切口,形成远端股骨后部外髁切口,形成远端股骨后部内髁切口,形成远端股骨前部斜切口,形成远端股骨后部外髁斜切口,形成远端股骨后部内髁斜切口,形成远端股骨开槽切口(在需要时),在远端股骨稳定柱上钻出空腔,形成近端胫骨切口,形成近端胫骨脊(keel)切口或者钻出近端胫骨孔。
[0079] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为在与肩、髋、踝、脊椎或肘中的一个有关的手术程序期间改变对使用者的CAS输出。
[0080] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为在与肩、髋、踝、脊椎或肘中的一个有关的手术程序期间改变CAS处理技术或者对使用者的输出。
[0081] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置可进一步包括位于工具承载的追踪装置内的处理系统,其被配置为评估与CAS手术有关的数据。
[0082] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置可进一步包括电子指令,其包含在可接入处理系统的电子存储器内,与CAS处理步骤的性能有关。
[0083] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置可进一步包括与工具承载的追踪装置通讯的处理系统,其被配置为评估与CAS手术有关的数据。
[0084] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置可进一步包括电子指令,其包含在可接入与工具承载的追踪装置通讯的处理系统的电子存储器内,与CAS处理步骤的性能有关。
[0085] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置的显示器可被配置为工具承载的追踪装置使用者的输入装置。
[0086] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可在倾斜基部上置于壳体内。
[0087] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投射器是微型投射器。
[0088] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机输出可以激光形式提供。
[0089] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。可以选择一部分手术工具,因此在与手术工具一起使用时,照相机和投影机可置于与手术工具相连的活动元件上方。
[0090] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。可以选择一部分手术工具,因此在与手术工具一起使用时,照相机可置于与手术工具相连的活动元件下方。
[0091] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。可以选择一部分手术工具,因此在与手术工具一起使用时,照相机和投影机可置于与手术工具相连的活动元件下方或其一侧。
[0092] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置可进一步包括位于壳体内的通信元件,其被配置为向与壳体分离的部件提供与图像处理操作有关的信息。
[0093] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。通信元件可无线地提供往返于与壳体分离的部件的信息。
[0094] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。通信元件可被配置为无线地、通过蓝牙、通过wifi或者通过超宽频技术提供信息。
[0095] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。通信元件可经由有线连接给与壳体分离的部件提供信息。
[0096] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。与壳体分离的部件可以是计算机,其包含计算机可读介质形式的、与使用手术工具工作段的计算机辅助手术信息的使用有关的指令。
[0097] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体内的通信元件可被配置为向与壳体分离的部件提供与图像处理操作有关的信息。
[0098] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置可进一步包括位于壳体内的通信元件,其被配置为接收并向投影机提供指令从而至少部分地在第一照相机和第二照相机的视场内形成输出,该输出包括与使用来自电子图像处理器操作的输出进行的计算机辅助外科处理步骤有关的至少一个视觉可见的指示。
[0099] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。视觉可见的指示对使用者是可见的。
[0100] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。视觉可见的指示对成对照相机是可见的。
[0101] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括具有触发器以及由触发器的操作进行控制的活动元件的手术工具。壳体可以可拆卸式接合的方式与手术工具附接。
[0102] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一和第二照相机布置提供包含至少一部分手术工具活动元件的竖直视场和水平视场。
[0103] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。水平视场和竖直视场可选择为看见包含了基本所有的活动元件的体积。
[0104] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。经过照相机轴线的水平视场大体平行于由经过活动元件轴线的水平面限定的平面或与其成锐角。
[0105] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用于与鞍座表面可拆卸式接合的壳体表面各自包括如下部分,两个部件互补形状特征、槽、卡销、接合元件、当两个表面联接时壳体处于鞍座上的合适位置用于设在壳体内的各种电子部件的机械或电子结构的配合,壳体供CAS中或位于工具承载的追踪CAS上的手术工具或徒手操作的手术过程使用。
[0106] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体或鞍座中的一个或多个电子部件可保证部件或系统特征验证模型的检测。
[0107] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。每当鞍座连接到壳体上时,电子部件提供不可逆的配准。
[0108] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体或鞍座可被配置为为联接到鞍座上的手术工具提供入口。
[0109] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体或鞍座可被配置为利用联接到鞍座和壳体上的手术工具发送或接收电信号
[0110] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体或鞍座可被配置为在其间发送或接收电信号。
[0111] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置适于或被配置为提供基于投影的配准。
[0112] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括联接到壳体或位于其内的传感器。
[0113] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。传感器可选自由下组成的组:倾角计、陀螺仪、双轴陀螺仪、三轴陀螺仪或其他多轴陀螺仪、单轴-双轴-三轴或多轴加速计、电位计和被配置为提供与工具承载的追踪装置有关的、翻转、倾斜、偏转、定位或振动信息中的一个或多个的MEMS仪器。
[0114] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具的活动元件为锯条、骨钻或钻。
[0115] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具的一部分可以改变以适应于壳体表面的可拆卸式接合。
[0116] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用于与一部分手术工具可拆卸式接合的表面是可修改和配置的,因此在一表面联接到手术工具上时,至少一部分手术工具活动元件位于成对照相机的水平视场和竖直视场内。
[0117] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体包括盖组件和壳体组件,壳体组件包括用于与鞍座上表面接合的表面。
[0118] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。盖组件和壳体组件具有用于可拆卸地接合在一起的互补表面。
[0119] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。盖组件和壳体组件可被配置为卡接在一起。
[0120] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。盖组件和壳体组件可在盖组件的整个周长以及壳体组件的整个周长上卡接在一起。
[0121] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。盖组件和壳体组件可在盖组件以及壳体组件的部分周长或离散点处卡接在一起。
[0122] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。盖组件和壳体组件可被配置为利用多个单独元件在多个离散位置处彼此接合。
[0123] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。单个元件包括螺钉、销和螺纹插座及球。
[0124] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。盖组件和壳体组件可被配置为在多个离散位置或多列互结构处彼此接合。
[0125] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。互锁结构包括卡扣配合夹、钩环结构或者帽杆结构。
[0126] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。盖组件包括显示器。
[0127] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。盖组件包括电池和被配置为容纳电池的电池室,电池室门被配置为打开以允许电池滑入电池室。
[0128] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括被配置为与电池室门接合的电池室垫圈
[0129] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体结构包括Y形板。
[0130] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。Y形板包括图像处理和传输电路
[0131] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。成对照相机中的第一和第二照相机联接到位于壳体组件内的Y形板上。
[0132] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一照相机通过第一照相机支架联接到Y形板上而第二照相机通过第二照相机支架联接到Y形板上。
[0133] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机联接到Y形板上。
[0134] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机通过投影机支架联接到Y形板上。
[0135] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括被配置为为手术工具提供电子控制的电连接器
[0136] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。电连接器被配置为接触手术工具上的多个电触点
[0137] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。电连接器被配置为利用手术工具发送和接收电控制信号。电控制信号可改变手术工具的速度。
[0138] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。电连接器联接到Y形板上。
[0139] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具上的电触点位于手术工具的近端表面上。活动元件位于手术工具的远端。
[0140] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具上的电触点位于邻近用于与鞍座可拆卸式接合的表面的手术工具的上表面上。
[0141] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具上的电触点位于邻近手术工具手柄的手术工具的下表面上。
[0142] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。电连接器可改变以形成电触点。
[0143] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。电触点是弹簧加载或者悬臂式的。
[0144] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具可进行设计或改变以将电触点设置为与工具承载的追踪装置接合。
[0145] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座包括被配置为接收由此经过的电连接器的开口。
[0146] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。电连接器被配置为经过鞍座上的开口以接触手术工具上的电触点。
[0147] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座包括被配置为接触电连接器的导电部分。
[0148] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座的导电部分被配置为接触手术工具上的多个电触点。
[0149] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括用户界面。
[0150] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用户界面包括按钮和显示器。
[0151] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用户界面包括触摸屏。
[0152] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用户界面包括多个LED和开关
[0153] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体包括多个排气孔。
[0154] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括配置为无线数据传输的天线。
[0155] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。天线位于壳体内。
[0156] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括配置为照相机信号无线数据传输的天线。
[0157] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括被配置为接收对应于投影机指令的无线数据的天线。
[0158] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体包括被配置为在手术工具操作期间冷却工具承载的追踪装置的散热器。
[0159] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。散热器接触投影机。
[0160] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括位于第一照相机上的第一广角镜头和位于第二照相机上的第二广角镜头。
[0161] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括位于第一照相机上的第一红外滤波器和位于第二照相机上的第二红外滤波器。
[0162] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括垫圈。
[0163] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。垫圈为弹性材料。
[0164] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。垫圈与Y形板接合。
[0165] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。垫圈与壳体接合。
[0166] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。垫圈位于壳体上并被配置为当壳体与鞍座接合时接触鞍座。
[0167] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。垫圈被配置为与被配置为接触手术工具上多个电触点的电连接器接合。
[0168] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体可被配置为与智能手机或台式计算机可拆卸地接合。
[0169] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为向智能手机或台式计算机发送和接收数据。
[0170] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为向智能手机或台式计算机传输数据以在智能手机或台式计算机的屏幕上显示与CAS程序有关的信息。
[0171] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用于与鞍座上的表面接合的壳体表面具有互补形状以与鞍座上的渐缩表面接合。
[0172] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用于与鞍座上的表面接合的客体表面具有互补形状以与从鞍座近端伸向鞍座远端的、鞍座上的两个长突出部接合。
[0173] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用于与鞍座上的二轨道接合的壳体二轨道具有互补形状以与鞍座上的两个导轨接合。
[0174] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用于与鞍座上的表面接合的壳体表面具有互补形状以与鞍座上的前渐缩部和后渐缩部接合。
[0175] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体包括用于与鞍座的近端表面接合的后表面。
[0176] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括被配置为将壳体和鞍座锁定在一起的锁。
[0177] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。锁是弹簧加载的。
[0178] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。锁可以是被配置为通过凸轮手柄的旋转运动将壳体锁定到鞍座上的凸轮。
[0179] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。锁可以是位于壳体上、被配置为与鞍座上的对应横向槽接合的锁销。
[0180] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。锁可以是被配置为与鞍座上的对应槽接合的悬臂锁。
[0181] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。悬臂锁可被配置为可拆卸地卡入到鞍座上的对应槽内。
[0182] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。悬臂锁位于用于与鞍座的表面接合的壳体上。
[0183] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。悬臂锁位于壳体一侧。
[0184] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括被配置为在壳体和鞍座之间开锁的锁开关(lock release)。
[0185] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括位于壳体表面的一部分上、用于接合鞍座上的表面的衬套材料。
[0186] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。当手术工具联接到鞍座上并且壳体与鞍座接合时,照相机位于手术工具活动元件的下方。
[0187] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。当手术工具联接到鞍座上并且壳体与鞍座接合时,第一照相机的中心和第二照相机的中心位于手术工具活动元件下方大约0mm到大约5mm。
[0188] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。来自成对照相机的输出包括来自照相机的原始图像数据。
[0189] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。来自成对照相机的输出包括来自照相机的串流图像数据。
[0190] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。来自第一照相机的输出通过第一照相机信号传递至位于工具承载的追踪装置外部的电子图像处理器,而来自第二照相机的输出通过第二照相机信号传递至位于工具承载的追踪装置外部的电子图像处理器。
[0191] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。来自第一照相机的输出和来自第二照相机的输出可通过组合式照相机信号传递至位于工具承载的追踪装置外部的电子图像处理器。
[0192] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括图像处理器,其被配置为分析来自照相机的图像数据来识别一个或多个追踪元件以及将一个或多个追踪元件的图像数据转换为相对于工具承载的追踪装置位置的数学坐标。
[0193] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。图像处理器位于工具承载的追踪装置的壳体内。
[0194] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。图像处理器位于工具承载的追踪装置的壳体外部。
[0195] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器与壳体的外表面一体形成。
[0196] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器配置为相对于壳体的外表面倾斜。
[0197] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可被配置为提供输出,该输出包括位于手术工具活动元件上方和下方的至少一个视觉可见的指示。
[0198] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可被配置为根据图像数据在成对照相机提取图像数据的33ms内提供输出。
[0199] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括无菌电池漏斗(funnel),其被配置为与也不放假壳体接合并可变化为允许电池通过通道的内部体积滑向壳体的电池室。
[0200] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体被配置为机械连接到手术工具上。
[0201] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体被配置为电连接到手术工具上。
[0202] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体被配置为机械和电连接到手术工具上。
[0203] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括电源管理单元,其被配置为从电池接收电能并分配电能以给成对照相机、投影机、显示器和手持式手术工具的速度控制器提供电能。
[0204] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括清洁附件,其被配置为与用于接合鞍座表面的壳体表面可拆卸地接合。
[0205] 总的来说,在一个实施方式中个,工具承载的追踪装置包括壳体,其具有与鞍座可拆卸式接合的表面。鞍座可被配置为与手术工具的一部分接合。如下布置的第一照相机和第二照相机,其中第一照相机和第二照相机中的每一个都提供选择用于观察选择用于计算机辅助手术程序的基本上所有的手术区域的图像输出。投影机可被配置为至少部分地在手术视场内提供输出。
[0206] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括位于壳体内或与其通讯的电子图像处理器,其被配置为从两个照相机中的每一个接收输出并使用来自供计算机辅助手术程序使用的两个照相机的至少一部分输出执行图像处理操作。
[0207] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一照相机和第二照相机的视场内的成像物体距第一和第二照相机大约70mm到大约270mm。
[0208] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一照相机和第二照相机的视场内的成像物体距第一和第二照相机大约50mm到大约250mm。
[0209] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用于与手术工具的一部分可拆卸式接合的表面可成形为形成与手术工具的一部分或者选择为与壳体接合的变形手术工具互补的曲线。
[0210] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。一部分手术工具是可变化的以实现与壳体表面的机械式接合和/或可拆卸的电子接合。
[0211] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用于与一部分手术工具可拆卸式接合的表面是可修改和配置的,因此在该表面联接到手术工具上时,手术工具的至少一部分活动部分位于水平视场和竖直视场内。
[0212] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具的至少一部分活动段为计算机辅助手术程序期间使用的几乎所有的手术工具活动元件。
[0213] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机输出基本全部位于水平视场和竖直视场内。
[0214] 该实施方式及其他实施方式可包括投影机输出包括如下的一个或多个:来自投影机的输出包括投影的切割线、文字、图形或单色画面、网格和轴线以及引导线中的一个或多个。
[0215] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一照相机的视轴和第二照相机的视轴可相对于大体平行于壳体的纵向轴线或者附接到壳体上的手术工具的纵向轴线的线朝向彼此倾斜。
[0216] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一照相机的视轴和第二照相机的视轴可相对于大体平行于壳体的纵向轴线的线以介于大约0°到大约20°之间的角度朝向彼此倾斜。
[0217] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一照相机的视轴和第二照相机的视轴可相对于大体平行于与联接到壳体上的手术工具相连的仪器的纵向轴线的线以介于大约0°到大约20°之间的角度朝向彼此倾斜。
[0218] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机置于壳体内。
[0219] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机置于壳体内并且来自投影机的输出处于第一照相机和第二照相机之间的位置。
[0220] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。来自投影机的输出更靠近第一照相机或者第二照相机。
[0221] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。来自投影机的输出进行投影以出现在与附接到壳体上的手术工具相连的活动元件的前面。
[0222] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。来自投影机的输出进行投影以出现在与附接到壳体上的手术工具相连的活动元件上或其附近。
[0223] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。来自投影机的输出适于投影在患者的解剖结构的一部分上或者手术场景内的手术区域表面上或其内。
[0224] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。解剖结构的一部分为骨头。
[0225] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。修改后的输出可出于弯曲度、粗糙度或者解剖结构状况进行调整。
[0226] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可置于壳体内,位于包含第一照相机和第二照相机的平面上方。
[0227] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可置于壳体内,位于包含第一照相机和第二照相机的平面在下方。
[0228] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。当手术工具联接到壳体上时,经过照相机轴线的水平视场大体平行于由经过手术工具的活动元件轴线的水平面限定的平面平行或与其成锐角。
[0229] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括位于壳体上的显示器。
[0230] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器进一步包括触摸屏。
[0231] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一照相机和第二照相机位于壳体内。
[0232] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器可被配置为提供进包括来自工具承载的追踪计算机辅助手术(CAS)处理步骤的信息的视觉输出。
[0233] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器可被配置为为与CAS步骤有关的手术工具的使用者提供指导。
[0234] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器可被配置为为手术工具的使用者提供指导以调整手术工具的速度。
[0235] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器可被配置为为与CAS数据有关的手术工具使用者提供指导,这些数据是由工具承载的追踪装置收集并在CAS手术期间进行评估的。
[0236] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机和显示器可被配置为为手术工具的使用者提供视觉指示。
[0237] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被进一步配置为控制和处理计算机辅助手术数据。并且工具承载的追踪装置或者与工具承载的追踪装置通讯的处理系统可被配置为在计算机辅助手术程序期间实时评估CAS数据。
[0238] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。评估CAS数据包括比较由工具承载的追踪装置接收的数据和使用计算机辅助手术的手术计划提供的数据。
[0239] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为处理与来自成对照相机的一个或多个视觉数据有关的数据、来自位于工具承载的追踪装置上的传感器的数据、以及与手术工具的工作特性有关的数据。
[0240] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具可被配置为从工具承载的追踪装置接收控制信号以便根据CAS数据调整手术工具的性能参数。
[0241] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括位于工具承载的追踪装置和手术工具之间的电子界面以将来自工具承载的追踪装置的控制信号传递到手术工具上来控制手术工具的操作。性能参数可进一步包括改变工具切削速度或者停止工具操作。
[0242] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为确定计算机辅助手术(CAS)处理模式。
[0243] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。确定CAS处理模式可基于如下的一个或多个评估:手术区域内的物理参数,例如通过附接于其上的参考框架在区域内追踪的元件的位置或者位置的组合,参考框架输入,提取投影图像,传感器探测到的动作,来自计算的动作检测,计算机辅助手术程序的总进展,来自先前准备的计算机辅助手术计划的测量或者预测偏差。
[0244] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。确定CAS处理模式选择多个预定处理模式中的一个。
[0245] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。预定处理模式可以是悬停模式、部位接近模式和实际步骤模式。
[0246] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。预定处理模式可以是悬停模式并且工具承载的追踪装置被配置为接收和使用悬停模式CAS算法处理数据。
[0247] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。装置被进一步被配置为为手术工具使用者提供以将悬停模式CAS算法应用到使用工具承载的追踪装置接收到的数据为结果给出的输出。
[0248] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。预定处理模式可以是部位接近模式并且工具承载的追踪装置被配置为接收和使用部位接近模式CAS算法处理数据。
[0249] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置被进一步配置为为手术工具使用者提供以将部位接近模式CAS算法应用到使用工具承载的追踪装置接收到的数据为结果给出的输出。
[0250] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。预定处理模式可以是实际步骤模式并且工具承载的追踪装置被配置为接收和使用实际步骤模式CAS算法处理数据。
[0251] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置被进一步配置为为手术工具使用者提供以将实际步骤模式CAS算法应用到使用工具承载的追踪装置接收到的数据为结果给出的输出。
[0252] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可如此配置以至于每一个预定处理模式都可调整工具承载的追踪装置承载的处理系统或者与工具承载的追踪装置通讯的计算机辅助手术计算机所采用的一个或多个处理因素。
[0253] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪CAS处理模式因素可选自下方的一个或多个:照相机帧长,工具承载的追踪照相机定向,根据要求的调整对照相机软件程序或固件进行的调整,对工具承载的追踪照相机或其他照相机图像输出的调整以改变照相机的水平视场、竖直视场或者水平以及竖直视场内的感兴趣区域的大小,用于可调整镜头调整或定位的驱动信号,图像帧频,图像输出质量,刷新速率,抓帧速率,参考框架2,参考框架1,on参考框架基准选择,off参考框架基准选择,可见光谱处理,IR光谱处理,反射光谱处理,LED或者照明光谱处理,手术工具马达/致动器速度和方向,总的CAS手术进展,特定的CAS步骤进展,图像数据阵列修改,工具承载的追踪微型投影机刷新速率,工具承载的追踪微型投影机精度,一种或多种图像分割技术,基于CAS进展的、一个或多个图像部分的基于逻辑抽取,信噪比调整,一个或多个图像放大过程,一个或多个图像过滤过程,对图像速率、像素或者子像素视觉处理的动态实时增强或减小应用加权平均或者其他因素,手颤补偿,对锯、钻头或者其他电动手术工具的基于仪器的噪声补偿以及单独或者任一组合地基于来自工具承载的追踪信息的振动补偿过程。
[0254] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置被进一步被配置为基于选定一定预定处理模式的结果调整提供给使用者的输出。
[0255] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可被配置为向使用者提供输出。
[0256] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为基于投影机输出显示期间给出的手术部位的物理特性调整投影机输出。
[0257] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。物理特性可以是如下的一个或多个,投影机输出可获得的一部分部位形状;投影机投影区域的地形和投影机相对于投影机输出可获得的部位部分的定位。
[0258] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可被配置为投影输出,该输出包括当手术工具用于手术部位时,手术工具的使用者可见的信息。
[0259] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可被配置为投影输出,该输出包括对手术工具使用者可见的、用来根据手术计划指示位置、相对运动、定位或与手术工具的活动元件在手术区域定位有关的其他引导参数的信息。
[0260] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为在与膝盖有关的手术程序期间改变对使用者的CAS输出。
[0261] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被进一步配置为将输出显示在工具承载的追踪装置的显示器或移动装置屏幕上显示的图形用户界面上。
[0262] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为在与膝盖有关的手术程序期间改变CAS处理技术或对使用者的输出。
[0263] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为改变对使用者的CAS输出,以及根据使用者在膝盖上进行的计算机辅助手术程序的一个或多个步骤的结果改变CAS处理技术,包括:形成远端股骨切口,形成远端股骨前部切口,形成远端股骨后部外髁切口,形成远端股骨后部内髁切口,形成远端股骨前部斜切口,形成远端股骨后部外髁斜切口,形成远端股骨后部内髁斜切口,以及形成近端胫骨切口。
[0264] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为改变对使用者的CAS输出,以及根据使用者在膝盖上执行的计算机辅助手术程序的一个或多个步骤的结果改变CAS处理技术,包括:形成远端股骨切口,形成远端股骨前部切口,形成远端股骨后部外髁切口,形成远端股骨后部内髁切口,形成远端股骨前部斜切口,形成远端股骨后部外髁斜切口,形成远端股骨后部内髁斜切口,形成远端股骨开槽切口(在需要时),在远端股骨稳定柱上钻出空腔,形成近端胫骨切口,形成近端胫骨脊(keel)切口或者钻出近端胫骨孔。
[0265] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为在与肩、髋、踝、脊椎或肘中的一个有关的CAS OTT实现的手术程序期间改变对使用者的CAS输出。
[0266] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为在与肩、髋、踝、脊椎或肘中的手术程序期间改变CAS处理技术或者对使用者的输出。
[0267] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括位于工具承载的追踪装置内的处理系统,其被配置为评估与CAS手术有关的数据。
[0268] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括电子指令,其包含在可接入与工具承载的追踪装置通讯的处理系统的电子存储器内、与CAS处理步骤的性能有关。
[0269] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置可进一步包括与工具承载的追踪装置通讯的处理系统,其被配置为评估与CAS手术有关的数据。
[0270] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括电子指令,其包含在可接入与工具承载的追踪装置通讯的处理系统的电子存储器内,与CAS处理步骤的性能有关。
[0271] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置显示被配置为工具承载的追踪装置使用者的输入装置。
[0272] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可在倾斜基部上置于壳体内。
[0273] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投射器是微型投射器。
[0274] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机输出可以激光形式提供。
[0275] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。选择一部分手术工具,因此在与手术工具一起使用时,照相机和投影机可置于与手术工具相连的活动元件下方或其一侧。
[0276] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。选择一部分手术工具,因此在与手术工具一起使用时,照相机和投影机可置于与手术工具相连的活动元件下方或其一侧。
[0277] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置可进一步包括位于壳体内的通信元件,其被配置为向与壳体分离的部件提供与图像处理操作有关的信息。
[0278] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。通信元件可无线地提供往返于与壳体分离的部件的信息。
[0279] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。通信元件可经由有线连接给与壳体分离的部件提供信息。
[0280] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。与壳体分离的部件可以是计算机,其包含计算机可读介质形式的、与使用手术工具活动段的计算机辅助手术信息的使用有关的指令。
[0281] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体内的通信元件可被配置为向与壳体分离的部件提供与图像处理操作有关的信息。
[0282] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置可进一步包括位于壳体内的通信元件,其被配置为接收并向投影机提供指令从而至少部分地在第一照相机和第二照相机的视场内形成输出,该输出包括与使用来自电子图像处理器操作的输出进行的计算机辅助外科处理步骤有关的至少一个视觉可见的指示。
[0283] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括具有触发器以及由触发器的操作进行控制的活动元件的手术工具。壳体可以可拆卸式接合的方式与手术工具附接。
[0284] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一和第二照相机布置提供包含至少一部分活动元件的竖直视场和水平视场。
[0285] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。水平视场和竖直视场可选择为看见包含了基本所有的活动元件的体积。
[0286] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。经过照相机轴线的水平视场大体平行于由经过活动元件轴线的水平面限定的平面或与其成锐角。
[0287] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一照相机和第二照相机设置在壳体内以便位于活动段的纵向轴线的任一侧。
[0288] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一照相机朝向活动段的纵向轴线倾斜。
[0289] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可大体上与活动段的纵向轴线水平对准地位于壳体内。
[0290] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可以与活动段的纵向轴线成一定角度的收敛关系位于壳体内。
[0291] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置可进一步包括配置在该装置内用来控制工具操作的电子设备、通讯设备和软件构件。
