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用于进行引导式 口腔颌面部手术的方法以及相关联的系统

阅读：583发布：2020-05-12

专利汇可以提供用于进行引导式口腔颌面部手术的方法以及相关联的系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且进行对象相关手术的方法和相关联的系统涉及在基准设备与具有相关联的对象的部位之间形成稳固且物理的交互以形成基准标记。形成虚拟计划，该虚拟计划详述在部位处对对象的手术，该虚拟计划与基准标记配准并且相对于该基准标记。利用引导设备响应于控制器设备并且相对于基准标记而物理地调节手术进行设备的移动。引导设备根据虚拟计划并且对应于由用户对手术进行设备的物理操纵来物理地调节手术进行设备的移动以进行手术。如果由用户进行的物理操纵导致手术进行设备从虚拟计划偏离，则经由手术进行设备向用户提供触知反馈。，下面是用于进行引导式口腔颌面部手术的方法以及相关联的系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种进行从部位移除对象的手术的方法，包括：
在基准设备与所述部位之间形成稳固且物理的交互，所述部位具有与其相关联的所述对象，被固定的基准设备形成基准标记；
形成虚拟移除计划，所述虚拟移除计划详述从所述部位对所述对象的移除，所述虚拟移除计划是与所述基准标记配准的并且相对于所述基准标记的；
利用引导设备响应于与所述引导设备进行通信的控制器设备并且相对于所述基准标记而物理地调节对象移除设备的移动，所述引导设备与所述对象移除设备能操作地接合，所述引导设备被配置成用于根据所述虚拟对象移除计划并且对应于由所述用户对所述对象移除设备的物理操纵来物理地调节所述对象移除设备的移动以从所述部位移除所述对象；以及
如果由所述用户对所述对象移除设备的所述物理操纵导致所述对象移除设备从所述虚拟移除计划偏离，则经由所述对象移除设备向所述用户提供触知反馈。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：相对于所述基准标记来对所述对象进行成像，以促进所述虚拟移除计划与所述基准标记的配准。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，提供触知反馈进一步包括：允许根据所述虚拟移除计划的所述对象移除设备的移动，并且物理地阻止从所述虚拟移除计划偏离的所述对象移除设备的移动。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，提供触知反馈进一步包括：如果所述对象移除设备的移动从所述虚拟移除计划偏离，则使所述对象移除设备振动。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将所述引导设备接合成与所述基准设备进行通信，以使得所述引导设备与所述基准标记相关。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，将所述引导设备接合成与所述基准设备进行通信包括：将所述引导设备接合成与所述基准设备进行物理或非物理的通信。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，物理地调节所述对象移除设备的移动进一步包括：物理地调节消融设备的移动。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，物理地调节所述对象移除设备的移动进一步包括：经由所述引导设备物理地调节所述对象移除设备的移动，所述引导设备包括与所述对象移除设备物理地接合的臂构件，所述引导设备响应于所述控制器设备而根据所述虚拟移除计划引导由所述用户对所述对象移除设备的所述物理操纵。
9.一种在部位处进行对象相关手术的方法，包括：
在基准设备与所述部位之间形成稳固且物理的交互，所述部位具有与其相关联的对象，被固定的基准设备形成基准标记；
形成虚拟对象相关手术计划，所述虚拟对象相关手术计划详述在所述部位处对所述对象的所述对象相关手术，所述虚拟对象相关手术计划是与所述基准标记配准的并且相对于所述基准标记的；
利用引导设备响应于控制器设备并且相对于所述基准标记而物理地调节材料移除设备的移动，所述引导设备与所述材料移除设备能操作地接合，所述控制器设备与所述引导设备进行通信，所述引导设备被配置成用于根据所述虚拟对象相关手术计划并且对应于由所述用户对所述材料移除设备的物理操纵来物理地调节所述材料移除设备的移动，以钻孔到所述对象中并从所述对象内移除材料；以及
如果由所述用户对所述材料移除设备的所述物理操纵导致所述材料移除设备从所述虚拟对象相关手术计划偏离，则经由所述材料移除设备向所述用户提供触知反馈。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：相对于所述基准标记来对所述对象进行成像，以促进所述虚拟对象相关手术计划与所述基准标记的配准。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，提供触知反馈进一步包括：允许根据所述虚拟对象相关手术计划的所述材料移除设备的移动，并且物理地阻止从所述虚拟对象相关手术计划偏离的所述材料移除设备的移动。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，提供触知反馈进一步包括：如果所述材料移除设备的移动从所述虚拟对象相关手术计划偏离，则使所述材料移除设备振动。
13.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：将所述引导设备接合成与所述基准设备进行通信，以使得所述引导设备与所述基准标记物理地相关。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，将所述引导设备接合成与所述基准设备进行通信包括：将所述引导设备接合成与所述基准设备进行物理或非物理的通信。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，物理地调节所述材料移除设备的移动进一步包括：物理地调节钻孔设备或研磨设备的移动。
16.根据权利要求9所述的方法，其中，物理地调节所述材料移除设备的移动进一步包括：经由所述引导设备物理地调节所述材料移除设备的移动，所述引导设备包括与所述材料移除设备物理地接合的臂构件，所述引导设备响应于所述控制器设备而根据所述虚拟对象相关手术计划引导由所述用户对所述材料移除设备的所述物理操纵。
17.一种为了接纳牙冠而准备对象的方法，包括：
在基准设备与部位之间形成稳固且物理的交互，所述部位具有与其相关联的所述对象，被固定的基准设备形成基准标记；
形成虚拟对象准备计划，所述虚拟对象准备计划详述为了使经准备的对象接纳所述牙冠而在所述部位处对所述对象进行的对象准备手术，所述虚拟对象准备计划是与所述基准标记配准的并且相对于所述基准标记的；
利用引导设备响应于控制器设备并且相对于所述基准标记而物理地调节对象准备设备的移动，所述引导设备与所述对象准备设备能操作地接合，所述控制器设备与所述引导设备进行通信，所述引导设备被配置成用于根据所述虚拟对象准备计划并且对应于由所述用户对所述对象准备设备的物理操纵来物理地调节所述对象准备设备的移动以对所述对象进行研磨和塑形；以及
如果由所述用户对所述对象准备设备的所述物理操纵导致所述对象准备设备从所述虚拟对象准备计划偏离，则经由所述对象准备设备向用户提供触知反馈。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：相对于所述基准标记来对所述对象进行成像，以促进所述虚拟对象准备计划与所述基准标记的配准。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，提供触知反馈进一步包括：允许根据所述虚拟对象准备计划的所述对象准备设备的移动，并且物理地阻止从所述虚拟对象准备计划偏离的所述对象准备设备的移动。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，提供触知反馈进一步包括：如果所述对象准备设备的移动从所述虚拟对象准备计划偏离，则使所述对象准备设备振动。
21.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：将所述引导设备接合成与所述基准设备进行通信，以使得所述引导设备与所述基准标记相关。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，将所述引导设备接合成与所述基准设备进行通信包括：将所述引导设备接合成与所述基准设备进行物理或非物理的通信。
23.根据权利要求17所述的方法，其中，物理地调节所述对象准备设备的移动进一步包括：物理地调节研磨设备的移动。
24.根据权利要求17所述的方法，其中，物理地调节所述对象准备设备的移动进一步包括：经由所述引导设备物理地调节所述对象准备设备的移动，所述引导设备包括与所述对象准备设备物理地接合的臂构件，所述引导设备响应于所述控制器设备而根据所述虚拟对象准备计划引导由所述用户对所述对象准备设备的所述物理操纵。
25.一种用于进行引导式对象相关手术的系统，包括：
基准标记，所述基准标记从基准设备与部位之间的稳固且物理的交互得到，所述部位具有与其相关联的对象；
手术规划设备，所述手术规划设备形成详述所述部位处的所述对象相关手术的虚拟手术计划，所述虚拟手术计划是与所述基准标记配准的并且相对于所述基准标记的；
控制器设备，所述控制器设备与所述手术规划设备进行通信；以及
引导设备，所述引导设备与手术进行设备能操作地接合并且响应于所述控制器设备且相对于所述基准标记而物理地调节所述手术进行设备的移动，所述控制器设备与所述引导设备进行通信，所述引导设备被配置成用于根据所述虚拟手术计划并且对应于由所述用户对所述手术进行设备的物理操纵来物理地调节所述手术进行设备的移动以执行所述对象相关手术；
其中，所述手术进行设备被配置成用于在由所述用户对所述手术进行设备的所述物理操纵导致所述手术进行设备从所述虚拟手术计划偏离的情况下向所述用户提供触知反馈。
26.如权利要求25所述的系统，其中，所述手术进行设备包括多个能互换的手术设备。
27.如权利要求26所述的系统，其中，所述手术设备是对象移除设备，并且所述对象相关手术是对象移除手术。
28.如权利要求27所述的系统，其中，所述对象移除设备是消融设备，并且所述对象相关手术是消融式对象移除手术。
29.如权利要求26所述的系统，其中，所述手术设备是钻孔设备或研磨设备，并且所述对象相关手术是钻孔手术或研磨手术。
30.如权利要求26所述的系统，其中，所述手术设备是研磨设备，并且所述对象相关手术是为了接纳牙冠而对所述对象进行准备。

