CN111655187A - 用于冲击由手术机器人引导的假体的端部执行器、系统和方法 - Google Patents

用于冲击由手术机器人引导的假体的端部执行器、系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111655187A
CN111655187A CN201980010388.4A CN201980010388A CN111655187A CN 111655187 A CN111655187 A CN 111655187A CN 201980010388 A CN201980010388 A CN 201980010388A CN 111655187 A CN111655187 A CN 111655187A
Authority
CN
China
Prior art keywords
guide
impactor
assembly
engagement surface
end effector
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.)
Pending
Application number
CN201980010388.4A
Other languages
English (en)
Inventor
D·G·鲍林
P·希尔斯
L·D·奥卡尔
P·C·凯利
C·W·琼斯
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.)
Mako Surgical Corp
Original Assignee
Mako Surgical 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 Mako Surgical Corp filed Critical Mako Surgical Corp
Publication of CN111655187A publication Critical patent/CN111655187A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/46—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor
    • A61F2/4603—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor for insertion or extraction of endoprosthetic joints or of accessories thereof
    • A61F2/4609—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor for insertion or extraction of endoprosthetic joints or of accessories thereof of acetabular cups
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/88—Osteosynthesis instruments; Methods or means for implanting or extracting internal or external fixation devices
    • A61B17/92—Impactors or extractors, e.g. for removing intramedullary devices
    • 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
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • 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
    • 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
    • A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/74—Manipulators with manual electric input means
    • 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
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/46—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor
    • A61F2/4637—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor for connecting or disconnecting two parts of a prosthesis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00477—Coupling
    • 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
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/107—Visualisation of planned trajectories or target regions
    • 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
    • A61B2034/2051—Electromagnetic 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
    • A61B2034/2055—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
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A61B2034/305—Details of wrist mechanisms at distal ends of robotic arms
    • 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
    • A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/74—Manipulators with manual electric input means
    • A61B2034/743—Keyboards
    • 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
    • A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/74—Manipulators with manual electric input means
    • A61B2034/744—Mouse
    • 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
    • A61B2090/033—Abutting means, stops, e.g. abutting on tissue or skin
    • A61B2090/034—Abutting means, stops, e.g. abutting on tissue or skin abutting on parts of the device itself
    • 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
    • A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
    • A61B2090/062—Measuring instruments not otherwise provided for penetration depth
    • 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
    • A61B90/08—Accessories or related features not otherwise provided for
    • A61B2090/0807—Indication means
    • A61B2090/0808—Indication means for indicating correct assembly of components, e.g. of the surgical apparatus
    • 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
    • A61B90/08—Accessories or related features not otherwise provided for
    • A61B2090/0807—Indication means
    • A61B2090/0811—Indication means for the position of a particular part of an instrument with respect to the rest of the instrument, e.g. position of the anvil of a stapling instrument
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/46—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor
    • A61F2/4603—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor for insertion or extraction of endoprosthetic joints or of accessories thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/46—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor
    • A61F2/4603—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor for insertion or extraction of endoprosthetic joints or of accessories thereof
    • A61F2002/4625—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor for insertion or extraction of endoprosthetic joints or of accessories thereof with relative movement between parts of the instrument during use
    • A61F2002/4627—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor for insertion or extraction of endoprosthetic joints or of accessories thereof with relative movement between parts of the instrument during use with linear motion along or rotating motion about the instrument axis or the implantation direction, e.g. telescopic, along a guiding rod, screwing inside the instrument
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/46—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor
    • A61F2002/4632—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor using computer-controlled surgery, e.g. robotic surgery
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/46—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor
    • A61F2/4637—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor for connecting or disconnecting two parts of a prosthesis
    • A61F2002/4641—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor for connecting or disconnecting two parts of a prosthesis for disconnecting
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/46—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor
    • A61F2002/4681—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor by applying mechanical shocks, e.g. by hammering
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/46—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor
    • A61F2002/4687—Mechanical guides for implantation instruments

Abstract

公开了一种用于在手术部位处沿着由手术机器人保持的轨迹冲击假体的端部执行器。端部执行器包括冲击器组件和引导件。冲击器组件具有接收冲击力的头部、可释放地附接到假体的接口、在头部和接口之间沿着冲击器轴线延伸的轴、以及设置在头部和接口之间的冲击器接合表面。引导件适于附接到手术机器人并且包括沿着引导件轴线延伸且限定开口的通道，该开口设置成接收冲击器组件的轴的一部分、成形为抵接冲击器接合表面的引导件接合表面、以及限制器，该限制器用以保持冲击器接合表面与引导件接合表面的抵接，以便于实现冲击器轴线和引导件轴线与由手术机器人保持的轨迹的同轴对准。

