CN111821023A

CN111821023A - 用于手术导航的跟踪器及其操作方法

Info

Publication number: CN111821023A
Application number: CN202010297705.XA
Authority: CN
Inventors: 格尔德·乌尔里希·加姆; 埃默里克·翁姆登斯托克; 弗洛里安·赫尔曼
Original assignee: Stryker European Holdings I LLC
Current assignee: Stryker European Operations Ltd
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2020-04-15
Publication date: 2020-10-27
Also published as: EP4252694A3; EP4252694A2; EP3725256A1; EP3725256B1; US20200330162A1

Abstract

描述了一种用于手术导航的跟踪器及其操作方法。跟踪器包括在至少一个方向上可变形的片体和选自光源或线圈的跟踪器元件，该跟踪器元件由片体支撑。跟踪器还包括电耦接到跟踪器元件并由片体支撑的电连接件，该电连接件沿片体的可变形的方向具有曲折的构造。

Description

用于手术导航的跟踪器及其操作方法

技术领域

本公开总体上涉及用于手术导航的跟踪器。特别地，提出了一种包括可变形片体的跟踪器。

背景技术

许多手术得益于确定手术室中手术对象(诸如手术器械和患者)的位置和取向(即姿势)。可以采用手术导航系统来相对于患者跟踪手术器械并相对于患者的配准(registered)三维图像数据计算手术器械的当前姿势。

在手术导航系统的典型应用中，手术器械和患者均与跟踪器相关联，其中先前通过例如计算机断层摄影(CT)扫描获得的三维图像数据最初被与患者跟踪器的姿势配准。然后，通过连续对患者和手术器械进行跟踪，手术导航系统可以确定两个手术对象的姿势，并计算手术器械和三维图像数据之间的空间关系。所确定的空间关系可以例如显示在屏幕上，从而帮助外科医生相对于患者引导手术器械。

适于附接到患者皮肤表面的跟踪器通常包括携带一个或多个光源的柔性片体。已经发现，皮肤表面的形状因患者而异，这可能在将片体施用于患者时要求片体发生一定的变形。此外，例如由于身体部位的运动或在手术部位打开切口，皮肤表面可能会在手术过程中变形。然而，皮肤表面的变形可能导致附着于其上的跟踪器片体的部分脱离，从而将损害手术导航。跟踪器片体的变形会额外地在由片体支撑的光源的电气布线上施加应变，尤其是当这种布线也固定地附接到片体时。而且，这样的布线可以防止片体变形或在拉紧时断裂。

发明内容

需要一种跟踪器，其解决一个或多个上述或其他问题。

根据一个方面，提供了一种用于手术导航的跟踪器。跟踪器包括在至少一个方向上可变形的(deformable)片体和选自光源或线圈的跟踪器元件，该跟踪器元件由片体支撑。跟踪器还包括电耦接到跟踪器元件并由片体支撑的电连接件，该电连接件沿片体可变形的方向具有曲折的(meandering)构造。

片体可以是平面的。该片体可以仅在一个方向(即，单向)上可变形。该片体可以在包括该片体的假想平面的任何方向上可变形。该片体可以是各向同性的(isotropically)可变形。该片体可以是可弯曲的。

该片体可以是可弹性变形的。片体可以是可拉伸的和/或可压缩的。替代地，片体可以是至少部分地可塑性变形的。片体的厚度可以在0.05mm和2mm之间。例如，片体的厚度可以在0.2和1mm之间。

所述曲折形状可以通过电连接件随着其延伸重复地(例如，多于三次、五次、十次或二十次)穿过假想线来定义。该假想线可以是直的或弯曲的，只要该线的曲率半径小于限定曲折形状的特性特征(例如曲率)即可。

曲折形状可以包括周期性或非周期性的图案。周期性的图案可以在电连接件的延伸范围的一部分或全部上延伸。周期性的图案可以位于由平面的片体跨越的平面中。

曲折形状可以包括波形图案，矩形波图案和之字形图案中的至少一种。曲折形状可以具有重复其自身的单个图案。曲折形状可以具有多个不同的图案。多个不同的图案可以布置为串联的和/或可以是重叠的(superimposed)。

