標志19(圖1)之間的暢通路徑。如果可追蹤元件中的一個被暫時阻斷(即閉塞)，導(dǎo)航系統(tǒng)10可不能夠有效地確定一個或多個被追蹤對象的姿勢。為安全起見，當可追蹤元件在手術(shù)過程中變得閉塞，外科手術(shù)系統(tǒng)100可以脫開外科手術(shù)工具36的觸覺控制。觸覺控制也可能由于被追蹤對象的突然運動而脫開。例如，患者的腿或機器人臂34可以被撞擊，和導(dǎo)航系統(tǒng)10無法準確地追蹤突然-運動的對象。因此，外科手術(shù)系統(tǒng)將脫開外科手術(shù)工具36的觸覺控制。觸覺控制的脫開使觸覺裝置30進入自由模式。觸覺恢復(fù)特征可隨后被用于通過重新激活觸覺對象52來重新接合觸覺控制或保持觸覺裝置30在自由模式中和要求外科醫(yī)生重新進入入口邊界50。
[0081]為了確定是否重新接合觸覺控制或是否保留觸覺裝置30處于自由模式，外科手術(shù)系統(tǒng)100被編程以評估在閉塞、突然運動，或其它因素已經(jīng)引起觸覺控制脫開后各種條件是否滿足。在一般情況下，條件可以涉及外科手術(shù)工具36相對于外科手術(shù)工具36的所需約束的位置或取向的位置或取向，并且這些條件可以取決于外科手術(shù)工具36的類型和觸覺對象52的配置。三個評估的可能條件可以是工具的取向、觸覺平面中的垂直滲透和所有HIP是否在觸覺邊界內(nèi)。例如，圖15的實施方案包括虛擬刀片82，它代表矢狀鋸和包括多個HIP (如上面所指出，雖然只有一個HIP 60被標記，引用的HIP 60包括引用多個HIP)。圖15還包括平面觸覺對象52。在本實施方案中，觸覺恢復(fù)特征可以包括通過計算工具法線48和觸覺對象法線62之間的角度，確定虛擬刀片82相對于觸覺對象52的取向。工具法線48和觸覺對象法線62理想上是平行，如果外科手術(shù)工具36在切割期間被約束以位于對應(yīng)于平面觸覺對象52的工作邊界內(nèi)。一個條件可以是，例如，工具法線48和觸覺對象法線62是否在彼此的二度內(nèi)。外科手術(shù)系統(tǒng)100可以被編程以斷定是否滿足此條件，外科手術(shù)工具36的定向甚至在可追蹤元件的暫時阻塞或患者或機器人臂的突然運動后基本上保持準確。外科手術(shù)系統(tǒng)100還可以評估HIP 60相對于平面觸覺對象52的位置(例如，垂直穿透)。圖15示出觸覺對象52上方和下方的虛擬邊界102、104。虛擬邊界102、104，可被規(guī)劃位于例如遠離觸覺對象52約0.5_。第二條件可以是HIP 60是否位于這些虛擬邊界102、104之間。作為另一實例，第三個條件可以是虛擬刀片82的每一個HIP 60是否位于觸覺對象52的外邊界內(nèi)。
[0082]如果每個相關(guān)的條件得到滿足，觸覺恢復(fù)特征重新激活觸覺對象52，它重新接合觸覺控制和允許外科醫(yī)生繼續(xù)切割。然而，如果任何一個條件不滿足，觸覺裝置30仍處于自由模式。然后，外科醫(yī)生必須使HIP 60穿過回到入口邊界50(在圖15中未示出)，如本文中的各種實施方案中描述。一旦HIP 60穿過入口邊界50，觸覺控制可被重新接合。在圖15中所示的實施方案中，HIP 60已經(jīng)穿過入口邊界50后觸覺控制可包括自動對準和隨后HIP 60在平面觸覺對象52上的約束。在其它實施方案中，如圖13A-13D的實施方案，HIP60穿過入口邊界50后觸覺控制可不包括自動對準。
[0083]如各種示例性實施方案中所示的系統(tǒng)和方法的構(gòu)造和配置僅是說明性的。盡管在本公開中只詳細描述幾個實施方案，許多修改(例如，各種元件的大小、尺寸、結(jié)構(gòu)、形狀和比例、參數(shù)值、使用的材料、顏色、取向等的變化)是可能的。例如，元件的位置可以顛倒或以其它方式改變和離散元件或位置的性質(zhì)或數(shù)目可以改變或變化。因此，所有這些修改旨在被包括在本公開的范圍之內(nèi)。任何過程或方法步驟的順序或排序可以根據(jù)替代實施方案被改變或重新排序。其它的替換、修改、改變和省略可以在不脫開本公開的范圍下在示例性實施方案的設(shè)計、操作條件和布置中作出。
[0084]本公開考慮上在用于實現(xiàn)各種操作的任何機器可讀介質(zhì)上的方法、系統(tǒng)和程序產(chǎn)品。本公開的實施方案可使用現(xiàn)有計算機處理器，或通過用于出于這個或其它目的并入的合適系統(tǒng)的專用計算機處理器，或通過硬連線系統(tǒng)來實現(xiàn)。本公開的范圍內(nèi)的實施方案包括程序產(chǎn)品，其包括用于攜帶或具有存儲在其上的機器可執(zhí)行指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的機器可讀介質(zhì)。這種機器可讀介質(zhì)可以是可由通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C或其它具有處理器的機器訪問的任何可用介質(zhì)。