CN108366801B - 包括适合于接骨螺钉长度确定的测量单元的外科手术用动力钻 - Google Patents

包括适合于接骨螺钉长度确定的测量单元的外科手术用动力钻 Download PDF

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Abstract

一种用于在骨骼中钻孔并被配置为确定接骨螺钉长度的设备(25)，设备(25)包括外科手术用动力钻(2)，该外科手术用动力钻包括：a)壳体(12)以及；b)测量设备(1)，该测量设备可释放地附接或固定至壳体(12)，其中测量设备(1)被配置为测量在钻孔过程期间由壳体(12)在纵向轴线(7)的方向上并相对于植入物(26)或骨骼的表面所行进的距离(x)，其中测量设备(1)包括用以记录关于时间所行进的距离(x)的处理单元(14)；处理单元(14)包括一个或多个微分器，以确定关于时间所行进的距离(x)的至少一阶导数和二阶导数；以及处理单元(14)还包括峰值检波器以分析出现在关于时间的最高阶导数的曲线图中的一个或多个峰值，并且其中测量设备(1)包括用于位移评估的激光设备或超声波位置传感器。

Description

包括适合于接骨螺钉长度确定的测量单元的外科手术用动 力钻
本发明的背景
1.技术领域
本发明涉及一种外科手术用动力钻(surgical power drill)，其包括适合于接骨螺钉长度确定的测量单元，涉及一种设备，其包括外科手术用动力钻和适合于接骨螺钉长度确定的测量单元，并且涉及一种使用外科手术用动力钻用于从钻孔特征估计接骨螺钉长度的方法。
根据临床观察，整形和创伤外科手术中的一个问题是在将螺钉插入骨片之前确定用于例如双皮质螺钉放置所要求的螺钉长度。当前的机械深度计相当不精确、不可靠并且难以操纵，导致：
□延长外科手术时间；
□插入太长的螺钉导致软组织刺激、疼痛和再次手术；
□插入太短的螺钉导致接骨术失败、再次手术；
□需要更换螺丝，导致螺丝报废，增加硬件成本。
2.背景技术
WO2015/006296XIE
从WO2015/006296XIE已知具有一体化深度测量设备的外科手术用钻。该已知的外科手术用钻包括伸缩杆、制动机构以及致动器，伸缩杆具有套筒，伸缩杆在手术期间沿钻头滑动并且伸缩杆的远端邻接在骨骼的近侧表面上，制动机构适合于使伸缩杆相对于钻头的移动停止，致动器响应于指示钻头何时穿透骨骼的指令信号而接合制动机构。传感器测量由钻设备的电机牵引的电流。当钻头钻穿骨骼的远侧时，由钻头与骨骼摩擦生成的摩擦力突然减小导致由电机牵引的电流迅速减小。在一段时期内由电机牵引的电流的突然下降由执行制动模块软件的传感器或处理器测量或感测，对从传感器接收的电流数据中的变化与存储在传感器参数阈值中的电流或电流下降水平中的预定阈值变化进行比较。延伸超过套筒的远端的钻头的长度依靠附连至伸缩竿的标尺或深度计测量。可替换地，延伸超过套筒的远端的钻头的长度依靠数显卡尺测量。该已知的外科手术用钻的缺点是其包括两个不同的测量设备，第一个测量设备用于通过由电机牵引的电流的测量值检测钻头何时离开骨骼，并且第二个测量设备用于确定导致复杂的电气和机械测量系统的钻孔深度。
从MCGINGLEY等人的US2015/066030已知包括一体化深度测量设备的另外的外科手术用动力钻。该已知的外科手术用动力钻包括被配置成附接至壳体的线性可变差动位移传感器(LVDT)的测量设备，其中测量设备被配置为测量钻孔过程期间由壳体在纵向轴线的方向上并相对于骨骼的表面所行进的距离x。测量设备包括处理单元，处理单元包括一个或多个微分器以确定关于时间所行进的距离x的一阶时间导数和二阶时间导数。此外，测量设备包括额外的传感器以测量施加至钻头的力和对指示钻头离开骨骼皮质时的瞬时的第三信号的使用，其中当第一信号(位移)的二阶时间导数(加速度)大于零并且第二信号(施加至钻头的力)的一阶时间导数小于零时，输出第三信号。该已知的外科手术用动力钻的缺点是，由于杆将可移位的尖端连接至测量设备的传感器，测量设备具有导致对于外科医生来说繁琐操纵的笨重配置。此外，该杆妨碍外科医生在手术部位上的视野。
发明内容
本发明的目标是提供包括测量设备的外科手术用动力钻，该测量设备具有简单的配置并允许仅基于钻孔特征估计接骨螺钉长度。
本发明解决了所提出的问题，利用了一种包括适合于接骨螺钉长度确定的测量单元的外科手术用动力钻，利用了一种包括外科手术用动力钻和适合于接骨螺钉长度确定的测量单元的设备，并且利用了一种用于使用外科手术用动力钻从钻孔特征估计接骨螺钉长度的方法。
基本上在以下方面可见外科手术用动力钻的优势：
-依靠三角测量利用用于位移评估的激光设备或超声波位置传感器的测量设备的配置允许在可移位的构件与传感器之间没有机械臂的测量设备的简单配置。因而既不占用外科医生的工作场地也不妨碍视域。与机械接触测量相对，不接触式距离测量降低了病人的污染风险并且不影响钻孔过程。此外，相较于已知设备的6.4cm，实现了显著地更大的测量范围，例如15cm-30cm，使得可以使用具有不同长度的各种钻头和钻套；
-由于使用了处理单元和唯一的位置传感器，该处理单元记录钻孔过程期间由壳体相对于骨骼或植入物的表面关于时间所行进的距离x，并且使用了峰值检波器和一个或多个微分器，测量单元具有简单的配置并且可以因此被配置为可以临时附接至标准的外科手术用钻孔机的独立的单元。
本发明的另外的有利的实施方式可以描述如下：
在特别的实施方式中，处理单元是具有监视器的计算机、平板计算机、智能手机、智能手表或智能眼镜(smartglass，smartglass软件)中的一种，其中处理单元被适当地编程以计算关于时间所行进的距离x的至少一阶导数和二阶导数，使得形成至少一阶微分器和二阶微分器，并且其中处理单元被适当地编程以形成峰值检波器。
在另外的实施方式中，峰值检波器被配置为当所确定的加速度的最大值超过预定阈值时识别加速度峰值。
于是可以实现阈值允许可靠地检测钻头的切割尖端离开骨骼的皮质的位置x的优势。处理单元可以报告最高阶导数的峰值超过阈值的位置的两个值，其出现在钻头的切割尖端离开骨骼的近皮质、分别地远皮质的位置处。随后外科医生可以决定应用单皮质接骨螺钉还是双皮质接骨螺钉。
在又一另外的实施方式中，处理单元包括三阶微分器以确定钻孔过程期间由壳体关于时间在纵向轴线的方向上并且相对于植入物或骨骼的表面所行进的距离x的三阶导数。位置x关于时间的三阶导数，分别地加速度对时间的一阶导数或速度对时间的二阶导数，就是所谓的加速度变化率。加速度变化率峰值比加速度峰值更明显使得可以改善对钻头离开骨骼的皮质的点的检查的显著性。此外，加速度变化率峰值位于比加速度峰值更靠近离开点的位置。