说明书全文

用于进行引导式口腔颌面部手术的方法以及相关联的系统

背景技术

技术领域

[0001] 本公开涉及牙科或口腔颌面部手术，并且更具体地，涉及用于进行引导式口腔颌面部手术的方法以及相关联的系统，该引导式口腔颌面部手术包括智齿消融、根管治疗、以及为了牙冠放置的牙齿准备。

[0002] 相关技术说明

[0003] 许多口腔/颌面部/牙科手术都是由外科医生手动进行的。在一些实例中，出于对外科手术工具物理地进行对准和取向以执行手术的目的，可由夹具或与外科手术工具进行交互的其他硬件元件来辅助外科医生。

[0004] 例如，许多智齿(例如，第三臼齿)一般在外科手术程序中被移除。在替代程序中，智齿的齿芽可以在它们成长为完整牙齿之前被消融，由此取消对外科手术的需要。然而，这仍然是侵入性手术。一般而言，过程要求接入孔的通过牙床组织等的准确钻孔，以在用于放射性粒子的放置的正确位置中接入齿芽或者指引探针以用于消融齿芽。在一个实例中，对探针的引导需要塑料外科手术引导件的制造，该塑料外科手术引导件物理地接合在该探针与要进行手术的部位之间。然而，此类引导件可能妨碍接入到该部位，尤其是考虑到该部位处于第三臼齿所在的嘴部的后方。

[0005] 在另一示例中，根管治疗手术涉及在牙齿中钻孔以接入牙根内的牙髓/神经。一旦接入，牙根内的牙髓/神经就会从牙根被挫出或研磨出。随后以填充材料来填充经中空化的牙齿，以使得牙齿可以保持完整而没有任何神经痛。在此类手术中，牙根在CT扫描上可以是可见的，但是可能难以在患者身上定位。在一些实例中，牙医可以基于CT扫描来制造塑料外科手术引导件，以用于物理地引导钻头，从而在牙齿中钻出初始孔来接入牙根的内部。然而，取决于牙齿在患者嘴部内的位置，塑料外科手术引导件可能妨碍对部位的接入或者以其他方式难以实现。

[0006] 又一示例包括为了牙冠放置的对牙齿的准备。也就是说，当牙齿中的空腔充分被推进时，牙医可移除牙齿的部分并以瓷(或锆等)牙冠来代替被移除的部分。用于为了接纳牙冠而对牙齿进行准备的此过程要求牙医灵巧地移除牙齿材料以及匹配牙冠以代替被移除的牙齿材料的高准确度和精确度。

[0007] 由此，存在对用于提供对进行特定口腔颌面部手术的改进的方法和系统的需要，该方法和系统解决当前手术所注意到的缺陷并且促进手术期间例如对手术部位的不受妨碍的接入以及在不使用夹具或其他物理引导件情况下对外科手术/适当的器械的引导。发明内容

[0008] 通过本公开来满足以上和其他需要，在一个方面中，本公开提供一种进行智齿移除手术的方法。在基准设备与患者嘴部内的部位之间形成稳固且物理的交互，其中，被固定的基准设备形成基准标记。形成虚拟移除计划，该虚拟移除计划详述患者嘴部内智齿的移除，其中，该虚拟移除计划是与基准标记配准的并且相对于该基准标记的。利用引导设备响应于与引导设备进行通信的控制器设备并且相对于基准标记而物理地调节牙齿移除设备的移动，该引导设备与牙齿移除设备可操作地接合。引导设备被配置成用于根据虚拟牙齿移除计划并且对应于由用户对牙齿移除设备的物理操纵来物理地调节牙齿移除设备的移动以移除智齿。如果由用户对牙齿移除设备的物理操纵导致该牙齿移除设备从虚拟移除计划偏离，则经由牙齿移除设备向用户提供触知或触觉反馈。

[0009] 如本文中所公开，对智齿移除或智齿的移除的任何参考还可包括智齿生长预防。也就是说，如果智齿已经形成，则智齿移除涉及移除已形成的智齿。然而，如果感兴趣的项目是齿芽，则“移除”手术(例如，对齿芽的消融)将实际上是智齿生长预防手术，因为齿芽在智齿生长之前被消融并被移除。相应地，如本文中所称的“智齿移除”将被理解为适用于智齿移除以及智齿预防。

[0010] 进一步地，虽然本文中所公开和请求保护的智齿移除手术指代并阐述用于移除智齿或预防智齿生长的智齿移除设备(例如，消融设备)，但是本领域技术人员还将领会，智齿移除手术还可包括并使用用于在智齿移除手术中智齿移除设备与智齿或智齿齿芽进行交互之前穿透覆盖智齿或智齿齿芽的软组织(例如，牙床组织或牙龈组织)的设备。例如，在一个方面中，穿透设备可以以“自我引入”探针的形式与牙齿移除设备组合。也就是说，单个探针可具有被配置用于穿透软组织的第一部分，并且随后包括用于进行牙齿移除手术的第二部分。在另一示例方面中，穿透设备可包括钻孔设备，该钻孔设备用于钻出穿过软组织的接入口，以为牙齿移除设备(例如，分开的设备)准备对智齿或智齿齿芽的接入。

[0011] 另一方面提供了进行根管治疗手术的方法。在基准设备与患者嘴部内的部位之间形成稳固且物理的交互，其中，被固定的基准设备形成基准标记。形成虚拟根管治疗计划，该虚拟根管治疗计划详述对患者嘴部内牙齿的根管治疗手术，其中，该虚拟根管治疗计划是与基准标记配准的并且相对于该基准标记的。利用引导设备响应于与引导设备进行通信的控制器设备并且相对于基准标记而物理地调节材料移除设备的移动，该引导设备与材料移除设备可操作地接合。引导设备被配置成用于根据虚拟根管治疗计划并且对应于由用户对材料移除设备的物理操纵来物理地调节材料移除设备的移动，以钻孔到牙齿中并从牙齿内移除神经材料。如果由用户对材料移除设备的物理操纵导致该材料移除设备从虚拟根管治疗计划偏离，则经由材料移除设备向用户提供触知反馈。

[0012] 再一方面提供了为了接纳牙冠而准备牙齿的方法。在基准设备与患者嘴部内的部位之间形成稳固且物理的交互，其中，被固定的基准设备形成基准标记。形成虚拟牙齿准备计划，该虚拟牙齿准备计划详述为了经准备的牙齿接纳牙冠而对患者嘴部内的牙齿的牙齿准备程序，其中，虚拟牙齿准备计划是与基准标记配准的并且相对于该基准标记的。利用引导设备响应于与引导设备进行通信的控制器设备并且相对于基准标记而物理地调节牙齿准备设备的移动，该引导设备与牙齿准备设备可操作地接合。引导设备被配置成用于根据虚拟牙齿准备计划并且对应于与由用户对牙齿准备设备的物理操纵来物理地调节牙齿准备设备的移动以研磨牙齿或对牙齿进行塑形。如果由用户对牙齿准备设备的物理操纵导致该牙齿准备设备从虚拟牙齿准备计划偏离，则经由牙齿准备设备向用户提供触知或触觉反馈。

[0013] 又一方面提供一种用于进行引导式口腔颌面部手术的系统。基准标记得自基准设备与患者嘴部内的部位之间的稳固且物理的交互。手术规划设备形成详述对患者的口腔颌面部手术的虚拟手术计划，其中，该虚拟手术计划是与基准标记配准的并且相对于该基准标记的。响应于与手术规划设备及引导设备进行通信的控制器设备并且相对于基准标记，引导设备物理地调节与其可操作地接合的手术进行设备的移动。引导设备被配置成用于根据虚拟手术计划并且对应于由用户对手术进行设备的物理操纵来物理地调节手术进行设备的移动，以执行口腔颌面部手术。如果由用户对手术进行设备的物理操纵导致该手术进行设备从虚拟手术计划偏离，则经由手术进行设备向用户提供触知或触觉反馈。

[0014] 本公开的各其他方面可包括并且针对用于促进所公开的进行口腔和/或颌面部手术的方法的系统。本公开由此包括但不限于下列实施例：

[0015] 实施例1：一种进行从部位移除对象的手术的方法，该方法包括：在基准设备与部位之间形成稳固且物理的交互，该部位具有与其相关联的对象，其中，被固定的基准设备形成基准标记；形成虚拟移除计划，该虚拟移除计划详述从部位对对象的移除，其中，虚拟移除计划是与基准标记配准的并且相对于该基准标记的；响应于与引导设备进行通信的控制器并且相对于基准标记，利用引导设备物理地调节对象移除设备的移动，该引导设备与对象移除设备可操作地接合，其中，引导设备被配置成用于根据虚拟对象移除计划并且对应于由用户对对象移除设备的物理操纵来物理地调节对象移除设备的移动，以将对象从部位移除；以及如果由用户对对象移除设备的物理操纵导致该对象移除设备从虚拟移除计划偏离，则经由对象移除设备向用户提供触知反馈。

[0016] 实施例2：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，进一步包括：相对于基准标记来对对象进行成像，以促进虚拟移除计划与基准标记的配准。

[0017] 实施例3：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，其中，提供触知反馈进一步包括：允许根据虚拟移除计划的对象移除设备的移动，并且物理地阻止从虚拟移除计划偏离的对象移除设备的移动。

[0018] 实施例4：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，其中，提供触知反馈进一步包括：如果对象移除设备的移动从虚拟移除计划偏离，则使该对象移除设备振动。

[0019] 实施例5：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，进一步包括：将引导设备接合成与基准设备进行通信，以使得该引导设备与基准标记相关。

[0020] 实施例6：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，其中，将引导设备接合成与基准设备进行通信包括：将引导设备接合成与基准设备进行物理或非物理的通信。

[0021] 实施例7：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，其中，物理地调节对象移除设备的移动进一步包括：物理地调节消融设备的移动。

[0022] 实施例8：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，其中，物理地调节对象移除设备的移动进一步包括：经由引导设备物理地调节对象移除设备的移动，引导设备包括与对象移除设备物理地接合的臂构件，该引导设备响应于控制器设备而根据虚拟移除计划引导由用户对对象移除设备的物理操纵。

[0023] 实施例9：一种在部位处进行对象相关手术的方法，该方法包括：在基准设备与部位之间形成稳固且物理的交互，该部位具有与其相关联的对象，其中，被固定的基准设备形成基准标记；形成虚拟对象相关手术计划，该虚拟对象相关手术计划详述在部位处对对象的对象相关手术，其中，虚拟对象相关手术计划是与基准标记配准的并且相对于该基准标记的；响应于与引导设备进行通信的控制器并且相对于基准标记，利用引导设备物理地调节材料移除设备的移动，该引导设备与材料移除设备可操作地接合，其中，引导设备被配置成用于根据虚拟对象相关手术计划并且对应于由用户对材料移除设备的物理操纵来物理地调节材料移除设备的移动，以钻孔到对象中并从对象内移除材料；以及如果由用户对材料移除设备的物理操纵导致该材料移除设备从虚拟对象相关手术计划偏离，则经由材料移除设备向用户提供触知反馈。

[0024] 实施例10：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，进一步包括：相对于基准标记来对对象进行成像，以促进虚拟对象相关手术计划与基准标记的配准。

[0025] 实施例11：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，其中，提供触知反馈进一步包括：允许根据虚拟对象相关手术计划的材料移除设备的移动，并且物理地阻止从虚拟对象相关手术计划偏离的材料移除设备的移动。

[0026] 实施例12：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，其中，提供触知反馈进一步包括：如果材料移除设备的移动从虚拟对象相关手术计划偏离，则使该材料移除设备振动。

[0027] 实施例13：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，进一步包括：将引导设备接合成与基准设备进行通信，以使得该引导设备与基准标记物理地相关。

[0028] 实施例14：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，其中，将引导设备接合成与基准设备进行通信包括：将引导设备接合成与基准设备进行物理或非物理的通信。

[0029] 实施例15：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，其中，物理地调节材料移除设备的移动进一步包括：物理地调节钻孔设备或研磨设备的移动。

[0030] 实施例16：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，其中，物理地调节材料移除设备的移动进一步包括：经由引导设备物理地调节材料移除设备的移动，引导设备包括与材料移除设备物理地接合的臂构件，该引导设备响应于控制器设备而根据虚拟对象相关手术计划引导由用户对材料移除设备的物理操纵。

[0031] 实施例17：一种为了接纳牙冠而对对象进行准备方法，该方法包括：在基准设备与部位之间形成稳固且物理的交互，该部位具有与其相关联的对象，其中，被固定的基准设备形成基准标记；形成虚拟对象准备计划，该虚拟对象准备计划详述用于使经准备的对象接纳牙冠的在部位处对对象进行的对象准备手术，其中，虚拟对象准备计划是与基准标记配准的并且相对于该基准标记的；响应于与引导设备进行通信的控制器并且相对于基准标记，利用引导设备物理地调节对象准备设备的移动，该引导设备与对象准备设备可操作地接合，其中，引导设备被配置成用于根据虚拟对象准备计划并且对应于由用户对对象准备设备的物理操纵来物理地调节对象准备设备的移动，以研磨对象或对对象进行塑形；以及如果由用户对对象准备设备的物理操纵导致该对象准备设备从虚拟对象准备计划偏离，则经由对象准备设备向用户提供触知反馈。

[0032] 实施例18：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，进一步包括：相对于基准标记来对对象进行成像，以促进虚拟对象准备计划与基准标记的配准。

[0033] 实施例19：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，其中，提供触知反馈进一步包括：允许根据虚拟对象准备计划的对象准备设备的移动，并且物理地阻止从虚拟对象准备计划偏离的对象准备设备的移动。

[0034] 实施例20：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，其中，提供触知反馈进一步包括：如果对象准备设备的移动从虚拟对象准备计划偏离，则使该对象准备设备振动。

[0035] 实施例21：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，进一步包括：将引导设备接合成与基准设备进行通信，以使得该引导设备与基准标记相关。

[0036] 实施例22：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，其中，将引导设备接合成与基准设备进行通信包括：将引导设备接合成与基准设备进行物理或非物理的通信。

[0037] 实施例23：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，其中，物理地调节对象准备设备的移动进一步包括：物理地调节研磨设备的移动。

[0038] 实施例24：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的方法，其中，物理地调节对象准备设备的移动进一步包括：经由引导设备物理地调整对象准备设备的移动，引导设备包括与对象准备设备物理地接合的臂构件，该引导设备响应于控制器设备而根据虚拟对象准备计划引导由用户对对象准备设备的物理操纵。

[0039] 实施例25：一种用于进行引导式对象相关手术的系统，该系统包括：基准标记，该基准标记从基准设备与部位之间稳固且物理的交互得到，该部位具有与其相关联的对象；手术规划设备，形成详述部位处的对象相关手术的虚拟手术计划，其中，该虚拟手术计划是与基准标记配准的并且相对于该基准标记的；控制器设备，与手术规划设备进行通信；以及引导设备，与手术进行设备可操作地接合，并且响应于与其进行通信的控制器设备并且相对于基准标记来物理地调节手术进行设备的移动，其中，引导设备被配置成用于根据虚拟手术计划并且对应于由用户对手术进行设备的物理操纵来物理地调节手术进行设备的移动，以执行对象相关手术；并且其中，手术进行设备被配置成在由用户对手术进行设备的物理操纵导致手术进行设备从虚拟手术计划偏离时向用户提供触知反馈。

[0040] 实施例26：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的系统，其中，手术进行设备包括多个可互换的手术设备。

[0041] 实施例27：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的系统，其中，手术设备是对象移除设备，并且对象相关手术是对象移除手术。

[0042] 实施例28：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的系统，其中，对象移除设备是消融设备，并且对象相关手术是消融式对象移除手术。

[0043] 实施例29：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的系统，其中，手术设备是钻孔设备或研磨设备，并且对象相关手术是钻孔手术或研磨手术。

[0044] 实施例30：如任何前述实施例或前述实施例的任何组合所述的系统，其中，手术设备是研磨设备，并且对象相关手术是为了接纳牙冠而对对象进行准备。

[0045] 通过阅读以下详细描述连同下文简要描述的附图，本公开的这些和其他特征、方面和优点将是显而易见的。本公开包括在本公开中阐述或在权利要求中的任何一个或多个权利要求中所叙述的两个、三个、四个或更多个特征或要素的任何组合，而不论此类特征或要素在本文中的特定实施例描述或权利要求中被明确组合还是以其他方式叙述。本公开旨在被整体阅读，使得除非本公开的上下文另外明确指明，应当如预期的那样将本公开的在本公开的方面和实施例中的任何方面和实施例中的任何可分离特征或要素考虑为是可组合的。本公开的各方面由此提供如本文中以其他方式详述的显而易见的优势。

附图说明

[0046] 以总括方式对本公开作了如此描述，现在将参照附图，这些附图不一定按比例绘制，并且在附图中：

[0047] 图1示意性地图示出根据本公开的一个方面的用于进行引导式口腔颌面部手术的系统；

[0048] 图2和图3示意性地图示出根据本公开的替代方面的用于进行引导式口腔颌面部手术的系统；

[0049] 图4示意性地图示出根据本公开的进一步的方面的用于进行引导式口腔颌面部手术的系统；

[0050] 图5示意性地图示出根据本公开的一个方面的用于进行引导式口腔颌面部手术(尤其是用于使用消融探针消融智齿齿芽来进行引导式智齿移除手术)的手术的部分；

[0051] 图6A至图6D示意性地图示出根据本公开的一个方面的用于进行引导式口腔颌面部手术(尤其是用于进行引导式根管治疗手术)的手术的部分；

[0052] 图7A和图7B示意性地图示出根据本公开的替代方面的用于进行引导式口腔颌面部手术(尤其是用于为了使牙齿接纳牙冠而进行牙齿准备手术)的手术的部分。

具体实施方式

[0053] 现在将在下文中参照所附附图更全面地描述本公开，在所附附图中示出了本公开的一些而非全部方面。事实上，本公开可以以许多不同的形式被具体化并且不应被解释为限于本文中所阐述的各方面；相反，这些方面被提供来使得本公开将满足可适用的法律要求。贯穿全文，相同的编号指代相同的要素。

[0054] 本公开的各方面涉及进行或执行各种口腔和/或颌面部手术的方法，这些方法与通过基准设备与患者之间的稳固且物理的交互形成的基准标记有关，同时改进对外科手术部位的接入并且使对患者造成损伤的风险最小化或消除对患者造成损伤的风险。

[0055] 图1和图2和图3图示出根据本公开的用于进行引导式口腔颌面部手术的系统的替代方面，该系统总体上由数字100来指示。在一些口腔颌面部手术中，一般涉及成像步骤，其中，获取诸如例如患者的颌部/口腔/颌面部结构之类的部位的CT或其他适当的图像并且诊断伴随该部位的任何异常(例如，患者是否需要骨移植来对植入区域进行准备)。然后，一旦在该部位结构(例如，患者的牙床)中已经作出适当的切口(如果需要)，从业人员就基于与该部位(例如，患者的颌部/牙齿结构)的图像相关联的条件来矫正伴随该部位的任何异常并继续口腔/颌面部手术。在其他实例中，部位以及相关联的部位结构在性质上可以是非人类的/非解剖的。

[0056] 根据本公开的各方面，用于进行引导式对象相关手术(诸如，引导式口腔颌面部手术)的系统100通过提供被配置成相对于对象相关手术的操作部分被引导(例如，以“准备”患者嘴部内的部位)的引导式手术进行设备150来解决当前对象相关(例如，口腔和/或颌面部)手术的某些限制。也就是说，手术进行设备150与引导设备200可操作地接合。引导设备200适于与部位进行通信，该部位具有与其(例如，与嘴部中具有牙齿的患者的嘴部)相关联的对象。例如，与部位的接合可通过诸如夹板250或其他接合构件之类的基准设备。在一个实例中，夹板250被配置成用于以“牢固”或稳固的交互来接合部位(例如，患者的嘴部)或与其相关联的对象(例如，牙齿)(例如，夹板250与患者的牙齿接合并且不会相对于患者的嘴部移动)。由于夹板250不会相对于部位(例如，患者的嘴部)移动，因此夹板250的放置是已知的，并且因此可以被配置成提供基准标记(例如，已知的原点或坐标)，可以使用该基准标记来例如引导手术进行设备对部位、与部位相关联的对象进行准备或者执行对象相关手术。在一方面中，夹板250被配置为是“可普遍适用的”(例如，能够与诸如任何患者的嘴部之类的任何部位形成稳固接合)，或至少跨特定范围的部位可适用(例如，一个尺寸适合于某个体型或年龄的患者)。为了确定基准标记，根据本公开的一个方面，夹板250可与诸如患者的牙齿或颌部之类的部位接合，并且随后可以使用例如CT或任何其他适当成像技术(诸如例如，MRI)来对患者的颚骨结构进行成像。

[0057] 更具体地，本申请的主题的一个基本前提是引导式口腔/颌面部系统仅仅是将对象(例如，患者的颌部或嘴部、或者诸如木片之类的非人类/非解剖的对象)的任何移动考虑在内的系统的一个示例，其中，要素、对象、植入物、或冠状物(例如，牙齿或要被植入在木片中的钉子)将精确地被操纵。因此，要解决的问题是如何确定手术进行设备应该行进的路径以便在部位处或与同其相关联的对象有关地执行对象相关手术，以及如何适当地调整该路径以便由手术进行设备在对象/部位移动时重新建立相对于该对象/部位的交互的期望取向。在此情况下，“部位”或与其相关联的“对象”可以是可移动的任何物体——它可以是移除过智齿、执行过根管治疗、安装过牙冠、或植入过植入物的患者的嘴部，或者接纳有钉子的木块。

[0058] 本领域的技术人员还将领会，能以许多不同方式将夹板250配置成用于完成如本文中所讨论的期望功能。例如，取决于部位的状况，能以适当的方式将夹板250刚性地附接至该部位或该部位处的对象。也就是说，例如，如果患者具有能够支撑夹板250的某颗坚固牙齿，则可以利用粘合剂或利用适当夹具将夹板250附接至该牙齿。对于无齿患者(例如，没有牙齿)，可以将骨钉钻孔通过夹板250并且进入患者的颚骨结构中，以将夹板250稳固地固定到位。还可以使用例如适当的骨螺钉来将夹板250附接至任何患者的颚骨结构。在一方面中，只要夹板250刚性地保持在适当位置，夹板250相对于部位(例如，患者的嘴部)的定位就可不关键或不重要。随后可将基准标记(未示出)附接至夹板250或以其他方式并入夹板250，其中，基准标记可被配置成具有在三维空间中唯一地限定该基准标记的几何结构或者其他特性或特征(例如，以使得基准标记易于在由患者的颚骨结构表示的部位的图像中被识别)。在此类实例中，基准标记可由例如可以在图像(例如，CT或MRI)中清楚地限定的不透射线材料组成。

[0059] 在一个实例中，手术进行设备150与铰接臂构件350(例如，机器人臂)接合，该铰接臂构件350确定手术进行设备150的运动范围。在此类实例中，引导设备200可进一步包括在夹板250与手术进行设备150和/或臂构件350之间进行通信的通信元件400和/或控制器设备450。例如，通信元件400可包括经由公共基座180将夹板250连接至手术进行设备150/臂构件350的机械连杆。也就是说，通信元件400可包括例如机械跟踪臂，该机械跟踪臂在一端处附接至与对象/部位接合的夹板250并且在相对端处附接至基座180。在一些实例中，臂可利用包括运动学支承的附接机构(刚性地并且以已知的、可重复的方式)附接至夹板250。

[0060] 经由该附接机构和夹板250以此种方式附接至部位/对象，通信元件400向控制器设备450(不论是恒定地、选择性地还是以其他方式在必要时)提供关于该部位/对象的位置(例如，相对于基准标记)的数据，该控制器设备450进而使用该数据来引导或控制手术进行设备150/臂构件350，同时在部位/对象移动的情况下仍然提供对其的准确引导(例如，由控制器设备450参照所传输的基准标记的位置来控制和引导手术进行设备150/臂构件350)。然而，本领域技术人员将会领会，夹板250和/或通过其确定的基准标记能以许多不同的方式对控制器设备450和/或手术进行设备150/臂构件350通信。例如，基准标记可经由通信元件400而对控制器设备450和/或手术进行设备150/臂构件350通信，该通信元件400包括无线收发器、硬连线连接、光学通信系统或任何其他合适的机制，不论在性质上是电气的、机械的、机电的还是光学的。在任何实例中，控制器设备450(例如，如图2和图3中所示出的计算机设备)被配置和布置成用于从具有设置在其中或与其接合的夹板250的部位(例如，患者的嘴部)的图像确定与基准标记相关联的数据，并且用于将与基准标记相关联的引导适当地传输至手术进行设备150/臂构件350。

[0061] 在一方面中，控制器设备450可进一步被配置成用于接收部位(例如，其中具有夹板250的患者的颚骨结构)的图像。在一些实例中，控制器设备450可进一步被配置成用于作为手术规划设备来起作用，并且被配置成能够执行可包括软件、硬件或其组合的手术例程。因此，手术例程允许从业人员基于捕获的图像(不论二维还是三维)创建例如虚拟手术计划，并且结合所规划的对象相关手术来操纵部位的(多个)图像，以便基于这些(多个)图像、结合计算机化的模型来开发针对部位/对象的虚拟手术计划或对适当手术的确定。在一些方面中，如本领域技术人员将会领会，为了将手术参数与基准标记相关联，可以例如关于坐标系(相对坐标系或绝对坐标系)而创建手术例程、虚拟手术计划和/或手术确定。由此，虚拟手术计划与基准标记配准并且相对于基准标记形成。在其他方面中，控制器设备450可包括外围设备(例如，与例如3D护目镜结合的轨迹球或操纵杆，全部未示出)，以辅助或以其他方式准许关于(多个)图像而对与手术相关联的因子进行的虚拟操纵，以便例如将诸如(多个)牙种植体之类的对象相对于彼此或者相对于部位或邻近的对象(诸如邻近的牙齿)对齐，以将诸如牙齿之类的对象塑形成用于接纳牙冠，以执行根管治疗，以移除智齿，和/或以将(多个)牙种植体相对于颚骨结构对齐。控制器设备450可进一步被配置成用于根据需要或根据期望手动地、自动地或半自动地指引或执行此类操纵。因为能以类似于(多个)图像的方式操控(多个)虚拟因子，所以(多个)虚拟因子的取向、方向或放置可表示因子相对于部位(例如，患者的颚骨结构)的期望实际放置，由此提供用于规划对象相关(例如，口腔/颌面部)手术的直观界面。

[0062] 在其中使用夹板250/基准标记方式的方面中，一旦通信元件400(臂)经由附接机构的运动学支承附接至夹板250、或以其他方式进入到通信中并与其配准，部位/对象(例如，患者)便自动地与系统100配准。例如，通信元件400可不与夹板250/运动学支承物理地接合，但可通过无线通信、通过光学通信、或通过不需要物理接合的任何其他通信系统与其进行通信。也就是说，基准标记是从部位/对象(例如，患者的颚骨结构)的(多个)图像自动确定的，并且其在物理空间中的对准和位置由于提供臂与夹板250之间的通信的运动学支承而是已知的。然而，本领域的技术人员将会领会，可以实现不一定需要基准标记的其他对准方式。例如，在一些实例中，可以实现表面匹配技术。更具体地，可以在捕获的(多个)图像中将部位(例如，患者的颚骨结构)操纵成3D配置。合适的扫描设备(例如，实体指针或者诸如超声换能器或OCT(光学相干断层扫描)扫描器之类的其他成像设备可附接至臂构件350的末端执行器，以使得臂构件350的尖端能够扫描部位(例如，患者的颚骨结构)以便将捕获的和所操纵的(多个)图像与对该部位的实际扫描“表面匹配”。

[0063] 本领域的技术人员将进一步领会，能以不同方式完成经由控制器设备450进行的将基准标记与部位(例如，患者的解剖结构)相关联。例如，就图像(例如，CT扫描)与基准标记的配准而言，如先前所讨论，一种方法可涉及对部位(例如，患者的颌部结构)连同处于适当位置的基准标记进行成像，其中，患者随后将基本上立即经受手术。此类方案例如在减小由患者对从业人员的访问的次数方面可以是有益的。然而，在一些实例中，从业人员可能不具有现成的成像能力，或可能偏好在实施手术之前仔细确定虚拟手术计划。在这两种实例中，将可能要求患者在稍后时间返回到从业人员处。相应地，在此类情形下，可以在没有处于适当位置的基准标记的情况下对患者的颌部结构执行术前成像过程(例如，CT扫描)(例如，从业人员可以通过其确定虚拟手术计划的“正常”扫描)。因此，可以例如在从业人员的地点处或在专用扫描/成像中心处执行这种术前成像过程。随后，就在执行对象相关(例如，口腔/颌面部)手术之前，并且在(多个)基准标记与部位(例如，患者的颌部结构)接合的情况下，从业人员可捕获该部位的另一图像(例如，CT扫描、全景x射线、或两个单一x射线)。因此，控制器设备450还可被配置成用于使术前图像(用于确定虚拟手术)与图像“之日”相关，以便相对于原始术前图像而配准(多个)基准标记。如本领域的技术人员将会领会，可在硬件、软件或其组合中实现此类配准或相关的过程。然后，如本文中以其他方式所公开，可以继续对象相关手术。

[0064] 在任何实例中，通信元件400被配置成用于以系统100已知的方式经由控制器设备450与臂构件350通信，以使得臂构件350的末端执行器的定位/移动特性也是已知的。因此，通信元件400与臂构件350之间的这种通信允许手术进行设备150相对于经由夹板250、运动学支承、通信元件400、控制器设备450以及臂构件350附接至部位/对象的基准标记(或相对于部位/对象的其他参照物)配准。以此种方式，通过控制器设备450规划的虚拟手术计划可关于基准标记(或有关患者的其他参照物)来完成，并且因此被翻译或以他方式传输至系统
100以用于指引手术进行设备150。

[0065] 手术进行设备150设置在臂构件350(机器人臂)的末端执行器中或以其他方式与臂构件350的末端执行器(机器人臂)接合。臂构件350可被配置成例如用于提供六个自由度并且还可以被配置成用于限制或以其他方式控制手术进行设备150的移动。进一步地，在一个示例中，臂构件350可具有微型平行结构，手术进行设备150固定到该微型平行结构上，并且在不处于进行手术的模式时，手术进行设备150被允许具有完全的移动自由度。由于手术进行设备150附接至臂构件350的末端执行器，因此手术进行设备150的部位/对象交互部分(例如，切割/钻孔/研磨/消融尖端)500(参见例如，图1和图3)必须相对于臂构件350处于已知位置(例如，对于系统100是已知的)。在一些方面中，为了相对于基准标记而校准手术进行设备150的部位/对象交互部分500，可经由运动学耦合件将校准元件与手术进行设备150接合(例如，以已知的、可重复的方式刚性地安装到手术进行设备150)。本领域的技术人员将由此领会，随后可以利用各种尖端校准方法(例如，不动点等)来校准手术进行设备150的部位/对象交互部分500。一旦校准，就以已知且可重复的方式用手术进行设备150中的切割/钻孔/研磨/消融元件来代替校准元件，以使得与部位/对象交互部分500相关联的校准参数(例如，最远点位置和切割/钻孔轴)维持如被校准那样。

[0066] 在本公开的一个方面中，如本文中所讨论，系统100可被配置成使得部位/对象交互部分500或手术进行设备150包括多个可互换的手术设备。例如，在一个实例中，手术设备是对象移除设备(例如，牙齿移除设备)，并且对象相关手术是对象移除手术(例如，牙齿移除手术)。更具体地，在此类实例中，对象移除设备是消融设备，并且对象相关手术是智齿移除手术。在另一方面中，手术设备是钻孔设备或研磨设备，并且对象相关手术是根管治疗手术。在又一方面中，手术设备是研磨设备，并且对象相关手术是为了接纳牙冠而对诸如牙齿之类的对象进行准备。

[0067] 在相对于部位/对象(例如，患者)的对准被建立并被系统100知晓并且虚拟手术计划通过控制器设备450被开发的情况下，随后可以通过从业人员将手术进行设备150朝向部位(在手术期间具有与其接合的夹板250的患者的嘴部)移动来开始手术(例如，切割/钻孔/植入/研磨/消融)。在此类实例中，控制器设备450被配置成用于经由臂构件350来控制手术进行设备150的移动，以使得从业人员的动作仅仅将部位/对象交互部分500(例如，切割/钻孔/研磨/消融元件)移动至相对于如由控制器设备450确定并由虚拟手术计划规定的部位的适当的起始位置以供进行手术，该部位诸如患者的颚骨结构。一旦切割/钻孔/研磨/消融元件处于控制器设备450规定的位置，随后就可以开始手术的操作部分，其中，控制器设备450还可根据虚拟手术计划进一步规定手术进行设备150的其他参数，诸如例如，切割/钻孔/研磨/消融元件的操纵路径的取向以及从原点起沿该路径的切割/钻孔/研磨/消融距离。

[0068] 在这些实例中，本文中所公开的系统100的一个区别特征在于手术进行设备150不由从业人员引导，而是仅由从业人员沿经由虚拟手术计划确定且经由控制器设备450和臂构件350实现的手术路线推进。也就是说，系统100可被配置成用于将从业人员限制为相对于部位执行如通过虚拟手术计划确定且经由控制器设备450和臂构件350实现的手术，由此，控制器设备450根据从部位/部位结构(诸如，患者的颚骨结构)的(多个)图像创建的虚拟手术计划控制臂构件350(以及因此，手术进行设备150)的可允许移动。也就是说，控制器设备450/引导设备200被配置成用于物理地调节手术进行设备150的移动。例如，系统100可被配置成用于对臂构件350/手术进行设备150进行如通过触知/触觉反馈向从业者传达的受限移动，其中，例如，臂构件350/手术进行设备150可更容易根据虚拟手术计划移动，并且如果从虚拟手术计划偏离，则其更难以移动。然而，本领域的技术人员还将领会，臂构件350/手术进行设备150的物理结构用于根据虚拟手术计划提供完全受控的移动(例如，由于振动、部件挠曲和/或由从业人员施加的过大的力)，并且如此，系统100/可进一步被配置成用于向从业人员提供其他方式的触知/触觉反馈，诸如例如，经由偏离警告标记、或任何其他合适的音频和/或视觉机制。因此，系统100包括用于实际实现虚拟手术计划的配设件，并且由此在任何手术参数可能不准确的情况下促进更准确的手术，而不是仅仅警告从业人员。然而，本领域的技术人员还将领会，在一些实例中，系统100可进一步被配置成用于在没有从业人员的操纵的情况下通过经由控制器设备450对臂构件350/手术进行设备150进行的自动操纵自主地完成虚拟手术计划。

[0069] 如本文中所公开，在使用系统100来进行引导式口腔颌面部手术的一个示例性外科手术程序中，首先，夹板250(例如，衔口)附接至患者的牙齿，并且由此提供基准标记。然后，使用例如CT或任何其他适当的成像技术(例如，MRI)来对患者的颚骨结构进行成像(其中，夹板250处于适当位置并且与患者的牙齿接合)，并且与控制器设备450传达(多个)图像。控制器设备450可进一步被配置成能够执行手术例程，由此允许从业人员例如通过相对于捕获的(多个)图像中的智齿操纵虚拟手术进行设备150来开发针对患者的手术计划。一旦虚拟手术计划被创建，通信元件400就与夹板250接合(附接至患者的嘴部，其中患者被定位在合适位置以开始手术，或者对其间非物理通信的致动)。随后，在由从业人员(或经由控制器设备450自动地)经由如由臂构件350和控制器设备450引导的手术进行设备150使用该手术进行设备150的实际切割/钻孔/研磨/消融元件来完成如通过虚拟手术计划所规划和规定的手术之前，由从业人员(或由控制器设备450自动地)对臂构件350、手术进行设备150及其交互部分500进行校准。由于夹板250在校准期间和在手术期间保持附接至患者，因此夹板250/基准标记在手术期间也保持处于与引导设备200/控制器设备450的直接且连续的通信。如此，在手术期间，臂构件350、手术进行设备150及其交互部分500与夹板250/基准标记直接有关地被操纵。

[0070] 图4图示出根据本公开的替代方面的外科手术机器人系统100，其具有用于在机器人外科手术期间跟踪部位/对象运动的跟踪和引导布置110，其中，跟踪方面不与部位/对象物理地通信。跟踪和引导布置110和/或外科手术机器人系统100可被配置成用于并且容易适合于或可适于各种外科手术程序(例如，与部位/对象相关联的任何手术，诸如，颅骨外科手术，耳部、鼻部和喉部(ENT)外科手术，整形外科手术，或者与患者的解剖结构相关联的任何其他外科手术程序)。在特定方面中，跟踪和引导布置110包括例如混合式(例如，组合式)机械和光学跟踪和引导布置(参见例如，图4)或混合式机械和机电跟踪和引导布置，这些布置中的每种布置提供增加的移动自由度、最小化的视线要求、减少的干扰可能性等。然而，本领域技术人员将会领会，还构想了针对混合式跟踪和引导布置110的其他技术组合。

[0071] 一般而言，并且参考图4，跟踪和引导布置110包括部位/对象交互设备130，包括引导臂120和器械140(例如，外科手术器械)，该引导臂120诸如例如，铰接臂构件(例如，机器人臂)。器械140被配置成用于接合引导臂120的远端，并且适于在由引导臂120引导的同时与部位/对象(诸如，患者的颌面部解剖结构(例如，颌部或嘴部))交互或以其他方式通信。在一些方面中，部位/对象交互设备130在本文中可被称为“切割设备”、“钻孔设备”、“研磨设备”、“消融设备”、“部位准备设备”、“手术进行设备”等等，并且该指称旨在指示与引导臂
120接合的特定器械140。由此，在理解此类指称旨在指示部位/对象交互设备130的器械140元件被配置成用于经由引导臂120相对于侵入性部分或者机器人外科手术程序的至少部位/对象交互部分而被指引或引导(例如，以“准备”该部位/对象或者以其他方式与患者的颌部或嘴部进行交互)的情况下，部位/对象交互设备130和器械140可在本文中可互换地被称为被配置用于特定对应的目的或过程。还如先前所公开，各种器械140可被配置，以便由引导臂120/部位/对象交互设备130可互换地接纳。因此，跟踪和引导布置110可容易地适于会受益于由系统100的所公开的方面提供的引导的各种外科手术程序。

[0072] 在一些方面中，一个或多个致动器(未示出)可与引导臂120接合，并且可被配置并布置成用于协作以在由用户操纵时以六个自由度引导(例如，以特定方向(水平和/或垂直)平移，和/或绕轴旋转)引导臂120的远端从而完成外科手术程序。引导臂120还可以被配置成用于限制或以其他方式控制部位/对象交互设备130的移动，并由此限制或以其他方式控制器械140的移动。进一步地，在一些实例中，引导臂120可具有微型平行结构，器械140被固定到该微型平行结构并被允许具有完全的移动自由度。由于器械140包括或被附接至引导臂120的远端，因此部位/对象交互部分(例如，切割/钻孔尖端)是部位/对象交互设备130的器械140，并且器械140由此必须处于已知的(例如，系统100已知的相对于引导臂120的)空间位置。

[0073] 在一些方面中，经由引导臂120根据如由跟踪和引导布置110确定的空间关系来引导或指引器械140。以此种方式，跟踪和引导布置110还包括连接至铰接臂160的远端并可与其协作的检测器150以及耦合至部位/对象(诸如，患者的颌部或嘴部)的基准标记170。检测器150可以包括被配置成用于与基准标记170进行交互的光学检测器(例如，相机)或电磁检测器(例如，电磁发射器)以及被配置成用于与适当配置的基准标记170进行交互的其他类型的检测器(例如，声学检测器)。基准标记170可以是被配置成耦合至诸如患者的颌面部解剖结构(例如，颌部、嘴部)之类的部位/对象的夹板或其他接合构件。也就是说，在一个实例中，基准标记170被配置成以“牢固”或稳固的交互来接合部位/对象(例如，患者的嘴部或颌部)(例如，夹板与患者的牙齿接合并且不会相对于患者的嘴部移动)。在该实例中，由于夹板不会相对于部位/对象移动，因此可确定夹板在相对坐标系或三维空间(例如，X,Y,Z坐标系)中的初始空间位置。由此，夹板可以被配置成用于提供基准标记(例如，通过与夹板的稳固交互或者以其他方式与夹板相关联或附接至夹板而形成的已知的原点或坐标要素)，该基准标记可被用来例如在机器人外科手术期间经由引导臂120来引导部位/对象交互设备130的器械140。

[0074] 在一些方面中，部位/对象交互设备130的部位/对象交互部分/器械140可相对于基准标记170被配准或校准。例如，校准元件(未示出)可经由运动学耦合件与部位/对象交互设备130接合(例如，以已知的、可重复的方式刚性地安装到部位/对象交互设备130)。本领域的技术人员将由此领会，随后可以利用各种尖端校准方法(例如，不动点等)来校准部位/对象交互设备130的部位/对象交互部分/器械140。一旦被配准，就能以已知且可重复的方式利用部位/对象交互设备130中的切割/钻孔元件(器械140)来代替校准元件，以使得校准参数(例如，与交互部分/器械140相关联的最远点和轴的位置)维持为如被配准那样。

[0075] 在一方面中，基准标记170被配置为是“可普遍适用的”(例如，能够与诸如任何患者的解剖结构之类的部位/对象形成稳固接合)，或至少跨特定范围的部位/对象可适用(例如，一个尺寸适合于某个体型或年龄的患者)。为了确定与基准标记170相关联的参照原点，根据本公开的一方面，基准标记170(例如，夹板或其他接合构件)可与对象(诸如，患者的牙齿)接合，并且随后使用例如计算机断层扫描(CT)或任何其他合适的成像技术(诸如例如，磁共振成像(MRI))来对部位(诸如，患者的颚骨结构)进行成像。在此类实例中，基准标记170可由例如在例如通过CT或MRI获取的图像中可以清楚地限定的不透射线的材料组成，使得基准标记170在部位(诸如，患者的颚骨结构)的图像中是可容易地识别的，或者是以其他方式可检测的。由此，可以将基准标记170建立为例如相对坐标系或三维空间的参照原点。

[0076] 本领域的技术人员将会领会，能以许多不同方式将基准标记170配置成用于完成如本文中所讨论的期望功能。在一个方面中，可基于被实现在跟踪和引导布置110中的检测器150的类型来配置基准标记170。在检测器150是光学检测器的情况下，例如，基准标记170可包括反射标记(例如，在三维空间中唯一地限定基准标记170的几何结构或者其他特性或特征，使得该基准标记在部位的图像中容易被识别或者是以其他方式可检测或可跟踪的)，以供光学检测器150进行跟踪或以其他方式与其进行交互(参见例如，图4)。在另一示例中，在检测器150是电磁检测器的情况下，基准标记170可包括适当的传感器或发射器，以供电磁检测器150进行跟踪或以其他方式与其交互。

[0077] 相应地，在本公开的一些方面中，检测器150可经由铰接臂160而被配置成或者能够被定位成邻近于基准标记170，以便通过与基准标记170的近距离交互来跟踪部位/对象的移动。值得注意的是，图4中所图示的跟踪和引导布置110不被配置成使得检测器150与基准标记170物理地连接。相反，铰接臂160有利地被配置成用于将检测器150定位成邻近或接近基准标记170。例如，铰接臂160被配置成用于将检测器150定位在基准标记170若干厘米之内。以此种方式，部位/对象不被物理地栓系至手术机器人系统，并且检测器150可被定位在适合于与基准标记170进行交互的范围中，而没有在现有技术中遇到的限制中的一些限制，诸如例如，通信阻抗(例如，光学检测器情况下的视线的中断)、干扰、或检测器距基准标记的距离。

[0078] 铰接臂160可包括多个串接设置的区段162A-C，其中，相邻的区段162A-C由接头164A-B连接。接头164A-B可以是使得串接设置的区段162A-C中的每个区段都能够在相对坐标系或三维空间内可独立定位的(例如，可平移的、可移动的、可旋转的)运动学机构。在图4中，三个串接设置的区段162A-C被图示为：第一区段162A具有安装到基座180的近端，第二区段162B在近端处通过第一接头164A连接至第一区段162A的远端，并且第三区段162C在近端处通过第二接头164B连接至第二区段162B的远端。检测器150使用例如机械联动装置被连接至第三区段162C的远端。例如，可在第三区段162C的远端处和/或在第一区段162A的近端处(铰接臂160在该处被安装或以其他方式耦合至基座180)设置与接头164A-B类似的附加接头。另外，检测器150可被刚性地连接至第三区段162C的远端。以此种方式，对铰接臂
160的串接设置的区段162A-C中的一个或多个区段的操纵可使得检测器150能够相对于基准标记170枢转、移动和/或以其他方式被定位在期望的位置中。如本领域普通技术人员将注意到的，可在铰接臂160中利用比图4中所图示的数量更多或更少的数量的串接设置的区段和/或接头。

[0079] 在一些方面中，铰接臂160被安装至基座180，使得该铰接臂160与引导臂120经由基座180可操作地连接、耦合或进行通信。例如，铰接臂160和引导臂120可在近端处、在基座180处、或者在沿这些臂中的每个臂的长度的另一位置处机械地彼此链接。在其他方面中，铰接臂160可被安装至基座180，使得该铰接臂160与引导臂120相对于彼此以间隔开的关系被设置。无论如何，基座180可有利地可移动以方便在各种不同空间、患者位置(例如，仰卧、直立、斜躺)或外科手术需要等中使用。另外，铰接臂160和/或引导臂120可被安装至非可移动的基座(例如，静止平台，诸如，墙壁、天花板、地板等)。不论以何种方式来安装铰接臂160和/或引导臂120，得到的安装布置都可使得铰接臂160能够将检测器150定位成邻近于基准标记170，并且可允许部位/对象交互设备130的引导臂120指引器械140与诸如患者的颌面部解剖结构之类的部位/对象进行交互。

[0080] 如图4公开了其中检测器150和基准标记170被设置成彼此邻近而不是耦合在一起的跟踪和引导布置110，可基于从基准标记170与检测器150之间的交互得到的数据(例如，跟踪数据)来确定基准标记170与检测器150之间的空间关系。为了确定这两个组件之间的空间关系以及执行与用于机器人手术系统100的跟踪和引导相关联的其他功能，跟踪和引导布置110可进一步包括控制器设备450，该控制器设备450包括硬件处理器和存储器，该控制器设备450与跟踪和引导布置110的一个或多个组件可操作地接合。如图4中所图示，例如，控制器设备450经由通信元件(未示出)与至少检测器150、铰接臂160、引导臂120、部位/对象交互设备130以及器械140进行无线通信。在一些方面中，通信元件可以是无线收发器、硬连线连接或性质上不论是电气的、机械的、机电的、声学的还是光学的任何其他合适的机制。

[0081] 控制器设备450可包括从基座180分开地或与基座180集成地设置的专用计算机设备。控制器设备450可被配置成用于在所定义的相对坐标系或三维空间中确定与基准标记170相关联的参照点或原点，以：相对于基准标记170对检测器150进行铰接从而使得检测器
150被设置在邻近于基准标记170的期望位置中，一旦检测器150被铰接至期望位置中就确定检测器150在所定义的相对坐标系或三维空间中的空间位置，发起检测器150与基准标记
170之间的交互，从检测器150接收同该检测器150与基准标记170之间的交互有关的数据，并且基于该数据来确定基准标记170与检测器150之间的空间关系。

[0082] 在一些方面中，确定与基准标记170相关联的参照点或原点可通过在部位/对象处于所定义的相对坐标系或三维空间中的初始位置时对耦合至该部位/对象的基准标记170进行成像来完成。控制器设备450可被配置成用于通过与所利用的任何成像模态(例如，CT或MRI成像)进行对接来发起成像。(多个)图像或数据可被存储在与控制器设备450相关联的数据存储设备(未示出)中，并且可被用来将基准标记170在相对坐标系或三维空间内的初始位置建立为原点。

[0083] 在一些方面中，可通过相对于基准标记170来操纵串接设置的区段162A-C中的一个或多个区段来完成相对于基准标记170对检测器150进行铰接从而使得检测器150被设置在邻近于基准标记170的期望位置中。例如，可使用与控制器设备450相关联的外围设备(例如，与例如3D护目镜结合的轨迹球或操纵杆，全部未示出)来辅助或以其他方式准许对铰接臂160的串接设置的区段162A-C中的一个或多个区段的虚拟操纵。另外，机器人外科手术系统100的操作者可手动地操纵铰接臂160的串接设置的区段162A-C中的一个或多个区段，以将检测器150移动至期望位置中。

[0084] 在一些方面中，一旦检测器150被铰接至期望位置中，就可通过控制器设备450从一个或多个位置指示设备(例如，编码器)接收角关系通信来确定检测器150在所定义的相对坐标系或三维空间中的空间位置。更具体地，一个或多个位置指示设备(未示出)可与接头164A-B中的一个或多个接头接合，以用于指示在所定义的相对坐标系或三维空间中与这些接头接合的串接设置的区段162A-C之间的角关系。位置指示设备和控制器设备450可彼此通信，使得该一个或多个位置指示设备将所定义的相对坐标系或三维空间内的接头的角关系传输至控制器设备450。在检测器150被设置在第三区段162C的远端处的情况下，控制器设备450可被配置成用于基于被传送至该控制器设备450的每个接头164A-B的角关系以及基于诸如例如每个区段162A-C的长度之类的其他信息来确定检测器150的空间位置。涉及检测器150的空间位置的此类数据可被存储在与控制器设备450相关联的数据存储设备中。

[0085] 在一些方面中，一旦铰接臂160处于所定义的相对坐标系或三维空间中的期望位置，控制器设备450就可被配置成用于发起检测器150与基准标记170之间的交互。控制器设备450可与检测器150进行通信，并且可被配置成用于发起和/或致动检测器150的操作。例如，在检测器150是相机或其他图像捕获设备的情况下，控制器设备450可被配置成用于致动检测器150以按指定的帧速率来采集耦合至部位/对象的基准标记170的图像。在此类方面中，与控制器设备450相关联的外围设备可被配置成用于连续地辅助或以其他方式准许对铰接臂160的一个或多个串接设置的区段162A-C的虚拟操纵，以使得在检测器150与基准170之间维持最优间距(例如，若干厘米)。在其他此类方面中，检测器150与控制器设备450之间关于该检测器150与基准标记170之间间距的反馈通信可被配置成用于自动地辅助或以其他方式准许对铰接臂160的一个或多个串接设置的区段162A-C的虚拟操纵，使得在检测器150与基准170之间维持最优间距。

[0086] 在一些方面中，从检测器150采集的数据可被传送至控制器设备450，使得该控制器设备从检测器150接收同该检测器150与基准标记170的交互有关的数据。检测器150与控制器设备450可经由通信元件进行有线或无线通信。

[0087] 在一些方面中，为了确定基准标记170与检测器150之间的空间关系，控制器设备450可被配置成用于利用与基准标记170相关联的参照点或原点以及处于期望位置的检测器150的空间位置来确定其间的第一空间关系。随后，控制器设备450可被配置成用于利用从检测器150采集的图像来跟踪基准标记170在所定义的相对坐标系或三维空间中的移动。
例如，控制器设备450可被配置成用于将关于与基准标记170相关联的原始参照点或原点的数据与由检测器150采集的后续数据进行比较，以便确定基准标记170的空间位置是否已经改变。根据检测器150的已知的空间位置来使用该比较，控制器设备450可确定基准标记170与检测器150之间的改变的空间关系。以此种方式，可由检测器150连续地跟踪部位/对象的移动。

[0088] 另外，如先前所公开，外科手术机器人系统100或控制器设备450的各方面还可包括规划设备或以其他方式包括用于允许用户结合系统100的硬件和/或软件来开发虚拟手术计划的规划功能。在一些方面中，如将由本领域技术人员领会，可关于例如所定义的相对坐标系或(相对或绝对的)三维空间来创建虚拟手术计划，并且虚拟手术计划可被配置成用于将规划参数与基准标记170(或关于部位/对象的其他参照)相关联。控制器设备450可被配置成用于使部位/对象交互设备130和/或器械140与基准标记170配准。在一些方面中，规划参数可在外科手术程序的不同部分时或连续地在外科手术程序期间直接定义基准标记170(仍被附加到患者)与部位/对象交互设备130之间的空间关系。然而，如果部位/对象移动，则部位/对象交互设备130可能需要通过使器械140返回至部位/对象交互设备130/器械
140与基准标记170之间所定义的空间关系(如在虚拟手术计划中的特定点处所定义的)来补偿部位/对象的移动。在一些方面中，外科手术机器人系统100的操作者可在没有虚拟手术计划的辅助的情况下执行外科手术。

[0089] 如所公开，本公开的各方面构想了部位/对象交互部分500或手术进行设备150、或者器械140或部位/对象交互设备130在各种专用器械之间可以是可互换的，以使得可以利用同一系统100以合适地适配该系统100所需要的最小时间和复杂度容易地执行不同的外科手术程序。此类不同的手术包括但不限于例如，智齿移除手术、根管治疗手术、或用于为了接纳牙冠而准备牙齿的手术。

[0090] 不论是何种手术，利用本文中所公开的系统100的各方面来进行手术的方法包括例如：在基准设备与部位/对象(例如，患者嘴部被的牙齿)之间形成稳固且物理的交互，其中，被固定的基准设备形成基准标记。进一步地，形成虚拟手术(例如，牙齿移除、根管治疗、为了接纳牙冠的牙齿准备)计划，该虚拟手术计划详述关于相关部位/对象(诸如，患者的颌面部解剖结构)的手术。在任何实例中，虚拟手术计划是与基准标记配准的并且相对于基准标记形成的。响应于与引导设备进行通信的控制器设备并且相对于基准标记，利用引导设备来物理地调节手术进行设备的移动，该引导设备与手术进行设备可操作地接合。引导设备被配置成用于根据虚拟手术计划并且对应于由用户对手术进行设备的物理操纵来物理地调节手术进行设备的移动，以执行手术。在手术期间，如果由用户对手术进行设备的物理操纵导致该手术进行设备从虚拟手术计划偏离，则经由手术进行设备向用户提供触知或触觉反馈。

[0091] 此类方法可进一步包括相对于基准标记来对目标主题进行成像，以促进虚拟手术计划与基准标记的配准。进一步地，提供触知/触觉反馈的步骤可进一步包括允许根据虚拟手术计划的手术进行设备的移动并物理地阻止从虚拟手术计划偏离的手术进行设备的移动。在一些实例中，提供触知反馈进一步包括：如果手术进行设备的移动从虚拟手术计划偏离，则使手术进行设备振动。

[0092] 如本文中所另外公开，在一些实例中，与基准设备进行通信的引导设备也与其物理地有关。然而，在其他实例中，引导设备能以物理或非物理的通信而与基准设备接合。

[0093] 图5示意性地图示出合适地适于对象(例如，智齿)移除手术(尤其是消融探针尖端108具有适合用于将其连接至手术进行设备150/部位/对象交互设备130的结构的情况)的系统100的一个示例。消融能量104’(例如，微波能量、RF能量、不可逆电穿孔、冷冻消融、超高强度超声、激光、化学反应、热量或热尖端(例如，具有任何热源的尖端，该热源包括但不限于，灯泡、烙铁或蒸汽热)和/或机械能量)从生成器104流动通过消融探针尖端108并向外流动至消融中心105(消融的焦点)。消融探针尖端108可插入穿过牙龈组织122并可插入到齿芽123的中间。消融中心105在消融探针尖端108的插入端处，以使得当消融探针尖端108的插入端在手术期间被定位成处于预定义的角(φ)和预定义的深度(x)时，消融中心105基本上与齿芽123的中间重合或与其重叠。在一些方面中，消融探针尖端108包括用于物理地限制消融探针尖端108进入齿芽123中的深度的机械止动结构140(例如，带、突出物、肩部)，但是，利用由系统100所提供的引导，该机械止动结构可以不是必需的。消融探针尖端108可以是足够尖锐的和/或可以是足够坚固的，以使得消融探针尖端108可以是“自我引入”的或者是容易被推进穿过牙龈组织122的。本领域技术人员还将领会，消融探针尖端108或以其他方式的手术进行设备150/部位/对象交互设备130可包括能够完成对象(诸如，牙齿或齿芽)的移除的其他设备。例如，如本文中所另外公开，代替用于移除对象(诸如，智齿或智齿齿芽)的消融探针尖端，或者除该消融探针尖端之外，还可以实现钻孔设备或研磨设备。在此方面中，系统100由此被配置成用于并被布置成用于物理地调节消融设备(消融探针尖端
108)的移动。而且，在一些方面中，系统100被配置成用于经由引导设备物理地调节对象移除设备(例如，消融设备)的移动，该引导设备包括与对象移除设备物理地接合的臂构件，其中，引导设备响应于控制器设备而根据虚拟手术(例如，智齿移除或消融)计划引导由用户对对象移除设备的物理操纵。

[0094] 图6A至图6D示意性地图示出对象相关手术，诸如，根管治疗手术。当需要此类手术时，空腔已经穿透到牙齿中，使得牙齿内的牙髓/神经受到感染并给患者造成痛苦(参见例如，图6A)。在此类实例中，根管治疗手术涉及利用钻孔设备在牙齿中钻孔，以接入牙根内的牙髓/神经(参见例如，图6B)。一旦接入，牙根内的牙髓/神经就由研磨设备从牙根挫出或研磨出(参见例如，图6C)。随后以填充材料来填充中空化的牙齿，以使得牙齿可以保持完整而没有任何神经痛(参见例如，图6D)。在此方面中，系统100由此被配置成并被布置成用于物理地调节特定器械或部位/对象交互设备(例如，钻孔设备或研磨设备)的移动。而且，在一些方面中，系统100被配置成用于经由引导设备来物理地调节特定器械或部位/对象交互设备(例如，钻孔设备或研磨设备)的移动，引导设备包括与该特定器械或部位/对象交互设备物理地接合的臂构件，其中，引导设备响应于控制器设备而根据虚拟手术(根管治疗)计划引导由用户对特定器械或部位/对象交互设备的物理操纵。

[0095] 图7A和图7B示意性地图示出涉及为了牙冠放置而进行对象(例如，牙齿)准备的手术。也就是说，当牙齿中的空腔充分被推进时，牙医可利用诸如研磨设备之类的对象准备设备来移除牙齿的部分(参见例如，图7A)，并且以瓷(或锆等)牙冠来代替被移除的部分(参见例如，图7B)。在此方面中，系统100由此被配置成并被布置成用于物理地调节特定器械或部位/对象交互设备(例如，诸如研磨设备之类的对象准备设备)的移动。而且，在一些方面中，系统100被配置成用于经由引导设备来物理地调节特定器械或部位/对象交互设备(例如，诸如研磨设备之类的对象准备设备)的移动，引导设备包括与该特定器械、部位/对象交互设备、或对象准备设备物理地接合的臂构件，其中，引导设备响应于控制器设备并且根据虚拟手术(为了牙冠放置而对牙齿进行的准备)计划而引导由用户对特定器械、部位/对象交互设备、或对象准备设备的物理操纵。

[0096] 在一些方面中，系统100/控制器设备450可以在用于为了牙冠放置而进行对象(诸如，牙齿)准备的过程中使用，从而规划以定制3D形状对对象材料或牙齿材料的移除(虚拟手术计划)(例如，对经研磨的牙齿的虚拟雕刻)。系统100随后被用来引导(或自主地或利用无人开关(dead-man switch))诸如研磨设备之类的对象准备设备从诸如牙齿之类的对象移除指定的材料，以使得手术后对象(牙齿)以与虚拟手术计划对应的方式被雕刻。在一些方面中，系统100(或其对象准备设备)还可以被用来碾磨或以其他方式从一块锆(或瓷等)形成定制形状的牙冠，包括对应的容器，以使得牙冠中的容器与由研磨设备进行的材料移除之后剩余的经雕刻牙齿形状匹配。如果必要或期望，则在一些实例中，口腔内扫描可被用作用于虚拟手术计划准备的预操作成像。

[0097] 本公开所属领域的技术人员在得益于上述描述和相关联附图呈现的教示之后将想到本文陈述的很多修改和其他方面。因此，应当理解，本公开不限于所公开的具体方面，并且修改和其他方面旨在包括在所附权利要求书的范围内。尽管本文中采用特定术语，但这些术语仅在通用意义和描述性意义上使用而不出于限制性目的。

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