舉例來說，這種機器可讀介質(zhì)可以包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盤存儲、磁盤存儲、其它磁存儲設(shè)備、固態(tài)存儲設(shè)備、或者可用于攜帶或存儲以機器可執(zhí)行指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式且可由通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C或其它具有處理器的機器訪問的所需程序代碼的任何其它介質(zhì)。當信息通過網(wǎng)絡(luò)或另一通信連接(硬連線、無線、或硬連線或無線的組合)傳輸或提供給機器，機器適當?shù)貙⑦B接視為機器可讀介質(zhì)。因此，任何這樣的連接被適當?shù)胤Q為機器可讀介質(zhì)。上述的組合也包括在機器可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。機器可執(zhí)行指令包括，例如，使通用計算機、專用計算機、或?qū)Ｓ锰幚頇C器執(zhí)行某一功能或功能組的指令和數(shù)據(jù)。
[0085]盡管方法步驟的特定順序可以被描述，這些步驟的順序可以不同于所描述。此外，兩個或更多個步驟可以同時或部分同時地進行(例如，入口邊界50的停用和出口邊界64的激活)。這種變化將取決于所選擇的軟件和硬件系統(tǒng)以及設(shè)計者的選擇。所有這樣的變化都在本公開的范圍之內(nèi)。同樣地，軟件實現(xiàn)可以利用具有基于規(guī)則的邏輯和其它邏輯的標準編程技術(shù)來完成任何連接步驟、處理步驟、比較步驟和決策步驟。
【主權(quán)項】
1.一種外科手術(shù)系統(tǒng)，其包括: 與虛擬觸覺交互點相關(guān)聯(lián)的外科手術(shù)工具，其中所述虛擬觸覺交互點的運動對應(yīng)于所述外科手術(shù)工具的運動； 處理電路，其被配置為: 建立虛擬入口邊界；和 激活觸覺對象，其中被激活的觸覺對象被配置為在所述觸覺交互點穿過所述虛擬入口邊界后約束所述外科手術(shù)工具。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)系統(tǒng)，其中所述處理電路被進一步配置為: 建立虛擬出口邊界；和 在所述觸覺交互點穿過所述虛擬出口邊界后停用所述觸覺對象。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)系統(tǒng)，其中所述處理電路被進一步配置為自動修改所述外科手術(shù)工具的位置，其中所述自動修改是由所述觸覺交互點穿過所述虛擬入口邊界觸發(fā)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)系統(tǒng)，其中所述處理電路被進一步配置為自動修改所述外科手術(shù)工具的取向，其中所述自動修改是由所述觸覺交互點穿過所述虛擬入口邊界觸發(fā)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)系統(tǒng)，其中所述虛擬入口邊界圍合三維體且為丸狀。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)系統(tǒng)，其中所述虛擬入口邊界圍合三維體且成形為具有移除節(jié)段的丸狀體使得所述虛擬入口邊界的橫截面為扇形。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)系統(tǒng)，其中所述外科手術(shù)工具是球形毛刺。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)系統(tǒng)，其中所述外科手術(shù)工具是矢狀鋸。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)系統(tǒng)，其中所述觸覺對象是線。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)系統(tǒng)，其中所述觸覺對象是平面。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)系統(tǒng)，其中所述觸覺對象是三維體。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)系統(tǒng)，其還包括偏置觸覺對象，其被配置為在外科手術(shù)之前或期間被調(diào)整。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)系統(tǒng)，其還包括安全機構(gòu)，其被配置為停用所述觸覺對象。