[0292] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置可进一步包括配置为与触发器协作的触觉反馈机构。
[0293] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置可进一步包括被配置为更换手术工具触发器的触觉反馈机构。
[0294] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。触觉反馈机构可进一步包括与机构内的剪式连杆相联的至少一个复位元件。
[0295] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。触觉反馈机构可进一步包括至少一个约束元件,其与机构内的剪式连杆相联以便可控地改变移动范围或者连杆响应性。
[0296] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该触觉反馈机构被配置为与触发器并排放置。
[0297] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该触觉反馈机构被配置为放置在触发器上方。
[0298] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该机构的运动特性可传递至壳体内的部件。
[0299] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。选择一部分手术工具,因此在与手术工具一起使用时,照相机和投影机可置于与手术工具相连的活动元件下方。
[0300] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。选择一部分手术工具,因此在与手术工具一起使用时,照相机和投影机可置于与手术工具相连的活动元件下方或其一侧。
[0301] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。通信元件可被配置为无线地、通过蓝牙、通过wifi或者通过超宽频技术提供信息。
[0302] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。视觉可见的指示对使用者是可见的。
[0303] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。视觉可见的指示对成对照相机是可见的。
[0304] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括联接到壳体或位于其内的传感器。
[0305] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。传感器可选自如下的组,包括倾角计、陀螺仪、双轴陀螺仪、三轴陀螺仪或其他多轴陀螺仪、单轴-双轴-三轴或多轴加速计、电位计和被配置为提供与工具承载的追踪装置有关的、翻转、倾斜、偏转、定位或振动信息中的一个或多个的MEMS仪器。
[0306] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具的活动元件为锯条、骨钻或钻头。
[0307] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体包括盖组件和壳体组件,壳体组件包括用于与鞍座上表面接合的表面。
[0308] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该组件和壳体组件具有用于可拆卸地接合在一起的互补表面。
[0309] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。盖组件和壳体组件可被配置为卡接在一起。
[0310] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。盖组件和壳体组件可在盖组件的整个周长以及壳体组件的整个周长上卡接在一起。
[0311] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。盖组件和壳体组件可在盖组件以及壳体组件的部分周长或离散点处卡接在一起。
[0312] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。盖组件和壳体组件可被配置为利用多个单独元件在多个离散位置处彼此接合。
[0313] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。单个元件包括螺钉、销和螺纹插座及球。
[0314] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。盖组件和壳体组件可被配置为在多个离散位置或多列互锁结构处彼此接合。
[0315] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。互锁结构包括卡扣配合夹、钩环结构或者帽杆结构。
[0316] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。盖组件包括显示器。
[0317] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。盖组件包括电池室门和被配置为容纳电池的电池室,电池室门被配置为打开以允许电池滑入电池室。
[0318] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括被配置为与电池室门接合的电池室垫圈。
[0319] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体结构包括Y形板。
[0320] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。Y形板包括图像处理和传输电路。
[0321] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。成对照相机中的第一和第二照相机联接到位于壳体组件内的Y形板上。
[0322] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一照相机通过第一照相机支架联接到Y形板上而第二照相机通过第二照相机支架联接到Y形板上。
[0323] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机联接到Y形板上。
[0324] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机通过投影机支架联接到Y形板上。
[0325] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括被配置为为手术工具提供电子控制的电连接器。
[0326] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。电连接器被配置为接触手术工具上的多个电触点。
[0327] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。电连接器被配置为利用手术工具发送和接收电控制信号。电控制信号可改变手术工具的速度。
[0328] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。电连接器联接到Y形板上。
[0329] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具上的电触点位于手术工具的近端表面上。活动元件位于手术工具的远端。
[0330] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具上的电触点位于邻近用于与鞍座可拆卸式接合的表面的手术工具的上表面上。
[0331] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具上的电触点位于邻近手术工具手柄的手术工具的下表面上。
[0332] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。电连接器可改变以形成电触点。
[0333] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。电触点是弹簧加载或者悬臂式的。
[0334] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具可被设计或修改为将电触点定位成与工具承载的追踪装置接合。
[0335] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座可包括被配置为接收经过其的电连接器的开口。
[0336] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。电连接器被配置为经过鞍座上的开口以接触手术工具上的电触点。
[0337] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座包括被配置为接触电连接器的导电部分。
[0338] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座的导电部分被配置为接触手术工具上的多个电触点。
[0339] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括用户界面。
[0340] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用户界面包括按钮和显示器。
[0341] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用户界面包括触摸屏。
[0342] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用户界面包括多个LEDs和开关。
[0343] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体包括多个排气孔。
[0344] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括配置为无线数据传输的天线。
[0345] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。天线位于壳体内。
[0346] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括配置为照相机信号无线数据传输的天线。
[0347] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括被配置为接收对应于投影机指令的无线数据的天线。
[0348] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体包括被配置为在手术工具操作期间冷却工具承载的追踪装置的散热器。
[0349] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。散热器接触投影机。
[0350] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括位于第一照相机上的第一广角镜头和位于第二照相机上的第二广角镜头。
[0351] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括位于第一照相机上的第一红外滤波器和位于第二照相机上的第二红外滤波器。
[0352] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括垫圈。
[0353] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。垫圈为弹性材料。
[0354] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。垫圈与Y形板接合。
[0355] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。垫圈与壳体接合。
[0356] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。垫圈位于壳体上并被配置为当壳体与鞍座接合时接触鞍座。
[0357] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。垫圈被配置为与被配置为接触手术工具上多个电触点的电连接器接合。
[0358] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体可被配置为与智能手机或台式计算机可拆卸地接合。
[0359] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为向智能手机或台式计算机发送和接收数据。
[0360] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为向智能手机或台式计算机传输数据以在智能手机或台式计算机的屏幕上显示与CAS程序有关的信息。
[0361] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用于与鞍座上的表面接合的壳体表面具有互补形状以与鞍座上的渐缩表面接合。
[0362] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用于与鞍座上的表面接合的客体表面具有互补形状以与从鞍座近端伸向鞍座远端的、鞍座上的两个长突出部接合。
[0363] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用于与鞍座上的二轨道接合的壳体二轨道具有互补形状以与鞍座上的两个导轨接合。
[0364] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用于与鞍座上的表面接合的壳体表面具有互补形状以与鞍座上的前渐缩部和后渐缩部接合。
[0365] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体包括用于与鞍座的近端表面接合的后表面。
[0366] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括被配置为将壳体和鞍座锁定在一起的锁。
[0367] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。锁是弹簧加载的。
[0368] 该实施方式及其他实施例可包括一个或多个下列特征,锁可以是被配置为通过凸轮手柄的旋转运动将壳体锁定到鞍座上的凸轮。
[0369] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。锁可以是位于壳体上、被配置为与鞍座上的对应横向槽接合的锁销。
[0370] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。锁可以是被配置为与鞍座上的对应槽接合的悬臂锁。
[0371] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。悬臂锁可被配置为可拆卸地卡入到鞍座上的相应槽内。
[0372] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。悬臂锁位于用于与鞍座的表面接合的壳体上。
[0373] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。悬臂锁位于壳体一侧。
[0374] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括被配置为在壳体和鞍座之间开锁的锁开关(lock release)。
[0375] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括位于壳体表面的一部分上、用于接合鞍座上的表面的衬套材料。
[0376] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。当手术工具联接到鞍座上并且壳体与鞍座接合时,照相机位于手术工具活动元件的下方。
[0377] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。当手术工具联接到鞍座上并且壳体与鞍座接合时,第一照相机的中心和第二照相机的中心位于手术工具活动元件下方大约0mm到大约5mm。
[0378] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。来自成对照相机的输出包括来自照相机的原始图像数据。
[0379] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。来自成对照相机的输出包括来自照相机的串流图像数据。
[0380] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。来自第一照相机的输出通过第一照相机信号传递至位于工具承载的追踪装置外部的电子图像处理器,而来自第二照相机的输出通过第二照相机信号传递至位于工具承载的追踪装置外部的电子图像处理器。
[0381] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。来自第一照相机的输出和来自第二照相机的输出可通过组合式照相机信号传递至位于工具承载的追踪装置外部的电子图像处理器。
[0382] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括图像处理器,其被配置为分析来自照相机的图像数据来识别一个或多个追踪元件以及将一个或多个追踪元件的图像数据转换为相对于工具承载的追踪装置位置的数学坐标。
[0383] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。图像处理器位于工具承载的追踪装置的壳体内。
[0384] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。图像处理器位于工具承载的追踪装置的壳体外部。
[0385] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器与壳体的外表面一体形成。
[0386] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器配置为相对于壳体的外表面倾斜。
[0387] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可被配置为提供输出,该输出包括位于手术工具活动元件上方和下方的至少一个视觉可见的指示。
[0388] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机可被配置为根据图像数据在成对照相机提取图像数据的33ms内提供输出。
[0389] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括无菌电池漏斗(funnel),其被配置为与也不放假壳体接合并可变化为允许电池通过通道的内部体积滑向壳体的电池室。
[0390] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体被配置为机械连接到手术工具上。
[0391] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体被配置为电连接到手术工具上。
[0392] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体被配置为机械和电连接到手术工具上。
[0393] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括电源管理单元,其被配置为从电池接收电能并分配电能以给成对照相机、投影机、显示器和手持式手术工具的速度控制器提供动
[0394] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置可进一步包括清洁附件,其被配置为与用于接合鞍座表面接合的壳体表面可拆卸地接合。
[0395] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。一般来说,在一个实施方式中,用于使用其上附接有工具承载的追踪装置的手持式手术工具进行计算机辅助手术过程(CAS)的方法包括,使用工具承载的追踪装置收集和处理CAS数据,追踪装置附接到鞍座上的使鞍座附接到手持式手术工具上,其中,数据包括来自位于工具承载的追踪装置内或联接于其上的成对照相机的数据。接下来,在计算机辅助手术过程中实时评估数据。接下来,使用选自如下至少两个的工具承载的追踪装置进行CAS有关操作:(1)控制工具的操作,控制工具的速度以及为用户提供与CAS步骤有关的引导;(2)控制工具的操作或速度或为使用者提供指导以调整工具速度;和(3)为手术工具的使用者提供与评估步骤有关的输出。
[0396] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该方法进一步包括将鞍座附接到手持式手术工具上。
[0397] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该方法进一步包括将工具承载的追踪装置附接到鞍座上。
[0398] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。控制工具的操作或速度包括,工具承载的追踪装置向手持式手术工具发送电子控制信号。
[0399] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手持式手术工具的电子控制信号包括用来停止手持式手术工具或使其减速的指令。
[0400] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。提供步骤进一步包括显示、投影或指示与计算机辅助手术处理步骤有关的输出中的一个或多个。
[0401] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。提供步骤大体上通过附接到手术工具上的工具承载的追踪装置提供给使用者。
[0402] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。提供步骤的输出进一步包括触觉指示、触感指示、声音指示或视觉指示中的一个或多个。
[0403] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。触觉指示包括温度指示。
[0404] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。触感指示包括力指示或振动指示。
[0405] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。提供输出步骤可通过工具承载的追踪装置的部件执行。
[0406] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该评估步骤进一步包括比较由工具承载的追踪装置接收的数据和使用计算机辅助手术的手术计划提供的数据。
[0407] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。在评估步骤其间执行的数据处理步骤可根据源自工具承载的追踪装置的信息进行修改。
[0408] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。信息与来自手术区域信息的视觉数据、源自工具承载的追踪装置上的传感器的数据、获得的与手术工具的工作特性有关的数据中的一个或多个有关。
[0409] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。输出可以是自动生成的用来响应于评估阶段的结果调整手术工具的性能参数的控制信号。
[0410] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。性能参数包括改变工具切割速度或者停止工具操作,提供步骤的输出进一步包括用来控制电动工具操作(改变切割速度和/或停止工具)的电子设备。
[0411] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该方法进一步包括,根据评估阶段的结果确定计算机辅助手术处理模式。
[0412] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。确定步骤可基于如下的一个或多个评估:(1)手术区域内的物理参数,例如通过附接于其上的参考框架(reference frames)在区域内追踪的元件的位置或者位置的组合,参考框架输入,(3)提取投影图像,传感器探测到的动作,来自计算的动作检测,计算机辅助手术程序的总进展,来自先前准备的计算机辅助手术计划的测量或者预测偏差。
[0413] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。确定步骤选择众多预定的处理模式中的一个。
[0414] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。预定处理模式可以是悬停模式、部位接近模式和有源步骤模式。
[0415] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。预定处理模式可以是悬停模式并且使用悬停模式CAS算法处理从工具承载的追踪装置接收的数据。
[0416] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。提供步骤包括作为将悬停模式CAS算法应用到使用工具承载的追踪装置接收的数据上的结果给出的输出。
[0417] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。预定处理模式可以是部位接近模式并且使用部位接近模式CAS算法处理从工具承载的追踪装置接收的数据。
[0418] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。提供步骤包括作为将部位接近模式CAS算法应用到使用工具承载的追踪装置接收的数据上的结果给出的输出。
[0419] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。预定处理模式可以是有源步骤模式并且使用有源步骤模式CAS算法处理从工具承载的追踪装置接收的数据。
[0420] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。提供步骤包括作为将有源步骤模式CAS算法应用到使用工具承载的追踪装置接收的数据上的结果给出的输出。
[0421] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。每一个预定处理模式都可调整工具承载的追踪装置承载的计算机辅助手术计算机或处理系统所采用的一个或多个处理因素。
[0422] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。OTT CAS处理模式因素可选自下方的一个或多个:照相机帧长,工具承载的追踪照相机定向,根据要求的调整对照相机软件程序或固件进行的调整,对工具承载的追踪照相机或其他照相机图像输出的调整以改变照相机的水平视场、竖直视场或者水平以及竖直视场内的感兴趣区域的大小,用于可调整镜头调整或定位的驱动信号,图像帧频,图像输出质量,刷新速率,抓帧速率,参考框架2,参考框架1,on参考框架基准选择,off参考框架基准选择,可见光谱处理,IR光谱处理,反射光谱处理,LED或者照明光谱处理,手术工具马达/致动器速度和方向,总的CAS手术进展,特定的CAS步骤进展,图像数据阵列修改,工具承载的追踪微型投影机刷新速率,工具承载的追踪微型投影机精度,一种或多种图像分割技术,基于CAS进展的、一个或多个图像部分的基于逻辑抽取,信噪比调整,一个或多个图像放大过程,一个或多个图像过滤过程,对图像速率、像素或者子像素视觉处理的动态实时增强或减小应用加权平均或者其他因素,手颤补偿,对锯、钻头或者其他电动手术工具的基于仪器的噪声补偿以及单独或者任一组合地基于来自工具承载的追踪信息的振动补偿过程。
[0423] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。输出是可基于一个预定处理模式的选择结果进行调整的。
[0424] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。使用工具承载的追踪装置上的投影机将输出提供给使用者。
[0425] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机输出是可基于投影机输出显示期间给出的手术部位的物理特性进行调整的。
[0426] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。物理特性可以是如下的一个或多个,投影机输出可获得的一部分尺寸的形状;投影机投影区域的地形和投影机相对于投影机输出可获得的部位部分的定位。
[0427] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机输出包括当手术工具用于手术部位时,手术工具的使用者可见的信息。
[0428] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机输出包括对手术工具使用者可见的、用来根据手术计划指示位置、相对运动、定位或与手术工具的活动元件在手术区域的定位有关的其他引导参数的信息。
[0429] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。向使用者输出CAS输出的步骤可以与膝盖有关的手术程序期间执行的上述步骤中的一个为结果进行变化。
[0430] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。提供输出的步骤可进一步包括在系统屏幕、OTT或者移动设备屏幕上的GUI界面上显示输出。
[0431] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。OTT CAS处理技术或者输出可以与膝盖有关的手术程序期间执行的上述步骤中的一个为结果进行变化。
[0432] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。对使用者输出CAS输出的步骤可以变化,并且OTT CAS处理技术或输出可以使用者在膝盖上进行的计算机辅助手术程序的一个或多个步骤的结果进行改变,该手术进一步包括,形成远端股骨切口,形成远端股骨前部切口,形成远端股骨后部外髁切口,形成远端股骨后部内髁切口,形成远端股骨前部斜切口,形成远端股骨后部外髁斜切口,形成远端股骨后部内髁斜切口,以及形成近端胫骨切口。
[0433] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。对使用者输出CAS输出的步骤可以变化,并且OTT CAS处理技术或输出可以使用者在膝盖上进行的计算机辅助手术程序的一个或多个步骤的结果进行改变,包括,形成远端股骨切口,形成远端股骨前部切口,形成远端股骨后部外髁切口,形成远端股骨后部内髁切口,形成远端股骨前部斜切口,形成远端股骨后部外髁斜切口,形成远端股骨后部内髁斜切口,形成远端股骨开槽切口(在需要时),在远端股骨稳定柱上钻出空腔,形成近端胫骨切口,形成近端胫骨脊切口或者钻出近端胫骨孔。
[0434] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。向使用者输出CAS输出的步骤可以与肩、髋、踝、脊椎或肘中的一个有关的手术程序期间执行的一个上述步骤为结果进行变化。
[0435] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。OTT CAS处理技术或输出可以与肩、髋、踝、脊椎或肘中的一个有关的手术程序期间执行的一个上述步骤为结果进行变化。
[0436] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。评估数据的步骤可使用处理系统在工具承载的追踪装置内进行。
[0437] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。可以有包含在可接入处理系统的电子存储器内、与OTT CAS处理步骤的性能有关的电子指令。
[0438] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。评估数据的步骤可使用与工具承载的追踪装置通讯的处理系统进行。
[0439] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。可以有包含在可接入处理系统的电子存储器内、与OTT CAS处理步骤的性能有关的电子指令。
[0440] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该方法进一步包括CAS程序将要进行的那部分骨头或组织的位置:确定手持式手术工具的位置;计算那部分骨头或组织的位置与手持式手术工具位置之间的距离;如果那部分骨头或组织与手持式手术工具之间的距离大于第一临界距离,将手持式手术工的模式设置为正常追踪模式;如果那部分骨头或组织与手持式手术工具之间的距离小于第一临界距离且大于第二临界距离,将手持式手术工的模式设置为强化追踪模式;以及,如果那部分骨头或组织与手持式手术工具之间的距离大于第二临界距离,将手持式手术工的模式设置为切割模式。
[0441] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。正常追踪模式和强化追踪模式允许选自下组的辅助任务,该组包括:计算股骨和胫骨间的动作,再次校准参考框架,以及确定手持式手术工具接近配准平台。切割模式不允许选自下组的辅助任务,该组包括:计算股骨和胫骨间的动作,再次校准参考框架,以及确定手持式手术工具接近配准平台。切割模式不允许辅助任务。
[0442] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。将模式设置为正常追踪模式和强化追踪模式包括关闭手持式手术工具的马达控制功能。将模式设置为切割模式包括启动手持式手术工具的马达控制功能。
[0443] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。将模式设置为正常追踪模式包括关闭与手持式手术工具相连的二维引导图形界面(GUI)。将模式设置为强化追踪模式和切割模式包括打开与手持式手术工具相连的二维引导GUI。
[0444] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。将模式设置为正常追踪模式和强化追踪模式包括关闭手持式手术工具上的投影机。将模式设置为切割模式包括打开投影机。
[0445] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。将模式设置为正常追踪模式包括关闭手持式手术工具上的显示器。将模式设置为强化追踪模式和切割模式包括打开显示器。
[0446] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。将模式从正常追踪模式变化为强化追踪模式包括增加适用于手持式手术工具的引导和错误计算的资源。
[0447] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。将模式从强化追踪模式变化为切割模式包括增加适用于引导和错误计算的资源、工具马达控制器、与手持式手术工具相连的二维指导图形界面以及手持式手术工具上的投影机或显示器。
[0448] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一临界距离可大于200mm并且第二临界距离为100mm到200mm。
[0449] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第二临界距离为70mm到100mm。
[0450] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第二临界距离为10mm到0mm。
[0451] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该方法进一步包括在确定将进行手术的那部分骨头或组织的位置之前设定第一临界距离和第二临界距离。
[0452] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该方法进一步包括,在预定的空间定向上将包括一个或多个患者位置标记的参考框架附接到那部分骨头或组织上,其中确定那部分骨头或组织的位置包括确定参考框架的位置。
[0453] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该方法进一步包括,使用多个照相机来确定一个或多个位置标记的位置。
[0454] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。多个照相机处于壳体会或联接于其上。
[0455] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。CAS过程将在关节上进行。
[0456] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。关节涉及膝、肩、髋、踝、脊椎或肘中的一个。
[0457] 一般来说,在一个实施方式中,用于将工具承载的追踪装置附接到手术工具的方法,包括,将鞍座附接到手术工具上,将工具承载的追踪装置附接到鞍座上,验证手术工具、鞍座或工具承载的追踪装置的一个或多个特征。
[0458] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该方法进一步包括,当工具承载的追踪装置附接到鞍座上以在工具承载的追踪装置上形成回路时,鞍座上的表面特征与工具承载的追踪装置上的表面特征接触。
[0459] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该方法进一步包括,鞍座上的多个隆起以及工具承载的追踪装置上的多个相应悬臂,鞍座上的多个隆起与工具承载的追踪装置上的多个悬臂的接触推动多个悬臂扳动一个或多个开关或者形成一个或多个在工具承载的追踪装置上接通一个或多个回路的电接触。
[0460] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。表面特征为鞍座上的磁体,工具承载的追踪装置上的表面特征为簧片开关,鞍座上的磁体与工具承载的追踪装置上的簧片开关的接触接通工具承载的追踪装置上的回路。
[0461] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。表面特征为鞍座上外露的触点或表面安装的弹簧触点,工具承载的追踪装置上的表面特征为互补的外露触点或表面安装的弹簧触点,鞍座上的表面特征与工具承载的追踪装置上的表面特征形成接通工具承载的追踪装置上的回路的电触点。
[0462] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该方法进一步包括利用工具承载的追踪装置上的逻辑处理器检验闭合回路的电触点。
[0463] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。逻辑处理器包括一个或多个非易失存储器、"可熔链式"的PROM或UV可擦除PROM。
[0464] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。电接触包括一个或多个逻辑处理器、RAM、非易失存储器和传感器。
[0465] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。闭合回路位于鞍座或工具上,因此闭合回路与工具承载的追踪装置相互作用。
[0466] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。检验包括证实工具承载的追踪装置是可靠的。
[0467] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。检验包括工具承载的追踪装置传递嵌入的序号、电子签名或使该装置可用的钥匙。
[0468] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。检验包括证实工具承载的追踪装置是有许可的。
[0469] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。检验包括证实手术工具为基于手术计划的预期手术工具。
[0470] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。检验包括证实手术工具为基于用户偏好的预期手术工具。
[0471] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。检验包括证实工具承载的追踪装置与鞍座正确匹配。
[0472] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。检验包括工具承载的追踪装置和手术工具之间电子交换数据。
[0473] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。检验包括每当鞍座连接到工具承载的追踪装置时提供不可逆的配准。
[0474] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。检验包括工具承载的追踪装置从手术工具或鞍座接收与如下的一个或多个对应的电子数据:手术工具的商标、模型以及类型。
[0475] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该方法进一步包括,如果手术工具的商标、模型或类型不是手术计划中预期的手术工具商标、模型或类型,发出警报。
[0476] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该方法进一步包括使用工具承载的追踪装置上的成对照相机光学确定工具活动元件的类型。
[0477] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该方法可进一步包括如果手术工具的商标、模型或类型不是手术计划中预期的手术工具的商标、模型或类型则生成警报。
[0478] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该方法进一步包括比较工具活动元件和手术计划,以及证实活动元件为手术计划中预期的活动元件。
[0479] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该方法进一步包括使用手持式手术工具进行CAS程序。
[0480] 一般来说,在一个实施方式中,工具承载的追踪与引导跟踪装置包括具有与鞍座上的表面接合的表面的壳体,当壳体联接到鞍座上时,用于与鞍座接合的壳体表面上的一个或多个表面特征被配置为接触鞍座上一个或多个对应的表面特征,以及位于该壳体内或与其相联的一对照相机,其中当壳体联接到鞍座上时,这对照相机可处于合适位置以提供具有如下视场的图像输出,该视场包括联接到鞍座上的手术工具活动元件的至少一部分。
[0481] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。壳体表面上的表面特征被配置为,当工具承载的追踪装置附接到鞍座上并且鞍座上的表面特征接触壳体表面上表面特征时接通回路。
[0482] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座表面特征为鞍座上的隆起,壳体表面特征为悬臂,其中悬臂如此配置因此鞍座上的隆起与工具承载的追踪装置上的悬臂的接触推动悬臂扳动开关或者形成接通工具承载的追踪装置上的回路的电接触。
[0483] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括鞍座上的多个隆起和壳体表面上的多个对应悬臂。悬臂如此配置,因此鞍座上的多个隆起与工具承载的追踪装置上的多个悬臂的接触推动多个悬臂扳动一个或多个开关或者形成一个或多个在工具承载的追踪装置上接通一个或多个回路的电接触。
[0484] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座表面特征为磁体而壳体表面特征为簧片开关。簧片开关如此配置,因此鞍座上的磁体与工具承载的追踪装置上的簧片开关的接触在工具承载的追踪装置上形成回路。
[0485] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。表面特征为鞍座上的外露触点或表面安装的弹簧触点,而壳体上的表面特征为互补的外露触点或表面安装的弹簧触点。该装置如此配置因此鞍座上的表面特征与壳体上的表面特征的接触形成接通工具承载的追踪装置上回路的电接触。
[0486] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该装置进一步包括位于工具承载的追踪装置上的逻辑处理器,其被配置为检验闭合回路的电接触。
[0487] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。逻辑处理器包括一个或多个非易失存储器、"可熔链式"的PROM或UV可擦除PROM。
[0488] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。电触点包括一个或多个逻辑处理器、RAM、非易失存储器和传感器。
[0489] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。闭合回路位于鞍座或工具上,因此闭合回路与工具承载的追踪装置相互作用。
[0490] 一般来说,在一个实施方式中,手术工具的鞍座包括用于与手术工具的外壳接合的内表面,用来允许接近手术工具上的一个或多个连接器的一个或多个开口,以及具有一个或多个特征或轮廓的外表面,其被配置为与工具承载的追踪壳体的表面上的一个或多个特征或轮廓对应匹配。
[0491] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座包括塑料。
[0492] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座包括ABS塑料。
[0493] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座包括不锈
[0494] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具上的一个或多个连接器为机械连接器。
[0495] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具上的一个或多个连接器为电连接器。
[0496] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。当鞍座联接到工具承载的追踪装置上时,一个或多个开口被工具承载的追踪壳体盖住。
[0497] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。一个或多个特征或轮廓包括鞍座上的渐缩表面。
[0498] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。一个或多个特征或轮廓包括鞍座上从鞍座近端伸向鞍座远端的两个长突出部。
