用于在外科钻孔术期间使用马达的状态以提高穿透算法的效率的系统技术方案

一种手持式手术系统包括器械、深度测量附件和控制器。该器械包括壳体和被定位在壳体内的马达。深度测量附件被可拆卸地联接到器械。深度测量附件包括：第一传感器，其被配置成在钻孔过程期间提供与马达的振动相关联的振动信号；第二传感器，其被配置成在该钻孔过程期间提供与钻头的位移相关联的位移信号。该控制器被配置成接收振动信号和位移信号。该控制器还被配置成使用算法基于振动信号确定马达的特性，并基于马达特性和位移信号确定穿透事件。件。件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在外科钻孔术期间使用马达的状态以提高穿透算法的效率的系统
[0001]相关联申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求于2019年10月11日提交的美国临时专利申请No.62/914,042的优先权和所有权益，该美国临时专利申请的公开内容被通过引用结合于此。

技术介绍

[0003]骨科手术中常用的做法是使用多种不同的手术工具来修复骨创伤、磨损引起的关节损伤、出生缺陷、疾病引起的损伤等。这种工具的非限制性示例是旋转切割的手持式手术器械，例如钻头。这些手持式手术器械用于出于许多不同的目的来形成钻孔，例如，放置螺钉以利用螺钉来修复骨折创伤，以便将固定器保持到位。这些外科手术的一个重要部分是确定待使用的螺钉的适当长度。
[0004]确定钻孔深度的典型方法使用呈深度计的形式的单独装置，该装置被引入到患者体内以测量钻孔的深度。该方案的两个显著缺点是1)在保持无菌的同时将另一手术器械引入到患者体内；以及2)延长手术时间，从而使患者暴露于周围环境。
[0005]这里提供的背景描述是出于概括地呈现本公开的上下文的目的。就在本
技术介绍
部分中以及在提交时可能并不另外认定为现有技术的本说明书的多个方面中对其进行了描述而言，当前指定的专利技术人的工作既不明确地也不隐含地被认定为本公开的现有技术。

技术实现思路

[0006]在一个特征中，描述了一种手持式手术系统。手持式手术系统包括器械、深度测量附件和控制器。该器械包括壳体和被定位在壳体内的马达。深度测量附件被可拆卸地联接到器械。深度测量附件包括第一传感器和第二传感器，该第一传感器被配置成在钻孔过程期间提供与马达的振动相关联的振动信号，该第二传感器被配置成在钻孔过程期间提供与钻头的位移相关联的位移信号。控制器被配置成接收振动信号和位移信号，使用算法基于振动信号确定马达的至少一个特性，并基于至少一个马达特性和位移信号确定穿透事件。
[0007]在一个特征中，描述了一种手术装置。该手术装置包括壳体、被定位在壳体内的马达、被配置成在钻孔过程期间产生与马达相关联的马达状态信号的第一传感器、被配置成在钻孔过程期间提供与钻头的位移相关联的位移信号的第二传感器。手术装置还包括控制器，该控制器被配置成接收马达状态信号和位移信号，基于马达状态信号使用预定算法确定马达的一个或多个特性，并基于马达的状态和位移信号确定穿透事件。
[0008]在一个特征中，描述了一种用于为手持式手术系统发送钻孔深度的深度测量附件。手持式手术系统包括器械，该器械包括壳体和被定位在壳体中的马达。深度测量附件包括被配置成在钻孔过程期间输出与马达相关联的马达状态信号的部件、被配置成在钻孔过程期间输出与钻头的位移相关联的位移信号的第二传感器。控制器被配置成接收马达状态信号和位移信号，基于马达状态信号确定马达是否产生旋转扭矩，并基于马达状态信号和位移信号确定穿透事件。
[0009]在一个特征中，描述了一种用于为手持式手术系统发送钻孔深度的深度测量附件。手持式手术系统包括器械，该器械包括壳体和被定位在壳体中的马达。深度测量附件包括被配置成在钻孔过程期间产生与钻头的位移相关联的位移信号的部件。深度测量附件还包括控制器，其被配置成接收位移信号，确定位移信号的频率分量，基于该频率分量确定马达是否产生旋转扭矩，以及基于该频率分量和该位移信号确定穿透事件。
[0010]在一个特征中，描述了一种手持式手术系统。手持式手术系统包括器械，该器械包括壳体、被定位在壳体中的马达、被可拆卸地联接到器械的深度测量附件。深度测量附件包括被配置成在钻孔过程期间输出与马达相关联的马达状态信号的部件、被配置成在钻孔过程期间输出与钻头的位移相关联的位移信号的位移传感器。深度测量附件还包括控制器，该控制器被配置成接收马达状态信号和位移信号，基于马达状态信号确定马达是否产生旋转扭矩，以及基于马达状态信号和位移信号确定穿透事件。
[0011]在一个特征中，描述了一种用于为手持式手术系统发送钻孔深度的深度测量附件。手持式手术系统包括器械，该器械包括壳体和被定位在壳体中的马达。深度测量附件包括第一传感器和第二传感器，该第一传感器被配置成在钻孔过程期间输出与马达的振动相关联的振动信号，该第二传感器被配置成在钻孔过程期间输出与钻头的位移相关联的位移信号。深度测量附件还包括控制器，该控制器被配置成接收振动信号和位移信号，基于振动信号确定马达是否产生旋转扭矩，以及基于振动信号和位移信号确定穿透事件。
[0012]在一个特征中，描述了一种手持式手术器械。该手持式手术器械包括：壳体；被定位在壳体中的马达，该马达被配置成在钻孔过程期间向钻头施加旋转扭矩；第一传感器，其被配置成在钻孔过程期间输出与马达相关联的马达状态信号；第二传感器，其被配置成在钻孔过程期间输出与钻头的位移相关联的位移信号。手持式手术器械还包括控制器，该控制器被配置成接收马达状态信号和位移信号，基于马达状态信号确定马达是否产生旋转扭矩，以及基于马达状态信号和位移信号确定穿透事件。
[0013]在一个特征中，描述了一种用于确定钻孔过程的穿透事件的方法。该方法包括利用第一传感器和第二传感器感测指示钻孔过程的一个或多个过程化事件和一个或多个非过程化事件的数据。这一个或多个过程化事件与钻头在马达产生旋转扭矩时相对于患者的骨头的移动相关联。这一个或多个非过程化事件与马达关闭时钻头相对于患者的骨头的移动相关联。该方法还包括确定数据是对应于一个或多个过程化事件还是一个或多个非过程化事件。该方法还包括基于与一个或多个过程化事件相关联的数据确定穿透事件。
[0014]在一个特征中，描述了一种用于使用深度测量附件来确定钻孔过程的穿透事件的方法，该深度测量附件用于为手持式手术系统发送钻孔深度。该手持式手术系统包括器械，该器械包括壳体和马达，该马达被配置成向被定位在该壳体中的钻头施加旋转扭矩。该深度测量附件包括部件、第二传感器和控制器。该方法包括利用部件在钻孔过程期间输出与马达相关联的马达状态信号，利用第二传感器在钻孔过程期间输出与钻头的位移相关联的位移信号，利用控制器接收马达状态信号和位移信号，利用控制器基于马达状态信号确定马达是否产生旋转扭矩，以及利用控制器基于马达状态信号和位移信号区段穿透事件。
[0015]本公开的其他应用领域将通过详细描述、权利要求书和附图而变得显而易见。详细描述和具体示例仅出于说明的目的，且并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
[0016]根据详细描述和附图，本公开将得到更为充分的理解。
[0017]图1是根据本公开的教导的包括具有用于为骨头钻孔的深度测量附件的器械的手持式手术系统的透视图。
[0018]图2是根据本公开的教导的手持式手术系统的截面和局部透视图，其中，钻头被插入到其中。
[0019]图3是根据本公开的教导的手持式手术系统的示意图。
[0020]图4是根据本公开的教导的深度测量附件的局部分解视图。
[0021]图5是根据本公开的教导的手持式手术系统的透视图，该手持式手术系统具有与器械分离的深度测量附件。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种手持式手术系统，包括：器械，包括：壳体；和被定位在所述壳体内的马达；深度测量附件，所述深度测量附件被可拆卸地联接到所述器械，所述深度测量附件包括：第一传感器，所述第一传感器被配置成在钻孔过程期间提供与所述马达的振动相关联的振动信号；和第二传感器，所述第二传感器被配置成在所述钻孔过程期间提供与钻头的位移相关联的位移信号；和控制器，所述控制器被配置成：接收所述振动信号和所述位移信号；基于所述振动信号确定所述马达的特性；以及基于所述马达的特性和所述位移信号确定穿透事件。2.如权利要求1所述的手持式手术系统，其中，所述穿透事件是所述钻头的远端已经突出穿过患者骨头的远侧皮质壁的时间。3.如前述权利要求中的任一项所述的手持式手术系统，其中，所述特性选自包括所述马达的状态和所述马达的速度的组。4.如权利要求3所述的手持式手术系统，其中，所述特性是所述马达的状态，其中：在第一状态下，所述马达关闭并且不产生旋转扭矩；以及在第二状态下，所述马达开启并且产生旋转扭矩，所述振动信号指示所述马达是处于所述第一状态还是所述第二状态。5.如前述权利要求中的任一项所述的手持式手术系统，其中，所述第一传感器是加速度计，所述加速度计被定位成沿着所述加速度计的第一轴线产生所述振动信号。6.如权利要求5所述的手持式手术系统，其中，所述第一轴线正交于所述马达的旋转轴线，所述振动信号具有与沿着所述第一轴线的振动对应的第一分量。7.如权利要求6所述的手持式手术系统，其中，所述加速度计还被配置成沿着所述加速度计的第二轴线产生振动信号，所述第二轴线与所述第一轴线正交，并且所述振动信号具有与沿着所述第二轴线的振动对应的第二分量。8.如权利要求6所述的手持式手术系统，其中，所述控制器被配置成基于所述第一分量的频率来确定所述马达的特性。9.如权利要求8所述的手持式手术系统，其中：所述控制器基于所述第一分量的频率识别所述马达是处于所述第一状态还是所述第二状态；在所述第一状态下，所述马达关闭并且不产生旋转扭矩；以及在所述第二状态下，所述马达开启并且产生旋转扭矩。10.如权利要求9所述的手持式手术系统，其中，所述控制器被配置成使识别所述马达处于所述第二状态延迟预定时间段。11.如权利要求9所述的手持式手术系统，其中，所述控制器被配置成响应于所述第一
分量的频率大于第一阈值而确定所述马达被设定于所述第二状态。12.如权利要求9所述的手持式手术系统，其中：在位移时间间隔期间提供所述位移信号；在振动时间间隔期间提供所述振动信号；所述控制器被配置成将所述振动时间间隔划分为时间块；所述控制器包括计数器；所述控制器被配置成针对所述振动时间间隔的所述时间块中的每一个确定所述第一分量的频率；针对所述振动时间间隔的所述时间块中的每一个，所述控制器被配置成将所述第一分量的频率与第一阈值进行比较；以及响应于所述频率大于所述第一阈值，使所述计数器递增。13.如权利要求12所述的手持式手术系统，其中：所述控制器还被配置成将所述计数器的值与第二阈值进行比较；响应于所述计数器的值大于所述第二阈值，所述控制器确定所述马达针对一组时间块处于所述第二状态；以及所述一组时间块与导致所述计数器递增的时间块对应。14.如权利要求13所述的手持式手术系统，其中，响应于所述计数器的值大于或等于1并且所述第一分量的频率对于所述一组时间块中的一个时间块小于所述第一阈值，所述控制器确定所述马达针对所述一组时间块处于所述第一状态并重置所述计数器。15.如权利要求12所述的手持式手术系统，其中，响应于所述第一分量的频率针对所述时间段中的一个时间段小于所述第一阈值，所述控制器确定所述马达针对所述时间段处于所述第一状态。16.如前述权利要求中的任一项所述的手持式手术系统，其中，所述控制器还被定义为第一控制器，所述手持式手术系统还包括被配置成控制所述马达的操作的第二控制器。17.如权利要求16所述的手持式手术系统，其中，所述第一控制器被设置在所述深度测量附件的内部。18.如前述权利要求中的任一项所述的手持式手术系统，其中：所述深度测量附件还包括显示器；以及所述控制器还被配置成基于所述穿透事件产生用于所述显示器的穿透深度的视觉指示。19.如前述权利要求中的任一项所述的手持式手术系统，其中，所述手持式手术系统还包括深度测量延伸部，所述深度测量延伸部被操作性地联接到所述深度测量附件。20.如权利要求19所述的手持式手术系统，其中，所述第二传感器被连接到所述深度测量延伸部，以基于所述深度测量延伸部的位置提供所述位移信号。21.如权利要求19所述的手持式手术系统，其中，所述深度测量延伸部是套管。22.如前述权利要求中的任一项所述的手持式手术系统，其中：所述深度测量附件包括用户输入装置；在位移时间间隔期间提供所述位移信号；以及所述位移时间间隔响应于所述用户输入装置被接合而开始。
23.如前述权利要求中的任一项所述的手持式手术系统，其中：在位移时间间隔期间提供所述位移信号；以及所述位移时间间隔在所述马达开始运转时开始，并在外科医生将钻头从患者骨头完全缩回时结束。24.如前述权利要求中的任一项所述的手持式手术系统，其中：在位移时间间隔期间提供所述位移信号；在振动时间间隔期间提供所述振动信号；所述振动时间间隔的初始时间与所述位移时间间隔的初始时间不一致；以及所述振动时间间隔的最终时间与所述位移时间间隔的最终时间不一致。25.如前述权利要求中的任一项所述的手持式手术系统，其中，所述控制器还被配置成基于所述穿透事件和所述位移信号来确定适用的螺钉长度。26.如前述权利要求中的任一项所述的手持式手术系统，其中：所述第一传感器是加速度计；所述振动信号包括第一轴线分量；和所述控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：史赛克公司，
类型：发明
国别省市：