[发明专利]扭矩限制螺丝刀装置、系统和方法

说明书

本发明公开各种扭矩限制螺丝刀装置、系统和方法。根据本发明的扭矩限制螺丝刀，包括：主体，包括手柄，配置成由使用者抓握；位于主体内的电机；驱动头，配置成由电机转动并驱动螺钉或钻头；电池，配置成向电机提供电力；和处理器，其中，在处理器的控制下，扭矩限制螺丝刀配置成：向螺钉或钻头施加扭矩；监控电机的电流、电压或扭矩值；从电流、电压或扭矩值确定与施加在螺钉或钻头上的扭矩相关的多个扭矩值；根据多个扭矩值确定第一平均值；根据多个扭矩值确定第二平均值；将第一平均值与第二平均值进行比较；并且确定第一平均值大于第二平均值，确定包括扭矩的拐点的扭矩中的谷峰已经发生；并且响应于扭矩中的谷峰，限制施加到螺钉或钻头的扭矩量。

交叉引用

本申请要求2016年6月10日提交的美国申请No.62/348,725，2016年10月6日提交的美国申请No.62/405,031，2016年6月7日提交的美国申请No.62/346,984，2016年10月6日提交的申请No.62/405,004，2017年3月6日提交的美国申请No.62/467,461和2017年3月31日提交的美国申请No.62/480,179的权益。上述每个申请的全部内容通过引用结合在此。

技术领域

本公开总体上涉及扭矩限制螺丝刀装置、系统和方法，例如用于整形外科手术的扭矩限制螺丝刀。

背景技术

某些外科手术包括将一个或多个螺钉/螺杆插入骨中以保持例如板的结构。在插入期间，将螺钉拧入骨中并穿入骨中。随着连续转动，螺钉就位在板上，例如通过接触板的螺钉的头部。螺钉的还进一步转动将螺钉靠着板固定和/或进一步固定在骨中。螺钉的过度转动可能导致螺钉在骨中剥离，从而减小螺钉和板的固定。

发明内容

避免或至少抑制骨中的外科螺钉的剥离可能是有益的。这可以通过螺丝刀来实现，该螺丝刀监测施加到螺钉的扭矩并且当满足某些扭矩标准时停止或减小螺钉的转动。例如，标准可以包括施加的扭矩量、扭矩如何随时间变化(例如，扭矩是一致地还是不一致地增加或减小)以及是否已经满足阈值。该阈值可以帮助确定被感测的扭矩是否指示螺钉正在抵靠板或其他东西被固定，例如由硬骨的局部区域或其他方式引起的扭矩的短暂尖峰。

而且，在满足一定条件后降低螺钉的转动速度可能是有益的。这可以减小螺钉和/或螺丝刀的部件的角动量，并且因此即使在螺钉的主动驱动停止之后也可以减小由这种动量引起的无意转动的可能性，这可以增加螺钉在骨里剥离的机会。此外，降低螺钉的转动速度可以增加每次转动螺钉时可用于感测操作的时间量。这可以有助于更精确和准确地监测螺钉的转动位置和/或施加到螺钉的扭矩。

此外，为使用者提供具有减轻重量和/或具有改善的“感觉”的螺钉驱动工具可能是有益的。将螺钉插入骨可能需要很大的扭矩。由于这种扭矩要求，某些传统的动力驱动操作螺钉驱动工具通常非常重(通常大于3.5磅)和/或可能缺乏足够的“感觉”以使使用者(例如，外科医生)能够舒适地使用它们以在某些手术中插入螺钉，例如在某些脊柱手术过程中。一些迹象表明，当使用传统技术时，错位的脊柱椎弓根螺钉的平均率约为20％。一些迹象表明，高达25％的患者有“有风险”的螺钉(与血管、胸膜、食道、膈肌、气管等相邻的螺钉)。

公开了各种螺丝刀和相关的系统和方法，其解决了上面讨论的一个或多个间题或其他问题。螺丝刀可包括主体和电机。电机可以可操作地连接到在螺丝刀远端处的驱动头，使得电机可以转动驱动头。驱动头可以接收个钻头(例如，十字头钻头、平头钻头、星形钻头(例如，Torx)、套筒钻头或其他)，其可以与具有相应形状的头部的螺钉接合。在一些实施例中，钻头包括钻孔钻头。螺钉和/或钻孔钻头可以定位在基质(例如，骨)上的期望插入位置处，并且可以操作电机以驱动螺钉和/或将钻孔钻头钻入基质中。螺丝刀的各种实施例可以限制和/或控制施加到螺钉和/或钻头的扭矩。某些实施例在插入过程中降低了螺钉和/或钻头的速度。各种实施例提供上述优点中的一个或多个，或者不提供任何实施例。