[发明专利]用于在手术过程中对准植入系统的手持式跟踪系统和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于在手术过程中对准植入系统的手持式跟踪系统和装置，以及由所述手持式跟踪装置进行微创外科手术跟踪的过程。

这个完整的说明书是专利法1970的章节9(2)下日期为2012年5月2日的临时申请号1345/DEL/2012和2012年10月25日的临时申请号3283/DEL/2012的同族。

背景技术

随着时间的推移和反复使用，骨头和关节可能会损坏或磨损。关节区域中的用于在身体活动过程中对关节提供缓冲作用的软骨由于以下原因可能会磨损或损坏：如在运动活动的情况下或当经受创伤事件时对骨头或关节的重复使力；或诸如骨关节炎的某些疾病。这种情况会导致患者疼痛、僵硬和活动性变差。

关节造形术程序常用于用人工关节替换患病关节。在典型关节造形术程序中，关节炎或其它机能障碍的关节被整形和/或重新调整，且植入系统被准确地定位到受损区域中。关节造型术程序可发生在身体的不同区域中的任何关节(包括但不限于膝关节、髋关节、肩关节和肘关节)处。

关节造型术的一个主要目标在于修复患者的解剖部分(anatomy)，特别是参照解剖部分对准或定位植入组件。植入物与解剖部分的这种对准通常通过使用机械仪器和/或导航系统来进行。使用机械仪器的缺点在于可能发生不准确的对准，这是因为这些基于平均解剖部分关系且不考虑特定患者或外科手术装置的任何参数。此外，这些机械仪器可能不是非常直观且易于使用，从而需要大量的手术切口以及连续地监测仪器，同时手动对准仪器与身体上的关键解剖部分界标。这些解剖标志可能不稳定，从而导致不准确判断。

进一步，关节造型术程序中的现有导航系统非常复杂和昂贵。使用这样的系统通常需要额外的人员来操纵手术室中的无菌区域外的导航计算机。此外，现有导航系统依赖于在手术中放置在无菌环境外的外部相机或红外线传感器和无菌区域内使用的导航仪器之间的直接视线。这使得外科手术过程非常麻烦且需要外科医生经常移出手术部位，使得存在于无菌区域外的相机系统可以看到无菌区域内存在的跟踪系统。

因此，需要这样的用于在外科手术进行时针对患者对准植入系统的手持式跟踪系统和装置，即，在外科手术过程中使用更简单并且高度准确，并且为外科医生提供更大的术中操作灵活性，使得其完全受控且在无菌区域中使用。

以上缺点已经在一个这样的文章中得到解决：关节造型术的期刊中发表的题为“Improving acetabular cup orientation in the total hip arthroplasty by using smartphone technology”，其公开了使用智能手机来用于髋臼放置。使用智能手机辅助的外科手术的优点有很多：例如准确的数字倾角、耗时少、无需外部参考切口和最小设置要求。然而该文章没有公开有关准确检测前倾方位(其为临界角)的信息。前倾方位的任何不准确性会显著增加术后并发症(诸如反复脱位)的机会。

本发明的目的：

本发明的一个目的在于提供手持式跟踪系统和装置，用于在手术过程中参照患者的解剖部分在外科手术进行时对准植入系统和/或手术仪器。

本发明的另一个目的在于提供简单、容易设置的手持式跟踪系统和装置，其用于在手术过程中参照患者的解剖部分准确定位和/或大小调整植入系统且不依赖于无菌区域外的视线连接。

本发明的又一个目的在于提供主动手持式设备，其能够在在手术过程中通过音频和/或可视装置指示位置和/或大小信息。

本发明的再一个目的在于提供手持式跟踪系统，其包括至少一个手持式设备，该至少一个手持式设备具有能够检测并显示无菌环境内运行时的植入系统信息的传感器。

本发明的另一个目的在于提供手持式设备，其可在手术过程中安装在多种类型的仪器上以及绑定到患者上。

本发明的另一个目的在于提供手持式设备，其具有以下能力：能够从植入系统、仪器和/或患者位置读取和处理术前基于患者数据的图像以及术中图像。

本发明的另一目的在于提供手持式设备，其能够在没有任何外部装置或参照的情况下使用数据通信链路或协议进行无线通信。

本发明的另一个目的在于提供使用本发明的系统和装置进行手持式手术跟踪的方法。

本发明的另一个目的在于提供成本有效和更少麻烦的跟踪系统，其可在各种外科手术过程中由外科医生很容易地使用。

发明内容