[0499] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。一个或多个特征或轮廓包括鞍座上的两个导轨。
[0500] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。一个或多个特征或轮廓包括鞍座上的前渐缩部和后渐缩部。
[0501] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。一个或多个特征或轮廓包括鞍座上的前部球形物、前渐缩部和后渐缩部。
[0502] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座进一步包括被配置为将壳体和鞍座锁定在一起的锁。
[0503] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。锁是弹簧加载的。
[0504] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。锁可以是被配置为通过凸轮手柄的旋转运动将壳体锁定到鞍座上的凸轮。
[0505] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。锁可以是位于壳体上被配置为与鞍座中的对应横向凹槽接合的锁定销。
[0506] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。锁可以是被配置为与鞍座中的对应凹槽接合的悬臂锁。
[0507] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。悬臂锁可被配置为可拆卸地卡扣入鞍座中的相应凹槽内。
[0508] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。悬臂锁位于用于与鞍座的表面接合的壳体表面上。
[0509] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座进一步包括位于壳体表面近端上用于接合鞍座表面的两个悬臂锁。
[0510] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座进一步包括位于壳体表面近端上用于接合鞍座表面的一个悬臂锁。
[0511] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。悬臂锁位于壳体侧部。
[0512] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座包括位于壳体侧部的两个悬臂锁。
[0513] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座进一步包括锁释放件。
[0514] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座进一步包括位于一部分外部鞍座表面上用于与壳体接合的衬套材料。
[0515] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。一个或多个开口可被配置为允许接近手术工具的顶部部分。
[0516] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。一个或多个开口可被配置为允许接近手术工具的下侧。
[0517] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。一个或多个开口可被配置为允许接近手术工具的端帽。
[0518] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。具有一个或多个特征或轮廓的外表面可被配置为可滑动接合工具承载的追踪壳体表面上的对应的一个或多个特征或轮廓并与其配合。
[0519] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。具有一个或多个特征或轮廓的外表面可被配置为卡扣在工具承载的追踪壳体表面上的对应的一个或多个特征或轮廓上并与其配合。
[0520] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座的外表面进一步包括被配置为接触工具承载的追踪装置上的对应特征的隆起。
[0521] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座的外表面进一步包括被配置为接触工具承载的追踪装置上的多个对应特征的多个隆起。
[0522] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座的外表面进一步包括磁体,其被配置为当鞍座与工具承载的追踪装置接合时与工具承载的追踪装置上的簧片开关相互作用。
[0523] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座的外表面进一步包括外露触点或表面安装的弹簧触点,其被配置为在鞍座与工具承载的追踪装置接合时与工具承载的追踪装置上的互补的外露触点或表面安装的弹簧触点接合。
[0524] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。鞍座进一步包括:被配置为接触手术工具上电触点的第一导电部分;被配置为接触工具承载的追踪壳体上电触点的第二导电部分;以及在第一导电部分和第二导电部分之间提供电连通的导电材料。
[0525] 一般来说,在一个实施方式中,被配置为联接到手持式手术工具上的追踪装置包括被配置为装配到追踪装置内部的Y形板,使Y形板臂之间的间距足够宽以适应手持式手术工具的卡盘或活动端,以及联接到Y形板每个臂上的第一照相机安装架和第二照相机安装架。
[0526] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。追踪装置进一步包括:与第一照相机安装架接合的第一照相机和与第二照相机安装架接合的第二照相机,其中,当手持式手术工具联接到鞍座并且追踪装置与鞍座接合时,与第一照相机安装架接合的第一照相机的中心和与第二照相机安装架接合的第二照相机的中心位于手持式手术工具的卡盘或活动端下方大约0mm到大约5mm。
[0527] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。追踪装置进一步包括:与第一照相机安装架接合的第一照相机和与第二照相机安装架接合的第二照相机。当手持式手术工具联接到鞍座并且追踪装置与鞍座接合时,与第一照相机安装架接合的第一照相机的中心和与第二照相机安装架接合的第二照相机的中心位于手持式手术工具的卡盘或活动端上方。
[0528] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一和第二照相机安装架各自具有选择为将所支撑的照相机相对于追踪装置置于合适位置的形状和长度,因此当追踪装置联接到鞍座和手术工具时,第一照相机和第二照相机各自具有与附接到追踪装置上的工具的主轴对准的视场。
[0529] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具的活动端包括钻。
[0530] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具的活动端包括铰刀。
[0531] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征,手术工具的活动端包括矢状的锯。
[0532] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具的活动端包括往复锯
[0533] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。手术工具的活动端包括摆动锯。
[0534] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。Y形板各臂间的间距足够宽以适应手持式手术工具的往复动作。
[0535] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。Y形板各臂间的间距足够宽以适应手持式手术工具的圆周动作。
[0536] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。Y形板各臂间的间距足够宽以适应手持式手术工具的摆动动作。
[0537] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。追踪装置具有被配置为容纳手术工具的卡盘或活动端的喉部,该喉部的尺寸为适应Y形板的臂。
[0538] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。追踪装置进一步包括与第一照相机安装架接合的第一照相机和与第二照相机安装架接合的第二照相机。
[0539] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。追踪装置进一步包括位于联接到Y形板上的追踪装置的壳体内的微型投影机。
[0540] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。追踪装置进一步包括位于追踪装置上的触摸屏。
[0541] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一照相机和第二照相机的视场距第一和第二照相机大约70mm到大约200mm。
[0542] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一照相机和第二照相机的视场距第一和第二照相机大约50mm到大约250mm。
[0543] 一般来说,在一个实施方式中,用于执行计算机辅助手术过程的系统,该系统包括具有壳体的工具承载的追踪装置,该壳体具有用于与鞍座上的表面接合的表面;以及位于壳体内或与其联接的一对照相机,其中,当壳体联接到鞍座上时,成对照相机处于合适位置以提供图像输出,该图像输出具有包括联接到鞍座的手术工具活动元件的至少一部分的视场,工具承载的追踪装置被配置为传递图像输出,以及系统计算机被配置为接收来自工具承载的追踪装置所传递的图像输出和在图像输出上执行图像处理功能,该系统计算机被配置为根据图像输出上的图像处理功能将指令传递到工具承载的追踪装置。
[0544] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置的系统进一步包括显示器。
[0545] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置的系统进一步包括投影机。
[0546] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。系统计算机的系统可被配置为运行追踪软件以确定工具承载的追踪装置的定位与定向。
[0547] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。追踪软件可根据成对照相机的图像输出确定定位与定向。
[0548] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被进一步配置为接收来自系统计算机的指令。
[0549] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。指令包括如下的一个或多个:用来投影图像的投影机的数据,用来在显示器上显示图像的数据,和与用来改变手术工具速度的控制信号对应的数据。
[0550] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。系统被配置为在关节上执行CAS程序。
[0551] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。关节涉及膝、肩、髋、踝、脊椎或肘中的一个。
[0552] 一般来说,在一个实施方式中,用于执行计算机辅助手术(CAS)程序的方法包括:与CAS程序有关的使用者利用与工具承载的追踪装置接合的手术工具执行步骤,该装置具有第一照相机和第二照相机,利用工具承载的追踪装置从第一和第二照相机中的一个或两个接收一个或多个图像,将来自工具承载的追踪装置的一个或多个图像传递至系统计算机,在一个或多个图像上进行图像处理以确定与使用系统计算机的CAS程序有关的步骤的意义(significance),确定与CAS有关的步骤的意义结果和工具承载的追踪装置以及使用者的指令,将指令传递到工具承载的追踪装置,以及工具承载的追踪装置接收指令并将该指令显示给使用者。
[0553] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该方法进一步包括在工具承载的追踪装置上的显示器上将指令显示给使用者。
[0554] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。该方法进一步包括使用工具承载的追踪装置上的投影机将指令投影给使用者。
[0555] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。指令包括如下的一个或多个:用于要投影的图像的数据;要显示的图像的数据,工具承载的追踪器的定位与定向数据,以及具有用于控制工具速度的指令的信号。
[0556] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。指令包括如下的一个或多个:用来投影图像的投影机数据,用来在显示器上显示图像的数据,和与用来改变手术工具速度的控制信号对应的数据。
[0557] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。CAS过程将在关节上进行。
[0558] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。关节涉及膝、肩、髋、踝、脊椎或肘中的一个。
[0559] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为在装置从第一和第二照相机中的一个或两个提取一个或多个图像的33ms内向使用者显示指令。
[0560] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用户界面包括电容开关。
[0561] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器或触摸屏可被配置为能够从壳体上拆卸。
[0562] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器或触摸屏可与壳体分离。
[0563] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器或触摸屏可被配置为与工具承载的追踪装置和系统计算机无线通讯。
[0564] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。触摸屏可被配置为为手术工具设置处理模式或用户偏好。
[0565] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。触摸屏被配置为控制工具承载的追踪装置的各方面。
[0566] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。控制包括开始和停止成对照相机的记录。
[0567] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为与手术工具无线通讯并控制手术工具。
[0568] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一对照相机的视场不同于第二对照相机的视场。
[0569] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一对照相机的视场可被配置为包括手术程序期间附接到患者上的基本上所有的参考框架。
[0570] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。用户界面包括电容开关。
[0571] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器或触摸屏可被配置为那能够从壳体上拆卸。
[0572] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器或触摸屏可与壳体分离。
[0573] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。显示器或触摸屏可被配置为与工具承载的追踪装置和系统计算机无线通讯。
[0574] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。触摸屏可被配置为为手术工具设置处理模式或用户偏好。
[0575] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。触摸屏被配置为控制工具承载的追踪装置的各方面。
[0576] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。控制包括开始和停止成对照相机的记录。
[0577] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具承载的追踪装置可被配置为与手术工具无线通讯并控制手术工具。
[0578] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。第一和第二照相机的视场可被配置为基本上包括手术程序期间附接到患者上的所有参考框架。
[0579] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。工具的位置可相对于附接到患者的一个或多个位置标记确定;并且进一步包括:使用被配置为分析来自照相机的图像数据的图像处理器来识别一个或多个位置标记以及将一个或多个位置标记的图像数据转换为相对于工具承载的追踪装置位置和手持式手术仪器的数学坐标。
[0580] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。图像处理器位于工具承载的追踪装置内。
[0581] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。图像处理器位于工具承载的追踪装置外。
[0582] 一般来说,在一个实施方式中,用于执行计算机辅助手术的系统包括:具有与工具的手术功能对应的活动元件的手术工具,工具承载的追踪装置可使用壳体联接到工具上,该壳体被配置为与手术工具的至少一部分接合,以及具有计算机可读指令的计算机,该指令存储在电子存储器内,用于使用至少部分由工具承载的追踪装置获得的数据进行计算机辅助手术过程以及提供用于在手术步骤其间使用的输出。
[0583] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。投影机的系统进一步包括以下的一个或多个:将输出投影到一部分患者解剖结构上的投影能力,位于手术场景内的表面,电子设备,或投影机输出范围内的其他物体。
[0584] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。计算机置于壳体内。
[0585] 该实施方式及其他实施方式可包括一个或多个下列特征。计算机与工具承载的追踪装置分离并经由有线或无线连接相连。附图说明
[0586] 本发明的新颖特征将在后附的权利要求书中特别阐述。参考阐述了利用本发明原理的示例性实施方式的以下详细说明和伴随附图,可获得对本发明的特征和优势的更好理解,其中:
[0587] 图1图示出附接到手术仪器上的工具承载的追踪装置的实例的等距视图。
[0588] 图2图示出附接到手术仪器上的工具承载的追踪装置的等距视图。
[0589] 图3图示出图1的工具承载的追踪装置的等距视图,移开罩以显示内部部件。
[0590] 图4图示出图2的工具承载的追踪装置的等距视图,移开罩以显示内部部件。
[0591] 图5图示出图4的工具承载的追踪装置的俯视图。
[0592] 图6图示出与手术工具分离的、图5的工具承载的追踪装置的等距视图。
[0593] 图7图示出图5和图6中可见但在该视图中从OTT壳体移除的电子设备包和控制回路。
[0594] 图8A、8B、9和10提供基于某些OTT装置结构中的照相机视角的、与照相机区域改变有关的图像信息。
[0595] 图11A、11B、11C和11D提供与照相机视角变化有关的附加信息。
[0596] 图12A和13A分别提供了与工具承载的追踪装置一起使用的投影机的侧视图和等距视图。
[0597] 图12B、13B和13C分别提供了与工具承载的追踪装置一起使用的、处于角度定向的投影机的侧视图、等距视图和俯视图。
[0598] 图14A、14B、15A和15B各自图示出某些工具承载的追踪装置实施方式所使用的若干不同的电子元件构造的示意图。
[0599] 图16A、16B和16C图示出参考框架的不同视图。
[0600] 图17图示出参考框架引导件的等距视图,而图18图示出附接到图16A的参考框架上的图17的引导件。
[0601] 图19图示出被移动并且位置为连接到解剖结构的图18的部件,而图20为图示所述连接的等距视图。
[0602] 图21图示出移开引导框架,而图22图示出在解剖结构上处于合适位置的其余框架。
[0603] 图23图示出胫骨上处于合适位置的另一个参考框架。
[0604] 图24A、24B和24C图示出参考框架及其部件。
[0605] 图25图示出胫骨上的植入部位。
[0606] 图26A、26B和26C图示出另一个参考框架实施方式,其具有结合框架部件的挠性连杆。
[0607] 图26B1a图示出在如图26B所示的上下安装部附近使用的挠性联结件。图26B1b为图26B1a的挠性联结件的等距视图。
[0608] 图26B2a图示出在如图26B所示的上下安装部附近使用的挠性联结件。图26B2b为图26B2a的挠性联结件的等距视图。
[0609] 图27A和27B图示出两个替代的参考框架表面。
[0610] 图28是靠近示意性绘出的远端股骨的示例性膝假体的等距视图。
[0611] 图29A-29I和30图示出用于执行全膝替换OTT CAS程序的、处于合适位置的工具承载的追踪系统和有关的手术工具的各种视图。
[0612] 图31A为流程图,给出了循环OTT CAS方法的示例性回路(即按时循环或重复)。
[0613] 图31B为流程图,提供了使用图31A中所述方法执行示例性处理步骤的其他细节。
[0614] 图32为流程图,提供了用来确定CAS处理模式的处理步骤的示例性其他细节。
[0615] 图33为流程图,图示出被认为用于确定CAS处理模式的输入以及典型输出的多个因素。
[0616] 图34为流程图,表示用来确定用于悬停模式、部位接近模式和实际步骤模式的处理量的示例性OTT CAS模式调整处理因素。
[0617] 图35为流程图,表示包括OTT CAS处理修改和合成模式算法的结果及其变化的输出的示例性OTT CAS处理。
[0618] 图36为流程图,表示包括任一上述OTT CAS处理的变化的示例性OTT CAS处理,以包括有关的手术工具操作特性、参数或与任一OTT CAS处理或程序中的活动元件的使用有关的其他数据。
[0619] 图37A-44涉及各种替代触觉反馈机构以及相关的运动学响应和设计标准。
[0620] 图37A图示出偏转以便响应于触发力移动致动器的弯曲形式。
[0621] 图37B图示出响应于触发力变形并恢复其形状的滑动梯形形式。
[0622] 图37C图示出用来对触发力提供转动响应的转动读取器或编码器
[0623] 图37D图示出响应于触发力移动以将轴压入基部的框架,在这里轴的运动被配准为触发力指示。
[0624] 图37E图示出可偏转以指示触发力的值的销接(pinned)元件。
[0625] 图38A和38B图示出分别处于升高和降低位置的简单的四连杆机构,其可被用来配准触发力以及移位轴。
[0626] 图39A、39B和39C各自图示出没有复位元件(图39A)、带有作为复位元件的拉伸弹簧(图39B)和带有作为复位元件的压缩弹簧(图39C)的剪式机构。
[0627] 图40A和40B图示出根据某些实施方式分别处于升高和降低结构的剪式机构的侧视图。
[0628] 图40C和40D是与图40A和40B的剪式机构的位移特性有关的图表。
[0629] 图41图示出具有外科医生系统超控能力的剪式机构的实施方式。
[0630] 图42图示出与图41图示的示意性机构相类似的剪式机构。
[0631] 图43和44图示出图42的机构的操作特性。
[0632] 图45是触觉反馈机构的等距视图。
[0633] 图46A-46F图示出图45的机构的部件与操作的各种视图。
[0634] 图47和48图示出安装在手术仪器上的工具承载的追踪装置的侧视图,该手术仪器具有带有处于合适位置以与手术仪器的触发器相互作用的、图45的触觉反馈机构的工具(这里为锯)。图47图示出处于展开状态的触觉反馈机构,其被配置为盖住触发器以防止或者削弱触发器的手动挤压,而图48图示出收缩以露出触发器并且允许手动控制的触觉反馈机构。
[0635] 图49A-49B图示出处于打开或展开状态(图49A)和闭合状态(图49B)的触觉反馈机构的另一个变形。
[0636] 图49C-49E图示出图49A和49B中的装置的内部机构的各种视图。
[0637] 图50图示出联接用于与具有图49A和49B的机构的实施方式的手术工具一起使用的OTT的实施方式,该机构安装用于与手术工具的触发器协作并且被配置为利用OTT中的部件发送和接收触发器相关信号。
[0638] 图51是利用两个复位元件的剪式机构的替代实施方式的剖视图。
[0639] 图52A和52B分别是工具承载的追踪和导向装置(OTT)的前后等距视图,该装置包括带有联接到手术工具上的OTT壳体的显示器,该手术工具具有联接到OTT的基于触发器的反馈机构。该视图还显示出与OTT通讯的示例性计算机系统
[0640] 图53-59B图示出各种OTT模和多个照相机实施方式。
[0641] 图60-62图示出各种OTT实现的传感器定位。
[0642] 图63、64和65为与各种OTT CAS方法有关的流程图。
[0643] 图66A、66B和67涉及各种CAS显示器。
[0644] 图68A-72涉及两部件OTT壳体的各种实施方式。
[0645] 图73A-73F涉及投影机配准。
[0646] 图74A-74F图示出各种构造的OTT模块、鞍座、手术工具的变形端帽和手术工具实施方式的不同视图。
[0647] 图75A-75B图示出与手术工具接合的鞍座的实施方式。图75C-75G图示出滑动以与手术工具和鞍座接合的OTT模块的实施方式。
[0648] 图76A-76B图示出与手术工具和鞍座接合的OTT模块的两个不同视图。
[0649] 图77A-77D图示出与手术工具和鞍座接合的OTT模块和系统的不同视图。
[0650] 图78A-78B图示出OTT模块和OTT模块部件的视图。
[0651] 图79A-79C图示出壳体的各个方面以及OTT模块实施例的壳体组件。
[0652] 图80A-80E图示出根据某些实施例、与鞍座接合的OTT模块实施方式的不同视图。
[0653] 图81A-81E图示出与手术工具接合的、图80A-80E的OTT模块的不同视图。
[0654] 图82A-82B图示出手术工具模块的其他实施例,其被配置为不使用单独的鞍座与手术工具接合。图82C图示出两部件式壳体,其卡接在接合到手术工具上的鞍座上。
[0655] 图83A-83D图示出具有倾斜盖的OTT模块的实施方式的不同部分。
[0656] 图84A-84C图示出具有倾斜盖的OTT模块的实施方式的不同视图。
[0657] 图85A-85D图示出根据某些实施例的OTT模块的盖的不同视图。
[0658] 图86A-86H图示出根据某些实施例的OTT模块盖的不同方面。
[0659] 图87A-87F图示出具有倾斜盖构造的OTT模块的不同视图和部分。
[0660] 图88A-105D图示出鞍座、手术工具接合结构以及OTT模块的不同实施方式。
[0661] 图106是根据某些实施方式在OTT模块操作期间形成的电接触和电路的示意图。
[0662] 图107是根据某些实施方式的电源管理单元的示意图。
[0663] 图108-111A图示出手术工具上电接触的不同实施方式。图111B图示出鞍座的实施方式。
[0664] 图112A、112B、112C和112D图示出速度控制实现的OTT工具、鞍座和模块组合的一个实施方式的不同视图。
[0665] 图113A-113B图示出根据某些实施方式的Y形板组件。
[0666] 图114A图示出根据某些实施方式的鞍座。图114B图示出电连接器的实施方式。
[0667] 图115A-115B图示出根据某些实施方式的Y形板组件。
[0668] 图116A-116C图示出根据某些实施例的OTT模块壳体的不同视图。
[0669] 图117A-117D图示出根据某些实施例、与互补鞍座接合的OTT模块壳体的不同视图。
[0670] 图118A-118C图示出根据某些实施例、与互补鞍座接合的OTT模块壳体的不同视图。
[0671] 图119A-119B和120A-120B图示出根据某些实施方式、带有用于与壳体接合的成形末端的枢转闩。
[0672] 图121-123图示出根据某些实施方式的凸轮锁定装置。
[0673] 图124-126图示出根据某些实施方式的销锁构造的不同方面。
[0674] 图127-130图示出根据某些实施方式的锁定机构的不同方面。
[0675] 图131图示出根据某些实施方式的壳体。
[0676] 图132图示出根据某些实施方式、用于与鞍座接合的壳体的锁定机构。
[0677] 图133A-133B图示出根据某些实施方式位于壳体和鞍座之间的锁定机构的实施方式。
[0678] 图134图示出根据某些实施方式的壳体。
[0679] 图135图示出根据某些实施方式的壳体。
[0680] 图136A-136C图示出根据某些实施方式位于壳体和鞍座之间的锁定机构的实施方式。
[0681] 图137图示出在此描述的结合壳体锁定实施方式一起使用的释放机构。
[0682] 图138A-138B和139图示出位于手术工具的活动元件和一对照相机之间的定向。
[0683] 图140A-140C图示出根据某些实施方式的照相机架的不同方面。
[0684] 图141A-141C图示出根据某些实施方式的照相机架的不同方面。
[0685] 图142A-142B和143A-143C图示出投影机布置的不同实施方式。
[0686] 图144A-144C图示出根据某些实施方式的不同投影机构造。
[0687] 图145A-145B图示出投影机安装架的实施方式。
[0688] 图146A-146E图示出根据某些实施方式的壳体盖和投影机镜头的不同结构。
[0689] 图147A-147C、148A-148D和149A-149C图示出根据某些实施方式位于盖和壳体之间的接合实施例。
[0690] 图150A-150F图示出根据某些实施方式位于壳体和盖之间的不同连接区域。
[0691] 图151A-151G图示出连接结构的不同实施方式。
[0692] 图152A-152B和153A-153B图示出根据某些实施方式的不同卡扣配合组件。
[0693] 图154图示出联锁触点的实施方式。
[0694] 图155A-155D、156A-156D、157A-157E和158A-158B图示出根据某些实施方式位于盖和相应壳体之间的不同卡扣配合接合。
[0695] 图159A-159B图示出OTT模块用户界面的不同实施方式。
[0696] 图160A、160B、161和162A-162D图示出触摸屏构造的不同实施方式。
[0697] 图163和164A-164B图示出包括排气孔的OTT模块的实施方式。
[0698] 图165A-165C、166A-166B和167A-167C图示出可与在此公开的OTT装置一起使用的清洁密封工具的实施方式。
[0699] 图168A-173B图示出衬套材料的不同实施方式。
[0700] 图174A-179D图示出可用于振动衰减的垫圈的不同实施方式。
[0701] 图180A-191C图示出电池门和电池室的不同实施方式。
[0702] 图192A-194F图示出电池漏斗以及使用方法的不同实施方式。

具体实施方式

[0703] 本发明为一种用于执行计算机辅助整形手术的系统和用于操作该系统的新型工具。本发明通过将计算机辅助手术的所有元件(工具、显示器和追踪)任选地结合到单个智能仪器中来克服现有计算机辅助手术系统的限制。该仪器不依赖于外部导向系统但是该工具包含以自包含组件形式位于工具本身上的所有追踪设备。因此,整个系统显然没有那么复杂、没有那么妨碍外科医生并且易于整合到整形手术的现行实践中。
[0704] 以概述方式,系统包括主要子系统。首先是工具本身,其被用来携带独立的工具承载的追踪装置或者变化为包含子系统或者子系统的元件以提供工具承载追踪(OTT)功能。变化可以是简单的,例如扩展的底盘以保持附加部件,或者是复杂的,例如变化的动力系统以为附加子系统提供动力和/或停止或控制马达转速或动力工具上的其他致动器。第二子系统为追踪子系统,其包括一个或多个追踪器和一个或多个追踪元件。追踪器可以是一个、两个(立体视觉)或更多个照相机,这些照相机对可见光或者来自另一波长的光敏感。可替换地,追踪器为电磁追踪器或者其他非基于照相机的系统。追踪元件为追踪器追踪的任何元件。例如,在追踪器为红外照相机的情况下,追踪元件为红外LED,或者反射由照相机附近或者其他地方发出的红外光的无源表面。在追踪器为对可见光敏感的成对高分辨率照相机的情况下,追踪元件为患者的特定解剖结构或者直接形成在解剖结构上的标志,包括标记或参考框架。子系统可利用以各种构造安装在工具上的一个或多个追踪器来追踪一个或多个追踪元件。一方面,追踪器(用来追踪要求追踪工具、患者和其他有关物体以便进行OTT CAS程序的传感器)以自包含方式在载地至少部分地位于手术工具上。导向系统在追踪子系统感应和计算追踪元件相对于工具的位置(定位和定向/姿态)时进行导向。
[0705] 第三子系统为OTT CAS计算机系统,其包括合适的CAS计划软件和程序来执行实施手术计划的OTT CAS功能。制定手术计划并通过各种方式表示手术计划,但是最终包括三维空间内操作者打算使用的切除的定位、定向、尺寸及其他属性(例如,切口、钻孔、待去除组织的体积)。该系统还包括来自患者解剖结构图像的参考数据组,例如患者解剖结构的计算机层析图像(数据组)以及患者解剖结构的2D或3D虚拟重构模型,或者作为参考点按照比例匹配患者解剖结构的演变模型。计算机系统编译来自追踪系统和手术计划的数据来计算限定通过工具计划切除的边界的相对位置。在某些结构中,计算机系统可以是与其他部件无线通讯的完全分离的部件。在其他结构中,计算机系统集成到其他系统中。追踪系统和计算机系统一起可确定外科医生的定位、工具的定向和运动(手术路径)是否会产生希望的切除。重点注意的是,计算机子系统和追踪子系统一起工作以建立手术部位的三维空间。追踪子系统实现功能所需的元件可位于计算机子系统或者将追踪数据传递到计算机子系统的某些中间模式内。
[0706] 最后的子系统为指示器,用来在实时(或半实时)OTT CAS步骤中为外科医生提供与其位置、工具的定向和运动有关的OTT CAS合适的输出以及要进行的切除和两者之间的偏差(误差)。指示器可以是用来使手术路径和要进行的切除对准/定位的任何一种类型的装置:标记方向以纠正外科医生的光板,带有声音指令的扩音器,位于显示工具和患者的3D表示的装配有OTT的工具上的屏幕,触摸屏或iPhone或iPad或iPod类似设备(即,所谓的"智能手机"),具有到切除的适当位置的患者解剖结构上的增加引导图像或数字投影(例如,通过微型投影机)。指示器用来提供合适的OTT CAS输出来指导外科医生基于实时(或半实时)信息进行正确的切除。
[0707] 现在来看具体的子系统:
[0708] 用于计算机辅助手术的手术间包括用于术前计划用途的第一计算机。例如,可在第一计算机上进行患者的术前分析、各种元件的选择和植入体在模型解剖结构上的计划对准。手术间还可包括被称为OR计算机的第二计算机,其在手术期间使用以辅助外科医生和/或控制一个或多个手术仪器。另外,手术间可包括通过工具承载的追踪系统的实施方式安装在手术仪器上的计算机(独立的或者与另一个计算机合作的)。最后,一个或多个计算机被用作衔接到切割仪器追踪系统、马达控制系统或投影或显示系统的实现通讯和中间阶段数据处理功能的专用驱动器。在当前例子下提供第一计算机,但是由于计算机功能也可在独立的OR计算机上实现,其可在某些构造中省略。此外,整个"术前计划"最终瞬间发生在主要结合OTT使用OR计算机的OR内部。尽管如此,如果特定应用需要,可以使用第一计算机。术前计划和过程也可以来自在线网络链接的数据或主动指导作为辅助。正如这里所使用的,术语CAS系统或CAS计算机指的是以任一组合形式提供以执行CAS功能的那些计算机或电子元件。而且,系统的微型处理单元可位于工具承载的追踪仪器上。在这种结构中,计算和用户交互可在正使用的手术工具上的计算机内进行,或者通过有线或无线通讯与主系统计算机协作,其中的一些可通过子系统"驱动"计算机进行。通过直接的无线通讯或者间接通过中间驱动计算机与主OTT CAS计算机协作,这种系统进行切割仪器相对于要进行的理想切口的定位误差分析,并在作为工具承载的追踪器的一部分的屏幕上单独显示修正动作和其他信息或者与配有出于该目的的OTT的一个或多个投影机提供的输出任意组合。
[0709] 因此,OTT CAS手术间包括允许实时追踪若干元件空间内的定位与定向的追踪/导向系统,包括:(a)患者的结构,例如骨头或其他组织;(b)手术工具,例如,骨锯和/或OTT,其承载OTT并且由外科医生基于来自OR计算机的信息进行控制,或者(c)外科医生/辅助特定工具,诸如导向指针、配准工具或按照要求的其他物体。OR计算机或OTT还可在仪器上进行某些控制。基于工具的定位和定向(姿态)以及来自OTT的反馈,系统或CAS计算机能够改变手术工具的速度以及关闭工具来防止潜在的损坏。另外,CAS计算机可为使用者提供变量反馈。伴随说明书中所示的手术仪器为手术锯。可以理解的是,许多其他仪器可如在此所述的那样进行控制和/或导向,诸如钻、扩孔器、骨钻、锉刀、拉刀、手术刀、管心针或其他仪器。因此在接下来的论述中,OTT实现的CAS系统不被限制为所述的特定工具,而是应用到各式各样的仪器和手术中。
[0710] 正如下面进一步论述的,手术间的一个示例性应用包括使用将要进行手术的患者的一部分的虚拟模型。特别是,在手术前,使用CT扫描、MRI扫描或者其他技术重建患者相关部分的三维模型。在手术程序前,外科医生可以观察和操纵患者模型以评估进行实际手术的策略。
[0711] 一种可能的方法在手术期间使用患者模型作为导向装置。例如,在手术前,外科医生可分析患者部分的虚拟模型并绘制在手术期间待切除的组织。然后该模型用于在实际手术期间引导外科医生。特别是,在手术期间,工具承载的追踪装置监视手术进程。作为执行的OTT CAS程序的结果,程序/结果实时显示在OR计算机或者OTT监视器(例如,在载LCD屏幕)上,因此外科医生可以看见相对于患者模型的进程。重要地,还为外科医生提供OTT投影机来基于OTT CAS处理步骤(接下来更详细地论述)提供真实反馈。
[0712] 为了在OTT CAS程序期间提供导向辅助,工具承载的追踪装置监视手术区域内相关手术工具的位置。OTT CAS系统可以不使用或者使用一个或多个参考框架,取决于正在进行的OTT CAS程序要求,该框架包括一个或多个位置传感器或者一个或多个基准标记。任一上述标记都可用于有源或者无源结构。标记可任选地为与该系统通讯的有线或者无线传感器。有源标记发射可由OTT装置接收的信号。在某些结构中,无源标记为(自然是无线的)不需与OTT CAS系统电连接的标记。一般来说,无源标记将红外光反射回OTT装置上的合适传感器。当使用无源标记时,手术视场暴露于随后被反射回且被OTT接收的红外光,无源标记的数据定位是由OTT CAS确定的,并且通过些数据,手术部位以及其他仪器的定位和定向都是相对于OTT以及彼此进行计算的。OTT装置的某些实施方式可配有红外传输装置和红外接收器。OTT从有源标记接收发射光并从无源标记接收反射光,以及接收到达OTT的其他视场信息。OTT CAS系统进行计算并基于包括标记位置以及手术区域内其他图像信息的图像视觉处理对工具的三维定位和定向进行三角测量。工具承载的追踪装置的实施方式可操作以检测OTT实现的工具相对于三个正交轴的定位与定向。以这种方式,使用来自OTT装置的信息,OTT CAS系统确定工具的定位和定向,然后使用这些信息来确定OTT CAS处理模式并为使用者产生合适的OTT CAS输出。
[0713] 正如导向及其他CAS系统中典型的,一系列的点或表面被用来配准或关联患者解剖结构的位置和患者的虚拟模型。为了集合该信息,导向指针被用来获取解剖地标处的点或患者解剖结构内的表面上的一组点。被称为图像变形的过程(或者动态配准)可替代地被用来将患者相对于患者的近似(成比例的)虚拟模型配准,该模型选自图谱或数据库而非源自特定患者的实际图像。在该过程期间,外科医生使患者部分和某些策略性解剖地标数字化。OTT CAS计算机分析数据并识别通用解剖特征,以因而识别与虚拟模型上的特定点相对应的患者的点的定位。
[0714] 因此,正如上所述,工具承载的追踪装置视觉上实时监视若干项目的位置,包括:相关手术工具的位置,患者的位置以及手术期间使用的项目位置,例如一个或多个参考框架或者一个或多个标记。因此,OTT CAS计算机处理与相关手术工具的位置有关的OTT CAS数据、OTT图像数据中的视场信息、与患者位置有关的数据和与患者模型有关的数据。OTT CAS计算机处理的结果提供动态的、实时交互的定位与定向反馈信息,其可在OTT装置(如果提供)所提供的监视器上或者作为OTT投影机的显示输出被外科医生观察。更进一步地,如前所述,在手术前,外科医生可分析患者模型并且识别要切除的组织以及计划或指示用在OTT CAS步骤或者CAS程序期间的要求OTT CAS模式。然后该信息在手术期间使用,基于CAS处理的模式及其他因素使用动态调整的输出来引导外科医生。
[0715] 在此描述的工具承载的追踪模块可包括OTT模块,其被配置为与手术工具接合或者被配置为鞍座接合,鞍座被配置为与手术工具接合。OTT模块包括可接合在一起形成OTT模块的盖组件和壳体组件。壳体组件包括被配置为与鞍座或手术工具和Y形板组件接合。Y形板组件可包括用来支撑电子设备和电路的Y形板。投影机可由Y形板以及投影机支撑架和/或散热器支撑。Y形板可包括无线传输和接收天线以及电路。投影机还可包括无线通信适配器。Y形板可包括用来支持照相机组件的照相机架。照相机组件可包括照相机和图像器以及选择性的无线通信电路。壳体可包括用于两个照相机组件中每一个的照相机镜头。壳体可包括一个或多个垫圈。
[0716] 盖组件可包括盖/盖壳体。盖包括用来支撑显示器或触摸屏的开口。触摸屏可通过盖板和放置垫固定在合适位置。盖组件包括用来容纳电池的电池室。盖组件包括打开以允许电池进入电池室的电池门。垫圈可被用来电池室相对于外部环境密封电池室。盖组件还包括用来容纳投影机输出和投影机镜头的开口。
[0717] 壳体可具有用来便于与手术工具或鞍座接合的一个或多个衬套。OTT模块还包括电连接器,其被配置为通过接触手术工具上的电接触向手术工具提供控制信号。
[0718] 鞍座与手术工具接合并且包括用于与OTT模块接合的互补表面。鞍座包括用来容纳OTT模块上任一电连接器的开口。
[0719] 手术工具具有电接触或电连接器。OTT模块具有被配置为与手术工具上的电接触/电连接器接合的电连接器。在某些情况下,手术工具可变化为提供电连接器或改变电连接器的定位以适应与OTT模块的电通信。手术工具的端帽可变化为具有电接触。端帽组件包括变形端帽、电接触和PCB板。
[0720] OTT模块为包括电池插入漏斗和清洁密封工具装置的系统的一部分。电池插入漏斗可被用来便于非无菌电池放入OTT模块而不破坏OTT模块的无菌外表面。清洁密封工具具有与用来与OTT模块接合的鞍座表面类似的表面以保护OTT壳体的下侧和任一电接触和排气孔在清洁过程中不暴露于化学品。
[0721] 图1为设置为使用手术仪器50在计算机辅助手术期间进行追踪并提供引导的工具承载的追踪装置(OTT)100的等距视图。OTT 100具有壳体105,其包括位于投影机输出110的开口内的一对照相机115。OTT 100以及壳体105具有修改且被配置为与手术仪器50配合的表面120。手术仪器50包括用于操作具有活动元件56的工具54的触发器52。图
1中工具54的示例性实施方式为锯,并且活动元件56为位于其远端的锯条的锯齿状边缘。
[0722] 图2为设置为使用手术仪器50在计算机辅助手术期间进行追踪并提供引导的工具承载的追踪装置(OTT)200的等距视图。OTT 200具有壳体205,其包括位于投影机输出210的开口内的一对照相机215。OTT 200以及壳体205具有修改且被配置为与手术仪器50配合的表面220。手术仪器50包括用于操作具有活动元件56的工具54的触发器52。图
2中工具54的示例性实施方式为锯,并且活动元件56为位于其远端的锯齿状边缘。
[0723] 图3和4是图1和2的工具承载的追踪装置的等距视图,移开了壳体的顶罩。由图3看来,露出的壳体105的内部显示出处理电路130、投影机125和照相机115的布置。投影机125在该实施方式图示处于包括照相机115的平面上方的位置,但是倾斜以使投影机125的输出在照相机110的平面上方和下方更对称。投影机可竖直或者有些水平地进一步或较少地倾斜,如果在特定情况下需要的话,以就各种标准优化其投影的图像,例如咬合(例如,由图3和4中的锯条或者钻)或者其上投影有图像的解剖结构或表面的本质、形状、反射及其他方面的细节。在图4的视图中,壳体205露出的内部显示出处理电路230、投影机225和照相机215的布置。投影机225的输出210在该实施方式中图示为位于包括照相机215的平面上方并与其成锐角的位置。
[0724] 图5、6和7表示出工具承载的追踪器200的一个俯视图和两个等距视图。在图4所示的工具承载的追踪器的俯视图中,电子元件的定向和布置是清晰可见的。由于用于该结构的投影机225的类型,投影机已经成一定角度设置在壳体205内,并如图6所示位于略有倾斜的表面上。在一个实施方式中,工具承载的追踪装置的照相机或投影机或两者可以任一定向设置,并且随后该定向对相应装置的操作的结果以在此描述的其他方式进行补偿。以此方式,由于可调整少量的物理偏差用于使用在此所述的软件技术,各种不同的OTT电子电路和元件设计都是可能的。图7图示出与壳体205分离的工具承载追踪器200的电子元件的等距视图。该图图示出采用一件式"OTT电子元件包的一个实施方式,其包括位于一个板235上用于布置在壳体205内的照相机215、投影机225和相关的系统和处理电子设备230。
[0725] 图8A、8B、9和10都图示了在工具承载的追踪装置内包括的照相机的各种角度定向的照相机视场上的结果。图8A中照相机115以相对于彼此和手术工具54的轴线几乎平行的布置方式定向。在考虑了由其他部件引起的阻挡之后,该结构提供大约70mm到大约200mm范围的照相机视场。在其他实施方式中,示例性OTT装置的照相机系统可在大约50mm到大约250mm范围内的照相机视场内操作。可以理解的是,照相机视场可取决于OTT装置将要执行的特定的计算机辅助手术程序所需的要求视场物理或者电子地改变。
[0726] 与图8A中几乎平行布置的照相机对比,图8B、9和10各自图示出不同照相机倾角结果和照相机视场的最终变化。参考图11A、11B、11C和11D可更好地理解OTT照相机位置和倾角的关系以及其与视角、最小目标距离和最大目标长度的关系。图11A图示出用来生成图11B中图表的、用于进行计算的几何集合函数和公式,该图表使以度表示的倾角与众多视场因素联系起来。源自该图表与倾角有关的数据在图11C和11D图示的曲线中重现。这些图中出现的光场信息在所述的OTT装置的各种实施方式的一些内的照相机定位的设计和优化中有用。
[0727] 与各种OTT实施方式一起使用的投影机的其他方面可参考图12A、12B、13A、13B和13C进行理解。通过比较图12A和图12B表明基于位于OTT壳体内的投影机定位对投影机输出的影响。如图12A和13A所示,投影机125看起来与工具54成近似平面关系。然而,注意到投影机输出126的一部分如何伸出超过且在工具(在此情况下为锯条)远端56下方。与此相比,投影机225相对于工具54成锐角设置。另外,投影机210输出与其在照相机215之间的相对位置相比偏向一侧。然而,投影机输出226大部分位于锯条54上方并且仅在远端56交叉。一旦看见图13A和13B的视图,投影机输出226的其他方面就显而易见了。可以理解的是,在这些实施方式中描述的投影机输出、投影机尺寸和定向不限于所有的OTT装置实施方式。合适的OTT投影机可以众多令人满意的方式进行配置并布置在OTT壳体内,并且可基于所需投影机的包装大小进行调整。正如投影机225的样值输出所清楚图示的,许多不同的投影机尺寸、定向和角度关系可以被使用并且仍然可以有效地用来满足OTT CAS处理系统的投影机要求。换句话说,各式各样的投影机类型、输出定位和包装可以使用并且仍然保持在在此描述的OTT装置的各个实施方式内。
