[发明专利]具有跟踪标记的手术机器人自动化

说明书

描述用于在外科手术期间确定手术植入物的形状并导航所述手术植入物的装置、系统和方法。可在外科手术期间确定所述手术植入物的所述形状，且准确地描绘其形状的所述手术植入物的图形表示显示和叠加在患者的目标解剖结构的图形绘图上。所述手术植入物可包含可由与所述导航系统相关联的一个或多个相机辨识的跟踪器。

相关申请的交叉参考

本申请是2018年5月31日提交的第15/609,334号美国专利(公开为第 2017-0258535号美国专利公开)的部分接续申请，所述第15/609,334号美国专 利是2016年5月18日提交的第15/157,444号美国专利申请(公开为第 2016-0256225号美国专利公开)的部分接续申请，所述第15/157,444号美国专 利申请是2016年4月11日提交的第15/095,883号美国专利申请(公开为第 2016-0220320号美国专利公开)的部分接续申请，所述第15/095,883号美国专 利申请是2013年10月24提交的第14/062,707号美国专利申请(公开为第2014-0275955号美国专利公开)的部分接续申请，所述第14/062,707号美国专 利申请是2013年6月21日提交的第13/924,505号美国专利申请(现 U.S.9,782,229)的部分接续申请，所述第13/924,505号美国专利申请要求2012 年6月21日提交的第61/662,702号临时申请(到期)的优先权以及2013年3 月15日提交的第61/800,527号临时申请(到期)的优先权。本申请还要求2017 年11月21日提交的第62/583,851号临时申请的优先权。以上提及的所有申请 的全部内容出于所有目的以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及已经修改以符合特定患者解剖结构的手术植入物的手术导航， 以及显示叠加在患者解剖结构上的经修改手术植入物的图形表示。

背景技术

脊柱融合术是用于矫正脊柱畸形外科手术。其涉及将脊柱的疼痛部分融合 在一起以便限制其运动，从而缓解疼痛症状。最常利用脊柱融合外科手术来治 疗异常脊柱弯曲(脊柱侧凸、异常脊柱后凸)、椎间盘退化症、脊椎前移、导致 脊神经压迫的创伤，以及感染或肿瘤所导致的椎骨不稳。

融合外科手术涉及具有杆和螺钉的仪器，以及在椎骨之间放置移植骨。在 外科手术期间，外科医生校正脊柱的变形以便确保矢状平面和冠状平面两者中 脊柱的放射照相参数落在临床上接受的值内。在这样做时，外科医生使用杆将 校正后的脊柱固定到适当位置。所述杆可能需要符合脊柱的形状且因此需要相 应地弯曲。

当前在开放式外科手术中执行杆放置时，可在外科医生完全能看见的同时 将杆按压到螺钉头部中的缝隙中。因为手术部位暴露，所以外科医生可查看杆 是否恰当地弯曲且将配合到螺钉头部中。这还允许外科医生就地作出调整。尽 管开放式外科手术允许更容易的触及和对手术的完全视线，但恢复和愈合时间 比微创型外科手术(MIS)长。在MIS手术中，经由若干小切口获得对脊柱的 触及。当利用MIS手术时，插入导引件从每一螺钉延伸穿过每一切口。在皮肤 下方，螺钉安装件中存在切割的区段以供随着外科医生纵向驱动其穿过组织时 杆从中通过。此过程可相比于穿过一系列针的孔眼。然而，不同于螺纹，所述 杆为刚性的，且当手术构造由多个层级组成时难以找到供弯曲的杆通过的路径。

在MIS程序中，外科医生可使用位置辨识系统来确定特定对象在三维(3D) 中的位置且在三维中跟踪特定对象。在机器人辅助的外科手术中，举例来说， 当例如正由机器人或由医生定位和移动器械时需要以高精度跟踪例如手术器械 和/或手术植入物等特定对象。