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)系統(tǒng)，其中所述處理電路被進一步配置為: 在事件發(fā)生時停用所述觸覺對象； 在所述事件已經(jīng)結(jié)束后評估多個條件； 如果所述多個條件滿足，則重新激活所述觸覺對象。15.—種使用外科手術(shù)系統(tǒng)的方法，其包括: 提供外科手術(shù)工具； 提供虛擬觸覺交互點，其中所述虛擬觸覺交互點的運動對應(yīng)于所述外科手術(shù)工具的運動； 提供虛擬入口邊界；和 激活觸覺對象，其中被激活的觸覺對象被配置為在所述觸覺交互點穿過所述虛擬入口邊界后約束所述外科手術(shù)工具。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其還包括: 提供虛擬出口邊界；和 在所述觸覺交互點穿過所述虛擬出口邊界后停用所述觸覺對象。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其還包括自動修改所述外科手術(shù)工具的位置的步驟，其中所述自動修改是由所述觸覺交互點穿過所述虛擬入口邊界觸發(fā)。18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其還包括自動修改所述外科手術(shù)工具的取向的步驟，其中所述自動修改是由所述觸覺交互點穿過所述虛擬入口邊界觸發(fā)。19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述虛擬入口邊界圍合三維體且為丸狀。20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述虛擬入口邊界圍合三維體且成形為具有移除節(jié)段的丸狀體，使得所述虛擬入口邊界的橫截面為扇形。21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述外科手術(shù)工具是球形毛刺。22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述外科手術(shù)工具是矢狀鋸。23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述觸覺對象是線。24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述觸覺對象是平面。25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述觸覺對象是三維體。26.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其還包括提供偏置觸覺對象，其被配置為在外科手術(shù)之前或期間被調(diào)整。27.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其還包括: 在事件發(fā)生時停用所述觸覺對象； 在所述事件已經(jīng)結(jié)束后評估多個條件； 如果所述多個條件滿足，則重新激活所述觸覺對象。28.—種上面具有在由處理電路執(zhí)行時有助于計劃或執(zhí)行外科手術(shù)的指令的計算機可讀存儲介質(zhì)，所述介質(zhì)包括: 用于使外科手術(shù)工具與虛擬觸覺交互點相關(guān)聯(lián)使得所述虛擬觸覺交互點的運動對應(yīng)于所述外科手術(shù)工具的運動的指令； 用于建立虛擬入口邊界和虛擬出口邊界的指令； 用于激活觸覺對象的指令，其中被激活的觸覺對象被配置為在所述觸覺交互點穿過所述虛擬入口邊界后約束外科手術(shù)工具；以及 用于在所述觸覺交互點穿過所述虛擬出口邊界后停用所述觸覺對象的指令。
【專利摘要】一種外科手術(shù)系統(tǒng)包括外科手術(shù)工具(36)，外科手術(shù)工具(36)與虛擬觸覺交互點(60)相關(guān)聯(lián)以使得所述虛擬觸覺交互點的運動對應(yīng)于所述外科手術(shù)工具的運動。所述外科手術(shù)系統(tǒng)還包括處理電路(20)以建立虛擬入口邊界(50)和激活觸覺對象(52)，其在所述觸覺交互點穿過所述虛擬入口邊界后約束所述外科手術(shù)工具。
【IPC分類】A61B19/00
【公開號】CN104918573
【申請?zhí)枴緾N201380066667
【發(fā)明人】J·奧托, R·約爾古列斯庫, C·萊特凱普, B·施密茨, J·武伊齊克, C·C·格朗茨
【申請人】瑪口外科股份有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2013年12月20日
【公告號】CA2894898A1, EP2941215A1, US20140180290, US20150342691, WO2014100697A1