Description

用于冲击由手术机器人引导的假体的端部执行器、系统和 方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2018年1月26日提交的申请号为62/622,303的美国临时专利申请的优先权和所有权益，其公开内容通过全文引用而整体并入本文。
背景技术
手术机器人经常被用来帮助医疗专业人员实施各种常规的外科手术。为此，外科医生可以在手术期间使用手术机器人来引导、定位、移动、致动或以其他方式操纵各种工具、部件、假体等。
应当理解，手术机器人能够用于协助外科医生执行多种不同类型的外科手术，并且通常用于涉及退化关节的矫正、切除或置换的手术中，以帮助改善患者的活动能力并减轻疼痛。举例来说，在髋关节置换手术中，外科医生用人造假体部件置换患者髋关节的某些部分。为此，在全髋关节成形术中，外科医生通常要移除患者股骨的某些部分以容纳包括头部的假体股骨部件，并且用铰刀重整骨盆的髋臼，以便于安装被成形为接收假体股骨部件的头部的假体杯。
根据所执行的具体手术，手术机器人可以用于帮助外科医生接近手术部位、移除关节和/或骨的某些部分、安装假体部件等。例如，为了将假体杯安装到骨盆的髋臼中，外科医生将假体杯连接到冲击器工具，通过(例如，用槌)敲击所述冲击器工具以施加力而将假体杯植入到扩髓的髋臼中。为了便于安装假体杯，手术机器人帮助保持冲击器工具相对于手术部位对准，并且外科医生在冲击期间密切监视假体杯的轨迹和深度以确保假体杯正确地对准扩髓的髋臼。在此，髋臼的扩髓通常限定了假体杯的预期位置，假体杯的预期位置相应地限定了冲击的轨迹。
根据假体部件、冲击工具和手术机器人的配置，由于缺乏可见性以及对手术部位的操作受限，因此确保假体杯的正确植入可能会变得复杂。此外，对于某些方法和外科技术来说，保持设定的轨迹可能是困难的，因而经常会由于不正确的对准和/或冲击力的施加而导致假体杯或其他假体部件的未对准。此外，因为在冲击期间手术机器人通常会限制冲击器工具相对于轨迹的运动，所以用联接到冲击器工具的假体杯接近扩髓的髋臼有时可能必须要重复地进行手术机器人和/或患者身体的重新定位、需要外科医生扩大暴露的手术部位、和/或需要外科医生拆卸冲击器工具和/或手术机器人的某些部分，以便于实现冲击器工具与轨迹的对准。
因此，在本领域中仍然需要解决上述的一个或多个缺陷。
发明内容
本公开提供了一种用于沿着由手术机器人保持的轨迹在手术部位处冲击假体的端部执行器，该端部执行器具有冲击器组件和引导件。冲击器组件具有设置成接收冲击力的头部、适于可释放地附接到假体的接口、在头部和接口之间沿着冲击器轴线延伸的轴、以及设置在头部和接口之间的冲击器接合表面。引导件适于附接到手术机器人，并且具有：沿着引导件轴线延伸并限定开口的通道，该开口设置成接收冲击器组件的轴的一部分；成形为抵接冲击器接合表面的引导件接合表面；以及限制器，该限制器用以保持冲击器接合表面与引导件接合表面抵接并且便于实现冲击器轴线和引导件轴线与由手术机器人保持的轨迹的同轴对准。
本公开还提供了一种用于将工件沿着由手术机器人保持的轨迹定位在目标处的端部执行器，该端部执行器具有第一组件和第二组件。第一组件包括近端、具有适于可释放地附接到工件的接口的远端、在近端和远端之间沿着第一轴线延伸的轴、以及设置在近端和远端之间的第一接合表面。第二组件具有适于附接到手术机器人的安装件以及可操作地附接到安装件的引导件，该引导件具有沿着第二轴线延伸的通道。该通道限定了开口，该开口设置成接收第一组件的轴的一部分。引导件还具有第二接合表面和限制器。第二接合表面成形为抵接第一接合表面。限制器保持第一接合表面与第二接合表面的抵接并且便于实现第一轴线和第二轴线与由手术机器人保持的轨迹的同轴对准。
本公开还提供了一种用于沿着由手术机器人保持的轨迹冲击假体的冲击器组件，该手术机器人包括具有C形通道的引导件，该C形通道限定了由开口界定的沿轨迹方向延伸的引导件接合表面。冲击器组件具有设置成接收冲击力的头部和适于可释放地附接到假体的接口。轴在头部和接口之间沿着冲击器轴线延伸，并且成形为穿过引导件的开口。凸缘在头部和接口之间联接到轴上并且限定冲击器接合表面，该冲击器接合表面成形为抵接并可旋转地接合引导件接合表面，以同时允许冲击器组件相对于引导件旋转并且便于实现冲击器轴线与由手术机器人保持的轨迹的同轴对准。
本公开还提供了一种适用于附接到手术机器人且配置成沿着由手术机器人保持的轨迹支撑冲击器组件的引导件，该冲击器组件适于冲击假体并且具有冲击器接合表面和沿着冲击器轴线延伸的轴。引导件具有适于附接到手术机器人的安装件，以及可操作地附接到安装件的本体，该本体具有沿着引导件轴线延伸的通道。该通道限定的开口设置成接收穿过其中的冲击器组件的轴的一部分。该引导件还具有引导件接合表面和限制器。引导件接合表面成形为抵接冲击器接合表面。限制器保持引导件接合表面与冲击器接合表面的抵接并且便于实现引导件轴线与冲击器轴线以及与由手术机器人保持的轨迹的同轴对准。
本公开还提供了一种用于将工件沿着由手术机器人保持的轨迹定位在目标处的端部执行器，该端部执行器具有第一组件和第二组件。第一组件包括近端、具有适于可释放地附接到工件的接口的远端、在近端和远端之间沿着第一轴线延伸的轴、以及设置在近端和远端之间并限定第一接合表面的凸缘。第二组件具有适于附接到手术机器人的安装件，以及可操作地附接到安装件的引导件，该引导件具有在第一轴向通道端部和第二轴向通道端部之间沿着第二轴线延伸的通道并且限定了成形为抵接第一接合表面的第二接合表面。该通道还限定了开口，该开口设置成接收第一组件的轴的一部分。该引导件还具有限制器，该限制器保持第一接合表面与第二接合表面的抵接，并且便于实现第一轴线和第二轴线与由手术机器人保持的轨迹的同轴对准。传感器联接到引导件以确定凸缘在第一轴向通道端部和第二轴向通道端部之间的相对轴向位置。传感器具有线性可变差动变压器(LVDT)线圈组件，该线性可变差动变压器线圈组件具有围绕引导件轴线朝向所述开口延伸的至少一个线圈。
本公开还提供了一种沿着由手术机器人保持的轨迹在手术部位处冲击假体的方法。该方法包括：提供冲击器组件，该冲击器组件具有头部、接口、在头部和接口之间沿着冲击器轴线延伸的轴、以及冲击器接合表面；以及提供引导件，所述引导件具有沿着引导件轴线延伸并限定开口的通道、引导件接合表面和限制器。该方法还包括：定位冲击器组件以将假体安置在手术部位处；将冲击器组件的轴通过引导件的开口定位到通道中；使冲击器组件的冲击器接合表面与引导件的引导件接合表面抵接；以及相对于冲击器组件移动引导件的限制器，以保持冲击器接合表面与引导件接合表面的抵接。该方法还包括：将冲击器轴线和引导件轴线与由手术机器人保持的轨迹同轴对准；以及向冲击器组件的头部施加冲击力，以沿着由手术机器人保持的轨迹在手术部位处冲击假体。
在结合附图阅读随后的说明内容之后，本公开的实施例的其他特征和优点将因为它们变得更好理解而容易被领会。
附图说明
图1是手术系统的透视图，该手术系统包括手术机器人、导航系统和端部执行器，该端部执行器用于沿着由手术机器人保持的轨迹在手术部位处冲击假体，所示的端部执行器具有联接到假体的冲击器组件并由附接到手术机器人的引导件沿着轨迹支撑。
图2是图1所示的冲击器组件的与假体间隔开的分解透视图。
图3是图1的端部执行器的透视图，示出了支撑冲击器组件的引导件、以及附接到冲击器组件的假体。
图4是图3的端部执行器和假体的侧视图。
图5A是沿图4中的线5A-5A的剖视图。
图5B是沿图4中的线5B-5B的剖视图。
图6是图3-5B的引导件的分解透视图。
图7是图6的引导件的另一分解透视图。
图8A是图3-5B的端部执行器和假体的透视图，示出了设置在大致如图所示的手术部位处的假体、以及附接至假体并通过关节运动远离引导件的冲击器组件。
图8B是图8A的端部执行器、假体和手术部位的另一透视图，示出了通过关节运动进入引导件中的冲击器组件。
图8C是图8A-8B的端部执行器、假体和手术部位的另一透视图，示出了沿着轨迹移动到与冲击器组件接合并且支撑所述冲击器组件的引导件。
图9A是图8A-8C的假体和端部执行器的示例性示意图，示出了引导件和冲击器组件，引导件限定了与手术部位对准的引导件轴线并且设置成用于沿着轨迹运动，冲击器组件附接到假体并且与手术部位和引导件间隔开。
图9B是图9A的端部执行器、假体和手术部位的另一示例性示意图，示出了位于手术部位附近的冲击器组件和假体。
图9C是图9A-9B的端部执行器、假体和手术部位的另一示例性示意图，示出了位于手术部位处的假体。
图9D是图9A-9C的端部执行器、假体和手术部位的另一示例性示意图，示出了通过关节运动部分地进入到引导件中的冲击器组件和假体。
图9E是图9A-9D的端部执行器、假体和手术部位的另一示例性示意图，示出了通过关节运动进一步地进入到引导件中的冲击器组件和假体。
图9F是图9A-9E的端部执行器、假体和手术部位的另一示例性示意图，示出了沿着轨迹移动远离手术部位并且接合冲击器组件的渐缩部的引导件。
图9G是图9A-9F的端部执行器、假体和手术部位的另一示例性示意图，示出了沿着轨迹进一步移动远离手术部位并且接合冲击器组件的凸缘的引导件。
图9H是图9A-9G的端部执行器、假体和手术部位的另一示例性示意图，示出了沿着轨迹进一步移动远离手术部位的引导件，冲击器组件的凸缘被图示为处于联接到引导件的传感器附近。
图9I是图9H的端部执行器、假体和手术部位的可选的示例性示意图。
图9J是图8A-8C的假体和端部执行器的示例性示意图，所示出的引导件限定的引导件轴线与限定轨迹的手术部位间隔开并且不同轴对准，所示出的冲击器组件附接到假体并且限定了与引导件轴线和轨迹这两者都间隔开且不同轴对准的冲击器轴线。
图9K是图9J的端部执行器、假体和手术部位的另一示例性示意图，示出了通过关节运动部分地进入到引导件中的冲击器组件。
图9L是图9J-9K的端部执行器、假体和手术部位的另一示例性示意图，示出了移动远离手术部位并接合冲击器组件的凸缘的引导件，并且示出了引导件轴线不与轨迹T同轴对准。
图9M是图9J-9L的端部执行器、假体和手术部位的另一示例性示意图，示出了引导件相对于轨迹进一步进行移动和关节运动以使冲击器轴线和引导件轴线趋于与轨迹同轴对准。
图9N是图9J-9M的端部执行器、假体和手术部位的另一示例性示意图，示出了引导件进行移动和关节运动以将冲击器轴线定位成与引导件轴线和轨迹同轴对准。
图10是根据本公开的端部执行器的另一个实施例的透视图，图示为具有支撑冲击器组件的引导件并且假体附接至该冲击器组件。
图11是图10的端部执行器和假体的侧视图。
图12A是沿图11中的线12A-12A截取的剖视图。
图12B是沿图11中的线12B-12B截取的剖视图。
图13是图10-12B的引导件的分解透视图。
图14是图13的引导件的另一分解透视图。
图15A是图10-12B的端部执行器和假体的透视图，示出了设置在大致如图所示的手术部位处的假体、以及附接至假体并通过关节运动远离引导件的冲击器组件。
图15B是图15A的端部执行器、假体和手术部位的另一透视图，示出了通过关节运动进入到引导件中的冲击器组件。
图15C是图15A-15B的端部执行器、假体和手术部位的另一透视图，示出了沿着轨迹通过关节运动与冲击器组件接合并且支撑冲击器组件的引导件。
图16A是根据本公开的冲击器组件的另一个实施例的透视图，其中冲击器组件被图示为与假体间隔开。
图16B是图16A的冲击器组件的分解透视图。
图17是根据本公开的端部执行器的又一实施例的透视图，示出了包括支撑图16A-16B的冲击器组件的引导件，并且示出了附接到冲击器组件的假体。
图18A是图17的引导件的透视图。
图18B是图17-18A的引导件的分解透视图，示出了包括限定通道的本体，并且示出了本体与从动子组件、传感器子组件和输入模块间隔开。
图19A是图18B的从动子组件的透视图。
图19B是图19A的从动子组件的分解透视图，示出了包括设置成移动第一推杆和第二推杆的第一触发器和第二触发器。
图20是图17-18B的端部执行器的引导件的顶侧视图。
图21是沿图20中的线21-21截取的剖视图。
图22A是图17的假体和端部执行器的示例性示意图，示出了冲击器组件，该冲击器组件包括轴和附接到假体的接口，该假体设置在手术部位处以用于沿着轨迹进行冲击，并且示出了引导件的通道，该引导件限定了引导件轴线并且与冲击器组件间隔开，并且引导件轴线设置成平行于所述轨迹。
图22B是图22A的手术部位、假体和端部执行器的另一示例性示意图，示出了引导件朝向冲击器组件移动以将冲击器组件的轴带入引导件的通道内，并且示出了引导件轴线与轨迹的同轴对准。
图22C是图22A-22B的手术部位、假体和端部执行器的另一示例性示意图，示出了引导件沿着轨迹移动远离手术部位，并且引导件的通道在轴附近接合冲击器组件的凸缘，凸缘还示出为接合抵靠从动子组件的第一触发器以使第一推杆朝向传感器子组件的第一推杆传感器平移。
图22D是图22A-22C的手术部位、假体和端部执行器的另一示例性示意图，示出了引导件沿着轨迹进一步移动远离手术部位，凸缘仍然接合通道和第一触发器，并且还示出了凸缘接合抵靠从动子组件的第二触发器以使第二推杆朝向传感器子组件的第二推杆传感器平移。
图22E是图22A-22D的手术部位、假体和端部执行器的另一示例性示意图，示出了引导件沿着轨迹进一步移动远离手术部位，凸缘仍然接合通道、第一触发器和第二触发器，并且示出了冲击器组件的凸缘设置在引导件的通道的竖直中心处。
图22F是图22A-22E的手术部位、假体和端部执行器的另一示例性示意图，示出了引导件沿着轨迹进一步移动远离手术部位，并且凸缘仍然接合通道、第一触发器和第二触发器。
图22G是图22A-22F的手术部位、假体和端部执行器的另一示例性示意图，示出了在凸缘仍然接合通道和第二触发器的情况下引导件沿着轨迹进一步移动远离手术部位，并且示出了凸缘设置成不与第二触发器接合的情况。
图22H是图22A-22G的手术部位、假体和端部执行器的另一示例性示意图，示出了在凸缘部分地设置在通道内的情况下引导件沿着轨迹进一步移动远离手术部位，并且示出了凸缘设置成不与第一触发器和第二触发器接合的情况。
图23是与图22A-22H所示的第一触发器和第二触发器的相对状态相对应的由第一推杆传感器和第二推杆传感器生成的信号的图形化表示。
图24A是如图22E所示设置的手术部位、假体和端部执行器的示例性示意图，其中冲击器组件的凸缘设置在引导件的通道的竖直中心处并接合第一触发器和第二触发器，本文示出的引导件的通道的引导件参考点相对于手术部位设置在初始引导件至目标距离处，并且冲击器组件的凸缘的冲击器参考点设置在初始凸缘至目标距离处，该初始凸缘至目标距离等于初始引导件至目标距离。
图24B是图24A的手术部位、假体和端部执行器的另一示例性示意图，示出了引导件相对于手术部位仍然设置在初始引导件至目标距离处，并且示出了冲击器组件和假体响应于对冲击器组件施加冲击力而沿着朝向手术部位的轨迹前进，导致冲击器参考点相对于手术部位设置在小于初始凸缘至目标距离的第二凸缘至目标距离处。
图24C是图24A-24B的手术部位、假体和端部执行器的另一示例性示意图，示出了冲击器组件相对于手术部位仍然设置在第二凸缘至目标距离处，并且示出了引导件沿着朝向手术部位的轨迹前进，导致引导件参考点设置得更靠近手术部位。
图24D是图24A-24C的手术部位、假体和端部执行器的另一示例性示意图，示出了冲击器组件相对于手术部位仍然设置在第二凸缘至目标距离处，并且示出了引导件沿着朝向手术部位的轨迹进一步前进，导致引导件参考点相对于手术部位设置在不同的引导件至目标距离处，该引导件至目标距离等于第二凸缘至目标距离。
图25A是根据本公开的端部执行器的又一实施例的透视图，示出了包括具有通道的引导件，该引导件限定了与图16A的冲击器组件和假体间隔开的引导件轴线，冲击器组件包括轴，该轴邻近围绕与引导件轴线间隔开的冲击器轴线对准的凸缘。
图25B是图25A的假体和端部执行器的另一透视图，示出了引导件朝向冲击器组件移动以将冲击器组件的轴带入引导件的通道内，并且示出了引导件轴线与冲击器轴线同轴对准。
图25C是图25A-25B的假体和端部执行器的另一透视图，示出了引导件沿着冲击器轴线移动远离假体，并且引导件的通道在通道的竖直中心处与冲击器组件的凸缘接合。
图25D是图25A-25C的假体和端部执行器的另一透视图，仍然示出了引导件的通道在通道的竖直中心处与冲击器组件的凸缘接合，但是引导件相对于冲击器组件旋转地重新定位，同时仍保持引导件轴线和冲击器轴线之间的同轴对准。
图26A是图25A-25D的引导件的透视图。
图26B是图25A-26A的引导件的分解透视图，示出了包括本体和线圈组件，本体具有与传感器子组件间隔开的第一本体部件和第二本体部件、以及输入模块。
图27A是图26B的线圈组件的透视图，示出了具有支撑大致如图所示的线圈装置的线圈框架，该线圈装置包括通常设置在近侧接收线圈和远侧接收线圈之间的发射线圈。
图27B是图27A的线圈组件的另一透视图，从与图27A相同的角度示出，但是为了说明的目的，线圈框架、发射线圈、近侧接收线圈和远侧接收线圈均以虚线轮廓示出。
图28A是线圈组件的另一个实施例的透视图，示出了具有支撑大致如图所示的线圈装置的线圈框架，该线圈装置包括通常设置在发射线圈内的近侧接收线圈和远侧接收线圈。
图28B是图28A的线圈组件的另一透视图，从与图28A相同的角度示出，但是为了说明的目的，线圈框架、发射线圈、近侧接收线圈和远侧接收线圈均以虚线轮廓示出。
应当理解，为了说明的目的，在各附图中示出的一个或多个实施例可以将某些部件、结构特征和/或组件移除、示意性地图示和/或以虚线示出。
具体实施方式
现在参考图1，示出了包括手术机器人32的手术系统30。手术机器人32通常包括基座34、机器人臂36和联接件38。机器人臂36由基座34支撑并且配置成在使用期间相对于基座34移动、驱动、保持或以其他方式控制联接件38的位置和/或取向。联接件38适于可释放地固定端部执行器40，端部执行器40相应地支撑或以其他方式包括工具(总体标记为42)。工具42(例如，冲击器)配置成支撑、定位或以其他方式便于驱动与各种外科手术过程关联使用的工件44(例如，髋臼杯)，正如下文更详细描述的那样。在一些实施例中，手术系统30配置成相对于总体标记为46的目标引导工件44，例如沿着或者相对于由手术机器人32保持的轨迹T进行引导。在本文所示的代表性实施例中，目标46是患者身体B上的手术部位S，工件44是由端部执行器40(例如，通过工具42)支撑的假体P，并且适用于沿着轨迹T(例如，冲击轨迹)在手术部位S处植入。
手术机器人32通过机器人臂36相对于目标46移动端部执行器40，以协助医疗专业人员执行各种类型的手术过程，并且精确控制端部执行器40、工具42和/或工件44的移动和定位。在发明名称为“能够以多种模式控制手术器械的手术机器人臂(Surgical Roboticarm Capable of Controlling a Surgical Instrument in Multiple Modes)”的美国专利US9119655中描述了机器人臂36的一种示例性设置，该专利的公开内容通过全文引用并入本文。应当理解，机器人臂36和手术机器人32的其他部分能够以多种不同的配置设置。
手术系统30能够通过利用各种类型的跟踪器(例如，多自由度光学、惯性和/或超声传感装置)、导航系统(例如，机器视觉系统，电荷耦合器件摄像机、跟踪器传感器、表面扫描仪和/或测距仪)、解剖结构计算机模型(例如，患者解剖结构的磁共振成像扫描)、来自先前手术过程和/或先前执行的手术技术的数据(例如，在对髋臼进行扩髓时记录的数据，其随后用于促进对假体的冲击)等来监测、跟踪和/或确定手术机器人32、机器人臂36、末端执行器40、工具42和/或工件44的一个或多个部分以及患者身体B的各个部分在公共坐标系内的相对位置和/或取向的变化。为此，如图1示意性地所示，手术系统30通常包括机器人控制系统48和导航系统50，它们协作以允许手术机器人32保持端部执行器40相对于轨迹T的对准，以及通常允许手术机器人32相对于手术部位S和手术系统30的其他部分移动端部执行器40。
如图1示意性地所示，机器人控制系统48包括机器人控制器52，导航系统50包括导航控制器54。在图示的实施例中，机器人控制器52和导航控制器54设置成彼此通信和/或与手术系统30的其他部件通信，例如经由物理电连接(例如，拴系的线束)和/或经由一种或多种类型的无线通信(例如，通过WiFiTM网络、
Figure BDA0002603761980000121
无线电网络等)进行通信。机器人控制器52和/或导航控制器54可以被实现为计算机、处理器、控制单元等的各种设置或者利用计算机、处理器、控制单元等的各种设置来实现，并且可以包括分立的部件或者可以进行集成(例如，共享硬件、软件、输入、输出等)。可以设想其他的配置。
手术系统30使用机器人控制系统48来使机器人臂36进行关节运动，以相对于手术部位S定位端部执行器40、保持轨迹T等。在此，机器人控制系统48的机器人控制器52配置成通过驱动设置在机器人臂36的关节处的各种致动器、马达等(未示出)来使机器人臂36进行关节运动。机器人控制器52还可以配置成从各种传感器例如沿着机器人臂36定位的编码器(未示出)收集数据。因为手术机器人32和端部执行器40的每个部件的具体几何形状是已知的，所以机器人控制器52可以使用这些数据来可靠地调节端部执行器40在操纵器坐标系MNPL内的位置和/或取向。在所示的实施例中，操纵器坐标系MNPL具有原点，并且该原点相对于机器人臂36定位。在前面提到的发明名称为“能够以多种模式控制手术器械的手术机器人臂(Surgical Robotic arm Capable of Controlling a Surgical Instrument inMultiple Modes)”的美国专利US9119655中描述了这种类型的操纵器坐标系MNPL的一个示例。可以设想其他的配置。
导航系统50配置成跟踪各种对象例如端部执行器40、指示器56和患者身体B的某些部分(例如，手术部位S处或附近的骨骼或其他解剖结构)的运动。为此，导航系统50采用定位器58，其配置成感测跟踪器60在定位器坐标系LCLZ内的位置和/或取向。导航控制器54设置成与定位器58通信并且收集在定位器58的视野内感测到的每个跟踪器60在定位器坐标系LCLZ中的位置和/或取向数据。
应当理解，定位器58可以感测多个跟踪器60的位置和/或取向，以便在定位器坐标系LCLZ内跟踪对应的多个对象。举例来说，如图1所示，跟踪器60可以包括联接到指示器56的指示器跟踪器60P、一个或多个端部执行器跟踪器60G、60I、第一患者跟踪器60A和第二患者跟踪器60B，以及另外的患者跟踪器、用于另外的医疗和/或手术工具的跟踪器等。
在一些实施例中，如图1所示，一个或多个端部执行器跟踪器60G、60I均可牢固地固定到端部执行器40的不同部分例如可以配置成相对于彼此移动的部分。作为非限制性示例，正如下面更详细描述的那样，冲击器跟踪器60I可以附接到冲击器(或另一种类型的工具42)，其配置成相对于附接有引导件跟踪器60G的引导件移动。在此，引导件跟踪器60G可以经由机器人臂36与联接件38同时移动，而冲击器跟踪器60I可以在一个或多个自由度上相对于联接件38移动，正如下面更详细描述的那样。尽管图1所示的引导件跟踪器60G和冲击器跟踪器60I可以被导航系统50用来通过定位器58容易地确定端部执行器40的不同部分的相对位置和/或取向，但是本公开的某些实施例可以配置成以其他方式(例如，利用一个或多个传感器)促进这样的确定。然而，本公开设想了其他的配置，并且应当理解，可以利用跟踪器60、传感器、以及预定几何关系等的各种组合来跟踪某些对象。
继续参照图1，第一患者跟踪器60A在手术部位S处或附近牢固地固定到患者身体B的一根骨头上(例如，固定到髋臼附近的骨盆上)，第二患者跟踪器60B牢固地固定到不同的骨头上(例如，固定到股骨的一部分上)。虽然没有详细示出，但是应当理解，患者跟踪器60A、60B能够以各种方式(例如通过螺纹接合、夹紧或其他技术)联接到患者身体B中的多个不同骨骼。类似地，引导件跟踪器60G和/或冲击器跟踪器60I能够以各种方式(例如通过在制造过程中的集成或者通过在外科手术之前或期间的可释放附接)固定到端部执行器40和/或工具42的某些部分。应当理解，各种跟踪器60能够以多种不同的方式牢固地固定到不同类型的被跟踪对象(例如，分立的骨骼、工具、指示器等)。
跟踪器60相对于它们所附接的对象或解剖结构的位置可以通过已知的配准技术来确定。例如，患者跟踪器60A、60B相对于它们所附接的患者身体B的某些部分的位置可以通过各种形式的基于点的配准来实现，例如当定位器58监测指示器跟踪器60P的位置和取向时，指示器56的远侧末端所处的位置用于接合抵靠特定的解剖标志(例如，接触骨骼的特定部分)或者用于接合骨骼的若干部分以用于基于表面的配准。然后，可以采用传统的配准技术将患者跟踪器60A、60B的姿态与患者的解剖结构(例如，股骨和髋臼中的每一个)相关联。其他类型的配准也是可行的，例如通过使用带有机械夹具的患者跟踪器60A、60B，所述机械夹具附接至骨骼并且具有触觉传感器(未示出)以确定夹具所附接到的骨骼的形状。然后可以将骨骼的形状匹配到骨骼的3D模型以进行配准。患者跟踪器60A、60B上的标记和触觉传感器之间的已知关系可以被输入到导航控制器54中或者以其他方式被导航控制器54所知。基于这种已知的关系，可以确定标记相对于患者解剖结构的位置。导航控制器54可以使用多种不同的配准/导航技术来收集、确定或以其他其他方式处理位置和/或取向数据，以便确定每个跟踪器60在定位器坐标系LCLZ内的坐标。这些坐标被传送到机器人控制系统48，以便于实现机器人臂36的关节运动和/或以其他方式帮助外科医生执行手术过程，正如下面更详细描述的那样。
在本文示出的代表性实施例中，机器人控制器52可操作地附接到手术机器人32，并且导航控制器54和定位器58被支撑在能够相对于手术机器人32的基座34移动的移动推车62上。移动推车62还支持通常用64表示的用户界面，以便于通过向外科医生或另一用户显示信息和/或从外科医生或另一用户接收信息来实现手术系统30的操作。用户界面64设置成与导航系统50和/或机器人控制系统48通信，并且可以包括一个或多个输出设备66(例如，监视器、指示器、显示屏等)以向外科医生或其他用户给出信息(例如，图像、视频、数据、图形、导航菜单等)，以及一个或多个输入设备68(例如，按钮、触摸屏、键盘、鼠标、基于手势或基于语音的输入设备等)。在发明名称为“手术系统(Surgery System)”的美国专利US7725162中描述了在这种类型的导航系统50中使用的一种类型的移动推车62和用户界面64，该专利的公开内容通过引用而整体并入本文。
因为移动推车62和手术机器人32的基座34可以相对于彼此以及相对于患者的身体B定位，所以手术系统30的一个或多个部分通常配置成将经由定位器58感测的每个跟踪器60的坐标从定位器坐标系LCLZ转换到操纵器坐标系MNPL中(或者进行相反的转换)，以使得机器人臂36的关节运动可以至少部分地基于某些跟踪器60在公共坐标系(例如，操纵器坐标系MNPL、定位器坐标系LCLZ或另一公共坐标系)内的相对位置和/或取向来执行。应当理解，可以使用多种不同的变换技术将定位器坐标系LCLZ内的坐标转换成操纵器坐标系MNPL内的坐标，反之亦然。在发明名称为“解剖结构数据集的配准(Registration ofAnatomical Data Sets)”的美国专利US8675939中描述了坐标系之间的数据转换或变换的一个示例，该专利的公开内容通过引用而整体并入本文。
在所示的实施例中，定位器58是光学定位器，并且包括具有一个或多个光学位置传感器72的照相机单元70。导航系统50使用照相机单元70的光学位置传感器72来感测跟踪器60在定位器坐标系LCLZ内的位置和/或取向。在本文示出的代表性实施例中，跟踪器60均采用能够由照相机单元70的光学位置传感器72感测的标记74。这种类型的导航系统50的一个示例在发明名称为“包括光学和非光学传感器的导航系统(Navigation SystemIncluding Optical and Non-Optical Sensors)”的美国专利US9008757中描述，该专利的公开内容通过引用而整体并入本文。在一些实施例中，标记74是发射由光学位置传感器72感测的光的有源标记(例如，发光二极管“LED”)。在其他实施例中，跟踪器60可以采用无源标记(例如，反射器)，其反射从相机单元70或另一光源发射的光。尽管在附图中示出了导航系统50的一个实施例，但是导航系统50可以具有用于监测跟踪器60的任何其他合适的配置，根据随后在下文中的后续描述应当理解，跟踪器60可以是各种类型和配置。例如，导航系统50可以包括其他类型的定位器58和/或跟踪器60。
在一些实施例中，导航系统50和/或定位器58是基于射频(RF)的。例如，导航系统50可以包括联接到导航控制器54和/或另一计算设备、控制器等的射频收发器。在此，跟踪器60可以包括射频发射器或应答器，其可以是无源的或者可以是有源激励的。射频收发器发射射频跟踪信号，并且射频发射器用射频信号响应，以使得跟踪状态被传送到导航控制器54(或由导航控制器54解读)。射频信号可以是任何合适的频率。射频收发器可以位于任何合适的位置，以有效地使用射频信号跟踪对象。此外，应当理解，基于射频的导航系统的实施例可以具有不同于本文所示的基于有源标记的导航系统50的结构配置。
在一些实施例中，导航系统50和/或定位器58是基于电磁的。例如，导航系统50可以包括联接到导航控制器54和/或另一计算设备、控制器等的电磁收发器。在此，跟踪器60可以包括附接到其上的电磁部件(例如，各种类型的磁跟踪器、电磁跟踪器、感应跟踪器等)，其可以是无源的或者可以是有源激励的。电磁收发器产生电磁场，并且电磁部件用电磁信号响应，以使得跟踪状态被传送到导航控制器54(或由导航控制器54解读)。导航控制器54可以分析接收到的电磁信号以将其与相对状态相关联。在此，同样应当理解的是，基于电磁的导航系统的实施例可以具有与在此示出的基于标记的有源导航系统50不同的结构配置。
在一些实施例中，导航系统50和/或定位器58可以基于一种或多种类型的成像系统，这些成像系统不一定需要将跟踪器60固定到对象上以便确定与其相关联的位置数据。例如，可以提供基于超声的成像系统，以便于获取超声图像(例如，被跟踪对象、固定到被跟踪对象的标记或贴纸等的特定的已知结构特征)，从而基于超声图像将跟踪状态(例如，位置、取向等)传送给导航控制器54(或由导航控制器54解读)。超声图像可以是2D、3D或其组合。导航控制器54可以近乎实时地处理超声图像以确定跟踪状态。超声成像设备可以具有任何合适的配置，并且可以不同于如图1所示的照相机单元70。作为进一步的举例，可以提供基于荧光透视的成像系统，以便于获取不透射线标记(例如，贴纸、标签等，其具有附着到被跟踪对象的已知结构特征)的X射线图像，从而基于X射线图像将跟踪状态传送给导航控制器54(或由导航控制器54解读)。导航控制器54可以近乎实时地处理X射线图像以确定跟踪状态。类似地，可以提供其他类型的基于光学的成像系统，以便于获取特定已知对象的数字图像、视频等(例如，基于与被跟踪对象或其结构组件或特征的虚拟表示的比较)和/或标记(例如，附着到被跟踪对象的贴纸、标签等)，从而基于数字图像将跟踪状态传送给导航控制器54(或由导航控制器54解读)。导航控制器54可以近乎实时地处理数字图像以确定跟踪状态。
因此，应当理解，各种类型的成像系统(包括相同或不同类型的多个成像系统)可以形成导航系统50的一部分，而并不脱离本公开的范围。本领域的普通技术人员应当理解，导航系统50和/或定位器58可以具有本文没有具体描述的任何其他合适的部件或结构。例如，导航系统50可以仅利用惯性跟踪或者利用跟踪技术的任意组合。此外，与图1中示出的导航系统50相关联的任何技术、方法和/或部件能够以多种不同的方式来实施，并且本公开设想了其他的配置。
在一些实施例中，手术系统30能够向外科医生或手术系统30的其他用户显示被跟踪对象的相对位置和取向的虚拟表示，例如在一个或多个输出设备66上呈现患者身体B的解剖结构、端部执行器40、工具42、工件44等的图像和/或图形化表示。机器人控制器52和/或导航控制器54还可以利用用户界面64来显示指令或请求信息，以使得外科医生或其他用户可以与机器人控制系统48交互，以便于实现机器人臂36的关节运动。可以设想其他的配置。
应当理解，机器人控制系统48和导航系统50可以协作，以便于以不同方式控制端部执行器40和/或工具42的位置和/或取向。例如，机器人控制系统48、手术机器人32和/或手术系统30的其他部分可以采用多种不同的控制方法，包括但不限于阻抗控制和/或导纳控制，以便于使机器人臂36进行关节运动、保持轨迹T等。发明名称为“机器人系统和用于反向驱动该机器人系统的方法(Robotic System and Method for Backdriving the Same)”且公开号为US20170128136A1的美国专利申请中描述了示例性的手术机器人32的控制方法，其公开内容通过引用而整体并入本文。在一些实施例中，机器人控制器52配置成控制机器人臂36(例如，通过驱动关节马达)，以经由机器人臂36向外科医生提供触觉反馈。在此，触觉反馈有助于限制或阻止外科医生手动地移动端部执行器40和/或工具42超出与手术过程相关联的预定虚拟边界(例如，保持工具42和/或工件44沿着轨迹T或者相对于轨迹T对准)。例如在发明名称为“触觉引导系统和方法(Haptic Guidance System and Method)”的美国专利US8010180以及发明名称为“具有改进反馈的用于外科手术的引导系统和方法(Guidance System and Method for Surgical Procedures With Improved Feedback)”的美国专利US7831292中描述了限定虚拟边界的触觉反馈系统和相关联的触觉对象的示例性类型，它们的公开内容均通过全部引用而并入本文。在一些实施例中，手术系统30可以包括由美国佛罗里达州劳德代尔堡的MAKO Surgical公司制造的RIOTM机器人手臂交互式整形系统。
如上所述，在图1所示的代表性实施例中，提供工具42以用于通过手术机器人32来定位工件44，其中工件44被实现为适用于植入到患者身体B中的假体P。更具体地，所示的假体P是大致半球形的杯，其形成适用于冲击到患者的髋臼中的人造髋关节的一部分，正如下文更详细描述的那样。在冲击之前，对患者的髋臼进行扩髓或以其他方式进行准备，以便限定在手术部位处的目标46。申请人已经在发明名称为“冲击深度(Depth of Impaction)”的美国专利US8979859以及发明名称为“工具、用于多功能工具的成套部件和用于多功能工具的机器人系统(Tool,Kit-of-Parts for Multi-Functional Tool,and Robotic Systemfor Same)”的美国专利US8753346中更详细地描述了扩髓、准备和冲击过程，其公开内容都通过引用而整体并入本文。虽然本公开描述了涉及髋关节的各种整形手术，但是应当理解，本文描述的主题可以适用于患者身体B中的其他关节，例如肩膀、肘部、手腕、脊柱、膝盖、脚踝等处的关节。
现在参考图1A-9N，端部执行器40的图示实施例包括：第一组件76(例如，冲击器)，其限定工具42以可释放地固定工件44(例如，髋臼杯)；以及第二组件78(例如，冲击器引导件)，其尤其适于附接到机器人臂36的联接件38。这种构造允许外科医生将工件44可释放地固定到第一组件76上，然后手动操作第一组件76以从有利位置接近目标46(例如，扩髓的髋臼)，而不会不必要地妨碍可视性。正如下面更详细描述的那样，在已经手动地完成接近并且工件44已经设置在目标46处之后，外科医生可以随后以快速、有效和可靠的方式使工件44和第一组件76通过关节运动与第二组件78接合，以便于将工件44与由手术机器人32保持的轨迹T对准。
限定端部执行器40的工具42的第一组件76通常在近端80和远端82之间延伸。设置在远端82处的接口84适于可释放地附接到假体P，如上所述，该假体P限定了本文所述实施例中的工件44。第一组件76还包括在近端80和远端82之间沿着第一轴线A1延伸的轴86。第一接合表面(总体标记为88，参见图2)设置在近端80和远端82之间。
