CN104994805A - 用于建立虚拟约束边界的系统和方法 - Google Patents

用于建立虚拟约束边界的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104994805A
CN104994805A CN201480009220.9A CN201480009220A CN104994805A CN 104994805 A CN104994805 A CN 104994805A CN 201480009220 A CN201480009220 A CN 201480009220A CN 104994805 A CN104994805 A CN 104994805A
Authority
CN
China
Prior art keywords
virtual boundary
boundary
motion
virtual
tracks
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201480009220.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104994805B (zh
Inventor
D·G·鲍林
D·W·马拉克沃斯基
J·L·莫克特苏马·德拉巴雷拉
P·勒斯勒尔
J·A·卡尔普
J·M·斯图尔特
J·N·比尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stryker Corp
Original Assignee
Stryker Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stryker Corp filed Critical Stryker Corp
Publication of CN104994805A publication Critical patent/CN104994805A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104994805B publication Critical patent/CN104994805B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/02—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for holding wounds open; Tractors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/16—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A61B34/32—Surgical robots operating autonomously
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/03—Automatic limiting or abutting means, e.g. for safety
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00681—Aspects not otherwise provided for
    • A61B2017/00734—Aspects not otherwise provided for battery operated
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2048—Tracking techniques using an accelerometer or inertia sensor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2055—Optical tracking systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2061—Tracking techniques using shape-sensors, e.g. fiber shape sensors with Bragg gratings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2068—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis using pointers, e.g. pointers having reference marks for determining coordinates of body points
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3937—Visible markers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3937—Visible markers
    • A61B2090/3945—Active visible markers, e.g. light emitting diodes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3983—Reference marker arrangements for use with image guided surgery
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S901/00—Robots
    • Y10S901/02—Arm motion controller
    • Y10S901/09—Closed loop, sensor feedback controls arm movement
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S901/00—Robots
    • Y10S901/46—Sensing device
    • Y10S901/47—Optical

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)

Abstract

公开了用于建立和跟踪虚拟边界的系统和方法。虚拟边界能够勾勒出在手术流程期间不允许器械到达的区域。虚拟边界还能够勾勒出在手术流程期间允许手术器械到达的区域。虚拟边界还可以识别在手术流程期间要由器械治疗或要由器械避开的对象或结构。

Description

用于建立虚拟约束边界的系统和方法
相关申请
本申请要求享有2013年3月13日提交的美国临时专利申请No.61/780148的优先权和权益，在此通过引用将其完整内容并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及用于建立和跟踪虚拟边界的系统和方法。
背景技术
在机器人手术中，利用计算机辅助设计软件生成虚拟边界以将末端执行器被限制的区域与机器人系统的末端执行器能够动作(maneuver)的区域划界(delineate)。例如，在矫形手术中，可以生成虚拟切割边界以将要在手术之后保留的骨骼段与在手术中要由末端执行器去除的骨骼段划界。
导航系统跟踪末端执行器相对于虚拟切割边界的运动以确定末端执行器相对于虚拟切割边界的位置和/或取向。机器人系统与导航系统合作以引导末端执行器的运动，使得末端执行器不会运动超过虚拟切割边界。
典型地，在手术之前生成虚拟切割边界。常常在患者的骨骼模型中生成虚拟切割边界并相对于骨骼固定，使得在向导航系统中加载模型时，导航系统能够通过跟踪骨骼的运动来跟踪虚拟切割边界的运动。
虚拟边界可以定义要在手术中由末端执行器避开的其他解剖特征。这样的特征包括神经或要被保护以免与末端执行器接触的其他类型组织。虚拟边界还用于提供虚拟通道，该虚拟通道将末端执行器引导向被治疗的解剖结构。虚拟边界的这些范例常常与被治疗的解剖结构成固定关系，从而在解剖结构移动时所有的边界被一起跟踪。不过，一些解剖特征或手术室中的其他对象可能相对于被治疗的解剖结构来运动。例如，用于为末端执行器在组织中提供开口的牵引器(retractor)可以相对于被治疗的解剖结构来运动。如果未使用适当的动态虚拟约束边界来准确地跟踪，末端执行器可能会无意中撞击到牵引器。结果，末端执行器可能受损或变得不起作用，牵引器可能变得从其位置离开。
其他通常未被跟踪的对象也可以在末端执行器附近，且应当由末端执行器避开，然而相对于被治疗的解剖结构进行运动。因此，在现有技术中需要用于为这样的对象生成动态虚拟边界的系统和方法。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种系统，其使用多个动态虚拟边界引导器械的运动。该系统包括器械跟踪装置，以跟踪器械的运动。该系统还包括跟踪所述多个虚拟边界中的第一虚拟边界的运动的第一边界跟踪装置，其中所述第一虚拟边界与要被治疗的解剖结构相关联。所述系统还包括跟踪所述多个虚拟边界中的第二虚拟边界的运动的第二边界跟踪装置，其中所述第二虚拟边界与要由所述器械避开的对象相关联。控制器被配置成接收与跟踪装置相关联的信息，所述信息包括器械相对于第一和第二虚拟边界的位置。控制器被配置成，在所述第一虚拟边界和所述第二虚拟边界彼此相对运动时，引导所述器械相对于所述第一虚拟边界和所述第二虚拟边界的每个的运动。
在另一个实施例中，提供了一种使用多个动态虚拟边界来引导器械的运动的方法。该方法包括跟踪器械和与要被治疗的解剖结构相关联的第一虚拟边界的运动。该方法还包括跟踪第二虚拟边界相对于所述第一虚拟边界的运动，其中所述第二虚拟边界与要由所述器械避开的对象相关联。在所述第一虚拟边界和所述第二虚拟边界彼此相对运动时，所述器械被引导相对于所述第一虚拟边界和所述第二虚拟边界的每个来运动。
这些实施例的一个优点是，除了跟踪器械之外，还能够动态地跟踪可以相对于目标解剖结构运动的对象(例如其他工具或解剖结构)。第二虚拟边界可以是虚拟约束边界或者相对于与解剖结构相关联的第一虚拟边界的运动被跟踪的其他类型的虚拟边界。
附图说明
在结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，本发明的优点将得到更好理解，从而将容易被认识到，在附图中：
图1是结合机器人系统使用的本发明导航系统的透视图；
图2是导航系统的示意图；
图3是导航系统中使用的坐标系的示意图；
图4是用于由机器人系统的末端执行器访问膝关节的组织开口的透视图；
图5是用于保持组织开口的腿部支撑器和牵引器组件的正视图；
图6是牵引器的顶部透视图；
图7是替代牵引器的顶部透视图；
图8是组织开口的顶部透视图，示出了组织开口中的末端执行器以及用于跟踪组织开口的运动的柔性形状感测装置；以及
图9是组织开口的顶部透视图，示出了组织开口中的末端执行器以及用于跟踪组织开口的运动的机器视觉系统。
具体实施方式
参考图1，示出了手术导航系统20。系统20被示于手术环境中，例如医疗设施的手术室中。建立导航系统20以跟踪各种对象在手术室中的运动。这样的对象包括，例如，手术器械22、患者的股骨F和患者的胫骨T。导航系统20跟踪这些对象，以便向外科医生显示它们的相对位置和取向，并且在一些情况下，用于控制或限制手术器械22相对于与股骨F和胫骨T相关联的虚拟切割边界的运动。
手术导航系统20包括容纳导航计算机26的计算机手推车组件24。导航接口与导航计算机26操作性相通。导航接口包括适于位于消毒场地外部的第一显示器28和适于位于消毒场地内部的第二显示器29。显示器28、29可调节地安装到计算机手推车组件24。第一和第二输入装置30、32，例如键盘和鼠标，可用于向导航计算机26中输入信息或以其他方式选择/控制导航计算机26的特定方面。想到过包括触摸屏(未示出)或语音激活的其他输入装置。
定位器34与导航计算机26通信。在图示的实施例中，定位器34是光学定位器，并包括相机单元(感测装置的一个范例)。相机单元36具有容纳一个或多个光学位置传感器40的外壳38。在一些实施例中，采用至少两个，优选三个光学传感器40。光学传感器40可以是三个独立的电荷耦合器件(CCD)。在一个实施例中，采用三个一维CCD。应当认识到，在其他实施例中，还可以在手术室附近布置独立的相机单元，其每个具有独立的CCD或两个或更多CCD。CCD检测红外(IR)信号。
相机单元36安装于可调节臂上以定位光学传感器40，其中下文论述的跟踪器的视场理想地没有障碍。在一些实施例中，通过绕旋转关节旋转，相机单元36至少在一个自由度上是可调节的。在其他实施例中，相机单元36可以绕两个或更多自由度调节。
相机单元36包括与光学传感器40通信的相机控制器42，以从光学传感器40接收信号。相机控制器42通过有线或无线连接(未示出)与导航计算机26通信。一种这样的连接可以是IEEE 1394接口，这是一种用于高速通信和同步实时数据传输的串行总线接口标准。该连接还可以使用公司特有的协议。在其他实施例中，光学传感器40直接与导航计算机26通信。
向导航计算机26发送位置和取向信号和/或数据，以实现跟踪目标。计算机手推车组件24、显示器28和相机单元36可以类似于2010年5月25日授予Malackowski等人，题为“Surgery System”的美国专利No.7725162中描述的那些，在此通过引用并入本文。
导航计算机26可以是个人计算机或膝上型计算机。导航计算机26具有显示器28、中央处理单元(CPU)和/或其他处理器、存储器(未示出)和外部存储器(未示出)。如下所述，导航计算机26加载有软件。软件将从相机单元36接收的信号转换成代表被跟踪对象的位置和取向的数据。
导航系统20包括多个跟踪装置44、46、48，这里也称为跟踪器。在图示的实施例中，将一个跟踪器44牢固地固定到患者的股骨F，将另一个跟踪器46牢固地固定到患者的胫骨T。将跟踪器44、46牢固地固定到骨骼各段。可以按照美国专利No.7725162中所示的方式将跟踪器44、46附着于股骨F和胫骨T，在此通过引用将其并入本文。也可以类似于2013年1月16日提交，题为“Tracking Devices andNavigation Systems and Methods for Use Thereof”的美国临时专利申请No.61/753219中所示的那些来安装跟踪器44、46，在此通过引用将其并入本文。在额外的实施例中，将跟踪器(未示出)附着于膝盖骨以跟踪膝盖骨的位置和取向。在其他实施例中，可以将跟踪器44、46安装到其他组织类型或解剖结构的部分。
器械跟踪器48牢固地附着于手术器械22。可以在制造期间将器械跟踪器48集成到手术器械22中，或者可以在为外科手术做准备时将其独立安装到手术器械22。利用器械跟踪器48跟踪的手术器械22的工作端可以是旋转的牙钻、电消融装置等。
跟踪器44、46、48可以利用内部电池由电池供电，或者可以具有引线，以通过导航计算机26接收功率，导航计算机26像相机单元36那样，优选接收外部功率。
在图示的实施例中，手术器械22附着于手术操纵器。在题为“Surgical Manipulator Capable of Controlling a Surgical Instrumentin Multiple Modes”的美国专利申请No.13/958070中示出了这样的布置，在此通过引用将其公开并入本文。
在其他实施例中，可以仅由用户的手，无需任何切割引导部、夹具或诸如操纵器或机器人的其它约束机构的辅助，来人工地定位手术器械22。在2012年8月31日提交，题为“Surgical Instrument IncludingHousing，a Cutting Accessory that Extends from the Housing andActuators that Establish the Position of the Cutting AccessoryRelative to the Housing”的美国专利申请No.13/600888中描述了这样的手术器械，在此通过引用将其并入本文。
定位器34的光学传感器40从跟踪器44、46、48接收光信号。在图示的实施例中，跟踪器44、46、48是有源跟踪器。在这一实施例中，每个跟踪器44、46、48具有至少三个有源跟踪元件或标记器，用于向光学传感器40发送光信号。有源标记器可以是，例如发射光，例如红外光的发光二极管或LED 50。光学传感器40优选具有100Hz或更高，更优选300Hz或更高，最优选500Hz或更高的采样率。在一些实施例中，光学传感器40具有8000Hz的采样率。采样率是光学传感器40从相继发光的LED 50接收光信号的速率。在一些实施例中，对于每个跟踪器44、46、48以不同速率来点亮来自LED 50的光信号。
参考图2，每个LED 50连接到位于向/从导航计算机26发送/接收数据的相关跟踪器44、46、48的外壳(未示出)中的跟踪器控制器62。在一个实施例中，跟踪器控制器62通过与导航计算机26的有线连接以大约几兆字节/秒发送数据。在其他实施例中，可以使用无线连接。在这些实施例中，导航计算机26具有收发器(未示出)，以从跟踪器控制器62接收数据。
在其他实施例中，跟踪器44、46、48可以具有无源标记器(未示出)，例如反射从相机单元36发射的光的反射器。反射光然后被光学传感器40接收。有源和无源布置是现有技术中公知的。
在一些实施例中，跟踪器44、46、48还包括陀螺仪传感器60和加速度计70，例如，2013年1月16日提交，题为“Tracking Devices andNavigation Systems and Methods for Use Thereof”的美国临时专利申请No.61/753219中所示的跟踪器，在此通过引用将其并入本文。
导航计算机26包括导航处理器52。应当理解，导航处理器52可以包括一个或多个处理器以控制导航计算机26的操作。处理器可以是任何类型的微处理器或多处理器系统。词语处理器并非要将本发明的范围限制到单个处理器。
相机单元36从跟踪器44、46、48的LED 50接收光信号，并向处理器52输出与跟踪器44、46、48的LED 50相对于定位器34的位置相关的信号。基于接收到的光信号(在一些实施例中为非光信号)，导航处理器52产生表示跟踪器44、46、48相对于定位器34相对位置和取向的数据。
在开始手术流程之前，向导航处理器52中加载额外的数据。基于跟踪器44、46、48的位置和取向和先前加载的数据，导航处理器52确定手术器械22工作端的位置和手术器械22相对于要应用工作端来抵靠(against)的组织的取向。在一些实施例中，导航处理器52向操纵器控制器54转发这些数据。操纵器控制器54然后能够使用该数据控制机器人操纵器56，如题为“Surgical manipulator Capable ofControlling a Surgical Instrument in Either a Semi-AutonomousMode or a Manual，Boundary Constrained Mode”的美国临时专利申请No.61/679258中所述，在此通过引用将其公开并入本文。
导航处理器52还产生表示手术器械工作端相对于组织的相对位置的图像信号。这些图像信号被应用于显示器28、29。显示器28、29基于这些信号，产生允许外科医生和工作人员查看手术器械工作端相对于手术部位相对位置的图像。如上所述，显示器28、29可以包括触摸屏或允许输入命令的其他输入/输出装置。
参考图3，一般参考定位器坐标系LCLZ进行对象的跟踪。定位器坐标系具有原点和取向(x-、y-和z-轴组)。在该流程期间，一个目标是将定位器坐标系LCLZ保持在已知位置。可以使用安装到相机单元36的加速度计(未示出)跟踪定位器坐标系LCLZ的突然或意外运动，在相机单元36被手术人员无意碰到时可能发生这种情况。
每个跟踪器44、46、48和被跟踪的对象都还具有独立于定位器坐标系LCLZ的其自己的坐标系。具有其自己的坐标系的导航系统20部件是骨骼跟踪器44、46和器械跟踪器48。这些坐标系分别被表示为骨骼跟踪器坐标系BTRK1、BTRK2和器械跟踪器坐标系TLTR。
导航系统20通过监测牢固地附着于骨骼的骨骼跟踪器44、46的位置来监测患者的股骨F和胫骨T的位置。股骨坐标系为FBONE，胫骨坐标系为TBONE，它们是骨骼跟踪器44、46牢固附着到的骨骼的坐标系。
在开始流程之前，产生股骨F和胫骨T(或者在其他实施例中，为其他组织)的手术前图像。这些图像可以基于患者解剖结构的MRI扫描、放射线扫描或计算层析成像(CT)扫描。利用现有技术中公知的方法将这些图像映射到股骨坐标系FBONE和胫骨坐标系TBONE。这些图像被固定在股骨坐标系FBONE和胫骨坐标系TBONE中。作为拍摄手术前图像的替代方案，可以从运动学研究、骨骼跟踪和其他方法在手术室(OR)中开发出治疗计划。
在该流程的初始阶段期间，将骨骼跟踪器44、46牢固地固定到患者的骨骼。将坐标系FBONE和TBONE的姿态(位置和取向)分别映射到坐标系BTRK1和BTRK2。在一个实施例中，可以使用具有其自己跟踪器PT(参见图2)的指示器式器械P(参见图1和2)(例如在授予Malackowski等人的美国专利No.7725162中所公开的(在此通过引用并入))来将股骨坐标系FBONE和胫骨坐标系TBONE分别配准(register)到骨骼跟踪器坐标系BTRK1和BTRK2。给定骨骼及其骨骼跟踪器44、46之间的固定关系，可以将股骨F和胫骨T在股骨坐标系FBONE和胫骨坐标系TBONE中的位置和取向变换到骨骼跟踪器坐标系BTRK1和BTRK2，使得相机单元36能够通过跟踪骨骼跟踪器44、46来跟踪股骨F和胫骨T。这些描述姿态的数据存储于与操纵器控制器54和导航处理器52一体的存储器中。
手术器械22的工作端(也称为能量施用器远端)具有其自己的坐标系EAPP。坐标系EAPP的原点可以代表例如手术切割钻的质心。在开始手术之前，坐标系EAPP的姿态被固定到器械跟踪器坐标系TLTR的姿态。因此，确定了这些坐标系EAPP、TLTR相互之间的姿态。描述姿态的数据存储于与操纵器控制器54和导航处理器52一体的存储器中。
参考图2，定位引擎100是可以被视为导航系统20一部分的软件模块。定位引擎100的部件运行于导航处理器52上。在本发明的一些版本中，定位引擎100可以运行于操纵器控制器54上。
定位引擎100从相机控制器42接收基于光的信号作为输入，在一些实施例中，从跟踪器控制器62接收非基于光的信号作为输入。基于这些信号，定位引擎100确定骨骼跟踪器坐标系BTRK1和BTRK2在定位器坐标系LCLZ中的姿态。基于与为器械跟踪器48接收的相同信号，定位引擎100确定器械跟踪器坐标系TLTR在定位器坐标系LCLZ中的姿态。
定位引擎100向坐标变换器102转发代表跟踪器44、46、48姿态的信号。坐标变换器102是运行于导航处理器52上的一种导航系统软件模块。坐标变换器102参照定义患者的手术前图像和骨骼跟踪器44、46之间关系的数据。坐标变换器102还存储表示手术器械工作端相对于器械跟踪器48的姿态的数据。
在该流程期间，坐标变换器102接收表示跟踪器44、46、48相对于定位器34的相对姿态的数据。基于这些数据和先前加载的数据，坐标变换器102产生表示坐标系EAPP以及骨骼坐标系FBONE和TBONE相对于定位器坐标系LCLZ的相对位置和取向的数据。
结果，坐标变换器102产生了表示手术器械22工作端相对于应用器械工作端来抵靠的组织(例如骨骼)的位置和取向的数据。将代表这些数据的图像信号转发到显示器28、29，使得外科医生和工作人员能够查看这种信息。在某些实施例中，可以将代表这些数据的其他信号转发到操纵器控制器54以引导操纵器56和手术器械22的对应运动。
在使用手术器械22治疗患者之前，特定的准备工作是必要的，例如覆盖患者并对手术部位进行准备以进行治疗。例如，在膝盖关节形成术中，手术人员可以在腿部支撑器中固定目标腿部，并覆盖患者和设备。在公布为美国专利申请公开No.2013/0019883，题为“Multi-position Limb Holder”的美国专利申请No.13/554010中示出了一种这样的腿部支撑器，在此通过引用将其并入。
其他准备工作包括在手术室中放置手术所需的对象。这些对象中的一些是接近手术器械22将动作的区域来使用的。这些对象可以包括腿部支撑器、牵引器、抽吸/灌注工具、手术人员等。在手术期间，要让手术器械22避开这些对象。为了便于在手术期间避开这些对象，直接或间接确定这些对象之一或多个的位置信息。在一些实施例中，在手术期间由导航系统20动态跟踪一个或多个对象。
参考图4，在一个实施例中，可以利用指示器器械P从对象间接获得位置信息，在授予Malackowski等人的美国专利No.7725162中公开了其范例，在此通过引用将其并入。指示器P具有其自己的跟踪器PT，跟踪器PT具有LED 50，其与跟踪器44、46、48以相同方式向相机单元36发送信号。指示器P尖端相对于指示器P上的LED 50的位置是已知的，且以电子格式存储于指示器P中，用于稍后经由收发器发送到相机单元36。或者，将尖端的位置信息存储于导航计算机26中或校准到现场的已知位置。在任一种情况下，由于尖端位置是已知的，所以可以使用指示器P确定要由手术器械22避开的对象的位置。
一旦尖端接触对象的某些表面，就由用户致动指示器P上的触发器或开关(未示出)，或者，尖端可以包括传感器，该传感器自动感测其何时与表面接触。对应信号被发送到相机单元36上的收发器，以从指示器跟踪器PT上的LED 50读取信号，从而可以计算尖端的位置，其相关到对象表面上的点。随着表面上更多的点被尖端触及并由导航系统20计算出其位置，可以生成对象的模型以定义对象在定位器坐标系LCLZ中的位置和取向。可以利用常规的表面绘制工具等生成这样的模型。
将生成的模型用作虚拟约束边界以引导手术器械22的运动。可以在显示器28、29上显示模型，以展示对象的位置和/或可以向操纵器控制器54转发与模型相关的信息，以引导操纵器56和手术器械22相对于这些虚拟约束边界的对应运动，防止对象被手术器械22接触。
在手术期间对象静止不动时，以上确定位置和/或取向的方法适于提供虚拟约束边界，或者如果被跟踪的对象不是静止的，但相对于另一个被跟踪对象处于固定位置时。不过，如果在手术期间对象通常会运动，需要额外的措施来实现对对象的连续跟踪。在一些实施例中，可以将可安装的跟踪器110安装到对象。这些跟踪器110相对于对象而言可以是通用的，从而不需要针对对象进行校准。在这种情况下，首先将跟踪器110附着于对象。
一种这样的对象可以是牵引器，例如图4中所示的牵引器组件104。可以通过位于牵引器组件104上的跟踪器连接器将跟踪器110附着于牵引器组件104，跟踪器连接器例如是授予Malackowski等人的美国专利No.7725162中所示那些，在此通过引用将其并入，或者可以利用常规的紧固件或夹具来安装跟踪器110以将跟踪器110固定到牵引器组件104。在公布为美国专利申请公开No.2013/0019883，题为“Multi-position Limb Holder”的美国专利申请No.13/554010中示出了可以使用的牵引器组件的范例，在此通过引用将其并入。一旦将跟踪器110固定到牵引器组件104，就可以使用指示器P来配准牵引器组件104的表面或其上的其他点。每个跟踪器110包括三个或更多LED(未示出)，与跟踪器44、46、48以相同方式向相机单元36发送信号。然后，相机单元36和/或导航计算机26能够确定每个LED在定位器坐标系LCLZ中的位置。当相机单元36从跟踪器110上的LED接收信号时，使用指示器P来接触牵引器组件104上的几个点，并向相机单元36发送对应信号，以利用指示器跟踪器PT从指示器P来确定位置信息。这使得导航计算机26能够将牵引器组件104上的点与跟踪器110上的LED的位置相关联。然后，通过由导航处理器52运行的边界生成软件模块(未示出)，可以生成与牵引器组件104相关联并可以经由跟踪器110动态跟踪的虚拟约束边界。
在一些实施例中，可以通过将拍摄点的每个连接在一起来生成边界。这样生成了界定表面边界的网或网格。如果仅拍摄了两个点，边界可以是点间的线。如果拍摄了三个点，边界可以是由连接相邻点的线形成的三角形。可以使用显示器28、29来提供所生成的边界形状的视觉反馈。可以使用诸如鼠标、触摸屏等输入装置，通过例如移动边界、放大或缩小边界、改变边界形状等，来修改边界。一旦生成之后，就可以在边界生成软件模块中将边界定义为虚拟约束边界，根据题为“Surgical Manipulator Capable of Controlling a surgical instrumentin either a Semi-Autonomous Mode or a Manual，BoundaryConstrained Mode”的美国临时专利申请(在此通过引用将该公开并入)No.61/679258中描述的机器人控制功能，手术器械22被阻止跨过该虚拟约束边界来运动。操纵器控制器54还可以连续地跟踪虚拟约束边界的运动并在虚拟约束边界运动时连续地调节手术器械22的路径和/或取向，以避开虚拟约束边界。
也可以如题为“Surgical Manipulator Capable of Controlling aSurgical Instrument in either a Semi-Autonomous Mode or a Manual，Boundary Constrained Mode”的美国临时专利申请No.61/679258中所描述的在跟踪与股骨F或胫骨T相关联的虚拟切割边界的同时来跟踪虚拟约束边界，该美国临时专利申请在此通过引用被并入。虚拟约束边界可以在手术期间相对于虚拟切割边界来运动。跟踪边界还可以实现在这样的边界之间的相对运动的跟踪。
可以在显示器28、29上显示被跟踪的对象的模型以显示对象的位置。也可以在显示器28、29上显示虚拟边界和被治疗的解剖结构的图示。此外，可以向操纵器控制器54转发与虚拟约束边界和虚拟切割边界相关的信息，以引导操纵器56和手术器械22相对于这些虚拟边界的对应运动，使得手术器械22不会侵入虚拟边界。
在一些实施例中，虚拟边界与手术器械22相关联。经由器械跟踪器48跟踪手术器械虚拟边界。可以仅由手术器械22的模型来界定手术器械的虚拟边界。操纵器控制器54然后监测手术器械虚拟边界相对于其他虚拟约束边界的运动，其他虚拟约束边界包括虚拟切割边界和与其他对象相关联的其他虚拟约束边界。然后编程操纵器控制器54来连续地跟踪边界的运动，并在边界相对于手术器械22运动时，更新手术器械22的引导。
可以通过将对象与未直接固定到对象的一个或多个跟踪器相关联来间接地跟踪手术室中要由手术器械22避开的对象。例如，在图4中，组织中的开口106尽管未直接附着到跟踪器，但是该开口106由其上固定有跟踪器110的牵引器组件104来形成。由于牵引器组件104形成开口106，所以在开口106的尺寸和形状与牵引器组件104的位置和取向之间有着一般的相关性，如上所述，这可以利用跟踪器110通过导航系统20来跟踪。因此，也可以动态地跟踪开口106。
可以利用与牵引器组件104相关联的点，在边界生成软件模块中定义开口106，因为开口106沿着牵引器组件104的边缘布置。或者，可以利用指示器P来跟踪开口106。在后一种情况中，使用指示器P来捕获界定开口106的边缘的点，从而可以在边界生成软件模块中连接这些点以形成代表开口106的环。可以在边界生成软件模块中将环定义为虚拟约束边界，以根据题为“Surgical Manipulator Capable ofControlling a surgical instrument in either a Semi-Autonomous Modeor a Manual，Boundary Constrained Mode”的美国临时专利申请No.61/679258(在此通过引用将该公开并入)中描述的与这种开口相关联的机器人控制功能，来将手术器械22的运动约束在环之内。可以额外地将开口106配准到跟踪器110，从而可利用跟踪器110来跟踪开口106的运动。可以由指示器P来类似地勾勒出要由手术器械22避开的其他组织，例如神经组织、韧带等，并与跟踪器110相关联以跟踪其运动。
参考图5，示出了用于支持患者腿部的腿部支撑器200。在公布为美国专利申请公开No.2013/0019883，题为“Multi-position LimbHolder”的美国专利申请No.13/554010中更详细地描述了腿部支撑器200，在此通过引用将其并入。图5中示出了用于附着到腿部支撑器200的替代牵引器组件105。在美国专利申请No.13/554010中更详细地描述了替代牵引器组件105，在此通过引用将其并入本文。
可以使用图6和7中的牵引器头部107、109来牵引软组织以在手术流程中访问骨骼。在美国专利申请No.13/554010中更详细地描述了使用这些类型的头部107、109来牵引组织，在此通过引用并入本文。在图6和图7中，跟踪元件被固定到头部107、109，从而由导航系统20来跟踪头部107、109。在图示的实施例中，跟踪元件是集成到每个头部107、109的结构中并彼此关系固定的三个或更多LED 50。每个头部107、109相对于LED 50的几何模型也存储于存储器(未示出)中的牵引器头部107、109上，并可以通过收发器(包括集成到牵引器头部107、109中的未示出的收发器)发送到相机单元36。或者，每个头部的模型被预先存储于导航计算机26中并在导航设置期间利用边界生成软件模块通过识别牵引器头部107、109的类型或序号而被访问。也可以通过将牵引器头部107、109上的独有LED图案与牵引器头部形状的数据库相关来识别每个牵引器头部107、109的形状。
通过生成与牵引器组件104的形状相关联的虚拟约束边界并利用跟踪器110或集成跟踪元件来跟踪虚拟约束边界的运动，操纵器控制器54能够相对于牵引器虚拟约束边界和虚拟切割边界来引导手术器械22的运动，使得手术器械22不会运动超过这些边界，由此避免与牵引器组件104或骨骼或在手术后要保留的其他组织的无意接触。可以在手术操纵器的人工模式和半自动模式两者中来使用这些虚拟边界，如题为“Surgical manipulator Capable of Controlling a SurgicalInstrument in Either a Semi-Autonomous Mode or a Manual，Boundary Constrained Mode”的美国临时专利申请No.61/679258中所述，在此通过引用将其公开并入本文。
参考图8，还可以使用柔性形状感测装置300来确定对象，例如开口106的位置。柔性形状感测装置300包括外壳302，外壳302具有其自己的形状感测坐标系SS。外壳302形成反射计的一部分，反射计例如是可从佛吉尼亚Roanoke的Luna Innovations Incorporation商业购买到的Luna分布式感测系统。可商业购买到的反射计的另一个范例是从Luna Innovations Incorporated获得的光学反向散射反射计。
光缆304从外壳302延伸并绕开口106且密切接近开口106敷设于患者皮肤上。在一些实施例中，光缆304依附到皮肤周围，从开口106偏离。在一些实施例中，在沿着开口106周边的所有位置，距开口106的偏移量小于五毫米。在其他实施例中，可以使用不同的偏移量，或者可以在放置光缆304之后测量偏移量，从而知道光缆304相对于开口106的位置。光缆304是柔性的，从而在开口106的形状变化时，光缆304的形状也变化。光缆304的位置能够被动态地跟踪。在授予Froggatt等人的美国专利No.7772541中描述了包括反射计、光缆和其他特征件的柔性形状感测装置300及使用其确定位置的方法，在此通过引用将其并入本文。
可以将诸如LED 50的跟踪元件集成到柔性形状感测装置300中。或者，可以将跟踪器(未示出)安装到外壳302。集成到柔性形状感测装置300中的LED 50与跟踪器44、46、48的LED 50以相同方式向相机单元36发送信号。因此，可以由定位器坐标系LCLZ中的导航系统20确定形状感测坐标系SS以及外壳302的位置和取向。光缆304的运动导致相对于外壳302固定的形状感测坐标系SS中位置的变化。利用外壳302上的LED 50将坐标系SS配准到定位器坐标系LCLZ。一旦配准之后，也可以在定位器坐标系LCLZ中确定光缆304的位置变化。
可以在边界生成软件模块中将开口106定义为虚拟约束边界，以根据题为“Surgical Manipulator Capable of Controlling a surgicalinstrument in either a Semi-Autonomous Mode or a Manual，Boundary Constrained Mode”的美国临时专利申请No.61/679258(，在此通过引用将其公开并入)中所描述的与这种开口相关联的机器人控制功能，来将手术器械22的运动约束在开口106之内。可以使用柔性形状感测装置300类似地跟踪要由手术器械22避开的其他组织，例如神经组织、韧带等。类似地，可以使用柔性形状感测装置300来确立其他边界，例如被集成到由手术人员佩戴的手套中，从而可以生成与手术人员相关联的边界。
机器视觉能够识别手术室中的对象并生成与对象相关联的虚拟约束边界。图9示出了机器视觉系统400。机器视觉系统400包括3维机器视觉相机402。布置视觉相机402，使得视觉相机402的视场涵盖手术部位和接近手术部位的对象。如图9所示，这样的对象可以包括手术器械22(被示为切割钻)、牵引器组件104、股骨F和胫骨T。机器视觉系统400具有与视觉相机402通信的控制单元(未示出)。控制单元包括与导航计算机26通信的处理器、存储器(memory)和储存器(storage)。
一开始，识别要被跟踪的对象。可以通过利用机器视觉软件选择控制单元上的存储器中所存储的对象来识别对象。例如，可以在控制单元中存储与不同尺寸和形状的牵引器组件104相关联的像素组。通过选择要跟踪的牵引器组件104之一，机器视觉软件识别对应的像素组，然后机器视觉软件操作以利用常规的模式识别技术来检测相似的像素组。
或者，可以利用用户在显示器28、29上勾勒或选择要跟踪的对象的界面来识别对象。例如，在显示器28、29上显示视觉相机402从手术部位上方拍摄的图像——类似于图9中所示的图像——。用户然后利用鼠标、数字笔等在显示器28、29上勾勒出要被跟踪的对象。机器视觉软件向其存储器中存储与被勾勒的对象相关联的像素。用户在机器视觉软件中，通过独有标识符，例如将对象命名为“MEDIALRETRACTOR”(中间牵引器)来识别每个对象，使得所保存的像素组现在与独有标识符相关联。可以通过这种方式存储多个对象。机器视觉系统400利用常规的模式识别和相关的软件以稍后检测这些对象。
机器视觉系统400能够通过连续拍摄图像、审查图像并检测与对象相关联的像素组的运动来检测这些对象的运动。在一些情况下，可以向导航计算机26发送针对对象的来自机器视觉系统400的控制单元的位置信息。同样地，可以从导航计算机26向机器视觉系统400的控制单元发送来自导航计算机26的位置信息。
机器视觉系统400的控制单元可以提供对象在机器视觉坐标系MV中的位置信息。视觉相机402还包括LED 50，使得相机单元36能够相对于定位器坐标系LCLZ跟踪并从而配准机器视觉坐标系MV的位置和取向。于是，可以在定位器坐标系LCLZ中确定来自视觉相机402的位置信息。于是，可以在机器视觉系统400中使虚拟边界与对象相关联，并可以向导航计算机26传输与这些虚拟边界相关的信息。此外，可以向操纵器控制器54转发与虚拟约束边界相关的信息，以引导操纵器56和手术器械22相对于这些虚拟边界的对应运动。
也可以一开始利用指示器P将对象配准到定位器坐标系LCLZ。例如，在牵引器组件104未装备跟踪器110或集成跟踪元件时，可以在牵引器组件104静止，即不运动时，一开始使用指示器P建立与牵引器组件104相关联的虚拟约束边界。然后会在导航计算机26和/或操纵器控制器54中存储这些虚拟约束边界，以用于引导机器人操纵器56。还可以配置机器视觉系统400以如前所述，即，通过跟踪与牵引器组件104相关联的像素组的运动，来检测牵引器组件104的运动。
然后可以使用牵引器组件104运动的机器视觉检测，通过定义牵引器组件104的姿态变化(例如，沿3个轴的平移/绕3个轴的旋转)，来偏移在导航计算机中所存储的牵引器组件104的虚拟约束边界。机器视觉系统400会操作，以确立牵引器组件140在时间t1的第一姿态和在时间t2的第二姿态。会将t1和t2之间姿态的变化提供到导航计算机26和/或操纵器控制器54，以在定位器坐标系LCLZ中将关联的虚拟约束边界移动成比例的量。在一些实施例中，视觉相机402仅检测2维运动并与导航计算机26和/或操纵器控制器54共享，以更新牵引器组件104的位置。
在一些实施例中，机器人系统是用于从患者的解剖结构，例如骨骼或软组织切割掉材料的机器人手术切割系统。一旦导航系统20判定切割系统处于适当位置，切割系统切割掉要由手术植入物，例如髋部和膝部植入物(包括单腔、双腔或全膝部植入物)所替代的材料。在题为“Prosthetic Implant and Method of Implantation”的美国专利申请No.13/530927(在此通过引用将其公开并入本文)中示出了这些类型植入物中的一些。导航系统20指示外科医生进行适当流程，以在骨骼上定位这些植入物并将植入物固定于适当位置，包括使用试验植入物。
在其他系统中，器械22具有切割工具，切割工具可以相对于手持式外壳在三个自由度中运动，并由外科医生的手来人工定位，无需切割夹具、导向臂或其他约束机构的辅助。在题为“SurgicalInstrument Including Housing,a Cutting Accessory that Extends fromthe Housing and Actuators that Establish the Position of the CuttingAccessory Relative to the Housing”的美国专利申请No.13/600888中示出了这样的系统，在此通过引用将其公开并入。
在这些实施例中，该系统包括具有切割工具的手持式手术切割器械。如题为“Surgical Instrument Including Housing,a CuttingAccessory that Extends from the Housing and Actuators thatEstablish the Position of the Cutting Accessory Relative to theHousing”的美国专利申请No.13/600888(在此通过引用将其公开并入)所示，控制系统利用内部致动器/电动机在至少三个自由度上控制切割工具的运动。导航系统20与控制系统通信。将一个跟踪器(例如跟踪器48)安装到器械。将其他跟踪器(例如，跟踪器44、46)安装到患者的解剖结构。导航系统20与手持式手术切割器械的控制系统通信。导航系统20向控制系统传输位置和/或取向数据。位置和/或取向数据表示器械22相对于解剖结构的位置和/或取向。这种通信提供了闭环控制，以控制解剖结构的切割，使得切割发生于预定义边界之内(词语预定义边界被理解为包括预定义轨迹、体积、线、其他形状或几何形式等)。
在一些实施例中，3D视频相机(未示出)附着于相机单元36。对视频相机进行取向，使得相机单元36的视场可以与视频相机的视场相关联。换言之，可以将两个视场匹配或以其他方式相关，使得如果能够在从视频相机流传输(streamed)的视频图像中看到对象，那么该对象也在相机单元36的视场之内。也可以将视频相机的坐标系变换成定位器坐标系LCLZ或反之，从而在定位器坐标系LCLZ中知道从视频相机流传输的视频图像中示出的对象的位置和/或取向。可以将来自视频相机的视频图像流传输到显示器28、29，然后用户能够利用诸如鼠标或触摸屏的输入装置在显示器28、29上识别虚拟约束边界，以划出要由器械22避开的区域。可以以2D或3D形式来提供视频图像，以便于生成这些虚拟约束边界。与这些虚拟约束边界的位置和/或取向相关的信息会被提供到定位器坐标系LCLZ中并被导航计算机26或操纵器控制器54跟踪，例如，以防止器械22侵入所生成的边界。
在一些实施例中，在操纵器控制器54或导航计算机26检测到器械22在接近虚拟约束边界之一时，可以产生警报。警报可以包括给用户的视觉、触觉或听觉反馈，该视觉、触觉或听觉反馈向用户指出与虚拟约束边界相关联的对象即将被碰到和/或可以包括距对象或关联虚拟约束边界的距离的视觉、触觉或听觉指示。
在以上描述中已经论述了几个实施例。不过，这里论述的实施例并非意在穷举或将本发明限制为特定形式。已经使用的术语意在具有描述词汇的性质而不是限制。根据以上教导，很多修改和变化都是可能的，可以以与具体描述不同的方式来实践本发明。

Claims (19)

1.一种用于使用多个虚拟边界的手术系统，所述系统包括：
器械；
跟踪所述器械的运动的器械跟踪装置；
跟踪所述多个虚拟边界中的第一虚拟边界的运动的第一边界跟踪装置，其中所述第一虚拟边界与要由所述器械治疗的解剖结构相关联；
跟踪所述多个虚拟边界中的第二个虚拟边界的运动的第二边界跟踪装置，其中所述第二虚拟边界与要由所述器械避开的对象相关联；以及
配置成接收与所述跟踪装置相关联的信息的控制器，所述信息包括所述器械相对于所述第一虚拟边界和所述第二虚拟边界的位置，所述控制器被配置成在所述第一虚拟边界和所述第二虚拟边界彼此相对运动时，引导所述器械相对于所述第一虚拟边界和所述第二虚拟边界的每个的运动。
2.根据权利要求1所述的系统,包括一种手术操纵器，具有多个臂和多个致动器，用于控制所述器械的位置。
3.根据权利要求2所述的系统，包括用于牵引组织的牵引器，所述第二边界跟踪装置附着于所述牵引器。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第二边界跟踪装置包括能够安装到所述牵引器的跟踪器或集成到所述牵引器中的至少一个跟踪元件中的一个。
5.根据权利要求3所述的系统，包括跟踪所述多个虚拟边界中的第三虚拟边界的第三边界跟踪装置，所述第三虚拟边界与要由所述器械避开的另一个对象相关联，所述控制器被配置成引导所述器械相对于所述第一虚拟边界、所述第二虚拟边界和所述第三虚拟边界的每个的运动。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制器被配置成基于所述第二虚拟边界和所述第三虚拟边界的位置来界定所述患者中用于接收所述器械的开口，且所述控制器被配置成利用所述第二边界跟踪装置和所述第三边界跟踪装置来监测所述开口的位置。
7.根据权利要求2所述的系统，其中，所述手术操纵器是能够在人工和半自动模式中操作的机器人操纵器。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二边界跟踪装置包括柔性形状感测系统。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二边界跟踪装置包括指示器，所述指示器被配置成捕获与所述对象相关联的点，从而使用与所述点相关的信息来生成所述第二虚拟边界。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二边界跟踪装置包括机器视觉系统，所述机器视觉系统包括视觉相机和与所述控制器通信的控制单元。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述跟踪装置的每个都包括一个或多个跟踪元件。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述一个或多个跟踪元件包括发光二极管。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述跟踪元件包括光学跟踪元件，且所述系统还包括多个感测装置，以从所述光学跟踪元件接收光信号。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二边界跟踪装置被配置成跟踪所述患者的开口的运动，其中所述开口与所述第二虚拟边界相关联。
15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二边界跟踪装置包括指示器，所述指示器被配置成捕获与所述对象相关联的点，从而使用与所述点相关的信息来生成所述第二虚拟边界，并且所述系统包括用于检测所述对象的运动的机器视觉相机，所述控制器接收从由所述机器视觉相机拍摄的图像所导出的位置信息，以在所述第二虚拟边界移动之后调节所述第二虚拟边界的位置。
16.一种使用多个虚拟边界来引导手术器械的运动的方法，所述方法包括：
提供器械；
跟踪所述多个虚拟边界中的第一虚拟边界的运动，其中所述第一虚拟边界与要由所述器械治疗的解剖结构相关联；
跟踪所述器械的运动；以及
跟踪所述多个虚拟边界中的第二虚拟边界相对于所述第一虚拟边界的运动，其中所述第二虚拟边界与要由所述器械避开的对象相关联；
在所述第一虚拟边界和所述第二虚拟边界彼此相对运动时，引导所述器械相对于所述第一虚拟边界和所述第二虚拟边界的每个的运动。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，引导所述器械相对于所述第一虚拟边界和所述第二虚拟边界的运动还被定义为引导所述解剖结构相对于所述第一虚拟边界的切割，以及引导所述器械的运动，使得所述器械避免接触与所述第二虚拟边界相关联的对象。
18.根据权利要求16所述的方法，包括跟踪所述多个虚拟边界中的能够相对于所述第一虚拟边界和所述第二虚拟边界运动的第三虚拟边界的运动，并引导所述器械相对于所述第一虚拟边界、所述第二虚拟边界和所述第三虚拟边界的每个的运动。
19.根据权利要求16所述的方法，包括将所述第二虚拟边界与所述患者中的开口相关联并跟踪所述患者中的开口位置。
CN201480009220.9A 2013-03-13 2014-03-12 用于建立虚拟约束边界的系统和方法 Active CN104994805B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361780148P 2013-03-13 2013-03-13
US61/780,148 2013-03-13
PCT/US2014/024269 WO2014165060A2 (en) 2013-03-13 2014-03-12 Systems and methods for establishing virtual constraint boundaries

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104994805A true CN104994805A (zh) 2015-10-21
CN104994805B CN104994805B (zh) 2018-04-27

Family

ID=50686121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480009220.9A Active CN104994805B (zh) 2013-03-13 2014-03-12 用于建立虚拟约束边界的系统和方法

Country Status (8)

Country Link
US (5) US9603665B2 (zh)
EP (1) EP2996611B1 (zh)
JP (1) JP6461082B2 (zh)
KR (1) KR102060390B1 (zh)
CN (1) CN104994805B (zh)
AU (1) AU2014248758B2 (zh)
CA (1) CA2897873A1 (zh)
WO (1) WO2014165060A2 (zh)

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108145702A (zh) * 2016-12-06 2018-06-12 韩华泰科株式会社 用于设置边界面的设备和设置边界面的方法
CN108472096A (zh) * 2015-12-31 2018-08-31 史赛克公司 用于在由虚拟对象限定的目标部位处对患者执行手术的系统和方法
CN108478281A (zh) * 2018-05-08 2018-09-04 昆明医科大学第附属医院 一种骨科导航系统
CN108524003A (zh) * 2017-03-03 2018-09-14 格罗伯斯医疗有限公司 用于监测患者与外科手术机器人的配准的系统
CN109152615A (zh) * 2016-05-23 2019-01-04 马科外科公司 在机器人手术过程期间识别和跟踪物理对象的系统和方法
CN112334116A (zh) * 2018-04-27 2021-02-05 O·M·马奥尼 用于自动化手术中的患者摆位的系统及方法
CN112638593A (zh) * 2018-06-26 2021-04-09 发纳科美国公司 用于机器人拾取系统的增强现实可视化技术
CN113016038A (zh) * 2018-10-12 2021-06-22 索尼集团公司 避免与机器人手术设备碰撞的触觉障碍
CN112998863A (zh) * 2021-03-12 2021-06-22 杭州柳叶刀机器人有限公司 机器人安全边界交互方法及装置、电子设备和存储介质
US11045267B2 (en) 2012-06-21 2021-06-29 Globus Medical, Inc. Surgical robotic automation with tracking markers
US11253327B2 (en) 2012-06-21 2022-02-22 Globus Medical, Inc. Systems and methods for automatically changing an end-effector on a surgical robot
US11298196B2 (en) 2012-06-21 2022-04-12 Globus Medical Inc. Surgical robotic automation with tracking markers and controlled tool advancement
US11317971B2 (en) 2012-06-21 2022-05-03 Globus Medical, Inc. Systems and methods related to robotic guidance in surgery
US11399900B2 (en) 2012-06-21 2022-08-02 Globus Medical, Inc. Robotic systems providing co-registration using natural fiducials and related methods
US11589771B2 (en) 2012-06-21 2023-02-28 Globus Medical Inc. Method for recording probe movement and determining an extent of matter removed
CN116370090A (zh) * 2017-06-09 2023-07-04 马科外科公司 用于产生反作用力以实现虚拟边界的机器人系统和方法
US11786324B2 (en) 2012-06-21 2023-10-17 Globus Medical, Inc. Surgical robotic automation with tracking markers
US11793570B2 (en) 2012-06-21 2023-10-24 Globus Medical Inc. Surgical robotic automation with tracking markers
US11801097B2 (en) 2012-06-21 2023-10-31 Globus Medical, Inc. Robotic fluoroscopic navigation
US11819365B2 (en) 2012-06-21 2023-11-21 Globus Medical, Inc. System and method for measuring depth of instrumentation
US11857266B2 (en) 2012-06-21 2024-01-02 Globus Medical, Inc. System for a surveillance marker in robotic-assisted surgery
US11857149B2 (en) 2012-06-21 2024-01-02 Globus Medical, Inc. Surgical robotic systems with target trajectory deviation monitoring and related methods
US11864745B2 (en) 2012-06-21 2024-01-09 Globus Medical, Inc. Surgical robotic system with retractor
US11864839B2 (en) 2012-06-21 2024-01-09 Globus Medical Inc. Methods of adjusting a virtual implant and related surgical navigation systems
US11883217B2 (en) 2016-02-03 2024-01-30 Globus Medical, Inc. Portable medical imaging system and method
US11896446B2 (en) 2012-06-21 2024-02-13 Globus Medical, Inc Surgical robotic automation with tracking markers
US11963755B2 (en) 2012-06-21 2024-04-23 Globus Medical Inc. Apparatus for recording probe movement
US11974822B2 (en) 2012-06-21 2024-05-07 Globus Medical Inc. Method for a surveillance marker in robotic-assisted surgery
US12004905B2 (en) 2012-06-21 2024-06-11 Globus Medical, Inc. Medical imaging systems using robotic actuators and related methods

Families Citing this family (120)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11871901B2 (en) 2012-05-20 2024-01-16 Cilag Gmbh International Method for situational awareness for surgical network or surgical network connected device capable of adjusting function based on a sensed situation or usage
EP2882368A4 (en) * 2012-08-08 2016-03-16 Ortoma Ab METHOD AND SYSTEM FOR COMPUTER-ASSISTED SURGERY
US10416624B2 (en) * 2012-12-13 2019-09-17 University Of Washington Through Its Center For Commercialization Methods and systems for selecting surgical approaches
US9993273B2 (en) 2013-01-16 2018-06-12 Mako Surgical Corp. Bone plate and tracking device using a bone plate for attaching to a patient's anatomy
WO2014113551A2 (en) 2013-01-16 2014-07-24 Stryker Corporation Navigation systems and methods for indicating and reducing line-of-sight errors
EP2996611B1 (en) * 2013-03-13 2019-06-26 Stryker Corporation Systems and software for establishing virtual constraint boundaries
ES2848100T3 (es) 2014-09-04 2021-08-05 Memic Innovative Surgery Ltd Control de dispositivo que incluye brazos mecánicos
WO2016065457A1 (en) * 2014-10-29 2016-05-06 Intellijoint Surgical Inc. Systems, methods and devices for anatomical registration and surgical localization
KR102491907B1 (ko) * 2015-02-25 2023-01-26 마코 서지컬 코포레이션 수술절차 중에 추적 방해를 감소시키기 위한 내비게이션 시스템 및 방법
WO2016187290A1 (en) * 2015-05-19 2016-11-24 Mako Surgical Corp. System and method for manipulating an anatomy
KR102673560B1 (ko) 2015-06-09 2024-06-12 인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드 수술　절차　아틀라스를　갖는　수술시스템의　구성
US20170239005A1 (en) 2015-09-04 2017-08-24 Memic Innovative Surgery Ltd. Actuation of a device comprising mechanical arms
CN113456241A (zh) 2015-11-12 2021-10-01 直观外科手术操作公司 具有训练或辅助功能的外科手术系统
US10405929B1 (en) * 2015-11-18 2019-09-10 Bradley S. Seltmann Attachment mechanism for surgical tool tracking system
US12082893B2 (en) 2015-11-24 2024-09-10 Think Surgical, Inc. Robotic pin placement
EP3383285B1 (en) 2015-11-30 2024-01-17 Stryker Corporation Surgical instrument with telescoping nose mechanism
JP6653387B2 (ja) * 2016-01-19 2020-02-26 タイタン メディカル インコーポレイテッドＴｉｔａｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｎｃ． ロボット手術システムのためのグラフィカルユーザインタフェース
EP3219283B1 (en) 2016-03-09 2020-12-02 Memic Innovative Surgery Ltd. Modular surgical device comprising mechanical arms
US11278369B2 (en) 2016-04-28 2022-03-22 Sony Corporation Control device, control method, and surgical system
US10384353B2 (en) 2016-05-16 2019-08-20 Kurion, Inc. System and method for a robotic manipulator system
US10537395B2 (en) 2016-05-26 2020-01-21 MAKO Surgical Group Navigation tracker with kinematic connector assembly
US10265854B2 (en) * 2016-08-04 2019-04-23 Synaptive Medical (Barbados) Inc. Operating room safety zone
US11259894B2 (en) * 2016-09-19 2022-03-01 Neocis, Inc. Tracking and guidance arrangement for a surgical robot system and related method
US11751948B2 (en) 2016-10-25 2023-09-12 Mobius Imaging, Llc Methods and systems for robot-assisted surgery
WO2018112025A1 (en) 2016-12-16 2018-06-21 Mako Surgical Corp. Techniques for modifying tool operation in a surgical robotic system based on comparing actual and commanded states of the tool relative to a surgical site
US11779410B2 (en) 2017-03-09 2023-10-10 Momentis Surgical Ltd Control console including an input arm for control of a surgical mechanical arm
US10973592B2 (en) 2017-03-09 2021-04-13 Memie Innovative Surgery Ltd. Control console for surgical device with mechanical arms
US11432898B2 (en) * 2017-03-14 2022-09-06 Intellijoint Surgical Inc. Tracing platforms and intra-operative systems and methods using same
US10716627B2 (en) * 2017-05-03 2020-07-21 Covidien Lp Method and system for planning a surgical instrument path
US20190069957A1 (en) * 2017-09-06 2019-03-07 Verily Life Sciences Llc Surgical recognition system
US20190090960A1 (en) * 2017-09-25 2019-03-28 Intuitive Surgical Operations, Inc. Tubular body structure imaging and locating system
US11801098B2 (en) 2017-10-30 2023-10-31 Cilag Gmbh International Method of hub communication with surgical instrument systems
US11911045B2 (en) 2017-10-30 2024-02-27 Cllag GmbH International Method for operating a powered articulating multi-clip applier
US11793537B2 (en) 2017-10-30 2023-10-24 Cilag Gmbh International Surgical instrument comprising an adaptive electrical system
US11564756B2 (en) 2017-10-30 2023-01-31 Cilag Gmbh International Method of hub communication with surgical instrument systems
US11510741B2 (en) 2017-10-30 2022-11-29 Cilag Gmbh International Method for producing a surgical instrument comprising a smart electrical system
US11129679B2 (en) * 2017-11-14 2021-09-28 Mako Surgical Corp. Fiber optic tracking system
US10555781B2 (en) * 2017-11-15 2020-02-11 Stryker Corporation High bandwidth and low latency hybrid communication techniques for a navigation system
CN107997822B (zh) * 2017-12-06 2021-03-19 上海卓梦医疗科技有限公司 微创手术定位系统
US11786251B2 (en) 2017-12-28 2023-10-17 Cilag Gmbh International Method for adaptive control schemes for surgical network control and interaction
US11257589B2 (en) 2017-12-28 2022-02-22 Cilag Gmbh International Real-time analysis of comprehensive cost of all instrumentation used in surgery utilizing data fluidity to track instruments through stocking and in-house processes
US11903601B2 (en) 2017-12-28 2024-02-20 Cilag Gmbh International Surgical instrument comprising a plurality of drive systems
US11109866B2 (en) 2017-12-28 2021-09-07 Cilag Gmbh International Method for circular stapler control algorithm adjustment based on situational awareness
US11896443B2 (en) 2017-12-28 2024-02-13 Cilag Gmbh International Control of a surgical system through a surgical barrier
US11612444B2 (en) 2017-12-28 2023-03-28 Cilag Gmbh International Adjustment of a surgical device function based on situational awareness
US11376002B2 (en) 2017-12-28 2022-07-05 Cilag Gmbh International Surgical instrument cartridge sensor assemblies
US11013563B2 (en) 2017-12-28 2021-05-25 Ethicon Llc Drive arrangements for robot-assisted surgical platforms
US11896322B2 (en) 2017-12-28 2024-02-13 Cilag Gmbh International Sensing the patient position and contact utilizing the mono-polar return pad electrode to provide situational awareness to the hub
US11744604B2 (en) 2017-12-28 2023-09-05 Cilag Gmbh International Surgical instrument with a hardware-only control circuit
US11864728B2 (en) 2017-12-28 2024-01-09 Cilag Gmbh International Characterization of tissue irregularities through the use of mono-chromatic light refractivity
US11818052B2 (en) 2017-12-28 2023-11-14 Cilag Gmbh International Surgical network determination of prioritization of communication, interaction, or processing based on system or device needs
US12096916B2 (en) 2017-12-28 2024-09-24 Cilag Gmbh International Method of sensing particulate from smoke evacuated from a patient, adjusting the pump speed based on the sensed information, and communicating the functional parameters of the system to the hub
US11389164B2 (en) 2017-12-28 2022-07-19 Cilag Gmbh International Method of using reinforced flexible circuits with multiple sensors to optimize performance of radio frequency devices
US10758310B2 (en) 2017-12-28 2020-09-01 Ethicon Llc Wireless pairing of a surgical device with another device within a sterile surgical field based on the usage and situational awareness of devices
US11464559B2 (en) 2017-12-28 2022-10-11 Cilag Gmbh International Estimating state of ultrasonic end effector and control system therefor
US11179175B2 (en) 2017-12-28 2021-11-23 Cilag Gmbh International Controlling an ultrasonic surgical instrument according to tissue location
US11771487B2 (en) 2017-12-28 2023-10-03 Cilag Gmbh International Mechanisms for controlling different electromechanical systems of an electrosurgical instrument
US11166772B2 (en) 2017-12-28 2021-11-09 Cilag Gmbh International Surgical hub coordination of control and communication of operating room devices
US11969142B2 (en) 2017-12-28 2024-04-30 Cilag Gmbh International Method of compressing tissue within a stapling device and simultaneously displaying the location of the tissue within the jaws
US20190201146A1 (en) 2017-12-28 2019-07-04 Ethicon Llc Safety systems for smart powered surgical stapling
US11937769B2 (en) 2017-12-28 2024-03-26 Cilag Gmbh International Method of hub communication, processing, storage and display
US11998193B2 (en) 2017-12-28 2024-06-04 Cilag Gmbh International Method for usage of the shroud as an aspect of sensing or controlling a powered surgical device, and a control algorithm to adjust its default operation
US11832899B2 (en) 2017-12-28 2023-12-05 Cilag Gmbh International Surgical systems with autonomously adjustable control programs
US11969216B2 (en) 2017-12-28 2024-04-30 Cilag Gmbh International Surgical network recommendations from real time analysis of procedure variables against a baseline highlighting differences from the optimal solution
US12062442B2 (en) 2017-12-28 2024-08-13 Cilag Gmbh International Method for operating surgical instrument systems
US11857152B2 (en) 2017-12-28 2024-01-02 Cilag Gmbh International Surgical hub spatial awareness to determine devices in operating theater
US11202570B2 (en) 2017-12-28 2021-12-21 Cilag Gmbh International Communication hub and storage device for storing parameters and status of a surgical device to be shared with cloud based analytics systems
US11678881B2 (en) 2017-12-28 2023-06-20 Cilag Gmbh International Spatial awareness of surgical hubs in operating rooms
US11076921B2 (en) 2017-12-28 2021-08-03 Cilag Gmbh International Adaptive control program updates for surgical hubs
US11132462B2 (en) 2017-12-28 2021-09-28 Cilag Gmbh International Data stripping method to interrogate patient records and create anonymized record
US11213359B2 (en) * 2017-12-28 2022-01-04 Cilag Gmbh International Controllers for robot-assisted surgical platforms
US11666331B2 (en) 2017-12-28 2023-06-06 Cilag Gmbh International Systems for detecting proximity of surgical end effector to cancerous tissue
US20190206569A1 (en) 2017-12-28 2019-07-04 Ethicon Llc Method of cloud based data analytics for use with the hub
US11026751B2 (en) 2017-12-28 2021-06-08 Cilag Gmbh International Display of alignment of staple cartridge to prior linear staple line
US20200390506A1 (en) * 2018-03-07 2020-12-17 Think Surgical, Inc. Workflow control with tracked devices
US11678927B2 (en) 2018-03-08 2023-06-20 Cilag Gmbh International Detection of large vessels during parenchymal dissection using a smart blade
US11259830B2 (en) 2018-03-08 2022-03-01 Cilag Gmbh International Methods for controlling temperature in ultrasonic device
US11399858B2 (en) 2018-03-08 2022-08-02 Cilag Gmbh International Application of smart blade technology
US11259806B2 (en) 2018-03-28 2022-03-01 Cilag Gmbh International Surgical stapling devices with features for blocking advancement of a camming assembly of an incompatible cartridge installed therein
US11090047B2 (en) 2018-03-28 2021-08-17 Cilag Gmbh International Surgical instrument comprising an adaptive control system
US11026752B2 (en) 2018-06-04 2021-06-08 Medtronic Navigation, Inc. System and method for performing and evaluating a procedure
US11510737B2 (en) 2018-06-21 2022-11-29 Mako Surgical Corp. Patella tracking
JP6751461B2 (ja) * 2018-06-29 2020-09-02 グローバス メディカル インコーポレイティッド 追跡マーカーを備えた手術用ロボットオートメーション
DE102019004235B4 (de) 2018-07-16 2024-01-18 Mako Surgical Corp. System und verfahren zur bildbasierten registrierung und kalibrierung
US11298186B2 (en) * 2018-08-02 2022-04-12 Point Robotics Medtech Inc. Surgery assistive system and method for obtaining surface information thereof
US11612438B2 (en) 2018-09-05 2023-03-28 Point Robotics Medtech Inc. Navigation system and method for medical operation by a robotic system using a tool
US11176667B2 (en) * 2019-01-15 2021-11-16 Intellijoint Surgical Inc. Systems, devices and methods for bone reorientation
US11331100B2 (en) 2019-02-19 2022-05-17 Cilag Gmbh International Staple cartridge retainer system with authentication keys
WO2020190637A1 (en) 2019-03-15 2020-09-24 Mako Surgical Corp. Robotic surgical system and methods utilizing a cutting bur for bone penetration and cannulation
US11690680B2 (en) 2019-03-19 2023-07-04 Mako Surgical Corp. Trackable protective packaging for tools and methods for calibrating tool installation using the same
EP3711699B1 (en) 2019-03-21 2024-01-03 Stryker European Operations Limited Technique for transferring a registration of image data of a surgical object from one surgical navigation system to another surgical navigation system
WO2020236937A1 (en) 2019-05-20 2020-11-26 Icahn School Of Medicine At Mount Sinai A system and method for interaction and definition of tool pathways for a robotic cutting tool
US12059804B2 (en) 2019-05-22 2024-08-13 Mako Surgical Corp. Bidirectional kinematic mount
USD940736S1 (en) 2019-11-20 2022-01-11 Titan Medical Inc. Display screen or portion thereof with a graphical user interface
US11382699B2 (en) 2020-02-10 2022-07-12 Globus Medical Inc. Extended reality visualization of optical tool tracking volume for computer assisted navigation in surgery
JP7439602B2 (ja) * 2020-03-23 2024-02-28 Ｔｏｐｐａｎホールディングス株式会社 可視化装置、可視化方法、およびプログラム
CN115379814A (zh) 2020-03-27 2022-11-22 马科外科公司 用于基于虚拟边界控制工具的机器人移动的系统和方法
CN114599301A (zh) * 2020-07-31 2022-06-07 马佐尔机器人有限公司 手术环境中的物体检测和避开
US11931113B2 (en) 2020-08-03 2024-03-19 Mazor Robotics Ltd. Systems, devices, and methods for retractor interference avoidance
CN116075276A (zh) * 2020-09-02 2023-05-05 奥瑞斯健康公司 机器人碰撞边界确定
CN114831738A (zh) * 2020-10-08 2022-08-02 深圳市精锋医疗科技股份有限公司 手术机器人及其图形化控制装置、图形化显示方法
US20220151714A1 (en) * 2020-11-17 2022-05-19 Mazor Robotics Ltd. Automated robotic retractor
JP2023551531A (ja) * 2020-12-01 2023-12-08 インテュイティブ サージカル オペレーションズ， インコーポレイテッド 医療処置の生成及び評価のためのシステム及び方法
JP7566601B2 (ja) 2020-12-03 2024-10-15 株式会社メディカロイド ロボット手術システムおよび表示方法
EP4011312B1 (en) * 2020-12-10 2023-08-23 DePuy Ireland Unlimited Company Robotic surgical system
US20240164854A1 (en) * 2021-03-16 2024-05-23 Lem Surgical Ag Bilateral Surgical Robotic System
US11832909B2 (en) 2021-03-31 2023-12-05 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system having actuatable setup joints
US11819302B2 (en) 2021-03-31 2023-11-21 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system having user guided stage control
US11812938B2 (en) 2021-03-31 2023-11-14 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system having a coupling mechanism removeably attachable to surgical instruments
US12042241B2 (en) 2021-03-31 2024-07-23 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system having automated preset robot arm configurations
US11844583B2 (en) 2021-03-31 2023-12-19 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system having an instrument centering mode for automatic scope movements
AU2022247392A1 (en) 2021-03-31 2023-09-28 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system for use with surgical instruments for performing laparoscopic surgery
US20230020476A1 (en) * 2021-07-15 2023-01-19 Mazor Robotics Ltd. Path planning based on work volume mapping
US20230210579A1 (en) * 2021-12-30 2023-07-06 Verb Surgical Inc. Real-time surgical tool presence/absence detection in surgical videos
WO2023235483A1 (en) 2022-06-03 2023-12-07 Mako Surgical Corp. Surgical robotic system with compliance mechanism
WO2024044365A1 (en) 2022-08-26 2024-02-29 Mako Surgical Corp. Selectively automated robotic surgical system
WO2024137963A1 (en) 2022-12-21 2024-06-27 Mako Surgical Corp. Surgical clamp assembly for fixing a navigation tracker to a portion of bone
US11839442B1 (en) 2023-01-09 2023-12-12 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system for use with surgical instruments for performing laparoscopic surgery while estimating hold force
US11986165B1 (en) 2023-01-09 2024-05-21 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system for use with surgical instruments for performing laparoscopic surgery while estimating hold force
US20240315710A1 (en) 2023-03-24 2024-09-26 Mako Surgical Corp. Anti-Skiving Guide Tube And Surgical System Including The Same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6514259B2 (en) * 2001-02-02 2003-02-04 Carnegie Mellon University Probe and associated system and method for facilitating planar osteotomy during arthoplasty
CN101254103A (zh) * 2006-11-07 2008-09-03 通用电气公司 测量在膝置换手术期间使用的膝的临床参数的系统和方法
EP1545368B1 (en) * 2002-10-04 2009-03-11 Orthosoft Inc. Computer-assisted hip replacement surgery
CN101448467A (zh) * 2006-05-19 2009-06-03 马科外科公司 用于控制触觉设备的方法和装置
US8343048B2 (en) * 2006-10-31 2013-01-01 Lanx, Inc. Retractor system

Family Cites Families (194)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6347240B1 (en) 1990-10-19 2002-02-12 St. Louis University System and method for use in displaying images of a body part
US5662111A (en) 1991-01-28 1997-09-02 Cosman; Eric R. Process of stereotactic optical navigation
US6405072B1 (en) * 1991-01-28 2002-06-11 Sherwood Services Ag Apparatus and method for determining a location of an anatomical target with reference to a medical apparatus
US6675040B1 (en) * 1991-01-28 2004-01-06 Sherwood Services Ag Optical object tracking system
US5279309A (en) 1991-06-13 1994-01-18 International Business Machines Corporation Signaling device and method for monitoring positions in a surgical operation
US6963792B1 (en) 1992-01-21 2005-11-08 Sri International Surgical method
US6788999B2 (en) 1992-01-21 2004-09-07 Sri International, Inc. Surgical system
US5603318A (en) 1992-04-21 1997-02-18 University Of Utah Research Foundation Apparatus and method for photogrammetric surgical localization
US5517990A (en) 1992-11-30 1996-05-21 The Cleveland Clinic Foundation Stereotaxy wand and tool guide
US5623582A (en) 1994-07-14 1997-04-22 Immersion Human Interface Corporation Computer interface or control input device for laparoscopic surgical instrument and other elongated mechanical objects
ATE252349T1 (de) 1994-09-15 2003-11-15 Visualization Technology Inc System zur positionserfassung mittels einer an einem patientenkopf angebrachten referenzeinheit zur anwendung im medizinischen gebiet
US6646541B1 (en) 1996-06-24 2003-11-11 Computer Motion, Inc. General purpose distributed operating room control system
US5695501A (en) 1994-09-30 1997-12-09 Ohio Medical Instrument Company, Inc. Apparatus for neurosurgical stereotactic procedures
US5891157A (en) 1994-09-30 1999-04-06 Ohio Medical Instrument Company, Inc. Apparatus for surgical stereotactic procedures
US6978166B2 (en) 1994-10-07 2005-12-20 Saint Louis University System for use in displaying images of a body part
DE29521895U1 (de) 1994-10-07 1998-09-10 St. Louis University, St. Louis, Mo. Chirurgisches Navigationssystem umfassend Referenz- und Lokalisationsrahmen
US5882206A (en) 1995-03-29 1999-03-16 Gillio; Robert G. Virtual surgery system
US5814038A (en) 1995-06-07 1998-09-29 Sri International Surgical manipulator for a telerobotic system
US5649956A (en) 1995-06-07 1997-07-22 Sri International System and method for releasably holding a surgical instrument
US5820623A (en) 1995-06-20 1998-10-13 Ng; Wan Sing Articulated arm for medical procedures
JPH0970780A (ja) 1995-09-06 1997-03-18 Fanuc Ltd ロボットのツール形状補正方式
US7445594B1 (en) * 1995-09-20 2008-11-04 Medtronic, Inc. Method and apparatus for temporarily immobilizing a local area of tissue
US6351659B1 (en) 1995-09-28 2002-02-26 Brainlab Med. Computersysteme Gmbh Neuro-navigation system
US5682886A (en) 1995-12-26 1997-11-04 Musculographics Inc Computer-assisted surgical system
US5971976A (en) 1996-02-20 1999-10-26 Computer Motion, Inc. Motion minimization and compensation system for use in surgical procedures
US6063095A (en) 1996-02-20 2000-05-16 Computer Motion, Inc. Method and apparatus for performing minimally invasive surgical procedures
US6699177B1 (en) 1996-02-20 2004-03-02 Computer Motion, Inc. Method and apparatus for performing minimally invasive surgical procedures
US6436107B1 (en) 1996-02-20 2002-08-20 Computer Motion, Inc. Method and apparatus for performing minimally invasive surgical procedures
US5855583A (en) 1996-02-20 1999-01-05 Computer Motion, Inc. Method and apparatus for performing minimally invasive cardiac procedures
US5952796A (en) 1996-02-23 1999-09-14 Colgate; James E. Cobots
US5884682A (en) 1996-03-21 1999-03-23 Cae Newnes Ltd. Position-based integrated motion controlled curve sawing
US6017354A (en) 1996-08-15 2000-01-25 Stryker Corporation Integrated system for powered surgical tools
US6024576A (en) 1996-09-06 2000-02-15 Immersion Corporation Hemispherical, high bandwidth mechanical interface for computer systems
US6331116B1 (en) 1996-09-16 2001-12-18 The Research Foundation Of State University Of New York System and method for performing a three-dimensional virtual segmentation and examination
US5824085A (en) 1996-09-30 1998-10-20 Integrated Surgical Systems, Inc. System and method for cavity generation for surgical planning and initial placement of a bone prosthesis
US6205411B1 (en) 1997-02-21 2001-03-20 Carnegie Mellon University Computer-assisted surgery planner and intra-operative guidance system
US5880976A (en) 1997-02-21 1999-03-09 Carnegie Mellon University Apparatus and method for facilitating the implantation of artificial components in joints
DE29704393U1 (de) 1997-03-11 1997-07-17 Aesculap Ag, 78532 Tuttlingen Vorrichtung zur präoperativen Bestimmung der Positionsdaten von Endoprothesenteilen
US6097168A (en) 1997-08-25 2000-08-01 Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha Position control apparatus and method of the same, numerical control program preparation apparatus and method of the same, and methods of controlling numerical control machine tool
JPH11156672A (ja) 1997-08-25 1999-06-15 Yoshiaki Kakino 数値制御装置及びこれを備えた工作機械
US6330837B1 (en) 1997-08-28 2001-12-18 Microdexterity Systems, Inc. Parallel mechanism
EP1035953B1 (de) 1997-12-06 2003-08-06 Elan Schaltelemente GmbH & Co. KG Überwachungs- und steuergerät sowie verfahren zur überwachung einer technischen anlage mit erhöhten sicherheitsanforderungen, insbesondere eines handhabungsgerätes
US6228089B1 (en) * 1997-12-19 2001-05-08 Depuy International Limited Device for positioning and guiding a surgical instrument during orthopaedic interventions
WO1999037220A1 (en) 1998-01-23 1999-07-29 Sm Scienzia Machinale S.R.L. Orthopaedic surgery apparatus for guiding a tool and for supporting a limb
US6810281B2 (en) * 2000-12-21 2004-10-26 Endovia Medical, Inc. Medical mapping system
US6692485B1 (en) 1998-02-24 2004-02-17 Endovia Medical, Inc. Articulated apparatus for telemanipulator system
DE19814630B4 (de) 1998-03-26 2011-09-29 Carl Zeiss Verfahren und Vorrichtung zum handgesteuerten Führen eines Werkzeuges in einem vorgegebenen Bewegungsbereich
US6157873A (en) 1998-04-09 2000-12-05 Motoman, Inc. Robot programming system and method
US6233504B1 (en) 1998-04-16 2001-05-15 California Institute Of Technology Tool actuation and force feedback on robot-assisted microsurgery system
ES2228043T3 (es) 1998-05-28 2005-04-01 Orthosoft, Inc. Sistema quirurgico interactivo asistido por ordenador.
US6552722B1 (en) * 1998-07-17 2003-04-22 Sensable Technologies, Inc. Systems and methods for sculpting virtual objects in a haptic virtual reality environment
US6421048B1 (en) 1998-07-17 2002-07-16 Sensable Technologies, Inc. Systems and methods for interacting with virtual objects in a haptic virtual reality environment
US6117143A (en) 1998-09-11 2000-09-12 Hybex Surgical Specialties, Inc. Apparatus for frameless stereotactic surgery
US6033415A (en) 1998-09-14 2000-03-07 Integrated Surgical Systems System and method for performing image directed robotic orthopaedic procedures without a fiducial reference system
US6311100B1 (en) 1998-09-14 2001-10-30 Mass. Institute Of Technology Tool path generator for computer aided manufacturing
DE19846687C2 (de) 1998-10-09 2001-07-26 Auer Dorothee Chirurgische Hilfsvorrichtung zur Verwendung beim Ausführen von medizinischen Eingriffen und Verfahren zum Erzeugen eines Bildes im Rahmen von medizinischen Eingriffen
US6195618B1 (en) 1998-10-15 2001-02-27 Microscribe, Llc Component position verification using a probe apparatus
US6704694B1 (en) 1998-10-16 2004-03-09 Massachusetts Institute Of Technology Ray based interaction system
US6665554B1 (en) 1998-11-18 2003-12-16 Steve T. Charles Medical manipulator for use with an imaging device
AU1825400A (en) 1998-11-23 2000-06-13 Microdexterity Systems, Inc. Surgical manipulator
US6522906B1 (en) 1998-12-08 2003-02-18 Intuitive Surgical, Inc. Devices and methods for presenting and regulating auxiliary information on an image display of a telesurgical system to assist an operator in performing a surgical procedure
US6322567B1 (en) 1998-12-14 2001-11-27 Integrated Surgical Systems, Inc. Bone motion tracking system
US6430434B1 (en) 1998-12-14 2002-08-06 Integrated Surgical Systems, Inc. Method for determining the location and orientation of a bone for computer-assisted orthopedic procedures using intraoperatively attached markers
US6501981B1 (en) * 1999-03-16 2002-12-31 Accuray, Inc. Apparatus and method for compensating for respiratory and patient motions during treatment
DE19914455B4 (de) 1999-03-30 2005-07-14 Siemens Ag Verfahren zur Bestimmung der Bewegung eines Organs oder Therapiegebiets eines Patienten sowie hierfür geeignetes System
US6466815B1 (en) * 1999-03-30 2002-10-15 Olympus Optical Co., Ltd. Navigation apparatus and surgical operation image acquisition/display apparatus using the same
DE19915060A1 (de) 1999-04-01 2000-11-02 Erbe Elektromedizin Chirurgisches Instrument
US7084867B1 (en) 1999-04-02 2006-08-01 Massachusetts Institute Of Technology Haptic interface system for collision detection and applications therefore
US6304050B1 (en) 1999-07-19 2001-10-16 Steven B. Skaar Means and method of robot control relative to an arbitrary surface using camera-space manipulation
DE19946948A1 (de) 1999-09-30 2001-04-05 Philips Corp Intellectual Pty Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der Position eines medizinischen Instruments
US7366562B2 (en) 2003-10-17 2008-04-29 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for surgical navigation
US20010034530A1 (en) 2000-01-27 2001-10-25 Malackowski Donald W. Surgery system
DE10004764A1 (de) 2000-02-03 2001-08-09 Philips Corp Intellectual Pty Verfahren zur Positionsbestimmung eines medizinischen Instruments
WO2001062173A2 (en) 2000-02-25 2001-08-30 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Methods and apparatuses for maintaining a trajectory in sterotaxi for tracking a target inside a body
US6535756B1 (en) 2000-04-07 2003-03-18 Surgical Navigation Technologies, Inc. Trajectory storage apparatus and method for surgical navigation system
US6711432B1 (en) 2000-10-23 2004-03-23 Carnegie Mellon University Computer-aided orthopedic surgery
US6336931B1 (en) 2000-05-17 2002-01-08 Yeh-Liang Hsu Automatic bone drilling apparatus for surgery operation
GB0015683D0 (en) 2000-06-28 2000-08-16 Depuy Int Ltd Apparatus for positioning a surgical instrument
US6837892B2 (en) 2000-07-24 2005-01-04 Mazor Surgical Technologies Ltd. Miniature bone-mounted surgical robot
US6494882B1 (en) 2000-07-25 2002-12-17 Verimetra, Inc. Cutting instrument having integrated sensors
US6902560B1 (en) 2000-07-27 2005-06-07 Intuitive Surgical, Inc. Roll-pitch-roll surgical tool
WO2002024051A2 (en) 2000-09-23 2002-03-28 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Endoscopic targeting method and system
DE10047698A1 (de) 2000-09-25 2002-04-11 Zeiss Carl Medizinisches Therapie- und/oder Diagnosegerät mit einer Positionserfassungseinrichtung
JP4014792B2 (ja) 2000-09-29 2007-11-28 株式会社東芝 マニピュレータ
US7892243B2 (en) 2001-01-16 2011-02-22 Microdexterity Systems, Inc. Surgical manipulator
WO2002062199A2 (en) 2001-01-16 2002-08-15 Microdexterity Systems, Inc. Surgical manipulator
ES2304430T3 (es) 2001-01-29 2008-10-16 The Acrobot Company Limited Robots con limitacion activa.
CA2435718A1 (en) 2001-01-29 2002-08-08 Stephen Ritland Retractor and method for spinal pedicle screw placement
US6929606B2 (en) 2001-01-29 2005-08-16 Depuy Spine, Inc. Retractor and method for spinal pedicle screw placement
US20030135204A1 (en) 2001-02-15 2003-07-17 Endo Via Medical, Inc. Robotically controlled medical instrument with a flexible section
DE10108547B4 (de) 2001-02-22 2006-04-20 Siemens Ag Operationssystem zur Steuerung chirurgischer Instrumente auf Basis von intra-operativen Röngtenbildern
ATE431110T1 (de) 2001-02-27 2009-05-15 Smith & Nephew Inc Chirurgisches navigationssystem zur teilweisen kniegelenkrekonstruktion
DE10110093A1 (de) 2001-03-02 2002-09-26 Juergen Wahrburg Vorrichtung zum Anzeigen der räumlichen Position eines chirurgischen Instruments während einer Operation
IL158117A0 (en) 2001-03-26 2004-03-28 Lb Medical Gmbh Method and device system for removing material or for working material
US7056123B2 (en) 2001-07-16 2006-06-06 Immersion Corporation Interface apparatus with cable-driven force feedback and grounded actuators
US6728599B2 (en) 2001-09-07 2004-04-27 Computer Motion, Inc. Modularity system for computer assisted surgery
US6785572B2 (en) 2001-11-21 2004-08-31 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Tactile feedback and display in a CT image guided robotic system for interventional procedures
US6793653B2 (en) 2001-12-08 2004-09-21 Computer Motion, Inc. Multifunctional handle for a medical robotic system
US7831292B2 (en) * 2002-03-06 2010-11-09 Mako Surgical Corp. Guidance system and method for surgical procedures with improved feedback
US7206626B2 (en) 2002-03-06 2007-04-17 Z-Kat, Inc. System and method for haptic sculpting of physical objects
US8010180B2 (en) 2002-03-06 2011-08-30 Mako Surgical Corp. Haptic guidance system and method
US9155544B2 (en) * 2002-03-20 2015-10-13 P Tech, Llc Robotic systems and methods
US8983776B2 (en) 2002-03-28 2015-03-17 Jason A. Dean Programmable robotic apparatus
US6757582B2 (en) 2002-05-03 2004-06-29 Carnegie Mellon University Methods and systems to control a shaping tool
US7055789B2 (en) 2002-05-14 2006-06-06 Automation Tool Company Articulating tool arm with positional feedback
AU2003245758A1 (en) 2002-06-21 2004-01-06 Cedara Software Corp. Computer assisted system and method for minimal invasive hip, uni knee and total knee replacement
WO2004014213A2 (en) 2002-07-18 2004-02-19 Minnesota Scientific, Inc. Method and apparatus for replacing a knee-joint
US7155316B2 (en) 2002-08-13 2006-12-26 Microbotics Corporation Microsurgical robot system
DE10239673A1 (de) 2002-08-26 2004-03-11 Markus Schwarz Vorrichtung zur Bearbeitung von Teilen
US7660623B2 (en) 2003-01-30 2010-02-09 Medtronic Navigation, Inc. Six degree of freedom alignment display for medical procedures
EP1605810A2 (en) 2003-02-04 2005-12-21 Z-Kat, Inc. Computer-assisted knee replacement apparatus and method
US20050054895A1 (en) 2003-09-09 2005-03-10 Hoeg Hans David Method for using variable direction of view endoscopy in conjunction with image guided surgical systems
JP3708097B2 (ja) 2003-10-08 2005-10-19 ファナック株式会社 ロボットの手動送り装置
US7466303B2 (en) 2004-02-10 2008-12-16 Sunnybrook Health Sciences Center Device and process for manipulating real and virtual objects in three-dimensional space
US20060284834A1 (en) 2004-06-29 2006-12-21 Sensable Technologies, Inc. Apparatus and methods for haptic rendering using a haptic camera view
US7772541B2 (en) 2004-07-16 2010-08-10 Luna Innnovations Incorporated Fiber optic position and/or shape sensing based on rayleigh scatter
US7440793B2 (en) * 2004-07-22 2008-10-21 Sunita Chauhan Apparatus and method for removing abnormal tissue
DE102004042489B4 (de) 2004-08-31 2012-03-29 Siemens Ag Medizinische Untersuchungs- oder Behandlungseinrichtung mit dazugehörigem Verfahren
SE529122C2 (sv) 2004-09-24 2007-05-02 Jokab Safety Ab Skyddsanordning för områdesbegränsning och övervakning
US8180432B2 (en) * 2004-10-02 2012-05-15 Accuray Incorporated Correlation model selection for internal target movement
JP3950883B2 (ja) 2004-10-06 2007-08-01 キヤノン株式会社 電子写真画像形成装置
US9216015B2 (en) 2004-10-28 2015-12-22 Vycor Medical, Inc. Apparatus and methods for performing brain surgery
US9002432B2 (en) 2004-11-15 2015-04-07 Brainlab Ag Method and device for calibrating a medical instrument
US7561733B2 (en) 2004-11-15 2009-07-14 BrainLAG AG Patient registration with video image assistance
DE102004057933A1 (de) 2004-12-01 2006-06-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und eine Vorrichtung zum Navigieren und Positionieren eines Gegenstands relativ zu einem Patienten
WO2006063156A1 (en) 2004-12-09 2006-06-15 Stryker Corporation Wireless system for providing instrument and implant data to a surgical navigation unit
JP4528136B2 (ja) 2005-01-11 2010-08-18 株式会社日立製作所 手術装置
US20060176242A1 (en) 2005-02-08 2006-08-10 Blue Belt Technologies, Inc. Augmented reality device and method
US7967742B2 (en) 2005-02-14 2011-06-28 Karl Storz Imaging, Inc. Method for using variable direction of view endoscopy in conjunction with image guided surgical systems
CA2826925C (en) * 2005-02-22 2017-01-24 Mako Surgical Corp. Haptic guidance system and method
WO2006106419A2 (en) * 2005-04-07 2006-10-12 Perception Raisonnement Action En Medecine Robotic guide assembly for use in computer-aided surgery
US20060287583A1 (en) 2005-06-17 2006-12-21 Pool Cover Corporation Surgical access instruments for use with delicate tissues
DE102005028746B4 (de) 2005-06-21 2018-02-22 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zum Ermitteln der Position und Orientierung eines Objekts, insbesondere eines Katheters, aus zweidimonsionalen Röntgenbildern
WO2007017642A1 (en) 2005-08-05 2007-02-15 Depuy Orthopädie Gmbh Computer assisted surgery system
US7835784B2 (en) 2005-09-21 2010-11-16 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for positioning a reference frame
US9241767B2 (en) 2005-12-20 2016-01-26 Intuitive Surgical Operations, Inc. Method for handling an operator command exceeding a medical device state limitation in a medical robotic system
EP1854425A1 (de) 2006-05-11 2007-11-14 BrainLAB AG Medizintechnische Positionsbestimmung mit redundanten Positionserfassungseinrichtungen und Prioritätsgewichtung für die Positionserfassungseinrichtungen
WO2007136784A2 (en) 2006-05-17 2007-11-29 Nuvasive, Inc. Surgical trajectory monitoring system and related methods
JP2009537228A (ja) 2006-05-19 2009-10-29 マコ サージカル コーポレーション 触覚デバイスを制御するための方法および装置
US8560047B2 (en) * 2006-06-16 2013-10-15 Board Of Regents Of The University Of Nebraska Method and apparatus for computer aided surgery
US20090192523A1 (en) 2006-06-29 2009-07-30 Intuitive Surgical, Inc. Synthetic representation of a surgical instrument
US20080021283A1 (en) 2006-07-24 2008-01-24 Joseph Kuranda Apparatus and method for retracting tissue of a patient during an orthopaedic surgical procedure
US8231610B2 (en) 2006-09-06 2012-07-31 National Cancer Center Robotic surgical system for laparoscopic surgery
CN101600998B (zh) 2006-12-27 2011-12-28 马科外科公司 用于在空间中提供可调节正止挡的装置和方法
US7987001B2 (en) 2007-01-25 2011-07-26 Warsaw Orthopedic, Inc. Surgical navigational and neuromonitoring instrument
WO2008103383A1 (en) 2007-02-20 2008-08-28 Gildenberg Philip L Videotactic and audiotactic assisted surgical methods and procedures
US7950306B2 (en) 2007-02-23 2011-05-31 Microdexterity Systems, Inc. Manipulator
US8655429B2 (en) 2007-06-29 2014-02-18 Accuray Incorporated Robotic arm for a radiation treatment system
US20090024140A1 (en) 2007-07-20 2009-01-22 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Surgical feedback system
US8965485B2 (en) 2007-11-01 2015-02-24 University Of Utah Research Foundation Integrated surgical cutting system
US20090157059A1 (en) 2007-12-14 2009-06-18 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Surgical instrument navigation system
US9168104B2 (en) 2008-06-23 2015-10-27 John Richard Dein Intra-operative system for identifying and tracking surgical sharp objects, instruments, and sponges
KR101049507B1 (ko) 2009-02-27 2011-07-15 한국과학기술원 영상유도수술시스템 및 그 제어방법
JP5562583B2 (ja) 2009-06-24 2014-07-30 カール シュトルツ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト 医療用ロボットシステム
US10828786B2 (en) 2009-08-17 2020-11-10 Mazor Robotics Ltd. Device for improving the accuracy of manual operations
KR101598774B1 (ko) 2009-10-01 2016-03-02 (주)미래컴퍼니 수술용 영상 처리 장치 및 그 방법
US10045882B2 (en) 2009-10-30 2018-08-14 The Johns Hopkins University Surgical instrument and systems with integrated optical sensor
US20120059378A1 (en) 2009-11-25 2012-03-08 James David Farrell Efficient Sculpting System
US8694075B2 (en) 2009-12-21 2014-04-08 General Electric Company Intra-operative registration for navigated surgical procedures
EP3760151A1 (en) 2010-01-19 2021-01-06 Orthosoft ULC Tracking system and method
US9901405B2 (en) 2010-03-02 2018-02-27 Orthosoft Inc. MEMS-based method and system for tracking a femoral frame of reference
US10092364B2 (en) 2010-03-17 2018-10-09 Brainlab Ag Flow control in computer-assisted surgery based on marker position
WO2011128766A2 (en) 2010-04-13 2011-10-20 Picard Frederic Methods and systems for object tracking
US20110263971A1 (en) 2010-04-22 2011-10-27 Constantinos Nikou Reconfigurable Navigated Surgical Tool Tracker
EP2561239A4 (en) * 2010-04-22 2014-08-06 Blue Belt Tech Inc TOOL AND SURGICAL HANDLE FREE HAND CONTROLLED
CA2797302C (en) 2010-04-28 2019-01-15 Ryerson University System and methods for intraoperative guidance feedback
US8945140B2 (en) 2010-06-18 2015-02-03 Vantage Surgical Systems, Inc. Surgical procedures using instrument to boundary spacing information extracted from real-time diagnostic scan data
EP2600788B1 (en) 2010-08-02 2023-07-26 The Johns Hopkins University Tool exchange interface and control algorithm for cooperative surgical robots
US20120071894A1 (en) 2010-09-17 2012-03-22 Tanner Neal A Robotic medical systems and methods
US8679125B2 (en) * 2010-09-22 2014-03-25 Biomet Manufacturing, Llc Robotic guided femoral head reshaping
US9119655B2 (en) 2012-08-03 2015-09-01 Stryker Corporation Surgical manipulator capable of controlling a surgical instrument in multiple modes
US9381085B2 (en) 2011-06-23 2016-07-05 Stryker Corporation Prosthetic implant and method of implantation
US8498744B2 (en) * 2011-06-30 2013-07-30 Mako Surgical Corporation Surgical robotic systems with manual and haptic and/or active control modes
US9188973B2 (en) 2011-07-08 2015-11-17 Restoration Robotics, Inc. Calibration and transformation of a camera system's coordinate system
ES2550078T3 (es) 2011-07-22 2015-11-04 Stryker Corporation Soporte para una extremidad del cuerpo con múltiples posiciones
US9204939B2 (en) 2011-08-21 2015-12-08 M.S.T. Medical Surgery Technologies Ltd. Device and method for assisting laparoscopic surgery—rule based approach
AU2012301718B2 (en) 2011-09-02 2017-06-15 Stryker Corporation Surgical instrument including a cutting accessory extending from a housing and actuators that establish the position of the cutting accessory relative to the housing
US9060794B2 (en) 2011-10-18 2015-06-23 Mako Surgical Corp. System and method for robotic surgery
US9510771B1 (en) 2011-10-28 2016-12-06 Nuvasive, Inc. Systems and methods for performing spine surgery
US20160345917A1 (en) 2011-10-28 2016-12-01 Navigate Surgical Technologies, Inc. Method for making a three-dimensionally trackable apparatus
US9639156B2 (en) * 2011-12-29 2017-05-02 Mako Surgical Corp. Systems and methods for selectively activating haptic guide zones
WO2013132501A1 (en) 2012-03-07 2013-09-12 M.S.T. Medical Surgery Technologies Ltd. Overall endoscopic control system
US9642606B2 (en) 2012-06-27 2017-05-09 Camplex, Inc. Surgical visualization system
US9220570B2 (en) * 2012-06-29 2015-12-29 Children's National Medical Center Automated surgical and interventional procedures
KR102603224B1 (ko) * 2012-08-03 2023-11-16 스트리커 코포레이션 로봇 수술을 위한 시스템 및 방법
CA2893786C (en) 2012-12-07 2021-01-05 University Of Houston Surgical procedure management systems and methods
US10398449B2 (en) * 2012-12-21 2019-09-03 Mako Surgical Corp. Systems and methods for haptic control of a surgical tool
US10039474B2 (en) 2013-01-28 2018-08-07 The Johns Hopkins University System for tracking microsurgical instrumentation
EP2996611B1 (en) 2013-03-13 2019-06-26 Stryker Corporation Systems and software for establishing virtual constraint boundaries
JP6420938B2 (ja) 2013-03-15 2018-11-07 シナプティヴ メディカル （バルバドス） インコーポレイテッドＳｙｎａｐｔｉｖｅ Ｍｅｄｉｃａｌ （Ｂａｒｂａｄｏｓ） Ｉｎｃ． 低侵襲性治療の誘導及びシミュレーションのためのシステム及び方法
US9629595B2 (en) 2013-03-15 2017-04-25 Hansen Medical, Inc. Systems and methods for localizing, tracking and/or controlling medical instruments
CA2896381C (en) 2013-03-15 2017-01-10 Synaptive Medical (Barbados) Inc. Intelligent positioning system and methods therefore
WO2014189969A1 (en) 2013-05-21 2014-11-27 Camplex, Inc. Surgical visualization systems
JP2017507680A (ja) 2013-12-23 2017-03-23 キャンプレックス インコーポレイテッド 手術可視化システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6514259B2 (en) * 2001-02-02 2003-02-04 Carnegie Mellon University Probe and associated system and method for facilitating planar osteotomy during arthoplasty
EP1545368B1 (en) * 2002-10-04 2009-03-11 Orthosoft Inc. Computer-assisted hip replacement surgery
CN101448467A (zh) * 2006-05-19 2009-06-03 马科外科公司 用于控制触觉设备的方法和装置
US8343048B2 (en) * 2006-10-31 2013-01-01 Lanx, Inc. Retractor system
CN101254103A (zh) * 2006-11-07 2008-09-03 通用电气公司 测量在膝置换手术期间使用的膝的临床参数的系统和方法

Cited By (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11589771B2 (en) 2012-06-21 2023-02-28 Globus Medical Inc. Method for recording probe movement and determining an extent of matter removed
US11857149B2 (en) 2012-06-21 2024-01-02 Globus Medical, Inc. Surgical robotic systems with target trajectory deviation monitoring and related methods
US12070285B2 (en) 2012-06-21 2024-08-27 Globus Medical, Inc. Systems and methods for automatically changing an end-effector on a surgical robot
US11793570B2 (en) 2012-06-21 2023-10-24 Globus Medical Inc. Surgical robotic automation with tracking markers
US12004905B2 (en) 2012-06-21 2024-06-11 Globus Medical, Inc. Medical imaging systems using robotic actuators and related methods
US11786324B2 (en) 2012-06-21 2023-10-17 Globus Medical, Inc. Surgical robotic automation with tracking markers
US11974822B2 (en) 2012-06-21 2024-05-07 Globus Medical Inc. Method for a surveillance marker in robotic-assisted surgery
US11963755B2 (en) 2012-06-21 2024-04-23 Globus Medical Inc. Apparatus for recording probe movement
US11896446B2 (en) 2012-06-21 2024-02-13 Globus Medical, Inc Surgical robotic automation with tracking markers
US11819365B2 (en) 2012-06-21 2023-11-21 Globus Medical, Inc. System and method for measuring depth of instrumentation
US11045267B2 (en) 2012-06-21 2021-06-29 Globus Medical, Inc. Surgical robotic automation with tracking markers
US11819283B2 (en) 2012-06-21 2023-11-21 Globus Medical Inc. Systems and methods related to robotic guidance in surgery
US11864839B2 (en) 2012-06-21 2024-01-09 Globus Medical Inc. Methods of adjusting a virtual implant and related surgical navigation systems
US11864745B2 (en) 2012-06-21 2024-01-09 Globus Medical, Inc. Surgical robotic system with retractor
US11857266B2 (en) 2012-06-21 2024-01-02 Globus Medical, Inc. System for a surveillance marker in robotic-assisted surgery
US11253327B2 (en) 2012-06-21 2022-02-22 Globus Medical, Inc. Systems and methods for automatically changing an end-effector on a surgical robot
US11801097B2 (en) 2012-06-21 2023-10-31 Globus Medical, Inc. Robotic fluoroscopic navigation
US11298196B2 (en) 2012-06-21 2022-04-12 Globus Medical Inc. Surgical robotic automation with tracking markers and controlled tool advancement
US11317971B2 (en) 2012-06-21 2022-05-03 Globus Medical, Inc. Systems and methods related to robotic guidance in surgery
US11399900B2 (en) 2012-06-21 2022-08-02 Globus Medical, Inc. Robotic systems providing co-registration using natural fiducials and related methods
CN113925610A (zh) * 2015-12-31 2022-01-14 史赛克公司 用于在由虚拟对象限定的目标部位处对患者执行手术的系统和方法
CN108472096A (zh) * 2015-12-31 2018-08-31 史赛克公司 用于在由虚拟对象限定的目标部位处对患者执行手术的系统和方法
CN113925610B (zh) * 2015-12-31 2024-08-13 史赛克公司 用于在由虚拟对象限定的目标部位处对患者执行手术的系统和方法
US11883217B2 (en) 2016-02-03 2024-01-30 Globus Medical, Inc. Portable medical imaging system and method
CN109152615B (zh) * 2016-05-23 2021-08-17 马科外科公司 在机器人手术过程期间识别和跟踪物理对象的系统和方法
CN109152615A (zh) * 2016-05-23 2019-01-04 马科外科公司 在机器人手术过程期间识别和跟踪物理对象的系统和方法
CN113616332A (zh) * 2016-05-23 2021-11-09 马科外科公司 在机器人手术过程期间识别和跟踪物理对象的系统和方法
CN108145702A (zh) * 2016-12-06 2018-06-12 韩华泰科株式会社 用于设置边界面的设备和设置边界面的方法
CN108524003A (zh) * 2017-03-03 2018-09-14 格罗伯斯医疗有限公司 用于监测患者与外科手术机器人的配准的系统
CN108524003B (zh) * 2017-03-03 2020-12-18 格罗伯斯医疗有限公司 用于监测患者与外科手术机器人的配准的系统
CN116370090B (zh) * 2017-06-09 2024-04-16 马科外科公司 用于产生反作用力以实现虚拟边界的机器人系统和方法
CN116370090A (zh) * 2017-06-09 2023-07-04 马科外科公司 用于产生反作用力以实现虚拟边界的机器人系统和方法
CN112334116B (zh) * 2018-04-27 2021-12-31 O·M·马奥尼 用于自动化手术中的患者摆位的系统及方法
CN112334116A (zh) * 2018-04-27 2021-02-05 O·M·马奥尼 用于自动化手术中的患者摆位的系统及方法
CN114191240B (zh) * 2018-04-27 2024-05-24 O·M·马奥尼 用于在手术过程期间对患者进行摆位的设备
CN114191240A (zh) * 2018-04-27 2022-03-18 O·M·马奥尼 用于在手术过程期间对患者进行摆位的设备
CN108478281A (zh) * 2018-05-08 2018-09-04 昆明医科大学第附属医院 一种骨科导航系统
CN112638593A (zh) * 2018-06-26 2021-04-09 发纳科美国公司 用于机器人拾取系统的增强现实可视化技术
CN113016038A (zh) * 2018-10-12 2021-06-22 索尼集团公司 避免与机器人手术设备碰撞的触觉障碍
US11980436B2 (en) 2018-10-12 2024-05-14 Sony Corporation Medical system, method and computer program
CN112998863A (zh) * 2021-03-12 2021-06-22 杭州柳叶刀机器人有限公司 机器人安全边界交互方法及装置、电子设备和存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
US20240156542A1 (en) 2024-05-16
EP2996611A2 (en) 2016-03-23
EP2996611B1 (en) 2019-06-26
US20220387117A1 (en) 2022-12-08
JP6461082B2 (ja) 2019-01-30
US20170143432A1 (en) 2017-05-25
JP2016512084A (ja) 2016-04-25
US20200085513A1 (en) 2020-03-19
US10512509B2 (en) 2019-12-24
US11918305B2 (en) 2024-03-05
AU2014248758A1 (en) 2015-07-16
AU2014248758B2 (en) 2018-04-12
WO2014165060A3 (en) 2014-12-24
US9603665B2 (en) 2017-03-28
US20140276943A1 (en) 2014-09-18
KR102060390B1 (ko) 2019-12-30
WO2014165060A2 (en) 2014-10-09
CN104994805B (zh) 2018-04-27
US11464579B2 (en) 2022-10-11
CA2897873A1 (en) 2014-10-09
KR20150127031A (ko) 2015-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11918305B2 (en) Systems and methods for establishing virtual constraint boundaries
CN113925610B (zh) 用于在由虚拟对象限定的目标部位处对患者执行手术的系统和方法
KR20190010860A (ko) 로봇 수술 절차 동안 물리적 오브젝트를 식별하고 추적하기 위한 시스템 및 방법
KR101974102B1 (ko) 광학 및 비광학 센서를 포함하는 네비게이션 시스템
US12003869B2 (en) Systems and methods for tracking objects
CN107124867A (zh) 用于骨科导航的形状感测
US20220338886A1 (en) System and method to position a tracking system field-of-view

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant