[发明专利]多平面可变几何锯齿切割铰接式钻机系统

说明书

相关申请

本申请要求于2014年9月23日提交的序列号为62/054,009的美国临时申请的优先权，且其内容特此通过引用方式并入。

技术领域

本发明一般涉及到计算机辅助钻孔系统，更特别地，涉及一种用于辅助外科手术的新型实用系统。

背景技术

在胸外科，胸腔打开和肋骨缩回经常出现。通常，因为难以适当地闭合和加固用于最佳切割面凝固的线性胸骨切口，摆动锯被用于产生穿过胸骨的弧形切口；这部分是由于缺少确定的参考或锚定多平面结构以帮助密封封闭。但是利用现有设备切割出弧线实际上是很困难并不精确的。理想地，胸骨应当以这样的模式切割，其中所分开胸骨的两个半部能以最大化稳定性和表面积接触的方式重新结合，以使得原发性骨愈合具有最大可用骨骼点和元件。

手动切割锯或者钻机可被操作切割诸如三角连续波这种图案，在本文中该三角连续波通常和同义地称为“锯齿形”图案。然而，这种自由形式切口图案是不精确的，易于错过切口和遭受振动偏差。其他非铰接式(non-articulating)系统带有跟踪机构，在监视器上显示设备的位置和方向。然而，这需要操作者在切割期间不断地检查监视器，并且几乎没有提供帮助以防止误切、不恰当的切割位置或根据计划和/或预编程的切割图案限制位移的能力。

因此，这需要一种方法和设备辅助操作者以一种图案精确地切割胸骨，随后闭合，两个半部连接以提供优异的稳定性和增加的接触表面积，以促进最佳的骨愈合。这进一步需要一种系统防止钻机操作者偏离预先指示的计划切割路径。这也需要一种钻孔系统允许操作者补偿切割表面的位移，同时保持精确切割图案穿过受试者胸骨。

发明内容

提供一种铰接式(articulating)钻机系统，其包括手持部分和钻机部分。提供至少两个执行器用于控制所述钻机部分的至少两轴。提供导航系统用于控制执行器。在某些实施例中，一工具与钻机部分一起提供并适于与患者组织交互。在某些实施例中，该工具可以精确地在组织上标记用于数字化和/或配准的指定区域。在某些实施例中，提供钻机防护件在切割表面的下侧行进，以避免钻机切割钻机防护件下方的任何表面，包括患者组织。

在某些实施例中，导航系统提供关于所述钻机部分的位置、方向或速度之一的实时反馈。当操作设备时，实时反馈可包括将一表面与钻机部分相关联的信息以供控制使用，以调节所述至少两个执行器来补偿表面移动或手持部分的用户移动或防止设备操作超出预指示图案。在某些实施例中，提供用户反馈机构，诸如触发器或者脚踏板。用户反馈机构可以由用户激活以用于与所述导航系统和期望新的固定平面运动的所述钻机进行通信。在某些实施例中，手持部分包括用于附接刚性参考引导件的适配器，该刚性参考引导件为用户提供参考引导件的平面相对于所述钻机部分的平面之间的视觉关系。

钻机部分可被修改为包括与所述至少两个执行器连通并附接到所述钻机部分的至少两个刚性对象。

系统可用于在患者组织上以±1.0mm和±1.0°或更好的偏差内进行任意线性切割。

在某些实施例中，线性切割以“三角波图案”切割用于胸外科手术的胸骨。

附图说明

本发明按照下述附图进一步描述。这些附图并不旨在限制本发明的范围而是展示其某些属性。

图1是由本发明产生的各种示例性的三角波切割图案；

图2是一种铰接式手持钻机的等距视图；

图3是铰接式手持钻机的更详细描绘；

图4展示钻机部分以两个自由度铰接；

图5描绘一种建议的执行器和铰接式手持钻机的钻机部分之间的连接方式；

图6是使用本发明的系统可创建的示例性切割多平面路径；

图7描绘手持钻机系统的一种优选结构；

图8是手持钻机系统的外部硬件和控制的示意图；

图9描述了铰接式手持钻机带有可附接的参考引导件；

图10是手持钻机系统的线性导轨轴承机构的详细视图。

具体实施方式

本公开发明在此描述了一种沿任意平面精确切割的铰接式手持钻机系统，更具体地，沿表面创建精确光滑的图案切口，该图案切口一般并且特别地切至主体胸骨。

应当理解，在提供值范围的情况下，该范围不仅包括该范围的端点值，而且还包括如明确包括在该范围内并且随该范围最后一个有效数字变化的中间值。例如，1到4的列举范围旨在包括1-2、1-3、2-4、3-4和1-4。