电连接件的宽度可以在5μm和50μm之间。例如，电连接件的宽度可以在1Oμm和40μm之间，优选地在15μm和30μm之间。

跟踪器可以包括多个跟踪器元件和多个电连接件。多个跟踪器元件可以包括一个或多个光源和/或一个或多个线圈。跟踪器元件和电连接件中的至少一些可以被交替地以串联的方式电耦接。至少一些电连接件可以与至少一些跟踪器元件并联连接。跟踪器可以包括多个电连接件的会合部。跟踪器可以包括控制器，该控制器与至少两个跟踪器元件电连接并且被配置为独立地控制至少两个跟踪器元件的操作。至少两个跟踪器元件的独立操作可以包括提供不同的操作电流(包括无电流)，不同的电压和不同的操作频率中的至少之一。

片体可以具有曲折的形状。片体可包括多个指部。至少两个指部可以每一个都支撑至少一个跟踪器元件及其至少一个电连接件。每个指部可支撑至少一个跟踪器元件及其至少一个电连接件。

片体的至少一部分可以具有包围中央开口的框架的形状。框架形状可以是矩形、椭圆形、圆形或多边形。

电连接件可以被印刷到片体上。替代地或附加地，电连接件可以包括电线。

跟踪器可以包括多个层，其中电连接件布置在多个层中的至少一层中。所述多个层可以被布置为在所述片体的顶表面、在所述片体的底表面以及被嵌入所述片体内部中的至少一个。在跟踪器包括多个电连接件的情况下，至少一些电连接件可以布置在不同的层中和/或至少一些电连接件可以布置在相同的层中。跟踪器可以包括被配置为电连接多个层中的至少两个的过体(via)(也称为垂直互连通路(vertical interconnectionaccess))。电连接件可以与过体电连接。过体可以电连接到布置在单独的层中的多个电连接件。

跟踪器可以包括粘合剂，该粘合剂被配置为将片体附接到手术对象的表面。可以通过印刷或其他方式将粘合剂施加到片体上。

根据第二方面，提供了一种操作用于手术导航的跟踪器的方法。跟踪器包括沿至少一个方向可变形的片体、由该片体支撑的例如选自一个或多个光源和一个或多个线圈中的至少两个跟踪器元件以及由片体支撑的电耦接至每个跟踪器元件的电连接件，电连接件中的至少一个沿着片体可变形的方向具有曲折的构造。该方法包括独立地控制至少两个跟踪器元件的操作。

根据第三方面，提供了一种用于手术导航的跟踪器。跟踪器包括沿至少一个方向可变形的片体和布置在该片体上的跟踪器元件。跟踪器还包括电耦接到跟踪器元件并由片体支撑的电连接件，该电连接件限定了非线性图案，该非线性图案当片体不变形时沿着片体可变形的方向具有第一图案间隔，其中所述电连接件被配置为当所述片体在所述至少一个方向上的变形时在所述至少一个方向上呈现与第一图案间隔不同的第二图案间隔。

变形可以是拉伸，在这种情况下，第二图案间隔大于第一图案间隔。非线性图案可以具有曲折的构造。

附图说明

通过以下结合附图的实施方式，本发明的其他细节、优点和方面将变得容易理解，其中：

图1A示出了处于未变形配置的跟踪器的第一实施方式；

图1B示出了处于变形配置的图1A的跟踪器；

图1C示出了处于未变形配置的跟踪器的第二实施方式；

图1D示出了处于变形配置的图1C的跟踪器；

图2A-2F示出了用于跟踪器的电连接件的曲折的形状的不同示例；

图3示出了跟踪器的第三实施方式的横截面。

图4A-C示出用电连接件电连接跟踪器的多个光源的电路图的不同示例；

图5示出了跟踪器的第四实施方式的俯视图。

图6A和图6B分别示出处于未变形和变形配置的跟踪器的第五实施方式的俯视图；

图7是跟踪器的第六实施方式的俯视图；以及

图8是操作用于手术导航的跟踪器的方法的流程图。

具体实施方式

在下面的描述中，将参考附图来说明用于手术导航的跟踪器和用于操作该跟踪器的方法的示例性实施方式。相同的附图标记将用于表示相同或相似的结构特征。

图1示出了处于未变形配置的跟踪器10的第一实施方式。跟踪器10包括片体12。片体12包括可变形的材料。片体12可以例如包括聚酰亚胺(P1)、液晶聚合物(LCP)和聚氯酯(PU)(例如热塑性PU(TPU))中的至少一种。附加地或替代地，片体12可包括带来片体12的可变形性的其他材料，例如橡胶或纺织品(textile)。片体12可包括开孔(open-pored)和/或闭孔(closed-pored)泡沫材料。片体12可以被制造为模制品。

片体12是能够弹性变形的，并且因此(至少部分地)构造成在不再施加变形力之后返回其原始形状。特别地，片体12是可拉伸的和/或可压缩的。片体12在断裂之前可拉伸超过10％、超过20％或超过30％。

图1A所示的片体12在由双箭头标记的方向X上是可拉伸的。另外，片体12可以在多个其他方向(例如，在方向X和垂直于方向X的方向Y上)上是可拉伸的。片体12可以在假想平面(例如，由两个正交的方向X和方向Y限定的平面)的任何方向上是可拉伸的。片体12可以进一步是各向同性地(即，在所有方向上均一地)可拉伸的。片体12的可变形性(deformability)允许片体12在附接到诸如患者的表面(未示出)的手术对象上时能够适应施加到片体12上的力。这样的力可能由于患者身体的主动和/或被动的运动而发生或在患者皮肤的运动期间(例如，在打开靠近片体12的切口时)发生。

图1A所示的片体12具有平坦和平面的形状。因此，在手术部位引起的跟踪器12的阻碍被减少。替代地，片体12可以具有非平面的形状，该非平面的形状被配置为适应手术对象的几何特征(例如，诸如鼻子或下巴的解剖患者特征)。

跟踪器10还包括由片体12支撑的光源14形式的跟踪器元件。光源14可以至少包括以下之一：发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、激光器、白炽光源(incandescentlight source)和光纤。跟踪器10可以包括多个光源14。利用更大量的(例如，两个、三个、四个或更多个)光源14，可跟踪的自由度的量和/或跟踪精度可以被提高。光源14由片体12支撑。图1A所示的光源14布置在片体12的顶部上。替代地，光源14可以布置在片体中的开口中或嵌入在片体12内部，其中，片体12对于光源14发出的光至少部分地半透明(translucent)。光源14被配置为发出光，该光可以通过本领域已知的光学手术导航系统检测到。基于检测到的光，跟踪器10可以通过手术导航系统来跟踪。因此，跟踪器10是被配置为用于手术导航的手术导航跟踪器。

手术导航系统(未示出)包括跟踪器10和传感器系统(未示出)，该传感器系统被配置为检测指示跟踪器10的至少一个自由度(例如，位置和方向)的信息。该系统可以包括相机，该相机被配置为检测由跟踪器10的光源14发射的光。

跟踪器10还包括电耦接至光源14的电连接件16。电连接件16可以包括铜、镍、银或金或其合金，或由铜、镍、银或金或其合金组成。图1A中所示的电连接件16被印刷到片体12上。替代地，电连接件16包括附接到和/或嵌入到片体12中的电线。当片体12变形时(例如，沿方向X拉伸)，电连接件16与片体12一起拉伸。

图1A中所示的电连接件16沿着片体12可变形的方向(例如，图1A中的方向X)具有非线性的曲折的构造。由电连接件限定的曲折的形状随着其延伸重复地(即，十次以上)穿过假想的直线，该假想的直线平行于方向X延伸并限定了片体12的纵轴。应当理解，在其他实施方式中该线可以是弯曲的，只要其曲率半径显著地大于作为所述曲折构造的基础的几何图案的特征尺寸即可。

图1B示出了处于变形配置的图1A的跟踪器10，其中片体12被沿方向X拉伸。如果电连接件16仅笔直地延伸，则电连接件16将不能在片体12的变形期间拉伸，并且可能会断裂和/或阻碍片体12的变形。与之不同地，电连接件12具有曲折的形状，该形状在片体12被拉伸时展开(unfolds)。在展开时，电连接件16的不在变形方向X上延伸的部分围绕假想点(位于所述曲折的形状的中心的)部分地旋转，这实际上在方向X上延长了电连接件。

类似地，在片体12被压缩(未示出)的情况下，电连接件16进一步折叠(folds)到其自身上并与片体12一起压缩。电连接件的曲折的形状本质上为跟踪器10提供了弹性的布线。

如从图1A和图1B的比较中变得明显的，当片体不变形时(见图1A)，沿着片体可变形的方向的图案间隔(pattern spacing)小于当片体在所述至少一个方向上变形时在所述至少一个方向上的图案间隔(见图1B)。图案间隔例如可以由两个紧邻的峰之间的距离来定义或由曲折图案的其他的重复图案特征来定义。

图1C示出了处于未变形配置的跟踪器10的第二实施方式。第二实施方式与第一实施方式的主要区别在于跟踪器元件包括线圈15而不是光源14。线圈15由片体12支撑并且电耦接至电连接件16。

线圈15允许通过电磁跟踪原理来跟踪跟踪器10。一种应用电磁跟踪原理的方法是提供一种电磁场发生器(未显示)，该发生器会产生电磁场，该电磁场在线圈15中感应出电流。该电流或指示该感应电流的信号可以通过一个测量装置(未显示)来测量。基于所述电流或信号，可以确定线圈15的位置和取向中的至少一部分。通过提供多个线圈15，可以确定更多的自由度。通常，包括两个相对于彼此偏斜布置的线圈15的跟踪器10允许确定跟踪器10的位置和方向。

可以提供手术导航系统(未示出)，其包括跟踪器10和传感器系统(未示出)，该传感器系统被配置为检测指示跟踪器10的至少一个自由度(例如，位置和取向)的信息。该传感器系统可以包括被配置为检测在跟踪器10的线圈15中感应出的电流和/或电压的测量装置。为此，手术导航系统可以包括场发生器，所述场发生器被配置为生成电场，所述电场能够在跟踪器10的线圈15中感应出电流。

跟踪器10可以包括多个线圈15。此外，跟踪器10可以包括至少一个线圈15和至少一个光源14。具有光源14和线圈15的跟踪器10可以用作混合式跟踪器，其可以通过光学和电磁方式进行跟踪。手术导航系统的传感器系统可以包括如上所述的测量装置和被配置为检测由跟踪器10的光源14发射的光的相机。这种手术导航系统能够以电磁方式和以光学方式进行跟踪。

图1A和1B所示的电连接件的曲折的形状本质上描绘了类似于正弦波的周期波形。替代地，所述曲折的形状可以包括非周期性的图案。

图2A至图2F示出了根据本公开的实施方式的周期波图案的另外的示例。图2A示出了具有波形图案(例如，正弦波图案)的电连接件16。这种波形图案没有锐角，因此带来了变形期间的局部力峰值的减小，这增加了电连接件16的寿命。

图2B示出了之字形图案。这样的图案包括可以被更容易地印刷和/或制造的笔直部分。

图2C示出了包括圆弧的波形图案。弧的恒定曲率可以简单地制造并且提供均匀的力分布。

图2D示出了矩形波图案。矩形波图案提供更大的折叠度。在本发明中，折叠度被理解为拉直的电连接件16的两个端点之间的全长(也称为弧长)与在无偏置的曲折的构造中的电连接件16的所述两个端点之间的距离的比例。组态。具有更大的折叠度的波形图案包括更大量的在拉伸过程中可以被拉直的部分。另一方面，直线的折叠度最小，比率为1。矩形波图案具有较大的折叠度(与图2C所示的波形图案相比)，因此可以被进一步拉开。

图2E示出了包括延伸超过180°的圆弧的波形图案。该图案提供更大的折度叠和均匀的力分布。

某些波形图案(特别是具有低折叠度的波形图案)可以彼此相邻地堆叠，使得具有这种图案的多个电连接件16可以彼此平行地延伸。图2F示出了具有如图2B所示的之字形图案的这种平行延伸的示例。对于其他波形，例如图2A和图2C所示的波形，类似的配置也是可能的。通常，这种平行延伸可以用这样的波形来制造，这种波形不包含(或包含很少)相对于电连接件16的主延伸部垂直或向后延伸的部分。

图2A至图2F示出的波形的示例是周期性的并且包含单个的波形。替代地，电连接件的曲折形状可以包括多个不同的图案或波形。不同的波形可以被布置为串联的和/或重叠的(未示出)。此外，曲折形状可以不是周期性的。折叠度可以沿着电连接件16的延伸而变化，这允许定制电连接件16的可变形性。

跟踪器10可以包括需要彼此靠近布置的多个电连接件16。例如，这种布置例如当为光源14提供供应线(supply line)和返回线(return line)时，或者当需要用于多个光源14的电连接件16时，可能被需要。由于其曲折的形状，电线16延伸进入宽度方向(例如，图1A和图1B中的Y方向)，这在将多个电连接件16布置成彼此靠近时必须被考虑在内。布置多个电连接件的一种可能是将相似构形的曲折的电连接件16彼此相邻地堆叠，例如，如图2F所示。

另一种(附加的或替代的)方法是在跟踪器10中提供多层，其中布置了电连接件16。

图3示出了跟踪器10的第三实施方式的横截面。跟踪器10可以具有例如在上面图1A至1D和图2A至2F中以及在下面的附图中呈现的任何配置。

跟踪器10包括可在假想平面的一个或多个方向上可变形的片体12，所述假想平面由两个正交的X和Y方向限定。垂直于X和Y方向延伸Z方向。沿着Z方向，跟踪器10包括多个层18。图3中所示的跟踪器10包括五个层18A-18E，其中一些层包括至少一个电连接件16。替代地，跟踪器10可以包括任何其他数量的层并且层18A-18E的每一个都可包括任意数量的电连接件16(包括在层18中没有电连接件16的情况)。

