[发明专利]被导航徒手外科手术工具和工具包

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求申请日2010年4月22日的美国临时专利申请系列号No.61/342,991的优先权利益，本专利申请基于此并且通过参考以其整体并入本文。

技术领域

本发明一般地涉及用于控制被导航徒手（freehand，手控）外科手术工具的方法、过程、装置和系统。特别地，本发明涉及用于被导航徒手外科手术工具的机头，被导航徒手外科手术工具用于与至少一个以下内容结合：跟踪系统；电子控制单元；和用于与外科手术导航系统一起使用的软件应用程序编程界面（API）。

背景技术

在骨外科手术中，例如，全膝置换（“TKR”）过程，重要的是仔细准备患者的骨以接受植入物在解剖结构学上正确的、精确的位置。在此过程中可以使用的各种的骨切割工具。导航外科手术工具可以使用电子导航，以根据用户定义的外科手术计划定位、固定、调整和/或校正的轨迹和切割工具的速率，同时允许外科手术医生使用徒手切割运动。

一种操作的被导航外科手术工具可以包括这样的元件：例如，具有旋转钻刺以提供在骨上切割的切割钻头；例如，钻头安装到其中的内壳体；和包括电子跟踪系统、计算单元和软件以控制和监视切割工具的操作等的部件或元件。

为了协助钻头的切割，用户和/或外科手术医生可以执行他们的外科手术，像往常一样使用导航系统用于额外引导和理解钻头的位置。可以采用其他系统以在具有固定目标以确保预先确定的切割的自动机械地导航系统的情况下完全自动切割。

常规系统可以允许控制方法，其中徒手工具可以与导航援助一起使用，如在美国专利号6,757,582中描述的，其全部内容通过参考并入本文。如在此所公开的导航系统，通过确定切割工具和目标形状之间的距离提供用于用户/外科手术医生的控制，和自动机械地协助用户/外科手术医生以在骨上形成所期望的形状。

此外，用户/外科手术医生可能希望或可能习惯于使用特定钻、跟踪系统和/或导航软件用于被导航的外科手术。然而，这样的用户选择组件（钻头、跟踪系统等等）可能无法使用目前可用的供应商提供的被导航外科手术工具的操作或可能不用于目前可用的供应商提供的导航外科手术工具。在这样的情况下，用户可能需要使用由供应商提供的外科手术系统来解决。因此，需要提供一种被导航外科手术工具，可以容纳各种各样的用户选择的外科手术钻头和跟踪系统，并且也可以使用导航软件操作，从而在使用所需要的导航外科手术工具执行导航外科手术系统中给用户/外科手术医生更多的灵活性。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种机头，所述机头提供速度和伸展控制所需的功能性，其克服在现有技术中的一些或全部缺点和不足。

此外，本发明的一个目的是提供用于被导航外科手术工具的这样的机头，所述机头可以容纳配置为与机头一起工作的各种各样（宽范围）的用户选择的外科手术工具和跟踪系统，并且还可以操作各种导航软件。因此，导航徒手外科手术工具套件可以包括机头、电子控制单元、软件API，以允许用户以“创建”或配置操作性被导航外科手术工具，其中用户选择的外科手术钻头变得构造成与使用机头、跟踪系统、导航软件工作。

在一个优选的非限制性实施例中，本发明涉及一种用于工具的机头布置，所述机头布置具有配置为接收工具的至少一部分在固定位置的保持部件、配置为覆盖工具的一部分的护罩、配置为接收跟踪系统的至少一部分的至少一个安装部件和安装到所述机头的致动器。致动器可以与保持部件通信并且配置为相对于所述护罩移动保持部件。

在另一个实施例中，本发明包括导航外科手术工具，包括配置为成形目标的端部效应器（effector）、配置为指示端部效应器的位置的跟踪器，和机头，所述机头具有第一连接部和第二连接部，所述第一连接部配置为保持工具的至少一部分，和所述第二连接部配置为保持跟踪器。

在另一个实施例中，本发明包括一种导航外科手术工具系统，包括外科手术工具、配置为使所述工具的位置已知的跟踪系统、配置为接收所述工具的至少一部分的机头和配置为覆盖工具的至少一部分的护罩。机头进一步配置为移动所述工具。

在另一个实施例中，本发明包括一种用于工具的机头布置，具有配置为接收工具的至少一部分的保持部件、配置为覆盖工具的至少一部分的护罩、配置为接收跟踪系统的至少一部分的至少一个安装部件、安装到机头并且配置为控制工具的至少一部分相对于护罩的暴露的致动器。