在另一实施方式中，峰值检波器被配置为当所确定的加速度变化率的最大值超过加速度变化率的预定阈值时识别加速度变化率峰值。
在另外的实施方式中，处理单元包括具有处理器寄存器的微处理器或中央处理单元以记录钻孔过程期间壳体关于时间在纵向轴线的方向上并且相对于植入物或骨骼的表面所行进的距离x，其中微处理器或中央处理单元被适当地编程以计算由壳体关于时间在纵向轴线的方向上并且相对于植入物或骨骼的表面所行进的距离x，其中微处理器或中央处理单元被适当地编程以计算由壳体关于时间在纵向轴线的方向上并且相对于植入物或骨骼的表面所行进的距离x的至少一阶导数和二阶导数，使得形成至少一阶微分器和二阶微分器并且其中微处理器或中央处理单元被适当地编程以形成峰值检波器。根据钻孔时钻头的位移，钻头离开皮质时出现的峰值可以清楚地与钻头进入皮质时出现的峰值区分。
在另外的实施方式中，微处理器或中央处理单元的处理器寄存器暂时地存储在钻孔过程期间确定的加速度峰值和/或加速度变化率峰值以限定加速度和/或加速度变化率的阈值。通过该方式，实现了阈值可以在已知期望的峰值的数量(例如，近皮质和远皮质的两个峰值)的假设下关于最大的记录峰值进行回顾性地设置的优势。
在另一实施方式中，微处理器或中央处理单元被编程以计算导数，以检测峰值并且实时地输出当前距离x和/或当前速度。
在又一实施方式中，测量设备包括附接装置，优选地为可释放地附连至外科手术用动力钻的壳体的承接器。该配置允许测量设备可以被配置为可以临时地附接至标准外科手术用动力钻的独立单元的优势。
在另外的实施方式中，测量设备包括将测量设备可释放地附连至壳体的夹具。
在另外的实施方式中，承接器被配置为可附接至壳体的框架，优选地为待通过压配合或经由夹圈固定至壳体的环形框架。
在另一实施方式中，测量设备包括无线数据传输设备，优选地为具有信号调节器的蓝牙模块。导出的信息，即钻头的切割尖端关于时间和所计算的速度的测量位置x和关于时间的加速度以及关于时间所计算的加速度变化率，可以被无线地传输至外部设备诸如具有监视器的计算机、平板计算机、智能手机、智能手表或智能眼镜。
在另一实施方式中，测量设备包括罩壳以围住处理单元并且优选地围住无线通信设备。
优选地，围住处理单元的罩壳是可灭菌的。
在另一实施方式中，测量设备包括电源，优选地为可布置在罩壳中或可布置在壳体中的一个或多个可再充电的或不可再充电的电池，以向外科手术用动力钻的电动机额外地供给电功率。
在又一另外的实施方式中，测量设备包括：第一构件，其处于相对于壳体的固定位置；以及纵向的第二构件，其相对于第一构件基本上在主轴(spindle)的纵向轴线的方向上可移位，并且其包括适合于邻接骨骼或植入物的表面的前端。
在另一实施方式中，激光设备包括激光模块和至少两个电子光传感器，优选地为电荷耦合设备(CCD)以执行用于位移评估的激光三角测量。
在又一实施方式中，激光设备包括反射器，该反射器可沿钻头滑动并且被配置为邻接植入物、骨骼或仪器。
在另外的实施方式中，测量设备的可移位的第二构件包括布置在第二构件的前端处并且被配置为邻接骨骼或仪器的表面、植入物的感测尖端。
在另外的实施方式中，处理单元包括数据存储器以存储关于接骨螺钉长度的，优选地包括安全裕度、螺钉头长度、顶端部段长度和螺钉长度增量的数据。
在又一另外的实施方式中，测量设备额外地包括显示器或扩音器。导出信息可以被提供在本地安装至钻孔机的显示器或扬声器上，其中主要输出参数是：
-钻头的切割尖端的当前位置x，其与由壳体在纵向轴线的方向上并且相对于植入物、仪器或骨骼的表面所行进的测量的距离x一致；
-向前移动的钻头的当前速度；以及
-在最近的加速度变化率和/或加速度峰值处钻头的切割尖端的位置，可以从其导出适当的植入物长度。
在另一实施方式中，该设备额外地包括校准设备。
在又一实施方式中，可移位的第二构件包括钻套，该钻套在纵向轴线的方向上延伸至第二构件的前端。在另外的实施方式中，测量设备的第一构件包括显示器。
在另一实施方式中，测量设备的第一构件可插入布置在外科手术用动力钻的壳体中的中空空间中。
优选地，第一构件是电子模块的一部分，其额外地包括用于驱动外科手术用动力钻的电源和/或电机，其中电源被配置为为第一构件并且优选地为电机供给电能。
优选地，中空空间布置在壳体的手柄中并且被配置为接收电子模块。
在另外的实施方式中，壳体包括顶部部分，包括用于覆盖显示器的可灭菌的窗口。
在另一实施方式中，顶部部分与壳体一体化并且形成显示器的罩壳。
优选地，壳体包括至少一个无菌窗口，以为由激光模块发射的激光束和能够由电子光传感器接收的反射束提供窗口。
在另一实施方式中，处理单元被适当地编程以控制外科手术用动力钻的主轴的旋转速度。
在另一实施方式中，第一构件是电子模块的一部分，其额外地包括用于为第一构件供给电能的电源。
在另外的实施方式中，罩壳可依靠承接器附接至壳体并且包括被配置为接收电子模块的腔体。
优选地，罩壳包括布置在罩壳的后端处并且包括用于覆盖显示器的可灭菌的后部窗口的盖部。
优选地，罩壳包括至少一个无菌的前部窗口，以为由激光模块发射的激光束和能够由电子光传感器接收的反射束提供窗口。
在另一实施方式中，测量设备相对于壳体定位使得由激光模块发射的激光束以与主轴的纵向轴线呈一偏移角进行定向。该配置允许可以减小可移位的第二构件的直径的优势。
在另一实施方式中，测量设备的第一构件相对于主轴的纵向轴线偏心地定位。于是可以实现激光束(发射的和发射的)不被钻头妨碍的优势。操作者的视野被较少地妨碍。
在另外的实施方式中，测量设备包括具有无菌柔性盖罩的至少一个按压按钮。
在另外的实施方式中，罩壳是透明的。
在又一另外的实施方式中，罩壳被配置为漏斗状物以利于将电子模块插入到腔体中。
在另一实施方式中，可移位的第二构件包括夹紧部分用于附接至具有可变直径的柱状结构。
优选地，可移位的第二构件的夹紧部分被配置为向钻头提供摩擦配合。通过这种方法，可以实现反射器可以沿钻头滑动但是将不会由于重力或小冲击而移动的优势。这样，反射器被推动抵靠仪器或植入物的表面而不需要精确地适合仪器或植入物的几何形状。
在另一实施方式中，可移位的第二构件包括具有反射表面和边缘或凹槽的反射器，边缘或凹槽的形状和尺寸被设置以向处理单元提供信息或触发事件。该配置允许以下优势：边缘或凹槽的深度或位置可以用于自动地选择例如螺钉模块、或触发如配衡(taring)模式——即当设置参考位置时——的事件。
在另一实施方式中，可移位的第二构件是旋转对称的使得反射器可以随着钻头旋转。
在另外的实施方式中，该设备包括可以在使用后脱离的校准设备。
在另外的实施方式中，可移位的第二构件或者校准设备或罩壳由具有低于典型高压釜运行温度的熔融温度的材料制成。该配置防止反射器的再使用以改善安全性。
在另一实施方式中，测量设备包括至少一个加速计。通过这种方法，该设备可以通过手势而不是按钮操作。实例：只有被定向为垂直(在极限内)向下指向时才能配衡。通过垂直向上指向定向钻机切换回配衡模式。睡眠模式和通过设备移动唤醒以节省能量。
在又一实施方式中，测量设备额外地包括至少一个陀螺仪和/或至少一个磁力计。该配置允许钻机的绝对定向可以被追踪以控制钻孔方向的优势。
在特别的实施方式中，该方法包括在步骤A)之前的以下步骤：相对于骨骼定位外科手术用动力钻使得可移位的第二构件的前端和钻头的切割尖端邻接骨骼的表面；以及将相对位置存储为关于时间在钻孔方向上钻头的切割尖端相对于骨骼表面的位置x的测量的起始点(x＝0)。在这种情况下，第二构件包括在纵向轴线的方向上延伸至第二构件的前端的钻套。
在另一实施方式中，该方法包括在步骤A)之前的以下步骤：相对于骨骼定位外科手术用动力钻使得可移位的第二构件的前端邻接钻套，该钻套插入覆盖待处理的骨骼的软组织中；相对于可移位的第二构件调节固定在外科手术用动力钻的卡盘中的钻头的切割尖端，使得钻头的切割尖端邻接骨骼的表面；以及将相对位置存储为关于时间在钻孔方向上钻头的切割尖端相对于骨骼或植入物的表面的位置x的测量的起始点(x＝0)。在这种情况下，可以使用独立的钻套。
在另外的实施方式中，该方法包括在步骤A)之前的以下步骤：通过使用校准设备将固定在卡盘中的钻头相对于可移位的第二构件定位，使得第二构件的前端接触校准设备的表面，并且钻头的切割尖端邻接从校准设备的表面突出的止动件；将相对位置存储为关于时间在钻孔方向上钻头的切割尖端相对于骨骼或植入物的表面的位置x的测量的起始点(x＝0)；以及相对于植入物定位外科手术用动力钻，使得可移位的第二构件的前端邻接植入物的表面。
附图说明
本发明的多个实施方式将通过实施例的方式并参考附图而在下文中描述，其中：
图1示出了根据本发明的设备的实施方式的立体图；
图2示出了根据本发明的设备的另一实施方式的立体图；
图3示出了根据本发明的设备的另外的实施方式的立体图；
图4示出了图3的实施方式的分解的前视图；
图5示出了钻头的加速度对沿x轴的位移的曲线图，该轴作为运动发生所沿的线；
图6示出了钻头的加速度变化率对位移的曲线图，其中加速度变化率是图4所示的加速度关于时间的导数；
图7示出了用于利用根据本发明的设备的使用的校准设备的立体图；
图8示出了图7的校准设备与钻头一起以及根据本发明的设备的可移位的第二构件的实施方式的立体图；
图9示出了定位在骨骼上的植入物与钻头一起以及在钻孔过程的起始点处根据本发明的设备的可移位的构件的实施方式的示意性截面图；
图10示出了定位在骨骼上的植入物与钻头一起以及在钻头邻接在骨骼的表面上的点处的根据本发明的设备的可移位的构件的实施方式的示意性截面图；
图11a至图11e示出了根据本发明的设备的可移位的第二构件的不同实施方式的立体图；
图12示出了根据本发明的设备的另一实施方式的立体图；
图13示出了根据图12的设备的实施方式的测量设备的第一构件的立体图；
图14示出了根据图12的设备的实施方式的测量设备的第一构件的另一立体图；
图15示出了从根据图12的设备的实施方式的从前方的立体图；
图16示出了根据本发明的设备的另一实施方式，根据该另一实施方式的测量设备的可移位的第二构件的立体图；
图17示出了包括根据图16的测量设备的可移位的第二构件的组件与钻套和校准设备一起的立体图；以及
图18示出了根据本发明的设备的另外的实施方式，根据该另外的实施方式的测量设备的可移位的第二构件的立体图。
具体实施方式
定义
当前使用的术语和措辞的以下定义描述了它们在整个本说明书中使用时的确切含义：
钻头的切割尖端相对于骨骼或植入物的表面的位置x：
在钻孔过程期间，由壳体12在主轴13的纵向轴线7的方向上并且相对于骨骼或植入物26的表面所行进的距离x与钻头5的切割尖端9在钻孔方向上相对于骨骼或植入物26的表面的位置x相关联，因为钻头5被牢固地固定在外科手术用动力钻2的卡盘6中并且如下文中详细描述的定位于钻孔过程开始处。
微分器：
通过使用数字技术或通过使用模拟技术可以配置根据本发明的设备的处理单元14。
在处理单元14(图1至图4)被配置为数字处理单元的情况下，处理单元14包括微处理器或中央处理单元，其被适当地编程用于执行数字化信号的数值微分，即计算在钻头5的切割尖端9与骨骼或的植入物26的表面之间的相对位置x在钻孔过程期间关于时间的至少一阶导数和二阶导数(图1)。
数值微分可以通过计算两个相邻数据点之间的平均斜率[x′i＝(xi+1-xi)/Δt]而示例性地执行。可替换地，可以应用使用三个相邻数据点的被称为中心差分法的算法，其中[x′i＝(xi+1-xi-1)/2Δt]。后面的方法具有其不涉及导数的t轴位置中的转移的优势。
测量设备1可以包括信号调节器，以将传感器生成的模拟信号转换成数字化信号。此外，处理单元14可以设置有定时器或时钟以记录关于时间的相对位置x。
可替换地，处理单元14可以通过使用模拟技术配置，例如，包括用作微分器的一个或多个电子电路以及用作峰值检波器的电子电路的电子电路。
图1示出了根据本发明的外科手术用动力钻2的实施方式，其中，外科手术用动力钻2基本上包括壳体12、测量设备1和承接器15，在该壳体中容纳有电机和由该电机驱动的主轴13，测量设备1可释放地附接或固定至壳体12，承接器15用于将测量设备1固定至壳体12。主轴13具有纵向轴线7并且包括在前端处用于夹紧钻头5的卡盘3。测量设备1包括第一构件3和纵向的第二构件4，该第一构件处于相对于壳体12的固定位置，该纵向的第二构件示例性地而不是限制性地相对于第一构件3平行或共轴于主轴13的纵向轴线7是可移位的。可替换地，测量设备1可以布置在壳体12处，使得第二构件4相对于主轴13的纵向轴线7成一定角度是可移位的。由于该成角(余弦误差)而出现的系统误差可以很容易地得到补偿。该配置具有反射器可以较小使得测量尖端可以更靠近钻头5布置的优势。
可移位的第二构件4具有前端10，其中，在使用中，可移位的第二构件4的前端10邻接骨骼表面或植入物26的表面，例如，接骨板或钻套。钻头5可以在卡盘6中夹紧并且设置有切割尖端9。此外，可移位的第二构件4可以包括在纵向轴线7的方向上延伸至第二构件4的前端10的钻套23。
测量设备1包括用于线性位移评估的激光设备。该激光设备包括激光模块18、反射器20和至少两个电子光传感器19，该激光模块具有激光发射装置，该反射器附接至钻套23形成第二构件4，该第二构件可沿钻头5滑动，该至少两个电子光传感器示例性地而不是限制性地被配置为电荷耦合设备(CCD)以执行用于线性位移评估的激光三角测量。
在另一替换性实施方式中，线性位移评估可以通过使用超声波位置传感器执行。
为了在钻孔过程中并入螺钉长度确定使得消除在骨骼中钻孔后深度测量的步骤，测量设备1的配置基于这一事实，即由于手持型钻孔的不可避免的属性，钻孔期间钻头5的加速度峰值出现在钻头5的切割尖端9离开骨骼皮质时。因此，外科手术用动力钻2的壳体12与测量设备1的第一构件3一起经受相同的加速度。
此外，处理单元14包括峰值检波器和一个或多个微分器，该一个或多个微分器用于确定位置x关于时间的至少一阶导数和二阶导数。峰值检波器被应用以识别钻头5的切割尖端9离开骨骼的皮质时的加速度峰值和/或加速度变化率峰值。在图5中示例性地示出了加速度对位移即钻孔深度的曲线图。在钻头5的切割尖端9的进入点(A)处的加速度的值被设置为零。当钻头5的切割尖端9离开骨骼的近皮质(B)时出现加速度的第一峰值，并且在钻头5的切割尖端9进入远皮质的入口(C)处的加速度增加之后，当钻头5的切割尖端9离开骨骼的远皮质(D)时出现加速度的第二峰值。第一峰值和第二峰值通过加速度的突然明显的增加和随后的恢复是清楚地可识别的，说明了钻头5的加速度对位移的曲线图中清楚且可识别的不连续性。
测量设备1特别地测量并记录第一构件3与可移位的第二构件4之间的相对运动，该第一构件相对于壳体12固定。由于钻头5牢固地夹紧在卡盘6中，第一构件3与可移位的第二构件4之间的相对运动与钻头5的切割尖端9相对于可移位的第二构件4的前端10的相对运动一致。因此，测量设备1实时地测量并记录钻头5在钻孔方向上相对于骨骼表面或相对于植入物的表面的相对运动，测量设备1的可移位的第二构件4的前端10邻接在其上。钻头5相对于测量设备1的可移位的第二构件4的运动是一维平移运动，并且任意时刻钻头5的切割尖端9相对于可移位的第二构件4的前端10的位置x由切割尖端9沿x轴8的x坐标给出，x轴8在这种情况下形成参考坐标系。切割尖端9的位置x或x坐标在钻孔过程开始时被设置为0，例如，当钻头5的切割尖端9与可移位的第二构件4的前端10齐平时。
任意时刻处钻头5沿x轴8移动的速度等于在该时刻x对时间曲线图的变化率并且因此由在该时刻x关于时间的一阶导数确定。此外，任意时刻处钻头5的瞬时加速度是在该时刻速度对时间曲线的变化率并且被确定为在该时刻x关于时间的二阶导数。相对于钻头5的切割尖端9离开的点处，例如，骨骼的远皮质，加速度峰值可能出现得太晚。加速度的最大变化，即加速度变化率峰值出现在更靠近钻头5的切割尖端9离开的点处，例如，骨骼的远皮质。确定钻头5的加速度变化率以允许钻头5的切割尖端9离开的点，例如，骨骼的远皮质，更显著的识别。此外，加速度变化率峰值允许应用简单的峰值检波器。如在物理学中定义的，加速度变化率是加速度的变化率，即是加速度关于时间的导数，即任意时刻处关于时间的速度的二阶导数和x的三阶导数。
为了该目的，钻头5的切割尖端9关于时间的位置x或x坐标由一体化到测量设备1的第一构件3中的处理单元14记录。
示例性地而非限制性地，处理单元14被配置为数字处理单元并且包括具有处理器寄存器的微处理器，以记录第二构件4相对于第一构件3的位置。如上所述，第二构件4相对于第一构件3的位置与钻头5的切割尖端9相对于可移位的第二构件4的前端10的位置x或x坐标一致。此外，微处理器被适当地编程用于数字化信号的数值微分，即用于计算位置x或x坐标关于时间的至少一阶导数和二阶导数并且基于作用在钻头5上并经由微分器确定的加速度和/或加速度变化率被进一步编程以检测加速度峰值和/或加速度变化率峰值。
可替换地，如上所述，处理单元14可以通过使用模拟技术被配置，例如，包括用作微分器的一个或多个电子电路以及用作峰值检波器的电子电路的电子电路。
依靠一个或多个微分器，任意时刻处钻头5的瞬时加速度被确定为在该时刻x关于时间的二阶导数。此外，确定了作为加速度关于时间的导数的加速度变化率，即任意时刻处关于时间的速度的二阶导数和x的三阶导数。
如图5所示，当钻头5的切割尖端9离开骨骼的近皮质(B)时钻头5的加速度具有第一峰值，并且当钻头5的切割尖端9离开骨骼的远皮质(D)时出现加速度的第二峰值。此外，当钻头5的切割尖端9进入骨骼的远皮质(C)时出现钻头5沿x轴8的加速度的突然增加，然而，该突然增加随后不会退化，从而在该点处不出现加速度峰值。图6示出了作用在钻头5上并且是加速度关于时间的导数的加速度变化率。加速度变化率的第一峰值指定在该时刻加速度对时间曲线图的切线的斜率，即大致在钻头5的切割尖端9离开近皮质(B)的点处，第二峰值指定在该时刻加速度对时间曲线图的切线的斜率，即在钻头5的切割尖端9进入远皮质(C)的点处，并且第三峰值指定在该时刻加速度对时间曲线图的切线的斜率，即大致在钻头5的切割尖端9离开远皮质(D)的点处。
受峰值检波器影响的数据处理可以包括其位置、高度和宽度的确定。此外，峰值检波器可以使用振幅阈值或斜率阈值以可靠地识别峰值。其他参数可以是峰值的宽度或由峰值覆盖的区域。
在这种情况下，峰值检波器被配置为使用振幅阈值，使得当所确定的加速度的最大值超过预定阈值时识别加速度峰值。特定阈值可以存储在电子地连接至微处理器的数据存储器中和/或暂时地存储在微处理器的处理器寄存器中。
在这种情况下，峰值检波器被配置为使用用于识别峰值的斜率阈值即加速度变化率，处理单元14额外地包括三阶微分器以确定或计算钻头5的切割尖端9的位置x或x坐标任意时刻处关于的时间的三阶导数，其中该位置x或x坐标又与第二构件4相对于第一构件3的位移一致。峰值检波器随后被被配置或编程以当所确定的加速度变化率的最大值超过加速度变化率的预定阈值时识别加速度变化率峰值。
当切割尖端9离开远皮质时从第二皮质到出口的钻孔距离即钻头5的切割尖端9的位置x或x坐标基于加速度峰值和/或加速度变化率峰值自动地计算。基于该位置x或x坐标，可以被估计所要求的螺钉长度，优选地包括安全裕度。为了该目的，处理单元14可以包括数据存储器以存储关于接骨螺钉长度的数据，优选地包括安全裕度。
测量设备1并且特别是位移传感器既可以一体化在壳体12中也可以临时地附接至该壳体。在临时地可附接的配置中，测量设备1包括承接器15形式的附接装置，该承接器可释放地可附接至外科手术用动力钻2的壳体12。该承接器15被示例性地而不是限制性地被配置为依靠压配合或经由夹圈可附接至壳体12的环形框架。可替换地，测量设备1可以包括将测量设备1可释放地附连至壳体12的夹具。
测量设备1可以包括无线通信设备，示例性地被配置为具有信号调节器的蓝牙模块17。经由无线通信设备，数据可以被无线传输至具有监视器的外部计算机、平板计算机、智能手机、智能手表或智能眼镜以计算或指示导出的信息，即钻头的切割尖端关于时间的所测量的位置和关于时间的所计算的速度、关于时间的所计算的加速度以及关于时间的所计算的加速度变化率。可替换地，导出的数据可以被提供在本地安装至外科手术用动力钻2的显示器或扬声器上。
此外，测量设备1包括可灭菌的罩壳16以围住处理单元14、无线通信设备以及用于测量设备1的电源22，其中该电源22包括可布置在罩壳16中的一个或多个可再充电的或不可再充电的电池。
此外，设备25可以额外地包括如图7和图8所示并且在下文中更详细描述的校准设备27。
在图2中示出了根据本发明的设备25的另一实施方式，其中图2的设备25不同于图1的实施方式仅在于处理单元14是外部单元，例如具有监视器的计算机、平板计算机、智能手机、智能手表或智能眼镜，并且测量设备1包括无线数据传输设备17，并且处理单元14包括无线数据接收设备使得由壳体12在纵向轴线7的方向上并且相对于植入物26或骨骼的表面所行进的测量的距离x可以从测量设备1被传输至外部处理单元14并且关于时间被记录。外部处理单元14可以包括类似于图1的实施方式的微处理器，或可以包括中央处理单元。
在图3和图4中示出了根据本发明的设备25的另外的实施方式，其中图3和图4的实施方式的测量设备1不同于图1的实施方式在于，包括用于发射激光束的激光模块18和用于三角测量的接收器，例如光电二极管或电荷耦合设备(CCD)形式的电子光传感器19的第一构件3被配置为电子模块31的一部分。该电子模块31可插入在壳体12的手柄33中形成的中空空间32中，其中，中空空间32从手柄33的底部处的开口34延伸至壳体12的顶部部分35。开口34可以依靠盖罩36封闭，该盖罩可附接至手柄33的底部。
除第一构件3之外，电子模块31包括布置在电子模块31的上部部分37中的显示器30，其中该上部部分37的形状和尺寸被设置以适配到被配置在壳体12的顶部部分35中的相应的腔体38中。此外，电子模块31具有下部部分40，该下部部分包括激光模块18、电子光传感器19、处理单元14和用于驱动外科手术用动力钻2以及用于给激光模块18、光传感器19以及处理单元14供电的电源22。示例性地，电源22可以是电池或蓄电池。电子模块31的下部部分40的形状和尺寸被设置以适配到壳体12的手柄33中的中空空间32中。激光窗口41布置在下部部分40的前部并且正好低于电子模块31的上部部分37使得使激光束和电子光传感器19与壳体12中相应的窗口42、窗口43(图4)相匹配。
第一无菌窗口42与第二无菌窗口43布置在外科手术用动力钻2的壳体12中以为由激光模块18发射的激光束和能够由电子光传感器19接收的反射束提供窗口。第一无菌窗口42与第二无菌窗口43布置在壳体12的前部并且——当在前视图中观察时——在主轴13的纵向轴线7下方并且位于外科手术用动力钻2的中间平面44的相对侧上，其包括纵向轴线7并且在距中间平面44一距离处，该距离允许激光束和反射束在外科手术用动力钻2的主轴13和卡盘6旁边经过。
壳体12的顶部部分35形成显示器30的罩壳16，其中罩壳16示例性地而不是限制性地与外科手术用动力钻2的壳体12一体化并且包围腔体38。该罩壳16包括用于遮盖显示器30的第三无菌窗口45。进一步地罩壳16布置在与外科手术用动力钻2的手柄33相对的壳体12处。第三无菌窗口45相对于正交于主轴13的纵向轴线7的平面成角度并且朝向壳体12的后端。
示例性地而不是限制性地，测量设备1被适当地配置以控制外科手术用动力钻2的主轴13的旋转速度，使得当依靠测量设备1检测到峰值时，可以关闭供给至动力钻2的电动机的动力，从而防止钻头5的倒转。
再次地，在图12-15中示出了根据本发明的设备25的另一实施方式，其中图12-15的实施方式的测量设备1不同于图1的实施方式在于，第一构件3包括电子模块31，其除了包括用于发射激光束的激光模块18和用于三角测量的接收器如光电二极管或电荷耦合设备(CCD)形式的电子光传感器19之外，还包括显示器30。进一步地电子模块31包括处理单元14和用于测量设备1的电源22。显示器30布置在电子模块31的后侧46。类似于图1的实施方式，可灭菌的罩壳16可附接至外科手术用动力钻2并且包括腔体38以接收电子模块31。无菌的前部窗口47布置在罩壳16的前部以允许激光束和反射束通过，激光束由激光模块18发射，反射束依靠布置在测量设备1的第二构件4处的反射器20反射。
激光模块18和接收用于执行三角测量的反射束的电子光传感器19在电子模块31中彼此横向间隔布置，使得——在组装的第一构件3的前视图中观察时——激光束和反射束在主轴13的纵向轴线7上方经过。
罩壳16包括承接器15以将测量设备1的第一构件3固定至壳体12，其中，承接器15可释放地可附接至外科手术用动力钻2的壳体12。该承接器15示例性地而不是限制性地被配置为通过可固定的夹圈48可附接至壳体12的环形框架，例如依靠夹紧螺钉49可固定至主轴13的静止部分。
夹圈48定位在罩壳16处，关于罩壳16的纵向中心平面横向地偏移，以允许激光束和反射束在钻头5旁边经过。此外，依靠承接器15，罩壳16关于纵向轴线7成一定角度附接至外科手术用动力钻2，使得激光束与纵向轴线7成一定角度发射，从而允许测量设备1的第二构件4的反射器20的减小的尺寸。
罩壳16是可灭菌的并且被配置为布置在壳体10的顶部的单独件。腔体38具有在罩壳16的后侧处的开口并且可以依靠盖部51封闭，该盖部可围绕位于罩壳16的下侧处的轴线旋转并且正交地延伸至纵向轴线。盖部51包括用于遮盖显示器30的无菌的后部窗口52，其中——当盖部51封闭时——后部窗口52相对于正交于主轴13的纵向轴线7的平面成角度并且朝向壳体12的后端。
示例性地而不是限制性地，用于电子模块31的电源开关的致动器53可以布置在盖部51的内部，使得当盖部51封闭时能量从电源22供给至测量设备1的电子部件。为了操作处理单元14、激光模块18和电子光传感器19，一个或多个按钮54可以定位在电子模块31的后侧处。无菌的后部窗口52可以设置有凹部使得在后部窗口52中提供经削减的区域(weakened areas)，其允许当盖部51处于其关闭位置时致动一个或多个按钮54。
图1至图4和图12至图15的实施方式的处理单元14包括微处理器或中央处理单元，其包括处理器寄存器以记录钻孔过程期间由壳体12关于时间在纵向轴线7的方向上并且相对于植入物26或骨骼的表面所行进的距离x。此外，微处理器或中央处理单元的处理器寄存器暂时地存储在钻孔过程期间确定的加速度峰值和/或加速度变化率峰值以限定加速度和/或加速度变化率的阈值。通过这种方式，阈值可以在已知期望的峰值的数量(例如，近皮质和远皮质的两个峰值)的假设下关于最大的记录峰值进行回顾性地设置。
此外，图1至图4和图12至图15的实施方式的处理单元14的微处理器或中央处理单元可以被编程以计算导数，以检测峰值并且实时地输出当前距离x、当前速度以及在最近的加速度变化率峰值处钻头5的切割尖端9的位置x。如上所述，数值微分要求至少两个或三个相邻的数据点xi-1(ti-1)、xi(ti)和xi+1(ti+1)。因此，为了导数和峰值检测的实时处理，处理单元14暂时地存储或至少记录两个或更多个相邻的数据点。
可替换地，图1-4和图12-15的实施方式的处理单元14的微处理器或中央处理单元可以被编程用于回顾性数据处理，使得优先记录整个钻孔过程期间关于时间的整套的数据点x，并且一旦钻孔过程已经完成，则计算导数并且执行峰值检测。
应注意的是，只有当前钻孔深度的实时反馈对于外科医生来说才可能具有高价值。当前钻孔速度传递另外的有价值的信息。这帮助外科医生控制其进给速率以避免骨骼的机械破坏或热破坏，或者这可以用于估计骨骼质量。
图16示出了反射器20的另一实施方式，该反射器不与钻套23一体化或附接。反射器20以其可以在钻头5上滑动这样的方式可夹紧到钻头5上，使得反射器20独立于钻套23的配置。反射器20具有圆盘形部分55和邻接该圆盘形部分的夹紧部分56，该夹紧部分包括纵向槽使得形成适合于在钻头5上施加径向压力的舌状物。
图18再次示出了反射器20的又一实施方式，其不同于图16的实施方式仅在于反射器20具有背离夹紧部分56的反射表面58，其中反射表面58包含沿圆盘形部分55的周界延伸的凹槽57。示例性地，当由在圆盘形部分55的后侧上的激光束产生的激光光斑跃入凹槽57中时的事件可以用作动作的开关或触发器，例如停止主轴13的旋转，并且凹槽57的深度或定位可以用于选择例如螺钉模块，例如5mm或3.5mm或2.4mm。
用于从钻孔特征估计接骨螺钉长度的方法基本包括步骤：A)使外科手术用动力钻2与主轴13的纵向轴线7同轴地前进以在骨骼中钻孔并且通过记录钻头5的切割尖端9关于时间的位置x；B)确定任意时刻x处对t的一阶导数、二阶导数和三阶导数；C)通过使用峰值检波器确定钻头5的切割尖端9离开骨骼的皮质的时刻，以识别在该时刻出现的加速度变化率峰值，其中速度、加速度和加速度变化率对时间的曲线图经由在步骤B)中确定的任意时刻的导数导出。通过分析在该时刻速度和加速度信号的符号来排除伪解。为了确定被识别的加速度变化率峰值是与减速度(进入骨骼)还是与加速度(离开骨骼)相关，查阅在该时刻加速度的符号。通过额外地查阅在该时刻的速度的符号，确保了仅考虑在与缩回相对地推进钻头时出现的峰值；D)确定在步骤C)中确定的该时刻第二构件4与第一构件3之间的相对位置；以及E)在考虑预定安全裕度的情况下选择接骨螺钉，该接骨螺钉具有与在步骤D)中确定的第二构件4与第一构件3之间的相对位置对应的长度。
如上所述，在钻孔过程开始时，钻头5的切割尖端9在钻孔方向上相对于骨骼或植入物26的表面的位置x被设置为零。然而，钻头5的切割尖端9的该零位取决于事实是否：
1)如图3、图4和图11a至图11e所示，可移位的第二构件4包括在纵向轴线7的方向上延伸至第二构件4的前端10的钻套23；或是否
2)钻套是在覆盖待处理的骨骼的软组织中预先插入的独立构件；或是否
3)切割尖端9的零位将相对于植入物26例如接骨板设置。如果钻头5在钻套23中被引导，其在钻孔期间接触或附接至接骨板并且因此不允许钻头5的切割尖端9邻接接骨板的上表面(图9)，则在与接骨板的上表面相对应的高度处在钻套23内部提供物理止动件28的校准设备27可以用于确定测量的起始点(图8)。可替换地，如果钻头5和钻套23的长度是已知的，则起始点可以从该数据计算。
就上述变体1)来说，该方法包括在步骤A)之前的以下步骤：
相对于骨骼定位外科手术用动力钻2使得可移位的第二构件4的前端10和钻头5的切割尖端9邻接骨骼的表面；以及
将该相对位置存储为钻头5的切割尖端9关于时间在钻孔方向上相对于骨骼的表面的位置x的测量的起始点(x＝0)。
就上述变体2)来说，该方法包括在步骤A)之前的以下步骤：
相对于骨骼定位外科手术用动力钻2使得可移位的第二构件4的前端10邻接钻套23，该钻套插入覆盖待处理的骨骼的软组织中；以及
相对于可移位的第二构件4调节固定在外科手术用动力钻2的卡盘6中的钻头5的切割尖端9，使得钻头5的切割尖端9邻接骨骼的表面；以及
将该相对位置存储为钻头5的切割尖端9在钻孔方向上相对于骨骼的表面的位置x关于时间的测量的起始点(x＝0)。
就上述变体3)来说，该方法包括在步骤A)之前的以下步骤(图9和图10)：
通过使用校准设备27(图7和图8)相对于可移位的第二构件4定位固定在卡盘6中的钻头5，使得第二构件4的前端10接触校准设备27的表面29并且钻头5的切割尖端9邻接从校准设备27的表面29突出的止动件28；
将该相对位置存储为钻头5的切割尖端9关于时间在钻孔方向上相对于骨骼或植入物26的表面的位置x的测量的起始点(x＝0)；以及
相对于植入物26例如接骨板定位外科手术用动力钻2，使得可移位的第二构件4的前端10邻接植入物26的表面(图9)。
图17示出了校准设备27的另外的实施方式。如例如图16或图17中示出的反射器20以及如例如图7和图8中示出的校准设备27可以被制造用于单独使用。在其他实施方式中，根据图11a-11e、图16和图17中示出的实施方式之一的钻套23也可以被配置为一次性构件并且可以为了该目的而经由预定的断裂点连接至校准设备27。
尽管已经结合本发明的具体实施方式描述了本发明，但是很显然，许多替换、修改和变化对本领域技术人员将是显而易见的。因此，其旨在包括落入随附的权利要求的范围内的所有这样的替换、修改和变化。
应认识到，为了清楚起见，在单独的实施方式的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施方式中组合地提供。反之，为了简洁起见，在单独的实施方式的上下文中描述的本发明的各种特征也可以在任意适当的子组合中单独地提供或适合于本发明所描述的任何其他的实施方式中。在各种实施方式的上下文中描述的某些特征不被认为是这些实施方式的必要特征，除非该实施方式在没有这些要素的情况下不起作用。

Claims (57)

1.一种用于在骨骼中钻孔并被配置为确定接骨螺钉长度的外科手术用设备(25)，所述外科手术用设备(25)包括：
外科手术用动力钻(2)，包括：
壳体(12)，所述壳体中容纳有电机和由所述电机驱动的主轴(13)，其中，所述主轴(13)具有纵向轴线(7)并且包括用于夹紧钻头(5)的卡盘(6)；
测量设备(1)，所述测量设备可释放地附接或固定至所述壳体(12)，其中，所述测量设备(1)被配置为测量在钻孔过程期间由所述壳体(12)在所述纵向轴线(7)的方向上并相对于植入物(26)或骨骼的表面所行进的距离，其中
所述测量设备(1)包括处理单元(14)，所述处理单元用以记录由所述壳体(12)关于时间在所述纵向轴线(7)的方向上并相对于植入物(26)或骨骼的表面所进行的距离；其中
所述处理单元(14)包括一个或多个微分器，所述一个或多个微分器用以确定任意时刻处所行进的距离关于时间的至少一阶导数和二阶导数，并且用以至少记录关于时间的最高阶导数的曲线图；
所述处理单元(14)还包括峰值检波器，所述峰值检波器用以分析在关于时间的最高阶导数的曲线图中出现的一个或多个峰值；并且其中
所述测量设备(1)包括用于位移评估的激光设备或超声波位置传感器。
2.一种用于在骨骼中钻孔并被配置为确定接骨螺钉或引导线的长度的外科手术用设备(25)，所述外科手术用设备(25)包括：
外科手术用动力钻(2)，包括：
壳体(12)，在所述壳体中容纳有电机和由所述电机驱动的主轴(13)，其中，所述主轴(13)具有纵向轴线(7)并且包括用于夹紧钻头(5)的卡盘(6)；
测量设备(1)，所述测量设备可释放地附接或固定至所述壳体(12)，其中，所述测量设备(1)被配置为测量在钻孔过程期间由所述壳体(12)在所述纵向轴线(7)的方向上并相对于植入物(26)、仪器或骨骼的表面所行进的距离，
其特征在于，
所述测量设备(1)包括无线数据传输设备(17)；并且
所述外科手术用设备(25)包括处理单元(14)，所述处理单元包括无线数据接收设备并且被配置为记录由所述壳体(12)关于时间在所述纵向轴线(7)的方向上并相对于植入物(26)或骨骼的表面所行进的距离；其中
所述处理单元(14)包括一个或多个微分器，所述一个或多个微分器用以确定任意时刻处所行进的距离关于时间的至少一阶导数和二阶导数，并且用以至少记录关于时间的最高阶导数的曲线图；并且
所述处理单元(14)还包括峰值检波器，所述峰值检波器用以分析在关于时间的最高阶导数的曲线图中出现的一个或多个峰值；并且其中
所述测量设备(1)包括用于位移评估的激光设备或超声波位置传感器。
3.根据权利要求2所述的外科手术用设备(25)，其中，所述处理单元(14)是具有监视器的计算机、平板计算机、智能手机、智能手表或智能眼镜中的一种，其中，所述处理单元(14)被适当地编程以计算所行进的距离的关于时间的至少一阶导数和二阶导数，使得形成至少一阶微分器和二阶微分器，并且其中，所述处理单元(14)被适当地编程以形成峰值检波器。
4.根据权利要求1或3中的一项所述的外科手术用设备(25)，其中，所述峰值检波器被配置为当所确定的加速度的最大值超过预定阈值时识别加速度峰值。
5.根据权利要求1至3中的一项所述的外科手术用设备(25)，其中，所述处理单元(14)包括三阶微分器，所述三阶微分器用以确定在钻孔过程期间由所述壳体(12)在所述纵向轴线(7)的方向上并相对于植入物(26)或骨骼的表面所行进的距离的关于时间的三阶导数。
6.根据权利要求1至3中的一项所述的外科手术用设备(25)，其中，所述峰值检波器被配置为当所确定的加速度变化率的最大值超过用于所述加速度变化率的预定阈值时识别加速度变化率峰值。
7.根据权利要求1至3中的一项所述的外科手术用设备(25)，其中，所述处理单元(14)包括具有处理器寄存器的微处理器或中央处理单元，以记录在钻孔过程期间由所述壳体(12)关于时间在所述纵向轴线(7)的方向上并相对于植入物(26)或骨骼的表面所进行的距离，其中，所述微处理器或中央处理单元被适当地编程以计算由所述壳体(12)在所述纵向轴线(7)的方向上并相对于植入物(26)或骨骼的表面所进行的距离的关于时间的至少一阶导数和二阶导数，使得形成至少一阶微分器和二阶微分器，并且其中，所述微处理器或中央处理单元被适当地编程以形成峰值检波器。
8.根据权利要求7所述的外科手术用设备(25)，其中，所述微处理器或中央处理单元的处理器寄存器暂时地存储在钻孔过程期间确定的加速度峰值和/或加速度变化率峰值，以限定用于加速度和/或加速度变化率的阈值。
9.根据权利要求7所述的外科手术用设备(25)，其中，所述微处理器或中央处理单元被编程以实时地计算所述导数、检测所述峰值以及输出当前距离和/或当前速度。
10.根据权利要求1至3中的一项所述的外科手术用设备(25)，其中，所述测量设备(1)包括附接装置，所述附接装置能够可释放地附连至所述外科手术用动力钻(2)的壳体(12)。
11.根据权利要求10所述的外科手术用设备(25)，其中，所述附接装置为承接器(15)，所述承接器能够可释放地附连至所述外科手术用动力钻(2)的壳体(12)。
12.根据权利要求1至3中的一项所述的外科手术用设备(25)，其中，所述测量设备(1)包括用以将所述测量设备(1)可释放地附连至所述壳体(12)的夹具。
13.根据权利要求11所述的外科手术用设备(25)，其中，所述承接器(15)被配置为能够附接至所述壳体(12)的框架。
14.根据权利要求13所述的外科手术用设备(25)，其中，所述框架为待通过压配合或经由夹圈固定至所述壳体(12)的环形框架。
15.根据权利要求1至3中的一项所述的外科手术用设备(25)，其中，所述测量设备(1)包括无线数据传输设备(17)。
16.根据权利要求15所述的外科手术用设备(25)，其中，所述无线数据传输设备(17)为具有信号调节器的蓝牙模块。
17.根据权利要求1至3中的一项所述的外科手术用设备(25)，其中，所述测量设备(1)包括罩壳(16)，所述罩壳用以围住所述处理单元(14)。
18.根据权利要求17所述的外科手术用设备(25)，其中，所述罩壳用以围住无线通信设备。
19.根据权利要求17所述的外科手术用设备(25)，其中，围住所述处理单元(14)的罩壳(16)是可灭菌的。
20.根据权利要求17所述的外科手术用设备(25)，其中，所述测量设备(1)包括电源(22)，以向所述外科手术用动力钻(2)的电动机额外地供给电能。
21.根据权利要求20所述的外科手术用设备(25)，其中，所述电源(22)为能够布置在所述罩壳(16)中或能够布置在所述壳体(12)中的一个或多个可再充电的或不可再充电的电池。
22.根据权利要求17所述的外科手术用设备(25)，其中，所述测量设备(1)包括：
第一构件(3)，所述第一构件处于相对于所述壳体(12)的固定位置；以及
纵向的第二构件(4)，所述纵向的第二构件能够相对于所述第一构件(3)、基本上在所述主轴(13)的纵向轴线(7)的方向上移位，并且所述纵向的第二构件包括适合于邻接骨骼或植入物(26)的表面的前端(10)。
23.根据权利要求17所述的外科手术用设备(25)，其中，所述激光设备包括激光模块(18)和至少两个电子光传感器(19)，以执行用于位移评估的激光三角测量。
24.根据权利要求23所述的外科手术用设备(25)，其中，所述电子光传感器为电荷耦合设备(CCD)。
25.根据权利要求1至3中的一项所述的外科手术用设备(25)，其中，所述激光设备包括反射器(20)，所述反射器能够沿钻头(5)滑动并且被配置为邻接植入物(26)、骨骼或仪器。
26.根据权利要求1至3中的一项所述的外科手术用设备(25)，其中，所述处理单元(14)包括数据存储器以存储关于接骨螺钉长度的数据。
27.根据权利要求26所述的外科手术用设备(25)，其中，所述数据包括安全裕度、螺钉头长度、顶端部段长度和螺钉长度增量。
28.根据权利要求1至3中的一项所述的外科手术用设备(25)，其中，所述测量设备(1)额外地包括显示器或扬声器。
29.根据权利要求22所述的外科手术用设备(25)，其中，所述外科手术用设备(25)额外地包括校准设备(27)。
30.根据权利要求22所述的外科手术用设备(25)，其中，可移位的第二构件(4)包括钻套(23)，所述钻套在所述纵向轴线(7)的方向上延伸至所述第二构件(4)的前端(10)。
31.根据权利要求22所述的外科手术用设备(25)，其中，所述第一构件(3)包括显示器(30)。
32.根据权利要求22所述的外科手术用设备(25)，其中，所述测量设备(1)的第一构件(3)能够插入中空空间(32)中，所述中空空间布置在所述外科手术用动力钻(2)的壳体(12)中。
33.根据权利要求32所述的外科手术用设备(25)，其中，所述第一构件(3)是电子模块(31)的一部分，所述电子模块额外地包括电源(22)和/或用于驱动所述外科手术用动力钻(2)的电机，并且其中，所述电源(22)被配置为为所述第一构件(3)供给电能。
34.根据权利要求33所述的外科手术用设备(25)，其中，所述电源(22)被配置成为所述电机供给电能。
35.根据权利要求33所述的外科手术用设备(25)，其中，所述中空空间(32)布置在所述壳体(12)的手柄(33)中，并且被配置为接收所述电子模块(31)。
36.根据权利要求31所述的外科手术用设备(25)，其中，所述壳体(12)包括顶部部分(35)，所述顶部部分包括用于覆盖所述显示器(30)的可灭菌的窗口(45)。
37.根据权利要求36所述的外科手术用设备(25)，其中，所述顶部部分(35)与所述壳体(12)一体化并且形成用于所述显示器(30)的罩壳(16)。
38.根据权利要求23所述的外科手术用设备(25)，其中，所述壳体(12)包括至少一个无菌窗口(42、43)，以为由所述激光模块(18)发射的激光束和能够由所述电子光传感器(19)接收的反射束提供窗口。
39.根据权利要求1至3中的一项所述的外科手术用设备(25)，其中，所述处理单元(14)被适当地编程以控制所述外科手术用动力钻(2)的主轴(13)的旋转速度。
40.根据权利要求33所述的外科手术用设备(25)，其中，所述第一构件(3)是电子模块(31)的一部分，所述电子模块额外地包括用于给所述第一构件(3)供电的电源(22)。
41.根据权利要求33所述的外科手术用设备(25)，其中，所述罩壳(16)能够通过承接器(15)附接至所述壳体(12)并且包括被配置为接收所述电子模块(31)的腔体(38)。
42.根据权利要求31所述的外科手术用设备(25)，其中，所述罩壳(16)包括盖部(51)，所述盖部布置在所述罩壳(16)的后端处并且包括用于覆盖所述显示器(30)的可灭菌的后部窗口(45)。
43.根据权利要求23所述的外科手术用设备(25)，其中，所述罩壳(16)包括至少一个无菌的前部窗口(47)，以为由所述激光模块(18)发射的激光束和能够由所述电子光传感器(19)接收的反射束提供窗口。
44.根据权利要求23所述的外科手术用设备(25)，其中，所述测量设备(1)相对于所述壳体(12)定位成使得由所述激光模块(18)发射的激光束以与所述主轴(13)的纵向轴线(7)呈一偏移角进行定向。
45.根据权利要求22所述的外科手术用设备(25)，其中，所述测量设备(1)的第一构件(3)相对于所述主轴(13)的纵向轴线(7)偏心地定位。
46.根据权利要求1至3中的一项所述的外科手术用设备(25)，其中，所述测量设备(1)包括具有无菌柔性盖罩的至少一个按压按钮(54)。
47.根据权利要求17所述的外科手术用设备(25)，其中，所述罩壳(16)是透明的。
48.根据权利要求41所述的外科手术用设备(25)，其中，所述罩壳(16)被配置为漏斗状物，以利于将所述电子模块(31)插入所述腔体(38)中。
49.根据权利要求22所述的外科手术用设备(25)，其中，可移位的第二构件(4)包括夹紧部分(56)，以用于附接至具有可变直径的柱状结构。
50.根据权利要求49所述的外科手术用设备(25)，其中，可移位的第二构件(4)的夹紧部分(56)被配置为向钻头(5)提供摩擦配合。
51.根据权利要求22所述的外科手术用设备(25)，其中，可移位的第二构件(4)包括具有反射表面(58)的反射器(20)，所述反射器具有边缘或凹槽(57)，所述边缘或凹槽的形状和尺寸被设置以向所述处理单元(14)提供信息或触发事件。
52.根据权利要求22所述的外科手术用设备(25)，其中，可移位的第二构件(4)是旋转对称的。
53.根据权利要求29所述的外科手术用设备(25)，其中，所述校准设备(27)与所述测量设备(1)的第二构件(4)一体化并且能够在使用后脱离。
54.根据权利要求29所述的外科手术用设备(25)，其中，可移位的第二构件(4)或所述校准设备(27)或所述罩壳(16)由具有低于典型高压釜运行温度的熔融温度的材料制成。
55.根据权利要求1至3中的一项所述的外科手术用设备(25)，其中，所述测量设备(1)包括至少一个加速计。
56.根据权利要求1至3中的一项所述的外科手术用设备(25)，其中，所述测量设备(1)额外地包括陀螺仪和/或磁力计。
57.根据权利要求1至3中的一项所述的外科手术用设备(25)，其中，所述外科手术用动力钻(2)用于估计接骨螺钉长度。
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