专利名称:瞄准整形外科器械的标志物的制作方法整形外科器械在很多场合被用于稳定和/或支撑骨和其他组织例如断骨和骨碎片。在连接整形外科器械期间,瞄准整形外科器械的一个或多个标志物有时是必要或有利的。例如,被遮掩的标志物譬如已植入的整形外科器械的固定孔可以利用装配架和/或X射线成像来定位。一旦定位,工具和/或紧固件就可以与标志物接合。另外,还可以瞄准可见的标志物以确保工具或紧固件正确或符合需要地对准整形外科器械的标志物。例如,工具或紧固件相对于整形外科器械标志物的期望插入角度可以利用机械装配架实现。可选地,整形外科器械的标志物可以利用电磁空间测量系统进行瞄准,由此确定与传感器线圈形式的感应式电磁传感器相连的整形外科器械的位置。当整形外科器械被置于磁场内时,在传感器线圈内会感应出电压或电流,感应电压或电流可以被测量系统用于确定整形外科器械的位置。由于磁场是低强度并且能够安全地穿过人体组织,因此整形外科器械的位置测量可以在没有光学空间测量系统的视线约束的情况下进行。在机械上,自由度(DOF)是明确对象的移动位置和旋转取向的独立位移和/或旋转的集合。例如,在三维空间内移动的质点具有三个平移分量并且因此具有三个自由度(3D0F)。平移是无旋转地移动的能力,而旋转是围绕某条轴线的角运动。与质点相比,刚体可具有包括三个旋转和三个平移分量在内的最大的6D0F。具体地,在d维刚体的情况下,刚体具有d (d+1) /2个自由度(d个平移和d (d-1) /2个旋转分量)。因此,三维(X,Y和Z)刚体具有最大的6D0F。如本文中所用,对象的位置包括确定对象在三维空间内位置的平移位置和旋转取向。目前可用的电磁传感器可以嵌入或连接至对象例如手术器械或整形外科植入物以允许在正确的解剖环境中实时显示对象的位置。参照图1-2,电磁传感器10可以被设置在柱状主体或杆11内。传感器10包括以交叉结构彼此重叠放置的两个线圈12,13以及设置在线圈12,13之间以保护线圈12,13免遭破坏的印刷电路板(PCB) 14。如果只需要将OTOF的传感器用于空间跟踪应用,那么因为围绕柱体直径或轴线z (图2)的旋转可以忽略,所以图1-2中示出的设置方式是可接受的。但是,图I和2中的设置方式要求容纳传感器10的结构厚度至少是线圈12,13的直径的两倍以容纳线圈12,13的交叉结构以及主体或杆11。而且,因为6D0F的传感器是某些瞄准应用例如瞄准整形外科植入物譬如髓内钉的远端所必需的或者对其有利,所以传感器壳体11(图I)的圆形截面形状会由于柱体11在组装期间倾向于围绕其轴线Z (图2)旋转并且因此坐标的预定取向也可能会在组装期间改变而难以将传感器10始终以预定取向放置于植入物内。
公开了用于在瞄准整形外科器械的标志物时使用的瞄准传感器。感应式电磁传感器可以被嵌入到整形外科器械内,设置在整形外科器械上,或者与整形外科器械联合使用例如在与整形外科器械可移除地相联的探针内或探针上使用。传感器可以包括安装平台例如PCB以及至少两个安装或印制的传感器线圈。在一个主要方面中,一种整形外科器械包括感应式电磁传感器,具有非柱状的安装平台和至少两个传感器线圈。传感器线圈以基本共面的方式并且相对于彼此成一定角度地被连接至平台,传感器线圈彼此不重叠。实施例可以包括以下的一种或多种特征。例如,平台具有大于约I. 5:1的宽高比。 平台具有范围是从约I. 5:1到约5: I、范围从约2:1到约3:1或者约为2. 5:1的宽高比。平台具有一定的高度和宽度,高度范围是从约O. 2mm到约1mm,高度小于宽度。平台的宽度小于约3_。平台的宽度范围是从约Imm到约3_。传感器的至少两个线圈相对于彼此形成的角度Θ的范围是从约15°到约175°,或者是从约15°到约90°。线圈被至少部分地嵌入到平台内。平台是由聚酰胺树脂构成的印刷电路板。印刷电路板具有大致为矩形的截面,其宽高比大于约I. 5:1。印刷电路板进一步包括多个导电的迹线和焊点。整形外科器械是髓内钉并且传感器被设置在髓内钉的远端部分内。整形外科器械进一步包括具有外表面的狭长主体以及用于容纳感应式电磁传感器的至少一个构件。整形外科器械是被设置用于与整形外科稳定构件可移除地接合的探针。在另一个主要方面中,整形外科器械包括具有外表面的狭长主体以及用于容纳感应式电磁传感器的至少一个构件。感应式电磁传感器包括与至少一个构件相接合的非柱状安装平台以及安装在平台上的至少两个传感器线圈,传感器线圈以基本共面的方式并且相对于彼此成一定角度Θ地被连接至平台,传感器线圈彼此不重叠。实施例可以包括以下的一种或多种特征。例如,平台具有范围是从约I. 5:1到约5:1、从约2:1到约3:1或者约为2. 5:1的宽高比。平台具有一定的高度和宽度,高度范围是从约O. 2mm到约Imm,高度小于宽度,并且宽度范围是从约Imm到约3mm。平台的宽度小于约3_。传感器的至少两个线圈相对于彼此形成的角度Θ的范围是从约15°到约175°,或者是从约15°到约90°。线圈被至少部分地嵌入到平台内。平台是由聚酰胺树脂构成的印刷电路板,印刷电路板具有矩形的截面,其宽高比大于约1.5:1。印刷电路板进一步包括多个导电的迹线和焊点。在另一个主要方面中,一种用于识别标志物的系统包括用于生成磁场的场发生器,位于磁场内的整形外科器械,整形外科器械具有至少一个标志物,至少一个传感器,至少一个传感器包括非柱状的安装平台以及安装在平台上的至少两个传感器线圈,传感器线圈以基本共面的方式并且相对于彼此成一定角度Θ地被连接至平台,传感器线圈彼此不重叠,传感器以设定距离与至少一个标志物间隔开,标志物识别器,以及用于处理来自至少一个传感器的传感器数据并且利用设定距离确定标志物识别器相对于至少一个标志物的位置的处理器。实施例可以包括以下的一种或多种特征。例如,标志物识别器包括第二传感器。标志物是从由构件、孔隙、凸块、管道、定位槽、凸缘、凹槽、元件、隔板、梯级、孔口、钻孔、空腔、凹痕、导管、间隙、凹口、小孔、通道、狭缝、孔洞或沟槽构成的组中选出。整形外科器械是髓内钉。整形外科器械具有带凹部的外表面,构成插管的内表面以及其间的壁部,并且凹部和第一传感器被设置在壁部内。整形外科器械进一步包括设置在凹部和第一传感器上的罩盖。标志物识别器进一步包括钻头套管。标志物识别器进一步包括锯齿状尖端。处理器向用户提供反馈信息。标志物识别器包括场发生器。至少一个传感器被连接至可以从整形外科器械上移除的探针。标志物识别器进一步包括套管,套管在相对于磁场的已知位置具有纵向轴线。纵向轴线通常与和磁场相关联的参考坐标系的某一轴线同轴。在另一个主要方面中,一种用于识别标志物的方法包括提供整形外科器械和相对于整形外科器械设置在已知位置的第一传感器,整形外科器械具有近端部分、远端部分和设置在远端部分上的至少一个标志物,第一传感器包括非柱状的安装平台以及安装在平台上的至少两个传感器线圈,传感器线圈以基本共面的方式并且相对于彼此成一定角度Θ地被连接至平台,传感器线圈彼此不重叠,将整形外科器械连接至患者的一根或多根骨,利 用标志物识别器和第一传感器的输出来瞄准标志物,然后利用标志物识别器使工具和紧固件中的至少一者与标志物接合。图I是现有技术中感应式电磁传感器的端视图。图2是图I中所示传感器的顶部俯视图。图3是其中植入有髓内钉的股骨的示意图。图4是可以装有一个或多个瞄准传感器的髓内钉的透视图。图5是感应式电磁传感器的顶部俯视图。图6示出了表示用于在感应式电磁传感器内使用的12种不同平台的非圆形或非柱状截面的端视图。图7示出了用于电磁传感器的线圈设置方式的顶部俯视图。图8是用于瞄准整形外科器械标志物的系统的示意图。图9是图8中整形外科器械远端的放大局部视图,示出了不同的罩盖。图10是图8中整形外科植入物的截面图。图11是用于瞄准整形外科器械标志物的系统的示意图。图12是图11中整形外科器械的局部截面图。应该理解附图并非一定按比例绘制并且公开的实施方式有时是示意性地以及在局部视图中示出。在某些情况下,可能省略了并非理解本公开所必需的细节或者会使其他细部难以理解的细节。应该理解本公开并不局限于本文中介绍的特定实施方式。
用于在瞄准整形外科器械的标志物时使用的瞄准传感器。传感器包括非柱状的安装平台例如印刷电路板和至少两个安装或印制的传感器线圈以提供能够以预定位置和取向安置在整形外科器械上或整形外科器械内的低外形传感器组件。平台具有非圆形截面,其宽高比大于约1.5:1。平台的非圆形截面使得能够将传感器安置在植入物内已知的固定位置。传感器线圈可以部分或完全嵌入到平台内。
瞄准整形外科器械的标志物制作方法
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