端部执行器40的第二组件78相应地通常包括适于附接到手术机器人32的安装件90、以及可操作地附接到安装件90并且具有沿着第二轴线A2延伸的通道94的本体92。通道94限定了开口96，该开口96设置成通过其接收第一组件76的轴86的一部分。第二组件78还包括总体标记为98的第二接合表面(参见图3)和限制器100。从下文的后续描述中应当理解，第二接合表面98被成形为抵接第一接合表面88，并且限制器100配置成保持接合表面88、98之间的抵接，并且便于实现轴线A1、A2与由手术机器人32保持的轨迹T的同轴对准。上面介绍的第一和第二组件76、78的每个部件和结构特征将在下文更详细地描述。
本文描述的各种端部执行器40的实施例通常包括冲击器组件102(其限定了第一组件76并用作工具42)和引导件104(其限定了第二组件78)。冲击器组件102和引导件104协作以便于沿着由手术机器人32保持的轨迹T在患者身体B上的手术部位S(其限定了目标46)处冲击假体P(其限定了工件44)。然而，应当理解，本文示出的冲击器组件102和引导件104的实施例是示例性的，并且端部执行器40和/或工具42可以配置成用于与手术机器人32结合使用的多种不同的医疗和/或手术过程，其中在附接到手术机器人32之前进行手动定位可能是有利的。作为非限制性示例，端部执行器40和/或工具42可以与旋转式手术器械结合使用，该旋转式手术器械采用卡盘组件来可释放地固定并驱动钻头或铰刀头、以及保持器或钻头引导件来接收旋转式手术器械。在此，在该说明性示例中，旋转式手术器械和钻头或铰刀头可以手动地定位在手术部位S处，然后旋转式手术器械可以通过关节运动与联接到机器人臂36的保持器或钻头引导件可释放地接合，以使保持器或钻头引导件、旋转式手术器械、以及钻头或铰刀头与由手术机器人32保持的轨迹T对准。然后，手术机器人32可以沿着线性或非线性轨迹T相对于手术部位S驱动、引导、定位和/或移动钻头或铰刀头的切割端(旋转式手术器械、卡盘组件、保持器/钻头引导件、以及钻头/铰刀头未示出，但是在相关领域中通常是已知的)。
如上所述，可以设想除了示例性冲击器组件102和引导件104之外的其他配置，并且应当理解，本公开涉及多种不同类型的端部执行器40。然而，为了清楚和一致性的目的，将结合所示实施例对端部执行器40和工具42进行后续描述，这些实施例涉及如上所述在手术部位S冲击假体P。
正如图2清楚示出的那样，冲击器组件102的图示实施例包括设置在近端80处的头部106，该头部配置成接收冲击力F。接口84设置在远端82，并且在该代表性实施例中，该接口84适于可释放地附接到假体P。轴86在头部106和接口84之间沿着冲击器轴线A1延伸。在该实施例中(以及在本文描述的其他实施例中)，冲击器轴线A1与第一轴线A1同义。冲击器组件102还包括设置在头部106和接口84之间的冲击器接合表面88。在该实施例中(以及在本文描述的其他实施例中)，冲击器接合表面88与第一接合表面88同义。
参考图3，图示的引导件104通常包括安装件90和本体92。安装件90适于附接到手术机器人32并联接到本体92。通道94沿着引导件轴线A2延伸穿过本体92(参见图6)。在该实施例中(以及在本文所述的其他实施例中)，引导件轴线A2与第二轴线A2同义。通道94限定了开口96，该开口96设置成接收冲击器组件102的轴86的一部分穿过其中。引导件104还包括引导件接合表面98，其成形为抵接冲击器接合表面88。在该实施例中(以及在本文描述的其他实施例中)，引导件接合表面98与第二接合表面98同义。引导件104还包括限制器100，该限制器100配置成保持冲击器接合表面88与引导件接合表面98的抵接。限制器100还配置成在假体P的在手术部位S处的冲击期间便于实现轴线A1、A2与由手术机器人32保持的轨迹T的同轴对准。上文介绍的端部执行器40和工具42的每个部件将在下文中更详细地描述。
参考图2，冲击器组件102被图示为在接口84附近沿着冲击器轴线A1与假体P间隔开。如上所述，冲击器组件102通常沿着冲击器轴线A1延伸，并且包括接口84、头部106、轴86和冲击器接合表面88。在图示的实施例中，冲击器组件102设置有总体标记为108的手柄，该手柄包括在凸缘112和头部106之间延伸的把手110。如图5A中清楚示出的那样，手柄108通常形成为限定头部106、把手110和凸缘112的一体式的单一部件。然而，根据下面的后续描述应当理解，手柄108可以形成为分立部件或者由分立部件限定，所述分立部件固定在一起以便于同时运动。作为非限制性示例，把手110可以由轴86的一部分限定，并且头部106和/或凸缘112可以实现为紧固、附接或固定到轴86或者以其他方式与轴86一体形成的分立部件。可以设想其他的配置。
如图5A清楚示出的那样，手柄108设置有盲孔114，该盲孔114接收轴86的一部分。在此，手柄108例如通过盲孔114和轴86之间的压配合接合而刚性地固定到轴86上。然而，应当理解的是，手柄108和轴86能够以多种不同的方式可操作地彼此连接，包括但不限于将手柄108(例如，横向于冲击器轴线A1)“销接”至轴86、焊接或以其他方式结合手柄108和轴86、将手柄108“收缩配合”到轴86、和/或通过对应的结构特征(例如键槽/键装置或螺纹接合)将手柄108固定到轴86。还可以设想，轴86的至少一部分可以与手柄108一体地形成，如上所述。可以设想其他的配置。
在图5A所示的实施例中，手柄108的把手110具有大致渐缩的圆柱形轮廓，该轮廓在头部106和凸缘112之间沿着冲击器轴线A1延伸，并且成形为帮助外科医生手动地操作和定位冲击器组件102。正如下面更详细描述的那样，冲击器组件102的头部106适于接收例如通过槌或锤(未示出)施加的外部冲击力F，以在手术部位S处冲击假体P。头部106具有大致圆柱形的轮廓，其沿径向大于把手110。应该理解的是，这种配置允许外科医生用一只手安全地抓住把手110，并用另一只手握着的槌或锤敲击头部106。图5A中示出的冲击器组件102还包括总体标记为116的渐缩部，其沿轴向设置在凸缘112和接口84之间。渐缩部116具有在凸缘112和轴86之间过渡的大致截头圆锥形轮廓，以响应于在渐缩部116和引导件104的通道94的某些部分之间发生的接触而帮助将凸缘112引导到引导件104的通道94中。正如下面结合图9A-9I更详细描述的那样，当引导件104在远离手术部位S的方向上移动时，可以发生上述类型的接触。
继续参考图5A，如上所述，冲击器组件102的轴86在手柄108和接口84之间延伸，并且具有大致圆柱形的近侧轴区域118、远侧轴区域120和轴握持区域122。近侧轴区域118联接到手柄108，并延伸到邻近凸缘112的盲孔114中。远侧轴区域120联接到接口84，接口84如上所述配置成可释放地附接到假体P，使得冲击器组件102和假体P在附接时一起移动。为此，接口84和假体P均设有各自的螺纹接合，通常用124表示(例如，内螺纹和外螺纹)，这允许假体P可释放地附接到冲击器组件102。在所示的实施例中，远侧轴区域120还限定了轴握持区域122。根据下文的后续描述应当理解，轴握持区域122和手柄108有助于促进手动操作冲击器组件102的简易性。
尽管在图5A所示的实施例中接口84与轴86分开形成并且可操作地附接到远侧轴区域120，但是应当理解，接口84和/或轴86能够以多种不同的方式构造而并不脱离本公开的范围。作为非限制性的说明，虽然在此图示的接口84配置成便于实现在手术部位S处冲击假体P，但是在一些实施例中，可以设想轴86的一部分能够限定接口84。可以设想其他的配置。
冲击器组件102的轴86的轴握持区域122设在轴86的近侧轴区域和远侧轴区域118、120之间且具有成形为帮助外科医生手动地操纵和定位冲击器组件102的轮廓，例如用以在假体P附接到接口84的情况下接近手术部位S。虽然在所示的实施例中近侧轴区域118、远侧轴区域120和轴握持区域122分别设置成具有不同的形状和尺寸，但是可以想到，轴86可以包括大致圆柱形的轮廓，其具有大致恒定的半径且在手柄108和接口84之间沿着冲击器轴线A1延伸。因此，应当理解，在一些实施例中，轴86可以配置成没有分立的轴握持区域122。
如上所述，冲击器组件102的冲击器接合表面88被成形和设置成接合引导件104的引导件接合表面98。根据下面对端部执行器40的实施例的后续描述应当理解，冲击器接合表面88可以由冲击器组件102的不同部分限定，以对应于引导件104和/或引导件接合表面98的不同实施例和/或不同构造。具体而言，当结合图3-9N所示的引导件104的第一实施例使用时，冲击器接合表面88由冲击器组件102的凸缘112限定，而当结合图10-15C所示的引导件的第二实施例使用时，冲击器接合表面88由轴86的近侧轴区域118的一部分限定。虽然本文示出的冲击器组件102的实施例通常可以与本文示出的引导件104的实施例互换使用，但是应该理解，在一些实施例中，某些冲击器组件102可以配置成仅接合某些引导件104。可以设想其他的配置。
现在参考图1-15C，如上所述，端部执行器40的引导件104设置有安装件90，以便于可释放地附接到手术机器人32的机器人臂36的联接件38，使得机器人臂36能够移动、驱动、保持和/或以其他方式控制端部执行器40以及工具42的位置和/或取向。在本文示出的代表性实施例中，正如图5A、6和7中清楚示出的那样，安装件90包括安装板126，该安装板126适于以直接或间接的方式可释放地附接到联接件38(参见图1；附接未详细示出)。安装件90还设置有可操作地附接到安装板126的接收器128。接收器128适于接收并固定至形成于本体92中的支柱130(参见图6-7)。通道94和支柱130形成在引导件104的本体92的相对端。在一些实施例中，安装件90的接收器128和本体92的支柱130被成形为互锁或以其他方式彼此对准，使得安装件90和引导件104的本体92可以例如用紧固件(未示出)对准地固定在一起。然而，应当理解，引导件104能够以多种不同的方式构造成足以附接到手术机器人32的联接件38。作为非限制性示例，不再是用紧固件将本体92的接收器128固定至安装件90的支柱130，而是本体92和安装件90可以形成为整体部件，或者能够以其他方式(例如通过焊接)固定在一起。可以设想其他的配置。
如上所述，在引导件104的某些实施例中，通道94形成在引导件104的本体92中或者以其他方式由引导件104的本体92限定，并且沿着引导件轴线A2延伸以限定开口96，该开口96相应地设置成接收冲击器组件102的轴86的一部分穿过其中。此外，当与图3-9N所示的引导件104的第一实施例结合使用时，冲击器接合表面88由如上所述的冲击器组件102的凸缘112限定。因此，在图3-9N所示的实施例中，引导件104的引导件接合表面98被成形和设置成抵接凸缘112，并且与限制器100协作以保持冲击器轴线A1和引导件轴线A2沿着由手术机器人32保持的轨迹T对准。
现在具体参考图3-8C所示的实施例，当引导件104设置在凸缘112和冲击器组件102的接口84之间时(参见图8A-8C)，引导件104的开口96设置成允许冲击器组件102的轴86从中穿过，从而便于使冲击器轴线A1与引导件轴线A2对准。如图2中的虚线所示，冲击器组件102的轴86具有第一周长132，冲击器组件102的凸缘112具有大于第一周长132的第二周长134。换句话说，凸缘112比轴86大，并且不能穿过引导件104的开口96，但是轴86的尺寸被设计成当冲击器组件102绕手术部位S枢转时能够穿过开口96，以使轴86移动通过开口96，正如下面结合图9A-9I更详细描述的那样。
如上所述，引导件104的限制器100配置成在冲击期间保持冲击器接合表面88和引导件接合表面98之间的抵接，并且有助于促成轴线A1、A2与由手术机器人32保持的轨迹T的同轴对准。为此，图3-8C所示实施例的限制器100包括设置在通道94附近的一对指状件(总体标记为136)。指状件136从引导件104的本体92延伸到彼此间隔开的相应的指状件端部138，从而在其间限定开口96(参见图5B)。指状件136还各自限定了相应的弧形表面(总体标记为140)。弧形表面140设置成当引导件接合表面98抵接冲击器接合表面88时接触冲击器组件102的凸缘112，这样保持冲击器接合表面88与引导件接合表面98的抵接并且限制冲击器组件102相对于引导件104的运动，如下所述。
在该实施例中，限制器100的弧形表面140与引导件104的引导件接合表面98基本连续，并且引导件接合表面98和弧形表面140都由通道94限定。更具体地说，如图5A清楚示出的那样，限制器100的弧形表面140和引导件104的引导件接合表面98均以共同的半径142与引导件轴线A2间隔开，使得通道94具有连续且大致圆柱形的C形轮廓，并且限定引导件接合表面98和弧形表面140。此外，引导件104的限定引导件接合表面98的部分和限制器100的弧形表面140的部分协作以限定具有第一和第二弧形端部144A、144B的公共弧144。第一和第二弧形端部144A、144B围绕引导件轴线A2以大于180度的弧形参考角146沿径向彼此间隔开(参见图5B)。根据下面结合图9A-9I的后续描述应当理解，这种构造允许冲击器组件102的凸缘112可旋转地接合引导件104的通道94，使得冲击器组件102可以围绕轴线A1、A2旋转，同时有助于促成轴线A1、A2与由手术机器人32保持的轨迹T的同轴对准。类似地，这种设置也允许引导件104相对于冲击器组件102围绕轴线A1、A2旋转。
如上所述，手术机器人32配置成相对于手术部位S定位端部执行器40并且保持轨迹T，在所示的实施例中，轨迹T通常是线性的并且与轴线A1、A2对准，以允许工具42(例如，冲击器组件102)沿着轨迹T相应地定位。在此，施加到冲击器组件102的头部106的外部冲击力F通过冲击器组件102传递到假体P，这相应地导致假体P沿着轨迹T朝向手术部位S前进。虽然冲击假体P的过程将在下面结合图9A-9I更详细地进行描述，但是应当理解，在一些实施例中，保持轨迹T可以包括手术机器人32在一定的条件下限制引导件104相对于手术部位S的所有或某些类型的运动，和/或可以包括限制或引导所述引导件104相对于手术部位S沿着轨迹T平移的运动。如上所述，手术机器人32可以允许外科医生沿着轨迹T平移引导件104，以便于冲击器组件102的轴86穿过引导件104的开口96(参见图8A-8C)。应当理解，外科手术过程的某些步骤可以包括以不同的方式控制手术机器人32。
根据所执行的手术过程的类型和手术机器人32的具体配置，端部执行器40经由机器人臂36的移动可以经由导纳控制来实现，以便于允许外科医生触摸或以其他方式接合抵靠机器人臂36的不同部分，以在特定的操作条件期间在特定方向上移动它们。换句话说，当利用导纳控制时，手术机器人32可以配置成将(例如，通过力-扭矩传感器确定的)外力解读为用于控制机器人臂36的输入。因此，应当理解，将冲击力F适当地施加至冲击器组件102的头部106会导致冲击器组件102相对于引导件104的轴向运动，而不会将大量的力传递到引导件104中，否则这可能会导致手术机器人32使引导件104移动离开轨迹T或者使得接合表面98脱离与冲击器接合表面88的抵接。
为了防止在将外部冲击力F施加到冲击器组件102的头部106的过程期间引导件104沿着轨迹T的意外动作，端部执行器40的图示实施例通常配置成允许冲击器组件102相对于引导件104旋转和/或允许引导件104相对于冲击器组件102旋转。这种相对旋转是通过冲击器接合表面88和引导件接合表面98之间的轴承式接触(例如滑动接触)实现的。
在图3-8C所示的第一实施例中，凸缘112具有限定冲击器接合表面88的大致球形轮廓，通道94具有如上所述的限定引导件接合表面98的大致圆柱形轮廓。这种设置允许凸缘112在冲击期间在通道94内旋转，这有助于防止冲击力传递到手术机器人32。这种设置还允许凸缘112沿着通道94平移，以便于实现假体P在手术部位S处的冲击，而不会损害轴线A1、A2相对于由手术机器人32保持的轨迹T的同轴对准。换句话说，这种构造允许施加到冲击器组件102的头部106的冲击力F转化为凸缘112沿着通道94的轴向运动而不会限制将否则可能会导致侧向力的冲击器组件102的旋转转化为以及导致引导件104沿着轨迹T的运动，同时保持冲击器轴线A1与引导件轴线A2以及与由手术机器人32保持的轨迹T的同轴对准。此外，根据下面图9J-9N的后续描述应当理解，这种构造还允许在手术机器人32使轴线A1、A2彼此同轴对准并且与由受冲击假体P的预期位置限定的轨迹T同轴对准时，在凸缘112和通道94之间进行枢转，这在以下的情况下可能是有利的：如果不能在在凸缘112和通道94之间进行枢转则在最初将引导件轴线A2与轨迹T同轴对准可能是不切实际的情况，和/或机器人臂36需要在沿特定方向冲击之前进行关节运动或者以需要引导件轴线A2从轨迹T移开的特定方式进行定位的情况。
如上所述，引导件104的引导件接合表面98和冲击器组件102的冲击器接合表面88被成形为允许它们之间通过彼此抵靠而相对旋转，使得冲击器组件102可以相对于引导件104旋转。然而，可以想到的是，上述的冲击器组件102的旋转可以在引导件接合表面98和冲击器接合表面88不一定相互抵靠以促进旋转的情况下实现。作为非限制性示例，可以想到的是，在一些实施例中，冲击器接合表面88和引导件接合表面98之间的抵接可以是静态的，例如通过花键、键合或防止旋转的其他设置来实现，并且冲击器组件102可以包括设置在轴86和冲击器接合表面88之间的轴承或球形接头(未示出)，以促进轴86相对于冲击器接合表面88围绕冲击器轴线A1的旋转。可以设想其他的配置。
如上所述，当冲击力F施加到冲击器组件102的头部106时，假体P和冲击器组件102必须沿着轨迹T平移。因此，应当理解的是，引导件104和冲击器组件102配置成当凸缘112在通道94内移动时(例如，当外科医生连续地用槌敲击头部106时)，确保冲击器接合表面88和引导件接合表面98之间的抵接得以保持。为此，在图3-8C所示的引导件104的实施例中，引导件104的通道94在第一和第二轴向通道端部94A、94B之间延伸，所述第一和第二轴向通道端部94A、94B沿着引导件轴线A2以通道深度148彼此间隔开。所述通道深度148大于凸缘112的凸缘厚度150，在该实施例中，凸缘厚度150轴向限定在手柄108的渐缩部116和把手110之间(参见图5A)。因为凸缘112具有如上所述的大致球形轮廓，所以当引导件接合表面98抵接冲击器接合表面88时，实际上只有限定冲击器接合表面88的凸缘112的一部分接合圆柱形通道94。因此，应当理解，通道深度148有利地足够大，以确保凸缘112能够容易地定位在通道94内，并且能够在冲击期间保持与通道94抵接。然而，正如下文更详细描述的那样，保持引导件接合表面98和冲击器接合表面88之间的抵接可以通过其他方式实现，例如通过在冲击期间用手术机器人32沿着轨迹T并朝向手术部位S推进引导件104。可以设想其他的配置。
在一些实施例中，端部执行器40还包括总体标记为152的传感器(或“传感器子组件”)，该传感器联接到引导件104并配置成确定冲击器组件102相对于通道94的接合。在此，传感器152可以用于确定冲击器组件102的凸缘112在第一轴向通道端部94A和第二轴向通道端部94B之间的相对轴向位置，以便基于由传感器152确定的凸缘112沿通道94的轴向位置的相应变化，在手术部位S处的冲击期间促进假体P沿轨迹T的“跟踪”运动。
根据下面的后续描述应当理解，传感器152也可以用于确定通道94内的冲击器组件102的存在(或不存在)，这在某些条件下可以用于改变如何控制手术机器人32。作为非限制性示例，当传感器152确定冲击器组件102的任何部分都没有设置在引导件104的通道94内时，能够以特定的方式控制手术机器人32；但是当传感器152确定轴86已经穿过开口96并进入通道94时，能够以不同的方式控制手术机器人32，以便于当轴线A1、A2彼此同轴对准并且与轨迹T同轴对准时，帮助促进机器人臂36的正确的关节运动。此外，例如，通过获知凸缘112在轴向通道端部94A、94B之间的相对位置，手术机器人32可以确保在引导件104的运动(其使冲击器组件102围绕手术部位S枢转)期间在冲击器接合表面88和引导件接合表面98之间存在一致的接合，并且在轴线A1、A2朝向和/或远离轨迹T移动时导致凸缘112相对于轨迹T横向平移。此外，正如下面结合图16A-28B所示的实施例更详细描述的那样，传感器152也可以用于在冲击期间(例如，通过在冲击力F施加到头部106之后感测凸缘112的运动而)促进引导件104沿着轨迹T前进。可以设想其他的配置。
在图7所示的实施例中，传感器152设置成与触发器154连通，触发器154相应地由销156可旋转地支撑，所述销156在通道94附近联接到引导件104的本体92。更具体地，触发器154设置在邻近通道94布置的触发器孔158内，并且触发器154具有锥形轮廓，该锥形轮廓成形为与凸缘112相抵接。触发器154可以通过弹簧或其他偏置元件(在此未示出)被至少部分地偏置到通道94中，并且可以接触冲击器组件102的不同部分，以确定冲击器组件102的相对运动和/或定位，正如下文更详细描述的那样。
在一些实施例中，如图8A-8B所示，当轴86穿过引导件104的开口96时，触发器154可以接触轴86，使得传感器152起到“开关”的作用，以指示轴86定位于通道94内。然后，确定轴86存在于通道94内可用于以特定方式或特定模式便于控制手术机器人32，例如允许外科医生随后沿着轨迹T移动引导件104，以便将凸缘112推进到通道94中。附加地或替代地，传感器152可以配置成确定触发器154相对于引导件104的本体92的相对位置，使得当凸缘112在第一和第二轴向通道端部94A、94B之间行进时，触发器154响应于与冲击器组件102的凸缘112相接触而移动。换句话说，在某些实施例中，触发器154和/或传感器152可以配置成用作“接触开关”和/或“位移传感器”。
因此，应当理解，传感器152和/或触发器154可以是多种不同的配置、类型、布置等，而并不脱离本公开的范围。作为非限制性示例，如图5A中示意性所示，传感器152可以包括联接到触发器154以用于共同运动的发射器160、以及联接到引导件104的本体92并配置成响应发射器160的位置变化的检测器162。可选地，传感器152可以包括介于触发器154和销156(未示出)之间的旋转电位计。此外，传感器152可以替代地配置成霍尔效应传感器、接近传感器、光学传感器等，从而以不需要物理接触的方式感测冲击器组件102的任何合适部分相对于引导件104的接近度和/或相对位置，而并不依赖于触发器154响应于与冲击器组件102的物理接触而进行的移动。可以设想其他的配置，并且在下文中结合图16A-28B更详细地描述了附加的传感器布置。
现在参考图9A-9I，按顺序示出了利用所示的端部执行器40将假体P冲击到手术部位S中的某些步骤。在图9A中，端部执行器40的安装件90和引导件104定位在手术部位S附近，并且使引导件轴线A2与轨迹T对准。在所示的实施例中，轨迹T基于假体P在植入髋臼后的预期位置(在图9A中以虚线示出的预期位置)而由手术部位S限定，如上所述。此外，轨迹T和假体P的预期位置都由手术机器人32监测、获知或以其他方式确定，例如利用跟踪器、传感器、照相机等的各种组合来确定。为了清楚起见，引导件104最初在图9A中定位成使得引导件轴线A2与轨迹T同轴对准，轨迹T相应地由假体P的预期位置限定。然而，应当理解，前述情形是说明性的，并且轨迹T能够以多种不同方式来限定、确定或另行设定。具体地，根据下面对图9J-9N的后续描述应当理解，引导件104可以首先定位成使得引导件轴线A2不一定与轨迹T同轴。
正如在图9A-9N中一般性描述的那样，患者身体B的邻近手术部位S的部分，例如肌肉、软骨、骨盆骨的部分等，可能会限制外科医生在冲击之前直接沿着轨迹T接近手术部位S以将假体P定位在手术部位S处的能力。在此，本公开的手术系统30和端部执行器40允许外科医生接近手术部位S并且在最初就将假体P定位在手术部位S处，而不需要在手术部位S处进行大的切口或过多的骨/组织移除(否则这可能是便于接近手术部位S所必需的)。此外，本公开的手术系统30和端部执行器40还允许外科医生设定轨迹T并利用假体P接近手术部位S，而不必要求随后操纵引导件104和/或机器人臂36离开轨迹T。这还允许外科医生最小化对患者身体B的操纵，以便于利用假体P接近手术部位S。此外，根据下面的后续描述应当理解，手术系统30和端部执行器40在某些情况下提供的与定位假体P和接近手术部位S相关的显著优点在于冲击器组件102可以用于手动地定位假体P和接近手术部位S，而无需联接到引导件104。一旦假体P已经在最初即被定位在手术部位S处，冲击器组件102随后即可围绕手术部位S枢转或者以其他方式相对于手术部位S定向，以便将轴86移动到引导件104的开口96中。这就允许快速、高效地实现轴线A1、A2相对于轨迹T的对准，并且不需要在冲击之前拆卸冲击器组件102和/或引导件104的部分以及在随后重新组装。
继续参考图9A，如上所述，在该说明性示例中，端部执行器40的引导件104最初沿着轨迹T定位，使得引导件轴线A2与由受冲击的假体P的预期位置限定的轨迹T同轴，该预期位置例如通过对髋臼进行扩髓来确定。此时，冲击器组件102和假体P定位在手术部位S附近但尚未到达手术部位S。因为轨迹T是已知的，所以在一些实施例中，当外科医生手动地接近手术部位时，在假体P附接到冲击器组件102的情况下，手术机器人32可以沿着轨迹T相对于手术部位S保持引导件104的位置和取向(参见图9B；与图9A相比)。
如图9C所示，假体P和冲击器组件102可以被手动地带到手术部位S，而不需要引导件104移动离开轨迹T(比较图9C和图9B)。然而，如上所述，并且正如下面结合图9J-9N更详细描述的那样，手术机器人32可以配置成在手术过程的某些步骤期间允许引导件104移动离开轨迹T。类似地，在一些实施例中，手术机器人32可以配置成允许机器人臂36的一定程度的枢转(例如，在“空旷的空间(null space)”内)，这会导致引导件104围绕轨迹T的“旋转”运动(例如，参见图25A-25D)。一旦外科医生用假体P手动地接近手术部位S(如图9C所示)，冲击器组件102随后即可围绕手术部位S“枢转”，以使冲击器组件102的轴86穿过引导件104的开口96(参见图9D；与图9C相比；也可参见图8A-8B)。
一旦外科医生已经将冲击器组件102的轴86移动通过引导件104的开口96，使得轴86通常设置在通道94内(参见图9E)，外科医生然后可以将引导件104移动远离手术部位S并朝向冲击器组件102的凸缘112。如上所述，手术机器人32可以配置成响应于外科医生触摸或以其他方式施加定向力来允许引导件104的受限移动，以在某些情况下便于进行力控制。如图9E所示，外科医生可以抓住或以其他方式推压引导件104的本体92，以沿着轨迹T相对于手术部位S移动引导件104(例如，远离手术部位S)。在此，取决于手术机器人32的配置、正在执行的手术过程和/或外科医生的偏好，手术机器人32可以不允许引导件104沿着轨迹T平移，直到满足某些条件(例如，直到传感器152确定冲击器组件102的轴86已经穿过开口96和/或已经正确地设置在通道94内)。传感器152能够以多种不同的方式进行这样的确定，正如上下文更详细描述的那样，但是在图9E所示的实施例中，冲击器组件102的轴86被示出为物理地接触到触发器154，以表示通过传感器152确定轴86已经在通道94内移动。
还可以想到的是，手术机器人32可以配置成在图9A-9D所示和结合图9A-9D描述的位置中防止引导件104相对于手术部位S的所有类型或某些类型的运动，并且可以进一步配置成随后当传感器152确定冲击器组件102的轴86已经穿过引导件104的开口96时随后允许引导件104沿着轨迹T平移远离手术部位S(或者，在一些实施例中，远离和/或朝向手术部位S平移)。然而，应当理解的是，在图9A-9D所示和所述的每个位置中，例如在传感器152被用来沿着通道94跟踪凸缘112的位置并且不一定被用来确定轴86的存在和/或接近度的情况下，手术机器人32也可以被允许相对于手术部位S在一个或两个方向上沿着轨迹T平移。然而，在传感器152被用于确定轴86相对于通道94的存在和/或接近度的情况下，手术机器人32可以配置成以多种不同的方式允许和/或限制引导件104的移动。例如，如果传感器152确定轴86已经穿过开口96并进入通道94，手术机器人32随后可以允许引导件104在除了沿着轨迹T之外的方向上移动，例如在有助于移动远离手术部位S的其他方向上移动。可以设想其他的配置。
如上所述，图9E示出了外科医生抓住或以其他方式向引导件104的本体92施加力，以使引导件104沿着轨迹T移动远离手术部位S。在图9F中，引导件104被示出为沿着轨迹T移动远离手术部位S，以使引导件104的通道94的第一轴向通道端部94A与冲击器组件102的渐缩部116接触。如上所述，渐缩部116具有大致截头圆锥形的轮廓，该轮廓沿着轴86和凸缘112之间的冲击器轴线A1延伸，并且这种形状和布置有助于响应于渐缩部116和通道94的第一轴向通道端部94A之间发生的接触而将凸缘112引导到通道94中。由此，因为在图9A-9I所示的示例性情形中，引导件轴线A2与轨迹T同轴对准，所以当外科医生将引导件104带向渐缩部116时，渐缩部116和通道94之间发生的接触也有助于使冲击器轴线A1与引导件轴线A2和轨迹T同轴对准。
因为外科医生可以在某些条件下控制引导件104沿着轨迹T远离手术部位S的运动，所以冲击器轴线A1能够以有效的、受控的方式与引导件轴线A2同轴对准，以使冲击器接合表面88与引导件接合表面98以及弧形表面140抵接，从而保持轴线A1、A2的同轴对准。在实现轴线A1、A2的对准之后，外科医生可以沿着轨迹T移动引导件104进一步远离手术部位S，以使冲击器组件102的凸缘112与触发器154接触，如图9G所示。在此，根据端部执行器40、手术机器人32、正在执行的手术过程、和/或外科医生的偏好的具体配置，发生在凸缘112和触发器154之间的一定量的接触可以由传感器152以用于减缓、限制或以其他方式限制引导件104沿着轨迹T的后续移动的方式来解读，以确保凸缘112在冲击之前沿着通道94被适当地轴向定位。
在图9H中，凸缘112被示出为以将触发器154完全移出通道94并移入到触发器孔158中的方式接触触发器154。在该位置，传感器152可以用于限制引导件104沿轨迹T的后续移动，通过对导纳控制中施加的力做出不同的响应来改变手术机器人32的操作方式，以开始跟踪凸缘112沿着通道94的深度和/或增加对凸缘112沿着通道94的深度进行跟踪的灵敏度，向外科医生提供关于凸缘112的位置的反馈，指示冲击可以安全地进行，等等。接下来，正如图9I中示意性示出的那样，外部冲击力F可以被施加到冲击器组件102的头部106，以在手术部位S处沿着冲击器轴线A1推进假体P。根据图22A-24D中示出的实施例的后续描述应当理解，凸缘112在第一轴向通道端部94A和第二轴向通道端部94B之间的相对位置可以布置成不同于图9H-9I所示，例如将凸缘112“居中定位”在通道94内，以确保当假体P沿着轨迹T并朝向手术部位S前进时，冲击器接合表面88和引导件接合表面98之间的接合得以保持。换句话说，如图9H-9I(以及图9N)所示的凸缘112沿着通道94的位置是说明性的，并且不一定对应于刚好在施加冲击力F之前凸缘112在第一和第二轴向通道端部94A、94B之间的理想的相对位置。
虽然图9A-9I中示出的说明性示例体现了在引导件轴线A2最初与轨迹T同轴对准的情况下引导件104沿着轨迹T的受限移动，但是应当理解，手术机器人32也可以配置成以其他方式适应引导件104的定位和移动，包括除了引导件轴线A2最初与轨迹T同轴对准以外的取向和方向。根据下面图9J-9N的后续描述应当理解，这样可以有助于在某些情况下定位和移动冲击器组件102的轴86穿过开口96。
在图9J中，假体P附接到冲击器组件102并且已经被手动定位在手术部位S处。在此，手术部位S也限定了用于冲击的轨迹T，如上所述，这是手术机器人32已知的轨迹。在该说明性实施例中，机器人臂36已经将引导件104朝向冲击器组件102的轴86移动，但是引导件轴线A2并未与轨迹T同轴对准(比较图9J和9C中的引导件104的相对位置)。
在图9K中，冲击器组件102已经围绕手术部位S“枢转”以移动轴86穿过开口96并进入通道94(比较图9K和图9J)。在此，冲击器轴线A1被示出为穿过通道94，并且冲击器轴线A1和引导件轴线A2都保持成不与轨迹T同轴对准。
如上所述，一旦轴86已经穿过开口96并设置在通道94内，手术机器人32即可使用来自传感器152的关于冲击器组件102相对于引导件104的位置的信息来允许引导件104移动远离手术部位S。在图9L中，引导件104已经从手术部位S移开，并且冲击器组件102的凸缘112设置在引导件104的通道94内，使得冲击器接合表面88设置成与引导件接合表面98抵接。在此，如上所述，由于凸缘112的球形轮廓和通道94的圆柱形轮廓，因此当凸缘112沿着通道94平移或者以其他方式相对于通道94旋转时，在冲击器组件102和引导件104之间能够发生枢转。
因为手术机器人32已知引导件轴线A2和轨迹T的取向、以及冲击器组件102和假体P的结构配置，并且因为手术机器人32可以使用传感器152来确定凸缘112在通道94内的存在和/或位置，所以手术机器人32能够由此配置成基于手术部位S和引导件104的相对位置和取向以及凸缘112沿着通道94的相对位置来得出冲击器轴线A1相对于轨迹T和/或引导件轴线A2的取向。替代地或附加地，可以设想冲击器组件102和/或引导件104能够配备有一个或多个传感器、以及引导件跟踪器60G和/或冲击器跟踪器60I(在图1中示意性地示出)，以便有助于确定冲击器轴线A1的取向。在此，因为手术机器人32已知或者能够确定冲击器轴线A1、引导件轴线A2和轨迹T的相对取向，所以手术机器人32可以配置成驱动机器人臂36、或者允许外科医生枢转机器人臂36，以便在冲击之前引导冲击器轴线A1和引导件轴线A2与轨迹T同轴对准。这种类型的枢转在图9L-9N中依次图示。
图10-15C示出了端部执行器的第二实施例。根据下面的后续描述应当理解，该实施例与上述端部执行器40的第一实施例具有相似的结构和部件、以及相似的特征、优点和操作用途。因此，第二实施例的与第一实施例的结构和部件相同或相对应的结构和部件在附图和下面的描述中设置成用相同的附图标记增加200来表示。
端部执行器240的第二实施例在图10-15C中示出，并且类似于如上所述的在图3-8C中示出的端部执行器40的第一实施例。尽管下文详细描述了端部执行器240的第二实施例和端部执行器40的第一实施例之间的具体差异，但是为了清楚、一致和简洁的目的，下文不再重新引入或重新描述在这些实施例之间通用的大多数结构和部件。
因此，除非下面另有说明，否则应该理解的是，上面对端部执行器40的第一实施例的描述可以不受限制地通过引用结合到端部执行器240的第二实施例中。此外，因为图10-15C中示出的端部执行器240的第二实施例的附图基本上对应于图3-8C中示出的端部执行器40的第一实施例的附图，所以在图10-15C中仅用附图标记来标识本文针对端部执行器240的第二实施例所讨论的结构和部件。然而，在图3-8C中出现的对应于端部执行器40的第一实施例的描述的附图标记可以用于容易地识别和理解在图10-15C中针对端部执行器240的第二实施例所示出的对应的或以其他方式通用的结构和部件(但不一定要用附图标记来标识)。
现在参考图10-15C，以各种视图示出了端部执行器240的第二实施例。如上所述，在该第二实施例中，冲击器组件302在结构上等同于上述的冲击器组件102的第一实施例。然而，在该第二实施例中，冲击器接合表面288由与凸缘312的一部分相对的轴286的一部分限定，正如上文结合第一实施例所述。在此，轴286也具有围绕冲击器轴线A1对准的大致圆柱形轮廓。因此，在该实施例中，冲击器接合表面288相应地实现为轴286的大致圆柱形表面的一部分。
在端部执行器240的第二实施例中，引导件304的限制器300同样用于保持引导件接合表面298和冲击器接合表面288之间的抵接，并且有助于促进轴线A1、A2彼此同轴对准以及与由手术机器人32保持的轨迹T同轴对准(例如，参见图12B)。然而，因为在该实施例中冲击器接合表面288被限定为轴286的一部分，所以限制器300在此被实现为与引导件304的本体292分开形成的分立部件。具体而言，在该实施例中，限制器300包括总体以364表示的闩锁，该闩锁能够相对于引导件304的本体292在第一闩锁位置364A和第二闩锁位置364B之间移动。在第一闩锁位置364A中，限制器300阻止冲击器组件302移出本体292的开口296，以保持轴线A1、A2与抵接冲击器接合表面288的引导件接合表面298同轴对准(参见图15C)。在第二闩锁位置364B中，限制器300允许冲击器组件302移动穿过开口296(参见图15B)。
当按顺序观察时，图15A-15C示出了冲击器组件302如何能够围绕手术部位S枢转，以使轴286朝向并穿过开口296，从而接近并接触本体292的引导件接合表面298。在此，闩锁364在第一和第二闩锁位置364A、364B之间的移动是由轴286抵靠闩锁364的接触导致的，正如下面更详细描述的那样。然而，应当理解的是，第一闩锁位置364A能够以任何合适的足以使限制器300阻止冲击器组件302移出开口296以保持轴线A1、A2与抵接冲击器接合表面288的引导件接合表面298同轴对准的方式限定。类似地，第二闩锁位置364B能够够以任何合适的足以使限制器300允许冲击器组件302移动穿过开口296(包括移动进入通道294以朝向与引导件接合表面298抵接而移动、以及移动离开通道294以移动脱离与引导件接合表面298的抵接)的方式来限定。
正如图12A-14清楚示出的那样，在所示实施例中，引导件304的本体292同样适于附接到安装件290并限定开口296和引导件接合表面298。然而，在该实施例中，引导件接合表面298具有大致U形的轮廓(参见图12B)，并且本体292包括一对臂366，这一对臂366从引导件接合表面298延伸到相应的臂端368，臂端368相应地彼此间隔开以便在其间限定开口296。每个臂366限定在相应的臂端368和引导件接合表面298之间延伸的臂表面370。在此，臂表面370设置成大致V形结构，在开口296和引导件接合表面298之间渐缩，以帮助使轴线A1、A2同轴对准。这种构造还有助于在引导件轴线A2最初没有与由手术机器人32保持的轨迹T同轴对准的情况下，促进引导轴286的冲击器接合表面288与引导件接合表面298相抵接。因此，这里也是在端部执行器240的第二实施例中，外科医生可以枢转轴286和/或引导件304，以使冲击器接合表面288与引导件接合表面298抵接且抵接由限制器300保持，并且手术机器人32随后可以枢转引导件304，以使轴线A1、A2与轨迹T同轴对准。
正如图13清楚示出的那样，端部执行器240的第二实施例的通道294类似地在第一轴向通道端部和第二轴向通道端部294A、294B之间延伸。然而，在该实施例中，通道294还在第二轴向通道端部294和本体292的相邻部分之间远离引导件轴线A2渐缩(也参见图14)。这种设置也有助于使轴线A1、A2同轴对准，并且当移动轴286和/或引导件304时，允许使用大范围的运动和定向，以便于冲击器接合表面288和引导件接合表面298之间的抵接。然而，应当理解，可以设想其他的配置。
继续参考图13，为了便于闩锁364在第一和第二闩锁位置364A、364B之间移动，在所示实施例中，形成有延伸穿过闩锁364的孔372，以通过紧固件374可旋转地支撑闩锁364以用于相对于本体292移动。紧固件374固定在本体292中形成的凸台376上。因此，闩锁364能够围绕紧固件374在第一和第二闩锁位置364A、364B之间枢转。在所示实施例中，凸台376设置在形成于本体292中的凹穴378内。凹穴378还容纳有偏置元件380，在此实现为扭转弹簧，该偏置元件380被支撑在凸台376周围并被插置在闩锁364和引导件304的本体292之间，以朝向第一闩锁位置364A推动闩锁364。然而，应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，闩锁364能够设置用于以多种不同的方式相对于本体292在第一和第二闩锁位置364A、364B之间移动。
现在参考图12A-15C，闩锁364的形状和设置使得当处于第一闩锁位置364A时至少部分地穿过引导件304的本体292的通道294，从而阻止冲击器组件302移出开口296(例如，参见图12B)。应当理解，这种设置有助于通过冲击器接合表面288抵接引导件接合表面298而由限制器300保持确保轴线A1、A2的同轴对准。
在图示的实施例中，正如图12B中清楚示出的那样，闩锁364包括总体标记为382的保持面，当处于第一闩锁位置364A时，该保持面被成形和设置成接合抵靠冲击器组件302的轴286。因此，闩锁364的保持面382抵接轴286以形成限制器300的一部分，从而通过冲击器接合表面288抵接引导件接合表面298而保持轴线A1、A2的同轴对准。在此，应该理解的是，偏置元件380被有利地配置成以足够的力保持在保持面382和轴286之间的抵接，从而也保持冲击器接合表面288抵靠引导件接合表面298的抵接。还可以设想，在一些实施例中，可以提供锁定机构(未示出)来限制闩锁364移出第一闩锁位置364A。可以设想其他的配置。
闩锁364还设置有总体标记为384的凸轮部分，该凸轮部分背离引导件接合表面298。凸轮部分384设置成抵接冲击器组件302的一部分(参见图15B)，以便于闩锁364从第一闩锁位置364A向第二闩锁位置364B移动。这允许冲击器组件302的轴286穿过引导件304的开口296并朝向引导件接合表面298，从而使冲击器接合表面288与引导件接合表面298抵接。此外，闩锁364还包括总体标记为386的释放部分，该释放部分设置成用于由外科医生或用户致动，以将闩锁364从第一闩锁位置364A移动到第二闩锁位置364B，从而允许冲击器组件从引导件304的本体292的开口296送出。然而，本领域普通技术人员应当理解，闩锁364能够以多种不同的方式形成，并且因此可以具有足以在第一和第二闩锁位置364A、364B之间移动的多种不同的形状、轮廓和/或构造。
端部执行器的第三实施例总体上在图16A-24D中示出。根据下面的后续描述应当理解，该实施例与上述端部执行器40的第一实施例共用相似的结构和部件，以及相似的特征、优点和操作用途。因此，第三实施例的与第一实施例的结构和部件相同或相对应的结构和部件在附图和下面的描述中设置成用相同的附图标记增加400来表示。此外，第三实施例还与上述端部执行器240的第二实施例共用某些类似的结构和部件，以及类似的特征、优点和操作用途。因此，第三实施例的与第二实施例的结构和部件相同或相对应的结构和部件在附图和下面的描述中设置成用相同的附图标记增加200来表示。
端部执行器440的第三实施例在图16A-24D中示出，并且类似于本文描述和示出的其他实施例。虽然端部执行器440的第三实施例和其他实施例之间的具体差异在下文中详细描述，但是为了清楚、一致和简洁的目的，在这些实施例之间通用的大多数结构和部件在下文中不再重新引入或重新描述。因此，除非下面另有说明，应该理解的是，上面对其他实施例的描述可以不受限制地通过引用而结合到端部执行器440的第三实施例中。此外，应当理解，端部执行器440的第三实施例的各个方面也可以应用于本公开的其他实施例。
现在参考图16A-16B，示出了端部执行器440的第三实施例的冲击器组件502。在此，冲击器组件502也在手柄508的近端480处使用头部506来接收沿着冲击器轴线A1的冲击力F，并且包括设置在手柄508的轴486和把手510之间的凸缘512，并且该凸缘512设置有限定冲击器接合表面488的大致球形构造。然而，在该第三实施例中，在轴486的远端482附近可释放地附接到假体P的接口484由总体标记为588的承载轴限定(参见图16B)。承载轴588被支撑为绕冲击器轴线A1相对于轴486和手柄508旋转，并且还被支撑为沿冲击器轴线A1进行有限量的平移，正如下文更详细描述的那样。为此，轴486和手柄508的第三实施例通常是中空的，并且可以包括一个或多个圆柱形区域(未详细示出)，以在其中容纳承载轴588，便于旋转和/或平移等。承载轴588通常沿着冲击器轴线A1在近侧轴端590和远侧轴端592之间延伸，在它们之间设置有一个或多个轴承区域594，以便于旋转和力的分配。
该第三实施例中的接口484通过设置在承载轴588的远侧轴端592(其与轴486本身的远端482相对)处的螺纹接合524实现。另外，在该实施例中，轴486的远端482设置有键部分596，该键部分596具有大致矩形的轮廓，其成形为接合在假体P中形成的相应形状的凹口部分598(参见图16A；以虚线示出)。这种构造允许假体P相对于轴486(并且因此相对于手柄508)进行转位，这对于假体P具有需要相对于手术部位S对准的某些特征的应用可能是有利的。此外，这种构造还有助于促进假体P和冲击器组件502之间的可释放附接，原因在于承载轴588相对于轴486的旋转和平移可以用于解除螺纹接合524而且还无需绕冲击器轴线A1旋转轴486。为此，手柄508还设置有设在头部506和把手510之间的保持架600，保持架600的形状适于容纳并便于操作旋钮602，旋钮602相应可操作地附接到承载轴588的近侧轴端590。在图示的实施例中，旋钮602包括沿冲击器轴线A1形成的轴向旋钮孔604，以及横向于冲击器轴线A1形成并设置为与轴向旋钮孔604连通的横向旋钮孔606。轴向旋钮孔604成形为接收承载轴588的近侧轴端590，横向旋钮孔606成形为接收横向销608，横向销608也被接收在形成于承载轴588中的横向轴孔610内(参见图16B)。除了确保承载轴588的保持，这种构造还允许旋钮602和承载轴588绕冲击器轴线A1同时旋转和平移。在此，手柄508的保持架600具有大致U形的轮廓，并且配置成允许旋钮602沿着冲击器轴线A1的有限平移，同时也为外科医生提供了对旋钮602的操作性。
现在参考图17-21，大体上示出了端部执行器440的第三实施例的引导件504，并且其同样包括本体492，该本体492可操作地附接到安装件490(未详细示出)，以便于可释放地附接到手术机器人32的联接件38(参见图1)。在此，本体492通常也包括通道494、开口496、引导件接合表面498和限制器500。正如图18B清楚示出的那样，在该实施例中，引导件504的本体492采用凹穴578，以接纳传感器子组件612、从动子组件614和输入模块616，其中的每一个都将在下面更详细地描述。
在该第三实施例中，传感器子组件612通常包括传感器壳体618，其支撑多个传感器552并且通过紧固件574固定到引导件504的本体492。更具体地，如图18B中清楚示出的那样，传感器子组件612包括第一推杆传感器552A、第二推杆传感器552B和输入传感器5521，它们中的每一个都可以设置成与机器人控制系统48(例如，机器人控制器52)或手术系统30的其他部件通信(例如，有线或无线地电通信)。输入传感器5521设置成与输入模块616接合或以其他方式设置成与输入模块616连通，第一推杆传感器552A和第二推杆传感器552B设置成与从动子组件614接合或以其他方式设置成与从动子组件614连通。根据下面的后续描述应当理解，传感器子组件612的每个传感器552可以是多种不同的类型、样式、配置等，并且除了本文具体示出的那些之外，本公开还可以设想其他的配置。
如图18B所示，输入模块616被配置用于外科医生的选择性致动，并且通常包括输入框620和输入按钮622。输入框架620通过一个或多个紧固件574固定到引导件504的本体492，并且支撑输入按钮622以相对于其移动。输入按钮622包括突起624，该突起624设置成响应于外科医生的致动(例如，通过按压输入按钮622)而接合输入传感器5521。在一些实施例中，输入按钮622可以例如通过弹簧(未示出)而被弹性地偏置远离输入框架。然而，可以设想其他的配置。正如下面更详细描述的那样，输入模块616可以配置成便于在外科手术过程中以不同的方式操作手术机器人32。
像传感器子组件612一样，从动子组件614配置成容纳在形成于引导件504的本体492中的凹穴578内，并通过紧固件574固定到本体492。在该第三实施例中，凹穴578延伸至与通道494连通，以有助于从动子组件614的附接，正如下文更详细描述的那样，从动子组件614包括从动壳体626，该从动壳体626安置于凹穴578中、邻近通道494并且尺寸和形状设置成能够穿过开口496。这种构造有助于引导件504的组装，并且确保传感器子组件612相对于通道494正确定位(参见图18A)。因为在该第三实施例中，凹穴578延伸到通道494中，所以引导件接合表面498由本体492和从动壳体626的一部分限定。换句话说，在该实施例中，由冲击器组件502的凸缘512限定的冲击器接合表面488抵接本体492和从动壳体626。
现在参考图18A-19B和图21，除了从动壳体626之外，从动子组件614通常还包括第一触发器和第二触发器628、630、第一触发器销和第二触发器销632、634、第一推杆和第二推杆636、638、第一和第二弹簧640、642、第一和第二座644、646、第一和第二保持件648、650以及歧管体652。下面将更详细地描述这些组件中的每一个。
正如结合图22A-24D所述，从动壳体626通常支撑第一触发器和第二触发器628、630，以用于分别围绕第一触发器销和第二触发器销632、634枢转运动。为此，从动壳体626限定了凸缘面654和相对的接合表面656，凸缘面654具有大致平坦的轮廓以抵接歧管体652，相对的接合表面656具有与通道494互补的弯曲轮廓并且在该实施例中形成引导件接合表面498的一部分(参见图18A-18B和图20)。紧固件574可操作地将歧管体652附接到从动壳体626(附接未详细示出)。第一触发器槽和第二触发器槽658、660均具有大致矩形的轮廓(未详细示出)，它们被限定在朝向凸缘面654纵向延伸的接合表面656中，并且被成形和设置成在其中分别容纳第一触发器和第二触发器628、630。为此，第一和第二销孔662、664也在从动壳体626中被限定为横向延伸穿过第一和第二触发器槽658、660中的每一个并穿过从动壳体626的横向侧。第一和第二销孔662、664被成形和设置成分别容纳第一和第二触发器销632、634，每个触发器销延伸穿过第一触发器和第二触发器628、630。
触发器628、630与上文结合端部执行器40的第一实施例描述的触发器154的类似指出在于它们配置成延伸到通道494中，并响应于与凸缘512的接合而朝向传感器偏转，但是由于它们的配置中的某些差异，因此在此单独描述。更具体地说，第一触发器和第二触发器628、630均限定了相应的触发器孔666和触发器槽668，它们被成形为接收第一触发器销和第二触发器销632、634，其中第一触发器628的触发器孔666围绕第一触发器销632被可旋转地支撑，第二触发器630的触发器孔666围绕第二触发器销634被可旋转地支撑。此外，第二触发器销634延伸穿过第一触发器628的触发器槽668，第一触发器销632延伸穿过第二触发器630的触发器槽668。
触发器槽668成形和设置成允许每个触发器628、630响应于与冲击器组件502的凸缘512的接合而围绕相应的触发器销632、634进行有限的运动。更具体地，第一触发器628设置成用于在由不与冲击器组件502接合所限定的延伸的第一位置628E(参见图22A-22B和22G-22H)、缩回的第一位置628R(参见图22D-22E)、以及在延伸的第一位置628E和缩回的第一位置628R之间的一个或多个中间第一位置628I(参见图22C和22F)之间移动。类似地，第二触发器630设置成用于在伸出的第二位置630E(参见图22A-22C和22H)、缩回的第二位置630R(参见图22E-22F)、以及在伸出的第二位置630E和缩回的第二位置630R之间的一个或多个中间第二位置630I(参见图22D和22G)之间移动。
第一触发器和第二触发器628、630还均包括边缘表面670，其限定了凸缘区域672和推杆区域674。当触发器628、630处于其伸出位置628E、630E时，凸缘区域672通常设置在通道494内，并且被成形和设置成抵接、接合或以其他方式接触冲击器组件502的凸缘512，并且作为响应而促进围绕相应的触发器销632、634的枢转运动。凸缘区域672也可以具有弯曲和/或成角度的轮廓(参见图20)，以在通过与凸缘512的接合完全枢转时与通道494的弯曲轮廓互补。第一触发器和第二触发器628、630的推杆区域674成形为抵接第一推杆和第二推杆636、638的相应基部676，以便将第一触发器和第二触发器628、630的枢转运动转化为第一推杆和第二推杆636、638的轴向运动。在此，正如下面更详细描述的那样，第一推杆和第二推杆636、638分别以力传递关系插置在第一触发器和第二触发器628、630以及第一推杆传感器552A和第二推杆传感器552B之间，以便响应于相应触发器628、630远离它们的伸出位置628E、630E的移动而接合传感器552A、552B，这就允许确定凸缘512在通道494的第一和第二轴向通道端部494A、494B之间的相对轴向位置。
第一推杆和第二推杆636、638的基部676设置在相应的基部孔678内，所述基部孔678限定在从动壳体626的凸缘面654中，延伸成分别与第一触发器槽和第二触发器槽658、660连通，以便于与第一触发器和第二触发器628、630的推杆区域674抵接。第一推杆和第二推杆636、638还均包括从基部676轴向延伸的相应的杆680。第一推杆和第二推杆636、638的杆680延伸穿过形成在第一和第二座644、646中的相应杆孔682，并分别支撑在第一推杆和第二推杆636、638的基部676和第一和第二座644、646的边缘684之间的第一和第二弹簧640、642(或至少限制其运动)(参见图19B)。第一和第二座644、646的一部分、以及第一推杆和第二推杆636、638的杆680的一部分通过限定为纵向穿过歧管体652的座孔686延伸。在此，第一和第二保持件648、650安置于形成在相应的第一推杆和第二推杆636、638中的凹口688中，邻近第一推杆和第二推杆636、638的推杆端690，所述推杆端690相应地分别与第一推杆传感器552A和第二推杆传感器552B接合或以其他方式相互作用。这种构造保持第一推杆和第二推杆636、638，并且在一些实施例中，预加载在基部676和边缘684之间的第一和第二弹簧640、642，使得第一推杆和第二推杆636、638均分别独立地偏置成与第一触发器和第二触发器628、630接合。因此，第一触发器和第二触发器628、630在它们各自的伸出位置628E、630E和缩回位置628R、630R之间的枢转运动被转换成第一推杆和第二推杆636、638的推杆端690的轴向运动，该轴向运动可以通过推杆传感器552A、552B来感测或以其他方式确定。
现在参考图22A-22H和24A-24D，端部执行器440、假体P和手术部位S的第三实施例的某些部分用示意性轮廓描述，为了说明的目的，一些示意性轮廓用虚线和/或放大的几何形状示出。图22A-22H表示引导件504相对于冲击器组件502的各种位置，以便演示传感器子组件612的操作，正如下文更详细描述的那样。在此，为了清楚起见，假体P和手术部位S被一般性地表示，并且要重申的是本公开的各方面可以结合涉及各种类型的工件44和/或目标46的多种不同类型的手术过程来使用。
如图22A中清楚示出的那样，手术部位S限定了沿着轨迹T的目标参考点TRP，假体P限定了沿着冲击器组件502的冲击器轴线A1的工件参考点WRP，假体P可释放地附接到该冲击器组件502。在此，冲击器组件502也限定了沿着冲击器轴线A1的凸缘参考点FRP，该凸缘参考点设置在凸缘512的中心(例如，在限定冲击器接合表面488的球形轮廓的几何中心处)。类似地，引导件504沿着引导件轴线A2限定引导件参考点GRP，该引导件参考点GRP设置在通道494的中心(例如，在第一轴向通道端部和第二轴向通道端部494A、494B之间等距地间隔开)。
在图22A所示的示范性示例中，假体P被定位用于在冲击器轴线A1沿着轨迹T对准的情况下在手术部位S处进行冲击，以使得工件参考点WRP与目标参考点TRP间隔开，并且由工件参考点WRP限定的在冲击后的假体P的预期位置与目标参考点TRP重合。图22A-22B示出了工件参考点WRP与目标参考点TRP以第一工件至目标距离692A(本文表示为在公共坐标系(例如，定位器坐标系LCLZ)内的工件参考点WRP的坐标点与目标参考点TRP的坐标点之间的距离)间隔开。此外，图22A-22B还示出了凸缘参考点FRP与目标参考点TRP以第一凸缘至目标距离694A(本文表示为在公共坐标系(例如，定位器坐标系LCLZ)内的凸缘参考点FRP的坐标点与目标参考点TRP的坐标点之间的距离)间隔开。此外，图22B示出了引导件参考点GRP与目标参考点TRP以第一引导件至目标距离696A(本文表示为在公共坐标系(例如，定位器坐标系LCLZ)内的引导件参考点GRP的坐标点与目标参考点TRP的坐标点之间的距离)间隔开。虽然在此被描述为“点”，但可以设想，引导件参考点GRP、凸缘参考点FRP、目标参考点TRP和/或工件参考点WRP中的一个或多个能够以其他方式例如利用(譬如表示位置和取向的)坐标系来定义。
虽然在图22A-22B中没有示出，但是应当理解，图1中所示的引导件跟踪器60G、冲击器跟踪器60I和第一患者跟踪器60A展示了这样一种方式，其中引导件参考点GRP、凸缘参考点FRP和目标参考点TRP可以在定位器坐标系LCLZ(和/或一个或多个其他的公共坐标系)内被监测。在此，因为假体P被可释放地固定到冲击器组件502的接口484，所以能够理解的是，工件参考点WRP可以通过基于冲击器组件502和假体P之间的已知几何关系变换凸缘参考点FRP来确定。因此，在一些实施例中，导航系统50可以用于通过使用跟踪器60来监测定位器坐标系LCLZ内的引导件参考点GRP、凸缘参考点FRP、目标参考点TRP和工件参考点WRP。然而，还应当理解，可以采用各种跟踪技术，并且在某些应用中，将某些跟踪器60用于手术系统30的某些部件可能是不必要的或者是不切实际的。
作为非限制性示例，可以在不使用引导件跟踪器60G的情况下确定引导件参考点GRP，例如一并考虑引导件504和联接件38之间的已知几何关系基于机器人臂36的特定配置和布置来确定(例如，由关节处的传感器确定)。作为进一步的非限制性示例，虽然利用冲击器跟踪器60I有利地允许导航系统50监测相对于目标参考点TRP的工件参考点WRP，但是冲击器组件502的某些实施例(例如，如结合图22A-22H所示的实施例)可以省略冲击器跟踪器60I。在这种情况下，正如下文更详细描述的那样，可以利用一个或多个传感器552，以便通过基于冲击器组件502和引导件504之间的已知几何关系(其会导致与一个或多个传感器552的预定相互作用，以使一个或多个传感器552生成对冲击器组件502相对于引导件504以已知方式定位、布置或以其他方式定向进行指示的信号)变换引导件参考点GRP来确定凸缘参考点FRP(并且因此确定工件参考点WRP)，
图22A-24D示出了端部执行器440的第三实施例(以及本公开的其他实施例)的各个方面，包括如何使用联接到引导件504的一个或多个传感器552才能确定冲击器组件502的位置(或以其他方式响应位置的变化)。在本文结合图22A-24D描述的代表性实施例中，第一推杆传感器552A和第二推杆传感器552B被实现为瞬时开关，但是可以是其他的类型和配置，正如下面更详细描述的那样。然而，为了清楚和一致的目的，前文对图22A-24D的描述是基于第一推杆传感器552A可以在脱离的第一传感器状态S1A和接合的第一传感器状态S1B之间进行操作、以及基于第二推杆传感器552B可以在脱离的第二传感器状态S2A和接合的第二传感器状态S2B之间进行操作。
虽然下面将参照图22A-22H详细描述第一推杆传感器552A和第二推杆传感器552B的接合/脱离，但是图23也给出了分别由第一推杆传感器552A和第二推杆传感器552B生成的信号SN1、SN2的图形化表示，这些信号可以被传送到手术系统30的其他部分。在图23中，竖直线A、B、C、D、E、F、G和H分别对应于图22A、22B、22C、22D、22E、22F、22G和22H中所示的内容。此外，在图23中，单点划线表示脱离的第一传感器状态S1A和接合的第一传感器状态S1B之间的第一信号SN1(本文用水平线表示)，并且双点划线表示脱离的第二传感器状态S2A和接合的第二传感器状态S2B之间的第二信号SN2(本文也用水平线表示)。
在图22A中，引导件504被示出为与冲击器组件502水平间隔开，而图22B示出了引导件504已经被水平地向左移动，以便将冲击器组件502的轴486定位在引导件504的通道494内。更具体地，在图22B中，手术机器人32已经相对于手术部位S移动了引导件504，以便将引导件轴线A2与轨迹T对准。虽然在此未示出，但是应当理解，手术机器人32可以通过控制或以其他方式驱动机器人臂36来补偿手术部位S的移动，以便保持引导件轴线A2与轨迹T对准。
图22B示出了冲击器组件502的轴486，该轴486设置在引导件504的通道494内，其相应地垂直设置在假体P和冲击器组件502的凸缘512之间。如上所述，这种设置有利地允许外科医生独立于引导件504枢转、操纵或以其他方式处置冲击器组件502，并且一旦定位在通道494内，外科医生就可以沿着轨迹T使引导件504远离手术部位S并朝向凸缘512(例如，垂直地)移动。图22B(以及图22A)还示出了第一触发器628和第二触发器630，每个触发器都设置在它们各自的伸出位置628E、630E。为了清楚和一致的目的，除非另有说明，否则第一推杆传感器552A被认为在第一伸出位置628E脱离与第一触发器628的接合，并且被认为在第一缩回位置628R或者在中间的第一位置628I之一与第一触发器628接合。类似地，除非另有说明，否则第二推杆传感器552B被认为在第二伸出位置630E脱离与第二触发器630的接合，并且被认为在第二缩回位置630R或者在中间的第二位置630I之一与第二触发器630接合。换句话说，伸出位置628E、630E由不与冲击器组件502接合来限定，缩回位置628R、630R(以及中间位置628I、630I)由与冲击器组件502的凸缘512接合来限定。然而，可以设想其他的配置。
图22C示出了引导件504已经移动成使得引导件参考点GRP设置在第二引导件至目标距离696B处，并且冲击器组件502的凸缘512设置在引导件504的通道494内。换句话说，在这样的设置中，冲击器接合表面488抵接引导件接合表面498(此处未示出抵接)，并且引导件参考点GRP竖直地设置在凸缘参考点FRP下方。图22C还示出了冲击器组件502的凸缘512抵靠第一触发器628的凸缘区域672，作为响应，该第一触发器628已经围绕第一触发器销632枢转离开延伸的第一位置628E并到达中间的第一位置628I之一。这相应地将第一推杆636推向第一推杆传感器552A并与之接合(比较图22C和图22B)。然而，当以这种方式设置在第二导向至目标距离696B时，第二触发器630的凸缘区域672保持不与凸缘512抵接，并且保持设置在延伸的第二位置630E。因此，第二推杆638保持与第二推杆传感器552B脱离接合。因此，图23将第一信号SN1(在竖直线C处)示出为从脱离的第一传感器状态S1A移动到接合的第一传感器状态S1B，并且将第二信号SN2(在竖直线C处)示出为已经保持在脱离的第二传感器状态S2A。
图22D示出了引导件504已经移动成使得引导件参考点GRP设置在第三引导件至目标距离696C处，并且冲击器组件502的凸缘512进一步设置在引导件504的通道494中。同样地，在图22D中，引导件参考点GRP垂直设置在凸缘参考点FRP的下方。图22D还示出了冲击器组件502的凸缘512抵靠第一触发器628的凸缘区域672，作为响应，第一触发器628已经进一步围绕第一触发器销632枢转到缩回的第一位置628。这相应地将第一推杆636进一步推向第一推杆传感器552A并与之接合(比较图22D和图22C)。在此，应当理解的是，除了开关之外，其他类型的传感器552也可以用来生成代表推杆636、638的相对位置的模拟信号，而不是生成代表推杆636、638的接合/脱离的数字信号。可以设想其他的配置。然而，图22D还示出了冲击器组件502的凸缘512抵靠第二触发器630的凸缘区域672，作为响应，第二触发器630已经围绕第二触发器销634枢转远离延伸的第二位置630E并枢转到中间的第二位置630I之一。这相应地将第二推杆638推向第二推杆传感器552B并与之接合(比较图22D和图22C)。因此，图23将第一信号SN1(在竖直线D处)示出为保持在接合的第一传感器状态S1B，并将第二信号SN2(在竖直线D处)示出为从脱离的第二传感器状态S2A移动到接合的第二传感器状态S2B。
图22E示出了引导件504已经移动成使得引导件参考点GRP设置在第四引导件至目标距离696D处，并且冲击器组件502的凸缘512进一步设置在引导件504的通道494中。更具体地，在图22E中，引导件参考点GRP设置成与凸缘参考点FRP重合。图22E还示出了冲击器组件502的凸缘512抵靠第一触发器628的凸缘区域672，其基于第一触发器628和凸缘512的几何形状仍大体上保持与图22D所示相同的设置。由此，第一推杆636保持类似地设置成与第一推杆传感器552A接合(比较图22E和图22D)。图22E还示出了冲击器组件502的凸缘512抵靠第二触发器630的凸缘区域672，作为响应，第二触发器630已经进一步围绕第二触发器销634枢转到缩回的第二位置630。这样相应地将第二推杆638进一步推向第二推杆传感器552B并与之接合(比较图22E和图22D)。因此，图23将第一信号SN1(在竖直线E处)示出为保持在接合的第一传感器状态S1B，并将第二信号SN2(在竖直线E处)示出为保持在接合的第二传感器状态S2B。
图22F示出了引导件504已经移动成使得引导件参考点GRP设置在第五引导件至目标距离696E处，并且冲击器组件502的凸缘512进一步设置在引导件504的通道494中。更具体地说，在图22F中，引导件参考点GRP垂直地设置在凸缘参考点FRP的上方。图22F还示出了冲击器组件502的凸缘512抵靠第一触发器628的凸缘区域672，其已经开始围绕第一触发器销632枢转返回以远离缩回的第一位置628到达中间的第一位置628之一。由此，第一推杆636稍微缩回，但仍保持设置为与第一推杆传感器552A接合(比较图22F和图22E)。图22F还示出了冲击器组件502的凸缘512抵靠第二触发器630的凸缘区域672，其基于第二触发器630和凸缘512的几何形状仍大体上保持与图22E所示相同的布置。由此，第二推杆638保持类似地设置成与第二推杆传感器552B接合(比较图22F和图22E)。因此，图23将第一信号SN1(在竖直线F处)示出为保持在接合的第一传感器状态S1B，并且将第二信号SN2(在竖直线F处)示出为保持在接合的第二传感器状态S2B。
图22G示出了引导件504已经移动成使得引导件参考点GRP设置在第六引导件至目标距离696F处，并且冲击器组件502的凸缘512进一步设置在引导件504的通道494中。更具体地说，在图22G中，引导件参考点GRP垂直地设置在凸缘参考点FRP的上方。图22G还示出了冲击器组件502的凸缘512已经脱离与第一触发器628的抵接，第一触发器628已经围绕第一触发器销632完全枢转返回到第一伸出位置628E。由此，第一推杆636也已经缩回，并且现在设置成与第一推杆传感器552A脱离接合(比较图22G和图22F)。图22G还示出了冲击器组件502的凸缘512抵靠第二触发器630的凸缘区域672，其已经开始围绕第二触发器销634枢转返回以远离缩回的第二位置630R到达中间的第二位置630I之一。由此，第二推杆638稍微缩回，但仍然保持设置成与第二推杆传感器552B接合(比较图22G和图22F)。因此，图23将第一信号SN1(在竖直线G处)示出为已经从接合的第一传感器状态S1B移动到脱离的第一传感器状态S1A，并且将第二信号SN2(在竖直线G处)示出为已经保持在接合的第二传感器状态S2B。
图22H示出了引导件504已经移动成使得引导件参考点GRP被设置在第七引导件至目标距离696G处，并且冲击器组件502的凸缘512被稍微地设置在引导件504的通道494内而并未抵接。同样地，在图22H中，引导件参考点GRP垂直地设置在凸缘参考点FRP的上方。图22H还示出了冲击器组件502的凸缘512在第一伸出位置628E保持不与第一触发器628抵接。这样，第一推杆636也保持设置成与第一推杆传感器552A脱离接合(比较图22H和图22G)。图22H还示出了冲击器组件502的凸缘512已经脱离与第二触发器630的抵接，第二触发器630已经围绕第二触发器销634完全枢转返回到延伸的第二位置630E。这样，第二推杆638也已经缩回，并且现在设置成与第二推杆传感器552B脱离接合(比较图22H和图22G)。因此，图23将第一信号SN1(在竖直线H处)示出为保持在脱离的第一传感器状态S1A，并且将第二信号SN2(在竖直线H处)示出为已从接合的第二传感器状态S2B移动到脱离的第二传感器状态S2A。
如上所述，图23示出了分别由第一推杆传感器552A和第二推杆传感器552B针对图22A-22H所示的每个位置生成的第一信号SN1和第二信号SN2的图形化表示。信号SN1、SN2在本文被描述为包括各自的“方波”，其代表如上所述的脱离状态S1A、S2A和接合状态S1B、S2B之间的动作。然而，应当理解的是，信号SN1、SN2可以基于传感器552和/或传感器子组件612、引导件504和/或冲击器组件502的各种其他部件的特定配置等以其他的方式实现。作为非限制性示例，并且如前所述，可以设想，第一推杆传感器552A和/或第二推杆传感器552B可以配置为生成代表推杆636、638的相对位置的模拟信号。可以设想其他的配置。
继续参考图23，应当理解的是，竖直线A、B、C、D、E、F、G和H之间的水平间距是任意的。然而，每条竖直线A、B、C、D、E、F和G与第一信号SN1和第二信号SN2的交点对应于第一推杆传感器552A和第二推杆传感器552B的相应状态，这与图22A-22H的上述描述一致。在端部执行器440的该代表性实施例中，冲击器组件502的头部506太大而不能装配到引导件504的通道494中，从而外科医生必须将引导件504从手术部位S移开，以便使引导件接合表面498与冲击器接合表面488抵接。虽然本公开考虑了其他设置(例如，具有可以装配在通道494内的头部506)，但是应当理解，结合端部执行器440的第三实施例所示的图示配置使得当引导件504逐渐远离手术部位S移动时，在与第二触发器630和凸缘512抵接之前，冲击器组件502的第一触发器628和凸缘512之间发生抵接(依次比较图22B-22H)。因为手术系统30能够确定引导件504相对于手术部位S的设置，以便保持引导件轴线A2与轨迹T对准等，所以冲击器组件502相对于引导件504的位置可以通过将引导件504的已知位置与第一信号SN1和第二信号SN2的状态进行比较来确定，正如下文更详细描述的那样。
尽管冲击器组件502的图示实施例如上所述地配置成使得头部506不能进入引导件504的通道494，但是仍然可以设想冲击器组件502能够以其他方式配置，例如凸缘512与手柄508间隔开较窄的区域(例如，尺寸类似于轴486)，这样就可以通过开口496进入通道494。换句话说，凸缘512能够以不同于图22A-22H所示的方式进入通道494。在此，根据下面的后续描述应当理解，利用两个传感器552(例如，第一推杆传感器552A和第二推杆传感器552B)，这两个传感器552以预定的方式相对于彼此设置以限定图23所示的冲击范围698，这两个传感器也可以用于基于信号SN1、SN2中的哪一个首先改变状态来帮助确定凸缘512如何进入通道494。
因为端部执行器440的第三实施例的图示实施例配置成使得引导件504必须移动远离手术部位S，以便首先将凸缘512带入通道494，信号SN1、SN2这两者都处于它们各自的脱离状态S1A、S2A，这通常表示凸缘512位于引导件504上方，或者以在冲击器接合表面488和引导件接合表面498之间提供足够抵接的方式尚未完全定位在通道494内(例如，参见图22C)。
此外，处于接合的第一传感器状态S1B的第一信号SN1和处于脱离的第二传感器状态S2A的第二信号SN2通常表示凸缘512定位在引导件504的通道494内且在冲击器接合表面488和引导件接合表面498之间具有足够的抵接，并且还通常表示凸缘参考点FRP垂直地设置在引导件参考点GRP上方(参见图22D)。类似地，处于脱离的第一传感器状态S1A的第一信号SN1和处于接合的第二传感器状态S2B的第二信号SN2通常表示凸缘512定位在引导件504的通道494内且在冲击器接合表面488和引导件接合表面498之间具有足够的抵接，并且还通常表示凸缘参考点FRP垂直地设置在引导件参考点GRP下方(参见图22F)。然而，根据假体P、引导件504和/或冲击器组件502的具体构造，在开始冲击之前确保凸缘512进一步设置到通道494中可能是有利的。为此，第一信号SN1和第二信号SN1均处于它们各自的接合状态S1B、S2B通常表示凸缘512定位到通道494中足够远的位置以便启动冲击(例如，参见图22E)。在一些实施例中，处于它们各自的接合状态S1B、S2B的信号SN1、SN2这两者可以基于冲击器接合表面488和引导件接合表面498之间发生的抵接以及仅在凸缘参考点FRP与引导件参考点GRP之间分隔开的预定量的距离来限定冲击范围698。
因为引导件504相对于手术部位S的位置是已知的，并且可以随着时间的推移被监测或以其他方式被记录，所以手术系统30的一个或多个控制器(例如，机器人控制器52、导航控制器54等)或其他组件可以配置成监测信号SN1、SN2，以用于监测在脱离状态S1A、S2A和接合状态S1B、S2B之间的变化，并且可以在信号SN1、SN2中的任何一个发生变化时记录引导件504的位置。在此，基于引导件504和冲击器组件502的各种部件的已知几何参数，在图23中示出的状态变化作为在竖直线C、D、F和G附近出现的“阶跃”都可以表示引导件参考点GRP相对于凸缘参考点FRP的特定位置。此外，在图23中示出的状态变化作为在竖直线D和F附近出现的“阶跃”都可以表示冲击范围698的外部界限，以使得它们之间的差异对应于引导件参考点GRP与凸缘参考点FRP的重合对准(例如，如图22E所示)。
现在参考图24A，引导件504被示出以与上述图22E中相同的方式定位，其中引导件参考点GRP设置成与凸缘参考点FRP重合，并且冲击器轴线A1和引导件轴线A2均与由手术机器人32保持的轨迹T对准。在此，假体P也固定至冲击器组件502并在冲击之前定位在手术部位S。更具体地，图24A示出了工件参考点WRP在第一工件至目标距离692A处与目标参考点TRP间隔开，示出了凸缘参考点FRP在第一凸缘至目标距离694A处与目标参考点TRP间隔开，并且示出了引导件参考点GRP在第四引导件至目标距离696D处与目标参考点TRP间隔开。在此，第一凸缘至目标距离694A等于第四引导件至目标距离696D，原因在于冲击器组件502的凸缘512在引导件504的通道494内居中(换句话说，引导件参考点GRP和凸缘参考点FRP重合)。虽然没有详细描述，但应当理解的是，图24A也将两个推杆传感器552A、552B都示出为由它们各自的推杆636、638接合。
从图24A继续到图24B，引导件504没有移动，但是冲击器组件502和假体P已经响应于施加到头部506的冲击力F沿着轨迹T朝着手术部位S前进。在此，工件参考点WRP和凸缘参考点FRP也都移动得更靠近目标参考点TRP，使得工件参考点WRP以第二工件至目标距离692B与目标参考点TRP间隔开，并且使得凸缘参考点FRP以第二凸缘至目标距离694B与目标参考点TRP间隔开。冲击器组件502的运动还导致第一触发器628的凸缘区域672之间的抵接的变化，促使第一触发器628围绕第一触发器销632枢转，并且相应地使第一推杆636脱离与第一推杆传感器552A的接合(这与上面对图23的讨论一致)，也导致第一信号SN1处于脱离的第一信号状态S1A。在此，因为第二信号SN2保持在接合的第二信号状态S2B，所以引导件参考点GRP位于凸缘参考点FRP上方的某处，并且凸缘512保持与通道494抵接但是处于冲击范围698之外。
现在参考图24C，引导件504已经沿着轨迹T朝着手术部位S前进到第一信号SN1刚刚改变回到接合的第一信号状态S1B的点。更具体地，在图24C中，引导件参考点GRP现在与目标参考点TRP以第八引导件至目标距离696H间隔开，该第八引导件至目标距离696H小于第四引导件至目标距离696D。因为信号SN1、SN2都处于它们各自的接合信号状态S1B、S2B，所以凸缘512保持与通道494抵接并且也处于冲击范围698内。此外，因为引导件参考点GRP和目标参考点TRP都由手术系统监测(例如，经由机器人控制系统48和/或导航系统50)，并且因为冲击器组件502和引导件504配置成使得冲击范围698的外部界限基于如上所述的信号SN1、SN2的变化而已知，所以凸缘参考点FRP的位置可以相对于引导件参考点GRP来确定。
应当理解，上述构造还允许容易地确定第二凸缘至目标距离694B以及第二工件至目标距离692B。换句话说，在冲击器组件502和假体P已经响应于冲击力F的施加而沿着轨迹T朝向手术部位S前进之后(比较图24A-24B)，引导件504可以随后沿着轨迹T朝向手术部位S移动(比较图24B-24C)，直到信号SN1、SN2中的一个改变成指示凸缘512已经穿过冲击范围698(其对应于引导件参考点GRP和凸缘参考点FRP之间的已知位置关系)的已知外部界限之一为止。因此，这种构造允许基于例如第一工件至目标距离692A(参见图24A)和第二工件至目标距离692B(参见图24B-24D)之间的差异来确定假体P的位置变化。
现在参考图24D，引导件504已经沿着轨迹T朝向手术部位S进一步前进，以便将引导件参考点GRP与凸缘参考点FRP重新对准。更具体地，在图24C中，引导件参考点GRP现在与目标参考点TRP以第九引导件至目标距离696间隔开，该第九引导件至目标距离696小于第八引导件至目标距离696并且等于第二凸缘至目标距离694。在此，应当理解的是，凸缘512在冲击范围698的中间再次在通道494内居中，并且外科医生可以再次施加冲击力F以沿着轨迹T朝着手术部位S进一步推进假体P，直到工件参考点WRP与目标参考点TRP重合为止(未详细示出)。在一些实施例中，手术系统30可以配置成基于信号SN1、SN2的变化和/或基于来自其他类型的传感器(例如，力-扭矩传感器)的数据来感测冲击力F的施加。在此，应当理解，在检测到冲击力F的施加之后，手术机器人32可以沿着轨迹T推进引导件504，以便将引导件参考点GRP与凸缘参考点FRP重新对准和/或确定工件参考点WRP的位置变化。
举例来说，如果给定的外科手术过程导致外科医生必须通过用槌(未示出)连续多次敲击冲击器组件502的头部506来施加冲击力F，直到假体P在手术部位S处完全植入，则手术系统30可以配置成控制手术机器人32沿着轨迹T推进引导件504，并且基于目标参考点TRP和工件参考点WRP之间的差异，在每次连续敲击之后向外科医生呈现更新的“深度到目标”距离(例如，在图1中的输出设备66上显示的值)。这样就可以允许外科医生根据需要调节其施加的力F(例如，在下一次冲击期间施加更大或更小的冲击力F)。
如上所述，端部执行器440的第三实施例配置成使得凸缘512可以通过沿着轨迹T(并且沿着与其对准的轴线A1、A2)移动引导件504远离手术部位S而进入通道494。然而，头部506太大而不能进入通道494，把手510太大而不能穿过开口496，并且手柄508通常设置成太靠近凸缘512以允许凸缘512从相反方向进入通道494(例如，通过沿着轨迹T朝向凸缘512和手术部位S移动引导件504)。尽管如上所述可以设想冲击器组件502的其他配置，但是应该理解，将冲击器组件502配置成仅从一个方向进入通道494也可以允许结合图22A-24D所示的实施例描述的某些概念以其他的方式实施或者以其他不同的方式配置。作为非限制性示例，可以设想，能够使用单个触发器和传感器的设置(例如，类似于结合端部执行器40的第一实施例描述的传感器152和触发器154)，其中端部执行器配置成确保凸缘只能从一个方向进入通道。可以设想其他的配置。
再次参考图22A-22H，应当理解，手术机器人32可以配置成便于将引导件504朝向冲击器组件502移动，以便以多种不同的方式实现引导件轴线A2与轨迹T的初始对准。例如，手术机器人32可以配置成操作机器人臂36，以有助于引导件504的初始定向，使得引导件轴线A1在过于靠近手术部位S之前平行于轨迹T，或者使得当引导件504朝向手术部位S移动时，引导件轴线A1与轨迹T对准。手术机器人32还可以配置成操作机器人臂36，以便于将引导件504朝向冲击器组件502的轴486的预期位置移动(例如，朝向图22A所示的位置)。在一些实施例中，手术机器人32可以配置成使得外科医生能够通过推动引导件504来移动引导件504，并且能够利用触觉反馈(例如，吸引/排斥的触觉力)帮助基于虚拟对象、边界等来控制移动，以引导所述引导件轴线A2与轨迹T对准。
此外，应当理解的是，手术机器人32也能够以各种方式配置成便于沿着轨迹T移动引导件504，同时保持引导件轴线A2与轨迹T对准。例如，手术机器人32可以配置成操作机器人臂36，以便于引导件504远离手术部位S并沿着轨迹T移动，同时利用触觉反馈(例如，吸引力/排斥力)来帮助使引导件参考点GRP与凸缘参考点FRP初始对准(例如，参见图22E)和/或帮助在冲击过程中保持对准。在某些实施例中，手术机器人32配置成通过在槌击之间沿着轨迹推进引导件504而在冲击期间保持引导件参考点GRP与凸缘参考点FRP的对准，手术机器人32可以配置成阻止引导件504沿着轨迹T在一个或两个方向上的手动移动，直到满足某些条件，例如直到外科医生接合输入模块616的输入按钮622，此时手术机器人32可以相应地允许引导件504沿着轨迹T移动。在此，沿着轨迹T的移动可以仅限于引导件504的平移(并且还可以允许引导件504围绕轨迹T旋转)，直至到达引导件504可以被准确地从冲击器组件502移除的位置(例如，图22B所示的位置)，在此处，手术机器人32可以相应地允许引导件504远离轨迹T移动(例如到达图22A所示的位置)。可以设想其他的配置。
端部执行器的第四实施例总体上在图25A-28B中示出。根据下面的后续描述应当理解，该实施例与上述端部执行器40的第一实施例共用相似的结构和部件，以及相似的特征、优点和操作用途。因此，第四实施例的与第一实施例中的结构和部件相同或相对应的结构和部件在附图和以下描述中设置成用相同的附图标记增加700来表示。此外，第四实施例还与上述端部执行器240的第二实施例共用某些类似的结构和部件，以及类似的特征、优点和操作用途。因此，第四实施例的与第二实施例的结构和部件相同或以其他方式相对应的结构和部件在附图和以下描述中设置成用相同的附图标记增加500来表示。此外，第四实施例还与上述端部执行器440的第三实施例共用某些类似的结构和部件，以及类似的特征、优点和操作用途。因此，第四实施例的与第三实施例的结构和部件相同或以其他方式相对应的结构和部件在附图和以下描述中设置成用相同的附图标记增加300来表示。
端部执行器740的第四实施例总体上在图25A-28B中示出，并且类似于本文描述和图示的其他实施例。虽然端部执行器740的第四实施例和其他实施例之间的具体差异在下文中详细描述，但是为了清楚、一致和简洁的目的，实施例之间的大多数共同的结构和部件在下文中不再重新引入或重新描述。因此，除非下文另有说明，否则应该理解的是，上文对其他实施例的描述可以不受限制地通过引用结合到端部执行器740的第四实施例中。此外，应当理解，端部执行器740的第四实施例的各个方面也可以应用于本公开的其他实施例。
现在参考图25A，端部执行器740的第四实施例的冲击器组件802和引导件804被示出为彼此间隔开。在此，冲击器组件802与上面结合例如图16A-16B所示的第三实施例描述的冲击器组件502相同。虽然在该实施例中引导件804被不同地构造，正如下面更详细描述的那样，但是使引导件804与冲击器组件802接合的一般过程是相似的。在此，引导件804同样也配置成使得冲击器组件802的轴786能够穿过开口796并进入通道794(参见图25B)，并且引导件804然后能够朝向凸缘812移动(例如，沿着轨迹T远离手术部位S)，从而使冲击器接合表面788与引导件接合表面798抵接(参见图25C)，其中轴线A1、A2与由手术机器人32保持的轨迹T的对准通过限制器800实现。同样地，在本文中，取决于手术机器人32如何配置成控制引导件804的运动，通常也可以例如通过控制机器人臂36的一个或多个关节来执行引导件804和冲击器组件802之间的相对旋转，同时仍然保持引导件轴线A2与轨迹T的对准(参见图25D，与图25C比较)。
现在参考图26A-26B，结合端部执行器740的第四实施例示出的引导件804包括由第一本体部件1000和第二本体部件1002限定的不同构造的本体792，所述第一本体部件1000和第二本体部件1002通过紧固件874固定在一起。然而，本体792可操作地附接到安装件790(未详细示出)，以便于可释放地附接到手术机器人32的联接件38(参见图1)。虽然在该实施例中第一本体部件1000和第二本体部件1002协作以限定开口796，但是线圈组件1004通常包括通道794、引导件接合表面798和限制器800(或者以其他方式限定了它们的重要部分)，正如下文更详细描述的那样。
如图26B所示，本体部件1000、1002均限定了凹穴878的部分，在该实施例中，所述凹穴878类似地容纳传感器子组件912和输入模块916，并且还容纳线圈组件1004。虽然没有详细图示，但是输入模块916类似地包括支撑输入按钮922的输入框架920，该输入框架920通过紧固件874固定到引导件804的第一本体部件1000，并且设置成响应于外科医生的致动而接合输入传感器852I。输入传感器852I类似地联接到传感器壳体918，该传感器壳体918通过紧固件874固定到引导件804的第二本体部件1002。在该实施例中，电路板1006也联接到传感器壳体918，并且在其上支撑传感器控制器1008，该传感器控制器1008如下面更详细描述的那样有线联接到线圈组件1004，并且还可以设置成与手术系统30的各种组件(例如，机器人控制器52、导航控制器54等)通信(例如，有线或无线的电通信)。在一些实施例中，传感器控制器1008可以设置在其他位置，并且可以用手术系统30的其他部分来实现。
在该实施例中，线圈组件1004限定传感器852，该传感器852配置成确定凸缘812在第一和第二轴向通道端部794A、794B之间的相对位置。为此，线圈组件1004被实现为线性可变差动变压器(LVDT)线圈组件1004，其联接到邻近通道794的引导件804，正如下文更详细描述的那样。根据下面的后续描述应当理解，本公开考虑了LVDT线圈组件1004的各种配置。更具体地，一种类型的LVDT线圈组件1004在图28A-28B中示出，另一种类型的LVDT线圈组件1004在图28A-28B中示出。因为在图26A-28B中示出的LVDT线圈组件1004是相似的，所以在附图和下面的描述中使用相同的附图标记来指代每种类型所共有的结构和部件，并且具体的差异将予以详细描述并用附加的附图标记来标识。在此，图26A-29B中所示的LVDT线圈组件1004通常均包括线圈框架1010，该线圈框架1010支撑具有发射线圈1014、近侧接收线圈1016和远侧接收线圈1018的线圈装置1012，下面将更详细地描述其中的每一者。
继续参考图26B，在该第四实施例中，凹穴878的形状和设置使得当第一本体部件1000和第二本体部件1002固定在一起时将LVDT线圈组件1004牢固地容纳在凹穴中。凹穴878还配置成容纳线束1020(整体示出)，该线束1020在线圈装置1012和电路板1006之间延伸(例如，具有与传感器控制器1008通信的多条接线)。
LVDT线圈组件1004的线圈框架1010具有与由第一本体部件1000和第二本体部件1002限定的通道794的邻近指状件836的指状件端部838的部分互补的轮廓。换句话说，线圈框架1010具有大致C形的轮廓，该大致C形的轮廓在相对的第一和第二框架端部1010A、1010B之间沿着引导件轴线A2垂直地延伸，所述第一和第二框架端部1010A、1010B分别设置成邻近由第一本体部件1000和第二本体部件1002限定的第一和第二轴向通道端部794A、794B。
如上所述，线圈框架1010限定了通道794的至少一部分(例如，在第一和第二框架端部1010A、1010B之间延伸的部分)，其类似地具有连续且大致圆柱形的C形轮廓。因此，线圈框架1010还限定了以公共半径842与引导件轴线A2间隔开的引导件接合表面798的部分。此外，所示的线圈框架1010还限定了限制器800的部分(例如，指状件836的部分)，其包括弧形表面840的至少一部分，该弧形表面840在此也以公共半径842与引导件轴线A2间隔开(参见图27A；未详细示出)。然而，在该实施例中，由线圈框架1010限定的限制器800的指状件836的部分不限定指状件端部838，并且如下文更详细解释的那样，不限定开口796。相反地，第一本体部件1000和第二本体部件1002的指状件端部838限定了引导件804的开口796。另一方面，由线圈框架1010限定的限制器800的指状件836的部分均包括各自的框架指状件端部1022，它们彼此间隔开以限定比在所示的实施例中由第一本体部件1000和第二本体部件1002限定的开口796更宽的框架开口1024。然而，应当理解，可以设想其他的配置。
在所示的实施例中，线圈框架1010限定了各种槽，这些槽支撑线圈装置1012并且通常限定了线圈1014、1016、1018的形状和设置。虽然本公开设想了槽的其他配置，但是图27A-28B所示的线圈框架1010通常都限定了第一近侧接收绕组槽1026、第二近侧接收绕组槽1028、第一远侧接收绕组槽1030、第二远侧接收绕组槽1032、第一发射绕组槽1034、第二发射绕组槽1036、接入路由槽1038、第一连接槽1040和第二连接槽1042。图28A-28B所示的线圈框架1010还限定了第三连接槽1044和第四连接槽1046。
绕组槽1026、1028、1030、1032、1034、1038均在线圈框架1010中形成为弧形凹槽，该弧形凹槽在第一和第二框架端部1010A、1010B之间(例如，沿着引导件轴线A2)彼此垂直地间隔开，以便将线圈1014、1016、1018彼此隔离。接入路由槽1038在第一和第二框架端部1010A、1010B之间形成在线圈框架1010中，延伸穿过(例如，连通)每个绕组槽1026、1028、1030、1032、1034、1038。虽然没有详细示出，但是接入路由槽1038可以设置成用以帮助将线圈1014、1016、1018的端部(例如，经由线束1020)路由到电路板1006。第一和第二连接槽1040、1042延伸穿过(例如，连通)每个绕组槽1026、1028、1030、1032、1034、1038。如图28所示，第三和第四连接槽1044、1046也在第一和第二框架端部1010A、1010B之间形成在线圈框架1010中，但是仅延伸穿过(例如，连通)第一和第二发射绕组槽1034、1036(比较图27A和28A)。这是基于连接槽1040、1042、1044、1046相对于彼此以及相对于框架指状件端部1022的接近度，正如下文更详细描述的那样。在图示的实施例中，连接槽1040、1042、1044、1046还限定了邻近绕组槽1026、1028、1030、1032、1034、1038(或者形成为绕组槽1026、1028、1030、1032、1034、1038的一部分)的钩1048。根据下面对线圈1014、1016、1018的后续描述应当理解，钩1048可以设置成便于在各种槽内进行布线、缠绕或以其他方式形成接线，以确保线圈1014、1016、1018的适当构造(以及它们之间的间隔)。
尽管出于说明的目的，线圈1014、1016、1018在各附图中被一般性地示出，但是应当理解，每个线圈1014、1016、1018通常包括各自的绕组，所述绕组已经以预定的方式在特定的绕组槽1026、1028、1030、1032、1034、1038和连接槽1040、1042、1044、1046中被缠绕成环，正如下文更详细描述的那样。本领域普通技术人员应当理解，线圈1014、1016、1018可以包括各种尺寸、以各种卷绕量等缠绕的绕组。正如图27B和28B清楚示出的那样，线圈1014、1016、1018中的每一个通常包括相应的近侧线圈部分1050、远侧线圈部分1052、第一连接部分1054和第二连接部分1056，其中的每一个都代表连续线环或绕组的“部段”。
现在参考图27A-27B中示出的LVDT线圈组件1004，在该实施例中，线圈装置1012配置成使得近侧接收线圈1016邻近第一框架端部1010A设置，远侧接收线圈1018邻近第二框架端部1010B设置，并且发射线圈1014垂直地设置在接收线圈1018之间。因此，图27A所示的线圈框架1010被限定成第一近侧接收绕组槽1026最靠近第一框架端部1010A，随后依次是第二近侧接收绕组槽1028、第一发射绕组槽1034、第二发射绕组槽1036、第一远侧接收绕组槽1030和第二远侧接收绕组槽1032。
因此，对于图27A-27B所示的线圈装置1012：近侧接收线圈1016沿着第一近侧接收绕组槽1026、第一连接槽1040、第二近侧接收绕组槽1028、第二连接槽1042、返回到第一近侧接收绕组槽1026并照此重复而缠绕成环；发射线圈1014沿着第一发射绕组槽1034、第一连接槽1040、第二发射绕组槽1036、第二连接槽1042、返回到第一发射绕组槽1034并照此重复而缠绕成环；并且远侧接收线圈1018沿着第一远侧接收绕组槽1030、第一连接槽1040、第二远侧接收绕组槽1032、第二连接槽1042、返回到第一远侧接收绕组槽1030并照此重复而缠绕成环。当以这种方式配置时，图27A-27B中示出的线圈装置1012包括用于每个线圈1014、1016、1018的基本相似的近侧线圈部分1050，以及用于每个线圈1014、1016、1018的基本相似的远侧线圈部分1052(也与近侧线圈部分1050基本相似)。在此，发射线圈1014的第一和第二连接部分1054、1056也基本上彼此相似，但是不同于接收线圈1016、1018的第一和第二连接部分1054、1056。更具体地，近侧接收线圈1016的第一连接部分1054基本上类似于其第二连接部分1056，并且远侧接收线圈1016的第一和第二连接部分1054、1056也基本上类似。
现在参考图27B，在该实施例中，发射线圈1014基本上等距离地设置在接收线圈1016、1018之间。在此，接收线圈1016、1018具有彼此基本相同的配置，但是不同于发射线圈1014。更具体地，发射线圈1014的线圈部分1050、1052沿着引导件轴线A2比接收线圈1016、1018的线圈部分1050、1052彼此间隔得更远。换句话说，发射线圈1014的连接部分1054、1056大于接收线圈1016、1018的连接部分1054、1056。如上所述，在该说明性实施例中，每个线圈1014、1016、1018的近侧和远侧线圈部分1050、1052基本上彼此相似，相似之处在于它们都包括围绕引导件轴线A2朝向开口796延伸的弧形轮廓(例如，延伸至第一和第二连接槽1040、1042)。
现在参考图28A-28B中示出的LVDT线圈组件1004，在该实施例中，线圈装置1012配置成使得发射线圈1014邻近第一框架端部1010A以及第二框架端部1010B设置，其中接收线圈1016、1018被设置在发射线圈1014内，近侧接收线圈1016设置成与第二框架端部1010B相比更靠近第一框架端部1010A，并且远侧接收线圈1018设置成与第一框架端部1010A相比更靠近第二框架端部1010B。因此，图28A所示的线圈框架1010被限定为第一发射绕组槽1034最靠近第一框架端部1010A，随后依次是第一近侧接收绕组槽1026、第二近侧接收绕组槽1028、第一远侧接收绕组槽1030、第二远侧接收绕组槽1032和第二发射绕组槽1036。
因此，对于图28A-28B所示的线圈装置1012：近侧接收线圈1016沿着第一近侧接收绕组槽1026、第一连接槽1040、第二近侧接收绕组槽1028、第二连接槽1042、返回到第一近侧接收绕组槽1026并照此重复而缠绕成环；发射线圈1014沿着第一发射绕组槽1034、第三连接槽1044、第二发射绕组槽1036、第四连接槽1046、返回到第一发射绕组槽1034并照此重复而缠绕成环；并且远侧接收线圈1018沿着第一远侧接收绕组槽1030、第一连接槽1040、第二远侧接收绕组槽1032、第二连接槽1042、返回到第一远侧接收绕组槽1030并照此重复而缠绕成环。
当以这种方式配置时，图28A-28B中示出的线圈装置1012包括用于每个接收线圈1016、1018的基本相似的近侧线圈部分1050，以及用于每个接收线圈1016、1018的基本相似的远侧线圈部分1052(其也基本类似于接收线圈1016、1018的近侧线圈部分1050)。此外，发射线圈1014的近侧线圈部分1050基本类似于发射线圈1014的远侧线圈部分1052，但是在该实施例中，发射线圈1014的线圈部分1050、1052不同于接收线圈1016、1018的线圈部分1052。在此，发射线圈1014的第一和第二连接部分1054、1056也基本彼此相似，但是不同于接收线圈1016、1018的第一和第二连接部分1054、1056。更具体地，近侧接收线圈1016的第一连接部分1054基本类似于其第二连接部分1056，以及远侧接收线圈1016的第一和第二连接部分1054、1056。
现在参考图28B，在该实施例中，发射线圈1014设置成使得接收线圈1016、1018被设置在发射线圈1014的“内部”，基本上彼此等距地间隔开。在此，近侧接收线圈1016的近侧线圈部分1050以基本上等同于远侧接收线圈1018的远侧线圈部分1052如何与发射线圈1014的远侧线圈部分1052间隔开的方式与发射线圈1014的近侧线圈部分1050间隔开。在此，接收线圈1016、1018也具有彼此基本相同的配置，但是不同于发射线圈1014。更具体地，发射线圈1014的线圈部分1050、1052沿着引导件轴线A2比接收线圈1016、1018的线圈部分1050、1052彼此间隔得更远。换句话说，发射线圈1014的连接部分1054、1056大于接收线圈1016、1018的连接部分1054、1056。然而，可以设想其他的配置。
在该说明性实施例中，每个接收线圈1016、1018的近侧线圈部分1050和远侧线圈部分1052基本上彼此相似，相似之处在于它们都包括围绕引导件轴线A2朝向开口796(例如，在第一和第二连接槽1040、1042之间)延伸的弧形轮廓，但是不同于发射线圈1014的近侧线圈部分1050和远侧线圈部分1052。在此，发射线圈1014的近侧线圈部分1050和远侧线圈部分1052基本上彼此相似，相似之处在于它们都包括围绕引导件轴线A2朝向开口796(例如，在第三和第四连接槽1044、1046之间)延伸的弧形轮廓。然而，由于第三和第四连接槽1044、1046相对于第一和第二连接槽1040、1042的设置方式，因此发射线圈1014的近侧和远侧线圈部分1050、1052比接收线圈1016、1018的近侧和远侧线圈部分1050、1052朝向开口796延伸得更远。
通常，参考图25A-28B，本领域普通技术人员将会理解，本文描述和示出的LVDT线圈组件1004的线圈1014、1016、1018被成形和设置成当垂直于引导件轴线A2观察时以弧形轮廓围绕引导件轴线A2朝向开口796延伸。换句话说，线圈部分1050、1052都是弧形的(例如，通常为C形和/或U形)，并且设置成包围引导件轴线A2而不会阻碍或穿过开口796。此外，线圈1014、1016、1018中的每一个的连接部分1054、1056被成形和设置成在它们各自的线圈部分1050、1052之间延伸，并且仅出于说明的目的被示出为具有大致圆柱形的轮廓。在此，应当理解，限定线圈1014、1016、1018的环形绕组可以限定各种弯曲轮廓，原因在于绕组是环形的、缠绕的或以其他方式设置为形成线圈1014、1016、1018。因此，应当理解，线圈1014、1016、1018能够以与本公开一致的多种不同方式配置。
不管线圈1014、1016、1018的具体配置和设置如何，LVDT线圈组件1004都配置成便于确定冲击器组件802在引导件804的通道794内的存在。更具体地，LVDT线圈组件1004配置成确定凸缘812在通道794的第一和第二轴向通道端部794A、794B之间的相对轴向位置。为此，传感器控制器1008通常设置成与线圈1014、1016、1018中的每一个电连通，并且可以配置成向发射线圈1014产生(或以其他方式传送)发射信号(例如，交流电流)，以便产生电磁场，该电磁场在接收线圈1016、1018中感生电压，以生成可以由传感器控制器1008监测的接收信号(例如，接收线圈1016、1018两端的差分电压)。应当理解，前述内容是说明性的示例，并且可以设想其他的配置。作为非限制性示例，手术系统30的多个不同部件可以用于产生发射信号和/或监测接收信号。
由于接收线圈1016、1018的设置方式(例如以相对于引导件参考点GRP的相同方式)和配置方式(例如具有相同数量的绕组并且彼此串联连接)，因此当铁磁性对象等距地设置在接收线圈1016、1018之间时，在每个接收线圈1016、1018中感应的电压抵消，但是当该铁磁性对象远离一个接收线圈并且朝向另一个接收线圈移动时，该感应电压改变。在此，例如，冲击器组件802的凸缘812可以由铁磁材料制成(或者可以包括铁磁插入物，未示出)，并且可以被成形和设置成使得当凸缘参考点FRP与引导件参考点GRP重合时，经由发射线圈1014在接收线圈1016、1018中感应的电压抵消。然而，引导件804和冲击器组件802之间的相对运动必然会使凸缘参考点FRP与引导件参考点GRP不重合。在此，如果凸缘812远离近侧接收线圈1016并朝向远侧接收线圈1018移动，则接收信号将以与凸缘812的位置变化相关的方式变化并响应。类似地，如果凸缘812远离远侧接收线圈1018并朝向近侧接收线圈1016移动，接收信号将以与凸缘812的位置变化相关的方式变化并响应，但是接收信号将相位相反。换句话说，接收信号的幅值可以用来确定凸缘参考点FRP已经从引导件参考点GRP移动了多远，并且接收信号的相位(例如，与发射信号的相位相比)可以用来确定凸缘参考点FRP已经从引导件参考点GRP向哪个方向移动。因此，LVDT线圈组件1004可以用于以类似于上文结合端部执行器440的第三实施例所述的方式来确定凸缘812在第一轴向通道端部和第二轴向通道端部794A、794B之间的相对轴向位置。
本公开还涉及一种沿着由手术机器人32保持的轨迹T在手术部位S处冲击假体P的方法。该方法包括不同的步骤，包括提供冲击器组件102、302、502、802，该冲击器组件具有：头部106、306、506、806；接口84、284、484、784；沿着冲击器轴线A1在头部106、306、506、806和接口84、284、484、784之间延伸的轴86、286、486、786；以及冲击器接合表面884。该方法还包括以下步骤：将假体P附接到冲击器组件102、302、502、802的接口84、284、484、784，并提供引导件104、304、504、804，所述引导件具有安装件90、290、490、790，通道94、294、494、794沿着引导件轴线A2延伸并限定开口96、296、496、796，引导件结合表面98、298、498、798，以及限制器100、300、500、800。
该方法还包括以下步骤：将引导件104、304、504、804的安装件90、290、490、790附接到手术机器人32，相对于由手术机器人32保持的轨迹T对准和/或移动引导件104、304、504、804。该方法还包括以下步骤：定位冲击器组件102、302、502、802以将假体P安置在手术部位S处，使冲击器组件102、302、502、802关节运动，以使轴86、286、486、786穿过引导件104、304、504、804的开口96、296、496、796朝向通道94、294、494、794移动，并且使冲击器组件102、302、502、802的冲击器接合表面88、288、488、788与引导件104、304、504、804的引导件接合表面98、298、498、798抵接，以将冲击器轴线A1与引导件轴线A2对准。此外，该方法包括以下步骤：相对于冲击器组件102、302、502、802移动引导件104、304、504、804的限制器100、300、500、800，以保持轴线A1、A2沿着轨迹T同轴对准且冲击器接合表面88、288、488、788抵接引导件接合表面98、298、498、798，并且向冲击器组件102、302、502、802的头部106、306、506、806施加冲击力F以冲击手术部位S处的假体P。
在上述方法中，应当理解的是，某些步骤可以基于端部执行器40、240、440、740的具体配置等在顺序和/或定义上有所变化。作为非限制性说明，对于本文描述的端部执行器40的第一实施例，使冲击器接合表面88与引导件接合表面98抵接以及移动限制器100的步骤可以进一步定义为沿着轨迹T移动引导件104并远离假体P，从而使凸缘112与通道94的第一轴向通道端部94A抵接，并且继续沿着轨迹T移动引导件104，直到凸缘112位于第一和第二轴向通道端部94A、94B之间的通道94内。另一方面，对于本文所述的端部执行器240的第二实施例，这些相同的步骤可以被不同地限定，例如通过枢转邻近手术部位S的冲击器组件302以使轴286移动成与闩锁364的凸轮部分384接合，从而穿过开口296，并且使轴286与引导件接合表面298和保持面382抵接。在此，应当理解，轴286和闩锁364之间的接触导致限制器300相对于冲击器组件302移动，原因在于闩锁364顺序地从第一闩锁位置364A(此时轴286开始接触凸轮部分384)移动到第二闩锁位置364B(此时轴286穿过开口296)，并且返回到第一闩锁位置364A(响应于由偏置元件380施加在闩锁364上的力)。然而，应当理解，可以设想其他的配置。
这样，本文描述的方法、手术系统30和端部执行器40、240、440、740提供了与用于执行大量的手术技术和手术过程的手术机器人32相关的显著优点。特别地，由端部执行器40、240、440、740提供的对准和可释放的附接允许外科医生设定轨迹T并用假体P接近手术部位S，而不需要将机器人臂36移动离开轨迹T，并且不需要对患者身体B和/或手术部位S自身进行显著的操作。此外，应当理解，可以利用端部执行器40、240、440、740和/或手术系统30的实施例的传感器152、352、552、852和其他部件的各种设置(包括但不限于机器人控制系统48、导航系统50、传感器子组件612、912、从动子组件614和LVDT线圈组件1004)，以多种不同的方式来帮助保持引导件参考点GRP与凸缘参考点FRP的对准。此外，本公开的各个方面可以用于帮助确定凸缘112、312、512、812或冲击器组件102、302、502、802的另一部分沿着通道94、294、494、794的相对轴向位置，这相应地可以用于监测假体P相对于手术部位S的位置，而无需将跟踪器60联接到冲击器组件102、302、502、804。
此外，尽管在此描述的引导件104、304、504、804和冲击器组件102、302、502、802的各个方面为涉及假体冲击的手术过程提供了显著的优点，但是本领域普通技术人员应当理解，由端部执行器40、240、440、740提供的对准和可释放附接的优点对于多种手术过程以及各种类型的手术器械、工具等都是有益的，以便于定位、引导、控制、监测和/或限制多种不同类型的假体P、手术工具、器械、工件等的运动。
本领域普通技术人员应当理解，本文描述和示出的实施例的各方面可以互换或以其他方式组合。
还应当理解，术语“包括”具有与术语“包含”相同的含义。此外，应当理解，本文使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等术语来区分某些结构特征和部件，以用于清楚和一致的非限制性说明目的。
在前面的描述中已经讨论了几种配置。然而，本文讨论的配置并不旨在穷举或将本公开限制到任何特定的形式。所使用的术语应理解为在本质上是描述性而不是限制性的用于。根据上述教导，许多变型和修改都是可行的，并且本发明能够以与具体描述的内容不同的方式来实施。

Claims (31)

1.一种用于沿着由手术机器人保持的轨迹在手术部位处冲击假体的端部执行器，所述端部执行器包括：
冲击器组件，所述冲击器组件包括设置成接收冲击力的头部、适于可释放地附接到假体的接口、在所述头部和所述接口之间沿着冲击器轴线延伸的轴、以及设置在所述头部和所述接口之间的冲击器接合表面；以及
适于附接到手术机器人的引导件，所述引导件包括：沿着引导件轴线延伸并限定开口的通道，所述开口设置成接收所述冲击器组件的所述轴的一部分；成形为抵接所述冲击器接合表面的引导件接合表面；以及限制器，所述限制器用以保持所述冲击器接合表面与所述引导件接合表面的抵接，并且便于实现所述冲击器轴线和所述引导件轴线与由手术机器人保持的轨迹的同轴对准。
2.根据权利要求1所述的端部执行器，还包括传感器，所述传感器联接到所述引导件以确定所述冲击器组件与所述通道的接合。
3.根据权利要求2所述的端部执行器，其中所述引导件的所述通道在第一轴向通道端部和第二轴向通道端部之间延伸；并且
其中所述传感器还配置成确定所述冲击器组件在所述第一轴向通道端部和所述第二轴向通道端部之间的相对轴向位置。
4.根据权利要求2-3中任一项所述的端部执行器，其中所述冲击器组件还包括联接到所述轴的凸缘，由所述凸缘限定所述冲击器接合表面。
5.根据权利要求4所述的端部执行器，还包括联接到所述引导件的触发器，所述触发器设置成与所述传感器连通并且设置成用于在伸出位置和缩回位置之间移动，所述伸出位置通过不与所述冲击器组件接合而限定，所述缩回位置通过与所述冲击器组件的所述凸缘接合而限定。
6.根据权利要求5所述的端部执行器，还包括推杆，所述推杆以力传递关系插置在所述触发器和所述传感器之间，以响应于所述触发器远离所述伸出位置的移动而接合所述传感器。
7.根据权利要求4所述的端部执行器，其中所述传感器包括线性可变差动变压器(LVDT)线圈组件，所述线性可变差动变压器线圈组件在所述通道附近联接到所述引导件。
8.根据权利要求7所述的端部执行器，其中所述线性可变差动变压器线圈组件包括具有弧形轮廓的至少一个线圈，所述弧形轮廓围绕所述引导件轴线朝向所述开口延伸。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的端部执行器，其中所述冲击器组件还包括联接到所述轴的凸缘，由所述凸缘限定所述冲击器接合表面；并且
其中所述冲击器组件的所述轴具有第一周长，并且所述凸缘具有大于所述第一周长的第二周长。
10.根据权利要求9所述的端部执行器，其中所述引导件的所述开口设置成当所述引导件沿轴向设置在所述冲击器组件的所述凸缘和所述接口之间时允许所述冲击器组件的所述轴穿过所述开口。
11.根据权利要求9-10中任一项所述的端部执行器，其中所述限制器包括一对弧形表面，当所述引导件接合表面抵接所述冲击器接合表面时，所述一对弧形表面设置成接触所述凸缘。
12.根据权利要求11所述的端部执行器，其中所述限制器的所述弧形表面与所述引导件的所述引导件接合表面基本上是连续的。
13.根据权利要求11-12中任一项所述的端部执行器，其中所述限制器的所述弧形表面和所述引导件的所述引导件接合表面均以共同的半径与所述引导件轴线间隔开。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的端部执行器，其中所述限制器的所述弧形表面和所述引导件的所述引导件接合表面协作以限定共同的弧，所述共同的弧具有围绕所述引导件轴线以大于180度的弧参考角彼此径向间隔开的第一弧端部和第二弧端部。
15.根据权利要求9-14中任一项所述的端部执行器，其中所述冲击器组件还包括沿轴向设置在所述凸缘和所述接口之间的渐缩部，所述渐缩部在所述凸缘和所述轴之间过渡，以响应于当所述引导件在所述轴设置在所述通道内的情况下移动远离手术部位时在所述渐缩部和所述引导件之间发生的接触而将所述凸缘引导到所述引导件的所述通道内。
16.根据权利要求9-15中任一项所述的端部执行器，其中所述冲击器组件的所述凸缘具有限定所述冲击器接合表面的大致球形轮廓。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的端部执行器，其中所述通道具有限定所述引导件接合表面的大致C形轮廓。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的端部执行器，其中所述冲击器组件的所述轴具有大致圆柱形的轮廓。
19.根据权利要求1所述的端部执行器，其中所述冲击器组件的所述轴限定所述冲击器接合表面。
20.根据权利要求19所述的端部执行器，其中所述引导件的所述限制器还包括能够在第一闩锁位置和第二闩锁位置之间移动的闩锁，
在所述第一闩锁位置中，所述限制器阻止所述冲击器组件移出所述开口，以保持所述冲击器接合表面与所述引导件接合表面的抵接；
在所述第二闩锁位置中，所述限制器允许所述冲击器组件移动经过所述开口。
21.根据权利要求20所述的端部执行器，其中所述闩锁在所述第一闩锁位置中至少部分地横跨所述引导件的所述通道，以阻止所述冲击器组件的所述轴移出所述开口。
22.根据权利要求20-21中任一项所述的端部执行器，其中所述闩锁包括保持面，所述保持面设置成在所述第一闩锁位置中接合所述冲击器组件的所述轴。
23.根据权利要求20-22中任一项所述的端部执行器，其中所述限制器还包括偏置元件，所述偏置元件插置在所述闩锁和所述引导件之间以将所述闩锁推向所述第一闩锁位置。
24.根据权利要求20-23中任一项所述的端部执行器，其中所述闩锁包括凸轮部分，所述凸轮部分背离所述引导件接合表面并且设置成抵接所述冲击器组件的一部分，以便将所述闩锁朝向所述第二闩锁位置移动，以允许所述冲击器组件的所述轴穿过所述引导件的所述开口，从而使所述冲击器接合表面与所述引导件接合表面抵接。
25.根据权利要求20-24中任一项所述的端部执行器，其中所述闩锁包括释放部分，所述释放部分设置成用于由用户致动，以将所述闩锁从所述第一闩锁位置朝向所述第二闩锁位置移动，从而允许所述冲击器组件的所述轴从所述引导件的所述开口送出。
26.根据权利要求20-25中任一项所述的端部执行器，其中所述引导件接合表面具有大致U形的轮廓；并且
其中所述冲击器组件的所述轴的圆柱形部分限定所述冲击器接合表面。
27.一种用于沿着由手术机器人保持的轨迹冲击假体的冲击器组件，所述手术机器人包括具有C形通道的引导件，所述C形通道限定由开口界定的沿所述轨迹的方向延伸的引导件接合表面，所述冲击器组件包括：
设置成接收冲击力的头部；
适于可释放地附接到假体的接口；
在所述头部和所述接口之间沿着冲击器轴线延伸的轴，所述轴成形为穿过引导件的开口；以及
在所述头部和所述接口之间联接到所述轴的凸缘，所述凸缘限定冲击器接合表面，所述冲击器接合表面成形为抵接并且可旋转地接合引导件接合表面，以同时允许所述冲击器组件相对于引导件旋转并且便于实现所述冲击器轴线与由手术机器人保持的轨迹的同轴对准。
28.一种适用于附接到手术机器人且配置成沿着由手术机器人保持的轨迹支撑冲击器组件的引导件，所述冲击器组件适于冲击假体并且具有冲击器接合表面和沿着冲击器轴线延伸的轴，所述引导件包括：
适于附接到手术机器人的安装件；
本体，所述本体可操作地附接到所述安装件并且具有沿着引导件轴线延伸的通道，所述通道限定开口，所述开口设置成接收穿过其中的冲击器组件的轴的一部分；
引导件接合表面，所述引导件接合表面成形为抵接冲击器接合表面；以及
限制器，所述限制器用以保持所述引导件接合表面与冲击器接合表面的抵接并且便于实现引导件轴线与冲击器轴线以及与由手术机器人保持的轨迹的同轴对准。
29.一种用于将工件沿着由手术机器人保持的轨迹定位在目标处的端部执行器，所述端部执行器包括：
第一组件，所述第一组件包括近端、具有适于可释放地附接到工件的接口的远端、在所述近端和所述远端之间沿着第一轴线延伸的轴、以及设置在所述近端和所述远端之间的第一接合表面；以及
第二组件，所述第二组件包括：适于附接到手术机器人的安装件；引导件，所述引导件可操作地附接到安装件并且包括沿着第二轴线延伸并限定开口的通道，所述开口设置成接收所述第一组件的所述轴的一部分；成形为抵接所述第一接合表面的第二接合表面；以及限制器，所述限制器用以保持所述第一接合表面与所述第二接合表面的抵接并且便于实现所述第一轴线和第二轴线与由手术机器人保持的轨迹的同轴对准。
30.一种用于将工件沿着由手术机器人保持的轨迹定位在目标处的端部执行器，所述端部执行器包括：
第一组件，所述第一组件包括近端、具有适于可释放地附接到工件的接口的远端、在所述近端和所述远端之间沿着第一轴线延伸的轴、以及设置在所述近端和所述远端之间的凸缘，由所述凸缘限定第一接合表面；以及
第二组件，所述第二组件包括：适于附接到手术机器人的安装件；可操作地附接到安装件并且包括限定第二接合表面的通道的引导件，所述第二接合表面成形为抵接所述第一接合表面，所述通道在第一轴向通道端部和第二轴向通道端部之间沿着第二轴线延伸并且限定开口，所述开口设置成接收所述第一组件的所述轴的一部分；限制器，所述限制器用以保持所述第一接合表面与所述第二接合表面的抵接并且便于实现所述第一轴线和第二轴线与由手术机器人保持的轨迹的同轴对准；以及传感器，所述传感器联接到所述引导件以确定所述凸缘在所述第一轴向通道端部和所述第二轴向通道端部之间的相对轴向位置，所述传感器包括线性可变差动变压器(LVDT)线圈组件，所述线性可变差动变压器线圈组件具有围绕所述引导件轴线朝向所述开口延伸的至少一个线圈。
31.一种沿着由手术机器人保持的轨迹在手术部位处冲击假体的方法，所述方法包括：
提供冲击器组件，所述冲击器组件具有头部、接口、在头部和接口之间沿着冲击器轴线延伸的轴、以及冲击器接合表面；
提供引导件，所述引导件具有沿着引导件轴线延伸并限定开口的通道、引导件接合表面和限制器；
定位冲击器组件以将假体安置在手术部位处；
将冲击器组件的轴通过引导件的开口定位到通道中；
使冲击器组件的冲击器接合表面与引导件的引导件接合表面抵接；
相对于冲击器组件移动引导件的限制器，以保持冲击器接合表面与引导件接合表面的抵接；
将冲击器轴线和引导件轴线与由手术机器人保持的轨迹同轴地对准；以及
向冲击器组件的头部施加冲击力，以沿着由手术机器人保持的轨迹在手术部位处冲击假体。
CN201980010388.4A 2018-01-26 2019-01-25 用于冲击由手术机器人引导的假体的端部执行器、系统和方法 Pending CN111655187A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862622303P 2018-01-26 2018-01-26
US62/622,303 2018-01-26
PCT/US2019/015165 WO2019147948A1 (en) 2018-01-26 2019-01-25 End effectors, systems, and methods for impacting prosthetics guided by surgical robots

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111655187A true CN111655187A (zh) 2020-09-11

Family

ID=65529772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980010388.4A Pending CN111655187A (zh) 2018-01-26 2019-01-25 用于冲击由手术机器人引导的假体的端部执行器、系统和方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US11234775B2 (zh)
EP (1) EP3743004A1 (zh)
JP (1) JP2021511866A (zh)
KR (1) KR20200115518A (zh)
CN (1) CN111655187A (zh)
AU (1) AU2019212626A1 (zh)
WO (1) WO2019147948A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI784766B (zh) * 2021-10-21 2022-11-21 財團法人金屬工業研究發展中心 手術器械位移偵測方法及其偵測裝置
CN116370162A (zh) * 2022-07-01 2023-07-04 北京和华瑞博医疗科技有限公司 假体安装执行器及外科手术系统
CN116687630A (zh) * 2022-12-30 2023-09-05 北京和华瑞博医疗科技有限公司 假体安装执行器和手术系统
CN117257460A (zh) * 2022-09-30 2023-12-22 北京和华瑞博医疗科技有限公司 关节手术系统
CN117582291A (zh) * 2024-01-19 2024-02-23 杭州键嘉医疗科技股份有限公司 一种基于传感器融合的骨科手术工具定位装置
CN117582291B (zh) * 2024-01-19 2024-04-26 杭州键嘉医疗科技股份有限公司 一种基于传感器融合的骨科手术工具定位装置

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102553082B1 (ko) * 2014-03-17 2023-07-10 인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드 수술용 캐뉼라 마운트 및 관련된 시스템과 방법
US11065065B2 (en) * 2019-02-22 2021-07-20 Warsaw Orthopedic, Inc. Spinal implant system and methods of use
US10806539B1 (en) * 2019-05-15 2020-10-20 Medos International Sarl Adjustable patient reference array
CN110448378B (zh) * 2019-08-13 2021-03-02 北京唯迈医疗设备有限公司 一种沉浸式介入手术一体化控制台
EP4037581A1 (en) 2019-10-01 2022-08-10 Mako Surgical Corp. Surgical systems for guiding robotic manipulators
US20210100660A1 (en) * 2019-10-04 2021-04-08 Zimmer Biomet Spine, Inc. Implant positioning tools
US11583417B2 (en) * 2019-12-04 2023-02-21 Depuy Ireland Unlimited Company Removable inclination guide for an implant insertion tool and associated surgical method
US20230068971A1 (en) 2021-09-01 2023-03-02 Quentin Derouault Fluoroscopic robotic prosthetic implant system and methods
KR20230037124A (ko) * 2021-09-08 2023-03-16 주식회사 코렌텍 비구 컵 임팩터, 안테버전 가이드 및 그 수술기구
WO2024011084A2 (en) * 2022-07-02 2024-01-11 The Johns Hopkins University Methods and related aspects of performing impact force-based magnetic tissue penetration
KR20240047576A (ko) * 2022-10-05 2024-04-12 큐렉소 주식회사 의료용 툴의 충격저감장치 및 이를 구비한 의료용 홀더
KR20240047579A (ko) 2022-10-05 2024-04-12 큐렉소 주식회사 의료용 툴 홀더
KR102596552B1 (ko) 2023-03-24 2023-11-02 큐렉소 주식회사 툴의 이동거리 표시기능을 갖는 의료용 수술장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102458292A (zh) * 2009-04-27 2012-05-16 史密夫和内修有限公司 用于识别界标的系统和方法
CN102612350A (zh) * 2009-10-01 2012-07-25 马科外科公司 用于安放假体组件和/或限制手术工具移动的手术系统

Family Cites Families (177)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5441042A (en) * 1991-08-05 1995-08-15 Putman; John M. Endoscope instrument holder
US8182469B2 (en) 1997-11-21 2012-05-22 Intuitive Surgical Operations, Inc. Surgical accessory clamp and method
US6331181B1 (en) 1998-12-08 2001-12-18 Intuitive Surgical, Inc. Surgical robotic tools, data architecture, and use
US6228089B1 (en) 1997-12-19 2001-05-08 Depuy International Limited Device for positioning and guiding a surgical instrument during orthopaedic interventions
WO2000007503A1 (en) 1998-08-04 2000-02-17 Intuitive Surgical, Inc. Manipulator positioning linkage for robotic surgery
US20010034530A1 (en) 2000-01-27 2001-10-25 Malackowski Donald W. Surgery system
KR20030002219A (ko) 2001-06-30 2003-01-08 한국과학기술원 고관절수술로봇을 위한 대퇴골 고정식 로봇설치대
US7831292B2 (en) 2002-03-06 2010-11-09 Mako Surgical Corp. Guidance system and method for surgical procedures with improved feedback
US8010180B2 (en) 2002-03-06 2011-08-30 Mako Surgical Corp. Haptic guidance system and method
DE10306793A1 (de) 2002-05-21 2003-12-04 Plus Endoprothetik Ag Rotkreuz Anordnung und Verfahren zur intraoperativen Festlegung der Lage eines Gelenkersatzimplantats
US8002772B2 (en) 2002-08-09 2011-08-23 Kinamed, Inc. Non-imaging tracking tools and method for hip replacement surgery
DK174848B1 (da) 2002-10-21 2003-12-22 Poul Torben Nielsen Måleudstyr til anvendelse i forbindelse med hofteprotese-operationer
US9610092B2 (en) 2011-08-29 2017-04-04 Microsoft Orthopedics Holdings Inc. Precision hip replacement method
FR2850010B1 (fr) 2003-01-17 2005-12-02 Tornier Sa Ancillaire de pose d'un cotyle prothetique pour une prothese de hanche
US20040243148A1 (en) 2003-04-08 2004-12-02 Wasielewski Ray C. Use of micro- and miniature position sensing devices for use in TKA and THA
DE20311610U1 (de) 2003-07-28 2003-10-16 Baltus Rene Robotergestützte Vorrichtung zur Einbringung von Implantaten und zur Vermeidung von Relativbewegungen
WO2005046514A2 (en) 2003-11-10 2005-05-26 Rush University Medical Center Servo-controlled impacting device for orthopedic implants
US8046049B2 (en) 2004-02-23 2011-10-25 Biosense Webster, Inc. Robotically guided catheter
FR2871363B1 (fr) 2004-06-15 2006-09-01 Medtech Sa Dispositif robotise de guidage pour outil chirurgical
GB0507243D0 (en) 2005-04-09 2005-05-18 Depuy Int Ltd Acetabular cup positioning
US8182470B2 (en) 2005-12-20 2012-05-22 Intuitive Surgical Operations, Inc. Telescoping insertion axis of a robotic surgical system
US8219177B2 (en) 2006-02-16 2012-07-10 Catholic Healthcare West Method and system for performing invasive medical procedures using a surgical robot
US8219178B2 (en) 2007-02-16 2012-07-10 Catholic Healthcare West Method and system for performing invasive medical procedures using a surgical robot
US10357184B2 (en) 2012-06-21 2019-07-23 Globus Medical, Inc. Surgical tool systems and method
US10653497B2 (en) 2006-02-16 2020-05-19 Globus Medical, Inc. Surgical tool systems and methods
US10893912B2 (en) 2006-02-16 2021-01-19 Globus Medical Inc. Surgical tool systems and methods
US8608749B2 (en) 2006-02-27 2013-12-17 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific acetabular guides and associated instruments
US8337426B2 (en) 2009-03-24 2012-12-25 Biomet Manufacturing Corp. Method and apparatus for aligning and securing an implant relative to a patient
US9339278B2 (en) 2006-02-27 2016-05-17 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific acetabular guides and associated instruments
US8133234B2 (en) 2006-02-27 2012-03-13 Biomet Manufacturing Corp. Patient specific acetabular guide and method
US8167823B2 (en) 2009-03-24 2012-05-01 Biomet Manufacturing Corp. Method and apparatus for aligning and securing an implant relative to a patient
US20120209117A1 (en) 2006-03-08 2012-08-16 Orthosensor, Inc. Surgical Measurement Apparatus and System
US8419717B2 (en) 2006-06-13 2013-04-16 Intuitive Surgical Operations, Inc. Control system configured to compensate for non-ideal actuator-to-joint linkage characteristics in a medical robotic system
US20080064921A1 (en) 2006-06-13 2008-03-13 Intuitive Surgical, Inc. Guide tube control of minimally invasive surgical instruments
US7670343B2 (en) 2006-06-14 2010-03-02 Biomet Manufacturing Corp. Method and apparatus for reaming an acetabulum
CA2860487C (en) 2006-06-14 2019-03-26 Macdonald, Dettwiler And Associates Inc. Serially jointed manipulator arm
US7607238B2 (en) 2006-11-07 2009-10-27 Eidosmed Llc Digital depth gauge
WO2008080061A1 (en) 2006-12-22 2008-07-03 Brian Mccardel Depth gauge cup impactor
US8469963B2 (en) 2007-03-05 2013-06-25 Mazor Robotics Ltd. Bone drilling cannula
US7950560B2 (en) 2007-04-13 2011-05-31 Tyco Healthcare Group Lp Powered surgical instrument
CA2684559C (en) 2007-04-16 2017-09-12 Neuroarm Surgical Ltd. Devices for interfacing between manipulators and surgical tools
US8620473B2 (en) 2007-06-13 2013-12-31 Intuitive Surgical Operations, Inc. Medical robotic system with coupled control modes
US20090182348A1 (en) 2008-01-11 2009-07-16 Gevorg Nahapetian Emitter positioning and holding automated device for medical systems using emitter/sensor system
US20110066160A1 (en) 2008-04-03 2011-03-17 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for inserting steerable arrays into anatomical structures
EP2358310B1 (en) 2008-09-10 2019-07-31 OrthAlign, Inc. Hip surgery systems
DK2361045T3 (da) 2008-09-17 2021-05-25 Gyder Surgical Pty Ltd Kirurgisk orienteringssystem
US8333129B2 (en) 2008-10-29 2012-12-18 S.A. Robotics Robotic manipulator arm
US8852175B2 (en) 2008-11-21 2014-10-07 Amo Development Llc Apparatus, system and method for precision depth measurement
US20100145340A1 (en) * 2008-12-05 2010-06-10 Kyphon Sarl Introducer Tool for Bone Measurement
US8454619B1 (en) 2008-12-10 2013-06-04 William C. Head Prosthetic socket alignment
WO2010086374A1 (en) 2009-01-29 2010-08-05 Imactis Method and device for navigation of a surgical tool
US9750545B2 (en) 2009-03-27 2017-09-05 Globus Medical, Inc. Devices and methods for inserting a vertebral fixation member
US9031637B2 (en) * 2009-04-27 2015-05-12 Smith & Nephew, Inc. Targeting an orthopaedic implant landmark
WO2011058530A1 (en) 2009-11-16 2011-05-19 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Human-robot shared control for endoscopic assistant robot
MX2012005649A (es) 2009-11-17 2012-12-05 Univ Kingston Guia especifica de paciente para colocacion de la copa acetabular.
US8709016B2 (en) 2009-12-11 2014-04-29 Curexo Technology Corporation Surgical guide system using an active robot arm
US8221432B2 (en) 2010-03-05 2012-07-17 Biomet Manufacturing Corp. Method and apparatus for implanting a modular femoral hip
US9358130B2 (en) 2012-03-29 2016-06-07 DePuy Synthes Products, Inc. Surgical instrument and method of positioning an acetabular prosthetic component
US8675939B2 (en) 2010-07-13 2014-03-18 Stryker Leibinger Gmbh & Co. Kg Registration of anatomical data sets
WO2012018823A2 (en) 2010-08-02 2012-02-09 The Johns Hopkins University Micro-force guided cooperative control for surgical manipulation of delicate tissue
EP2600788B1 (en) 2010-08-02 2023-07-26 The Johns Hopkins University Tool exchange interface and control algorithm for cooperative surgical robots
KR101840312B1 (ko) 2010-08-02 2018-03-20 더 존스 홉킨스 유니버시티 협동 로봇 제어 및 음향 피드백을 사용하여 힘 센서 정보를 나타내기 위한 방법
US9314306B2 (en) 2010-09-17 2016-04-19 Hansen Medical, Inc. Systems and methods for manipulating an elongate member
US8961526B2 (en) 2010-11-23 2015-02-24 University Of Massachusetts System and method for orienting orthopedic implants
US8951256B2 (en) 2010-11-23 2015-02-10 University Of Massachusetts System and method for orienting orthopedic implants
JP2014508549A (ja) 2010-12-17 2014-04-10 アヴェニール メディカル インコーポレイテッド 手術中のプロテーゼ整列方法およびシステム
WO2013169335A1 (en) 2010-12-29 2013-11-14 Ortho Technologies, Llc Electric motor driven tool for orthopedic impacting
US9119655B2 (en) 2012-08-03 2015-09-01 Stryker Corporation Surgical manipulator capable of controlling a surgical instrument in multiple modes
US8979859B2 (en) 2011-02-14 2015-03-17 Mako Surgical Corporation Depth of Impaction
CN103648425B (zh) 2011-08-04 2016-10-19 奥林巴斯株式会社 医疗用机械手和手术支援装置
WO2013025927A2 (en) 2011-08-17 2013-02-21 New York Society For The Ruptured And Crippled Maintaining The Hospital For Special Surgery Method for orienting an acetabular cup and instruments for use therewith
US8572860B2 (en) 2011-10-17 2013-11-05 Biomet Manufacturing, Llc Double-ended depth gage
MX353717B (es) 2011-11-04 2018-01-24 Univ Johns Hopkins Robot de micromanipulación firme.
FR2983059B1 (fr) 2011-11-30 2014-11-28 Medtech Procede assiste par robotique de positionnement d'instrument chirurgical par rapport au corps d'un patient et dispositif de mise en oeuvre.
US9605952B2 (en) 2012-03-08 2017-03-28 Quality Manufacturing Inc. Touch sensitive robotic gripper
US9539112B2 (en) 2012-03-28 2017-01-10 Robert L. Thornberry Computer-guided system for orienting a prosthetic acetabular cup in the acetabulum during total hip replacement surgery
CN107736937B (zh) 2012-06-01 2021-02-05 直观外科手术操作公司 用于手术系统的器械托架组件
WO2013188960A1 (en) 2012-06-20 2013-12-27 Avenir Medical Inc. Computer-assisted joint replacement surgery and patient-specific jig systems
US10874466B2 (en) 2012-06-21 2020-12-29 Globus Medical, Inc. System and method for surgical tool insertion using multiaxis force and moment feedback
US20150032164A1 (en) 2012-06-21 2015-01-29 Globus Medical, Inc. Methods for Performing Invasive Medical Procedures Using a Surgical Robot
US10136954B2 (en) 2012-06-21 2018-11-27 Globus Medical, Inc. Surgical tool systems and method
US11298196B2 (en) 2012-06-21 2022-04-12 Globus Medical Inc. Surgical robotic automation with tracking markers and controlled tool advancement
US10350013B2 (en) 2012-06-21 2019-07-16 Globus Medical, Inc. Surgical tool systems and methods
US11317971B2 (en) 2012-06-21 2022-05-03 Globus Medical, Inc. Systems and methods related to robotic guidance in surgery
US10624710B2 (en) 2012-06-21 2020-04-21 Globus Medical, Inc. System and method for measuring depth of instrumentation
US11896446B2 (en) 2012-06-21 2024-02-13 Globus Medical, Inc Surgical robotic automation with tracking markers
US10646280B2 (en) 2012-06-21 2020-05-12 Globus Medical, Inc. System and method for surgical tool insertion using multiaxis force and moment feedback
EP2863827B1 (en) 2012-06-21 2022-11-16 Globus Medical, Inc. Surgical robot platform
US20170172669A1 (en) 2012-06-21 2017-06-22 Globus Medical, Inc. System and method for a surveillance marker in robotic-assisted surgery
EP2879610B1 (en) 2012-07-30 2020-03-04 Orthosoft ULC Pelvic digitizer device with inertial sensor unit and method
US9649160B2 (en) 2012-08-14 2017-05-16 OrthAlign, Inc. Hip replacement navigation system and method
US9008757B2 (en) 2012-09-26 2015-04-14 Stryker Corporation Navigation system including optical and non-optical sensors
CA2889146A1 (en) 2012-10-22 2014-05-01 Uti Limited Partnership Apparatus and method for positioning of acetabular components during hip arthroplasty procedures
RU2015115741A (ru) 2012-10-26 2016-11-20 Инлайн Ортопедикс Пти Лтд Хирургическая система
WO2014074676A2 (en) 2012-11-09 2014-05-15 Blue Belt Technologies, Inc. Systems and methods for navigation and control of an implant positioning device
KR101422678B1 (ko) 2012-11-30 2014-07-28 큐렉소 주식회사 로봇을 이용한 관절 절삭시스템의 절삭장치
US20140180430A1 (en) 2012-12-20 2014-06-26 Michael Gillman Devices and methods for hip replacement
DE102013002813B4 (de) * 2013-02-19 2017-11-09 Rg Mechatronics Gmbh Haltevorrichtung mit wenigstens einer Klemmbacke für ein chirurgisches Robotersystem
DE102013002818A1 (de) 2013-02-19 2014-08-21 Rg Mechatronics Gmbh Haltevorrichtung für ein chirurgisches Instrument und eine Schleuse sowie Verfahren zum Betreiben eines Roboters mit einer solchen Haltevorrichtung
WO2014151952A1 (en) 2013-03-14 2014-09-25 Sri International Compact robotic wrist
US9585768B2 (en) 2013-03-15 2017-03-07 DePuy Synthes Products, Inc. Acetabular cup prosthesis alignment system and method
US9826986B2 (en) 2013-07-30 2017-11-28 Jcbd, Llc Systems for and methods of preparing a sacroiliac joint for fusion
ITMI20130432A1 (it) 2013-03-21 2014-09-22 Dial Medicali S R L Apparecchiatura di orientamento e posizionamento di strumenti chirurgici e di protesi di impianto in una sede ossea.
AU2014256877B2 (en) 2013-04-26 2019-02-14 Smith & Nephew, Inc. Acetabular implant alignment devices and methods
US20140360305A1 (en) 2013-06-07 2014-12-11 The Johns Hopkins University Rotation preserving quick connect device
JP6635515B2 (ja) 2013-06-11 2020-01-29 オーソソフト アンリミティド ライアビリティ コーポレイション 寛骨臼カップ・プロテーゼ位置決め器具及び方法
JP2015016181A (ja) 2013-07-12 2015-01-29 オリンパス株式会社 手術支援ロボット
CA2918879A1 (en) 2013-07-24 2015-01-29 Centre For Surgical Invention & Innovation Multi-function mounting interface for an image-guided robotic system and quick release interventional toolset
US9370372B2 (en) 2013-09-04 2016-06-21 Mcginley Engineered Solutions, Llc Drill bit penetration measurement systems and methods
US9283048B2 (en) 2013-10-04 2016-03-15 KB Medical SA Apparatus and systems for precise guidance of surgical tools
CN106170266B (zh) 2013-10-07 2020-05-22 杭州术创机器人有限公司 用于机器人系统的模块化接口
US20150142372A1 (en) 2013-11-19 2015-05-21 Polaris Surgical, LLC Prosthetic placement tool and associated methods
US10076385B2 (en) 2013-12-08 2018-09-18 Mazor Robotics Ltd. Method and apparatus for alerting a user to sensed lateral forces upon a guide-sleeve in a robot surgical system
US10245162B2 (en) 2013-12-29 2019-04-02 Kambiz Behzadi Prosthesis installation systems and methods
WO2017176905A1 (en) 2013-12-29 2017-10-12 Behzadi Kambiz Prosthesis revision systems and methods
US10478318B2 (en) 2013-12-29 2019-11-19 Kambiz Behzadi Prosthesis installation systems and methods
US10245160B2 (en) 2013-12-29 2019-04-02 Kambiz Behzadi Prosthesis installation systems and methods
US10456271B2 (en) 2013-12-29 2019-10-29 Kambiz Behzadi Prosthesis revision systems and methods
US9220612B2 (en) 2013-12-29 2015-12-29 Kambiz Behzadi Prosthesis positioning systems and methods
US9168154B2 (en) 2013-12-29 2015-10-27 Kambiz Behzadi Prosthesis installation systems and methods
US10172722B2 (en) 2013-12-29 2019-01-08 Kambiz Behzadi Prosthesis installation systems and methods
EP3094272B1 (en) * 2014-01-15 2021-04-21 KB Medical SA Notched apparatus for guidance of an insertable instrument along an axis during spinal surgery
AU2015214157B2 (en) 2014-02-07 2019-05-02 Covidien Lp Input device assemblies for robotic surgical systems
US9211128B2 (en) 2014-04-17 2015-12-15 Bullseye Hip Replacement, Llc Devices and methods for hip replacement
EP3134022B1 (en) 2014-04-24 2018-01-10 KB Medical SA Surgical instrument holder for use with a robotic surgical system
KR101633774B1 (ko) 2014-05-29 2016-06-28 주식회사 고영테크놀러지 척추수술용 보조로봇
US9243881B2 (en) 2014-05-29 2016-01-26 Smith & Nephew, Inc. Retrograde reamer depth tub gage
US9549781B2 (en) 2014-05-30 2017-01-24 The Johns Hopkins University Multi-force sensing surgical instrument and method of use for robotic surgical systems
CN106999248B (zh) 2014-06-19 2021-04-06 Kb医疗公司 用于执行微创外科手术的系统及方法
EP3179954A4 (en) 2014-08-12 2018-03-14 Intuitive Surgical Operations Inc. Detecting uncontrolled movement
WO2016042152A1 (en) 2014-09-18 2016-03-24 KB Medical SA Robot-mounted user interface for interacting with operation room equipment
US9815206B2 (en) 2014-09-25 2017-11-14 The Johns Hopkins University Surgical system user interface using cooperatively-controlled robot
US10682185B2 (en) 2014-10-29 2020-06-16 Intellijoint Surgical Inc. Devices, systems and methods for natural feature tracking of surgical tools and other objects
JP6731920B2 (ja) 2014-12-02 2020-07-29 カーベー メディカル エスアー 外科手術中のロボット支援式体積除去
US9739674B2 (en) * 2015-01-09 2017-08-22 Stryker Corporation Isolated force/torque sensor assembly for force controlled robot
US20160220385A1 (en) 2015-02-02 2016-08-04 Orthosoft Inc. Mechanically guided impactor for hip arthroplasty
CA2974837A1 (en) 2015-02-02 2016-08-11 Orthosoft Inc. Acetabulum rim digitizer device and method
US10363149B2 (en) 2015-02-20 2019-07-30 OrthAlign, Inc. Hip replacement navigation system and method
KR20170139553A (ko) 2015-03-25 2017-12-19 인라인 올쏘페딕스 피티와이 엘티디 정렬 장치
US20160354162A1 (en) 2015-06-02 2016-12-08 National Taiwan University Drilling control system and drilling control method
US10080615B2 (en) 2015-08-12 2018-09-25 Globus Medical, Inc. Devices and methods for temporary mounting of parts to bone
EP3344179B1 (en) 2015-08-31 2021-06-30 KB Medical SA Robotic surgical systems
US10130432B2 (en) 2015-09-25 2018-11-20 Ethicon Llc Hybrid robotic surgery with locking mode
US10485616B2 (en) 2015-09-25 2019-11-26 Ethicon Llc Hybrid robotic surgery with power assisted motion
US10258419B2 (en) 2015-09-25 2019-04-16 Ethicon Llc Methods for hybrid robotic laparoscopic surgery
US10034753B2 (en) 2015-10-22 2018-07-31 DePuy Synthes Products, Inc. Customized patient-specific orthopaedic instruments for component placement in a total hip arthroplasty
WO2017083163A1 (en) 2015-11-11 2017-05-18 Mako Surgical Corp. Robotic system and method for backdriving the same
US10849766B2 (en) 2016-01-11 2020-12-01 Kambiz Behzadi Implant evaluation in prosthesis installation
US11458028B2 (en) 2016-01-11 2022-10-04 Kambiz Behzadi Prosthesis installation and assembly
US20170196704A1 (en) 2016-01-11 2017-07-13 Kambiz Behzadi Surgical impaction centering apparatus and method
US10251663B2 (en) 2016-01-11 2019-04-09 Kambiz Behzadi Bone preparation apparatus and method
US10463505B2 (en) 2016-01-11 2019-11-05 Kambiz Behzadi Bone preparation apparatus and method
US10441244B2 (en) 2016-01-11 2019-10-15 Kambiz Behzadi Invasive sense measurement in prosthesis installation
US10426540B2 (en) 2016-01-11 2019-10-01 Kambiz Behzadi Prosthesis installation
US20170196707A1 (en) 2016-01-11 2017-07-13 Kambiz Behzadi Surgical impaction centering apparatus and method
WO2017123506A1 (en) 2016-01-11 2017-07-20 Behzadi Kambiz Orthopedic systems and methods
US11109802B2 (en) 2016-01-11 2021-09-07 Kambiz Behzadi Invasive sense measurement in prosthesis installation and bone preparation
US10866119B2 (en) 2016-03-14 2020-12-15 Globus Medical, Inc. Metal detector for detecting insertion of a surgical device into a hollow tube
US10299930B2 (en) 2016-06-12 2019-05-28 Kambiz Behzadi Mechanical assembly including exterior surface preparation
US10864083B2 (en) 2016-04-07 2020-12-15 Kambiz Behzadi Mechanical assembly including exterior surface preparation
US20170340448A1 (en) 2016-04-07 2017-11-30 Kambiz Behzadi Materials in orthopedics and fracture fixation
US20170290667A1 (en) 2016-04-07 2017-10-12 Kambiz Behzadi Mechanical assembly including exterior surface preparation
AU2017264879A1 (en) 2016-05-11 2018-12-06 Arthromeda, Inc. Patient-specific prosthesis alignment
US10413425B2 (en) 2016-06-21 2019-09-17 Kambiz Behzadi Hybrid prosthesis installation systems and methods
EP3260088B1 (en) 2016-06-24 2020-07-01 Tornier System for monitoring by-impaction assembly between a prosthetic component and a support member, and surgical kits including such a system
US10149726B2 (en) 2016-07-01 2018-12-11 Ethicon Endo-Surgery, Llc Methods, systems, and devices for initializing a surgical tool
WO2018031752A1 (en) 2016-08-11 2018-02-15 Behzadi Kambiz Prosthesis installation
US10537399B2 (en) 2016-08-16 2020-01-21 Ethicon Llc Surgical tool positioning based on sensed parameters
US10398517B2 (en) 2016-08-16 2019-09-03 Ethicon Llc Surgical tool positioning based on sensed parameters
US10687904B2 (en) 2016-08-16 2020-06-23 Ethicon Llc Robotics tool exchange
CA3041352C (en) 2016-10-21 2023-12-12 Synaptive Medical (Barbados) Inc. Methods and systems for providing depth information
WO2018075784A1 (en) 2016-10-21 2018-04-26 Syverson Benjamin Methods and systems for setting trajectories and target locations for image guided surgery
CN109890309A (zh) * 2016-11-10 2019-06-14 思想外科有限公司 磁性撞击器组件
EP3360502A3 (en) 2017-01-18 2018-10-31 KB Medical SA Robotic navigation of robotic surgical systems
EP3351202B1 (en) 2017-01-18 2021-09-08 KB Medical SA Universal instrument guide for robotic surgical systems
US11071594B2 (en) 2017-03-16 2021-07-27 KB Medical SA Robotic navigation of robotic surgical systems
EP3634320B1 (en) * 2017-06-09 2024-04-03 MAKO Surgical Corp. Tools for positioning workpieces with surgical robots

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102458292A (zh) * 2009-04-27 2012-05-16 史密夫和内修有限公司 用于识别界标的系统和方法
CN102612350A (zh) * 2009-10-01 2012-07-25 马科外科公司 用于安放假体组件和/或限制手术工具移动的手术系统

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI784766B (zh) * 2021-10-21 2022-11-21 財團法人金屬工業研究發展中心 手術器械位移偵測方法及其偵測裝置
CN116370162A (zh) * 2022-07-01 2023-07-04 北京和华瑞博医疗科技有限公司 假体安装执行器及外科手术系统
CN117257460A (zh) * 2022-09-30 2023-12-22 北京和华瑞博医疗科技有限公司 关节手术系统
CN117257460B (zh) * 2022-09-30 2024-05-03 北京和华瑞博医疗科技有限公司 关节手术系统
CN116687630A (zh) * 2022-12-30 2023-09-05 北京和华瑞博医疗科技有限公司 假体安装执行器和手术系统
CN117582291A (zh) * 2024-01-19 2024-02-23 杭州键嘉医疗科技股份有限公司 一种基于传感器融合的骨科手术工具定位装置
CN117582291B (zh) * 2024-01-19 2024-04-26 杭州键嘉医疗科技股份有限公司 一种基于传感器融合的骨科手术工具定位装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021511866A (ja) 2021-05-13
EP3743004A1 (en) 2020-12-02
US20190231446A1 (en) 2019-08-01
AU2019212626A1 (en) 2020-08-27
US20220125531A1 (en) 2022-04-28
WO2019147948A1 (en) 2019-08-01
KR20200115518A (ko) 2020-10-07
US11234775B2 (en) 2022-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111655187A (zh) 用于冲击由手术机器人引导的假体的端部执行器、系统和方法
JP6619850B2 (ja) ハウジングから延びる切断アクセサリ及びハウジングに対する切断アクセサリの位置を確立するアクチュエータを備える手術器具
US10952796B2 (en) System and method for verifying calibration of a surgical device
US11628023B2 (en) Robotic navigational system for interbody implants
EP3634320B1 (en) Tools for positioning workpieces with surgical robots
US20240023977A1 (en) Systems and methods for co-operative control of robotically-positioned surgical instruments
US11534242B2 (en) Surgical systems and methods for identifying tools guided by surgical robots
EP3646809B1 (en) Robotic system for ankle arthroplasty
CN114599306A (zh) 用于引导机器人操纵器的手术系统
US20210007809A1 (en) Navigation Systems For Communicating Tracker Status Conditions
US11911112B2 (en) Robotic navigational system
US20220110616A1 (en) Quick connect for robotic surgery
AU2021202188B2 (en) Devices and methods for posterior resection in robotically assisted partial knee arthroplasties
US20220104901A1 (en) Depth limiter for robotically assisted arthroplasty
US20230134456A1 (en) Adaptor for robotically- guided hip cup impaction

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination