瞄準整形外科裝置的標記的制作方法
【專利摘要】一種用于瞄準整形外科植入物的標記的方法包括將整形外科植入物植入身體中。整形外科植入物具有限定用于瞄準的兩個或更多個位置的至少一個標記，以及位于離兩個或更多個位置中的至少一個的已知距離處的第一磁傳感器。方法包括：使用標記識別器來識別位置中的一個，標記識別器具有第二磁傳感器和磁場發生器中的至少一個；將貫穿元件安裝在至少一個標記中；以及使用標記識別器來識別第二位置。
【專利說明】瞄準整形外科裝置的標記
[0001]與相關申請的交叉引用
本申請要求2011年5月6日提交的名稱為“Targeting Landmarks of OrthopaedicDevices (瞄準整形外科裝置的標記)”的美國臨時申請N0.61/483，228的優先權和全部益處，該申請的全部內容通過引用而結合在本文中。
【技術領域】
[0002]本公開涉及瞄準整形外科裝置的標記。
【背景技術】
[0003]在處理許多損傷或狀況時使用了整形外科裝置。例如，處理某些骨折包括使用可植入的整形外科板和/或可植入的整形外科釘和各種骨螺釘或銷來穩定骨的選定部分和/或碎片。作為另一個示例，可熔合關節，或者使用利用骨螺釘或銷固定的板和/或釘，以別的方式使關節固定不動。
[0004]在一些情況下，瞄準整形外科植入物的隱藏的標記是必要或有益的。例如，一些程序包括將骨螺釘或銷置于植入的整形外科裝置的選定孔口中。在一些情況下可通過使用射線成像來實現這種瞄準。不幸的是，由于各種原因，射線成像可能是不合乎需要的。例如，暴露于成像過程中使用的輻射能可對患者以及處理患者的那些人或者協助處理患者的那些人有害。另外，射線成像可為昂貴和耗時的，而且可能不準確，或者不如期望的那樣準確。 [0005]目前的進步看到越來越多地在骨板和釘中使用標記，諸如帶槽口的孔和組合孔。這些所謂的組合孔可包括部分帶螺紋的部分和無螺紋部分，無螺紋部分用于沿特定方向壓縮骨。已經使用鉆導引件或其它機械瞄準裝置來瞄準這些組合孔內的不同的孔位置，但這些方法耗時，而且外科醫生在手術期間操縱機械瞄準裝置是困難的。
[0006]目前，已經采用整形外科植入物的基于電磁的瞄準來確定植入的整形外科裝置的工具和裝置(諸如標記)的相對位置和定向。例如，可通過使用電磁瞄準系統(諸如由SMITH & NEPHEW?提供的TRIGEN? SURESH0T?遠側瞄準系統)來瞄準植入的髓內釘的遠側鎖定孔，以進行鉆削和用鎖定螺釘固定。但是，尚未使用這些瞄準系統來瞄準例如組合孔或帶槽口的孔內的多個孔位置，以允許外科醫生對骨螺釘或銷實現最佳定位，以對骨折部進行受控制的壓縮。
【發明內容】
[0007]在一個一般方面,可使用一種貓準系統來貓準整形外科植入物的標記的特定位置。標記可為孔，并且可使用瞄準系統來瞄準孔中的多個不同位置中的一個。
[0008]在另一個一般方面，一種設備包括一個或多個處理裝置和存儲指令的一個或多個存儲裝置，當一個或多個處理裝置執行指令時，指令可運行來使一個或多個處理裝置執行操作。操作包括接收來自相對于整形外科植入物位于已知位置處的磁傳感器的信號，整形外科植入物限定準許貫穿元件進入的孔，孔被限定成準許貫穿元件在孔中的兩個或更多個目標位置處進入。操作包括選擇兩個或更多個目標位置中的第一目標位置。操作包括基于信號來確定標記識別器相對于第一目標位置的位置。操作包括指示標記識別器相對于第一目標位置的位置。
[0009]實施例可包括以下特征中的一個或多個。例如，兩個或更多個目標位置包括孔的帶螺紋區域中的目標位置和孔的無螺紋區域中的目標位置。基于信號來確定標記識別器相對于選定第一目標位置的位置包括:訪問關于整形外科植入物的特性的信息；以及訪問關于磁傳感器相對于整形外科植入物的位置的信息。進一步基于關于整形外科植入物的特性和磁傳感器相對于整形外科植入物的位置的信息來確定標記識別器相對于第一目標位置的位置。操作包括:接收來自磁傳感器的第二信號；基于第二信號來確定標記識別器相對于兩個或更多個目標位置的第二目標位置的位置；以及指示標記識別器相對于第二目標位置的位置。指示標記識別器相對于第一目標位置的位置包括指示用于安裝非鎖定緊固件的位置，并且指示標記識別器相對于第二目標位置的位置包括指示用于安裝鎖定緊固件的位置。 [0010]實施例還可包括以下特征中的一個或多個。例如，操作包括:接收來自磁傳感器的第二信號；基于第二信號來確定標記識別器相對于第二孔中的第二目標位置的位置；以及指示標記識別器相對于第二目標位置的位置。第一目標位置相對于孔的中心位置偏移。孔被限定成包括伸長區域和圓形區域。圓形區域具有直徑，伸長區域包括長度和寬度，并且長度大于直徑。兩個或更多個目標位置包括伸長區域的中心點和圓形區域的中心點中的至少一個。選擇第一目標位置包括接收用戶輸入，以及基于用戶輸入來選擇第一目標位置。選擇第一目標位置包括:訪問指示骨壓縮量的信息；以及選擇貫穿元件的插入將在此處引起骨壓縮量的位置作為第一目標位置。
[0011]在另一個一般方面，一種用于促進骨壓縮程序的方法包括使用電磁瞄準系統來確定器械相對于目標位置的位置，目標位置位于限定在整形外科植入物中的孔中，孔被限定成準許貫穿元件在孔中的兩個或更多個位置處進入。方法包括在顯示裝置上顯示整形外科植入物、孔和目標位置的圖。該方法包括在顯示裝置上指示器械相對于目標位置的位置。方法包括在顯示裝置上指示對應于目標位置的對骨折部的壓縮量。
[0012]實施例可包括以下特征中的一個或多個。例如，方法進一步包括接收用戶輸入，以及響應于接收用戶輸入，使目標位置從兩個或更多個位置的第一位置變成兩個或更多個位置的第二位置。接收用戶輸入包括接收指示指定的骨壓縮量的用戶輸入。使目標位置從兩個或更多個位置的第一位置變成兩個或更多個位置的第二位置包括:確定貫穿元件的插入將在此處引起指定的骨壓縮量的位置作為第二位置；以及在顯示裝置上指示器械相對于第二位置的位置。
[0013]在另一個一般方面,一種系統包括電磁場發生器和限定至少一個孔的整形外科植入物，孔限定用于接收貫穿元件的兩個或更多個目標位置，整形外科植入物具有磁傳感器，磁傳感器相對于兩個或更多個位置中的至少一個位于已知位置處。系統包括標記識別器和控制單元。控制單元構造成:選擇兩個或更多個位置中的一個作為目標位置；接收來自磁傳感器的信號；基于接收到的信號來確定標記識別器相對于目標位置的位置；以及指示標記識別器相對于目標位置的位置。
[0014]在另一個一般方面,一種用于貓準整形外科植入物的標記的方法包括:將整形外科植入物植入身體中，整形外科植入物具有限定用于瞄準的兩個或更多個位置的至少一個標記，以及位于離兩個或更多個位置中的至少一個的已知距離處的第一磁傳感器；使用標記識別器來識別位置中的一個，標記識別器具有第二磁傳感器和磁場發生器中的至少一個；以及將貫穿元件安裝在至少一個標記中；以及使用標記識別器來識別第二位置。
[0015]實施例可包括以下特征中的一個或多個。例如，方法進一步包括將第二貫穿元件安裝在至少一個標記中。標記是包括伸長部分和圓形部分的孔。伸長部分包括長度和寬度，并且圓形部分具有直徑，并且長度大于直徑。兩個或更多個位置可包括伸長部分的中心點和圓形部分的中心點中的至少一個。貫穿元件包括非鎖定螺釘，并且第二貫穿元件包括鎖定螺釘。植入物是釘和板中的至少一個。
[0016]在另一個一般方面，一種用于貓準限定在整形外科植入物中的孔的方法包括:將整形外科植入物植入身體中，整形外科植入物包括:限定至少一個孔的骨板，孔限定用于瞄準的兩個或更多個位置；以及位于離兩個或更多個位置中的至少一個的已知距離處的第一磁傳感器；使用標記識別器來識別位置中的一個，標記識別器具有第二磁傳感器和磁場發生器中的至少一個；將非鎖定緊固件安裝在位置中的一個上；使用標記識別器來識別至少一個孔的第二位置；以及將鎖定緊固件安裝在至少一個孔的第二位置上。
[0017]實施例可包括以下特征中的一個或多個。例如，孔包括伸長部分和圓形部分。兩個或更多個位置包括伸長部分的中心點和圓形部分的中心點中的至少一個。
[0018]在另一個一般方面，一種用于瞄準具有多個孔位置的孔的方法包括將整形外科植入物植入患者體內，整形外科植入物包括:整形外科板和髓內釘中的至少一個，其限定至少一個孔，孔限定用于瞄準的兩個或更多個孔位置、伸長部分和至少部分帶螺紋的圓形部分；以及設置在離孔位置中的至少一個的已知距離處的第一磁傳感器；使用標記識別器來識別伸長部分中的孔位置中的至少一個，標記識別器包括第二磁傳感器和磁場發生器中的至少一個；將非鎖定螺釘安裝在伸長部分中的孔位置中的至少一個中；使用標記識別器來識別圓形部分中的孔位置中的至少一個；以及將鎖定螺釘安裝在圓形部分中的孔位置中的至少一個上。
[0019]實施例可包括以下特征中的一個或多個。例如，方法進一步包括聯接到植入物上的兩個或更多個骨或骨碎片，并且安裝非鎖定螺釘包括壓縮骨或骨碎片。方法進一步包括在安裝鎖定螺釘之后移除非鎖定螺釘。第一磁傳感器位于下者中的至少一個中:板或釘中的穴口、板或釘中的凹部、探測器和聯接到板或釘上的器械。
[0020]在另一個一般方面，一種用于瞄準限定多個孔位置的孔的方法包括:提供整形外科植入物組件，整形外科植入物組件具有:整形外科板，整形外科板限定至少一個第一孔、第二孔和第三孔，第一孔限定用于瞄準的兩個或更多個孔位置以及伸長部分和螺紋圓形部分；以及位于離孔位置、第二孔和第三孔中的至少一個的已知距離處的第一磁傳感器；將整形外科植入物組件植入患者體內，使得第二孔和第三孔中的各個定位在骨折部的相對的側；將第一貫穿元件安裝在第二孔和第三孔中的一個中，以接合骨；使用具有第二磁傳感器和磁場發生器中的至少一個的標記識別器來識別伸長部分中的孔位置中的至少一個；將非鎖定螺釘安裝在伸長部分中的孔位置中的至少一個上；以及將第二貫穿元件安裝在第二孔和第三孔中的另一個和帶螺紋圓形部分中的一個中。
[0021]實施例可包括以下特征中的一個或多個。例如，方法進一步包括識別帶螺紋圓形部分中的孔位置中的至少一個。第一貫穿元件和第二貫穿元件包括鎖定螺釘。[0022]在另一個一般方面，一種用于壓縮骨折部的方法包括:將整形外科植入物植入患者體內，整形外科植入物包括至少一個裝置和相關聯的第一磁傳感器；使用標記識別器來識別裝置中的特定位置，標記識別器包括第二磁傳感器和磁場發生器中的至少一個；以及將貫穿元件安裝在裝置中的特定位置上。
[0023]實施例可包括以下特征中的一個或多個。例如，識別裝置中的特定位置包括將壓縮值輸入計算機中。方法進一步包括在將貫穿元件安裝在特定位置上期間，使整形外科植入物沿軸向或沿橫向移動。方法進一步包括在將貫穿元件安裝在特定位置上之后，使整形外科植入物沿軸向或沿橫向移動。輸入壓縮值包括下者中的至少一個:改變用戶界面上的視覺指示器的位置；以及觸碰指示箭頭。至少一個或多個壓縮值與視覺指示器和指示箭頭中的至少一個相關聯，并且響應于視覺指示器的改變位置和對指示箭頭的觸碰中的一個而改變。視覺指示器位于裝置的內部。植入物包括釘或板。方法進一步包括在安裝第一貫穿元件之前安裝第二貫穿元件。第一貫穿元件和第二貫穿元件安裝在相對的骨碎片中。第一傳感器位于探測器和釘中的至少一個中。
[0024]在另一個一般方面，一種用于壓縮骨折部的方法包括:將整形外科植入物植入患者體內，整形外科植入物包括至少第一非橢圓形孔、第二非橢圓形孔和相關聯的第一磁傳感器；使用標記識別器來識別與第一非橢圓形孔的中心點隔開的位置，標記識別器包括第二磁傳感器和磁場發生器中的至少一個；將第一貫穿元件安裝在所述位置上，以壓縮骨折部；使用標記識別器來識別與第二非橢圓形孔的中心點隔開的第二位置；以及將第二貫穿元件安裝在第二位置上，以進一步壓縮骨折部。
[0025]實施例可包括以下特征中的一個或多個。例如，第一非橢圓形孔和第二非橢圓形孔包括帶螺紋孔、無螺紋孔或它們的組合中的一個。貫穿元件是非鎖定螺釘。壓縮為軸向或橫向。整形外科植入物是骨板。第一非橢圓形孔和第二非橢圓形孔包括圓形孔和正方形孔中的一個。
[0026]在另一個一般方面，一種用于使用電磁瞄準系統來促進骨壓縮程序的方法，電磁瞄準系統包括在顯示裝置上顯示整形外科植入物、與植入物相關聯的至少一個標記以及與標記相關聯的至少一個目標的圖像；以及在顯示裝置上顯示下者中的至少一個:用于調節對骨折部的壓縮量的在屏幕上的控制器；以及指示對骨折部的壓縮量的值。
[0027]實施例可包括以下特征中的一個或多個。例如，顯示指示對骨折部的壓縮量的值，并且該值包括輸入值和輸出值中的至少一個。輸入值是下者中的至少一個:度量、距離和骨壓縮量。值包括指示目標與標記的至少一部分的相對位置的輸出值。方法進一步包括接收輸入值，以及基于輸入值來改變目標的位置。方法進一步包括使由屏幕上的視覺指示器表示的標記識別器移動，以使標記識別器對齊與屏幕上的標記相關聯的目標。標記是孔和槽口中的至少一個。目標是螺釘的位置。顯示了一個或多個在屏幕上的控制器，并且方法進一步包括接收指示用戶與一個或多個在屏幕上的控制器的交互的數據，以及基于用戶與在屏幕上的控制器的交互來改變目標的位置。
[0028]在另一個一般方面，一種用于顯示圖形用戶界面的方法包括顯示包括孔和槽口中的至少一個的整形外科植入物的圖示，孔包括伸長部分和帶螺紋部分；以及顯示容許用戶使非鎖定螺釘的目標位置沿著伸長部分和槽口中的至少一個的縱向軸線移動的至少一個圖形裝置。
[0029]實施例可包括以下特征中的一個或多個。例如，方法進一步包括顯示下者中的至少一個:指示對骨折部的壓縮量的圖標；以及指示對骨折部的壓縮量的值。方法進一步包括:顯示一個或多個控制器；接收指示用戶與一個或多個控制的交互的數據；以及響應于用戶與一個或多個控制的交互來改變非鎖定螺釘相對于伸長部分或槽口的目標位置，從而改變對骨折部施加的壓縮量。
[0030]在附圖和下面的描述中闡述一個或多個實施例的細節。根據描述和附圖，以及根據權利要求，本公開的其它特征、目標和優點將是顯而易見的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1示出用于識別整形外科植入物的標記的系統。
[0032]圖1A是圖1的整形外科植入物的組合孔的示意圖。
[0033]圖2是圖1的整形外科植入物的示意圖，其示出傳感器組件。
[0034]圖3示出標記識別器的備選實施例。
[0035]圖4是用于瞄準標記的系統的透視圖。
[0036]圖5A-5C示出可使用標記識別器將貫穿元件置于組合孔內的各種順序。
[0037]圖6示出用于標記識別器的控制單元的示例性用戶界面。
【具體實施方式】
[0038]參照附圖，其中相同參考`標號指示相同元件，圖1示出用于識別標記的一個公開的系統10。系統10可包括控制單元12、磁場發生器16、標記識別器18和整形外科植入物組件28。系統10還可包括電連接到控制單元12上的顯示器14，以及可移除地附連到整形外科植入物組件28上的插入把手40。
[0039]控制單元12可包括硬件、軟件，或者硬件和軟件的組合。在圖1中將控制單元12描繪成臺式計算機，但可使用其它類型的計算裝置。作為示例，控制單元12可為臺式計算機、膝上型計算機、個人數據助理(PDA)、移動手持裝置、專用裝置或其它處理裝置。控制單元12控制磁場發生器16，并且通過線路或以無線的方式接收來自磁傳感器(例如，小型移動感應傳感器)的信號。控制單元12還可與一個或多個其它處理裝置通信。
[0040]磁場發生器16可為可從美國佛蒙特州彌爾頓Catamount路107號的Ascension技術公司獲得的裝置；加拿大安大略滑鐵盧Randall路103號的北方數字公司獲得的裝置；可從美國佛蒙特州科爾切斯特Hercules路40號的Polhemus獲得的裝置。當然，可使用其它發生器。作為示例，磁場發生器16可提供脈沖直流電磁場或交流電磁場。
[0041]系統10是磁空間跟蹤系統。為了說明，磁場發生器16可包括適當地布置的電磁線圈，電磁線圈在空間參考系中限定參考位置(例如，限定坐標系的正交軸X、Y、Z)。系統10還可包括一個或多個磁傳感器，磁傳感器附連到被跟蹤的物體上。磁傳感器可包括下者中的一個或多個，例如，感應線圈、霍爾效應傳感器、磁門磁場傳感器和磁阻傳感器。可容易地容納諸如其它類型的傳感器的其它變型。根據磁傳感器和由磁場發生器16產生的源場之間的磁耦合來確定磁傳感器的位置(例如，位置和/或角定向)。
[0042]磁場發生器16產生被磁傳感器感測到的空間磁場形狀或分布。磁傳感器響應于磁場而產生信號。控制單元12處理該信號，以確定相應的磁傳感器的位置(例如，位置和/或定向)，以及因此確定相應的磁傳感器安裝到其上的物體的位置。相對于空間參考系來確定位置，如上面提到的那樣，相對于磁場發生器16來限定空間參考系。控制單元12可使用坐標參考系和感測到的數據來產生包括位置信息(例如，位置信息和/或定向信息)的變換矩陣。