[0728] 取决于特定OTT CAS系统所需的特定操作特性,本发明的OTT装置实施方式可具有各种图像、投影机和电子元件。可提供后面的示例性实施方式,以便品种繁多的特征和设计因素可理解为OTT CAS系统的一部分。
[0729] 图14A图示出OTT装置实施方式的示意图。在该图示实施方式中,提供如图所示布置在OTT壳体内的:
[0730] 照相机/dsp/处理(例如NaturalPoint Optitrak SL-V120范围)
[0731] 计算机:PC-Windows 2000/XP/Vista/7;1.5GHz处理器;256MB RAM;5MB可用硬盘空间;USB 2.0高速端口(最小值,更快更好)COM:无线通讯(例如,带有无线USB支持的USB端口复制器)
[0732] 投影机:(激光微型投影机)。
[0733] 该实施方式使用众所周知的"智能型照相机"-具有执行局部图像处理能力的照相机。这种处理通常是可通过现场可编程门阵列(FPGA)进行编程的。该特定实施方式中部件的结构可被用来提供出现在OTT装置和OTT CAS计算机上的图像处理。例如,OTT装置上的DSP检测标记数据并在将其传递至OTT CAS计算机之前处理标记数据。该构造极大地减少了主计算机所需的处理能力,同时还使需要传递的数据最小化。可以理解的是,示意图虽然主要用于图示图像类型、特定OTT装置或者OTT装置和OTT CAS计算机之间或者OTT装置和一个或多个中间装置驱动计算机之间的数据处理和通用计算机处理能力,该视图可能不反映特定部件之间的实际定向、间距和/或对准。电子通讯能力(COM)是由有线连接或者往来于计算机的任一合适的无线数据传送模式提供的,所述模式可修改并被配置为与在此描述的OTT CAS程序、算法和模式一起使用。OTT装置和OTT CAS计算机(如果使用)之间的处理数据交换的类型、多样性、数量和质量将取决于所用的特定OTT CAS程序、模式或系统的具体参数和因素而变化。
[0734] 图14B图示出OTT装置实施方式的示意图。在该图示实施方式中,提供如图所示布置在OTT壳体内的:
[0735] 照相机:有线或无线的模拟照相机;例如FPV无线照相机
[0736] DSP:uCFG微控制器抓帧器。其连接到PC PCI母线上并成为PC的一部分。
[0737] 计算机:计算机:PC-Windows 2000/XP/Vista/7;1.5GHz处理器;256MB RAM;5MB可用硬盘空间;USB 2.0高速端口(最小值,更快更好)
[0738] COM:硬接线或模拟无线发射器
[0739] 投影机:Microvision的SHOWWX型激光微型投影机。
[0740] 使用该具体实施方式中的部件结构来提供低成本商品照相机的使用,在这里不在OTT本身上进行追踪的图形处理,图像信号被作为PC一部分的专用抓帧器捕获。抓帧器接收捕获的图像并将其存放在PC存储器内,而不经过PC的任何开销处理(overhead processing)。该实施方式给出较小、较轻且较低成本的OTT装置。
[0741] 可以理解的是,示意图虽然主要用于图示图像类型、特定OTT装置或者OTT装置和OTT CAS计算机之间或者通过一个或多个中间装置驱动计算机的数据处理和通用计算机处理能力,该视图可能不反映特定部件之间的实际定向、间距和/或对准。电子通讯能力(COM)是由有线连接或者往来于计算机的任一合适的无线数据传送模式提供的,所述模式可修改并被配置为与在此描述的OTT CAS程序、算法和模式一起使用。OTT装置和OTT CAS计算机(如果使用)之间的处理数据交换的类型、多样性、数量和质量将取决于所用的特定OTT CAS程序、模式或系统的具体参数和因素而变化。
[0742] 图15A图示出OTT装置实施方式的示意图。该实施方式使用带有集成电子电路的商品化USB照相机,该电子电路从照相机捕获图像并将其调节为与USB兼容。该输出被压缩然后通过有线或无线传送,不进一步追踪相关的处理。
[0743] 在该图示实施方式中,提供如图所示布置的:
[0744] 照相机:(例如,微型摄像头)
[0745] 计算机:(例如,Dell精密R5500架工作站)
[0746] COM:[例如,Carambola 8装置核,或者DTW-200D(CDMA20001X)和DTW-500D(EVDO Rev A)]
[0747] 小型投影机:(例如,Microvision的SHOWWX型激光微型投影机)。
[0748] 该特定实施方式中的部件结构可被用来提供用于提供电子OTT部件的模块化解决方案。该实施方式使用商品化低成本照相机并且允许照相机以模块化形式使用,其中照相机可以改变或升级以反映技术的进步,而不会干扰OTT或地面系统。
[0749] 如果优化OTT CAS或者中间驱动计算机用于DSP,不需要使用工具承载的DSP。该实施方式能够使用任何一种商业上可用的图像处理库。例如,源自开放源或商业库的现代图形处理软件例程仅仅需要大约1ms来处理斑点(骨参考框架LED)并计算其质心。因此图像可从OTT工具直接发送到OTT CAS计算机进行处理。重要的是,与其他实施方式相比,COM需要被选为处理更高带宽。类似地,中间驱动器或OTT CAS计算机需要被选为处理更繁重的计算工作。
[0750] 可以理解的是,示意图虽然主要用于图示图像类型、特定OTT装置或者OTT装置和中间驱动器或OTT CAS计算机之间的数据处理和通用计算机处理能力,该视图可能不反映特定部件之间的实际定向、间距和/或对准。电子通讯能力(COM)是由有线连接或者往来于计算机的任一合适的无线数据传送模式提供的,所述模式可修改并被配置为与在此描述的OTT CAS程序、算法和模式一起使用。OTT装置和中间驱动器(如果使用)或者OTT CAS计算机(如果使用)之间的处理数据交换的类型、多样性、数量和质量将取决于所用的特定OTT CAS程序、模式或系统的具体参数和因素而变化。
[0751] 图15B图示出OTT装置实施方式的示意图。在该图示实施方式中,提供如图所示布置的:
[0752] 照相机:如图15A中的智能照相机或者如图15C中的USB照相机
[0753] 惯性传感器:(例如,Bosch SMB380、Freescale PMMA7660、Kionix KXSD9)[0754] 机载处理器:(例如,ARM处理器)
[0755] 计算机:[例如,PC-Windows 2000/XP/Vista/7;1.5GHz处理器;256MB RAM;5MB可用硬盘空间;USB 2.0或USB 3.0高速端口(最小值,更快更好)]
[0756] COM:(标准IEEE 802.11通讯协议或者OTT衍生处理器和地面站中间驱动器PC或OTT CAS PC之间的类似通讯协议)。
[0757] 投影机:(例如,Microvision的SHOWWX型激光微型投影机)。该具体实施方式中的部件构造被用来提供在OTT装置本身上执行复杂处理以完成为了OTT CAS程序的目的所需的大多数身体追踪的实施方式。该装置是完全独立的追踪装置。OTT装置还包含一个或多个惯性传感器。DSP涉及使用惯性传感器来预测基准在“下一个框架”中的位置。因此,OTT装置上的DSP上的计算负载最小化。
[0758] 可以理解的是,示意图虽然主要用于图示图像类型、特定OTT装置或者OTT装置和中间驱动器或OTT CAS计算机之间的数据处理和通用计算机处理能力,该视图可能不反映特定部件之间的实际定向、间距和/或对准。电子通讯能力(COM)是由有线连接或者往来于计算机的任一合适的无线数据传送模式提供的,所述模式可修改并被配置为与在此描述的OTT CAS程序、算法和模式一起使用。OTT装置和与直接到OTT CAS计算机(如果使用)或者经由中间驱动计算机之间的处理数据交换的类型、多样性、数量和质量将取决于所用的特定OTT CAS程序、模式或系统的具体参数和因素而变化。
[0759] 除了上述细节和具体实施方式,可以理解的是,OTT装置的替代实施方式可具有包括带有处理能力的部件以及软件和固件的电子元件和电子指令以提供符合在此描述的OTT CAS处理方法、模式和算法的一种或多种下列示例性类型的OTT CAS数据:
[0760] 接收并处理视觉和IR光谱图像数据
[0761] 确定图像帧中每个标记质心的坐标
[0762] 确定图像帧中所有标记的尺寸
[0763] 报告一个或多个基准的尺寸和坐标
[0764] 子像素分析以确定图像帧中质心的定位、标记布置或选择的标记布置
[0765] 基于来自中央计算机的输入或内部指令或者响应于OTT CAS处
[0766] 理模式的变化从10到60帧/秒的可变且可控帧率
[0767] 图示并描述在图1-15B和图47-52B的本发明的工具承载的追踪装置100/200还可包括,例如,一个或多个附加照相机、不同类型的照相机功能、以及在此以及图31A-36、63、64和65中所述的OTT CAS系统采用的传感器。将参考图53-63A和63B描述各种不同的OTT结构。
[0768] 图53为安装在手术工具50上的工具承载的追踪装置100的等距视图。在图53所示的工具承载的追踪装置100的实施方式中,修改壳体105和在载电子设备以包括成对的近场立体照相机245a、245b。在该实施方式内,照相机245a、245b靠近位于OTT壳体105顶部附近的投影机输出或开口110安装。正如在此所述的,照相机115可被用来提供宽视场。照相机115安装在壳体105的中点。宽视场立体照相机115恰好位于包含手术工具54的平面上方,该手术工具可由OTT CAS系统进行追踪。一方面,照相机或宽视场照相机115在OTT CAS引导下位于工具54的相对侧上。OTT CAS系统操作与接下来使用可用于OTT CAS方法和技术的附加照相机输入和数据在图31A到36以及图63、65和65中描述的类似。执行徒手操作的OTT CAS的OTT CAS系统和方法可改变以接收来自一个或成组照相机115、
245a、245b或来自任意组合的一个或多个照相机115、245a、245b的输入。此外,图示的那些照相机中的任一个可被用于在在此所述的OTT CAS系统的控制下在一个或多个操作模式中单独或者与投影机225结合地追踪、显示、测量或引导。
[0769] 图54为安装在手术工具50上的工具承载的追踪装置200的等距视图。正如在此描述的,照相机215用于提供宽视场、安装在壳体205的中点。在图54图示的工具承载的追踪装置的替代实施方式中,壳体205和在载电子设备进行变化以包括如图53中那样的一对近场立体照相机245a、245b以及附加的照相机317a、317b、319a和319b。附加的照相机可提供,例如,附加的宽视场(即,比照相机215提供的要宽)或者被配置为IR照相机。像图53一样,照相机245a、245b靠近位于OTT壳体205顶部附近的投影机输出或开口110安装。照相机319a和319b图示为靠近位于OTT壳体205顶部附近的投影机输出或开口210安装。宽视场立体照相机215恰好位于包含手术工具54的平面上方,该手术工具可由OTT CAS系统进行追踪。附加的照相机317a、317b设在照相机245a、245b和照相机215之间。一方面,照相机或宽视场照相机215在OTT CAS引导下位于工具54的相对侧上。OTT CAS系统操作与接下来使用可用于OTT CAS方法和技术的附加照相机输入和数据在图31A到36以及图63、65和65中描述的类似。执行徒手操作的OTT CAS的OTT CAS系统和方法可改变以接收来自一个或成组照相机215、245a、245b、317a、317b、319a或319b或任意组合的一个或多个照相机215、245a、245b、317a、317b、319a或319b的输入。此外,图示的那些照相机中的任一个可被用于在在此所述的OTT CAS系统的直接或间接(经由中间驱动计算机)控制下在一个或多个操作模式中单独或者与投影机225结合地追踪、显示、测量或引导。
[0770] 图55为安装在手术工具50上的工具承载的追踪装置100的等距视图。图55所示的工具承载的追踪装置的实施方式具有变形壳体105和在载电子设备以包括位于投影机输出110上方的一个中心定位的照相机321。在该实施方式中,照相机321靠近形成在OTT壳体105顶部中的投影机输出或开口110安装。正如在此所述的,照相机321可被用来单独或与基于软件的图像处理相结合地通过机械或电子镜头控制提供各种不同的视场。如图所示,照相机321安装在工具54的中心轴线上或其附近,具有活动元件56或者工具50上的其他追踪点的清晰视场。立体照相机115还图示为恰好位于包含手术工具54的平面上方,该手术工具可由OTT CAS系统进行追踪。一方面,照相机115在OTT CAS引导下位于工具54的相对侧上。OTT CAS系统操作与接下来使用可用于OTT CAS方法和技术的附加照相机输入和数据在图31A到36以及图63、65和65中描述的类似。执行徒手操作的OTT CAS的OTT CAS系统和方法可改变以接收来自一个或成组照相机115或321或来自任意组合的一个或多个照相机115或321的输入。此外,图示的那些照相机中的任一个可被用于在在此所述的OTT CAS系统的直接或间接控制下在一个或多个操作模式中单独或者与投影机225结合地追踪、显示、测量或引导。
[0771] 图56为安装在手术工具50上的工具承载的追踪装置200的等距视图。该OTT装置实施方式与图54的类似,带有图55中提供的另外的单个照相机。与图55对比,图56中的单个照相机323设在工具53和借助OTT CAS系统追踪的活动元件56的下方。照相机323定位的一个优势在于某些工具54-例如图示的锯-可阻挡可用于其他照相机的视图的部分。在这种情况下,来自照相机323的输入可被用来增补提供至OTT CAS系统的其他图像输入。另外,照相机323在监视一个或多个参考框架或用作所附手术工具50的OTT CAS引导的一部分的标记方面特别有用。正如在此描述的,照相机215安装在壳体205的中点,用于提供宽视场。在该实施方式中,照相机323安装在位于工具54下方的壳体205的前方投影内。正如在此所述的,照相机323可被用来单独或与基于软件的图像处理相结合地通过机械或电子镜头控制提供各种不同的视场。如图所示,照相机323安装在工具54的中心轴线上或其附近,具有活动元件56下侧或者工具50上的其他追踪点的清晰视场。在图54所示的工具承载的追踪装置的替代实施方式中,壳体205和在载电子设备可以变形以包括图
54的各种照相机以及单个照相机323。OTT CAS系统操作与使用可用于OTT CAS方法和技术的附加照相机输入和数据在上面参考图54描述以及接下来参考图31A到36以及图63、
65和65中描述的类似。执行徒手操作的OTT CAS的OTT CAS系统和方法可改变以接收来自一个或成组照相机215、245a、245b、317a、317b、319a、319b或323来自或任意组合的一个或多个照相机215、245a、245b、317a、317b、319a、319b或323的输入。此外,图示的那些照相机中的任一个可被用于在在此所述的OTT CAS系统的控制下在一个或多个操作模式中单独或者与投影机225结合地追踪、显示、测量或引导。可以理解的是,如图55和56所示的单个照相机可结合到图55中所示的OTT装置内或与其他OTT装置实施方式结合。
[0772] 图57A为安装在手术工具50上的工具承载的追踪装置100的等距视图。图57所示的工具承载的追踪装置100实施方式具有变形的壳体105和在载电子设备以包括设置在关于与照相机115相同的方面和投影机输出110下方的另外一对照相机241a、241b。在该实施方式中,照相机241a、241b像照相机115一样安装在OTT壳体105内。正如在此所述的,照相机115、241a、241b可被用来单独或与基于软件的图像处理相结合地通过机械或电子镜头控制提供各种不同的视场。正如图57B所示,照相机可被用来通过使照相机成一定角度或者使照相机115、241a、241b安装在用来改变照相机定向方向的可动台上提供不同视场。图57B图示出这个实施方式,照相机115向内指向工具的中心轴线,而照相机241a、241b指向中心轴线的外部。照相机可通过固定或可动台获得图57B的定向。图57A、57B中的照相机还图示为恰好位于包括手术工具54的平面上方,该手术工具可由OTT CAS系统进行追踪。一方面,每对照相机中的一个照相机在OTT CAS引导下位于工具54的相对侧上。
OTT CAS系统操作与接下来使用可用于OTT CAS方法和技术的附加照相机输入和数据在图
31A到36以及图63、65和65中描述的类似。执行徒手操作的OTT CAS的OTT CAS系统和方法可改变以接收来自一个或成组照相机115或241a、241b或来自任意组合的一个或多个照相机115或241a、241b的输入。此外,图示的那些照相机中的任一个可被用于在在此所述的OTT CAS系统的控制下在一个或多个操作模式中单独或者与投影机225结合地追踪、显示、测量或引导。
[0773] 图58图示出用于图57A和57B所示构造的照相机变形的另一个替代实施方式。在一个替代方面,图57A的照相机可通过软件或其他合适的图像处理程序进行调整以提供图58图示的影像。在该实施方式中,提供两对像图57A的实施方式一样的照相机。在OTT系统的照相机的实施方式中,照相机视角A没有重叠,如图所示。A角度被用来加强工具54的侧面。在该图像处理系统中,各种影像通过CAS追踪和引导系统的图像处理系统合成为统一影像(unified view)。图58图示出具有手术区域内狭窄且无重叠视场的上部照相机(241a、241b或A照相机)。下部照相机(115或B照相机)具有较宽且重叠的视场。在该实施方式中,图像追踪系统能够使用较宽的重叠视场和狭窄的聚焦视场以便通过从所提供的各种照相机影像合成并获得信息来提供各式各样的不同追踪方案。OTT CAS系统操作与接下来使用可用于OTT CAS方法和技术的附加照相机输入和数据在图31A到36以及图63、
65和65中描述的类似。执行徒手操作的OTT CAS的OTT CAS系统和方法可改变以接收来自一个或成组照相机115或241a、241b或来自任意组合的一个或多个照相机115或241a、
241b的输入。此外,图示的那些照相机中的任一个可被用于在在此所述的OTT CAS系统的控制下在一个或多个操作模式中单独或者与投影机225结合地追踪、显示、测量或引导。
[0774] 图59A为安装在手术工具50上的工具承载的追踪装置200的等距视图。该OTT装置实施方式与图54的类似,使用可移动的照相机台244代替照相机对315a、315b并且没有照相机对319a、319b。在图59A所示的工具承载的追踪装置的替代实施方式中,壳体205和在载电子设备可以变形以包括可移动的照相机台244以及包括照相机对247a、247b。正如图54所示,图59A的实施方式还包括照相机215、317a和317b。附加照相机可以通过由OTT CAS系统控制的台244的操作提供例如附加的视场或可变的视场。台244图示为靠近位于OTT壳体205顶部附近的投影机输出或开口210安装。台244配有马达、台或者允许照相机247a、247b的间距和/或角度和/或焦点改变的其他可控运动装置。最佳如图59B所示,照相机247a、247b可从宽角度位置("a"位置)、中间范围位置("b"位置)或窄范围位置("c"位置)移动。
[0775] 另外或者替代地,照相机运动和影像的选择以及照相机马达、台或其他运动装置的控制,在某些实施方式中,都是基于使用者选择的输入进行控制的,例如在智能影像系统中的预设照相机影像。在又一个备选方案中,照相机或照相机台或运动装置的位置或定向可基于在此描述的CAS悬停控制系统的实施方式的操作自动变化。通过使用该实施方式的照相机移动能力,图像追踪系统还能使用照相机马达控制器来根据其他CAS悬停系统参数和指令按照要求获得较宽的、中间范围的或者狭窄的区域图像。因而,OTT系统的这个实施方式的运动照相机能力通过从照相机移动提供的各种照相机影像合成并获得信息来提供各式各样的不同追踪方案。OTT CAS系统操作与接下来使用可用于OTT CAS方法和技术的附加照相机输入和数据以及OTT CAS系统根据在此描述的OTT CAS技术和方法控制照相机247a、247b的运动的能力在图31A到36以及图63,65和65中描述的类似。执行徒手操作的OTT CAS的OTT CAS系统和方法可改变以接收来自一个或成组照相机215、247a、247b、
245b、317a或317b或来自任意组合的一个或多个照相机215、247a、247b、317a或317b的输入。此外,图示的那些照相机中的任一个可被用于在在此所述的OTT CAS系统的控制下在一个或多个操作模式中单独或者与投影机225结合地追踪、显示、测量或引导。
[0776] 在又一个备选方案中,可以理解的是,在此描述的任何一个OTT装置实施方式,除了具有多个照相机或者成组照相机之外,都可为每个照相机提供经由硬件和/或软件的滤波器因此每个照相机都可用于可见光谱和红外光谱中的一个或两个。在这种情况下,两对照相机可被认作四组照相机,因为在某种意义上,照相机在可见区域内操作然后同样的照相机在红外区域内通过滤波器操作。
[0777] 在又一个备选方案中,在此描述的OTT装置实施方式,除了具有多个照相机或成组照相机之外,都可使用任何一个或多个在载照相机来捕捉图像以便记录以及在记录程序的某些方面时缩放用于存档、培训或评估目的。在又一方面,提供一种软件或固件指令模式的OTT模块,滚动记录预设持续时间的循环。持续时间可以是任何一段与完整的OTT CAS程序、步骤或者一部分步骤或者计划有关的时间,或者与OTT CAS程序或者OTT CAS装置的使用有关的配准。有直接设置在OTT CAS或者相关计算机系统上的存储器。一方面,OTT CAS模块或电子设备装置包括存储卡开槽或进口以允许记录/存储照相机和/或投影机输出以及所有或部分OTT CAS程序计划或用于OTT CAS计划的图像。更进一步地,视频数据和图像存储可位于OTT上,USB或其他端口上,或者就是与手提式摄像机通用的存储卡。来自一个或多个OTT照相机的馈送被按照命令记录、一直按照使用者或者系统输入或响应于使用者或者系统输入进行,例如鼠标点击、触屏输入、语音命令等等。图像数据可存储在OTT本身或者装置或者另一个计算机上。在一个实施方式中,这里所指的OTT CAS图像数据例如存储在中间驱动计算机上。又一方面,在此提到的记录是根据由主CAS计算机远程发送到OTT的指令,或者可选择地根据OTT装置机载的LCD屏幕的触屏指令人工启动的。指令可以是"开始视频记录"、"停止视频记录"、"捕获单个图像"等等。记录的数据或存储的图像可本地存储在OTT上,和/或立刻或稍后转换到中间驱动计算机或者与手术案例文件有关的主CAS计算机。
[0778] 图60、61、62A和62B提供了参考图5、6和7图示并描述的OTT装置电子设备包的不同备选视图。图60、61、62A和62B的不同视图图示出多种多样的定位和传感器类型,其可选择性地结合到OTT装置的不同实施方式中以及对不同备选OTT CAS系统实施方式和使用该系统的备选方法提供进一步的输入、处理数据或者改进。在图60-62B的示例性图示中,提供众多不同的传感器定位。更多的或者不同的定位以及传感器的布置都是可能的,在每个示例性定位以不同定向布置或者使得多种类型的传感器或者同一类型的传感器布置在一个定位。
[0779] 此外,对传感器实现的OTT装置的每个实施方式来说,采用的每个传感器定位都要根据需要以这些实施方式所采用的传感器的数量和种类为基础对壳体110/210、电子设备130、230以及图5-15B的相关描述和细节进行相应的变化。另外,OTT装置还可以改变并被配置为根据需要提供合适数量和种类的电子卡口、机械或结构支撑、电绝缘或防振隔离、电/数据连接、硬件、软件、固件和所有相关的结构以保证每个传感器类型的操作和使用。采用OTT装置上传感器的类型、数量和定位来与OTT CAS系统已经采用且在此描述的其他追踪和操作参数相结合提供有关OTT装置和/或CAS操作环境的强化信息。
[0780] 在利用传感器强化的OTT装置的各种备选操作方案中,OTT CAS系统操作、决策、模式选择和执行指令都基于来自一个或多个OTT装置传感器的数据的增加进行改变以提供如下的一个或多个:位置、运动、振动、定向、加速度、翻滚、俯仰和/或偏航,单独一个或者任意组合,都与OTT装置本身或在OTT追踪和指导下的手术工具有关。更进一步地,同一类型的多个传感器或者检测或测量装置可在不同位置处放置在OTT装置上,然后那些来自每个不同定位的同一输入类型也可被用来提供额外的OTT CAS操作输入、决策或控制因素。单独的传感器输出或读数中的每一个都可被分别使用,或者来自同类传感器的数据可被收集到一起并根据传感器类型和数据用途进行平均。更进一步地,传感器数据的收集和使用(即,采样率、加权因子或基于悬停模式状态施加的其他变量、和/或一个或多个CAS系统参数的调整)可根据图31A-36中所描述的各种操作方案进行调整,尤其是对如图63中所描述的诸如信号响应速率(slew rate)和数据收集率的操作参数的调整。
[0781] 现在转向图60,图示出OTT装置200的实施方式的俯视图,移开了壳体205的顶部。传感器定位1、2、3、4、5和6在该视图中可见。传感器定位1和2位于OTT装置中线两侧的外部。在这个实施方式中,传感器定位1、2靠近照相机215。辅加传感器定位3图示为处于OTT装置的中心部。传感器定位3可置于例如OTT装置的几何中心、OTT装置的质心或重心、或组合式OTT装置/工具的质心或重心。传感器位置3的定位因此可根据附接到OTT装置上的工具50的类型进行改变。另外或者可替代地,对于被配置为以各式各样不同工具类型操作的OTT装置实施方式,相应数量的合适定位的传感器可取决于所使用的特定类型的工具进行放置。在这些实施方式中,OTT CAS系统还被配置为根据附接到OTT装置上的工具类型识别或接收输入,然后选择或利用来自传感器定位上的一个或多个传感器的输出以及与特定工具结构有关的传感器类型。
[0782] 传感器定位4和5在OTT壳体205的左右外边缘上朝着后部设置。传感器位置6位于靠近壳体205的后部的中心部上。单独或以任意组合使用传感器定位1、2、4、5和6也可用于获得在这些定位中的每一个中的翻滚、俯仰或偏航角数据以及倾向和/或多个轴线运动速度或振动读数中的一个或多个。
[0783] 图61是图60的视图中的OTT壳体205的透视图。由该视图,可以看出传感器定位3处于靠近系统中心的点。在壳体205内部的传感器位置7以虚线顺着壳体左侧显示。传感器位置7朝向OTT壳体205后部位于左壁部上或位于其内。图61图示出传感器定位
7的坐标位置。在该示例性实施方式中,传感器定位7相对于中心OTT定位,在这里指传感器定位3。任一参考点可直接或者通过传感器中间驱动计算机由OTT CAS系统使用用于各种传感器输入的坐标和交叉引用。在该实施方式中,传感器定位7相对于中间定位3向后方间隔距离d。另外,传感器定位号7与传感器定位3的高度(elevation)间隔高度h。每一个传感器的特殊定位可被用来在使用中确定OTT各种参数时占据优势。可以理解的是,OTT CAS系统可以使用绝对x、y、z坐标,或者OTT装置实施方式所采用的针对传感器定位的相对坐标。
[0784] 图62A是与图61类似的等距视图,移开了下部OTT壳体部分。图62A的视图被用来图示若干个其他可选的传感器定位。传感器定位8、9、10、11和12图示于该实施方式中。传感器定位12、9和8图示为顺着OTT装置的中心纵向轴线在中心传感器定位3前后。传感器定位10、11提供与位置4和5类似但彼此纵向分离的其他外侧定位。虽然这些示例性定位中的多个图示为顺着OTT装置的纵向中心线或靠近纵向中心线,其他的传感器定位也是可能的。例如,传感器还可位于板235或者位于OTT装置壳体内、OTT装置壳体的部分或附接到该壳体上的其他结构的下侧。传感器定位可置于板235内、沿其设置、位于其上或其下,或者基于其他部件以及OTT装置电子设备包的设计和空间要求位于其他定位。
[0785] 除了图60、61和62A中所描述的传感器定位,传感器平台20也可设在OTT壳体205内。示例性传感器基部20的透视图图示于图62B中。传感器基部20图示为带有典型的传感器定位1、2、13、14、15、16、17、18和7。传感器基部20图示出传感器在基部20上的备选布置7,而不是位于图61的壁内或壁上。类似地,传感器位置1和2从图60所示的位置移向基部20。另外,传感器位置15的定位被选择为提供如上所述的传感器定位3的功能。各种备选的传感器类型、数量和定位可如上所述地集成到恰当配置的传感器基部20中。在各种执行过程中,一个传感器基部或多于一个传感器基部可如图62B所示那样设计尺寸,其中传感器基部模仿OTT装置壳体205的尺寸和形状。传感器基部可包括对于与特定OTT装置构造有关的特定定位或位置或功能来说具有特定类型、特定定向的所有传感器。考虑到电子设备和传感器小型化的速度,尤其是在微型电子机械系统(MEMS)领域,可以理解的是,OTT装置中所采用的所有或者基本上所有传感器都是适当小型化的市场上买得到的部件形式。
[0786] 图62B图示出与照相机定位以及传感器定位1、2的前方相对应的传感器定位13和14。传感器位置13、14、1和2都设在照相机定位附近。传感器定位15、16和18在传感器板20处于合适位置时靠近OTT装置模块的中心线。传感器定位15或16可设置在OTT引导工具的感兴趣的具体位置上方,例如工具竖直中心轴线、触发器定位或对便利工具追踪有意义的其他特征。一方面,传感器定位设置成表示用于CAS系统中的手术工具的触发器。在一个实施方式中,传感器定位17和7设置在位于工具质心后方的左右外侧位置。传感器定位18是在传感器板20安装到OTT壳体205内时离OTT模块的后部最远的后方传感器定位。
[0787] 参考图60-62B以及本说明书其他地方图示和描述的每一个传感器定位都可被用来提供各式各样的、可被在此描述的位置和追踪系统使用的不同传感器或仪器类型。通过举例而非限制的方式,与OTT装置结合使用的各种仪器或传感器包括:倾角计、陀螺仪、双轴陀螺仪、三轴陀螺仪或其他多轴陀螺仪、单轴-双轴-三轴或多轴加速计、电位计、MEMS传感器或微传感器或MEMS仪器,其被配置为提供与OTT装置、或OTT装置/手术工具组合的操作或者附接到OTT装置并在在此提供的OTT CAS系统下使用或者以其他方式在OTT系统操作环境中使用的用于工具或假体配准、匹配评估或手术计划、手术计划修订等等的工具的操作、使用和状态有关的翻滚、俯仰、偏航、定向或振动信息中的一个或多个。
[0788] 图16A、16B和16C提供用于计算机辅助手术程序的参考框架300的不同视图。提供具有由周边315界定的平面或者大体3D表面310的305框架。一个或多个有源或无源基准标记70在表面310上以图案72设置或者分别通过某些帧结构支撑。有从框架305伸出的杆320和位于杆上的联结件325。联结件325用来连接框架305和基部330。基部330具有第一表面335,其被配置为接合与程序相关的手术区域内的一部分解剖结构。基部330具有用来与联结件325接合的第二表面340。联结件325和第二表面340在图16A中接合但在图16B和16C中分离。在图16C和16C的视图中,在联结件上可见至少一个配准元件,并且在第二表面上可见至少一个配准元件。在所示实施方式中,配准元件342b是联结件325上的凹形特征,而第二表面340上的联结件325a为凸形特征。配准元件的大小和位置被设计为在联结件325和第二表面340接合时配合协作。可以理解的是,各式各样不同的配准元件类型和位置可改变并被配置为当联结件接合到第二表面时提供配合协作。
[0789] 基部330包括用以接合解剖结构的第二表面335。表面的全部或表面的一部分可以包括锯齿形边缘以辅助与解剖结构、尤其围绕关节的骨解剖结构接合。基部第一表面335包括与基部第一表面在手术程序过程中附接到其上的解剖部位互补的曲度。一方面,曲度与包括解剖结构的皮肤部分的解剖部位互补,在该部位骨头不能露出但是参考框架利用螺钉或者下面提及的其他紧固装置通过皮肤与其附接。在一个附加实施方式中,解剖结构的骨部分邻近作为手术程序的目标的关节。关节可以选自膝、肩、腕、踝、髋、椎骨或即将进行骨头切除术的任一其他手术部位。基部330包括至少一个孔口337,所述至少一个孔口337可以改变并构造用于固定元件,所述固定元件用以将基部附加到人体上的部位。固定元件可以选自如下的一个或多个:销、螺钉、钉子、手术钉或者将被应用到元件或者要露出(例如,双面胶带的剥落)的任一形式的胶或水泥
[0790] 图17图示参考框架引导件350的示意图。参考框架引导件350具有框架355和从框架355延伸的杆360。杆360具有被构造成与解剖特征部接合的曲度或形状,以在框架引导件附接到框架305时辅助参考框架300在手术区域内以期望位置和定向布置。参考框架引导件350还包括沿着框架355的一个或多个接合元件365,用于与参考框架305的周边315或一部分暂时接合,以允许与使用元件365附接的参考框架300相联的基部330的适当定位和调节。图18图示附接到参考框架300的框架305的参考框架引导件。在使用中,接合元件365可以断裂,以在手术程序过程中从引导框架移除参考框架。尽管图示为与参考框架300配合协作,参考框架引导件350可以适于并构造成与不同形状和尺寸的参考框架(诸如图24中的参考框架400)形成配合接合。
[0791] 在一种特定实施方式中,杆360的曲度或形状362被构造用于杆关于髁的布置,以提供参考框架300沿着股骨在手术区域内的对准。图19和20示出基部330沿着股骨10的定位。关节参考框架引导件和参考框架结构(参照图18)被定位(沿着图19中的箭头),以使杆360的曲度362在股骨10的髁12之间对准,从而使基部330如图20中所示以适当定向布置在股骨上。之后,参考框架300通过利用诸如螺钉或钉子施加到孔口337或使用生物相容性骨接合剂的一种或多种方法连结基部第一表面335来附接到股骨10。一旦参考框架300被确认处于适当位置,参考框架引导件350被移除(图21),仅留下根据待进行的手术计划(图22)与髁12成期望关系且沿着股骨10处于期望位置的参考框架。
[0792] 图23图示参考框架400和沿着胫骨15的位置的实施方式。在图示的实施方式中,参考框架400附接在胫骨粗隆上或围绕胫骨粗隆(图25中更清楚地示出)并利用上述关于参考框架300描述的若干固定方法中任一种紧固到骨。参考框架400的附加细节可以在阅读图24A、24B和24C后提供。这些附图提供在计算机辅助手术程序中使用的参考框架400的各种视图。设有框架405,其具有由周边415界定的表面410。一个或多个有源或无源基准标记70经过表面410以型式74布置。设有从框架405延伸的杆420和在杆上的联结件425。联结件425用以将框架405连结到基部430。基部430具有能够接合与手术相关的手术区域内的解剖结构的一部分的第一表面435。基部430具有第二表面440以与联结件425接合。联结件425和第二表面440在图24A中接合,但在图24B和24C中分离。在
图24C和24C的视图中,在联结件上可见至少一个配准元件,并且在第二表面上可见至少一个配准元件。在图示的实施方式中,配准元件442b是在联结件425上的凹形特征部,而在第二表面440上的联结元件425a是凸形特征部。配准元件的尺寸和位置被设定成在联结件425和第二表面440接合时配合协作。可以理解,各种不同的配准元件类型和位置可以适于并构造成用于在联结件接合到第二表面时提供配合协作。
[0793] 基部430包括用以接合解剖结构的第二表面435。所有表面或表面的一部分可以包括锯齿形边缘以辅助与解剖结构、尤其围绕关节的骨解剖结构接合。基部第一表面435包括与基部第一表面在手术程序过程中附接到其上的解剖部位互补的曲度。在一种实施方式中,解剖结构的骨部分邻近作为手术程序的目标的关节。关节可以从膝、肩、腕、踝、髋或椎骨选择。基部430包括至少一个孔口437,所述至少一个孔口437适于并构造用于固定元件,所述固定元件用以将基部附加到人体上的部位。固定元件可以选自如下的一个或多个:销、螺钉、钉子、手术钉或者胶或粘合剂基的固定件。
[0794] 现在转向图26A、26B和26C,描述被设计的参考框架的附加方面。参照图26A,框架305和基部300之间的定向可以在多种预设定向之间调节。改变这两个部件之间的关系是通过改变在部件接合时多个配准元件中的哪些配准元件对于关节可用来完成的。一方面,在联结件上设有多个配准元件,并且在第二表面上设有多个配准元件。参考框架的定向可以基于哪一组配准元件用于将基部330连结到框架305在第一定向382和不同的第二定向
384之间调节。在一种实施方式中,其中,联结件上的配准元件的一部分与第二表面上的配准元件的一部分接合,结果将框架在手术区域内以第一定向定向。另一方面,联结件上的不同的配准元件与第二表面上的不同的配准元件配合,结果是框架305将在手术区域内以不同的第二定向呈现。一方面,第一定向是在外科预先计划中使用的已知位置。另一方面,第二定向是在外科预先计划中使用的另一个已知位置。第一定向和/或第二定向可以在这里描述的OTT CAS技术的促进中使用。每次两者可顺序使用而不用新的软件配准。首先一旦只进行每个结构的配准或者只配准一个,另一个的软件配准是由分别测量的几何形状及其存储的、在需要时可读取的数据进行计算的。
[0795] 图26A还图示可改变并被配置为维持联结件和第二表面的相对位置和定向的安装联结件的一种实施方式。在该实施方式中,挠性连杆380被示出为在这两个部件之间,并且其在参考框架内的尺寸、形状和定向用以维持框架305在手术区域内的定向。换句话说,安装联结件具有足够的刚性,使得如果框架305在手术程序中遭撞击,其部件会通过联结件中弹性元件的变形相对于彼此临时移位,但是随后会由使用者返回或者回复到原始对准,因此不会由于其内部的配准元件而失去对准。如果参考框架的撞击十分强烈,配准元件将脱开而不会自动复位,但是使用者会使其返回并且原始的软件配准对准仍未失去。在该示例性实施方式中,挠性连杆380在使用中完全置于结构中,在这里为基部330。最佳如图26A中所见,一部分连杆380附接到上部基部330而另一部分附接到下部基部330。在另一替代方面,安装联结件设置成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配合接触的区域。图26B1a示出完全环绕上部和下部基部
330之间的交接部的挠性安装联结件383的透视图。图26Blb图示出挠性安装联结件383的透视图。图26B2a图示出基本上环绕上部和下部基部330之间的交接部的挠性安装联结件384的透视图。联结件384包括通过连杆相连的四个转角安装件。转角安装件和连杆都像联结件383一样被设计为在上下安装件之间的交接部附近适贴配合。图26B2b图示出挠性安装联结件383的透视图。
[0796] 图27A和27B提供替代参考框架表面形状以及替代的高度以显示标记型式。图27A图示具有以型式78设置的多个基准标记70的参考框架的大致矩形框架390。图27B图示框架395上的大致梯形表面形状310。多个基准标记70以型式设置在表面305上。
[0797] 图28图示在全膝置换手术中使用的假体20的表示的等轴测图。在假体20上标出的数字是在膝手术过程中作出的切口的类型的表示。图29A-29I和30图示这里描述的OTT CAS系统的独特组合之一。尽管上述参考框架中的每个可以独立地或结合其它解剖部位或外科设备使用,参考框架300和400对于这里描述的工具承载的追踪装置和OTT CAS程序具有特别的优势。将工具承载的追踪装置用于手持式预切手术的一个挑战是在程序过程中获得相关追踪信息并维持追踪的参考框架。通过独特的设计和布置,参考框架300和400可以用以利用这里描述的OTT追踪技术正好提供这种类型的动态参考框架追踪。如以下附图中所示,在用于植入假体20的代表性切口的每一个中,在OTT 100上承载的视觉系统能够视觉上识别并与参考框架300和参考框架400全部或一部分配准。尽管这些特定构造是针对膝手术的OTT CAS系统和工具的能力的说明,可以理解,这里描述的参考框架和视觉引导技术可以适于人体中的其它关节和其它手术。
[0798] 图29A-29I和30每个图示针对参考框架300在股骨10上的布置和参考框架400沿着胫骨15、特别是在胫骨粗隆18上或围绕胫骨粗隆18的布置的代表性外科设置。可以理解,随后图示的OTT CAS程序利用参考框架300、400,它们在随后的所有OTT CAS处理步骤过程中不运动而是保持在相同位置。工具承载的追踪装置100联结到手术工具50,用于具有活动元件56的工具54的定位和使用。
[0799] 在图29A的示意性实施方式中,OTT 100提供引导,用于使用活动元件56制造远端外侧髁切口。在该切割过程中,在OTT 100上承载的照相机在图示的切割的所有或主要部分过程中基于从参考框架300和参考框架400接收的信息捕获、成像并提供相对导向和定位信息。
[0800] 在图29B的示意性实施方式中,OTT 100提供引导,用于使用活动元件56制造远端内侧髁切口。在该切割过程中,在OTT 100上承载的照相机在图示的切割的所有或主要部分过程中基于从参考框架300和参考框架400接收的信息捕获、成像并提供相对导向和定位信息。
[0801] 在图29C的示意性实施方式中,OTT 100提供引导,用于使用活动元件56制造前部切口。在该切割过程中,在OTT 100上承载的照相机在图示的切割的所有或主要部分过程中基于从参考框架300和参考框架400接收的信息捕获、成像并提供相对导向和定位信息。
[0802] 在图29D的示意性实施方式中,OTT 100提供引导,用于使用活动元件56制造后部外侧髁切口。在该切割过程中,在OTT 100上承载的照相机在图示的切割的所有或主要部分过程中基于从参考框架300和参考框架400接收的信息捕获、成像并提供相对导向和定位信息。
[0803] 在图29E的示意性实施方式中,OTT 100提供引导,用于使用活动元件56制造后部内侧髁切口。在该切割过程中,在OTT 100上承载的照相机在图示的切割的所有或主要部分过程中基于从参考框架300和参考框架400接收的信息捕获、成像并提供相对导向和定位信息。
[0804] 在图29F的示意性实施方式中,OTT 100提供引导,用于使用活动元件56制造前部斜切口。在该切割过程中,在OTT 100上承载的照相机在图示的切割的所有或主要部分过程中基于从参考框架300和参考框架400接收的信息捕获、成像并提供相对导向和定位信息。
[0805] 在图29G的示意性实施方式中,OTT 100提供引导,用于使用活动元件56制造后部外侧髁斜切口。在该切割过程中,在OTT 100上承载的照相机在图示的切割的所有或主要部分过程中基于从参考框架300和参考框架400接收的信息捕获、成像并提供相对导向和定位信息。
[0806] 在图29H的示意性实施方式中,OTT 100提供引导,用于使用活动元件56制造后部内侧髁斜切口。在该切割过程中,在OTT 100上承载的照相机在图示的切割的所有或主要部分过程中基于从参考框架300和参考框架400接收的信息捕获、成像并提供相对导向和定位信息。
[0807] 在图29I的示意性实施方式中,OTT 100提供引导,用于使用活动元件56制造胫骨切口。在该切割过程中,在OTT 100上承载的照相机在图示的切割的所有或主要部分过程中基于从参考框架300和参考框架400接收的信息捕获、成像并提供相对导向和定位信息。
[0808] 图30图示联结到具有工具54和活动元件56的手术仪器50的OTT 100。参考框架300、400也关于围绕膝的OTT CAS手术部位示出。具有杆398和末端399的附加参考框架397用于手术区域的进一步配准或标记。参考框架397的配准通过具有工具的OTT 100的成像系统提供。配准框架397连同配准框架300和/或配准框架400一起配准。尽管这里描述的OTT CAS方法的实施方式利用参考框架300和参考框架400,可以理解,由于OTT和OTT CAS处理的改进的基于图像追踪能力,OTT CAS系统具有两个可用的参考框架,但在处理过程中选择以仅使用来自一个参考框架的追踪信息。
[0809] 当考虑这里描述的独特的参考框架实施方式的使用时,考虑OTT CAS系统使用者优选可以进行观察的方式。OTT CAS系统是预编程序的,使得对于某些切口来说,某些观察是默认示出的。例如,在制备用于TKR手术的股骨假体中切除股骨的例子中,如图29和30中所示,若干表面待切除。每个表面可以在程序过程中从不同角度最佳观察。当切割内侧髁的前表面时,第一观察可以是期望的,而在切割外侧髁的前表面时,第二观察可以是期望的。相应地,系统设置预定第一观察,用于在内侧髁的前表面被切除时观察虚拟模型。类似地,针对多种共同的切除手术能够限定默认视觉观察。当OTT CAS系统确定待执行切割时,系统确定用于切口的最佳匹配并且在没有外科医生介入的情况下自动显示默认。以几乎相同的方式,由OTT CAS计算机执行的基于视觉的过程可以被预选择,以根据环境自动地使用来自一个或两个参考框架的所有或一部分可得到的追踪信息。另外,OTT CAS可以引导使用者调节参考框架在手术区域内的定向,以改进来自该框架的引导信息。在这里描述在保持基部的配准位置时框架的可调节定向。
[0810] 在另一代替方面,有参考图16A-30所描述的空缺(divot)或者呈现在一个或多个参考框架上的其他特征。一方面,使用手术工具、触摸屏或者导向指针接触空缺并且在系统中产生表示步骤开始或完成的结果。在一个实施例中,接触参考框架(例如,与导向指针接触)OTT CAS系统配准操作的开始或者替代地操作的完成。在一个特定实施方式中,接触参考框架的动作表示包括特定参考框架的操作开始。利用参考框架进行的一个示例性操作为骨配准。在其他方面,输入和/或与特定参考框架的相互作用还是CAS悬停模式、智能影像、显示或其他功能选择标准的输入或一部分。
[0811] 可以理解,多种多样的动力或非动力工具中的任意一种能够与这里描述的OTT CAS系统一起利用。例如,在整形手术领域中,系统能够在单个整形动力锯(诸如,Stryker系统6精密振动锯)上建立。类似地,系统能够与整形手术中通常使用的其它动力工具(诸如,骨钻或钻子)一起使用。在这种应用中,系统可以集成在手术工具的设计内或者作为改型增加。另外,系统可以利用不需要任何外部动力源的工具(诸如,指针、标记或手术刀)。理想地,系统可以容纳多个待在手术程序的不同阶段使用的智能工具并且使得系统足够稳健以执行很多种手术程序。可以理解的是,OTT 100可进行改变以匹配各式各样手术工具、如上以及本说明书其他地方所论述的徒手操作工具的壳体。可替换地,OTT可构造(完全集成)到徒手操作工具或手持式动力仪器以及与这种工具一起制造的壳体的设计中。接下来参考图68a-72图示和论述其他的OTT壳体结构,例如各种两部件壳体。
[0812] 系统可以在整形手术之外的其它应用中使用。例如,其可以在模拟和用于指导和训练整形手术外科医生的模拟器中使用。替代地,系统可以用于要求硬组织的精确定向和操纵的其它医疗手术。本技术的计算机辅助手术可以容易地便利这种牙科手术。系统还能够在非医疗应用中使用,例如,在木工、金属板加工和所有其它工程标记和加工过程中,以引导使用者制造特定型式的材料切割或钻孔。
[0813] 这里描述的OTT CAS系统的实施方式通过在工具本身上布置一个或多个追踪器消除了对外部追踪装置的需要。本发明能够完全消除对外部追踪系统的需要或者利用追踪子系统以增加新的追踪数据。在任一构造中,与外部追踪器追踪工具和患者的解剖结构两者以确定彼此的相对位置截然不同,工具本身追踪患者的解剖结构,或者相对于患者解剖结构追踪其本身。此外,由于向追踪系统提供输入的部件位于工具本身上,系统的所有被追踪元件相对于工具被追踪。因此,由工具承载的追踪器产生的追踪数据非常不同。工具的位置例如不必被独立追踪,因为所有其它被追踪的目标均从工具的有利地位被追踪。在载追踪系统减轻由外部被追踪系统面对的问题,其中,包括手术仪器的系统的所有部件由外部装置追踪。逻辑上,本发明通过将追踪或向追踪系统的处理部分提供输入的部件布置在工具本身上允许手术室消除或至少最小化在手术室中对单独件设备的需要。通过用于追踪的传感器在工具上,带来更靠近被追踪目标的另一优点,并且由此可以得到更高分辨率和精度以及在追踪器和其它系统的被追踪元件之间对“视线”接近的较松要求。
[0814] 追踪器-追踪子系统还包括能够被手术仪器上的追踪器检测到的一个或多个追踪元件。在系统中能够利用很多种追踪元件。例如,包含一个或多个反射表面的参考框架能够将红外或可见光反射回到手术工具。发光二极管能够类似地指示被追踪目标回到手术工具的位置。诸如基准点或图像识别的其它方式可以消除对待布置在需要被追踪的诸如患者组织的目标上的外部参考框架的需要。在其它实施方式中,在没有任何其它参考点辅助的情况下,患者的解剖结构的具体图像能够用作追踪元件。
[0815] 手术仪器借助于一个或多个追踪器追踪被追踪元件的位置。在一种实施方式中,系统利用作为追踪器的两个照相机的立体布置。照相机在锯条/钻/骨钻等的任一侧上以适用于立体视觉的角度范围并排倾斜。对于其它工具,诸如钻子,照相机能够类似地立体并排布置在钻或任何其它工具的端部执行器的任一侧上。
[0816] 照相机相对于工具的端部执行器的布置影响追踪器-追踪元件子系统的操作。例如,一个或多个照相机远离端部执行器的布置扩大视场。对于像关节置换的应用,或者当工具紧靠患者的解剖结构时,宽的视场是有益的。通过扩大的视场,工具能够更容易地找到追踪元件。将一个或多个照相机更靠近工具的端部执行器布置限制视场,但增加对诸如牙科手术的应用有用的放大率和分辨率。另外,照相机的布置必须考虑子系统的其它元件的相对位置。将照相机布置成使其轴线处于工具的端部执行器的平面内将使端部执行器阻挡照相机的观察的程度最小化。但是,可以设想,照相机可以以被认为合适于手术程序中追踪一个或多个追踪元件的任意构造布置。随着技术进步,这些当前描述的构造之外的构造对于特定工具和手术环境可能更有利。
[0817] 子系统能够利用很多种照相机或照相机的系统。通常,系统利用数码照相机。另外,系统利用至少两个照相机以提供立体视觉。可以使用模拟照相机,只要有数字转换的有效方式,诸如有时被称为‘抓帧器’或‘捕获卡’的定型图像格式转换技术。立体视觉以及基于来自两个照相机的图像中的不同获得进一步信息的能力有助于系统在位置和定向或姿态方面更好地三维定位追踪元件。系统可以利用多于两个照相机,其利用所谓的’冗余’以改进导向的能力,诸如在被追踪元件中的一些对照相机中的一个或多个不可见并且由此两个照相机在这些情况下不足够时的情况中。附加地,系统可以利用单个照相机,但将需要附加的图像处理以像立体系统那样精确地导向。
[0818] 替代地,子系统可以利用追踪器和追踪元件的不同系统。在一种替代方案中,追踪器是在标准手术室条件中存在的可见光谱下对图像识别优化的高分辨率照相机。追踪元件是基于存储在手术计划中的医疗图像的患者的解剖结构。另外,较窄的视场还可以对患者的解剖结构的有效识别有益。最后,手术计划本身可能需要并入或识别患者的特定解剖标志以建立功能追踪元件。
[0819] 不管构造如何,照相机需要具有足够的分辨率以准确地追踪追踪元件到某一预定的精度水平。例如,具有作为带红外LED的参考框架的追踪元件的系统,具有640×480分辨率的照相机具有足够的分辨率以便以手术精度追踪追踪元件。系统能够利用诸如红外滤波器的附加元件,并且使追踪元件与照相机隔离。在这种系统中较低分辨率的照相机能够足以产生高准确度的追踪。
[0820] 分辨率不是照相机影响系统操作的唯一特征。根据系统的特定构造,帧率是重要的考量。例如,约100Hz(帧每秒)的非常高的帧率将产生最小等待,但将在图像处理器上非常繁重。系统可以要求强大的处理器,以便在给定时间单位内从非常多的捕获图像中提取追踪元件。替代地,如果帧率非常低,那么系统将产生过多等待。如果操作员过快地运动工具,那么系统将不能继续追踪工具。在系统中应当利用可接受的最小帧率。对于连同VGA照相机阵列一起利用参考框架中的红外LED的系统,30Hz的帧率将产生适于徒手整形手术的系统。
[0821] 这些例子一起图示用于追踪元件和照相机的的各种构造,包括追踪器-追踪元件子系统的示例性照相机-追踪实施方式。除追踪元件的准确布置之外,追踪元件的位置必须从由照相机捕获的图像提取。从照相机接收的图像信号必须经历数字信号处理(DSP),以将追踪元件的图像转换成相对于工具的数学坐标。数学坐标随后发送到计算机系统并且相对于手术计划进行比较,允许计算机系统确定手术路径是否遵循意指的切除。
[0822] 考虑到有若干步骤将来自照相机的原始数据处理为数学坐标。最初,系统必须获取图像。对于检测标记(例如,红外LED的、反射体、基准等)的照相机,系统必须:确定在总的追踪元件中使用的每个单独标记的形心的坐标、确定每个元件的尺寸并且向计算机系统报告每个LED的尺寸、形状和坐标。用以处理捕获的图像的附加操作(诸如子像素分析以确定形心的位置)能够改进精度。
[0823] 对于以30Hz操作的系统,步骤必须在大约33ms完成,并且计算机将需要确定单独的LED之间的关系并且计算追踪元件的位置和定向。计算机必须从该数据确定模型的定向和骨与手术工具之间的相对位置。信号处理仅具有在两个连续帧之间的时间量,以执行任何需要的操作。(例如,对于30Hz的帧率,处理系统具有上述33ms时间段以执行这些操作)。在一种实施方式中,前述步骤中的大多数能够在工具本身上通常通过集成在照相机(或其它追踪器)本身上的CPU完成。
[0824] 例如,由照相机捕获的图像的附加处理能够经由集成到照相机内或在计算机系统上或这两者的一些组合的CPU完成。例如,许多小的照相机具有能够在输出数据信号之前运行数字信号处理算法的集成的CPU。DSP能够包括简单的步骤,像将彩色图像转换为灰度,或复杂操作,像将视频图像剪切为环绕识别的LED的小框。最初的处理使得从在照相机上捕获的图像最终提取追踪元件的计算任务较轻并且总的追踪过程更有效。在某些实施方式中,照相机子系统传送原始图像数据。有关照相机特性的其他细节接下来还在照相机部分进行描述。
[0825] 照相机-追踪元件子系统能够通过数字图像传输或通过无线传输利用数码照相机。有很多种具有数字图像传输的照相机,其一般被叫做’IP’或’Wifi’照相机。许多小且低成本的方案能够被利用,以任何格式(例如,Mpeg)并且通过许多已知的数字流媒体协议之一供给到处理电子设备的流媒体图像(其能够在两个照相机之间同步)。替代地,模拟图像传输能够利用所谓的第一人视角(FPV)技术,如用在航空模型中的。这有利于容易地得到商品照相机,其具有最小重量和尺寸、小的无线传输和低成本。在用于被追踪元件的图像处理和坐标提取之后,附加处理是必须的以形成足以通知计算机系统的追踪数据。被追踪元件的坐标与关于照相机的信息(诸如说明和校准数据)结合,以进一步细化每个被追踪元件的位置空间。基于每个被追踪元件的细化位置,子系统利用针对特定追踪元件(有时称为参考框架)的用户限定的集群定义,以检测用于追踪元件的有效集群以及其在空间中的位置和定向。确定空间中的位置和定向的数据是格式化的,以便使用。例如,系统能够将特殊的坐标布置在与手术计划中使用的空间的总的定义兼容的矩阵内。
[0826] 前述处理与能够在工具上进行的处理不同并且不是图像调节和空间提取。其能够通过专用软件处理,专用软件可以在手术计划和计划的切除被计算的相同计算机系统中,或者其可以在中间计算机上发生,该中间计算机可以在工具上或者与工具和计算机系统均分离。
[0827] 附加导向数据能够扩展照相机-追踪元件系统。工具还能够包含一个或多个加速计或惯性传感器,以确定工具沿着手术路径的定向和运动。除来自一个或多个照相机的追踪数据之外,加速计能够向计算机系统提供附加数据。替代地,外部追踪系统能够扩展工具的在载追踪。这种应用不是必需的,但能够用以主要通过‘预期’使用者的运动来扩展系统的追踪能力。系统还可以包括多个追踪器-追踪元件模态。例如,系统可以包括红外照相机和具有红外LED的追踪元件以及用于光学分辨率的可见光照相机。来自这两者的追踪信息可以被处理以建立工具的三维坐标。
[0828] 如在计算机辅助手术中典型的,手术计划在开始期望的手术程序之前或者在执行期望的手术程序中的步骤之前被确定。手术计划基于在患者的解剖结构的计算机重现上由外科医生指定的意指切除部。患者的解剖结构的计算机重现可以通过诸如CT或MRI扫描的各种医疗成像技术产生。另外,锯子、钻子、骨钻、植入物或任何手术仪器或其部分的计算机重现可以通过在计算机系统内编程的设计说明(或模型)取得。一旦通过诸如显示器、鼠标、键盘、触摸屏或用于与计算机系统交互的任何其它装置的计算机交互装置可访问患者的解剖结构的计算机重现,外科医生可以通过将待执行的一个或多个切口、待钻孔的区域或待移除的组织体积输入计算机系统来手动指定用于手术计划的切除部。替代地,计算机系统可以被构造成基于由外科医生选择的一组具体参数来产生手术计划。具体参数可以对应于例如外科医生希望附接到患者的解剖结构的植入物的形状、尺寸和/或位置。计算机可以相应地产生包括将植入物配合到患者的解剖结构所需的切除部的手术计划。一旦手术计划由外科医生指定,计算机系统将手术计划转变为一个或多个数学限定的表面,所述表面限定包括手术计划的意指的切除部的边界。通过之前描述的追踪器-追踪元件子系统获取的数据随后能够用以将仪器的手术路径与手术计划进行比较,以便确定手术路径的偏差。
[0829] 接着,手术计划被描绘为在诸如笛卡尔、球面或柱面坐标的可接受的三维坐标系统或其它基于解剖学的坐标系统中数学地限定的一个或多个表面。例如,在使用笛卡尔坐标的手术计划中,切口可以被限定为距限定原点的XYZ坐标沿着X、Y和Z轴中的每个的具体距离。沿着每个轴的具体距离不必是线性的。例如,代表在患者的解剖结构中待钻孔的区域的柱面可以在笛卡尔坐标中被限定为圆形表面,该圆形表面具有围绕原点定位的具体直径并在垂直于圆形表面的方向上从原点突出具体距离。任何切口、一系列切口或待移除的组织体积可以通过限定表面的类似方式被数学地限定,所述表面描绘手术仪器必须遵循以完成指定的切除的手术计划的边界。
[0830] 如之前注意到的,外科医生可以在患者的解剖结构的计算机重现上手动指定手术计划的切除部。在一种实施方式中,外科医生能够使用计算机交互装置来观察并操纵患者的解剖结构的三维重现并且作出表示切口的标记。在三维重现上作出的标记随后转变为描绘外科医生使用手术仪器必须遵循的手术计划的数学表面。
[0831] 在诸如全膝置换手术的利用植入物的手术程序中,在描绘用于更好地确保植入物将正确地配合在患者的解剖结构上的手术计划时,使用植入物的物理说明是有利的。在这种实施方式中,外科医生能够使用计算机交互装置以观察并操纵患者的解剖结构的三维重现以及一个或多个具体植入物。例如,外科医生能够从具有诸如尺寸、形状等不同物理特征的植入物目录进行选择。外科医生可以选择合适的植入物并操纵植入物的三维重现,以便以期望的对准配合在患者的解剖结构的三维重现上。外科医生接着能够为计算机系统选择选项,以产生包括制备患者的解剖结构以接收植入物所需的计划的切除部的手术计划。相应地,计算机系统可以被构造成通过计算在由外科医生对准的植入物和患者的解剖结构的计算机重现之间的每个交叉部处的表面产生合适的数学表面以描绘手术计划。
[0832] 为了引导外科医生利用手术仪器遵循手术计划,必须有用于将手术仪器的路径与计划的切除进行比较的方式。追踪器-追踪元件子系统可以相应地追踪手术计划的数学地限定的表面相对于工具的三维位置和定向。在一种实施方式中,数学表面通过在患者的解剖结构上的固定位置处定位的追踪元件参考。为了更好的准确度,追踪元件可以在可容易识别的位置处固定到硬组织。这样做将简化患者的解剖结构与追踪系统的配准并且将避免可能由软组织的不可预知的运动引起的不希望的错误。一旦患者的解剖结构与追踪系统配准,在计算机系统中限定的数学表面能够基于其相对于追踪元件的固定位置的坐标的坐标被追踪。由于追踪系统位于手术仪器上,由追踪系统收集的关于患者的解剖结构的位置和定向和手术计划的相应数学表面的追踪数据是相对于手术仪器上限定的参考点的。相应地,在手术过程中,计算机系统可以使用追踪数据来作出由手术仪器遵循的手术路径和手术计划的表面之间的偏差的迭代计算。手术路径和手术计划之间对准的错误以及矫正动作可以通过诸如计算机屏幕上的图形通知、LCD、或投影的显示器、闪光灯、声音报警、触觉反馈机构的指示器或用于指示偏差错误的任何其它方式向外科医生通信。
[0833] 一方面,指示器是向外科医生提供关于如何对准手术路径以实现手术计划的意指切除的引导的系统。在一种实施方式中,指示器是计算机系统的用以向手术室中的外科医生提供信息的元件。美国专利申请序列号No.11/927429在[0212]段处教导手术室计算机的使用以引导外科医生对手术工具的操作。‘429专利中教导的指示的一种方式是手术仪器的致动。随着由在载照相机-追踪元件子系统检测到的外科医生的手术路径从意指的切除部偏离,计算机系统将与手术工具通信以减缓或者甚至停止工具操作。在这种系统中,手术工具的致动是如‘429申请在[0123]段处进一步教导的外科医生从计算机辅助手术系统接收指示的方式。
[0834] 在另一实施方式中,计算机系统可以经由外部显示器指示手术路径何时从意指的切除部偏离。计算机系统能够显示手术工具和患者的解剖结构的三维重现。覆盖在该图像上的是手术计划的三维重现。计算机系统更新由照相机-追踪元件子系统确定的手术工具和患者的解剖结构的相对位置,并且覆盖意指的切除部。外科医生随后能够利用显示器以使手术路径与意指的切除部对准。类似地,手术工具和患者的解剖结构的相对位置能够显示在诸如个人眼镜显示的其它屏、手术室中的大型投影显示器、附接到工具的智能手机或屏幕上。诸如在计算机系统上的外部屏幕和诸如在工具本身上的屏幕的其它屏幕的组合可以向外科医生提供最佳信息量。例如,计算机系统上的屏幕能够向外科医生提供手术的总体概览,而工具上的屏幕能够针对手术中的具体切除部或步骤提供特定引导。
[0835] ‘429申请在[0215]段处教导了在手术工具上的屏幕。在载屏幕可以显示如上所述的外部显示器上的相同类型的图像。OTT装置环境中的示例性植入在图52A和52B中示出并描述。在载屏幕可以显示手术路径和意指的切除部的对准的简化描绘。在一种实施方式中,简化的显示包括三条线。手术路径通过一小一大的两条线描绘。小线描绘手术路径的远端,而较宽的线描绘手术路径的近端。第三条线描绘意指的切除部。前两条线由手术工具的导向位置(定向和定位)计算。计算机系统编译所有三条线以显示在手术工具上的屏幕上。显示示出手术路径的近侧部分和远侧部分,向外科医生指示其三维相对位置。当手术路径与意指的切除部对准时,所有三条线对准。指示器向外科医生示出如何校正工具的三维位置。
[0836] 在一种实施方式中,显示被优化以提供用于导向锯子的引导。手术路径由大致对应于锯子制造的切口的形状的线描绘。在另一实施方式中,简化的描绘可以由两个圈描绘:小圈描绘手术路径的远端,较大圈描绘近端。尺寸大致等同的第二形状(诸如十字形或菱形)描绘意指的切除部。如之前描述的,外科医生能够通过排列形状来使手术路径对准于意指的切除部。圈描绘像钻子的不同工具的手术路径。以此方式,系统能够为很多种手术工具提供引导。在一种实施方式中,在指示器中描述的所有元件的位置应当以比人的反应时间快的速率通过计算机和追踪子系统更新。
[0837] 手术显示的一个限制是它们将外科医生的注意力从患者转移。一种方案是将指示信息直接投影在进行手术的患者身体的部分上。任何种类的投影机可以布置在工具上并且在患者上显示任何指示方法。在一种实施方式中,在载微型投影机可以显示上述三条线简化方式。在许多方面,第三条线将非常有用,因为其将在患者上精确描绘意指的切除部相对于患者的解剖结构的剩余部分开始的位置。另外,指示器能够提供有关如何校正手术路径以便与意指的切除部对准的更多直接引导,并且将引导信息直接投影在患者上。例如,投影机能够描绘指向外科医生需要运动以校正手术路径的方向的箭头。
[0838] 将指示信息准确地投影在患者解剖结构上存在若干挑战。首先,对于在载在工具上的方式,投影平台将不断地运动。另外,投影机投影在其上的表面是不平的。为了解决第二个问题,系统利用在手术计划过程中获得的信息。首先,系统知晓患者的解剖结构的表面的几何形状。手术计划包含患者的医疗图像,诸如CT扫描,其能够自此提取指示器将在其上投影的表面的几何形状。系统相应地投影引导信息,使得通过外科医生观察适当地看到在患者的解剖结构的表面上的投影信息。例如,如果系统通过利用直线指示外科医生用锯子应当切割的位置,那么系统能够弯曲并弧形化线,使得当投影在患者的解剖结构上时,其将显示为直的。利用该方式,指示器能够投影上面教导的对准的三条线简化描绘。
[0839] 类似地,系统还借助于追踪系统计算工具的相对位置。通过该信息,系统能够连续地修改投影角度,以确保指示器投影到患者的解剖结构上的意指的切除部的适当位置。指示器能够使用很多种投影机,诸如迷你标准LED投影机或激光扫描微型投影机系统。然而,前述中的任何都不阻止利用不在工具上或者以计算机辅助手术程序的任何其它形式使用的投影机。例如,外部追踪的系统可以包括单独的投影系统,其类似地将指示信息投影在患者的解剖结构上。
[0840] 除在锯子上的屏幕或投影机之外,系统能够利用智能手机或平板电脑,诸如苹果IPhone4G,以向外科医生提供指示。使用智能手机或平板电脑的指示器具有可移除屏幕的进一步优点。附加地,正像在载屏幕,智能手机能够显示工具和患者两者的重现或简化的图像,诸如两条线实施方式。不同的简化的显示可以提供手术路径和意指的切除部何时对准以及它们未对准的方向的指示。例如,如果外科医生过慢地接近切除部,那么屏幕能够描绘指向上的箭头。箭头能够以三维显示,向外科医生提供进一步指示。
[0841] 对于简化的指示器,显示不必像智能手机或其它高分辨率屏幕那样稳定。一组LED例如可以显示之前描述的三条线或箭头指示。指示方法不必是视觉上的。如‘429申请在第[0122]段处进一步描述的,系统可以向使用者听觉地指示手术路径何时偏离意指的切除部。
[0842] 如上具体描述的,计算机辅助手术从基于计算机的解剖模型(诸如,基于利用任何已知的医疗成像模态获得的图像和重构的基于计算机的解剖模型),或者从为了在基于计算机的解剖模型的辅助下使解剖或骨模型用在计算机辅助手术中而通过变形或其它已知过程产生的解剖模型进行,针对具体患者和手术开发待进行的手术计划。手术预先计划包括多个步骤,诸如获得手术前图像数据、针对待进行的具体手术进行手术计划、针对患者具体解剖结构或状况以及如果合适的话,针对待在CAS程序过程中放置在、连结到或用在所选三维对准处的任何具体假体、装置、植入物或其它结构进行计划的适应性改变。利用手头的该总的手术前计划信息,外科医生移至手术程序部位处的待进行的患者具体术中计划。患者具体术中手术计划将适于解决具体部位或诸如可以通过使用计算机辅助手术增强的任何整形手术或侵入性最小手术的具体手术。例如,具体关节可以针对修补的一些形式、针对局部置换或针对全置换被对准。可以理解,这里描述的技术可以应用于诸如踝、髋、腕、肩的其它关节或将受益于这里描述的对计算机辅助手术的改进的骨骼解剖结构的其它部分(例如,截骨或脊柱手术程序)。可以受益于这些技术的骨骼解剖结构的例子包括但不限于脊柱椎骨、肩胛带、臂中的骨、腿中的骨以及脚或手中的骨。
[0843] 借助于非限制性例子,全膝关节成形术将用作具体例子。出于讨论的目的,全膝关节成形术将通常包括用于股骨的五个手术切口(在CR或PCL保留上以及在PS或PCL牺牲上八个切口)和用于胫骨的一个或多个切口,每个切口将在下面更详细描述。可以理解,这些切口可以被修改为着重手术程序或步骤的一部分的一个或多个特定方面。例如,用于特定手术的假体装置的具体几何结构、定位或特征可以导致在手术计划的某些方面的修改。在另一例子中,特定手术或假体可以受益于切口、工具或手术方式的具体类型。这些因素中的任意因素还可以用以调节计算机辅助手术根据这里描述的实施方式进行的方式。作为非限制性例子,计算机辅助手术系统可以在计算机辅助手术步骤之前或过程中将切口的表面(例如,平面)选择作为向外科医生呈现的最重要信息。另一方面,OTT CAS将允许使用者使用二维、三维或与使用的手术工具或所造成的该工具在解剖结构上的使用的表示有关的其它输出信息选择或基于手术步骤决定。例如,如果手术工具是锯子,那么使用者可以从尺寸大致设定为对应于锯子的轮廓或对应于与通过锯子在解剖结构中形成的得到的切口相对应的一个或多个表面(在该具体例子中为平面)的矩形形状选择。在附加例子中,手术工具包括钻子,使用对应于钻子的尺寸的圈、与钻子的使用的解剖影响有关的柱以及可能表示钻子切割末端与解剖结构接合的其它因素向使用者提供系统基础处理决定。在另一例子中,手术工具包括铰刀或其它球形工具。在该例子中,系统或使用者被提供有圆形、柱形、半球形或球形表示,其也用于向使用者显示并反馈或者作为OTT CAS系统内使用的处理决定的一部分。在最后的例子中,手术工具包括平锉刀,所述表示将再次为描绘由接触到解剖表面导致的锉动作的一定厚度的平表面(或薄矩形块)。
[0844] 在以下实施方式中,工具承载的追踪系统(OTT)实施方式用以获取、执行一些机载数据处理,并且向计算机辅助手术计算机提供有关手术程序的实时数据,并且用以接收来自后者的指令以设置其自身的马达速度、减弱速度或者甚至停止以防止意外切割。工具承载的追踪系统用以提供用于计算机辅助手术系统使用的各种数据。一种数据形式是来自由工具承载的追踪器提供的成像传感器的成像数据。由这些成像传感器提供的数据包括例如立体图像,其一旦被处理,能够用于追踪通过独立的或包含的投影机或工具承载的追踪系统使用的任何类型的投影机投影在手术区域上的信息。由成像传感器提供的其它数据包括用于限定手术区域的参考框架的参考框架位置、定位、对准或其它物理表征。一个或多个参考框架可以围绕区域、围绕关节、围绕膝定位,或者其尺寸和形状关于在手术程序的所有或主要步骤的至少一部分过程中可见参考框架的手术区域设定。(参照例如针对图16-30描述的参考框架实施方式)。另外,可以基于CAS程序或CAS步骤的动态实时评估仅从相关参考框架或其部分选择数据。
[0845] 例如,在两个框架都存在的CAS程序中,这两个框架可以在切割开始时使用并且随后系统转为仅使用在切割过程中使用的一个参考框架。以类似的方式,系统可以在促进以下描述的模式调节中在手术的过程中使用少于在具体参考框架上可得到的所有基准标记。较少的基准要处理可以允许更快的更新或减少的图像处理计算机循环时间。如这里示出和描述的,参考框架可以具有相同的形状或不同的形状,并且可以包含由OTT中的可见或红外追踪系统检测的以各种适当的布置中的任意布置的各种基准标记中的任意基准标记。从成像传感器可得到的另外的数据包括诸如真实或人造解剖结构或结构的解剖构造、定位在患者上的标记、围绕诸如指针、标记的手术区域或在区域中使用的像锯子、钻子、骨钻、锉刀的器械定位的附加目标的场景信息,场景信息是指图像捕获、图像处理或照相机调节,以基于实时动态CAS程序和CAS手术计划、铰刀或工具承载的追踪系统安装到的任何其它手术工具的考量选择并处理框架的一部分、调节照相机以归零或聚焦或放大到手术区域中感兴趣的一部分。
[0846] 当切除各个部分时,可以期望修改在OTT监视器上显示的虚拟模型的影像。例如,当沿着第一平面切割时,可以期望从第一角度观察虚拟模型,并且当沿着第二平面切割时,可以期望从第二角度观察虚拟模型。相应地,OTT CAS系统追踪有关手术状态的各种数据,包括但不限于:手术工具相对于待切除的组织的位置和手术工具相对于待切除的组织的定位。基于组织和手术工具的位置和定位,系统计算在程序过程中哪个表面即将被切割并且相应地更新OTT监控器。
[0847] 另外,OTT CAS系统能够被构造成考虑每个使用者的喜好以及使用OTT装置的仪器的特征。具体地,外科医生可能针对特定切除步骤或切割平面期望与默认影像不同的影像。系统允许外科医生推翻默认选择并指定针对特定切割的影像。系统存储有关特定外科医生针对特定切割的期望影像的信息,并在将来当系统确定制造类似切口时将该影像用作默认影像。系统基于被输入OTT CAS系统内的使用者来追踪使用者喜好。
[0848] 除上述数据的类型之外,工具承载的追踪系统还可以在工具承载的追踪器上提供其他类型的数据,诸如来自一个或多个传感器的输出。示例性传感器包括位置传感器、倾斜计、加速计、振动传感器和可以用于监控、确定或补偿承载工具承载的追踪系统的工具的运动的其它传感器。例如,工具承载的追踪系统内可以设有传感器,以补偿由工具产生的噪音或振动,使得噪音和振动可以被补偿,即,抵消被传输至计算机辅助手术系统计算机的成像数据或其它OTT数据。在另一例子中,可以提供加速计或运动传感器,以向在基于工具和追踪系统的运动预测下一个框架或估计成像框架中的相关信息所处位置中使用的计算机辅助手术系统产生输出。在另一方面,承载于工具承载的追踪系统上的传感器可以用以检测、测量并辅助取消可能干扰CAS或OTT图像处理、损害其质量或使其复杂化的不期望的运动。这种类型的反馈的具体例子包括用以检测并辅助取消使用者手颤或运动的传感器。在另一例子中,传感器可以被提供用以检测并辅助取消或补偿在实际手术步骤过程中产生的不期望的运动或其它干扰。
[0849] 在其它变型中,图像捕获、处理和照相机调节还可以用在或变为补偿技术的主题,包括用以动态地优化视场和感兴趣的体积。在一个例子中,设置在OTT上的照相机包含自动对焦能力,其在来自CAS计算机的指令和这里描述的各种因素下将动态地调节照相机和观察以放大、追踪、摇转或聚焦在框架、框架的一部分或天然或人造特征部上。在另一方面,在OTT上的照相机的成像部分设有适当的在载运动系统,以倾斜或调节镜头,从而在CAS计算机的方向上将镜头引导至一个或多个特征部。这种倾斜的镜头可以结合上述动态镜头或结合具有固定特征(即,不可调节特征)的镜头使用。在一方面,支承照相机的微型机械基部根据来自CAS计算机的指令调节。可以理解,尽管镜头/照相机调节可以在MEMS结构内部进行,这也可以在其外部进行。例如,壳体中的照相机可以通过动态阶段(例如,x-y-z或x-y运动)承载,其中,来自CAS计算机的状态接收器指令用以根据这里描述的OTT CAS过程调节照相机位置。另外形式的补偿提供针对诸如OTT安装在顶部、OTT安装在左侧或OTT安装在右侧的OTT-工具定位的图像处理或其它调节。另外,用于连同对手术区域内感兴趣的体积的调节一起控制视场(包括单独或以任何组合的水平视场和/或竖直视场)的上述各个方面可以利用包含在OTT CAS系统内的指令、CAS模式选择处理次序和/或包括基于视觉的算法或具体模式算法的具体CAS模式算法中的任意算法动态地完成且实时优化。
[0850] 设置和补偿技术的另一例子包括布置在照相机镜头前方的红外滤波器的实施和开/关,使得成像能够仅为红外的或通过参考框架标记发射或反射,以切断白光噪音并使图像处理和标记检测容易。
[0851] 可以理解,补偿的这些方面可以由每个单独或以任意组合的机械部件、电气部件或软件实施。
[0852] 出于讨论且不限制的目的,来自工具承载的追踪系统的数据将被归类为成像数据和传感器数据以捕获上述宽分类。使用工具承载的追踪系统本身上提供或由计算机辅助手术计算机提供的系统资源,数据被处理以提供由计算机辅助手术系统使用的输出。数据处理的期望的输出根据如以下更详细描述的被评估的具体过程以多种不同形式出现。出于这种概览的目的,可以考虑到从工具承载的追踪系统获得的数据输出可以包括诸如工具承载的追踪器在手术区域中的定位、工具或工具承载的追踪器关于手术区域的位置、有关手术区域的信息(诸如对经受手术的解剖结构的物理改变)、OTT被追踪工具在手术区域内的运动、工具在手术区域内的移位、被追踪的手术步骤的明显进展以及有关启动、进展或完成手术步骤或计算机辅助手术程序的其它信息这样的事项。
[0853] 接下来,将工具承载的追踪器的以适于进行的特定计算机辅助手术程序的任何形式的输出与根据手术计划进行的步骤或手术进行比较。该比较的结果产生返回机载工具承载的追踪器的输出,其给出与计划、步骤或手术计划的步骤进展有关的信息。一般地,该输出作为来自工具承载的追踪器上的投影机的投影的图像的结果向使用者呈现,但其也能够包括声音反馈、计算机屏幕(如果可得到)中的变化/消息、切割工具上的动作(例如,切割速度、方向和停止的改变)等。可以理解,来自该投影机(作为例子)的输出可以基于诸如图像可以投影在其上的可得到的手术区域、工具承载的追踪器及其工具到手术区域的可能位置和定位以及使投影的图像对使用者可见的可能挑战的多种考量进行适应。因此,在载投影机能够基于在手术程序过程中存在的动态实时环境以各种构造投影图像。此外,工具承载的追踪系统可以设有附加的照明源,以使系统或使用者能够在可见光谱、红外光谱中或在适于使用工具承载的追踪系统的图像处理的任何其它光谱中获得图像数据。在另外的方面中,这里描述的CAS模式处理方法中的一种或多种可以被修改以并入各种型式识别、计算机视觉或其它基于计算机的追踪算法的任意的使用,以便在空间中相对于手术部位或相对于手术程序部位附近的其它器械追踪OTT器械的位置和定位以及OTT CAS手术程序步骤的进展,且不或基本不使用基于参考框架的追踪信息。换句话说,OTT CAS方法的实施方式包括使用从OTT上的追踪器或照相机获得的视觉信息,以便识别、评估、追踪并以其它方式提供CAS数据,该CAS数据足以向使用者提供合适的CAS输出以完成一个或多个CAS处理步骤。一方面,手术区域内的解剖结构的一部分被标记或者彩绘,以便增强基于视觉的追踪和基于视觉的算法过程。由于被提供来自在载追踪系统的投影机的信息,使用者可以通过不改变其动作或者通过如在步骤或手术的环境下必要地调节工具在手术区域中的操作、布置、定位、速度或位置中的一个或多个来响应于该信息。来自投影机的信息可以单独或与诸如触觉或触感反馈的其它OTT部件或反馈或指示结合提供。
[0854] 接着,使用者的继续动作或动作改变通过工具承载的追踪系统检测,并且提供数据处理数据并将其提供用于通过计算机辅助手术程序系统进行比较和评估的过程继续。
[0855] 再次,该总的概览被理解为这里描述的工具承载的追踪启用的计算机辅助手术程序系统的实施方式相对于计划的计算机辅助手术手术程序在使用中如何监控并评估使用工具承载的追踪器的器械的位置、运动、使用、预测运动中的一个或多个,并且至少部分地基于通过计算机辅助手术系统的实时计算机辅助手术评估向使用者产生合适的计算机辅助手术输出。
[0856] 现在从总的概览转向通过这里描述的工具承载的追踪系统的使用如何修改计算机辅助手术的更具体讨论。图31A图示用于计算机辅助手术的信息的总的处理流程。图31B类似地表示在计算机辅助手术计划的实际传递过程中使用的总的步进式方式。这两个流程图将用以提供根据这里描述的实施方式改进计算机辅助手术的总的框架作业。
[0857] 参照图31A,从系统获得的信息被处理。其能够包括来自位于手术区域内的各个源或来自在继续运行反馈环路中的手术程序过程中使用的器械的信息。接着,使用合适的计算机辅助手术算法评估已获得且被处理的信息。最后,从评估产生输出,以辅助使用者执行手术程序。产生的输出可以包括显示、投影的图像或指示中的一种或多种。指示可以包括例如触觉反馈信号(包括例如温度变化)、具有不同频率和/或振幅的力或振动的触感反馈信号、器械的马达或致动器关于其速度、方向、制动和停止的远程或在载控制、以合适于环境和工具承载的追踪系统和附接到其上的器械的使用的方式向使用者提供的听觉信号或视觉信号。
[0858] 虽然在一些方面类似于传统计算机辅助手术,这里描述的系统和技术是不同的并且相对于传统的计算机辅助手术系统和方法提供独特的优点。
[0859] 工具承载的图像和投影模块基于进行的计算机辅助手术的类型适于并构造有多种不同的特征。投影在水平视场适应范围和竖直视场适应范围上的在用于CAS程序的期望使用过程中关于手术区域的OTT位置、投影机到被引导的工具的定位、手术区域中的表面的形状和表面状况(即,血液或手术碎屑的不平滑存在)仅仅是在这里描述的实施方式中采用的一些考量。
[0860] 这里描述的计算机辅助手术系统的另外其它实施方式补偿对由上述特征导致的部件选择和构造的改变和替代。一种示例性补偿涉及针对手术步骤的照相机调节或图像调节(上面讨论的)或基于特定计算机辅助手术技术的区域调节。另一示例性补偿涉及在特定实施方式上的实际投影机位置。特定实施方式的投影机位置基于水平或竖直视场可以不在装置的中心线上或最佳位置中,或者可以倾斜,以便解决诸如使装置更小或容纳其它装置部件的其它设计考量。针对该方面的一种补偿形式是基于实际投影机位置调节投影机输出。这种补偿类型类似于针对投影机输出的基础调节。设置在工具承载的追踪系统上的投影机可以使其输出补偿投影机输出将显示的手术区域的期望或实际部分。在手术程序过程中,手术程序部位可能不是平坦的,这样将无法如实地反映来自投影机的意指的图像。但是,由于目标解剖结构的几何结构(例如,骨表面)已知,由投影机投影的图像能够通过软件改变以补偿,使得当投影在不平坦表面上时,其将如意指的那样对于使用者看起来更清楚。用于投影的目标解剖结构表面的形状、定位、曲度或碎屑、血液的存在可以变化,并且另外,OTT投影机的输出可以基于诸如由OTT视觉系统和物体检测技术检测的因素的实时因素进行调节。当切割开始时,将有新的‘非平坦’源,即,骨的原始天然表面之间的界面和由切口引入的新的表面。这能够通过输入制造切口的位置在切割过程中计算(并补偿),或者假定为期望的理想/计划的表面,或者在每次切割之后数字化(例如,利用指针)。
[0861] OTT手术技术和传统计算机辅助手术技术之间的另外的区别包括提供输出或接收来自工具承载的追踪系统或使用者的输入的类型和方式。用以提供触觉、触感或运动反馈的传感器和系统以及诸如警报、视觉指示器或针对具体OTT系统的能力的其它使用者输入的各种指示器可以被使用。
[0862] 图31B涉及具有附加细节的总的OTT启用的CAS过程,以得到OTT CAS系统的附加方面。当手术开始时,使用者具有选择的手术工具,该手术工具具有以由使用者和OTT CAS计划确定的顶部安装、右侧安装、左侧安装或底部安装安装到其上的工具承载的追踪系统。具有附接的OTT的工具通过诸如工具传输识别信号的工具配准程序或自配准过程或其它适当的配准过程向系统识别。手术前计划步骤如需要根据待进行的程序完成。用计算机辅助手术计划开始,使用者启动计算机辅助手术步骤。作为工具承载的追踪系统的使用的结果,产生工具承载的追踪数据。工具承载的追踪数据被处理,并随后向计算机系统提供,其将计划的手术步骤信息与从工具承载的追踪数据接收的信息进行比较和评估。作为工具承载的追踪数据的这种比较和评估的结果,向使用者或向OTT的在载马达控制电路提供作为马达或致动器控制信号的合适的输出,以减慢、停止或反向器械或通过手动在载手触发器使其以使用者期望的速度继续。该输出通过工具承载的追踪系统检测并作用,其提供再次供给追踪计算机的附加数据。接着,使用者响应于所提供的输出并且或者继续当前动作,或者改变由工具承载的追踪系统追踪的工具的使用。使用者的响应不论是否涉及动作都由工具承载的追踪检测,并且变为到手术计算机的附加数据输入。这些过程随着计算机系统处理步骤相对于手术计划的进展而继续。如果对步骤完成的答案为否,则继续数据比较和向使用者输出。如果对步骤完成的答案为是,那么使用者可以启动接下来的手术步骤或者手术计划计算机可以向使用者提供输出以通知他一个步骤被完成并且其它剩余的步骤中的任一个能够进行。待执行的CAS步骤的次序完全由使用者决定,除非一个步骤在没有其它步骤在设置的手术计划中被确认的前提不能被执行的情况中。控制完全在使用者的手中,计算机仅(可选地)建议哪些步骤能够进行,或者(可选地)禁止哪些步骤不能够进行。这些过程根据计算机辅助手术程序继续,直到计划被履行。如果计划完成,使用者可以确定是否进行手术区域的任何实时修订。修订过程也可以被追踪和监控以向使用者提供信息。如果不需要修订或者CAS计划完成,那么CAS计划完成。
[0863] 图32提供用以描述对由这里描述的工具承载的追踪系统的实施方式提供的计算机辅助手术的另外改进的流程图。如前,系统将收集并处理计算机辅助手术数据。接着,计算机辅助手术系统将在CAS程序过程中评估CAS数据。作为该评估的结果,CAS计算机将确定CAS处理模式。之后,基于模式的处理的适应将应用于CAS过程中使用的数据。最后,OTT CAS系统基于处理模式向使用者或器械马达/致动器提供CAS输出(或速度和马达方向设置点)。
[0864] 模式选择涉及用于动态实时评估和CAS操作的多个方面的交换的OTT CAS系统能力,包括更新使用者、处理率、切割器械马达控制/致动瞬时速度和预期响应时间的需要以及基于CAS步骤进展或与患者或有关OTT CAS系统的总的响应的其它因素的相互作用获得改进的或不同的数据、数据的相对重要部分的要求。参照图33可以理解确定上面在图32中描述的CAS处理模式的步骤的附加方面。图33涉及系统为确定处理模式考量的输入以及该确定的结果。由OTT CAS系统用于确定处理模式所使用的示例性输入包括(作为例子但不限制)以下各项中的一个或多个:工具的速度或运动或其马达/致动器速度、来自工具监控装置的输入或指示、来自使用者的声音输入或指示、手术区域中的包括天然或人造参数的物理参数、参考框架输入、投影的图像、来自传感器的运动检测、来自计算的运动检测、总的CAS程序状态、CAS步骤状态、使用者输入(例如,CAS屏幕、OTT触摸屏、触摸屏、运动传感器、姿态识别、GUI界面等)、包括例如完成百分比、与计划的偏差、实时调节的CAS步骤进展。作为由OTT CAS计算机执行的确定步骤的结果,处理模式将基于由用于OTT计算机的CAS的算法作出的手术程序的实时环境和评估进行选择。用于确定模式由OTT CAS计算机使用的标准包括如手术工具到患者解剖结构的物理接近、由使用者进行的动作、工具运动的传感器输入、预期的工具运动、工具运动的速度、工具的马达或切割致动器的速度这样的因素以及涉及手术工具在OTT图像区域内的布置、定位或使用的其它因素。作为非限制性例子,CAS处理模式可以包括悬停模式、部位接近模式和实际步骤模式。一般来说,悬停模式涉及在OTT CAS程序过程中当工具承载的追踪器和工具靠近或在手术区域内但工具和患者之间没有接触时的情况。一般来说,部位接近模式涉及在OTT CAS程序过程中当工具承载的追踪器和工具位于手术区域内且与患者接触,但工具不主动地接合患者解剖结构以执行诸如锯、切割、铰除、钻孔、磨光、修面、锉等手术步骤时的情况。一般来说,实际步骤模式涉及在OTT CAS程序过程中当工具承载的追踪器和工具与患者解剖结构接合以执行诸如锯、切割、铰除、钻孔、磨光、修面、锉等手术步骤时的情况。作为确定CAS处理模式决定的结果,OTT CAS计算机将在情况合适时使CAS处理模式适应于悬停模式、部位接近模式或实际步骤模式或在悬停模式、部位接近模式或实际步骤模式之间适应。
[0865] 参照图34进一步描述使CAS过程适应于上面关于图33描述的特定模式的步骤。一般来说,OTT CAS计算机适于并构造成基于调节因素适应CAS过程模式以产生特定模式处理算法。作为例子,图34中示出各种模式调节处理因素。基于如在上面的流程图中具体说明的处理输入,OTT CAS计算机将基于以下CAS模式处理调节因素的组合或变型中的一种或多种调节为OTT CAS进行的处理步骤:照相机帧尺寸和/或照相机定位(如果照相机软件或硬件提供这种调节)、对照相机图像输出的调节以修改在照相机的水平视场、竖直视场或水平和竖直视场内感兴趣的区域的尺寸、用于可调节照相机镜头调节或定位的驱动信号、图像帧率、图像输出质量、刷新率、抓帧率、参考框架二、参考框架一、开启参考框架基准选择、关闭参考框架基准选择、视觉光谱处理、IR光谱处理、反射光谱处理、LED或照明光谱处理、手术工具马达/致动器速度和方向、总的CAS程序进展、具体CAS步骤进展、图像数据阵列修改、微型投影机刷新率、微型投影机准确度、设置投影机或其他OTT电子设备为’OFF’或休眠模式或省电模式、图像分段技术、基于CAS进展的图像部分的基于逻辑的提取、信噪比调节、图像放大和过滤、用于动态、实时加强或减小成像速率、像素或子像素视觉处理的加权平均或其他因素、手震颤补偿、基于器械的噪声补偿(即,锯子振动补偿)。换句话说,上面列出的各种因素可以被分组到提供照相机的调节的各种方式中,所述方式基于能够在照相机内进行的那些调节、诸如在由照相机电子设备本身提供的软件或硬件或操作模块中进行。并且另一方面,在更广泛的范围内,照相机在其壳体中的总体调节是相对于OTT壳体的。以此方式,照相机运动涉及整个照相机本体或照相机镜头本身的更一般的移位,而非基于照相机图像信息的电子设备处理的照相机输出的内部电子设备修改或适应。对于在照相机变型内,这些是诸如焦点、缩放、暴露、光圈和将照相机输出作为成像调节的一部分进行调节的其它基于照相机的修改。在一个具体例子中,上述特征中的一个或多个用以产生在悬停模式处理适应过程中使用的悬停模式CAS算法。在一个具体例子中,上述特征中的一个或多个用以产生在接近模式处理适应过程中使用的接近模式CAS算法。在一个具体例子中,上述特征中的一个或多个用以产生在实际步骤模式处理适应过程中使用的实际步骤模式CAS算法。
[0866] 图35图示建立在上述步骤上的示例性OTT CAS过程的流程图。收集并处理CAS数据。在CAS程序过程中评估CAS数据。确定CAS处理模式。进行基于模式的CAS评估适应。在基于模式的确定的结果基础上,如果是悬停模式,应用悬停模式CAS算法以处理。向使用者提供悬停模式CAS输出,或向OTT马达控制电路提供速度控制指令/信号。示例性使用者输出包括悬停模式显示输出、悬停模式投影的图像输出、诸如适于在悬停模式中使用的处理步骤的触觉、触感、听觉和视觉指示的悬停模式指示。在基于模式的确定的结果基础上,如果是部位接近模式,应用部位接近模式CAS算法以处理。向使用者提供部位接近模式CAS输出。示例性输出包括接近模式显示输出、接近模式投影的图像输出、诸如适于在接近部位模式中使用的处理步骤的触觉、触感、听觉和视觉指示的接近模式指示。
[0867] 在基于模式的确定的结果基础上,如果是实际步骤模式,应用实际步骤模式CAS算法以处理。向使用者提供实际步骤模式CAS输出。示例性输出包括实际步骤模式显示输出、实际步骤模式投影的图像输出、诸如适于在实际步骤模式中使用的处理步骤的触觉、触感、听觉和视觉指示的实际步骤模式指示。
[0868] 图36图示基于上述但使用独特的触发器动作指示器、工具监控器或触觉或触感反馈以进一步向OTT CAS系统的使用者提供益处的示例性OTT CAS过程间的流程图。以下关于图37A-52B提供触发器动作指示器的各种替代实施方式。如同之前,通过收集和处理CAS数据进行OTT CAS过程。在一个替代方面中,收集和处理还可以包括来自触发器动作的指示。接着,跟随上述过程,OTT CAS系统将在CAS程序过程中评估CAS数据。这里再次,触发器动作指示也可以连同其它CAS数据一起应用于该步骤并进行评估。之后,将基于如上所述一个或多个触发器动作指示器的使用向使用者提供合适的CAS输出。合适的CAS输出可以包括显示、投影的图像或诸如如上所述或在CAS程序中典型的触觉指示、触感指示、听觉指示或视觉指示的多种指示中的任意指示。
[0869] 针对该OTT CAS过程的各个方面的背景,提供以下例子。
[0870] 可以理解,OTT CAS模式可以由许多因素(例如,参考框架、位置、相对运动等)检测和确定。附加地,在手术程序的情况,基于工具/目标接近或使用来关联OTT CAS模式的限定属性也是有益的。考量以下例子:A)悬停:工具和目标都在手术区域内,但不接触;B)接近:工具和目标都在手术区域内,并且它们接触;和C)实际步骤模式:工具和目标都在手术区域内,并且它们接触,并且工具与组织主动接合。一方面,OTT装置电子元件器将该模式选择功能并入‘智能观察’模块中。该模块设置在主CAS系统计算机内或在OTT装置内(其中,电子元器件包括实施所有模式检测算法或其主要部分的软件和硬件),并且触发OTT CAS模式选择功能的不同事件。
[0871] 在OTT CAS模式控制的一些附加方面中,以下变型或替代中的一个或多个可以被并入:
[0872] 1.由于一般地在OTT CAS系统和CAS系统上的时间/特别分辨率,当工具和目标位于给定使用者预选择的(可设置的)距离包封内时,接近模式的一些实施方式可以被认为是合适的。距离包封可以以测量范围指定。一个示例性范围可以在由OTT CAS系统确定的10mm至0mm之间。其它方面,接近模式可以由OTT CAS系统划定,确定在手术工具的活动元件和OTT CAS手术区域内的解剖结构之间可能有接触。
[0873] 2.在一些方面,OTT CAS模式设有‘迟滞’因素。该OTT CAS迟滞因素被选择以包括环境或CAS状况的类型,其如果满足、诸如在预定时间段连续,将导致CAS模式被维持。换句话说,OTT CAS模式迟滞的参数必须在时间段内被连续满足以‘锁定到模式’或维持该OTT CAS模式。如这里使用的,连续是指在OTT处理时间的时域和取样率的范围内,并且不意于表示被监控状况的绝对非中断。作为类似的例子,迟滞或迟滞状况中的一些在一定时间段中必须不被连续满足,以‘解锁’或允许OTT CAS模式的调节。OTT CAS模式迟滞因素的使用改进系统瞬时响应、避免或降低系统从一个OTT CAS模式不合适地跳至另一OTT CAS模式的可能性并且改进系统的可用性,因为随着系统将从单个OTT CAS模式提供OTT CAS输出,使用者可能看到更稳定的OTT CAS输出。
[0874] 3.在一些OTT CAS步骤过程中,存在使用者执行的动作,其可能不需要使用投影机、可能需要不同的输入-输出(IO)装置(例如,在植入物位置评估过程中,其可能无法在骨上投影信息),并且/或者可能不具有限定的目标-工具关系(例如,膝运动范围评估仅要求看到胫骨和股骨参考框架)。可以理解,OTT CAS系统还可以接收来自其它源的输入,并且存在OTT CAS输出,其中,不提供或利用投影机输出。
[0875] 4.一般来说,处理算法和OTT CAS模式因素是基于有关诸如骨、器械、植入物等的相对运动将随着OTT CAS模式从悬停模式进展到实际步骤模式而减小的机率或可能性来选择的。针对该一般过程假定的一个例外是OTT CAS装置或系统用于针对涉及的关节在手术区域内或该关节作为OTT CAS程序或步骤的目标的运动范围的评估过程时。
[0876] OTT CAS模式例子
[0877] 骨配准:
[0878] 目标:找出参考框架的原点和骨模型的原点之间的几何关系。
[0879] 程序:利用工具(例如,导向指针)使骨表面上的点数字化,并且相对于骨模型的预定几何结构数据处理这些点
[0880] OTT CAS系统如何识别该任务:
[0881] -指针的和骨(胫骨或股骨)的参考框架(RF)对OTT可见。
[0882] 启动任务:
[0883] -OTT CAS系统识别共存于现场中(至少适于该配准的最小时间段)的两个参考框架。
[0884] -附加‘推测’因素是程序的阶段,因为例如切割直到骨配准才能够进行。在这种情况中,用于该事件的触发可以是OTT装置维持就位,以将两个参考框架保持在视场内,直到骨配准过程完成。该触发能够任选地通过系统计算机提示使用者来确认和他们响应而被确认。
[0885] -在OTT装置骨配准过程中获得的信息如果需要可以通过使用者的输入(触摸屏、声音指令、利用指针在骨的参考框架上的具体皮层上接触等)标注或重写。
[0886] -后者(皮层)是参考框架上由导向指针触摸时的具体点(位置),将告诉系统使用者打算执行涉及该参考框架本身的任务(或者专门任务之一)。例如,这可以是附接到该参考框架的骨配准,这也可以引起模式例如从悬停/智能影像到配准屏幕等的改变。
[0887] OTT CAS模式
[0888] 悬停:
[0889] -范围状况:OTT装置距离RF很远,或者2个RF分开很远。用以触发该状况的范围是在系统的校准/调谐过程中或者通过使用者的喜好可设置的,并且被指定为照相机到目标解剖结构参考框架之间超过最佳FOV的距离阈值(在本实施情况中大于200mm)。
[0890] 追踪器:较低刷新率
[0891] 投影机:可能不在骨上投影任何图像(由于骨位置尚未限定),但能够在途中出现的任何反射表面上投影诸如确认该模式/状态等初步有用的信息。低刷新率,由追踪器限定。
[0892] 系统:在‘全局’坐标中监控指针的末端和骨的RF位置。驱动追踪器、投影机和其它IO装置。
[0893] 接近:
[0894] -范围状况:中间OTT/RF和RF/RF距离。用以触发该状况的范围是在系统的校准/调谐过程中或者通过使用者的喜好可设置的,并且被指定为自目标解剖结构参考框架的距离范围,诸如100-200mm。
[0895] -
[0896] 追踪器:高刷新率,优化指针和骨RF读数(例如,忽略或不管其它RF)。
[0897] 投影机:如上,可能不投影任何限定的图像(由于骨位置尚未限定),但能够投影基于‘准备’改变颜色(例如,红、黄和绿)的立体屏,以开始收集配准点。
[0898] 系统:在‘全局’坐标中监控指针的末端和骨的RF位置。驱动追踪器、投影机和其它IO装置。
[0899] 实际:
[0900] -较小OTT/RF和RF/RF距离。例如,自目标参考框架的距离小于70-100mm,再次如上通过使用者喜好可设置。
[0901] 追踪器:高刷新率,优化指针和骨RF读数。
[0902] 投影机:如上。
[0903] 系统:在‘全局’坐标中监控指针的末端和骨的RF位置。针对每个数字化骨,记录指针的末端位置。驱动追踪器、投影机和其它IO装置。监控配准过程的进展,并且当完成时其计算最终配准矩阵。
[0904] 可以要求或不要求附加IO装置(例如,触摸屏)。
[0905] 用于在模式之间转换的OTT CAS考量:
[0906] -模式转换基于距离阈值。
[0907] 如果没有骨配准信息,那么无法确定骨-指针‘接触’或‘靠近’。系统替代地着眼于指针(其被配准)和骨的参考框架(代替骨本身)之间的标称距离。得到的标称距离随后可以用以基于该(骨)参考框架通常被推荐布置的标称位置(参照图表18-23)评估或假定近似配准。另一种替代是为了确定系统应当处于何种’模式’,(任选地)由系统(另一默认骨的或来自之前的患者或手术的系统)简单使用任何旧的配准信息以进行近似配准。该选项的可用性也是通过使用者可设置/可选择的。
[0908] -或者通过使用者的输入。
[0909] 任务结束:
[0910] -所有配准标志已被访问并指出(配准过程全完成)。
[0911] -或者系统停止以观察指针的RF(至少最小时间段)。
[0912] -替代地,过程可以由使用者的输入(触摸屏、声音指令、利用指针在骨的参考框架上的具体皮层上接触等)补充或重写。
[0913] 骨切割/钻孔:
[0914] 目标:利用工具(通常为电源、智能器械,诸如锯子、钻子、骨钻、锉刀等)对骨重新塑形以分配和植入。
[0915] 程序:跟随系统的方向,使用者每次切割/钻孔(通常)一个表面。该特定动作应用于每个骨上的不同的单独的‘目标表面’,每个表面待执行一个切口/孔,使得系统将在使用或处理工具相对于骨的位置或定位错误时维持这种参考。不同的工具具有不同的活动元件(例如,切割末端),并且当工具或工具活动元件与手术区域中的解剖结构相互作用时,使得每个工具形状的不同的活动元件导致解剖结构的不同二维和三维修改。这样,用于每个工具的引导将随着在OTT CAS过程步骤中使用的工具和活动元件的类型变化。
[0916] 系统OTT CAS系统如何识别该任务:
[0917] -OTT检测至少一个骨的参考框架(RF)。
[0918] -指定的骨被配准。
[0919] -被切割的骨的参考框架在使用者可选择的最大距离(假设仅例如小于200mm)内。
[0920] 启动任务:
[0921] -系统识别共存于现场中(至少最小时间段)的两个RF。
[0922] -这可以通过使用者的输入(触摸屏、声音指令、利用指针或切割器械在骨的参考框架或骨本身上的具体皮层或标记上接触等)补充或重写。
[0923] 模式
[0924] 悬停:
[0925] -OTT距离骨很远。例如,大于200mm(可由使用者设置的值)。
[0926] 追踪器:较低刷新率
[0927] 投影机:可能不投影任何图像(骨可以在投影机的视野之外),或仅可以显示大致形状(例如,箭头以指示在哪个方向运动器械-例如,锯子、钻子等-以使其与骨对准)。任选地,投影机输出被修改以简单显示如在之前例子中的不同颜色。低刷新率,由追踪器的刷新设置限定。
[0928] 系统:监控工具相对于骨(即,在骨的坐标中)的位置和定向。驱动追踪器、投影机和其它IO装置。双向通信并且驱动智能器械。
[0929] 接近:
[0930] -OTT在距离骨的中间距离处。例如,在100mm和200mm之间。
[0931] 追踪器:高刷新率,优化指针和骨RF读数。
[0932] 投影机:显示以中间刷新率针对骨几何结构校正的对准辅助(彩色文本、线、圈、箭头等)。
[0933] 系统:监控工具相对于骨的位置(即,在骨的坐标中)并且计算横滚、俯仰、偏航和距离偏差。驱动追踪器、投影机和其它IO装置。双向通信并且驱动智能器械。
[0934] 实际:
[0935] -OTT靠近骨。例如,在70mm和100mm之间。
[0936] 追踪器:高刷新率,优化指针和骨RF读数。
[0937] 投影机:显示以高刷新率针对骨几何结构校正的对准辅助(彩色文本、线、圈、箭头等)。
[0938] 系统:监控工具相对于骨的位置(即,在骨的坐标中)并且计算横滚、俯仰、偏航和距离偏差。驱动追踪器、投影机和其它IO装置。双向通信并且以较高速度驱动智能器械。
[0939] 模式之间的转换:
[0940] -转换可以基于距离阈值。
[0941] -转换基于使用者输入。
[0942] 任务结束:
[0943] -使用者移至另一任务。
[0944] -所有切口和细化全完成。
[0945] -在一种替代方案中,OTT CAS系统停止以观察骨的RF(至少最小时间段)。
[0946] -该步骤可以由使用者的输入(触摸屏、声音指令、利用指针在骨的参考框架上的具体皮层上接触等)修改、补充或重写。
[0947] 骨切口的评定:
[0948] 目标:评估新表面(例如,平面、柱形孔等)定向、表面粗糙度、深度等。
[0949] 程序:使表面全部或局部数字化(例如,利用导向指针接触/穿过该表面),利用‘表面监控器’(具有位于平切口上的平坦表面的导向工具)评定切口位置和定位、利用导向指针测量孔的深度等。
[0950] OTT CAS系统如何识别该任务:
[0951] -OTT观察到至少一个骨的参考框架(RF)以及评定器械的(表面监控器或指针)RF。
[0952] -指定的骨和器械已被配准。
[0953] -至少一切口已执行。
[0954] -被切割的骨在最大距离‘D’内。
[0955] 启动任务:
[0956] -系统识别共存于现场中(至少最小时间段)的两个RF(骨和器械),同时上述状况被满足。
[0957] -这可以通过使用者的输入(触摸屏、声音指令、利用指针或切割器械在骨的参考框架或骨本身上的具体皮层或标记上接触等)补充或重写。
[0958] 模式
[0959] 悬停:
[0960] -OTT距离RF很远,或者2个RF分开很远。
[0961] 追踪器:较低刷新率
[0962] 投影机:可能不投影任何限定的图像(因为骨能够在投影机的视野之外),或者其能够投影基于‘准备’改变颜色(例如,红、黄和绿)以开始过程的立体屏。低刷新率,由追踪器的限定。
[0963] 系统:监控工具相对于骨(即,在骨的坐标中)的位置。驱动追踪器、投影机和其它IO装置。
[0964] 接近:
[0965] -OTT在距离两个RF中间距离处和中间骨-工具距离。
[0966] 追踪器:高刷新率,针对器械和骨RF读数优化。
[0967] 投影机:可能不投影任何限定的图像(因为骨能够在投影机的视野之外),或者其能够投影基于‘准备’改变以开始过程的立体屏。中间刷新率。
[0968] 系统:监控工具相对于骨的位置(即,在骨的坐标中)。驱动追踪器、投影机和其它IO装置。
[0969] 实际:
[0970] -OTT在距离两个RF中间/靠近距离处和小的骨-工具距离。
[0971] 追踪器:高刷新率,针对指针和骨RF读数优化。
[0972] 投影机:可能不投影任何限定的图像(因为骨能够在投影机的视野之外),或者其能够投影基于过程状态(数据收集开始到结束)改变的立体屏。高刷新率。
[0973] 系统:监控工具相对于骨的位置(即,在骨的坐标中)。针对每个数字化点或表面监控位置和定位,记录指针的末端位置。驱动追踪器、投影机和其它IO装置。监控评定过程的进展,并且当完成时,其计算、记录并显示计算的参数。
[0974] 可以要求或不要求附加的IO装置(例如,触摸屏)。
[0975] 模式之间的转换:
[0976] -简单地基于距离阈值。
[0977] -或者通过使用者输入。
[0978] 任务结束:
[0979] -评定过程全完成。
[0980] -任选地,OTT CAS系统停止以观察器械的RF(至少最小时间段)。
[0981] -这可以由使用者的输入(触摸屏、声音指令、利用指针在骨的参考框架上的具体皮层上接触等)补充或重写。
[0982] 植入物配合和对准的评定:
[0983] 目标:将骨上的植入物(或试验品)的实际位置相对于根据计划所期望的进行比较。这能够在试验过程中并且在植入物粘合或锁定之前/过程中/之后进行。
[0984] 程序:植入物(例如,股骨部件、胫骨托盘等)附加有RF,并且在‘骨’坐标系统中被追踪。在任意给定时间,系统能够显示/记录其位置(相对于骨),并且将瞬时错误(若有的话)与假定的进行比较。
[0985] 系统如何识别该任务:
[0986] -OTT观察到至少一个骨的参考框架(RF)以及对应的植入物的RF。
[0987] -指定的骨和植入物已被配准。
[0988] -所有切口已执行。
[0989] -骨和植入物在最大距离‘D’内。
[0990] 启动任务:
[0991] -系统识别共存于现场中(至少最小时间段)的两个RF(骨和植入物),同时上述状况被满足。
[0992] -这可以通过使用者的输入(触摸屏、声音指令、利用指针或切割器械在骨的参考框架或骨本身上的具体皮层或标记上接触等)补充或重写。
[0993] 模式
[0994] 悬停:
[0995] -OTT距离RF很远,或者2个RF分开很远。
[0996] 追踪器:较低刷新率
[0997] 投影机:可能不投影任何限定的图像(因为骨能够在投影机的视野之外),或者其能够投影基于‘准备’改变颜色(例如,红、黄和绿)以开始过程的立体屏。低刷新率,由追踪器的限定。
[0998] 系统:监控植入物/试验品相对于骨(即,在骨的坐标中)的位置。驱动追踪器、投影机和其它IO装置。
[0999] 接近:
[1000] -中间OTT/RF距离并且植入物/试验品相对靠近骨。
[1001] 追踪器:高刷新率,针对植入物/试验品和骨RF读数优化。
[1002] 投影机:可能不投影任何限定的图像(因为骨能够在投影机的视野之外),或者其能够投影基于‘准备’改变以开始过程的立体屏。中间刷新率。
[1003] 系统:监控植入物相对于骨的位置(即,在骨的坐标中)。驱动追踪器、投影机和其它IO装置。
[1004] 实际:
[1005] -较小OTT/RF距离并且植入物/试验品靠近/接触骨。
[1006] 追踪器:高刷新率,针对植入物和骨RF读数优化。
[1007] 投影机:可能不投影任何限定的图像(因为骨能够在投影机的视野之外),或者其能够投影基于过程状态(数据收集开始到结束)改变的立体屏。高刷新率。
[1008] 系统:监控植入物/试验品相对于骨的位置(即,在骨的坐标中)。计算并显示(并且当需要时记录)由被导向植入物的实际位置/定位相对于根据计划应当所处的限定的错误。驱动追踪器、投影机和其它IO装置。监控评定过程的进展,并且当完成时,其计算、记录并显示计算的参数。
[1009] 可以要求或不要求附加的IO装置(例如,触摸屏)。
[1010] 模式之间的转换:
[1011] -简单地基于距离阈值。
[1012] -或者通过使用者输入。
[1013] 任务结束:
[1014] -评定过程全完成。
[1015] -(或者)系统停止以观察器械的RF(至少最小时间段)。
[1016] -这可以由使用者的输入(触摸屏、声音指令、利用指针在骨的参考框架上的具体皮层上接触等)补充或重写。
[1017] 运动范围:
[1018] 目标:在植入之后评定关节的运动范围和生物力学性。其能够利用试验品或最终植入物进行。
[1019] 程序:在布置试验品(或实际植入物)之后,在移除骨的RF并闭合伤口之前,外科医生挠曲膝并且执行操作关节,达到像最大挠曲和超伸展的极限位置。该操纵是在将OTT指向胫骨和股骨RF的同时执行的。动态测量(胫骨相对于股骨)在解剖方面表示。
[1020] 系统如何识别该任务:
[1021] -OTT观察到胫骨的和股骨的参考框架(RF)。
[1022] -两个骨已被切割。(骨切割和植入物位置可以已被执行或者未被执行)
[1023] 启动任务:
[1024] -系统识别共存于现场中(至少最小时间段)的两个RF,同时上述状况被满足。
[1025] -这可以通过使用者的输入(触摸屏、声音指令、利用指针或切割器械在骨的参考框架或骨本身上的具体皮层或标记上接触等)补充或重写。
[1026] 模式
[1027] 悬停:
[1028] -OTT距离RF很远。
[1029] 追踪器:较低刷新率
[1030] 投影机:可能不投影任何限定的图像(因为骨能够在投影机的视野之外),或者其能够投影基于‘准备’改变颜色(例如,红、黄和绿)以开始过程的立体屏。低刷新率,由追踪器的限制。
[1031] 系统:监控胫骨相对于股骨的位置。驱动追踪器、投影机和其它IO装置。
[1032] 接近:
[1033] -中间OTT/RF距离。
[1034] 追踪器:高刷新率,针对骨的RF读数优化。
[1035] 投影机:可能不投影任何限定的图像(因为骨能够在投影机的视野之外),或者其能够投影基于‘准备’改变以开始过程的立体屏。中间刷新率。
[1036] 系统:监控植入物相对于骨的位置(即,在骨的坐标中)。驱动追踪器、投影机和其它IO装置。
[1037] 实际:
[1038] -较小OTT/RF距离并且植入物/试验品靠近/接触骨。
[1039] 追踪器:高刷新率,针对植入物和骨RF读数优化。
[1040] 投影机:可能不投影任何限定的图像(因为骨能够在投影机的视野之外),或者其能够投影基于过程状态(数据收集开始到结束)改变的立体屏。高刷新率。
[1041] 系统:监控胫骨相对于股骨的位置。计算并显示(并且当需要时记录)动态运动(挠性/伸展、内翻/外翻、内部/外部旋转、AP运动等)。驱动追踪器、投影机和其它IO装置。监控评定过程的进展,并且当完成时,其保存记录的所有参数并通知使用者。
[1042] 可以要求或不要求附加的IO装置(例如,触摸屏)。
[1043] 模式之间的转换:
[1044] -简单地基于距离阈值。
[1045] -或者通过使用者输入。
[1046] 任务结束:
[1047] -评定过程全完成。
[1048] -(或者)系统停止以观察骨的RF(至少最小时间段)。
[1049] -这可以由使用者的输入(触摸屏、声音指令、利用指针在骨的参考框架上的具体皮层上接触等)补充或重写。
[1050] 其它动作(例如,配准核实、骨切割细化等)能够被认为是上述的子情况。
[1051] 在上述例子中的任意例子的一方面中,较低刷新率是指刷新率从约30-100Hz到低至1-10Hz的改变。
[1052] 当切除骨的一部分时,外科医生可以在切割工具距离待切除的面积的边界相对远时更快速且侵入地切割。随着OTT CAS检测外科医生接近切除面积的边界,外科医生可以接收合适的OTT CAS输出以减慢切割步调,从而确保切除维持在期望的边界内。为了帮助外科医生容易评定接近于切除边界,OTT CAS系统可以随着外科医生接近边界向外科医生提供多种合适的OTT CAS输出。另外,OTT CAS系统可以被构造成提供有关装备有OTT的手术工具响应于工具接近切除边界的操作控制以及相应OTT CAS数据处理响应和得到的CAS输出的反馈。
[1053] 如上所述,OTT CAS系统提供患者模型的手术前分析和待切除的组织的识别。在确定待切除的组织部分之后,OTT CAS系统可以分析用于模型的数据并且识别用于切除的边界。随后可以基于与切除边界的关系使用多种颜色在OTT投影机输出中识别待切除的组织。
[1054] 例如,OTT投影机输出可以基于OTT CAS处理因素适应,从而以红色投影在不被去除的一部分组织上。任选地,OTT投影机输出可以黄色指示相对靠近于切除边界的待切除的一部分组织。在另一替代方案中,OTT CAS过程可以产生OTT投影机输出,由此待切除的组织的剩余部分可以用绿色排除。以此方式,随着外科医生在程序过程中观察手术区域,外科医生可以在OTT投影机输出指示工具在绿色区域的组织上操作时快速且侵入地切割。随着外科医生接近切除边界,基于OTT的投影机输出指示工具在黄色区域的组织上操作。这些OTT CAS确定的投影机输出用作向外科医生的指示,以随着工具接近切除边界更缓慢地进行。以此方式,OTT CAS系统直接在手术区域上提供可容易识别的视觉和图形显示,其通知外科医生当前手术动作接近于切除边界。类似地,OTT CAS系统能够用以视觉上认识并使用基于OTT的投影机输出,以识别手术工具接近于敏感的解剖结构,诸如神经、脉管、韧带等。向投影机的OTT CAS输出可以包括作为用于使用者的OTT CAS输出的一部分的区别性配色方案以识别手术区域内的结构。
[1055] 图37A-44涉及连同相关运动响应和设计标准一起的各种替代触觉反馈机构。
[1056] 图37A图示偏转以响应于触发力运动致动器的弯曲形式。图37B图示将响应于触发力变形并恢复其形状的滑动梯形形式。图37C图示用以向触发力提供旋转响应的旋转读取器或编码器。图37D图示响应于触发力运动以将轴压入基部内的框架,其中,轴的运动可以被当作触发力的指示。图37E图示可以偏转以指示触发力的量的销连接元件。
[1057] 图38A和38B图示分别处于升高位置和降低位置的简单的四杆机构,其可以用以配准触发力并且使轴移位。
[1058] 图39A、39B和39C每个图示没有复位元件的剪式机构80(39A),和驱动致动器80,利用拉力弹簧作为复位元件84(39B),和利用压缩弹簧作为复位元件84(39C)。所示致动器的运动确定剪式臂的上端的高度,由此确定剪式机构的高程。该高度将挤压,并且将通过使用者将他或她的手指放置在工具触发器上来感觉。
[1059] 图40A和40B图示分别处于升高和降低构造的剪式机构的侧视图。剪式机构80包括在枢转点处联结的第一联接件86和第二联接件88,由此剪式机构的运动升高并降低第一平台90和第二平台92。这里作为弹簧示出的复位元件84联结到第二联接件的一端和致动器82。平台在图40中所示的升高状况中具有大约22mm的长度和大约20mm的最大上升。
[1060] 图40C和40D是有关图40A和40B的剪式机构80的移位特征的图表。图40C使平台轨迹与装置的高度相关。图40D使剪式机构角度与装置的移位变化相关。
[1061] 图41图示具有外科医生系统超控能力的另一剪式机构80。超控能力经由包括与通过致动器施加的力一致的弹簧来提供。致动器可以是部件140,其用于在计算机辅助手术程序过程中提供或接收OTT CAS数据。在该方面,工具承载的追踪装置包括适于并构造用于将从反馈机构(诸如从轴80相对运动)接收的运动转换成计算机辅助手术程序中使用的信号的部件140。部件140可以以多种不同的构造(诸如编码器、致动器或运动传感器)提供。一方面,信号涉及由触发器操作的手术工具的操作。在另一实施方式中,部件是或者适于包括致动器,以向轴施加运动,从而影响第一平台和第二平台之间的相对运动。另一方面,致动器被构造用于响应于与计算机辅助手术程序过程中控制手术工具的操作有关的信号向轴施加运动。
[1062] 图示的剪式机构实施方式显示由剪式机构80的联接件86、88承载的第一平台90和第二平台92的关系。另外,该实施方式显示具有结合剪式机构80使用的一对复位元件的剪式机构。一个复位元件是定位在剪式机构80内的复位弹簧。另一复位元件是定位在剪式机构和致动器或部件140之间的超控弹簧。
[1063] 图42图示类似于图41中图示的示意机构的剪式机构。剪式机构80包括在联接件86、88的一端处与第一平台和第二平台成枢转关系并且与联接件88、86的另一端成滑动关系连接的第一平台90和第二平台92。这里为弹簧的复位元件布置在致动器或缆索和剪式联接件88的滑动部之间。该实施方式还包括第一和第二平台的细长槽的细节,以允许联接件第一端相对于第一和第二平台的滑动运动。联接件88、86的第二端与第一平台90和第二平台92成枢转关系联结。这里,第一平台和第二平台的运动根据弹簧的使用或在致动器的影响下调节。参照图表和图43和44可以更好地理解图42的机构的操作特征。
[1064] 图45是触觉反馈机构的等轴测图。图45和46A分别图示触觉反馈机构150的等轴测图和侧视图。图45的视图显示用于附接到邻近触发器52的手术工具50的基板152。剪式机构(图46A中最佳显示)被由第一平台183承载的罩191覆盖并且随同平台一起运动。致动缆索82联结到剪式机构并且响应于剪式机构的运动运动。
[1065] 图46B图示图46A的剪式机构155的等轴测图,其中没有罩191或平台183、184。Y形连杆160和165被销接163以形成剪式机构155。复位元件84定位在第一联接件的第一端和第二联接件的第一端之间。在该视图中还可见用以沿着平台中的槽178滑动的轴
173。
[1066] 图46A-46F图示图45的机构的部件和操作的各种视图。图46C和46D显示具有(图46D)和不具有(图46C)顶部平台183且在扩展状况中的图45和46A的TFM150。缆索82关于联接件沿着槽178的运动的长度从较低平台184运动位移+y。
[1067] 图46E和46F显示具有(图46F)和不具有(图46E)顶部平台183且在闭合或缩回状况中的图45和46A的TFM150。缆索82关于联接件沿着槽178的运动的长度从较低平台184运动位移+x。
[1068] 图47和48是在具有邻近手术工具的触发器定位的TFM150的手术工具50上的OTT 100的侧视图。致动器82从TFM延伸到OTT100中。OTT内的部件140被构造成接收
并提供输出到TFM或者从TFM接收。在该实施方式中,罩191远离基部152扩展,暴露基部
184的一部分。
[1069] 当TFM将罩191移入所示位置时,手术工具上的触发器功能由阻挡接近触发器152的罩191损害。图48图示处于触发器52可接近的下降结构的罩191。
[1070] 图47和48图示安装在具有工具(这里为锯子)的手术仪器上的工具承载的追踪装置的侧视图,其中,图45的触觉反馈机构就位以与手术仪器的触发器相互作用。图47图示处于覆盖触发器的扩展构造的触觉反馈机构,图48示出塌缩以暴露触发器的触觉反馈机构。
[1071] 图49A-49B图示处于打开或扩展状态(图49A)和闭合状态(图49B)的触觉反馈机构的另一替代方案。图49C-49E图示图49A和49B中的装置的内部机构的各种视图。
[1072] 图49A和49B分别图示处于升高和降低状况的超控触发器(over trigger)触觉反馈机构600的等轴测图。超控触发器触觉反馈机构600具有附接到第一平台183的触发器适配器605。修改的触发器种子(seed text)适于与触发器52接合。修改的触发器种子配合在触发器适配器605内并且相对于触发器适配器605可动。剪式机构155如前提供以运动第一平台和第二平台。
[1073] 视图中平台的相对位置图示在塌缩状况中修改的触发器座610如何升高到触发器适配器605之上。相反,在升高状况中,修改的触发器座610被收回到触发器适配器605的上表面内且在其下方。
[1074] 图49C是上部平台和触发器适配器被移除的处于升高状态的剪式机构155的等轴测图。图49D类似于图49C的视图,其中上部平台183附接到剪式机构155。上部平台183中设有孔口620。孔口620用以在修改的触发器座610和触发器52之间提供联结。
[1075] 图49E类似于其它实施方式,其中增加了触发器适配器605,其就位在第一平台183的顶部上。图50图示联结到手术工具50的OTT100的实施方式,其中,工具50的触发器52由触觉反馈机构600覆盖。
[1076] 在图50的构造中,使用者操纵触发器52的能力由触觉反馈机构600的操作覆盖。
[1077] 图50图示联结用于与具有图49A和49B的机构的实施方式的手术工具一起使用的OTT的实施方式,其中OTT安装用于与手术工具的触发器协作并且能够发送和接收与OTT中的部件相关的触发。
[1078] 图51是利用两个复位元件的剪式机构的替代实施方式。图51图示类似于图42的剪式机构。相比于图42的剪式机构,该实施方式中图示的剪式机构包括一对复位元件。一个复位元件84是在第一平台和第二平台之间延伸并且联结到联接件86、88的第一端的复位弹簧。复位弹簧用以修改运动平台并且因此修改控制触发器响应。另一复位元件是沿着第二平台延伸的超控弹簧。超控弹簧联结到联接件88的滑动部和缆索82。复位弹簧与超控弹簧协作以向触觉反馈机构提供如图51示意性表示的各种不同的响应特征。因此,使用多于一个不同类型的复位元件将为这里描述的触觉反馈机构提供很多种响应特征。
[1079] 图52A和52B分别图示联结到手术工具50的另一OTT实施方式的前等轴测图和后等轴测图。OTT700包括具有照相机安装件705和投影机710的壳体710。在该实施方式中,照相机安装件705在壳体710的上表面上。安装件705包含指向工具74用于成像活动元件56的一对照相机707。另外,该实施方式包括在工具50的触发器上方的TFM。出于这里描述的触觉反馈的各种目的,缆索80在TFM600和OTT700之间提供交接部。OTT700还包括在壳体710的上表面上的显示器702。显示器702可以用以为使用者提供OTT CAS输出信息。附加地或替代地,显示器702用作用于使用者输入的使用者交互装置。显示器702可以被构造为图形用户界面(GUI)或其它类型的计算机输入装置。还示出与OTT700通信的计算机,用于利用在促进计算机辅助手术完成中在CAS程序过程中从OTT的使用获得的信息。计算机包括针对工具承载的追踪计算机辅助手术可访问到处理单元指令的电子存储器。在一种实施方式中,计算机包括在作为壳体中的电子元器件包的一部分的OTT700内。在另一实施方式中,计算机是外部部件,其被构造用于无线地或经由到和自OTT700的有线连接接收并传输与OTT CAS过程相关的数据。
[1080] 如图示实施方式中的上述例子显示,本发明的TFM机构的实施方式可以适于或构造用于提供与触发器运动或位置有关或用于由OTT CAS计算机进一步处理的输出。这里提供的各种TFM机构可以用于以侵入最小的方式提供由OTT CAS系统使用的工具操作、特征或参数(速度、位置、旋转、设置、功率水平等)的指示。来自触觉反馈机构的输出可以经由机构中、OTT装置中或安装在手术工具本身上的编码器/读取器提供。另外,反馈机构实施方式可以包括用于传输触觉反馈机构信息或触发器信息以便在OTT装置或OTT CAS计算机中进一步处理的无线通信。在另外的方面中,触觉反馈机构的一个或多个部件可以在基于OTT CAS过程、模式或算法接收的指令下被驱动。在一些实施方式中,触觉反馈机构指示和数据用以从OTT CAS系统提供动态实时反馈回路。来自触觉反馈机构的指示也可以用以提供一个或多个手术工具控制特征的自动控制,诸如,工具的马达,致动器减弱其马达/切割/钻孔动作速度或使其停止,作为合适的OTT CAS处理输出的一部分。一方面,反馈回路控制基于OTT CAS系统关于需要手术工具功能的自动干涉以防止不适当的切割或者有害于OTT CAS手术区域内的解剖结构的确定来提供。
[1081] 在另外的方面,被构造成利用来自这里描述的系统和方法的输出的触觉反馈机构或其它反馈机构的实施方式可以用以自动地或半自动地控制利用工具承载的追踪装置的手术工具的活动元件的一个或多个操作特征。另外,OTT CAS系统的实施方式还可以被构造用于响应于手术工具相对于期望边界的位置的确定控制手术工具的操作。具体地,如果系统确定工具位于不接近边界的待切除的组织内(即,在绿色区域内),系统可以允许手术工具由外科医生根据需要控制。如果系统确定工具位于接近边界的待切除的组织内(即,黄色区域),系统可以减少或减弱手术工具的操作。例如,如果工具是锯子,并且其进入黄色区域,系统可以随着锯子运动接近切除边界使锯子的往复运动或旋转减慢。另外,如果系统检测工具位于边界处或不被切除或操作的组织上,系统可以通过完全停止工具来控制手术工具。虽然系统可以自动地控制手术工具的操作,系统包括超控功能,其允许外科医生超控工具的控制。以此方式,如果外科医生确定应当切除的一部分组织未在手术前分析过程中被识别为切除,外科医生能够超控系统并且在程序过程中切除组织。
[1082] 触觉反馈机构的实施方式包括很多种触觉模拟。例如,模拟可以像增强的振动那样简单,以指示手术路径从意指的切除偏离。触觉模拟根据由这里描述的OTT CAS方法提供的各种修改和输出提供用于更复杂的指示的机会。
[1083] 一般来说,动力手术工具借助于触发器启动,并且这里描述的基于反馈的机构的实施方式在触发器上提供可检测和可变(在OTT CAS计算机的控制下增大和减小)的阻力,或者在致动工具的外科医生的手指上提供压力,其方式用以向外科医生指示活动元件的手术路径或当前使用何时从根据OTT CAS手术计划的意指的切除或其它动作偏离。可以理解,用于提供触觉反馈的各种不同的构造可以与用于致动与OTT装置一起使用的手术工具的未修改、修改或替换的触发器一起使用。在一些各种替代实施方式中,基于触发器的反馈组件包括动态构件,其联结到剪式机构,剪式机构又联结到固定基部(通常安装在手术工具的手柄上)。组件的位置或刚度(通常作为与传动轴或缆索相互作用的结果)由OTT内的控制单元支配。控制单元可以被构造用于提供很多种与OTT相关的反馈功能,作为例子,包括致动器用以操作传动轴,其又改变用以闭合剪式机构的力、使触发器机构运动到全扩展位置、使触发器机构运动到全缩回位置、运动到用以削弱触发器的操作的位置、或者可选地,停止工具的活动元件的操作。一方面,传动轴或缆索或元件是鲍登缆索。在其它实施方式中,将剪式机构联结到OTT中的相联部件的传动轴可以是任何适当的元件,诸如杆、弹簧、螺线管、链、齿轮或迷你气动或液压致动系统。另外,可以理解,用于上述控制的致动器还可以包括在接近触发器的反馈机构内。在该方面的一种替代方案中,致动器可以经由有线或无线连接连接到OTT装置,以在促进上述OTT CAS技术中向致动器提供合适的OTT CAS过程控制信号。
[1084] 控制单元还能够接收来自计算机系统的数据。当系统通过将工具的位置与手术计划的意指切除进行比较确定超过具体阈值水平的偏差存在于手术路径和手术计划之间时,控制单元致动传动装置,增加拉动触发器所需的阻力。指示能够以防止触发器压下的形式提供,使得外科医生不能启动工具。替代地,指示能够采用增加的阻力的形式,其能够由外科医生通过施加更大的力来克服。
[1085] 参考图37A-51描述的触发器及其他工具控制实施方式还可与外部追踪工具一起使用,例如在悬而未决且已共同转让的、2007年6月18日提交的申请序号No.11/764,505和2007年10月29日提交的序号No.11/927,429中描述的那些,这些申请中的每一个都在此引入以供参考。
[1086] 图52A和52B分别是包括显示器的工具承载的追踪和导向装置(OTT)的前视和后视等轴测图,其中,OTT壳体联结到手术工具,手术工具具有联结到OTT的基于触发器的反馈机构。视图还示出与OTT通信的示例性计算机系统。
[1087] 图36是表示示例性OTT CAS过程的流程图,所述过程包括上述OTT CAS过程中的任意过程的修改,以包括相联手术工具操作特征、参数或与在任何OTT CAS过程或手术中活动元件的使用相关的其它数据。OTT CAS过程3600包括在前关于图31A中的OTT CAS过程3100描述的许多相同处理步骤。
[1088] 图63图示出流程图6300,其图示出在以悬停模式操作时CAS引导系统执行的各个步骤。各步骤通过在步骤6302使骨头和工具位置配准开始。接下来,在步骤6304计算偏差(即,骨头和工具相对于计划的误差)。接下来在步骤6306,确定计算出的偏差是否小于或等于TH-1。TH-1为外部临界间距。在上下文中,外部临界间距被用来确定,当工具处于足够远离手术点的距离时,可以利用系统资源使用某些方面或者辅助操作,或者高误差追踪或控制是不关键的。如果在步骤6306回答为是,那么程序进入步骤6308。在步骤6308,计算误差和作为临界值TH-2的较小偏差进行比较。临界值TH-2被用作内部临界值以在系统接近手术区域时触发。如果对步骤6308的回答为是,方法进入步骤6310来确定这是否是临界值TH-2被触发的第一次。如果在6310的回答为是,那么方法进入步骤6312,在那里所有辅助任务都不允许操作,并且图63图示了方框6312中的那些实施例。在步骤6312,系统基本上改写了所有其他操作,因此追踪模式可获得最大资源,因为在步骤6306和步骤6308的比较已经确定系统接近切割模式或处于该模式中。在这期间不会操作的辅助任务的实施例包括,例如,RF重新校准、数据备份、配准接近度以及系统所执行的各种数据测试。在步骤6312之后,下一个步骤6314使骨头以处于屏幕中心的方式设在OTT使用的显示器上,除非使用者推翻或者使用者使用相反设置的优先选择。接下来在步骤6316,在系统内发送其他控制信号。在示例性步骤6316中,OTT实施例中马达控制打开,2-D引导打开,投影机打开。此外,这里以及该点以前,说明书假设使用者没有设定与此描述相反的选择。如果ETT系统正在使用,iPod屏幕也打开并且显示合适使用者可选择的默认初始视图。另外,引导和误差计算功能继续工作。接下来在步骤6318,各种信号响应速率被设为100%。在示例性步骤6318中,引导、误差计算、马达控制和通讯、2-D引导、投影机和iPod屏幕都被设为100%。接下来在步骤6320,操作回路的这个模式重复,并且系统继续使骨头和工具处于步骤6302的位置。
[1089] 从6302开始继续在6304计算骨头和工具误差,接下来在步骤6306,如果在步骤6306响应为"否",那么系统进入步骤6322以确定这是否是第一次系统配准大于接近临界值TH-1的误差。如果对步骤6322的回答为是,方法进入允许把系统的某些方面置于不同状态的步骤6324。接下来在步骤6326,信号响应速率被设为与步骤6316中的信号响应速率设定值相比各种不同的级别。接下来在步骤6328,辅助任务通过系统执行。在步骤6328,允许辅助任务并且系统资源可用于其他动作,因为系统可能未处于切割模式。尔后,系统回到6302基本步骤以获得骨头和工具位置信息。方法向下从6302返回到计算步骤6304以及与接近临界值TH-1进行比较的较小偏差,如果在步骤6306回答为是并且在近场偏差TH-2(步骤6308)回答为否,那么方法进入决策步骤6330。如果第一次在6330对该问题的回答为否,表示这不是第一次出现近临界值误差大于误差临界值TH-2,然后方法回到步骤
6302以获得骨头和工具信息。如果,在步骤6330的第一次查询回答为是,那么系统进入步骤6332。在步骤6332,各种控制功能基于工具位置的计算机确定结构被设为不同值。接下来在步骤6334,各种信号响应速率被设为引导、误差计算和2-D引导。尔后,在步骤6336还允许类似于步骤6328地操作辅助任务。允许辅助任务,因为系统已经确定系统资源可同时用于除了具有马达控制功能的关键引导之外的方面。在第一次子程序6322和6330和6310中的每一个中,简化批准和锁定过程以防止非必要时状态的重复开关以及增加一些滞后性以防止双态键(toggling)基于状态的随机形成来回地从一种状态到另一种状态。通过将临界值TH-1和TH-2设到合适的级别,然后系统确定OTT的使用者运动是否为故意的并且远离手术区域指向或者故意朝向手术区域或者仅仅利用微调继续切割步骤,举例来说。这种预定的滞后性自然减少了数字噪音和随机误差的作用,尤其是接近不同系统状态的边界处。
[1090] 一般来说,在方法6300中,左侧步骤(6328,6326和6324)表示正常的悬停状态,在该状态下系统在不要求时间棘手的任务时为辅助任务释放资源。在方法6300的右侧(步骤6332,6334和6336)在系统表示其对目标骨头非常感兴趣但仍旧不在用来切割目标骨头的位置时(像传感器和资源在短时间内可用来转换马达控制时的备用品)使用。在该状态下仍旧允许辅助任务,但是时间棘手的方面需比左侧的如上所述的前一种情况更紧密地监视。在方法6300的底部,表示时间棘手的任务在活动切割期间起作用。方法步骤6312,63146316和6318都被用来确保,整体信号响应速率被用于所有与切割有关的程序。
在此期间,系统资源不专用于辅助资源或者辅助活动同时被忽视。
[1091] 一般来说,在方法6300中,左侧步骤(6328,6326和6324)表示正常的悬停状态,在该状态下系统首先保存电池组动力并减少热量产生和消散,以及在不要求时间棘手的任务时为辅助任务释放资源。在方法6300的右侧(步骤6332,6334和6336)在系统表示其对目标骨头非常感兴趣但仍旧不在用来切割目标骨头的位置时(像传感器和资源在短时间内可用来转换马达控制时的备用品)使用。在另一个方面,步骤6326,6324,6332或6334中的其他因素或考虑因素为一个或多个电子设备关闭,置于备用模式或者调节为节能。由于OTT CAS系统的确定类型,可以相信的是,OTT模块中的电池寿命延长,因为如果OTT CAS模式视为实际步骤,将像是投影机的高耗能装置,例如,置于节能模式。
[1092] 图64图示出简化的悬停模式状态图。模式状态图在启动步骤6405开始。接下来,系统在步骤6410进入悬停模式。尔后,如果系统参数表示正在进行骨配准,系统将在步骤6415进入骨配准模式。在骨配准完成时,系统结束追踪或者返回最初步骤6405。可替换地,当骨配准完结时,系统设置悬停模式并返回悬停模式步骤6410。另外,由悬停模式步骤6410,系统检测骨切割步骤。在这种情况下,系统将进入如步骤6420所示的骨切割模式。当骨切割步骤完结时,系统在步骤6410返回悬停模式,或者停止追踪并返回最初模式6405。来自悬停模式6410的另一个选择是在步骤6425进入骨植入体匹配度评估。当所有植入体匹配度评估完结时,系统在步骤6410返回悬停模式,或者停止追踪并返回最初模式状态6405。评估的一个实施例(其未在示意图中图示以避免杂乱)被用来使用引导表面检查仪评估切割质量,其中测试切削表面定向和定位来评估其质量并进一步建议切割改进(refinements),如果需要的话。来自悬停模式6410的又一个备选路径为在步骤6430进入中点值追踪。从中点值追踪步骤6430开始,系统停止追踪并回到最初状态6405。可替换地,中点值追踪步骤6430结束并返回悬停模式追踪步骤6410。
[1093] 图65图示出悬停模式操作的另一个替代视图。按照图65图示的顺序,系统图示为在三个模式间移动:悬停模式6506,骨切割模式6510或植入植入体或切割匹配度评估模式6515。当处于悬停模式6505时,使用锯以及使骨头靠近仪器将使系统进入骨切割追踪模式6510。可替换地,当骨头远离仪器移动时,或者反过来,锯远离骨头,系统将检测这种运动并从骨切割模式6510移出回到远程6505悬停模式。可替换地,如果系统检测到引导植入体试验品或引导骨(切割),表面评估工具可见或者植物体试验品或者这种工具接近骨头,然后系统将从悬停模式6505变化为植入体匹配或者骨表面评估步骤6515。当上述评估完结时,就像当骨头当前远离试验品植入体或者评估工具时,系统将回到悬停模式6505。图66A,66B和67图示出取决于OTT操作的各种室内显示器以及工具承载的显示器或者投影机影像。现在转向图66A,室内景象(A)图示出活动切割步骤。由于涉及活动切割步骤,工具承载的显示器(图66A视图的部分B)显示角度误差(两个轴附近的定位偏差)或者与误差率或者刀片相对于在此所描述的手术计划的定位(调整偏差)有关的其他切割信息。在图
66B的视图中,室内显示器显示出工具以及跟进手术计划与骨头接触的刀片的侧视图。确定
2D引导显示器的定位。
[1094] 在主CAS计算机上图形用户界面(GUI)的各个方位上,有时使用类似的(2D)图形引导系统66B的飞行模拟器。该显示器引导用户移动仪器,因此平面(标记的)通过翻转或者改变向下的距的间距以及滚动与目标表面平面(标记的)融合,以使两条线彼此重合(因此锯间距是正确的)并且都沿水平线设置(因此锯辊是正确的)。引导线上升还是下降取决于引导锯被正常固定或者上下颠倒(后者是可能的)。
[1095] 为了确定引导上升还是下降取决于锯是上下颠倒还是正常的,计算机录入位置以存储最近的历史(例如几毫秒或几秒)并研究移动平均值。如果回看追踪的最后一百或十个或所说的一秒时,计算机会告诉使用者上升但是我们还在下降,那么我们就必须使锯上下颠倒。因此,如果发现使用者进一步离开而它们试图移向目标,将使引导转过180度并且口头通知(通过语音)。如果你想反对功能并且推翻它,你可选择性地停止它。
[1096] 此外,计算机会告知你是否几乎对准(3D上接近目标)以及在几度内。那么就知道你处于正确定位。但是如果你处于与目标近似180度上下颠倒(即,与目标平行但是在近似180度之内),就表示你使锯上下颠倒因此其将自动转换坐标系来调整。如果看出你坚持使锯处于朝向目标平面180度(你接近目标平面但是你使其处于大约180度加减某一临界值,所述加减10度),其相反地自动转换引导,因此引导实际上进入正确方向。
[1097] 构思依靠知识系统以及下列附带条件:使用者差不多知道他们在做什么并且他们差不多是对的,但是由于使用者上下颠倒翻转装置,系统允许坐标系反向。我们在几毫秒或小于一秒内自动进行检测和修正。
[1098] 图65B图示出OTT CAS过程的代表性信息/动作流的实施方式的流程图。在第一步中,使用者利用工具或OTT单元。然后OTT照相机捕获使用者动作的一个或多个图像,随后是在载照相机图像处理。图像处理包括原始图像数据的简单传输或在此相对于图14A、14B、15A和15B在其他地方描述的其他图像处理步骤。在某些OTT构造中,OTT将图像数据传递至地面计算机。传输可以是有线或无线的。地面计算机可在图像数据上进行其他图像处理以确定使用者动作的意义。然后地面计算机和/或OTT模块进行在此描述的OTT CAS模式确定。例如,处理模式可在悬停模式、接近模式和实际模式之间确定。OTT CAS可采用模式处理算法来获得结果。为OTT模块上的输出准备指令或通讯。地面计算机将带有指令的传输内容发送到OTT。投影机接收指令并投影输出,因此使用者可看到投影机输出。
[1099] 图67显示出OTT系统在逼近或评估步骤相对于骨头的定位。在图67A的视图中,室内影像,工具图示为接近手术区域。室内显示器B还显示出工具在手术领域接近骨头。图67C的视图显示出工具承载系统上的显示,其表示工具相对于骨头的定位。图67C图示的影像是可使用在此以及其他地方描述的智能影像指令进行调整。
[1100] 包括两件式OTT壳体模块的模块与工具组合的实施例
[1101] 不同备选的OTT CAS模块与其设计和在OTT CAS系统中操作的相关细节已根据图1-15B和图53-62B进行图示和描述。OTT装置的其他替代实施方式已在图68a-69b、70b-72、74A-C、75C-G、76A-B、77A-D、78A-78B、79A-B、80A-80E、81A-81E、83A-83D、84A-84C、
85A-85E、86A-86H、87A-87F、90C-E、91B、92B、93B、95A、95B、96A-C、97A、97C、98A、99B、100A、
100B、101B、102A-C、103A-B、104C-E、112A、112D、116A-116C、117A-D、118A-C、119A-B、
120A-120B、122、123、124、126、128-130、132、133A-B、134、136A-136C、137、146A-146E、
147A-C、148A-148D、149A-149C、150A-F、151B-G、154、155A-D、156A-156D、157A-157E、
158A-B、159A-B、160B、161、162A-D、163、164A-B、165A、166B、167B、167C、168A-C、169A-B、
170B、173A-173B、174A-174B、174C、175A、176B-C、177B、178A、178B、179C、179D、190A 和
190B中阐述。在这些其他替代方案中,OTT CAS模块被分为两个部分,通常为连接到手术工具的下部壳体和连接到下部壳体的上部壳体。下部壳体通常被称为鞍座并且形状设计为用于与手术工具50连接。上部壳体或OTT CAS模块的另一部分附接到鞍座上。一般来说,投影机、照相机和相关电子设备位于上部壳体或者附接到鞍座上的模块内。在随后的不同替代实施方式中,将描述众多的替代上部壳体-下部壳体或者鞍座-电子设备模块构造。
[1102] 两件式OTT装置的不同替代实施方式图示于图68a-69b、70b-72、74A-C、75C-G、76A-B、77A-D、78A-78B、79A-B、80A-80E、81A-81E、83A-83D、84A-84C、85A-85E、86A-86H、
87A-87F、90C-E、91B、92B、93B、95A、95B、96A-C、97A、97C、98A、99B、100A、100B、101B、
102A-C、103A-B、104C-E、112A、112D、116A-116C、117A-D、118A-C、119A-B、120A-120B、122、
123、124、126、128-130、132、133A-B、134、136A-136C、137、146A-146E、147A-C、148A-148D、
149A-149C、150A-F、151B-G、154、155A-D、156A-156D、157A-157E、158A-B、159A-B、160B、
161、162A-D、163、164A-B、165A、166B、167B、167C、168A-C、169A-B、170B、173A-173B、
174A-174B、174C、175A、176B-C、177B、178A、178B、179C、179D、190A和190B中。一般来说,鞍座为具有用于联接到工具以通过OTT装置引导的至少一个表面的部件。鞍座还包括用于与OTT电子设备模块匹配的至少一个表面。OTT电子设备模块包括照相机、投影机、传感器及在此在图1-15B和53-62B中所描述的其他电子设备。在下面的实施例中,有许多位于两个OTT壳体部件之间的替代的机械的、电气的以及机械和电气的连接。正如在随后说明书中显而易见的,各式各样的不同功能可由这两个OTT装置部件的配合来提供。在某些实施方式中,功能涉及OTT装置和手术工具50的使用。在其他实施方式中,功能涉及整个OTT CAS系统操作。这些及其他细节将在随后的说明书和附图中理解。
[1103] 图68a为联接到手术工具50的两件式OTT装置800的等距视图。在该示例性实施方式中,两件式OTT装置800包括鞍座810和联接到鞍座810上的OTT电子设备模块820。该模块包括倾斜的盖。模块820包括显示器802、照相机115和投影机110。在该实施例中,工具54为钻且活动元件56是钻头的末端。两件式OTT装置可具体体现为许多实施例,如图68a-69b、70b-72、74A-C、75C-G、76A-B、77A-D、78A-78B、79A-B、80A-80E、81A-81E、
83A-83D、84A-84C、85A-85E、86A-86H、87A-87F、90C-E、91B、92B、93B、95A、95B、96A-C、97A、
97C、98A、99B、100A、100B、101B、102A-C、103A-B、104C-E、112A、112D、116A-116C、117A-D、
118A-C、119A-B、120A-120B、122、123、124、126、128-130、132、133A-B、134、136A-136C、
137、146A-146E、147A-C、148A-148D、149A-149C、150A-F、151B-G、154、155A-D、156A-156D、
157A-157E、158A-B、159A-B、160B、161、162A-D、163、164A-B、165A、166B、167B、167C、
168A-C、169A-B、170B、173A-173B、174A-174B、174C、175A、176B-C、177B、178A、178B、179C、
179D、190A和190B中所示。
[1104] 图68B图示出与可选的鞍座分离的上部壳体820。上部壳体820包括用来控制工具速度的电连接器。图68B中所示的装置可以是一件式壳体或者可选择地与两件式壳体的鞍座一起使用。环路结构具有闭合的后方区域并且选择性地具有另一个连接器。图68B中所示的装置包括电连接器。与图68B中图示的闭合的后方区域相比,图68E和70具有敞开式背面。图68B还不包括用于图68A中所示装置的鞍座桩(pegs)的槽。
[1105] 在图68C的分解图中看的最清楚,在图68A的图示组件中有可用的三个主要部件:手持式手术工具、仪器或装置50;匹配的连接件,其也被称为鞍座810;以及可移除的OTT电子设备模块820,其包括追踪电子设备和用来在CAS中引导工具的传感器。工具50通常是设计为整形手术中切割骨头的手持式切割仪器,包括但不限于,锯、钻或铰刀。鞍座具有内配合表面6800,其通过形状优化为匹配工具50的表面轮廓,以及外配合表面6801,其被优化和成形为配合可移除的OTT电子设备模块820的内表面6802。一对可选的导柱6803设在远端合适的位置以容纳上部壳体820中的相应导槽6804)。期望的是,鞍座810在用于该实施方式时以永久方式附接到工具50上。鞍座810还可使用可移除机构附接,只要鞍座牢固地附接到工具上没有运动或振动即可。鞍座810在图68D中图示为附接到仪器50上。
[1106] 一旦下部和上部OTT壳体间的协同连接完成,组件(见图68A)仅仅为使用者使用的两个工件;工具50和组装的OTT模块800。
[1107] OTT电子设备模块通过上部壳体的下表面与鞍座的配合表面(通常为上表面)的协作装配附接到工具上。
[1108] 在图68C的实施方式中,上部壳体820定向在下部壳体810的上方和前方,因此鞍座上的销可与上部壳体820内表面上的槽接合。然后上部壳体820沿销滑动直至坐落在适当位置。槽具有摩擦配合、曲线形状、棘齿特征、止块或其他的这种锁定装置以确保上部壳体在行程的全长上移到与鞍座810接合的可靠坐落位置。
[1109] 使鞍座处于合适位置并且使上下部壳体联接在一起,整个OTT装置800看起来与稍早实施方式中的OTT装置类似。
[1110] 鞍座和OTT电子设备模块具有配合的表面轮廓以引导OTT电子设备模块与工具的连接,确保稳定的装配。出于该目的提供各种替代的配合或互补表面。图示出许多不同的配合或互补表面,例如,在图68b、68c、68g、68h、69a、69b、70b、70c、70d、70e、70f、70g、71c、71d、74d、75A-G、76A-76B、77A-77D、80A-E、81A-81E、82C、83A-83B、84B、88A-88B、89A-B、
90A-90E、91A-B、92A-B、93A-B、94A-C、95A-B、96A-C、97A-97C、98A-98B、99A-B、100A-100B、
101A-B、102A-C、103A-103B、104A-E、105A-105D、11IB、112A-D、114A、116B-C、117A-D、
118A-118C、122、124、125、126、128、129、130、131、132、133A-B、134、135、136A-C、137 和
147C中。另外,还有摩擦配合特征、制动器、凹座、弹簧球窝配合、舌燕尾榫及其他类似的两部件式接头来确保上下部壳体之间的可靠但能拆卸的接合。
[1111] 图68G是具有用于与上部壳体配合的表面6801的鞍座832的等距视图。在这个示例性实施方式中,有用来与上部壳体配合的圆形边缘特征。另外,一对配合特征沿表面6805)设置。上部壳体的下表面具有相应的圆形边缘和平表面以及用来与一对制动器配合的特征。图68H图示出与工具50接合的、图68G中示出的鞍座832。
[1112] 图68F是在手术工具50上的合适位置具有倾斜盖的两部件式OTT壳体800的等距视图。在图68F的示例性实施方式中,手术工具50为手术锯。可以理解的是,鞍座810被配置为根据特定手术工具的活动元件的追踪要求位于不同手术工具上。因而,鞍座相对于手术工具50以及活动元件56的对准和定位是通过设计选择的,因此当OTT电子设备模块联接到鞍座上时,照相机、传感器、投影机、显示器以及OTT装置的其他功能都与工具54、工具手柄和活动元件56处于正确的对准、定向和/或空间关系。
[1113] 图74A图示出与鞍座和手术工具50接合的OTT装置/模块900的侧视图。图74B是与鞍座和手术工具50接合的OTT模块900的等距视图。图74C是具有盖组件903、壳体组件906、显示器909、投影机镜头912和照相机镜头915的OTT模块900的等距视图。图74D图示出鞍座的实施例,其被配置为与手术工具接合并提供用来与OTT模块900的壳体接合的互补表面。图74E图示出变形的端帽组件,其包括已经变化为增加电接触的工具的变形端帽。图74F图示出手术工具50。
[1114] 图75A-75B图示出与手术工具接合的鞍座的两个不同的实施方式,手术工具具有变化为包括电接触的端帽。鞍座附接到手术工具上并使用端螺母固定在合适位置。图75C-75D图示出滑动以与工具50和图75B中所示的鞍座接合的OTT模块。
[1115] 图75D图示出滑动到图75A中所示的鞍座和工具50上的OTT模块900。
[1116] 图75E-75G图示出滑动到鞍座上的OTT模块900的仰视图。图75F图示出经过鞍座上的开口的手术工具的变形端帽上的电接触。图75G图示出恰好在连接器经过鞍座上的开口以与手术工具的变形端帽上的电接触接合之前的OTT模块上的电连接器的仰视图。
[1117] 图76A-76B图示出与手术工具50和鞍座接合的OTT模块900的两个不同视图。
[1118] 图77A-77B分别图示出与手术工具50和鞍座接合的OTT模块900的侧视图和等距视图。图77C图示出电池门打开以接收电池来为OTT模块供能的OTT模块900。图77D图示出包括连接到手术工具50和鞍座的OTT模块900与电池插入漏斗和清洁密封工具的手术系统。
[1119] 图78A图示出OTT模块900的等距视图,图78B图示出图78A的OTT模块900的单独部件。OTT模块900包括被配置为容纳电池和显示器/用户界面(例如触摸屏)909的盖组件903。壳体918被配置为容纳Y形板,其可以是印刷电路板。印刷电路板可以容纳电子设备部件,包括两个照相机组件和投影机。壳体组件906包括壳体918和支撑在壳体
918内的内容物,例如Y形板、投影机和照相机组件。盖组件包括盖921壳和由盖壳支撑或支撑在盖壳内的物体,例如电池、显示器等。盖组件903被配置为固定到壳体918。
[1120] 图79A图示出具有被配置为接触Y形板的垫圈的壳体918。图79B图示出图79A的壳体,具有位于壳体的内部体积内的Y形板组件。Y形板组件包括投影机、照相机组件、投影机架和电子设备,包括图像处理和传输电路。
[1121] 图79C是根据一些实施方式具有图像处理和传输电路的Y形板的俯视图。在一些实施方式中,图像处理和传输电路可用于来自照相机的位图流的数据传输。在一些实施方式中,照相机流上的图像处理可在Y形板上完成以识别集群、确定OTT模块和集群之间的相对位置和定向并将相对位置坐标发送到地面或系统计算机。在一些实施方式中,图像处理和传输电路被配置为识别集群并且只将集群数据发送到地面计算机。
[1122] 图80A-80E图示出根据某些实施例、与鞍座接合的OTT模块900实施方式的各种视图。图80A和80B是与鞍座接合的OTT模块900的等距俯视图。图80C是与鞍座接合的OTT模块900的等距后视图。图80D是与鞍座接合的OTT模块900的正视图。图80E是鞍座和模块900的侧视图。
[1123] 图81A-81E图示出与手术工具(其图示为锯)接合的、图80A-80E的OTT模块的不同视图。图81A是OTT模块900和与手术工具50接合的鞍座的俯视等距视图。图81B是与鞍座和手术工具50接合的OTT模块900的侧视图。图81C是与手术工具50和鞍座接合的OTT模块900的正视图。投影机和照相机被配置为观察并沿着手术工具50的活动元件前方的区域投影。图81D是与鞍座和手术工具50接合的OTT模块900的不同等距视图。
图81E是附接到鞍座和手术工具50的OTT模块900的后视图。图81E还包括与在此公开
的手术系统一起包含的其他部件,诸如电池插入漏斗和清洁密封工具。
[1124] 在此公开的任一OTT装置都可改变并被配置为单独或者与互补的鞍座一起工作,鞍座具有用于OTT CAS系统中的任一手持式手术工具,例如包括,锯、矢状锯、往复锯、精密锯、钻、铰刀或其他手持式手术工具。
[1125] 图82A-82B图示出手术工具模块的其他实施例,其被配置为不使用单独的鞍座直接与手术工具接合。这些实施方式被称为一个部件的壳体装置(一件式壳体装置)。一个部件的壳体装置可以重复使用或者是一次性的。一个部件的壳体的下部被设计为与在此描述的手术工具接合。
[1126] 图82C图示出两部件式壳体,其卡接在接合到手术工具上的鞍座上。图示于图82C中的鞍座可被设计为以卡扣方式容纳OTT模块。在某些实施方式中,鞍座可永久地附接到工具上。
[1127] 图105A-105D图示出具有用来容纳用在OTT CAS系统中的更加方正的手术工具的平底的OTT的不同视图。这些视图还图示出某些一件式OTT设计如何变化-选择性地通过调整OTT鞍座接合表面-以与鞍座一起使用。另外,这些视图图示出敞开的背板(图105B)或关闭的背板(图105A、105C和105D)。与图68E的实施方式形成对比,图示的OTT壳体具有为手术工具50的背面或上后部设置的电连接器。在此,环路基部被配置为通过环绕工具50的外壳配合。图105A-105D图示的OTT模块被配置为与具有主体外壳的工具配合,该外壳为具有圆形顶部更加方正或者方形的底(在图105B中更清楚地看到内部曲线细节)。OTT的带箍可成形为与手持式手术工具上呈现的工具或工具鞍座组合的任一外表面一致,该手术工具使用在此描述的OTT和OTT CAS方法进行追踪。图105C图示出从后面接近鞍座/工具用以滑动接合到图105D中所示的坐落位置的OTT。
[1128] 图83A-83D、84A-84C、85A-85D、86A-86H和87A-87F图示出具有倾斜盖和壳体接合结构的OTT模块的实施方式。与图147A-C中图示的OTT模块形成对比,其图示出以大体平面或扁平布置接合在一起的盖和壳体,倾斜盖OTT模块具有非平面的互补结构。应当理解的是,图83A-83D、84A-84C、85A-85D、86A-86H和87A-87F中所示的任一特征可被用于在此描述的OTT模块的另一个实施方式。
[1129] 图83A-83D图示出具有倾斜盖1018的OTT模块1000的实施方式。图83A为与鞍座接合的OTT壳体1018的俯视等距视图而图83B为与手术工具50接合的OTT壳体组件1006和鞍座的侧视图。OTT壳体1018具有近端处的平面上部壳体表面和近端处邻近照相机的倾斜非平面表面。壳体的近端具有用来容纳照相机镜头的半圆形开口。图83C-83D是用于图83A-83B中所示的OTT壳体1018的互补盖1021的视图。图83C图示出具有用于显示器或触摸屏的开口的盖1021的俯视图。图83D图示出盖1021的仰视图。盖具有带有用来容纳一部分照相机镜头的部分圆形开口的近端。
[1130] 图84A-84C图示出具有倾斜盖1021的OTT模块1000的实施方式。图84A图示出具有用来便于与壳体1018接合的多个螺钉座的盖1021的仰视图。图84B图示出附接到壳体1018上的盖1021。图84C图示出具有用来便于与壳体1018接合的边沿的盖1021的一部分。
[1131] 图85A-85D图示出根据某些实施例的OTT模块1000的盖1021的不同视图。图85A图示出具有触摸屏、平板电脑和触摸屏板的盖1021的仰视图。图85B图示出与盖1021接合的触摸屏。图85C图示出用来将触摸屏和平板电脑固定在合适位置的处于合适位置的触摸屏板。图85D是用来形成盖组件1003的盖1021中的触摸屏的俯视图。图85E是使用螺钉与盖1021接合的触摸屏板的仰视图。垫圈可选择性地添加以将触摸屏固定在合适位置。
[1132] 图86A-86H图示出OTT模块盖1021的不同方面。图86A-86C图示出与被配置为容纳投影机输出的盖1021中的孔接合的投影机镜头的不同视图。图86D和86E图示出滑入盖组件1003内的电池室之前的电池。图86F-86H图示出分别相对于盖1021分离、打开和关闭布置的电池门。
[1133] 图87A-87F图示出具有倾斜盖构造的OTT模块1000的不同视图和部分。图87A-B图示出盖组件1003的两个不同等距视图。图87C-D图示出组装后的OTT模块1000的两个不同视图。图87E-F分别图示出OTT模块1000的等距视图和侧视图,具有可看穿的盖1021以显示电池、触摸屏1009和照相机的内部布置。
[1134] 直接将OTT电子设备模块装配到工具上
[1135] 在一个实施例图70A中,OTT电子设备模块820的内配合表面7000的轮廓形成为提供与已有工具50的主体的外表面7001一致但不要求使用鞍座810在工具和OTT电子设备模块之间提供配合面的内配合表面。在这种实施例中,模块下侧的轮廓为直接装配到仪器主体上并通过表面接触或通过将模块固定和紧固到工具上的某些其他的方式贴靠保持,包括但不限于,螺钉、固定带箍或者张紧装置,以挤压OTT电子设备模块以至于牢固地固定在工具上。图示的轮廓具有带有敞开背部(open back)的环路底部和用来与手术工具上的电接触配合的电连接器。
[1136] 为了提供由允许模块调整工具马达功能的实施例、通过关闭或使其减速所限定的管理控制,更新工具是必需的。这种更新增加了与模块上的连接点配合的电连接点。
[1137] 利用中间鞍座附件将OTT电子设备模块装配到工具上
[1138] 在图68G的实施方式中所示的另一个实施例中,鞍座被用来提供优化用于工具和模块的配合表面。鞍座被设计为具有成形内配合表面,该表面被设计为在附接时提供与工具表面的最佳装配(例如见图68H)。图68H图示出处于手持式手术工具上合适位置的图68G的鞍座。在该示例性实施方式中,手持式手术工具为钻。成形的外配合表面被设计为提供与模块内表面最佳的配合和接触。图69A和69B分别以分离和接合的横截面视图图示出鞍座和工具模块形状之间的对应关系。
[1139] 除了成形配合表面之外,图68G还图示出形成在接近鞍座远端的顶部鞍座表面上的两个凹槽。凹槽的外形可以变化并被配置为与接下来更详细描述的、相应成形的锁定特征接合。可以理解的是,在不同替代实施方式中,锁定凹槽的尺寸、数目、形状、定向和位置可如在此所描述地变化。更进一步地,鞍座与壳体表面之间的接合可进一步变化为接合其他的互补成形方面/特征,或者简化其他设计方面,举例来说,诸如在其他地方描述的密封、装配或减振。
[1140] 还可以有如图70F所示位于OTT壳体组件和鞍座之间的多于一个的互补特征或者在其他连接方式保持鞍座-OTT壳体位置时没有特征(图70G)。图70G显示出可被用于联接到OTT壳体组件上的整体块状。也可类似地采用包括复杂形状的其他整体形状。例如考虑图92A中所示的曲线鞍座形状,具有如图89A-89B的视图中所示的倾斜侧壁和后安装电子设备接触面。图89A图示出适于CAS OTT操作的、位于手持式手术工具50上的图92A的鞍座。在这个实施方式中,手术工具为锯。图89B中所示的视图被放大以显示鞍座上的一个或多个开口如何设置以确保通过使用OTT鞍座使工具的损伤最小化。在所示实施方式中、如图92A最佳所见,存在用来允许接合工具上的电连接器的细长开口以及允许机械进入并与工具接合的圆形开口。
[1141] 互补表面的其他变形图示于图90A中以及图90B中的相应壳体表面。如图90D-90E中最佳所见,连接图示为通过滑动。图90A图示出具有作为引导表面的两个导轨的鞍座。导轨大体上沿着鞍座的近端和远端之间的所有距离延伸。引导表面在其他实施方式中是可调整的。在图94A-94B所示的鞍座替代方案的视图中,远端为渐缩的,并且如图94C的视图中所示图示位于手持式手术工具50上。在这个实施方式中,手持式手术工具为锯。
[1142] 互补表面的其他变形图示为如图88A-88B中所见的分开的第一和第二鞍座配合表面。存在OTT壳体1018内的相应表面,如图117A的倒置视图以及图116A所见的背部放大视图中所见。第一和第二鞍座配合表面与壳体1018的接合最佳图示于图117B的仰视等距视图中。背部接合的侧视图图示于图117C中。用于与鞍座接合的相应壳体1018表面图示于图116B中。连接通过OTT相对于鞍座的滑动实现。较短鞍座接合特征的一个优势在于,OTT可设在配合表面上方和前方,然后通过滑回OTT接合直至落座。最佳如图116B中所见,该运动机械接合OTT和鞍座,同时还确保电连接器恰当地联接到标明用于OTT CAS操作的工具上的相应电连接器上。变短的鞍座引导或配合表面可进一步变化或调整以包括其他的鞍座和OTT壳体实施方式的设计方面。
[1143] 图118A图示出OTT壳体的视图,图118B和118C图示出壳体与鞍座和工具接合的横截面侧视图。图118B图示出经过开口以接触工具上的电接触之前的电连接器。图118C图示出与工具的变形端帽上的电接触接触的电连接器。
[1144] OTT和鞍座可以多种方式接合,诸如,取决于接合特征的属性,仅仅通过水平运动或滑动或者结合其他运动或动作。例如,OTT接合到鞍座可包括竖直运动或向下运动以使OTT从鞍座上或上方的位置与鞍座对其或定位。此后,该运动使鞍座与OTT接合或者通过其他运动使OTT和鞍座接合。图82C图示出工具上的鞍座。一对接合表面或特征图示为靠近曲线形顶部鞍座实施方式的上部。在此特征置于鞍座的中部,因此与如上所述在图88A和89A中图示的鞍座实施方式对比,在鞍座表面的最近端和最远端部分没有这些特征。带有相应表面的OTT壳体还图示于图82C中。用来接合OTT和鞍座的各种运动导致一个或两个部件构造、尺寸或形状的改变,或者选择性地或者另外地,包括一个或多个材料添加(例如,密封件、垫圈或材料变化)或者对如在此所述的一个或两个部件的其他变形。图82C图示出在与鞍座卡扣配合连接之前上述处于合适位置的OTT的另一个视图。图90C图示出用来允许承载导向槽的两个肋形成尺寸不足的弹簧加载悬臂的一部分OTT盖组件配合表面的变形。这种设计的一方面允许壳体组件配合表面挠曲和锁定到例如图82C所示的鞍座中所示的凸起(raised)表面。一种侧面变形的其他细节在图95B的视图中最佳可见。图95B的壳体的悬臂形状以及与鞍座导轨形状的关系可在图95A的横截面视图上最终理解。
[1145] 图91A和91B图示出具有互补结构的鞍座和壳体1018的实施方式。图91A中的鞍座包括前配合表面和后配合表面,图91B的壳体1018具有互补的前接合结构和后接合结构。图92A和92B图示出具有互补结构的鞍座和壳体,鞍座具有平滑外表面而壳体具有用来容纳鞍座外表面的矩形结构。图93A和93B图示出具有两个导轨的鞍座以及具有互补结构的壳体的实施方式。
[1146] 图96A为与鞍座接合的壳体1018的侧视图。图96B图示出被配置为与鞍座接合的壳体1018的下底表面并且图96C图示出与手术工具50接合的鞍座和壳体1018。
[1147] 图97A图示出壳体1018,具有互补表面以与图97B所示的鞍座滑动接合。图97C图示出壳体1018和与手术工具50接合的鞍座,使壳体通过锁锁定到鞍座上。锁定结构上的其他细节接下来在锁定部分进行论述。
[1148] 图98A和98B图示出鞍座和用于倾斜盖的壳体1018的实施方式,其具有被配置为与图98B的鞍座滑动接合的互补结构。
[1149] 凸起形式可采用如图68g中鞍座的等距视图中所示的不同形状并且设置在图68h中的手持式工具(这里为钻)上。OTT壳体还具有沿着将要联接到鞍座接合表面上的表面长度的相应形状。如图69a所示,鞍座/工具和OTT的端视图使互补形状清晰可见。鞍座和OTT的互补形状在图69b的端视图中图示为连在一起。
[1150] 可以理解的是,OTT壳体鞍座接合表面或部分鞍座接合表面还包括用于OTT壳体和鞍座之间进一步接合的一个或多个特征。接合或锁定特征是互补的并且可使用任意数目的不同模式接合,诸如,通过OTT和鞍座之间的相对运动,闩或锁定机构的操作或者锁定装置的触发。在图68E的视图中,一对凹槽图示为沿着鞍座顶表面的边缘,刚刚在鞍座顶表面最远端的远侧。凹槽的尺寸、形状、位置、定向及其他特征可以基于接合装置的特定类型和所采用的接合模式进行调整。例如,考虑图104A和104B的视图中所示的替代鞍座实施方式。在该示例性实施方式中,这对接合特征具有较长的接合表面和与图68E中那些不同的斜率。另外,还有位于图104A-104B的鞍座实施方式远端的倾斜部分和抬高的外形(看起来像斜坡和隆起或者比图68g中更圆的远端)。在该特定实施方式中,斜槽的形状可被用来与设在OTT壳体鞍座接合表面的一部分上、沿其或在其内的相应特征进一步接合。参考图 68b、68c、68g、68h、69a、69b、70c、70e、70f、70g、71c、71d、74d、75A-G、76A-76B、77A-77D、80A-E、81A-81E、82C、88A-88B、89A-B、90A、90D、90E、91A、92A、93A、94A-C、95A、96A-C、97B、
98B、99A、101A、102A-C、104A-B、105C、111B、112A-D、114A、117B-D、118B-118C、122、124、
125、126、128、131、132、133A-B、135、136A-C、137、和147C以及图97C、103A、103B、104D-E、
119A-B、120A-120b、121-132、133A-133B、134、135、136A-C、137、167C、168A-C、169C和 170B在此进一步描述接合和/或锁定鞍座和OTT相对位置的其他细节和不同替代方案。接下来是关于锁定设计的图99A、99B、100A、100B、101A、101B、102A-102C、103A和103B中所示的鞍座的变形。可以理解的是,鞍座/OTT壳体接合的其他方面可用于在此描述的任一鞍座和OTT实施方式中。
[1151] 图99A和99B图示出鞍座和具有被配置为与图98B的鞍座滑动接合的互补结构的壳体的实施方式。图99A图示出在图68G中图示和描述的构造的替代鞍座构造。在该实施方式中,接合表面的端部是渐缩的。前端是渐缩的以从近端向远端方向增加。最远端是隆起形状。增加的锥度表示上部鞍座表面的厚度增加。凸起部分可选择性地在尺寸/形状方面增加或变化以进一步增强鞍座与壳体之间的配合。鞍座表面的后部也可变化。两个凹槽特征的鞍座表面近端或后方部分同样也是渐缩的。后方锥度从凹槽特征向后表面减小。凹槽被配置为与壳体上的锁定结构接合(见图103A-103B)。近端还图示为具有短的锥度和垫。OTT壳体表面可根据鞍座提供的特征进行调整。图99B为壳体的倒置等距视图,具有与渐缩垫和后端互补的特征以及图99A中鞍座上表面的总尺寸和形状。存在前方渐缩凹槽部分和后方渐缩凹槽部分。前方渐缩部分之间的部分是可变化的并被配置为与鞍座的尺寸、形状和/或轮廓相对应(见图99A)。图99B的倒置视图提供成形为容纳后锥体的壳体下表面的其他视图。在该视图中还可见的是设置为用来接近凹槽特征的开口。提供接合特征(未示出),诸如闩或悬臂腿,经由一个或多个合适大小且间隔的开口接近鞍座上的凹槽。示例性闩或销如下所述。还图示于该视图中的是形成在壳体内若干排气孔。
[1152] 图100A-B图示出被配置为与图99A中所示的鞍座接合的OTT壳体的配合表面的其他视图。
[1153] 图101A为图99A的鞍座远端的侧视图。该视图提供增大的前椎形表面以及远端隆起的其他细节。图101B为被配置为与图99A和101A的鞍座接合的壳体组件的仰视图。图101B图示出被配置为带有用来容纳锁定结构的开口的、与图99A的鞍座接合的壳体的仰视图。
[1154] 图102A-102C图示出鞍座和壳体在接合前和接合后的不同视图。图102A图示出具有用来容纳锁的凹槽的鞍座以及具有被配置为与鞍座可滑动接合的表面的壳体的实施方式的侧视图。图102B是图102A的倒置视图。图102C图示出与来自图102A-B的壳体接合的鞍座的局部放大图。
[1155] 图103A-103B图示出联接到如图68G所示的鞍座上的OTT模块的侧视图。如图103A所示并且在图103B的放大视图中更好地看出,当壳体和鞍座正确设置然后接合特征置于鞍座顶表面上的凹槽内时,附接到壳体上的接合构件从壳体的底表面延伸。在该特定实施方式中,锁定销具有主体和成形末端。成形末端的轮廓为与鞍座顶表面上的凹槽接合(见图68G)。另外,壳体接合表面包括设置为在壳体与鞍座联接期间用作止块的后表面。正如在图103B的放大视图中最佳可见的,当鞍座/壳体正确接合时,锁定销末端坐于凹槽中并且鞍座后壁抵在壳体后壁或者止块上。
[1156] 图104A-104B分别为替代锥形鞍座设计的前后等距视图。鞍座表面的前(远)端可变为具有槽增长的锥体(朝前增加)。后部锥形部分也提供在近端。鞍座还包括两个凹槽。后渐缩部朝向后方尺寸减小。图104C图示出具有适于与前后渐缩部一致的区域的壳体的相应表面。还在该视图中图示的为用于成形为与鞍座表面凹槽互锁的接合特征或销(未示出)的开口。图104D为当前实施方式的壳体-鞍座接合的横截面视图。应当指出,壳体具有用于与锥形区域和顶表面接合的互补表面。还显示的为通过壳体支撑并锁定在鞍座凹槽内的锁。
[1157] 图104E图示出具有锥形端部和锁的另一个鞍座实施方式的剖视图。
[1158] 在某些方面,提供锁定机构以便在OTT模块处于适当位置时固定OTT壳体/模块与工具或工具/鞍座组合的相对位置。
[1159] 图97C、119A-B和120A-B图示出具有用于与侧壁特征/突出接合的成形末端的枢转闩。为了分离,按压旋钮使成形末端的远端离开侧壁特征/突出升高,由此组件被释放用于相对运动。
[1160] 图121和122图示出凸轮锁定装置。凸轮锁定部件图示于图121的等距视图中,具有轴和两个凸轮特征。联接到鞍座上的壳体918、1018的等距俯视图图示出凸轮位置与壳体内的开口之间的位置对应关系,允许与鞍座顶表面上凹入槽接合。凸轮锁通过旋转轴释放。图123是图示出凸轮锁定装置的轴的外部侧视图。
[1161] 与稍早的顶表面凹槽对比,鞍座-工具接合可经由不同定位处的连接提供。图125图示出具有一对侧向凹槽的另一个鞍座实施方式。壳体组件具有用来允许锁定与侧向凹槽的接合的相应的侧壁开口。图124图示出通过图126中所示的开口的剖视图,具有与接合为将壳体锁定到盖上的接合销。
[1162] 图127、128和130提供图103A、103B、104D和104E的锁定销的其他视图。图127是片簧设计的壳体锁视图。片簧设计具有带有成形头部和连接端的主体。正如图128中最佳所见,连接端联接到壳体组件的内表面上。开口被设置为允许通过壳体组件进入倾斜头部,用于接合鞍座上的互补表面。成形端从下部壳体组件表面伸出,如图130中所见。图131图示出带有两个凹槽的鞍座的实施方式,凹槽被配置为与图128和130中所示的壳体接合。
[1163] 虽然图128和130的实施方式图示出位于壳体侧面上的两个壳体锁,其他构造也是可能的,诸如更多或更少的锁或者在不同定向上的锁。图129图示出仅仅具有一个中心定位的壳体锁的OTT壳体的倒置等距视图。成形头部图示为从壳体组件伸出。图132图示出恰好在与被配置为与中心壳体锁接合的互补成形鞍座接合前的一个中心定位的成形头部壳体锁的倒置等距视图。
[1164] 一个或多个壳体锁的尺寸、形状、长度和接合度可取决于壳体锁和鞍座渐缩部的特定设计进行改变。图133A为壳体-鞍座组合的剖视图,其中该视图通过壳体锁。如该视图中所见,成形末端的边缘成形为与鞍座锥形凹槽接合。图133B为包括支撑在Y形板组件上的电子设备的图133A的替代剖视图。图134为具有开口的壳体918、1018的俯视图,这些开口可在某些实施方式中用于图133A-B中。
[1165] 在又一个实施方式中,一个或多个鞍座壳体锁沿鞍座侧面提供。图135为具有带有一个或多个侧面凹槽连接点的顶部接合表面的鞍座实施方式。图136C为具有位于侧壁上的壳体锁的壳体组件的侧视图,其被设置为在置于如图136A所示设置时与鞍座侧面凹槽接合。图136B图示锁与壳体和鞍座的接合的内视图。可以理解的是,虽然各个实施方式中的壳体锁已经图示并描述为单独的附接部件,本发明的这一方面未被如此限制。在某些实施方式中,壳体锁与壳体组件一体形成而不是作为适当地附接到壳体组件上的单独部件。
[1166] 图137图示出在此描述的结合壳体锁定实施方式一起使用的释放释放机构。在该示例性实施方式中,释放销包括具有如下特征的轴,即该特征被设置以及成形为与相邻壳体锁接合并充分使其移动以便释放所涉及的壳体-鞍座组合。在所示实施方式中,壳体锁具有与轴接触的延伸末端。轴的转动使该特征与壳体锁的成形末端接合并使其移动。一旦成形末端已经移出接合状态,鞍座-壳体解锁。释放机构的尺寸、形状、位置和旋转量都可取决于特征的尺寸和形状相对于成形末端的位置、尺寸与形状或者通过释放机构解锁的壳体锁实施方式的其他方面进行改变。
[1167] 作为鞍座变形的另一个实施例,图70C、图70E、图70F和图70G,外配合表面还包括用来提供更好配合和/或确保仅仅特定的OTT电子设备模块能使用特定鞍座与工具配合的槽、通道及其他表面特征。上部壳体具有用来与鞍座配合的相应特征。图70B的上部壳体具有用来与图70C的鞍座中的脊/同一特征对应的矩形槽。图70D的上部壳体具有用来与图70E的鞍座中的同一成形槽特征对应的伸出的圆形或半圆形引导件。以同样方式,图70F的鞍座包括许多可在上部壳体中找到类似特征的圆形槽。图70G图示出具有大体平的表面的壳体,该表面可通过摩擦配合或其他机械锁定连结操作连结以装配到上部壳体上。
[1168] 鞍座本身的外配合表面可进一步定做有特征,包括但不限于,通道、带有凸起切口的悬臂、导轨和位于模块配合表面上用来确保可靠配合以及配合过程期间的积极用户经验的相应特征。这种特征为使用者提供可靠的感觉,OTT电子设备模块已经正确地与工具配合并且处于正确位置。在一个实施例中,使用位于OTT电子设备模块上带有凸出隆起的悬臂以及鞍座上相应的凹入切口,当OTT电子设备模块完全沿鞍座滑到其正确位置时(见图例如122、124、126、128-130、132、133A-133B和136A-136C),使用者可感受到"咔嗒"。
[1169] 工具承载的追踪模块装有一个或多个照相机、投影机、用户界面和根据在此描述的OTT CAS过程、技术或系统进行操作的相关电子设备。还可提供其他功能。稍早部分提到的一个其他功能涉及在OTT实现的手术工具上施加控制的OTT模块。一般来说作为速度控制,OTT模块可被配置为以至少三个构造施加OTT CAS手术工具控制:(1)无速度控制;(2)触觉反馈或(3)电子速度控制。
[1170] OTT模块的无速度控制构造具有除速度控制功能之外的如上所述的功能和部件。如果使用OTT工具的外科医生偏离预定OTT CAS过程或计划,该OTT构造显示用于引导的视觉指示和/或产生视觉或声音警告。
[1171] 触觉反馈构造具有上述相同的部件和功能,但是另外包括触觉反馈机构,其轻轻按压按在工具触发器上的使用者手指以警告使用者减小速度或者停止工具。工具的速度不受OTT软件控制而是利用仅仅给出可触知信号的软件在使用者的完全控制下保持。在一种思维方式(In one way of thinking)下,该构造是为不喜欢使用"具有自己想法"的工具的使用者设计的。该机构适于所用工具的特制但是不需要进入工具内部。上述图37A-51提供OTT模块构造的其他细节和替代实施方式。
[1172] 电子速度控制构造还包括控制手术仪器的速度的合适的电子速度控制模型电子电路以及其他OTT模块功能仪器是由主系统无线控制的。因此,如果使用者偏离制定的OTT CAS计划,仪器切割或钻进速度减小(或停止)。灵敏度封套可根据使用者设置和调整。手术工具的触发信号目前还经过OTT系统电子设备电路,在那里连同计算机追踪系统一起考虑来控制手术工具马达状态。手术工具马达控制电路在某些实施方式中位于工具壳体内或者在其他实施方式中位于OTT模块内,例如。一方面,马达控制可通过装配在手术工具内部的硬件模块实现。一方面,该模块通过工具电池提供动力,其功能为基于手动触发状态驱动马达、控制开/关、方向、速度和制动(停止速度)功能。工具控制的OTT硬件模块可采用各种各样形式,例如,通过:改变已有动力工具以接受新型控制器硬件模块以便提供上述功能以及与OTT模块的合作,被设计为从头开始用于OTT实现操作的新设计的动力工具。这方面,手术工具厂商或其他设计者可改变已有或新的手术工具设计来结合合适的电子设备和/或硬件以实现这里所描述的OTT CAS实现的控制功能。
[1173] 就像上述实施例一样,提供例如通过允许OTT模块调整OTT CAS实现的手术工具的运动功能所限定的管理控制,如果已有接触已出现在例如图108所示的底部连接件或者图110所示的顶部连接件中,翻新工具不是必需的。选择性地,OTT速度控制可由OTT-工具/鞍座接合或者图106所示的盖组件的接合开始或连接,图106为OTT模块操作期间形成的电接触和电路的示意图。图106图示出用户界面(例如触摸屏)与位于盖组件和Y形板组件之间的电池之间的电接触。速度控制电路可以是Y形板组件的一部分,并且向工具提供电信号来如图106示意性描述地那样控制工具的速度。
[1174] 如果已有手术工具连接器可用,那么形成适当的OTT-工具或OTT-鞍座/工具连接。如果已有接触可用或者设在手术工具上,那么可提供可改变并被配置为经由那些连接进行操作的OTT模块。一方面,提供包括合适的OTT-鞍座以及鞍座与工具电连接的OTT鞍座。参考带有底部连接器的示例性工具(见图108和111A),示例性鞍座图示于图111B的剖视图中。该鞍座包括如此所描述的用于连接所选择的手术工具和OTT模块的合适形状的内外轮廓。显示出一对连接器插座。提供上连接器插座来容纳鞍座与OTT模块的电连接的连接器。提供下连接器插座来容纳鞍座与工具的电连接的连接器。如果需要,鞍座还包括合适的电连接或电子设备以在OTT模块工具间提供电通信。由此可见,可以理解各种鞍座实施方式如何有利地保证各式各样的OTT模块和手术工具实施方式之间的电子和机械联接。
[1175] 所有各式各样的连接器都可被用来在OTT-工具之间提供合适的电接触。只要连接在手术工具操作条件下保持接触即可。在某些情况下,这意味着连接器应当改变并被配置为在OTT CAS过程期间由手术工具操作引起的震动期间保持接触。一个示例性连接器为凸起-平面连接器。另一个示例性连接器为销-座连接器。另一个示例性连接器为图示的凸起接触式连接器。在又一个示例性连接器中,提供弹针型(pogo type)或弹簧加载的销连接器。这类连接器具有各种长度和构造。这类连接器可被用来与接触板或表面或者选择性地与合适尺寸的接收器或凹形插座接合。在某些情况下,凹形插座是弹簧加载的。由这些示例性实施方式可以理解的是,连接器的数目和布置可取决于OTT-工具实施方式进行变化。
[1176] 图112A、112B、112C和112D图示出速度控制实现的OTT工具、鞍座和模块组合的一个实施方式的不同视图。图112B和112C分别提供了具有用于OTT模块900和配置为OTT工具管理功能的手术工具50的电连接器的鞍座的正置和倒置视图。图112B图示出设置为接合工具上底部连接器的四个凸起型工具触点的定向位置(当鞍座联接到工具时)。当鞍座联接到OTT模块时,OTT连接器(这里为四个板接触)图示在鞍座的上后部以与OTT的兼容连接器接合。该视图还图示出用于在其他地方详细描述的OTT与鞍座机械联接的一对轴向对齐的凸起元件/特征。电线或其他导电材料连接OTT电连接器和工具触点。图112D图示出鞍座-OTT连接器的下侧以及酌情为特定OTT和给定构造的工具连接器提供的内部鞍座电子设备或电连接器的一部分。
[1177] 图112A和112D图示出使用图112B-112C的鞍座以将适当配置的OTT模块联接到具有如图108所示的底部安装的电连接器的手术工具上的OTT模块鞍座-工具实施方式的不同剖视图。正如由这些不同视图所理解的,OTT在鞍座上的机械接合(之前附接到工具)在手术工具的OTT模块之间形成合适的机械联接以及合适的电连通。
[1178] 如果需要,提供合适的电子和机械连接来连接OTT模块和工具。在一个实施方式中,手术工具的更新包括替换工具端帽。在工具变化时端帽将与手术工具配合。一方面,端帽包括用于工具的马达控制电路。图74E图示出用于电子速度控制功能的示例性工具端帽的后视图。端帽的整体形状和尺寸可以改变并被配置为酌情与工具壳体接合。包含在壳体内的电路板(未示出)包含合适的电子部件和电连接器以实现在此描述的OTT-工具连通和控制。还图示出具有六个接线端的OTT连接器,不过各种其他连接类型也是可能并在此进行描述的。
[1179] 有利地,在某些实施方式中将合适的工具控制连接和电子设备结合到变形端帽中可减少或避免鞍座上电气或电子元件的需求(即,如图112B所示),因而将电子速度控制结合到工具中将能使用所谓的"较少电路"鞍座,其被用来如其他地方所描述地提供OTT-工具的合适的机械联接。
[1180] 图109图示出变形为提供嵌入式电子设备来实现在此所描述的OTT CAS工具管理的手术工具的实施方式。在该示例性实施方式中,OTT实现的端帽电子设备模块显示为位于手持式手术工具50上。变形端帽提供用于连接到合适配置的OTT模块的一组电接触。在该示例性实施方式中,为OTT连接提供四个水平排列的接触点。
[1181] 正如通过参考图74E和图114A的视图所理解的,替换端帽和鞍座根据需要具有用来适应其他工具接入点或用于工具操作的连接器的一个或多个开口。在这些示例性实施方式中,在替换端帽和鞍座上提供圆形开口以适应设在工具后壁上的工具连接器。端帽或其他工具变形部件和鞍座可取决于因为OTT CAS操作变形的特定工具构造在其他方面进行变化。
[1182] 可以理解的是,OTT模块还可根据需要进行变化以适应追加到OTT实现的手术工具上的任意连接器。例如,考虑通过变形端帽的安装因为OTT操作变形的手术工具要变形以包括图74E所示的电接触。合适的鞍座设计图示于图114A中,具有设置为当鞍座机械接合于手术工具时在手术工具背部提供电接触访问的合适尺寸的开口。用于鞍座上机械连接的开口可被用来将鞍座附接到手术工具和/或OTT模块上。OTT模块然后可酌情变化为与如应用的各种实施方式中所描述的鞍座机械和电接合。给定图74E所示的连接器类型,那么一个合适的OTT连接器包括如图114B的示例性连接器中所示的、六个连接器的水平布置。图114B的连接器图示为结合到图113A-B和115A-C中的Y形板组件中。注意,连接器如何恰当地定位和设计尺寸以横跨从Y形板电连接位置到鞍座上端帽电气定位的距离。选择性地,连接器可配有如图179A中最佳可见的绝缘垫圈。具有绝缘块安装的连接器可参考图179B理解。连接器相对于壳体组件的最终位置可分别在图179C和179D的端视图和倒置视图中最佳可见。还在这些视图中可见的是,在其他地方描述的壳体锁、多个排气孔和垫圈的位置。
[1183] 图118B-C图示出就在图118B中的电接合之前如上图示和所述的OTT鞍座工具的相对位置。在该点,OTT模块和鞍座接合表面对齐并连接。接下来,OTT壳体和鞍座工具部件一起移动因此OTT连接器经由如图118C的剖视图最佳所见的鞍座与工具连接器形成合适的电接触。
[1184] 又一方面,手术工具还被设计为包含无线控制模块,模块可利用其通信以便提供同样的管理功能。
[1185] 其他OTT照相机细节
[1186] 图140B图示出附接到Y形板的照相机的实施方式的侧视图。照相机包括被设置位置、设计尺寸、改变并被配置为与图像器一起使用的镜头和镜头架。提供合适配置的电子设备包,诸如图示的图像传感器板,用于处理图像传感器信号并取决于OTT模块构造为其他OTT CAS照相机信号处理提供合适的输出。照相机架还联接到镜头/壳体/图像器电子组件上以便利照相机镜头根据特定OTT模块的设计要求连接到适当位置。在这方面,镜头间的距离可以是大约52mm。
[1187] 一方面,一对照相机置于OTT模块中,因此OTT CAS过程中的所有参考框架在OTT CAS过程的所有切割期间位于照相机视场内。图138A-138B图示出出于此目的OTT照相机间距和定向的一个实施例的端视图和侧视图。在图138A-138B图示的实施方式中,照相机位于包括图示锯条(在图138A-138B中图示为"D")的平面下方5mm的距离处。连接两个镜头中心的线位于锯条基部后方19mm处并且照相机镜头视轴平行于锯条轴线。在这方面,镜头中心之间的距离在图139所示实施方式中为58-59mm。
[1188] 在另一实施方式中,OTT照相机具有没有适于1/3"图像传感器和3mm焦距的滤波器IR证书的低糙度(low profile)百万像素镜头。在另一方面中,OTT照相机具有1.50mm焦距并且适于为1/4"图像传感器提供138°HFOV、103°VFOV和175°DFOV。在另一方面,OTT照相机具有1.7mm焦距的广角镜头,适于为1/4"图像传感器提供123°HFOV、92°VFOV和155°DFOV。
[1189] 在一个实施方式中,一对OTT照相机设置在OTT模块中,因此每个照相机的光轴以大约60mm间隔。在其他方面,照相机在大约10°-15°范围内向内倾斜(即,朝向彼此和OTT中继线(toll)的中心纵向轴线)。选择照相机间距和倾角以根据照相机镜头视场优化追踪的测量体积和精度(即,见图11A)。
[1190] 一方面,选择OTT照相机对以使镜头和图像器具有能够观察用于在该程序中要进行的所有切割期间OTT CAS程序中所用参考框架的视角。一方面,选择OTT照相机对以在OTT CAS过程中的所有切割期间同样保持长度为95-100mm的锯条连同参考框架可见。
[1191] 一方面,OTT照相机具有CMOS 1/4"格式传感器。另一方面,OTT照相机具有CMOS WXGA HD传感器。一方面,OTT照相机具有1兆像素HD传感器。
[1192] 一方面,OTT照相机使用标准M8x0.35mm镜头,或者选择性地,使用广角镜头。
[1193] 在又一方面,OTT照相机包括红外滤波器。
[1194] 又一方面,选择OTT模块上的照相机以提供能够在此描述的OTT CAS程序的所有切割期间成功观察参考框架的视场。
[1195] 一方面,OTT照相机具有广角镜头、1/4"成像传感器或1/3"成像传感器、选择性地使用变形扫描软件、选择性地省去IR截止涂层、选择性地具有集成式IR截止滤波器、选择性地具有百万像素微型鱼眼镜头。
[1196] 在又一方面,OTT照相机具123°HFOV、92°VFOV和155°DFOV。在又一方面,OTT照相机具102°HFOV、77°VFOV和126°DFOV。在又一方面,OTT照相机具94°HFOV、
70°VFOV和117°DFOV。在又一方面,OTT照相机具74°HFOV、53°VFOV和97°DFOV。
在又一方面,OTT照相机具107°HFOV、79°VFOV和136°DFOV。
[1197] 在又一方面,OTT照相机具1.67、1.7、1.97、2、2.2或3mm的焦距。
[1198] 一方面,OTT照相机具有1/4"传感器尺寸,具有4.5mm传感器对角线、4x3传感器格式、94°HFOV、78°VFOV和107°DFOV。
[1199] 一方面,OTT照相机具有1/3"传感器尺寸,具有6.0mm对角线、4.3传感器格式、110°HFOV、94°VFOV和122°DFOV。
[1200] 一方面,OTT照相机具有1/2.5"传感器尺寸,具有7.2mm传感器对角线、4x3传感器格式、120°HFOV、104°VFOV和130°DFOV。
[1201] 在某些实施方式中,提供照相机安装支架用于将照相机、保持器、图像器和相关电子设备附接到Y形板上。照相机支架的特定构造可以改变以便将OTT照相机相对于其他OTT部件和要求的OTT FOV设置在要求位置。照相机支架可由任何一种合适的材料制成,诸如塑料、金属或不锈钢
[1202] 图140B图示出照相机支架的一个实施方式。在该实施方式中,支架具有用于附接到Y形板上的顶部安装架和带有照相机组件连接点的半圆形轭架。轭架形状选择为近似符合镜头壳体的外部形状和尺寸。正如参考随后的替换支架构造所理解的,支架的高度(即,从Y形板到照相机安装架的距离)是可调整的以便在在此描述的特定的OTT实现的模块/手术工具实施方式中提供要求的最终照相机轴线/FOV。图140C图示出手术工具上的图140A的Y形板。
[1203] 替换照相机支架图示于图140A中。存在Y形板以及如同上述实施例中的照相机壳体轭架和照相机连接点。图140A所示的照相机支架具有位于Y形板安装架和照相机连接点之间的小高度。
[1204] 在其他方面,照相机安装架可配有其他特征以提供稳定性、振动衰减或者取决于特定的照相机构造支撑OTT照相机模块或组件。图141A图示出具有从Y形板安装架延伸到一部分照相机组件的撑杆/尾部的照相机支架。该照相机支架包括位于安装架和轭架连同照相机连接点仪器之间的隔板。在该特定实施方式中,撑杆是弯曲的并且成形为缩回照相机组件电子设备,如图141B中最佳所见。图140C图示出位于手术工具顶部上的图141B的Y形板和照相机安装架。
[1205] 在某些实施方式中,在OTT模块中分别为OTT照相机和投影机提供防护镜头。该镜头可以是任一合适的透明材料,诸如玻璃或塑料。在照相机防护镜头的一个实施方式中,在如图148D所示的OTT壳体中有形成轮廓的开口。然后用于开口的恰当成形的镜头固定在形成轮廓的凹槽内。示例性照相机防护镜头图示于图149A-149C所示的壳体内。镜头形成轮廓的边缘适于与图148D中所示的形成轮廓的凹槽的相应部分一致。照相机防护镜头的实施方式图示为安装在图149A-C的外部视图中。防护镜头可相对于照相机镜头、镜头保持器和图像器适当地定位。
[1206] 类似地,在某些实施方式中,在OTT模块中提供投影机防护镜头。在一个实施方式中,有形成在OTT模块中用来容纳投影机防护镜头912的形成轮廓的开口。图146A图示出用来容纳投影机防护镜头912的形成轮廓的开口的一个实施方式。图146B和146C分别图示出投影机防护镜头912的后部等距视图和侧视图。如这些视图中所见,整个周边形状和边缘宽度选择为根据需要通过OTT模块中的投影机924的特定位置与OTT模块开口对应。图146D为盖921和投影机镜头912的放大视图。图146E为盖921、投影机924和投影机镜头912的横截面侧视图。图86B为安装有投影机防护镜头912的OTT盖912的倒置视图。
[1207] 投影机防护镜头和盖组件中的相应开口可以改变并被配置为确保投影机防护镜头垂直于或近似垂直于投影机前方镜头。换言之,选择镜头和开口因此投影机镜头和防护镜头几乎平行。这些总体设计属性适用于各个特定投影机盖定向(例如,见图3、4、13A、13B、13C、74A-C、75C-G、76A-B、77A-D、78A-78B、79A-B、80A-80E、81A-81E、82A-82C、
83A-83D、84A-84C、85A-85E、86A-86H、87A-87F、90C-E、91B、92B、93B、95A、95B、96A-C、97A、
97C、98A、99B、100A、100B、101B、102A-C、103A-B、104C-E、105A-D、112A、112D、116A-116C、
117A-D、118A-C、119A-B、120A-120B、122、123、124、126、128-130、132、133A-B、134、
136A-136C、137、146A-146E、147A-C、148A-148D、149A-149C、150A-F、151B-G、154、155A-D、
156A-156D、157A-157E、158A-B、159A-B、160B、161、162A-D、163、164A-B、165A、166B、167B、
167C、168A-C、169A-B、170B、173A-173B、174A-174B、174C、175A、176B-C、177B、178A、178B、
179C、179D、190A和190B)。
[1208] 根据使用成对OTT照相机和投影机输出的方法进行骨配准过程。一方面,用于该过程的照相机不提供IR通过滤波器(即,照相机不用IR通过滤波器进行滤波)。
[1209] 其他OTT投影机细节
[1210] 如上所述,OTT模块还包括用于显示来自OTT CAS过程的使用者或系统输出的投影机。一方面,投影机为微型投影机,类似于可改变并被配置为用于智能电话中的这种微型投影机。一方面,投影机为微型投影机,诸如可由德克萨斯仪器公司买到的DLP微型投影机。另一方面,投影以形状因素设计尺寸以至于装配在OTT封套内,诸如,装配在OTT盖组件或OTT壳体内。在某些实施方式中,为投影机提供散热器。在一种构造中,OTT CAS地面计算机使用合适的连接和临时的有线或无线电子通信板经由有线或无线将OTT CAS过程输出传输到投影机。
[1211] 可以理解的是,合适的电子设备和辅助部件设置在OTT中用于投影机操作和与地面计算机的通信。一方面,提供具有嵌入或独立图像处理的微控制器或微处理器。此外,可以理解的是,无线OTT实施方式包括用于无线通信的部件,具有内部天线或选择性地同时组合使用外部天线。天线,如果使用,在OTT模块中处于合适定位。示例性的无线天线定位包括,例如,靠近一个或两个照相机朝着OTT模块前方或者朝着OTT模块的后方,或者在壳体的内侧上或者在电池室的下方。
[1212] 图142A图示出位于OTT壳体组件上的投影机924,其根据某些实施方式偏离OTT壳体的中心。图142B图示出OTT壳体上相对于工具活动元件的轴线倾斜的投影机924。图143A图示出朝向工具活动元件向下倾斜的投影机924。图143B-C图示出与Y形板和工具活动元件平行的投影机924。
[1213] 对特定投影机设计尺寸并且根据需要抬高投影机位置的合适的投影机连接支架根据需要通过OTT设计和投影机构造包括在OTT模块内。投影机支架包括如图145B所示的抬高的带槽基部,该正视图以Y形板上的投影机位置、OTT设计、投影机输出及其他因素为基础提供投影机输出的标示角度。投影机支架还可以是实心的而不是如图145A所示的带槽的。另外或者可替换地,投影机支架包括或者具有增加的散热器(图144A)。图144C图示出位于投影机支架下方的散热器。散热器或投影机支架支撑投影机924并与来自图144B的Y形板接合,如图144C所示。
[1214] 在一个实施方式中,在OTT CAS系统中提供具有小尺寸的无线模块以在投影机和地面站PC之间建立通信。在一个具体实施方式中,存在具有小尺寸、低能耗和可编程性的无线模块以便能够使用最小的带宽和PC处理时间无线地将最低量数据从地面PC传递至投影机。
[1215] OTT CAS系统的一个特征在于向使用者呈现视觉信息的能力。另一方面,工具上的投影机已经具有可被用来"通知"使用者切割进度等等的微型投影机。例如包括使用闪光和声音。一方面,投影机起到具有合适的硬件和软件部件的图像生成器的作用。
[1216] OTT CAS系统产生要通过投影机输出的大量视觉内容。在一种结构中,用来显示的基本输出信息类型包括:投影的切割线、文字、图形(单色画面)、网格和轴线加导向线。
[1217] 其中,这些输出中的每一个内都是同样可在显示器中包括的大量参数,诸如:颜色、尺寸、字体、样式、网格大小、厚度和定位(x,y)。合适的信息,诸如限定图像的参数,基于特定的OTT CAS处理输出或者OTT CAS过程的结果由OTT CAS系统提供给投影机。OTT CAS系统可操作投影机来显示包括在此描述的所有或部分信息的图像以及产生接下来信息的视频图像:图像、压缩图像和样条曲线(spline)。
[1218] 在一种构造中,OTT CAS系统使用中继线(toll)加骨头加目标定位(线框技术,顶点加边缘)来产生用于显示的曲线。
[1219] 与投影有关的电子存储器包括用于显示OTT CAS输出信息的合适的信息,举例来说,诸如背景色、字符图形、数字序列的单色画面、字符图形和/或字符图形。
[1220] 在另一个替代实施例中,通过超宽带技术提供无线通信,用于地面PC与OTT之间的连通。系统包括两个安全装置-无线USB PC适配器和无线USB设备适配器。无线A/V适配器组提供一样的场所覆盖度,高达PC和OTT之间30英尺的范围。
[1221] 超宽带技术(UWB)是无线电技术,适于在近程内以非常高的速度同时消耗很少功率地在消费电子设备(CE)、PC外设和移动装置之间传递数据。用于OTT的UWB技术控制要求用来根据需要传送多个音频与视频流的很高的带宽。所选择的UWB不会对其他无线电,诸如手机、无绳电话、广播电视机、蓝牙装置和WIFI,产生干涉。UWB具有同样高达30英尺的场所范围。无线通信具有适当的可靠性。
[1222] OTT壳体和盖细节
[1223] 某些工具承载的追踪和显示模块具有如前所述且在此描述的两件式组件。一般来说,这两个部件在附接时形成OTT模块,其适于与OTT CAS系统一起使用。这两个组件之间的连接或接缝可基于每个组件的特定轮廓,尤其是沿着接缝的轮廓,采用许多不同构造中的任一个。一方面,形成在盖组件和壳体组件之间的密封表面和最终接缝为平的。平的构造图示于,例如,图74A-74C、75A-75E、76A-76B、77A-77D、78A、78B、79A、79B、80A-80E、81A-81E和147A-147C、148A-148E、149A-C及其他附图所示的组件中。
[1224] 图147A-147图示出接合前以及接合后形成OTT模块900的盖组件903和壳体组件906。图148A和148B图示出壳体918的俯视图和侧视图。图148C图示出盖组件903的侧视图。图148D图示出将盖组件903和壳体组件906接合在一起以后的OTT模块900。图149A图示出与壳体918接合前的Y形板组件。图149B图示出为Y形板组件和壳体918的
组合的壳体组件906。图149C图示出与壳体组件906接合的盖组件903。
[1225] 在替代方面,形成在盖组件和壳体组件之间的密封表面和最终接缝为弯曲或倾斜的。弯曲或倾斜构造例如图示于图83A-83D、85A-85D、86A-86E和87A-87F。与构造类型无关,盖组件和壳体组件附接以形成各个组件内不同部件的合适封套。
[1226] 可采用各式各样的连接技术来连接盖组件和壳体组件。各式各样的连接定位可设在一个或两个组件上。
[1227] 许多不同的连接定位可被用来定位特定盖组件-壳体组件对的选定互锁触点。
[1228] 图177B-C图示出具有安装的Y形板的壳体组件的上下视图。表示出六个连接定位-两个正好位于照相机远端(只有一个图示于图177C的视图中),两个位于壳体中部,两个位于后部边角处。可使用不同定位以及更多或更少的连接。在一个具体实施方式中,用来固定Y形板和壳体的螺钉为标示定位处的卡扣柱(snap stud)。当盖组件与壳体组件接触时,盖组件容纳设置为进行配合的相应卡扣插座(snap socket)。
[1229] 图150A-150B图示出用于放置在此描述的互锁连接器的大体区域。在该实施方式中,图150A为壳体组件的配合表面,具有在后方邻近照相机和其他连接区域的连接区域。在该实施方式中,连接区域设在Y形板上。图150B图示出盖组件的配合表面的上下视图。
盖组件中的连接区域与图150A中壳体组件内的那些相对应。
[1230] 图150C-D图示出比图150A-B中的那些更具体的连接区域。图150C-D为壳体组件配合表面的上下视图。两对连接区域表示为邻近照相机和投影机,而另一对表示为在后方。标示的连接区域图示为用作位于Y形板外部的一部分壳体组件。该设计与图150A-B的示例性实施方式中用于连接的Y形板的一部分形成对比。
[1231] 图151A-D图示出一实施方式,其中特定平台包括在壳体组件和盖组件内用作连接区域。图151B图示出三个连接区域定位-两个邻近照相机和投影机以及位于壳体后部的横向区域。图151C-D图示出带有位于盖组件内的相应平台的盖组件的俯视等距视图[1232] 图150E-F图示出使用边沿或边缘区域以及组件的互补结构作为又一个定位互锁连接器。
[1233] 图151E-G图示出用来便于盖组件与壳体组件分离的一个示例性释放槽。图151E图示出壳体组件后部的俯视等距视图。槽图示为邻近边沿。图151F为形成在盖组件内的相应槽的后视图。图151G图示出组装后的盖和壳体组件以及形成在组件之间的最终槽。为了分离盖组件和壳体组件,合适的工具插入到槽中并且扭动以开始分离用来可拆卸地固定盖组件和壳体组件的一个或多个互锁触点。
[1234] 在一个实施方式中,通过将工具插入槽然后转动工具开始分离组件来分离组件。在一个特定实施方式中,带有对相应槽形状成形的末端的一对反向动作钳被用来开始壳体-盖组件的分离。虽然只有一个槽图示,可以理解的是,可提供多于一个的槽。槽定位图示为邻近如其他地方所描述的后方位置连接区域的后方。特定实施方式具有取决于互锁触点的数目和类型以及特定实施方式中所应用的区域置于其他定位上的一个或多个槽。一方面,槽是开口的椭圆形槽。
[1235] 在又一个实施方式中,盖组件与壳体组件之间的接合处包括凸起的边沿和用于密封或垫圈材料的相应凹槽。又一方面,该特征可被用作放置互锁连接器的又一个连接区域。盖组件中的凹槽与壳体组件内的相应边沿接合。尺寸为接合相应边沿的边缘可绕壳体整个周边或者绕盖的部分周边。在特定实施方式中,垫圈同样通过该边缘设置,促进如其他地方所描述的密封和/或减振或振动衰减技术。
[1236] 一方面,互锁触点设置在各个壳体内的一个或多个合适定位处以将组件连接在一起。可以理解的是,可不同地采用两部分互锁触点,因此一个部分由盖组件形成而另一个由壳体组件形成,诸如盖组件上的凸形连接器和壳体组件上的插座或凹形连接器,或者反之亦然。互锁触点的一个实施例为经过一个组件进入合适接收器(即,在简单机械螺钉的情况下为螺纹插座或者在软自攻螺钉的情况的接合区域)的螺钉。其他示例性互锁触点包括卡扣配合连接。任一连接技术都可进一步改变以包括使用磁体。单点离散式连接和多点连接或连接器阵列。随后将描述各种类型的实施例。
[1237] 一方面,卡扣配合连接器指的是一个或多个配合接头,典型为凸形-凹形或卡扣柱-卡扣插座。当接触时,图152A图示出卡扣配合夹的实施方式,其中卡扣柱包括翼片式或分段式管脚和相应的插座(见图152B)。
[1238] 另一方面,卡扣配合连接器实施方式包括图152B所示的成形夹卡扣柱。相应的卡扣插座设在位于合适的定位处的相应组件内。
[1239] 在另一实施方式中,卡扣配合连接器对图示于图153A中。在该实施方式中,卡扣柱具有圆形或隆起的末端。卡扣插座具有与卡扣柱对应的形状以在接合时提供卡扣配合。
[1240] 在另一实施方式中,卡扣配合连接器包括图153B所示的球窝布置。在这类卡扣配合布置中,卡扣柱包括用于连接组件的螺纹位置和位于轴端部的圆形末端。卡扣插座包括尺寸为与末端和轴配合的成形接收器和插座。一方面,球窝卡扣配合的材料或设计可选择为提供隔振或除了将盖-壳体组件连接在一起之外用作冲击接头。一方面,卡扣插座为埋头铆钉接头。又一方面,卡扣插座包括振动和噪音去耦功能的特征。在又一方面,与关于某些实施例的离散式连接器相比,使用多阵列互锁触点连接组件。
[1241] 在一个实施方式中,多阵列互锁触点指的是使用互锁钩环元件。图154图示出作为盖组件一部分的多个互锁触点。一方面,钩阵列附接到盖组件上而环阵列附接到壳体组件上,或者反之亦然。在又一个实施方式中,多阵列互锁触点指的是使用蘑菇状帽特征或用来形成互锁杆的杆特征。多阵列互锁触点在商业上广泛应用,商标"Velcro"、"3M Dual Lock"能重新闭合的紧固件或者Velcro牌子极限强度紧固件。
[1242] 在又一个进一步实施方式中,互锁连接器指的是设在盖组件壳体组件接头的部分周边或整个周边附近的卡扣配合接头。
[1243] 图155A图示出壳体组件实施方式的侧视图,其具有成形为与配合盖组件内的相应外形卡扣配合接合的抬高的外形。在该示例性实施方式中,抬高的外形设置围绕整个壳体组件周边。一个示例性抬高外形图示于分别图示出侧视图和等距视图的图155A-155B的局部放大视图中。相应的盖组件外形可参考图155C-D理解。
[1244] 卡扣配合外形的相应特性可通过参考图156A-156D进行理解。这些图为带有卡扣配合闭合件的相应壳体-盖组件的局部横截面视图。图156A-156B图示出位于壳体上方但未与壳体接合的盖。图156C-156D图示出使用卡扣配合外形接合的盖-壳体。还图示于这些图中的有垫圈、防振架或阻尼器。阻尼器由合适的吸收材料制成并设置为吸收或者衰减由附接到OTT(在图中其他地方图示)的手术工具操作的振动,从而不会不利地影响OTT电子设备或部件的操作。另外,这种防振器或减振器在为投影机操作提供更稳定的平台方面有用。振动吸收或衰减的这些以及其他细节将在此进一步描述。
[1245] 图157A-E图示出盖组件中部分周边卡扣配合外形的不同视图。图157A为盖组件的倒置等距视图,具有离散或连续布置围绕密封周边的许多卡扣配合外形。许多卡扣配合外形段沿侧面图示。
[1246] 两个其他的卡扣配合外形段在壳体后壁上可见。图157B为图157A的前部的放大视图。在该视图中,卡扣配合外形部分图示在前壁上。另外,侧壁段的另一视图也是可见的。图157C为显示出后壁上两个卡扣配合外形段的图157A的放大视图以及侧壁段的另一视图。图95A-95B为显示出侧壁外形段定位的壳体组件的外部侧视图。图157D-E图示出处于合适位置的、用于与壳体组件上相应外形卡扣配合接合的、图157B-C中所示的部分卡扣配合段。在图157D-E的示例性实施方式中,壳体组件上的相应外形为整个周边外形。一方面,盖中的外形段之间的间距可改变并被配置为用作组装后的盖-壳体OTT模块的间接排气孔。另一方面,代替整个周边外形段,壳体具有与盖组件(即如图157A-C那样)中的那些相对应的相应外形段。
[1247] 图158A-158B图示出用于盖组件903和壳体组件906的卡扣配合外形的另一个实施方式。图158A-B图示出盖组件903和壳体组件906上的垫圈在壳体与盖卡扣在一起时接触。
[1248] 可以理解的是,鞍座和OTT壳体接合的其他方面可用于在此描述的任一鞍座和OTT实施方式中。
[1249] OTT用户界面细节
[1250] 系统的用户界面选择性地包括专用于用户界面的显示设备(例如iPad),距手术台一些距离定位的大屏幕,该手术台具有远程定点和选择装置并且使用一个带有用于该界面的OTT的手术工具。
[1251] 一方面,用户界面出于各种目的提供图形图象控制和定点,包括图像定向和视图显示、对准设定和调整、植入等等。
[1252] 一方面,用户-系统界面设置在用于OTT CAS系统中的工具背面。
[1253] 其他方面,使用者用一只手固定OTT实现的工具而用另一只手完成交互和图像控制。
[1254] 又一方面,有设计并提供为在使用用户界面期间固定工具的支架。
[1255] 一方面,存在用于状态指示的简单LED以及少许如图159A所示的用户输入的开关。
[1256] 另一方面,存在一个或多个薄膜开关或电容开关(弹性的,大约1mm厚),例如用于如图159B所示的用户输入的Molex。
[1257] OTT系统具有两个主要输出通道。一个输出为来自工具承载的投影机,显示图像在患者身上,主要用来为使用者指示切割定位和方向以便在切割期间调整手术工具的俯仰、偏航和倾斜。另外,警告可以箭头、警告颜色或绿屏形式视觉显示,例如用来表示过程的不同状态。另一个输出为尽可能接近外科医生视线的大型监视器,用来显示各个视图以在过程中辅助外科医生。然而,其他指示在操作期间也是需要的,例如用来表示工具充电状态、通信连接状态等等。
[1258] 另外,输入按钮也是需要的用来允许用户选择和命令。也许这些界面的最佳定位为位于OTT模块的上表面或者在大部分OTT CAS过程期间使用者容易看到的定位。
[1259] 一个界面包括用于与使用者更复杂通信的小型显示器。另一个替代方案为用于结合信息输出和输入的触摸屏。
[1260] 一方面,用于速度控制及其他功能的OTT电路模块可将这些功能结合到该模块中。
[1261] 另一方面,盖上的一个或多个指示器/开关可以是单个PCB(例如附接到壳体盖上的)的一部分,该PCB经由合适的电连接器连接到主Y形板上。
[1262] 一方面,盖具有用来提供状态指示以及便于用户输入的一个或多个视觉指示器或开关。
[1263] 又一方面,触摸屏设置在工具壳体背面。这将为界面带来高得多的灵活性,可能增加可编程性和更简单的修改性。
[1264] 触摸屏具有一个装置用于OTT CAS系统用户输入和向使用者显示OTT CAS系统输出信息的优势。
[1265] 在一个实施方式中,OTT模块为附接到或夹在牢固地附接到手术工具上的基部上的装置。OTT模块可使用常规的消毒技术进行消毒,诸如利用环乙烷(ETo)。尔后,附接到手术工具上的无菌OTT模块能够用于OTT CAS实现的外科操作中。
[1266] 一方面,用户界面系统位于使用专用电子设备的盖上。这种构造有利地减少壳体组件电子设备(即,Y形板)I/O系统上的处理负荷。
[1267] OTT系统的相关电子设备都取决于构造位于Y形板或壳体电路上。在一个替代方案中,速度控制电路由Y形板或壳体电子设备包提供,而盖组件包括用户输入和有关的电子设备/电路。
[1268] 在一个替代方案中,用户界面形成具有与Y形板电子设备独立的电子设备的盖的一部分。一方面,在盖组件接合到壳体组件上时,提供Y形板盖电子设备连接装置。
[1269] OTT CAS系统提供若干用户界面构造。用户界面包括任意组合的视觉指示器、LED、弹性薄膜或电容开关、显示器和/或触摸屏中的一个或多个。
[1270] 为用户界面提供的电子设备是基于选择的用户输入的种类选择的。一方面,用户输入电路包括用来操作LED的能力。另一方面,用户输入电路包括用来操作电容或膜片开关的能力。
[1271] 又一方面,用户界面电子设备包括触摸屏驱动电路或者用于操作用户界面的处理器的能力。
[1272] 一方面,触摸屏电子设备包括可改变并被配置为与触摸颜色LCD和触摸控制器一起使用的图形处理器。
[1273] 又一方面,存在具有由专用电子设备提供的功能的小型触摸屏,诸如屏幕的驱动电路和/或用于驱动界面的处理器。
[1274] 在一个实施方式中,用户界面为容纳在成形为接收触摸屏的盖的凹槽内的触摸屏。容纳在盖组件的凹槽中的触摸屏的实施例图示于图161和162A-162D中。选择性地,增加密封垫圈。图162A图示出盖组件壳体中的凹槽。触摸屏可容纳在如图162B所示的凹槽中。密封剂或垫圈可用在触摸屏和盖主体之间。如图162C所示,可在触摸屏下方增加垫。增加该垫以将触摸屏压在盖主体上从而增加密封以及减少从投影机到触摸屏的热传导。触摸屏板可固定到盖主体上以进一步将触摸屏固定在合适位置,如图162D所示。
[1275] 在某些实施方式中,触摸屏可相对于壳体表面和/或Y形板倾斜,如图160B所示。图160A为具有如图160B中所示的触摸屏的组件的俯视图。图160B图示出相对于Y形板/壳体具有三个不同定向的触摸屏显示。触摸屏可如虚线所示地平行于Y形板组件设置。触摸屏具有由触摸屏图示的相对于Y形板为负的斜度。触摸屏具有由触摸屏图示的相对于Y形板为正的斜度。
[1276] OTT模块排气孔
[1277] 在某些实施方式中,排气孔结合到工具承载的追踪装置的壳体上。排气孔提供附加的热传递以冷却壳体内的部件。排气孔还允许环氧乙烷或其他消毒气体进入以对壳体内的部件进行消毒。在某些实施方式中,排气孔位于壳体表面上用于与鞍座的可拆卸式接合,如图163和164A-B所示。排气孔提供一些附加的热传递以在工具操作期间冷却壳体内的部件。将排气孔设在工具承载的追踪装置的壳体下侧还能防止排气孔在手术过程中接触流体。图163图示出作为阴影区域的位于工具承载的追踪装置900的壳体918下侧的排气孔位置。鞍座还提供用来防止流体在手术过程期间进入排气孔的防护。图164A-B图示出位于工具承载的追踪装置壳体918下侧的排气孔,其在鞍座与工具承载的追踪装置接合时被堵住或盖住。
[1278] 手术过程之后,工具承载的追踪装置会从与鞍座接合状态移开因此露出排气孔。工具承载的追踪装置可在消毒过程期间暴露于消毒气体中,使气体通过多个排气孔进入壳体内部体积。
[1279] OTT模块密封工具
[1280] 密封工具可与工具承载的追踪装置一起使用来防止工具承载的追踪装置的内部部分以及露出的位置锁和电连接器受到清洁环境的影响。清洁密封工具被配置为以类似于鞍座的方式在壳体上滑动。清洁密封工具可由软塑料材料制成,诸如树脂、PTFE、丁基橡胶、天然橡胶等等。密封工具可被配置为具有在此公开的任一互补鞍座结构。
[1281] 图165A图示出被配置为与工具承载的追踪装置900的壳体接合的清洁密封工具的实施方式。图165B图示出与工具承载的追踪装置900接合的清洁密封工具。图165C图示出与工具承载的追踪装置900的电接触接合用来防止电接触受到外界环境影响的清洁密封工具。图166A-B图示出清洁密封工具的另一个实施方式,具有与图165A中所示装置不同的构造以及清洁密封工具与工具承载的追踪装置900接合。清洁密封工具可使用就将工具承载的追踪装置固定到鞍座上在此描述的任何结构锁定在工具承载的追踪装置上,如图166B所示。
[1282] 图167A-167C图示出具有配置为与壳体上的锁接合的凹槽的清洁密封工具的实施方式。清洁密封工具具有位于一端的隆起和位于后端的凹槽,如图167A所示。密封工具滑动到壳体上,如图167B所示。壳体上的锁卡入密封工具上的凹槽内,如图167C所示。
[1283] 密封工具具有图68b、68c、68g、68h、69a、69b、70c、70e、70f、70g、71c、71d、74d、75A-G、76A-76B、77A-77D、80A-E、81A-81E、82C、88A-88B、89A-B、90A、90D、90E、91A、92A、
93A、94A-C、95A、96A-C、97B、98B、99A、101A、102A-C、104A-B、105C、111B、112A-D、114A、
117B-D、118B-118C、122、124、125、126、128、131、132、133A-B、135、136A-C、137和147C中所示的任一类似鞍座结构。
[1284] OTT模块衬套
[1285] 在某些实施方式中,衬套可被用在壳体的外表面上。衬套可提高与鞍座表面的接合。衬套可由弹性体材料制成,诸如可压缩的塑料或橡胶。衬套可沿与鞍座设计互补的壳体的一部分表面结合。衬套可增加壳体与鞍座之间的接合、缓冲振动以及简化壳体和鞍座设计。可以使用的弹性体材料的实施例包括橡胶、丁基橡胶、PTFE、硅树脂、聚泡沫体、氯丁橡胶和腈。
[1286] 各式各样的衬套材料构造图示于图168A-173B中。图168A-C图示出位于凹槽内的衬套材料的实施方式,凹槽形成在被配置为与鞍座可拆卸接合的壳体表面中。使用凹槽是任选的。衬套材料沿壳体表面壁延伸以提高与鞍座导向件的接合。衬套材料包括切口以容纳壳体中的锁,因此它不会妨碍鞍座与壳体之间的锁定接合。衬套沿壳体从导轨远端边缘延伸到沿锁箍具有切口的导轨近端边缘。图169A-169B图示出鞍座与壳体接合时衬套的两个不同横截面视图。衬套与鞍座上的突出部接合,如图169A所示。衬套被配置为容纳锁定机构,例如悬臂锁,如图169B的横截面视图中所示。
[1287] 衬套还可包括位于壳体近端部分的部分,带有用来容纳与手术工具电接触接合的电连接器的开口部分。图170A图示出被设计为容纳壳体上的电连接器的衬套部分的实施方式。图170B图示出附接到壳体上的衬套部分。
[1288] 图171A-171D图示出具有或者没有用于锁箍的开口的导轨衬套的各种构造。图171A图示出没有锁开口的衬套。用于悬臂锁的开口可在将衬套加到壳体上之后形成。图
171B-C图示出左右导轨,每个都带有用来容纳锁的开口。图171D图示出具有两个锁开口的对称导轨衬套,因此可被用作左右导轨。图172A-B图示出由单个部件构成的衬套。图
173A-B图示出另一个衬套实施方式。衬套从导轨远端向衬套近端延伸。衬套越过进入导轨表面延伸但是具有仅仅从导轨近端伸向锁定块的内部部分。
[1289] 可以理解的是,鞍座/OTT壳体接合的其他方面可用于在此描述的任一鞍座和OTT实施方式中。
[1290] OTT模块垫圈和减振
[1291] 工具承载的追踪装置包括用来减少手术工具和工具承载的追踪装置之间的振动的减振材料。弹性体材料可用于减振。可以使用的弹性材料的实施例包括橡胶、丁基橡胶、PTFE、硅树脂、聚氨酯泡沫体、氯丁橡胶和腈。具体材料和减振材料的构造,诸如尺寸、厚度、外形和离散或连续设计,可基于要求的减振进行选择。对减振材料特性的设计考虑可包括用于装置中的材料的弹性和压缩性。减振材料或垫圈也可用在多个离散位置(例如图177A-C)或者具有一件式结构(图174B、175A-C和176A-C)。需要的减振可基于设计因素,诸如工具的重量、工具速度和手术工具振动的自然频率。
[1292] 在此描述的任一垫圈材料和构造可用于减振(图174-179)。
[1293] 减振材料可位于工具承载的追踪装置的壳体内部和外部的不同位置。例如,在此描述的位于装置独立部件之间的任意配合表面包块减震垫,诸如弹性体垫。例如,减振材料可设在盖组件的配合表面和壳体组件的配合表面之间,例如图178A中所示的垫圈。
[1294] 减振材料可设在内部壳体和照相机与投影机的支撑件之间,诸如图174c所示的Y形板组件。在这种构造中,减振材料为照相机、投影机和支撑在Y形板组件上的任一电子设备提供减振和绝缘。单个垫圈构造可被用来隔离Y形板组件和壳体,正如图174B、175A-C和176A-C所示。图174B、175A和176A-C图示出沿壳体918内表面和壳体918近端的减振材料/垫圈,其被配置为接合壳体918和Y形板组件的底表面。图175B-C图示出沿壳体918内表面和壳体近端的减振材料/垫圈,其设在Y形板组件上并被配置为与盖的内表面接合。
垫圈/减振材料还可以设在Y形板组件和盖组件之间,如图175B-C所示和/或设在Y行板组件和壳体组件之间,如图175A所示。
[1295] 在某些实施方式中,多个离散的垫圈被用作减振材料,如图177A-C和178A所示。在某些实施方式中,诸如氯丁橡胶的弹性体材料可用作螺钉罩,如图177A-C所示。图177A中所示的弹性体螺钉罩在盖组件和Y形板以及壳体组件之间提供减振。图178B图示出可被用来与壳体上的互补结构接合的离散阵列的钩状结构。
[1296] 减振材料还可设在电接触附近以减少影响电连接器和触点之间的电接触的振动的可能。图179A-D图示出垫圈的实施方式,其为工具承载的追踪装置壳体和手术工具之间的电接触提供减振和绝缘。
[1297] 减振还可提供在鞍座和壳体之间。图174A图示出位于邻近照相机的壳体1018下侧且位于邻近电连接器开口的后端的垫圈。各式各样的衬套构造图示于图174C和168A-173B内并在此进行描述。衬套可附接到被配置为与鞍座接合的壳体表面上以提高鞍座和壳体之间的匹配性以及还提供减振。在某些实施方式中,衬套附接到壳体上而不是手术工具上,因而不会影响手术工具的消毒过程。
[1298] 用于可拆卸式接合的壳体表面可设计有位于鞍座和壳体间的小间距以放置减振衬套,如图96A-C和169A-B所示。
[1299] OTT模块电池室
[1300] 工具承载的追踪装置包括电池,具有被配置为装配在工具承载的追踪装置内的外壳形状。电池还包括连接器以联接到工具承载的追踪装置内使用的连接器类型。电池形状、尺寸和类型可基于使用电能的工具承载的追踪装置上的元件的功率、电压电流要求进行选择。在某些实施方式中,电池被配置为在手术过程期间为工具承载的追踪装置供能大约1小时或更长。
[1301] 工具承载的追踪装置包括电池室或隔室,其被配置为容纳被配置为为工具承载的追踪装置提供动力的电池。电池室位于壳体的盖组件的一部分内(图86D和86E)。对电池室来说其他定位和构造也是可能的。
[1302] 在工具承载的追踪装置的盖内有电池触点。工具承载的追踪装置内的电池触点的实施例图示于图191A-C内。电池的电触点接触电池室内的电池触点。电池触点具有可通过电池室内的开口将电能引到装置上的相对侧。
[1303] 电池通过壳体内的开口进入电池室。电池滑入电池室,因此电池上的电接触与工具承载的追踪装置内的电接触接合并形成电连接,如图86D-H所示。电池门关闭以使电池和电池室与工具承载的追踪装置外部的环境密封。垫圈可用在电池门和电池室之间以密封电池和外部环境,例如手术室环境。
[1304] 各式各样不同的电池门构造可与在此公开的工具承载的追踪装置一起使用,如图180-191所示。电池门打开以为电池提供足够空间以滑入电池室内,如图86D-H所示。然后电池门关闭以将电池密封在电池室内,用于手术过程,如图86H所示。连接机构、锁紧机构或类似结构被用来将电池门固定在关闭位置以使电池在手术过程期间与手术室环境隔开。
[1305] 在某些实施方式中,滑动门被用作电池门的连接机构,如图180A-C所示。滑动门延伸以允许电池门开关。当电池门关闭时,滑动门向下滑动以与盖壳体外部的脊接合以将门锁定在关闭位置时,如图180A所示。为了打开锁定的门,滑动门向上滑动以解锁电池门,如图180B-C所示。
[1306] 在某些实施方式中,磁体可被用在电池门内以将门固定在关闭位置,如图181A-B和182A-B所示。图181A-B和182A-B图示出位于电池门内的两个磁体。磁体可设在电池门内的凹槽内,因此可与壳体内的金属元件,诸如金属螺钉,磁性接合。在一个实施例内使用钕磁体。在一个实施例中,覆镍的螺钉可设置于靠近磁体位于电池门的位置的壳体内。磁体可用环氧或外部密封材料覆盖。图181A-B图示为电池门内的突出脊。电池门可通过向突出脊施加力打开。图182A-B图示出电池门上的凹槽,其如此配置因此工具可作为杠杆插入脊内以把门推开。
[1307] 在某些实施方式中,连接或锁紧机构可构建到电池门和盖的形状中。在某些实施方式中,球头螺栓可被用在电池门中,具有位于壳体内的相应的凹形球头螺栓容座,如图183A-183D所示。球头螺栓从电池门伸出并装配到盖壳体上的相应凹槽内。当球头螺栓装配到盖壳体上的相应凹槽内时,电池门砰的关上并且并锁定在合适位置。工具可滑入电池门外部的凹槽内以作为杠杆打开电池门。在某些实施方式中,使用类似于一个图183A-D中所示的连接机构,但是球头螺栓从盖壳体伸出,电池室门上具有相应的凹形容座,如图184A-B所示。
[1308] 电池门连接机构的另一个实施方式图示于图185A-185C中。盖壳体具有扣入电池门内相应容座内的两个突出结构。凸形结构卡扣入电池门上的凹形结构以关闭电池门。图186A-186B图示出具有较宽突出结构的类似结构,该突出结构与电池门的顶表面接合以用力将电池门关闭。
[1309] 在某些实施方式中,电池门包括装配到盖壳体外表面的互补结构的结构。装配到盖壳体内具有轴环设计的电池门图示于图187A-187D。电池门轴环具有与壳体盖外部的凹陷卡扣接合以使电池门保持关闭的悬臂。
[1310] 在某些实施方式中,电池门包括容纳盖壳体上互补的突出或突起的缺口,如图188A-188B、189A-B和190A-B所示。图188A-188B、189A-B和190A-B图示出具有与盖壳体上的突起接合的两个侧向缺口的电池门。侧向缺口与突起接合以保持电池门关闭。图190A-B所示的侧向缺口具有其他的钩状结构,其扣下以与盖壳体上的突起接合以使电池门保持关闭。
[1311] OTT电池插入漏斗
[1312] 在进行手术过程之前,工具承载的追踪装置进行消毒,如在此所述的那样。电池在插入工具承载的追踪装置之前进行或不进行消毒。在某些实施方式中,当使用非消毒电池时,使用一次性消毒部件,诸如漏斗,将电池插入工具承载的追踪装置。然后电池室门和密封垫圈密封非消毒电池和消毒的手术室环境。一次性消毒漏斗可被用来便利非消毒电池插入到工具承载的追踪装置而不污染消毒的外部壳体表面。消毒电池漏斗或滑槽的实施方式图示于图192A-B内。消毒电池漏斗具有被配置为与盖壳体接合的第一端。第一端具有带有三个壁和开口侧的外部壳体以允许消毒电池滑槽滑过盖壳体的一部分。与第一端相对的电池滑槽的第二端配置有尺寸为容纳电池的开口。图192A-B中所示的消毒电池漏斗可以变化为与在此描述的任一电池门和电池室设计接合并与其一起工作。
[1313] 使用消毒电池漏斗将非消毒电池插入工具承载的追踪装置900的实施例图示于图193A-B和194A-194F中。消毒电池漏斗从包装移除并滑动到工具承载的追踪装置上(图193A、194A)。非消毒电池滑入电池漏斗第二端(图193B、194A-B)。电池滑过漏斗的内部体积(图194C、194D)。电池漏斗的第一端接合邻近电池室的壳体盖,因此电池不接触盖壳体的消毒外部。电池通过工具承载的追踪装置的内部体积进入电池室。在电池位入电池室之后,漏斗从工具承载的追踪装置上滑落并且可以丢弃(图194E)。然后电池门关闭使非消毒电池位于电池室内部(图194F)。然后消毒的工具承载的追踪装置随时可用。
[1314] OTT电源管理
[1315] 在此公开的工具承载的追踪装置包括被配置为为装置上的部件提供电能的电源管理系统。图107是根据某些实施方式的电源管理单元的示意图。图示电源管理装置被配置为控制去往成对照相机、投影机、用户界面和速度控制模块的电能。速度控制模块发送信号以控制手术仪器的速度。
[1316] 电源管理单元可被配置为控制工具承载的追踪装置的电气部件,以及使用考虑了电压、部件的平均和峰值电流、工具承载的追踪装置上的所有部件的平均和峰值功率以及计算机辅助手术程序期间进行的不同过程的部件需求的算法。电源管理单元还被配置为与悬停CAS处理分析和在此描述的步骤(例如图34-36和63-65所示并在此详细论述的处理方法)配合。电源管理单元被配置为支持在此描述的特定处理模式以为选定处理模式所需的各个部件提供合适的功率水平。
[1317] 电源管理单元包括在Y形板组件上。电源管理包括处于不同电压的多个电压调节器。单独的电压调节器可被配置为为工具承载的追踪装置上的不同部件提供电能。
[1318] 在一个实施例中,电源管理包括5V调节器和3.3V调节器。5V调节器可被配置为为微控制器、照相机、投影机、无线传输模块及其他部件提供电能。3.3V调节器可被配置为控制无线传输模块及其他部件。
[1319] 利用集成鞍座附件将OTT电子设备模块装配到工具上
[1320] 在另一个实施例中,已有工具进行更新并且移除一部分工具壳体。鞍座作为工具去除表面的永久替换方式进行附接并且为马达及其他可用工具功能提供管理控制。鞍座的外部配合表面提供与OTT电子设备模块配合的标准轮廓。电连接器设在工具和模块上因此它们在将模块锁在合适位置时接触。
[1321] 用于OTT电子设备模块配合的"键配合"鞍座变形
[1322] 两件式OTT装置的另一个实施方式图示于图70A至图70G中。这些实施例图示出鞍座与各个OTT电子设备模块的配合表面上的变化如何用来物理防止OTT电子设备模块与未被设计为与该OTT电子设备模块一起使用的工具配合。
[1323] 这种键配合的需求可应用于各种方案,包括但不限于如下实施例:
[1324] 1)简化的OTT电子设备模块,其中提供模块键配合优于更复杂的OTT电子设备模块。例如,OTT电子设备模块可仅仅设计为与手持式锯一起使用,并且独立的OTT电子设备模块可设计为与手持式钻一起使用。鞍座和锯的各个配合表面上的键配合轮廓确保手持式锯的OTT电子设备模块不能与手持式钻配合或者反过来。
[1325] 2)配合特定版本工具的OTT电子设备模块。例如,年度模型修订,其中物理特性与其他模型类似但是仍旧要求特定的调节以确保OTT电子设备模块和工具之间的最佳性能。
[1326] 在一个这种实施例中,OTT电子设备模块的内配合表面图70B包括成形通道7002,其与图70C的鞍座上的凸起表面7003对应。在图70D中,OTT电子设备模块的内配合表面包括与图70E的鞍座上的凹入通道7005对应的凸起表面7004。在该实施例的组合中,OTT电子设备模块不会装配在鞍座(图70C)上,也不会装配在鞍座(图70F)或鞍座(图70G)上。
[1327] 进一步变形可被设计为确保OTT电子设备模块与合适的手持式工具以及鞍座的可靠配合,同时确保配合只出现在预定OTT电子设备模块和鞍座对之间。
[1328] 在配合表面变形的另一个实施例中,鞍座上的引导导轨和OTT电子设备模块上的相应通道(图69A)可凸起或降低到合适位置,或者使鞍座加宽或变窄以移动导轨位置,因而提供另一个特征元件,其可被操控以确保只有预定OTT电子设备模块和鞍座组合之间的配合会出现。
[1329] 管理的其他选择
[1330] 在另一个实施例中,OTT电子设备模块和OTT鞍座提供管理OTT电子设备模块和工具之间的控制的装置,而不需要直接电接触。在这种实施例中,工具可被设计为包含无线控制模块,OTT电子设备模块可利用该模块通信以便提供同样的管理功能。该无线模块可与带有工具功能电路的线相连从而一旦从OTT电子设备模块无线接收合适的控制信号就断开马达或使其减速。
[1331] 在与手持式工具配合时电子引导模块的电子识别和验证
[1332] 两件式OTT装置的另一个实施例图示于图71A至图71D。鞍座为具有用于联接到要通过OTT装置引导的工具的至少一个表面的部件。鞍座还包括用于与OTT电子设备模块匹配的至少一个表面。OTT电子设备模块包括照相机、投影机、传感器及其他电子设备,如在此在图1-15B、53-62B、74A-C、75C-G、76A-B、77A-D、78A-78B、79A-B、80A-80E、
81A-81E、82A-82C、83A-83D、84A-84C、85A-85E、86A-86H、87A-87F、90C-E、91B、92B、93B、
95A、95B、96A-C、97A、97C、98A、99B、100A、100B、101B、102A-C、103A-B、104C-E、、112A、112D、
116A-116C、117A-D、118A-C、119A-B、120A-120B、122、123、124、126、128-130、132、133A-B、
134、136A-136C、137、146A-146E、147A-C、148A-148D、149A-149C、150A-F、151B-G、154、
155A-D、156A-156D、157A-157E、158A-B、159A-B、160B、161、162A-D、163、164A-B、165A、
166B、167B、167C、168A-C、169A-B、170B、173A-173B、174A-174B、174C、175A、176B-C、177B、
178A、178B、179C、179D、190A和190B中所描述的。在下面的实施例中,多个替代的机械、电气以及机械和电气连接器在两部件之间是可能的。通过这两个OTT装置部件的配合各式各样的不同功能是可能的。某些功能涉及OTT装置和工具的使用,而其他功能涉及整个OTT CAS系统操作。这些及其他细节将在随后的说明书和附图中理解。
[1333] 在该实施方式中,认识到在OTT电子设备模块装配到工具鞍座上时需要提供验证。该验证包括如下信息,期望类型的工具正在与OTT电子设备模块配合以及OTT电子设备模块是授权而非伪造或无许可的装置。
[1334] 在一个实施例中,增加表面特征,诸如隆起7102,启动位于OTT电子设备模块820的配合表面上的开关7100。如图71A所示,表面特征或"隆起"7102位于鞍座810)上,而悬臂7101位于OTT电子设备模块上。当OTT电子设备模块设置为与图71A的鞍座配合时,隆起在两个特征接触时(图71B)推进悬臂。当OTT电子设备模块上的悬臂响应于与隆起的接触抬高时,它压下位于OTT电子设备模块壳体内的开关。该开关可提供简单的信号来积极地确认合适的配合,或者可被用于如下所述的更复杂的实施方式中。
[1335] 在使用如上所述的"隆起"和悬臂启动开关组合的另一个实施例中,多个隆起和开关以类似方式设置以提供OTT电子设备模块和OTT CAS系统使用的二进制代码。在图71C中,位置表示为鞍座上的四个隆起(7103,0';7104,1';7105,2';7106,3'),其在位置上与OTT电子设备模块(7107,0;7108,1;7109,2;7110,3)的内配合表面上的四个悬臂启动开关对应。在图71C中所示的实施例中,在位置0'(7103)和3'(7106),鞍座上有隆起。当OTT电子设备模块与鞍座正确匹配时,开关0(7107)和3(7110)因此启动。OTT电子设备模块可将该系列开关解释为"1001"的二进制解读。如上所述,该信号可被用来积极地表示鞍座和OTT电子设备模块之间的正确配合。该信号还可被用来表示OTT电子设备模块已经配合什么类型的工具。例如,"1001"的二进制值被用来表示手持式钻而"1100"的二进制值被用来表示手持式摆动锯。应当注意到,所用的隆起和悬臂启动开关的数目可以取决于要求的二进制数字数目进行改变。
[1336] 在上述实施例的替代实施方式中,磁体可被用来代替隆起7102并且磁簧片开关可被用来代替开关7100和悬臂7101的组合。在这种实施方式中,当OTT电子设备模块和鞍座正确配合时,簧片开关的接触闭合电路,因此使簧片开关极为贴近鞍座上的相应磁体。
[1337] 虽然隆起和开关的使用为用来提供简单的电子反馈和独特识别器的有用方法,希望在鞍座和OTT电子设备模块之间提供更复杂的信号系统。为了便于这个,实施方式提供电接触,其完成包括各种部件的电路,包括但不限于,逻辑处理器、RAM、非易失存储器和传感器。
[1338] 在一个实施例,图71D中,电连接点可通过一个配合表面7111上的一系列外露触点和第二表面7112上的表面安装的弹簧触点实现。当OTT电子设备模块820和鞍座810配合时,触点相遇并通过弹簧触点施加的压力保持在合适位置。当OTT电子设备模块通电时,由这些连接装置连接的电路启动,并且通过OTT电子设备模块的在载处理器评估结果。
[1339] 在OTT电子设备模块和鞍座中存在电连接点和相关的电子设备以在用于计算机辅助手术的计算机引导模块与手持式工具的鞍座部分之间提供数据的电子交换。
[1340] 在一个实施方式中,OTT电子设备包和/或鞍座上的电路包括逻辑元件,用于确定模块已经配合的工具类型以及确定使用前系统的可靠性和许可,以及一些持久的非易失存储器,包括但不限于,闪存、"可熔连接"PROM或与逻辑元件相关并连接的UV可擦除PROM,用于保持连接尝试记录和使用情况统计。
[1341] 所用的持久非易失存储器选择类型取决于所存储的数据类型。例如,用于单种情形的定时通电或启动形式的计量使用可保存在"可熔连接"PROM中。这种存储形式基本上是永久的并且适于保持简单计数。然而,对于不需要不可变存储的大型数据阵列是不切实际的。当在载装置(像投影机和照相机)接通和关闭时,一个这种实施例包括保存的装置遥测技术或者计量时间。用于诊断和存档的这种数据最好保存在少量闪存中。
[1342] 在使不同OTT电子设备模块特别与将被使用的工具配合的实施例中,这种核实为系统提供配合是正确的另外保证。换句话说,OTT电子设备模块接收与其配合的工具的商标或种类的正面确认。例如,如果OTT电子设备模块与钻配合并且期待与锯配合,验证过程不通过并且OTT电子设备模块通过计算机软件和操作工作站生成错误。
[1343] 在模块能与任一工具配合的实施例中,这种核实或信号交换(handshake)提供预期工具与模块正确配合的一定保证。配合过程期间的验证过程,例如,会识别OTT电子设备模块已经与钻配合。这种确认将通过计算机软件和操作工作站出于可问责性、验证或分析的任一要求目的进行记录。
[1344] 另外,需要验证装置的可靠性以确保防止伪造或者使用"过期"或者未经许可的装置。如何实现的一个实施例为使用鞍座和OTT电子设备模块上的电路。当配合时,OTT电子设备模块寻找变量的预期指示,包括但不限于,工具类型及其商标以及其他识别特征的识别,以及信号交换,通过使用例如包括但不限于,编码数据、嵌入序列号或授权装置使用的电子签名或钥匙。
[1345] 在附图中,鞍座和OTT电子设备模块包括沿各自配合表面的连接销。当OTT电子设备模块通过使两部件一起滑动与鞍座配合时,这些销接触并且完成连接两个装置之间的电子电路的电连接。该电路包括一系列电阻、CPU、RAM或FPGA以及持久的非易失存储器,包括但不限于,闪存、"可熔连接"PROM或UV-可擦除PROM。
[1346] 在一个替代实施方案中,识别和核实电路还可包括用来保存与装置使用有关的数据的、像是闪存、"可熔连接"PROM或UV可擦除PROM的持久非易失存储器的实施例。该信息包括但不限于,OTT电子设备模块的触发次数、电池交换次数、软件版本或修订设置、照相机操作的总时间、投影机操作的总时间和总的通电时间。
[1347] 在一个实施例中,可熔连接PROM可用来存储OTT电子设备模块已经使用的次数。每当装置通电或者启动进行程序,那么一部分存储器"烙在"可熔连接PROM上的规定位置。对于简单计数,这将是可熔连接PROM的一个位位置。这多少类似于电动车辆里程表存储英里数的方式实现。这类存储基本上是永久的并且不能"卷回恢复(rolled back)"。每次,形成可熔连接PROM的一个嵌入式保险丝"烧毁",该过程不能撤销(undone)。可熔连接PROM的使用或其他类似功能电子使用装置允许记录模块的总使用并且模块在预定次数的使用之后将"过期",篡改险有限。
[1348] 视觉工具末端和切割表面识别和配准
[1349] 两件式OTT装置的另一个实施例图示于图72中。当OTT电子设备模块820与工具配合时,其变成工具切割表面的引导系统。为了验证以及为了为系统操作提供其他安全措施,必需验证OTT电子设备模块已经配合的切割仪器的种类。验证和评估的方法可结合在此描述的其他OTT实施方式和OTT CAS系统和操作使用。
[1350] 使用包含在OTT电子设备包中的立体照相机115,工具7200的末端和边界在照相机的视场7202中是可见的(7203)。当OTT电子设备模块与工具的鞍座配合时,OTT电子设备模块通电并被初始化。在初始化期间,每个照相机看到的图像被传输至计算机工作站上的软件包
[1351] 图像与可能工具类型(包括但不限于摆动锯或钻)的已知几何形状相比。相对于这两个实施例,锯的末端和钻的末端是基于照相机的视图计算的并对比与各个工具有关的计算机模型进行核实。
[1352] 另外或者可替换地,在此描述的任一OTT模块可以改变以具有其他功能。例如,OTT可以改变为包括显示。可替换地,OTT可适用于与远程控制一起工作来驱动主系统,诸如,例如,经由iPod、iPad或者其他iOS或者可拆卸地安装在OTT上的安卓(或智能手机类)装置进行运行。在其他方面,这种OTT可描述为OTT手写板。又一方面,在此描述的OTT可变为包括新案例格式、电池漏斗和/或夹持机构。
[1353] 又一方面,系统操作可变为包括使用OTT投影机作为对使用OTT实现的系统的导向配准的方法。又一方面,在一个或多个参考框架上提供空缺。其他方面,系统操作或使用OTT实现的徒手手术工具可变化为用于骨承载的追踪。
[1354] 图73A:图示出投影机的物理特性,具有主体、投影窗口或开口以及形成斜截棱锥体积的"投影锥",带有当人们远离投影开口时变大的基部。
[1355] 图73B(左侧):投影开口前方视图的示意图。其图示出作为限定投影机特性的两个参数的两个主要尺寸(w:宽度和h:高度)。虽然外壳开口尺寸未必影响"投影锥"的形状,但是它在某些情况下会产生影响,取决于发光源的距离和物理尺寸。
[1356] 图73B(右侧):投影开口和投影锥侧视图的示意图,α和α'(通常相同)为沿光束轴线限定出投影图像垂直增加的投影锥的角度(或投影角的分量)。
[1357] 图73C:图示出图像尺寸的变化和任意增加距离和改变投影图像定向时四个标定点(A,B,C和D)的相对出现。通过表示投影点A'、B'、C'和D';A"、B"、C"和D"等等的3D位置,(例如利用导向指针)来计算投影机的配准矩阵,正如本发明主体部分中所述。
[1358] 图73D:具有四个标定点A至D的投影机前部的示意图(伪透视)。其图示出这些点的中心如何随着距投影机的距离的增加而在竖直方向变化(角α和α')。中间的xyz坐标轴表示原点和分配给投影机进行计算的定向。
[1359] 图73E:投影机侧视图的示意图,具有附接于其上用于3D追踪和表示的参考框架。参考框架上的xyz坐标轴表示参考框架的原点和由导向模块分配给它的定向。投影机投影开口上的xyz坐标轴表示原点和分配给(任意地)投影机用于我们计算的定向。T表示将一个坐标系映射到另一个的变换矩阵。
[1360] 图73F(右侧):投影机的俯视图和投影开口的示意图,β和β'(通常相同)为沿光束轴线限定出投影图像水平增加的投影锥的角度(或投影角的分量)。
[1361] 另外或者可替换地,在此描述的任一OTT模块可以改变以具有其他功能。例如,OTT可以改变为包括显示。可替换地,OTT可适用于与远程控制一起工作来驱动主系统,诸如,例如,经由iPod、iPad或者其他iOS或者可拆卸地安装在OTT上或嵌入(插入/夹)到OTT装置的顶表面上的凹槽中的安卓(或智能手机类)装置。在其他方面,这种OTT可描述为OTT手写板。在一个实施方式中,OTT模块具有屏幕(例如,彩色LCD型)或者集成到OTT壳体表面上的其他显示器。在替代实施方式中,显示器提供为可拆卸的零部件。在一个实施方式中,显示在iOS设备上运行以及在iPod、iPads等等上运行。另外或者可替换地,iPod或其他装置可被用作远程控制来驱动主系统。也就是说,远程控制装置为承载式OTT装置,或者恰好是松散的。在使用中,为此目的的iPod、iPad或智能手机类装置置于无菌袋中并将其放在手术部位,因此外科医生和/或和/或护士可从那驱动系统设定。
[1362] 便携式显示屏
[1363] 附带屏幕目前体现为iPhone并且可以是任何一种其他类似尺寸的智能手机,例如Droid或者黑莓或者定制的触摸显示器。
[1364] 附接到锯上,显示器通常被设计为供姿态和偏距显示。还可利用3D绘制发动机软件以及显示3D表面或者体积模型以及提供如自动选择的视图中指定的同样引导和视图参数选择。显示器还可以显示2D引导曲线或示意图的混合以在一部分LCD屏(例如iPhone的)上给出动力工具定位和定向的3D引导,而在屏幕上提供以3D模式进行引导的3D场景。LCD屏幕还提供文字菜单以与主CAS系统计算机传递指令,或者显示或通过使用者对系统进行选择。LCD屏幕上的引导部分(3D面板,2D面板和菜单面板)可具有边界或无边界,并且可缩放以占据屏幕上的不同尺寸以及边界拖动和缩放和文字菜单选择。
[1365] 另外,用户可在屏幕上移动模型。这种变化与主OTT CAS屏幕上的影像类似,具有如下优势,与终端屏幕以及无菌环境中触摸屏幕与无菌(选择性地)或者非无菌的主计算机屏幕的影响相比更接近附带屏幕,或者方便地靠近外科医生或者辅助人员。
[1366] 在另一个实施例中,影像或者显示的任一参数可通过使用触摸屏幕界面进行改变。
[1367] 附带的屏幕还可以移开并用作拆卸式显示器或远程控制装置。
[1368] 在另一方面,提供一种使用微型投影机或用于自动或半自动骨配准技术的承载式OTT上的其他投影机。一方面,提供一种用于使用参考框架在OTT范围内计算或确定骨配准矩阵的方法。这可以针对OTT和动态3D扫描过程描述的3D追踪组合来实现,例如那些用于市场上买得到的图像处理和追踪过程的。
[1369] 一方面,这种基于OTT的配准过程或技术包括如下步骤:a)获得解剖结构(例如骨头)的3D模型,通常是在术前计划期间。例如,基于图像安装(an image-based setup),其可为根据患者的计算机层析成象术(CT)或核磁共振成像(MRI)数据或寰椎的全身性骨头的变形(按比例的)进行的3D重建。b)将追踪参考框架附接到骨头上。追踪参考框架对OTT照相机是可见的。c)通过使用OTT的投影机进行解剖结构(例如骨头)的3D扫描以在OTT照相机系统感兴趣的表面上投影出图案(例如一个或多个点、一个或多个线、一个或多个网格、文字、数形(单色画面)等等)以在兴趣表面上收集和处理光反射。d)与c)同时,使用在此描述的任一技巧3D追踪附接到兴趣目标(例如骨头)的参考框架。虽然OTT照相机可用于3D扫描和追踪两个过程,如何协调两个过程的一个实施例是通过高速地从一个功能转换为另一个功能,并且使每个3D扫描数据取样与3D追踪位置/定位配对
e)基于来自c)和d)的数据,获得相对于附接到兴趣目标(例如骨头)上的参考框架定位和定向的解剖结构(例如骨头)表面的表面模型。f)表面匹配a)和c)。该过程计算使一个表面与另一个匹配的变换矩阵。该过程还可手动(用用户图形干预或验证)或者以各种水平的自动化进行。后者利用图像处理和模式识别以及使用相关或其他已知的技巧匹配程序。g)结合e)和f)计算最终的解剖结构(例如骨头)配准矩阵。
[1370] 可以使用多种不同变形改变或强化上述过程。如上概述的步骤的某些变形包括,示例性而非限制性:(a)使用骨配准微型投影机与如上步骤类似,但是选择性包括使用不同的波长滤波器来优化步骤d);或(b)使用骨配准微型投影机与如上步骤类似,但是选择性包括使用来自a)的已知解剖结构形状以优化c)上的3D扫描过程。
[1371] 无参考框架的OTT追踪
[1372] 在该替代实施方式中,OTT系统可以改变并被配置为利用OTT进行无参考框架3D追踪。一方面,存在利用投影机(例如,单铬或多铬的、红外等等的点(s)、线(s)、网格(s)等等)在已知几何形状(例如骨头)上投影已知图案,以及在反射光上应用图像识别和计算机视觉算法以3D(例如相对于OTT内部原点和坐标系)追踪的兴趣目标(例如,骨头)的定位和定向。可以考虑使用引导投影网格形式。用于实现这种徒手操作的手术引导技术的一个方法包括,举例而非限制的:a)获得解剖结构(例如骨头)的3D某些,通常在术前计划期间。例如,基于图像安装(an image-based setup),其可为根据患者的计算机层析成象术(CT)数据或如上所述的其他方法进行的3D重建。b)利用投影机将已知图案(例如,单铬或多铬、红外等等,点(s)、线(s)、网格(s)等等)动态投影到实际患者解剖结构(例如骨头)上。c)将图像识别和计算机视觉算法(以及2)中给出的技术)应用到投影到解剖结构(例如骨头)上的图像上来技术其在空间内的定位与定向。
[1373] 可以使用多种不同变形改变或强化上述过程。如上概述的步骤的某些变形包括,示例性而非限制性:(a)使用OTT的投影机进行3D追踪和显示信息以在切割、钻进等等期间引导用户,系统对两组图像使用不同的配色方案以避免防碍图像处理以及干涉用户对投影引导的解释;(b)使用追踪图案的发射红外光来避免干涉用户对可见光投影引导的解释;(c)使用OTT从网格到引导的高度变化以形成频闪效应,但是仍能防止两过程(目标追踪和用户指导)彼此干涉。
[1374] 多参考框架
[1375] 对于不是骨头参考框架的单一定位的特定手术案例,在该定位照相机可从需要切割(或者钻,或者锉等等)的任一定位处“看到”骨头。在这种案例中,可以是使用“组合式”参考框架(多朝向的):单个配准过程(使用任一表面)允许系统后来在不考虑表面在那时可见时追踪目标。然而,指示器子系统的任何元件可以以任何方式容易地用于计算机辅助手术,其中,计算机辅助手术系统建立工具的三维位置并且计算根据手术计划外科医生意于制造切除的位置。在一个替代方面,这里描述的方法、系统和程序被修改以并入于2007年6月18日提交且被公布为US2008/0009697的题为"Method and Apparatus for Computer Aided Surgery"的美国非临时专利申请序列号11/764505中描述的技术、装置或方法中的一种或多种,该美国非临时专利申请出于所有目的整体合并在此。
[1376] 本领域技术人员将认识到可以对上述实施方式作出改变或修改,而不背离本发明的宽的发明构思。因此,应当理解,本发明不限于这里描述的特定实施方式,但意于包括在权利要求中提及的本发明的范围和精神内的所有改变和修改。
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