[0043]使用標記識別器18來瞄準標記，諸如整形外科植入物組件28上的標記。在一些實施例中，標記識別器18發射和/或檢測磁場，使得可確定其在空間參考系中的位置。標記識別器18可包括一個或多個磁傳感器，或者可包括場發生器。標記識別器18可包括任何數量的裝置。標記識別器18可為包括使用戶了解隱藏的標記的位置和定向的結構的裝置。例如，標記識別器18可包括鉆導引件、鉆套筒、鉆、鉆鼻、鉆桶、鉆卡或固定元件。在一些實施例中，結構指示標記的位置和定向可為具有開口的殼體，或者另一個其它結構。
[0044]在圖1中，標記識別器18是鉆套筒，并且包括傳感器20。標記識別器18可包括一個或多個鋸齒狀末端22、管24和把手26。管24也可被稱為襯套、筒體、導引件或鉆削/螺釘布置導引件。管24可接收鉆頭或其它工具。傳感器20相對于管24的軸線(諸如中心縱向軸線)具有固定位置。傳感器20相對于管24的固定位置和傳感器和軸線之間的已知偏移允許相對于磁場發生器16和/或系統中的另一個傳感器以六個自由度(例如，三個平移自由度和三個角度自由度)確定管的空間位置。可校準控制單元12，以針對傳感器20以及例如管24的端部的偏移距離和定向進行調節。標記識別器18和磁場發生器16可結合成單個構件。例如，磁場發生器16可結合在把手26內。
[0045]整形外科植入物組件28可包括植入物30和一個或多個磁傳感器。整形外科植入物組件28包括第一傳感器32。在圖1中，植入物30呈髓內釘的形式，但可使用其它類型的植入物。作為示例，植入物可為髓內釘、骨板、肩假體、髖假體或膝假體。相對于植入物30上的一個或多個標記來使第一傳感器32定向在預定位置上。作為示例，標記可為結構、空隙、凸起部、槽道、定位槽或缺口、凸緣、凹槽、部件、間隔件、梯級、孔口、膛孔、腔體、波紋、管道、間隙、凹口、小孔、通道、狹縫、孔或槽口。在圖1中，標記可包括貫穿孔31、帶槽口的孔(諸如帶槽口的孔33)，以及組合孔(諸如組合孔35)。第一傳感器32相對于標記的固定位置和在傳感器32和標記之間的已知偏移允許相對于磁場發生器16或系統中的另一個傳感器(諸如傳感器20)以六個自由度(三個平移自由度和三個角度自由度)確定標記的位置。可校準控制單元12，以針對第一傳感器32相對于整形外科植入物組件28的偏移距離和定向進行調節。
[0046]如圖1A中示意性地顯示的那樣，圖1的組合孔35可包括第一基本圓形部分35a和第二伸長部分35b。圓形部分35a和伸長部分35b彼此交迭，并且因而與彼此連通。在另一個實施例中，組合孔可包括兩個基本圓形部分，它們各自彼此交迭，并且與彼此連通。圓形部分35a的周緣或外周界限定第一中心點C1和直徑D。伸長部分35b的周緣或外周界限定第二中心點C2。伸長部分35b的外周界還限定長度軸或長軸A，以及基本垂直于長軸A的寬度軸或短軸B。長軸A可基本平行于例如骨板的縱向軸線3。另外，長軸A可位于縱向軸線3上，使得第一中心點C1和第二中心點C2位于縱向軸線3上，但是其它構造也是可行的。長軸A大于D。
[0047]仍然參照圖1A，第一中心點C1和第二中心點C2彼此隔開距離X，距離X小于D/2和A/2的總和。在一些實施例中，距離X滿足以下示例性條件:
0.5 (D/2+A/2)<X<1.0(D/2+A/2)。
[0048]根據另一個實施例，直徑D小于短軸B。直徑D可滿足以下條件:
0.75B〈D〈1.1B。
[0049]如將在下面更詳細地論述的那樣，伸長部分35b可在構造和尺寸上設置成接收基本球形的螺釘頭。伸長部分35b可具有凹的基本球形的凹部，凹部朝植入物30的上表面開口。當具有球形頭的骨螺釘的軸同心地位于伸長部分35b中時，球形頭可接合凹部，并且使骨板偏置，以沿期望方向對骨折部提供壓縮。
[0050]參照圖1，第一傳感器32和第二傳感器20聯接到控制單元12上。這可通過線路或以無線的方式實現。第一傳感器32和第二傳感器20可為六自由度傳感器，傳感器構造成描述各個傳感器相對于三個平移軸(大體被稱為X、Y和Z)和三個角定向(大體被稱為傾斜、偏轉和滾動)的位置。通過像這樣定位傳感器，以及了解各個傳感器的位置和定向，可相對于植入物30上的標記來定位標記識別器18。在一個特定實施例中，來自傳感器的信息允許外科醫生計劃進行固定的手術路徑，以及恰當地對齊鉆與固定盲孔31。各個傳感器32、20可為例如具六自由度傳感器，來自美國佛蒙特州彌爾頓Catamount路107號的Ascension技術公司、加拿大安大略滑鐵盧Randall路103號的北方數字公司、美國佛蒙特州科爾切斯特Hercules路40號的Polhemus。當然,可使用其它傳感器。
[0051]第一傳感器32可附連到植入物30上。例如，第一傳感器32可附連在植入物30的外表面37上。植入物30還可包括凹槽34和穴口 36 (參見圖2)。凹槽34和穴口 36位于植入物30的壁中。第一傳感器32意于附連到植入物30上，并且可安裝在患者體內，達植入物30的使用壽命。另外，整形外科植入物組件28可包括用以覆蓋穴口 36和/或凹槽34的蓋38。蓋38可與植入物30的外表面37基本齊平。因此，植入物30可包括用以接收蓋38的第二開口 39 (參見圖2)。
[0052]第一傳感器32可連到用于通信和功率的導線上。導線和傳感器可固定到植入物30上。導線50可用來將第一傳感器32連接到控制單元12上。導線50可由生物相容性線材制成。作為示例，導線50可由可從印地安那州的韋恩堡Indianapolis路9609號的韋恩堡金屬研究產品公司(郵編46809)獲得的DFT線材制成。第一連接器52可用來相對于植入物30布置導線50。第二連接器54可用來將導線50連接到另一個裝置上，諸如控制單元12或插入把手40。
[0053]可通過使用一系列高剛度粘合劑或聚合物將第一傳感器32固定在穴口 36中，包括環氧樹脂、聚亞安酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮、可用紫外線固化的粘合劑、硅酮和醫用級氰基丙烯酸酯。作為示例，可使用可從馬薩諸塞州的比勒利卡Fortune路14號的EpoxyTechnology公司(郵編01821)獲得的EPO-TEX 301。可用類似的方式將導線50固定在凹槽中。這些類型的固定方法不會不利地影響電力構件的性能。之后，可將蓋38置于植入物30上，并且焊接其就位。例如，蓋可通過激光焊接到植入物上。還可將導線50還置于凹槽(未顯示)中，凹槽包括形成于沿著凹槽的長度的間斷位置處的用以接收導線50 —個或多個部分，以相對于植入物30將導線50和相關聯的第一傳感器32剛性和機械地捕捉在固定位置上。
[0054]顯示器14可構造成顯示第一傳感器32和第二傳感器20的位置(例如位置和/或定向)，使得顯示器可對外科醫生顯示兩個傳感器相對于彼此的位置。控制單元12可通過線路或通過無線的方式將位置數據發送到用戶界面，用戶界面可在顯示器上以圖形的方式顯示標記識別器18和植入物30的相對位置。在顯示器14上顯示的視圖可相對于標記識別器18定向，使得外科醫生可將用戶界面看作標記識別器18的延伸。用戶界面還可定向成使得外科醫生可同時觀察顯示器和手術現場。
[0055]插入把手40可用來安裝整形外科植入物組件28，而且還可用來傳送來自第一傳感器32的導線。例如，插入把手40可在植入物30和控制單元12之間傳送通信導線和功率導線兩者。
[0056]在圖1中，標記識別器18和插入把手40各自包括用于將數據從傳感器20、32無線地傳輸到控制單元12的通信模塊21、25，但可使用其它方法，諸如有線通信。第二連接器54插入通信模塊25中。備選地，以及如下面更詳細地說明的那樣，植入物30和插入把手40可具有配合的電觸頭，當構件組裝好時，配合的電觸頭形成連接，使得第一傳感器32連接到通信模塊25上。
[0057]植入物30可包括通信電路和用于無線通信的天線。可將用于第一傳感器32和/或通信電路的功率定位在插入把手40內。例如，可將電池置于插入把手40內，以將功率傳送給第一傳感器32和/或其它電子器件。備選地，通信電路、天線和電池可位于插入把手40內，而且可將這些中的各個連到第一傳感器32上。在又一個實施例中，植入物30可包括線圈，以按感應的方式對通信電路提供功率，以及傳輸來自第一傳感器32的數據。功率源可為單源模式，或者可為雙模AC/DC。
[0058]在普通使用中，將整形外科植入物組件28安裝在患者體內。例如，在內部固定的情況下，將髓內釘置于髓內通路中。可選地，用戶可使用貫穿元件(諸如螺釘)來首先鎖定髓內釘的近側端。操作者使用標 記識別器18和第一傳感器32來識別標記。例如，在髓內釘固定的情況下，外科醫生使用標記識別器18來識別貫穿盲孔31，并且鉆穿孔31，以放置貫穿元件。
[0059]圖2進一步示出圖1中示出的植入物30。植入物30包括第一傳感器32、縱向凹槽34、穴口 36、蓋38和第二開口 39。植入物30還具有外表面37。蓋38可由例如金箔或鈦箔構成。植入物30可包括限定管道42的內表面41。
[0060]圖3示出標記識別器的備選實施例，其將標記識別器18和圖1的磁場發生器16的功能與可移除構件(諸如鉆套筒或鉆導引件116)結合到可在系統10中使用的手持式標記識別器110中。手持式標記識別器110包括在殼體113內的電磁場發生器110a，電磁場發生器IlOa包括一個或多個感應線圈或用以產生適當的電磁場或場的其它元件。產生的電磁場可被一個或多個電磁傳感器(諸如傳感器32)檢測到，而且基于傳感器的輸出，可確定傳感器相對于標記識別器110的位置(包括位置和定向)。
[0061]電磁場發生器IlOa安裝在耐高壓加熱材料中或耐高壓加熱材料上，并且封裝在可被容易地消毒的耐高壓加熱殼體本體113中。殼體本體113包括聯接部件112，聯接部件112穿過內部本體和殼體113，并且可移除地接合一個或多個可附連構件，諸如具有鋸齒狀末端116a的鉆導引件116，或者其它適當的工具，諸如外殼醫生選擇的螺絲刀套筒或其它鉆套筒。殼體本體113包括由耐高壓加熱材料(諸如硅酮材料的覆模)形成的第一覆蓋物113a，并且可包括在殼體113的外邊緣處提供額外的保護層或隔離層或者提供美觀性的第二覆蓋物113b。第二覆蓋物113b可由與第一覆蓋物113a相似或不同的耐高壓加熱材料形成。
[0062]標記識別器110可包括與處理器或控制單元(諸如控制單元12)或被包括為顯示器14(圖1)的一部分的控制單元的有線或無線鏈路，以接收功率和控制信號，以控制電磁場發生器IlOa的操作。例如，標記識別器110可包括提供對控制單元或顯示器14的連接的電纜111。[0063]不像圖1中示出的標記識別器18，手持式標記識別器110不需要傳感器20，因為全局坐標參考系的原點(其中產生電磁場的區域)可限定在標記識別器110內。例如，全局坐標參考系的一個軸可為鉆套筒116或其它構件的縱向軸線。在那種情況下，全局坐標參考系的其它兩個軸可由與那個縱向軸線垂直且彼此垂直的平面限定。將場發生器結合到標記識別器110中的優點包括場發生器的大小較小，因為可使它進入本地工作空間(例如，可包括待被瞄準以進行螺釘放置的標記(諸如植入物孔)的區域)中，因此需要較小的電磁場。另外，使用標記識別器110可減少或消除對用于瞄準貫穿元件的X光裝置的需要，諸如發射輻射的熒光鏡“C形臂”，這已經被用來在插入脛骨釘和股骨釘的期間實現恰當的遠側螺釘放置。
[0064]標記識別器110的使用范圍是標記識別器110周圍的三維區域，這被稱為標記識別器Iio的工作空間。工作空間的大小和形狀基于由電磁場發生器IIOa產生的電磁場的特性，而且基于瞄準精確性的需要，可被修改得更大或更小。例如，當瞄準髓內釘中的孔時，具有高精度可為合乎需要的，因為孔隱藏在骨內部。另外，當瞄準組合孔或帶槽口的孔以實現期望壓縮量時，具有高精度可為合乎需要的。在一些實施例中，工作空間小，因為精度提高。為了瞄準一些骨板中的孔，可能不必具有非常高的精度，因為骨板的孔的位置在骨外部，在那里，孔是暴露的，可通過視覺確認孔的位置。因此，與在一些髓內釘瞄準應用中相比，可使工作空間大得多。工作空間較大使得在工作空間中瞄準較多的孔成為可能。在一些實施例中，工作空間是包圍標記識別器110的空間。例如，標記識別器110可大體居中地位于工作空間內，而用于諸如骨板的瞄準孔的一些實施例的工作空間則可在寬度上擴大大約50cm或更多，以及在深度上擴大大約40cm或更多，并且定位在與標記識別器110相距大約5cm的距離處。例如鉆套筒將典型地具有超過5cm的長度，以確保其定位在工作空間內。但是，如本領域技術人員將理解的那樣，基于手術程序和裝備設置，可實現多個工作空間值。
[0065]參照圖4，瞄準系統200包括控制單元210、標記識別器110，以及聯接到整形外科植入物(諸如骨板300)上的插入把手220。骨板300可附連到骨折骨上，以在愈合過程期間對骨部分提供對齊、壓縮和支承。作為其它示例，可通過使用系統200來瞄準的整形外科裝置包括髓內釘、骨板、假體關節構件和外部固定裝置。另外，雖然顯示了標記識別器110，但瞄準系統200還可與標記識別器(諸如圖1的標記識別器18) —起使用。
[0066]骨板300包括多個標記，諸如貫穿孔331和組合孔335。其它標記可包括結構、空隙、凸起部、槽道、定位槽、凸緣、凹槽、部件、間隔件、梯級、孔口、膛孔、腔體、波紋、管道、間隙、凹口、小孔、通道、狹槽、孔、槽口和伸長孔或槽口。標記還可包括可變角孔、可變角鎖定孔或固定角鎖定孔，或者這些類型的孔的組合。
[0067]插入把手220可用來在患者體內進行植入的期間操縱骨板300。插入把手220可移除地聯接到骨板300上，使得插入把手220可在植入期間導引骨板300，然后在植入完成之后，從骨板300移除插入把手220。可使用在植入期間操縱骨板300的其它方法，諸如例如，鉆導引件、桿或其它適當的器件，并且它們都在本領域技術人員的知識之內。
[0068]插入把手220相對于骨板300在固定位置處聯接到骨板300上。插入把手220包括類似于圖1的傳感器32的電磁場傳感器32,電磁場傳感器32對應于標記識別器110產生的電磁場。傳感器32在插入把手220的已知固定位置處附連到插入把手220上。因而，當插入把手220附連到骨板300上時，知道傳感器32相對于骨板300的位置有六個自由度，并且傳感器32相對于標記(諸如貫穿孔331和組合孔335)設置在已知位置和定向處。可采用將傳感器32附連或聯接到骨板300上使得知道傳感器32的位置有六個自由度的其它手段，諸如將傳感器32附連到骨板300上的已知位置，或者使用前面描述的任何方法將傳感器32聯接到骨板300上。
[0069]如果剛開始不知道傳感器32在插入把手220上的位置有一個或多個自由度，則可使用附連到骨板300上的、相對于骨板300的標記或相對于插入把手220的已知標記具有已知位置和定向的第二傳感器(未顯示)來校準傳感器32。備選地，標記識別器110可相對于骨板300的標記或相對于插入把手220的已知標記在已知位置和定向處附連到骨板300上。在一些實施例中，可在預校準狀態下運輸插入把手220的傳感器32，使得在將插入把手220附連到骨板300上之后，已知傳感器32相對于骨板300的標記的位置有六個自由度。
[0070]在植入過程期間和之后，可能必須知道工具(諸如鉆頭、銷、螺釘或其它裝置)相對于標記，尤其是相對于標記內(諸如骨板300的組合孔335內)的位置的確切位置和定向。不像形成于整形外科植入物中的典型圓孔，組合孔335包括聯接到圓形部分(圖1A的35a)上的伸長部分 (圖1A的35b)，對伸長部分攻螺紋達180度或更多，并且在伸長部分的中心點和圓形部分的中心點之間的距離可小于(圓形部分的)半徑和(伸長部分的)長半徑的總和。但是，這些標記可被組織覆蓋，并且可能難以定位。另外，夾具或用于確定工具的位置和/或工具相對于植入物或標記的角的其它器件對于進行確定可能是困難和耗時的，而且不可提供期望精度。
[0071]此外，通常在骨板的情況下，外科醫生想要知道在圓孔中放置鎖定螺釘或具有可變形頭的螺釘以將板鎖定到骨上之前，外科醫生可基于例如組合孔335的伸長部分內的壓縮型螺釘的特定位置實現多大程度的壓縮。可使用標記識別器110與在控制單元210的處理器上運行的軟件來基于骨板300的已知參數、標記在骨板300上的位置、骨折部的位置和類型，以及相關聯的傳感器32的已知位置和自由度，瞄準例如組合孔335的伸長部分或骨板300中的伸長槽口內的預定點。
[0072]取決于將工具定位在組合孔335內所選擇的點，控制單元210還可通過控制單元210的用戶界面210a提供關于針對特定骨折部以及選定的骨板300所獲得的壓縮量的指示(例如，數字、圖形或別的)，以允許外科醫生增加或減少壓縮量，以便使愈合和恢復過程最佳。因而，標記識別器110與控制單元210可用來瞄準標記，并且更特別地，瞄準標記內的特定位置，諸如在組合孔335的伸長部分內的特定點，以在標記暴露時，或者當標記被組織覆蓋時，確定置于標記中的貫穿元件的位置和可獲得的特性，諸如骨壓縮量。
[0073]系統200的控制單元210控制標記識別器110的操作，并且接收來自傳感器32的輸入。控制單元210還包括對系統200的操作者提供信息的用戶界面210a。控制單元210包括處理器，處理器構造成基于來自傳感器32的輸入，以及關于控制電磁場發生器110的信號的信息，來確定傳感器32相對于整形外科植入物(諸如骨板300)的標記的位置和定向。基于傳感器32和標記之間的已知位置關系，以及標記識別器110相對于傳感器32的確定位置，來進行確定。
[0074]控制單元210可訪問關于整形外科植入物(諸如骨板300)的形狀和骨板300的裝置的位置的預編程信息。在特定實施例中，控制單元210可訪問關于整形外科植入物的其它信息，諸如骨板300的三維模塊、骨板300的尺寸，對骨板300的組合孔335的伸長部分和圓形部分的中心點的計算，以及形成于骨板300中的其它貫穿孔或槽口的位置和尺寸。另外，控制單元210可訪問關于傳感器32(—個或多個)的位置(一個或多個)32的信息。例如，如上面論述的那樣，傳感器(一個或多個)32可附連到預選標記、把手或相對于植入物附連在一位置或構造上的其它項目上，或者諸如通過用戶觸碰界面210a的用以指示傳感器(一個或多個)32附連到其上的標記的部分，可將關于傳感器(一個或多個)32附連到其上的標記的信息輸入到控制單元210。
[0075]如下面進一步描述的那樣，控制單元210接收來自傳感器32的信號，傳感器32相對于整形外科植入物300位于已知位置處。整形外科植入物300的各個組合孔335都被限定成準許貫穿元件在組合孔335中的兩個或更多個目標位置處進入。控制單元210選擇兩個或更多個目標位置中的第一目標位置。選定的第一目標位置可為例如，圓形部分的中心點或組合孔335的伸長部分的中心點。可基于標識位置的用戶輸入，基于對將產生期望的骨壓縮量的位置的計算和/或其它輸入，來選擇第一目標位置210。控制單元210基于來自傳感器32的信號來確定標記識別器110相對于第一目標位置的位置，并且例如在用戶界面上指示標記識別器110相對于第一目標位置的位置。
[0076]參照圖4和5A-5C，可使用標記識別器110和控制單元210來瞄準例如骨板300的組合孔335內的多個位置。為了瞄準第一位置或地點，例如，組合孔335的伸長部分335b的中心350 (圖5A)或圓形部分335a的中心360 (圖5A)，將標記識別器110定位在骨板300附近，使得諸如鉆導引件116的末端116a與患者的皮膚接觸。當傳感器32位于標記識別器110的工作空間內，并且 電磁場發生器IlOa產生電磁場時，控制單元210接收由傳感器32產生的指示傳感器32相對于標記識別器110的位置的信號。通過使用來自傳感器32的信號，控制單元210可確定標記識別器110相對于骨板300的目標組合孔335的位置。控制單元210在用戶界面210a上輸出關于標記識別器110相對于目標組合孔335的位置的信息，以及在一些情況下，相對于中心350、360或骨板300的組合孔335的其它期望特征位置的位置的信息。
[0077]基于用戶界面210a，外科醫生或其它用戶可將標記識別器110置于其中界面210a指示鉆導引件116的末端116a直接在骨板300的組合孔335內的選定位置上方的位置上。例如，在一些實施例中，界面210a包括第一識別器元素244a (諸如第一圓)，第一識別器元素244a指示鉆導引件116的遠側末端116a的位置。因而，當第一識別器元素244a與對應于目標位置且表示目標位置的標記元件246 (諸如伸長部分335b的中心點350或圓形部分335a的中心點360)對齊時，界面210a指示鉆導引件116的末端116a直接在由組合孔335表示的任一中心點350、360上方。界面210a還可包括不同的圖形元素，并且可包括音頻或觸覺輸出。[0078]當已知組合孔335內的期望位置或位置時，諸如可通過在第一識別器元素244如用戶界面210a上指示的那樣與標記元件246對齊時，切開鉆導引件116的末端116a的區域，來暴露組合孔335。然后可使臨時固定銷、非鎖定骨螺釘、鎖定骨螺釘或可變鎖定骨螺釘與患者的骨和/或組合孔335接合。另外，可使用鉆或其它工具來在患者的骨中產生孔，以接收上面提到的緊固件中的一個或多個。然后可使用標記識別器110和控制單元210來使臨時固定銷、非鎖定螺釘、鎖定骨螺釘或可變鎖定骨螺釘中的另一個接合在同一組合孔335內或在骨板300中的另一個標記內的另一個期望位置上。
[0079]圖5A至5C示意性地示出用戶界面210a的各種示例性視圖，其示出通過使用上面描述的標記識別器Iio或18和控制單元210，可將諸如臨時固定銷、非鎖定螺釘、鎖定骨螺釘或可變的鎖定骨螺釘的固定部件置于組合孔335內的順序。例如，如圖5A示意性地示出的那樣，在通過本領域技術人員已知的任何手段在骨折部的一側將板聯接到骨碎片上之后，用戶可使用標記識別器110和控制單元210來首先將非鎖定螺釘置于位于組合孔335的伸長部分335b的中心點350之外的位置“I”處，以使板朝左邊移動，以及壓縮骨折部，而且然后將鎖定骨螺釘置于位于組合孔335的圓形部分335a的中心點360處的位置“2”處。
[0080]同樣，圖5B示出第二實施例，其中，用戶可使用標記識別器110和控制單元210來首先將鎖定骨螺釘置于位于第一組合孔335的圓形部分335a的中心點360處的位置“I”處。然后用戶可將非鎖定壓縮螺釘置于位于第二組合孔335的伸長部分335b的中心點350之外的位置“2”處，以壓縮骨折部，最后然后可將鎖定螺釘置于位于第二組合孔335的圓形部分335a的中心點360處的位置“3”處。
[0081]圖5C顯示又一個示例性實施例，其中，用戶可使用標記識別器110和控制單元210來首先將鎖定骨螺釘置于位于第一組合孔335的圓形部分335a的中心點360處的位置“ I”處，然后將非鎖定壓縮螺釘置于位于第二組合孔的伸長部分335b的中心點350之外的位置“2”處，以壓縮骨折部。然后用戶可使用標記識別器110和控制單元210來將鎖定骨螺釘置于位于第三組合孔335的圓形部分335a的中心點360處的位置“3”處。在圖5A-5C中顯示的各個實施例都可產生略微改變的壓縮和骨愈合特性，并且因此，本文描述的實施例對用戶提供多個不同的選擇，以便使愈合和恢復最佳。
`[0082]圖6示出用戶界面210a的示例性實施例，并且示出標記識別器18、110中的一個可如何與控制單元210結合起來用于將固定元件(諸如螺釘、臨時銷等)插入槽口或組合孔內的特定位置上，以便對骨折部提供受控制的壓縮。特定位置可為操作者或控制單元210確定為最佳的位置。參照圖6，在用戶界面210a上顯示了將骨板300的一部分布置成跨過骨折部60的圖示。骨板300包括多個組合孔335，組合孔各個具有圓形部分335a和伸長部分335b。如上面描述的那樣，通過使用上面描述的技術，用戶可使用標記識別器110和控制單元210來將貫穿元件(諸如螺釘或臨時銷)置于組合孔335內的各種位置處。
[0083]如圖6的示例性實施例中顯示的那樣，用戶首先使用標記識別器110和控制單元210將鎖定螺釘置于位置“I”處，以將鎖定螺釘定位在第一組合孔335的圓形部分335a的中心點360中。一旦鎖定螺釘在位置“I”上，用戶就可繼續將壓縮型螺釘置于第二組合孔335的伸長部分335b中，如大體在偏離其中心的位置“2”處顯示的那樣，以進行壓縮。如圖6的示例性實施例中顯示的那樣，如果用戶將壓縮螺釘置于位置“2”處，則基于軟件的計算，螺釘允許對骨折部60壓縮1.5mm。但是，如果用戶想要對骨折部60提供更多或更少的壓縮，則用戶具有至少兩個選擇。因此，可使用螺釘(一個或多個)和板的組合來實現骨壓縮。
[0084]第一選擇是用戶可按下向上箭頭215，以增加壓縮量，或者按下向下箭頭217，以減小壓縮量。作為示例，如圖6中顯示的那樣，如果用戶按下向上箭頭，則位置“2”的瞄準線使用戶界面210a上的位置從位置“2”改變到位置“2a”，并且對用戶指示定位組合孔335的伸長部分335b內的緊固部件的新的位置已經移動到伸長部分335b的中心左邊。除了使目標從位置“2”移動到位置“2a”之外，控制單元210重新計算固定部件的新位置的壓縮量，并且將那個新值呈獻給用戶(例如，應當對本領域技術人員顯而易見的是，壓縮的位置和值兩者都將基于整形外科植入物(釘、板、螺釘)的尺寸和形狀、骨和/或骨折部的類型、骨折部或壓縮的位置，以及緊固部件在孔內和/或沿著整形外科植入物的長度的位置而改變。提供可在組合孔伸長部分或形成于整形外科植入物中的其它伸長槽口內獲得的各種位置處的壓縮值有助于限制或防止對骨折部有過度壓縮或壓縮不足，這有助于避免骨縮短或不聯結。另外，這種布置指導有助于避免將緊固件置于離槽口或伸長部分的邊緣太近或太遠的位置處，這可對骨折部引起最小壓縮，或沒有壓縮。
[0085]作為第二選擇，用戶可簡單地使標記識別器從例如由用戶界面210a上的識別器描繪的位置“2”移動到由用戶界面210a的識別器描繪的位置“2a”。本領域技術人員應當理解，雖然識別器被示為圖6上的線，但識別器可為上面描述的瞄準識別器元素中的一個或多個，或者可包括十字線或本領域已知的其它類型的目標元件。在用戶使標記識別器110相對于骨板300以及更特別地相對于組合孔335的伸長部分335b內的位置移動時，控制單元210重新計算將對骨折部60施加的最終壓縮量，并且通過用戶界面210a將該壓縮量呈獻給用戶。照這樣，兩個選擇都對用戶提供通過選擇性地將貫穿元件定位在骨板300的組合孔335的伸長部分內來優化壓縮量的能力。最后，如上面描述的那樣，一旦用戶已經為期望位置選擇了壓縮螺釘，則用戶可使用標記識別器110和控制單元210來將額外的鎖定螺釘置于組合孔335的圓形部分335a內的位置“3”處，如在圖6上描繪的那樣。
[0086]用戶界面210a還可協助操作者執行除了插入貫穿元件之外的程序。例如，用戶界面210a可指示用于將加強元件(諸如板孔填充裝置)植入空孔中的位置。作為另一個示例，用戶界面210a可指導操作者定位待移除的貫穿元件。用戶界面210a可指示移除工具相對于安裝好的貫穿元件的位置，以及移除工具的位置對于移除特定貫穿元件是否是可接受的。用戶界面210a可指示移除工具的定向何時是可接受的，例如，當移除工具沿著貫穿元件的軸線對齊時。
[0087]另外，用戶界面210a可指示哪些組合孔335或其它孔已經被貫穿元件填充。在一些實施例中，操作者可提供指示哪些孔和/或組合孔335的哪些部分(一個或多個)被占據的用戶輸入。響應于此，控制單元210指示被占據的孔或位置。在一些實施例中，在貫穿元件安裝好時，控制單元210可檢測貫穿元件在此處插入的位置。在檢測到貫穿元件安裝在特定位置處之后，控制單元210可自動地在用戶界面210a上指示特定位置(例如，特定孔或孔的特定部分)被占據。
[0088]參照圖4，標記識別器18、110和控制單元210還可用來通過逐步或偏心鉆削方法，通過識別與整形外科植入物(諸如骨板300)的圓形或像圓形的貫穿孔331的中心點隔開的位置來壓縮骨的骨折部，以及在各個貫穿孔中提供遞增壓縮以獲得目標壓縮總和。貫穿孔331可包括帶螺紋孔、無螺紋孔或它們的組合，諸如美國專利N0.7，905，910中描述的組合帶螺紋孔和無螺紋孔(該申請通過引用而整體地結合在本文中)，而且貫穿孔331可為圓形、正方形、多邊形或它們的任何組合。在使用中，對于這樣的整形外科植入物，使用標記識別器(諸如標記識別器110)和控制單元210來識別與貫穿孔331中的第一個的中心點隔開的位置，并且如果在那個位置處可獲得的壓縮值小于期望量，則用戶可識別與貫穿孔331中的第二個隔開的第二位置，而且如果如在用戶界面210a上指示的那樣，在那個位置和前面的位置處可獲得的壓縮值總和為期望量，則用戶或外科醫生可選擇放置鎖定螺釘，以將板鎖定到骨上。
[0089]除了上面描述的特征，控制單元210的界面210a還可指示標記識別器110相對于骨板300或者例如相對于骨板300內的組合孔335的當前角位置，以確認工具相對于骨板300有可接受的定位。例如，控制單元210可顯示鉆導引件116相對于骨板300的可變角鎖定孔的當前角，使得操作者(諸如外科醫生)可確認在患者的骨中鉆出的孔將為可變角鎖定緊固件產生可接受的角。在一些實施例中，界面210a包括表示標記識別器110的近側部分的第二識別器元素244b (諸如第二圓)，以及表示從第一識別器元素244a到第二識別器元素244b的軸線的第三識別器元素244c。如圖4中示出的那樣，隨著第一識別器元素244a和第二識別器元素244b彼此接近，標記識別器110的角相對于參考軸線(諸如骨板300的孔的中心貫通軸線)接近零度。因而，當第一識別器元素244a和第二識別器元素244b同心時，標記識別器110平行于參考軸線。
[0090]控制單元210接收指示標記識別器110相對于整形外科植入物30或300的標記的位置的信號。可從傳感器32接收信號。通過使用來自傳感器32的信號，控制單元210確定工具相對于標記的位置。控制單元210還比較工具的位置與位置的可接受范圍，諸如緊固件相對于標記的可接受位置的范圍。例如，標記可為可變角鎖定孔，并且緊固件可為針對鎖定在可變角孔中的可變角構造而成的骨螺釘。可變角鎖定螺釘和可變角鎖定孔可具有批準使用的或針對給定程序指示的有限角范圍。作為另一個示例，當工具包括鉆頭時，控制單元210可比較鉆頭相對于可變角·鎖定孔的中心貫通軸線的角與可變角鎖定孔的可接受插入角。另外，特定的醫療程序可能要求相對于標記以特定的角或位置插入緊固件。例如，外科醫生或其它個人可確定特定的骨碎片設置相對于可變角鎖定孔或非鎖定孔在第一角處。控制單元210可用來識別標記識別器110何時瞄準骨碎片，使得骨碎片可被緊固件捕捉和固定。
[0091]在一些實施例中，控制單元210在圖形用戶界面210上輸出標記識別器110相對于標記的位置可接受的指示。例如，用戶界面210a上的輸出可包括一個或多個元素，諸如表示標記識別器110相對于標記的軸線的角的元素，表示標記識別器110相對于標記的可接受位置的一個或多個元素、表示標記識別器110相對于標記的不可接受位置的一個或多個元素、標記識別器110相對于標記的軸線的角的數字表示、緊固件的最大可接受插入角的數字表示、指示標記識別器110的當前位置可接受的元素、可變角或可變的角鎖定螺釘的可接受錐形范圍的圖形表示，以及指示標記識別器110的當前位置不可接受的元素。
[0092]在一些實施例中，控制單元210確定手術定向是否會對患者造成風險。例如，控制單元210可確定標記識別器110相對于整形外科植入物30或300的當前位置是否會對患者產生不可接受的風險。例如，當將遠側螺釘安裝在遠側橈骨板中時，在標記識別器110的位置被確定對關節表面造成不可接受的風險時，控制210可提醒操作者。這些技術可用來將操作者自動地導引到可接受的位置，以在放置遠側橈骨板、近側脛骨板、遠側脛骨板和其它整形外科植入物30或300時進行鉆削或插入貫穿元件。
[0093]控制單元210可訪問指示對于程序可接受的定位的范圍的數據。控制單元210可訪問關于對于各種不同的程序和不同的整形外科植入物30或300可接受的定位的數據。控制單元210比較標記識別器210相對于整形外科植入物30或300的位置與對于特定的程序和特定的整形外科植入物30或300可接受的定位的對應的范圍。如果控制單元210確定標記識別器110的位置在預定的可接受性范圍之外，則可提醒系統的操作者，使得避免受傷或不必要的后果。如果控制單元210確定標記識別器110的位置是可接受的，則控制單元210可提供關于位置可接受的確認。
[0094]在一些實施例中，諸如當使用特別大的整形外科植入物30時，整形外科植入物30的一些標記可能離待使用第一傳感器32來瞄準的第一傳感器32太遠。在這樣的實施例中，除了別的之外，第二傳感器(未顯示)可在由第一傳感器32共享的工作空間內的位置處附連到整形外科植入物30上，在瞄準離第一傳感器32太遠或在工作空間之外的標記時使用第一傳感器32。第二傳感器可通過可使用標記識別器和第一傳感器32產生的小切口附連到整形外科植入物30上，以減少對整形外科植入物30實現固定所需的切口的數量和大小。
[0095]在其它實施例中，瞄準系統包括設置在身體部分或骨折骨下面的大型扁平的場發生器。瞄準系統還包括兩個傳感器，一個聯接到植入物上，另一個聯接到例如鉆套筒上。如果產生的場大于意于對系統使用的最大植入物的體積，則將不需要用額外的傳感器瞄準板的所有標記。
[0096]已經描述了多個實施例和備選方案。盡管如此，將理解的是，可作出各種修改，而不偏離本公開的精神和范圍。例如，雖然已經關于圖3的標記識別器110在上面描述了各種使用方法，但應當理解的是，也可使用圖1的標記識別器18來執行這些方法。另外，雖然已經描述了系統的許多特征，但也可根據WIPO國際申請N0.WO 2008/106593和WO2009/108214中描述的以及美國專利申請N0.12/758，747和12/768，689中描述的標記識別器、傳感器和控制單元來使用本文描述的系統和方法，這些申請的內容通過引用而整體地結合在本文中。因此，其它實施例都在所附權利要求的范圍內。
【權利要求】
1.一種設備，包括: 一個或多個處理裝置和存儲指令的一個或多個存儲裝置，當所述一個或多個處理裝置執行所述指令時，所述指令可運行來使所述一個或多個處理裝置執行包括下者的操作:接收來自相對于整形外科植入物位于已知位置處的磁傳感器的信號，所述整形外科植入物限定準許貫穿元件進入的孔，所述孔被限定成準許貫穿元件在所述孔中的兩個或更多個目標位置處進入； 選擇所述兩個或更多個目標位置中的第一目標位置； 基于所述信號來確定標記識別器相對于所述第一目標位置的位置；以及 指示所述標記識別器相對于所述第一目標位置的位置。
2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述兩個或更多個目標位置包括所述孔的帶螺紋區域中的目標位置，以及所述孔的無螺紋區域中的目標位置。
3.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，基于所述信號來確定所述標記識別器相對于所述第一目標位置的位置包括: 訪問關于所述整形外科植入物的特性的信息；以及訪問關于所述磁傳感器相對于所述整形外科植入物的位置的信息；以及其中，進一步基于關于所述整形外科植入物的特性和所述磁傳感器相對于所述整形外科植入物的位置的信息，來確定所述標記識別器相對于所述第一目標位置的位置。
4.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述操作進一步包括: 接收來自所述磁傳感器的第二信號； 基于所述第二信號來確定所述標記識別器相對于所述兩個或更多個目標位置中的第二目標位置的位置；以及` 指示所述標記識別器相對于所述第二目標位置的位置。
5.根據權利要求4所述的設備，其特征在于: 指示所述標記識別器相對于所述第一目標位置的位置包括指示用于安裝非鎖定緊固件的位置；以及 指示所述標記識別器相對于所述第二目標位置的位置包括指示用于安裝鎖定緊固件的位置。
6.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述操作進一步包括: 接收來自所述磁傳感器的第二信號； 基于所述第二信號來確定所述標記識別器相對于第二孔中的第二目標位置的位置；以及 指示所述標記識別器相對于所述第二目標位置的位置。
7.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述第一目標位置相對于所述孔的中心位置偏移。
8.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述孔被限定成包括伸長區域和圓形區域。
9.根據權利要求8所述的設備，其特征在于，所述圓形區域具有直徑，所述伸長區域包括長度和寬度，并且所述長度大于所述直徑。
10.根據權利要求9所述的設備，其特征在于，所述兩個或更多個目標位置包括所述伸長區域的中心點和所述圓形區域的中心點中的至少一個。
11.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，選擇所述第一目標位置包括: 接收用戶輸入；以及 基于所述用戶輸入來選擇所述第一目標位置。
12.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，選擇所述第一目標位置包括: 訪問指示骨壓縮量的信息；以及 選擇貫穿元件的插入將在此處引起所述骨壓縮量的位置，作為所述第一目標位置。
13.一種用于促進骨壓縮程序的方法，所述方法包括: 使用電磁瞄準系統來確定器械相對于目標位置的位置，所述目標位置位于限定在整形外科植入物中的孔中，所述孔被限定成準許貫穿元件在所述孔中的兩個或更多個位置處進A ； 在顯示裝置上顯示所述整形外科植入物、所述孔和所述目標位置的圖； 在所述顯示裝置上指示所述器械相對于所述目標位置的位置；以及 在所述顯示裝置上指示對應于所述目標位置的對骨折部的壓縮量。
14.根據權利要求13所述的方法，其特征在于，進一步包括: 接收用戶輸入；以及 響應于接收所述用戶輸入，使所述目標位置從所述兩個或更多個位置的第一位置變成所述兩個或更多個位置的第二位置。
15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于: 接收用戶輸入包括接收指示指定的骨壓縮量的用戶輸入；以及使所述目標位置從所述兩個或更多個位置的第一位置變成所述兩個或更多個位置的第二位置包括: 確定貫穿元件的插入將在此處引起指定的骨壓縮量的位置，作為所述第二位置；以及 在所述顯示裝置上指示所述器械相對于所述第二位置的位置。
16.—種系統,包括: 電磁場發生器； 限定至少一個孔的整形外科植入物，所述孔限定用于接收貫穿元件的兩個或更多個目標位置，所述整形外科植入物具有相對于所述兩個或更多個位置中的至少一個位于已知位置處的磁傳感器； 標記識別器； 控制單元，其構造成: 選擇所述兩個或更多個位置中的一個作為目標位置； 接收來自所述磁傳感器的信號； 基于接收到的信號來確定所述標記識別器相對于所述目標位置的位置；以及 指示所述標記識別器相對于所述目標位置的位置。
17.一種用于瞄準整形外科植入物的標記的方法，所述方法包括: 將所述整形外科植入物植入身體中，所述整形外科植入物具有限定用于瞄準的兩個或更多個位置的至少一個標記，以及位于離所述兩個或更多個位置中的至少一個的已知距離處的第一磁傳感器；使用標記識別器來識別所述位置中的一個，所述標記識別器具有第二磁傳感器和磁場發生器中的至少一個； 將貫穿元件安裝在所述至少一個標記中；以及 使用所述標記識別器來識別第二位置。
18.根據權利要求17所述的方法，其特征在于，進一步包括將第二貫穿元件安裝在所述至少一個標記中。
19.根據權利要求17所述的方法，其特征在于，所述標記是包括伸長部分和圓形部分的孔。
20.根據權利要求19所述的方法，其特征在于，所述伸長部分包括長度和寬度，并且所述圓形部分具有直徑，并且所述長度大于所述直徑。
21.根據權利要求19所述的方法，其特征在于，所述兩個或更多個位置包括所述伸長部分的中心點和所述圓形部分的中心點中的至少一個。
22.根據權利要求17所述的方法，其特征在于，所述貫穿元件包括非鎖定螺釘。
23.根據權利要求18所述的方法，其特征在于，所述第二貫穿元件包括鎖定螺釘。
24.根據權利要求17所述的方法，其特征在于，所述植入物是釘和板中的至少一個。
25.一種用于瞄準限定在整形外科植入物中的孔的方法，所述方法包括: 將所述整形外科植入物植入身體中，所述整形外科植入物包括:限定至少一個孔的骨板，所述孔限定用于瞄準的兩個或更多個位置；以及位于離所述兩個或更多個位置中的至少一個的已知距離處的第一磁傳感器；` 使用標記識別器來識別所述位置中的一個，所述標記識別器具有第二磁傳感器和磁場發生器中的至少一個； 將非鎖定緊固件安裝在所述位置中的所述一個上； 使用所述標記識別器來識別所述至少一個孔的第二位置；以及 將鎖定緊固件安裝在所述至少一個孔的所述第二位置上。
26.根據權利要求25所述的方法，其特征在于，所述孔包括伸長部分和圓形部分。
27.根據權利要求26所述的方法，其特征在于，所述兩個或更多個位置包括所述伸長部分的中心點和所述圓形部分的中心點中的至少一個。
28.一種用于瞄準具有多個孔位置的孔的方法，包括: 將整形外科植入物植入患者體內，所述整形外科植入物包括:整形外科板和髓內釘中的至少一個，其限定至少一個孔，所述孔限定用于瞄準的兩個或更多個孔位置、伸長部分和部分帶螺紋的圓形部分；以及設置在離所述孔位置中的至少一個的已知距離處的第一磁傳感器； 使用標記識別器來識別所述伸長部分中的所述孔位置中的至少一個，所述標記識別器包括第二磁傳感器和磁場發生器中的至少一個； 將非鎖定螺釘安裝在所述伸長部分中的所述孔位置中的所述至少一個上； 使用所述標記識別器來識別所述圓形部分中的所述孔位置中的至少一個；以及 將鎖定螺釘安裝在所述圓形部分中的所述孔位置中的所述至少一個上。
29.根據權利要求28所述的方法，其特征在于，進一步包括聯接到所述植入物上的兩個或更多個骨或骨碎片，并且安裝所述非鎖定螺釘包括壓縮所述骨或骨碎片。
30.根據權利要求28所述的方法，其特征在于，進一步包括在安裝所述鎖定螺釘之后，移除所述非鎖定螺釘。
31.根據權利要求28所述的方法，其特征在于，所述第一磁傳感器位于下者中的至少一個中:所述板或釘中的穴口 ；所述板或釘中的凹部；探測器；以及聯接到所述板或釘上的器械。
32.一種用于瞄準限定多個孔位置的孔的方法，所述方法包括: 提供具有整形外科板和第一磁傳感器的整形外科植入物組件，所述整形外科板限定:至少一個第一孔，所述第一孔限定用于瞄準的兩個或更多個孔位置、伸長部分和帶螺紋圓形部分；第二孔；以及第三孔，并且所述第一磁傳感器位于離所述孔位置、所述第二和第三孔中的至少一個的已知距離處； 將所述整形外科植入物組件植入患者體內，使得所述第二孔和所述第三孔中的各個定位在骨折部的相對的側； 將第一貫穿元件安裝在所述第二孔和所述第三孔中的一個中，以接合骨； 使用具有第二磁傳感器和磁場發生器中的至少一個的標記識別器，來識別所述伸長部分中的所述孔位置中的至少一個； 將非鎖定螺釘安裝在所述伸長部分中的所述孔位置中的所述至少一個上；以及 將第二貫穿元件安裝在所述第二孔和所述第三孔中的另一個和所述帶螺紋圓形部分中的一個中。
33.根據權利要求32所述的方法，其特征在于，進一步包括識別所述帶螺紋圓形部分中的所述孔位置中的至少一個。
34.根據權利要求32所述的方法，其特征在于，所述第一貫穿元件和所述第二貫穿元件包括鎖定螺釘。
35.一種用于壓縮骨折部的方法，所述方法包括: 將整形外科植入物植入患者體內，所述整形外科植入物包括至少一個裝置和相關聯的第一磁傳感器； 使用標記識別器來識別所述裝置中的特定位置，所述標記識別器包括第二磁傳感器和磁場發生器中的至少一個；以及 將貫穿元件安裝在所述裝置中的所述特定位置上。
36.根據權利要求35，所述的方法其特征在于，識別所述裝置中的所述特定位置包括將壓縮值輸入計算機中。
37.根據權利要求35所述的方法，其特征在于，進一步包括在將所述貫穿元件安裝在所述特定位置上期間，使所述整形外科植入物沿軸向或沿橫向移動。
38.根據權利要求35所述的方法，其特征在于，進一步包括在將所述貫穿元件安裝在所述特定位置上之后，使所述整形外科植入物沿軸向或沿橫向移動。
39.根據權利要求36所述的方法，其特征在于，輸入所述壓縮值包括下者中的至少一個:改變用戶界面上的視覺指示器的位置；以及觸碰指示箭頭。
40.根據權利要求39所述的方法，其特征在于，至少一個或多個壓縮值與所述視覺指示器和所述指示箭頭中的至少一個相關聯，并且響應于所述視覺指示器的改變位置和對所述指示箭頭的觸碰中的一個而改變。
41. 根據權利要求39所述的方法，其特征在于，所述視覺指示器位于所述裝置的內部。
42.根據權利要求35所述的方法，其特征在于，所述植入物包括釘或板。
43.根據權利要求35所述的方法，其特征在于，進一步包括在安裝所述第一貫穿元件之前，安裝第二貫穿元件。
44.根據權利要求43所述的方法，其特征在于，所述第一貫穿元件和所述第二貫穿元件安裝在相對的骨碎片中。
45.根據權利要求35所述的方法，其特征在于，所述第一傳感器位于板和釘中的至少一個中。
46.一種用于壓縮骨折部的方法，所述方法包括: 將整形外科植入物植入患者體內，所述整形外科植入物至少包括第一非橢圓形孔、第二非橢圓形孔和相關聯的第一磁傳感器； 使用包括第二磁傳感器和磁場發生器中的至少一個的標記識別器，來識別與所述第一非橢圓形孔的中心點隔開的位置； 將第一貫穿元件安裝在所述位置上，以壓縮所述骨折部； 使用所述標記識別器來識別與所述第二非橢圓形孔的中心點隔開的第二位置；以及 將第二貫穿元件安裝在所述第二位置上，以進一步壓縮所述骨折部。
47.根據權利要求46所述的方法，其特征在于，所述第一非橢圓形孔和所述第二非橢圓形孔包括帶螺紋孔、無螺紋孔或它們的組合中的一個。
48.根據權利要求46所述的方法，其特征在于，所述貫穿元件是非鎖定螺釘。
49.根據權利要求46所述的方法，其特征在于，所述壓縮為軸向或橫向。
50.根據權利要求46所述的方法，其特征在于，所述整形外科植入物是骨板。
51.根據權利要求46所述的方法，其特征在于，所述第一非橢圓形孔和所述第二非橢圓形孔包括圓形孔和正方形孔中的一個。
52.一種用于使用電磁瞄準系統來促進骨壓縮程序的方法，所述方法包括: 在顯示裝置上顯示整形外科植入物、與所述植入物相關聯的至少一個標記以及與所述標記相關聯的至少一個目標的圖像；以及 在所述顯示裝置上顯示下者中的至少一個:用于調節對骨折部的壓縮量的在屏幕上的控制器；以及指示對骨折部的壓縮量的值。
53.根據權利要求52所述的方法，其特征在于，顯示指示對骨折部的壓縮量的值，并且所述值包括輸入值和輸出值中的至少一個。
54.根據權利要求53所述的方法，其特征在于，所述輸入值是度量、距離和骨壓縮量中的至少一個。
55.根據權利要求53所述的方法，其特征在于，所述值包括指示所述目標與所述標記的至少一部分的相對位置的輸出值。
56.根據權利要求52所述的方法，其特征在于，進一步包括: 接收輸入值；以及 基于所述輸入值來改變所述目標的位置。
57.根據權利要求52所述的方法，其特征在于，進一步包括使由所述屏幕上的視覺指示器表示的標記識別器移動，以使所述標記識別器對齊與所述屏幕上的標記相關聯的目標。
58.根據權利要求52所述的方法，其特征在于，所述標記是孔和槽口中的至少一個。
59.根據權利要求52所述的方法，其特征在于，所述目標是螺釘的位置。
60.根據權利要求52所述的方法，其特征在于，顯示一個或多個在屏幕上的控制器，并且所述方法進一步包括: 接收指示用戶與所述一個或多個在屏幕上的控制器的交互的數據；以及 基于用戶與所述在屏幕上的控制器的交互來改變所述目標的位置。
61.一種用于顯示圖形用戶界面的方法，包括: 顯示整形外科植入物的圖示，所述整形外科植入物包括孔和槽口中的至少一個，孔包括伸長部分和帶螺紋部分；以及 顯示容許用戶沿著所述伸長部分和所述槽口中的至少一個的縱向軸線移動非鎖定螺釘的目標位置的至少一個圖形裝置。
62.根據權利要求61所述的方法，其特征在于，進一步包括顯示下者中的至少一個: 指示對骨折部的壓縮量的圖標，以及 指示對骨折部的壓縮量的值。
63.根據權利要求61所述的方法，其特征在于，進一步包括: 顯不一個或多個控制器； 接收指示用戶與所述一個或多個控制的交互的數據；以及 響應于用戶與所述一個或多個控制的交互，改變所述非鎖定螺釘相對于所述伸長部分或所述槽口的目標位置，從而改變對所述骨折部施加的壓縮量。
【文檔編號】A61B5/103GK103635153SQ201280033510
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年5月3日 優先權日:2011年5月6日
【發明者】H.L.威廉, J.K.賴因斯, D.漢普頓, T.J.佩蒂斯, D.S.格拉赫 申請人:史密夫和內修有限公司