图3所示的跟踪器10包括布置在第一层18A的顶部上的光源14。跟踪器10包括多个过体(via)20(也称为垂直互连通路(vertical interconnection access))。每个过体20在跟踪器10的两个或更多的层18之间形成电连接。过体20可以延伸穿过整个片体12，例如过体20C，其电连接所有五个层18。替代地，过体20可以仅延伸至内部的层18(也称为盲过体)，例如过体20A，其将层18A和18B电连接。进一步可选地，过体20可以从内部的层16延伸到另一内部的层16，例如过体20B(也称为掩埋过体)，其从层18B延伸到层18C。

图3所示的过体具有延伸穿过每个相应的过体20的通孔。替代地，过体20可以是实心的(solid)。

来自不同层的电连接件16通过过体20电连接。例如，过体20C被配置为将布置在顶层18A中的电连接件16A与布置在底层18E中的电连接件16D电连接。

类似地，过体20A将布置在顶层18A中的电连接件16E与布置在层18B中的电连接件16C电连接。以此方式，第一光源14A被提供有包括电连接件16B的供应线和包括电连接件16E、16C和过体20A的返回线。

过体20的使用不限于对电连接件16进行电连接。过体20还可以对跟踪器10的其他电子部件，例如光源14或电源(未示出)，进行电连接。

图4A至图4C示出了用于将跟踪器10的多个光源14与电连接件16电连接的电路图的不同示例。图4A至图4C所示的电连接件16具有类似于图2C所示的周期波形图案。然而，图4A至图4C所示的电路图示例不限于此，并且任何其他曲折形状的任何组合都可以用于这种电路。此外，图4A至图4C中所示的电连接件16被布置在相同的层中。然而，可以提供多个层，其中任何电连接件16可以布置在所述多个层中的任何一层中。层之间的电连接可以通过过体(例如，图3所示的过体)来实现。

图4A示出了电路图，其中，对于每个光源14A-C，提供了单独的供应线和返回线(包括电连接件16)。在用于光源14之一的电连接件16之一失效的情况下(例如，电连接件16的断开)，或者在光源14之一发生故障的情况下，其余的光源14的供应线和返回线保持不受影响并且继续提供其余的光源14的可操作性。

图4B示出了电路图，其中光源14A-C和电连接件16交替地串联电耦接。这样的电路具有低复杂度并且减少了所需的电连接件16的数量。

图4C示出了包括并联电路和串联电路的电路图。光源14A-C串联连接，其中，对于每个光源14A、14B，提供了并联耦接的单独的返回线。这种并联电路减小了操作跟踪器10所需的电流，并且允许单独操作(例如，开/关)每个光源14A-C。

图5至图7示出了跟踪器10的不同实施方式的俯视图，该跟踪器具有包括光源14和电连接件16的串联连接。该串联连接部分地是由于这样的电路在附图中更容易示出的事实。可以替代地使用包括串联和/或并联电路的任何其他电路配置(例如，如图4A至图4C所示)。此外，图5至图7中所示的实施方式包括具有波形图案(图6A、6B)和具有矩形波图案(图5和图7)的电连接件16。但是，这些实施方式不限于此。替代地，可以使用任何组合形式的任何其他曲折形状(例如，图2A-2F所示的图案)。

图5示出了跟踪器10的第四实施方式的俯视图。跟踪器10包括可变形的片体12、多个光源14以及耦接到光源14并由片体12支撑的多个电连接件16。所述电连接件16的每一个都具有曲折的构造。

跟踪器10包括控制器22。控制器22与电连接件16(并且因此也与光源14)电连接。控制器22包括被配置为向光源14提供电力的电源(未示出)。所述电源可以包括以下至少之一：可再充电或不可再充电的电池、电容器、用于无线能量传输的接收器以及到电源插座/出口(power outlet)的连接器。控制器22被配置为操作光源14。光源操作包括向光源14选择性地提供电力(例如，提供电力或不提供电力)。所述操作还可以包括控制以下至少之一：操作频率、操作电流和操作电压。控制器22可以例如被配置为提供1至10mA之间的操作电流。特别是为了提供这种低电流，不需要电连接件16具有大的宽度。电连接件的宽度可以在10μm至50μm之间。具有这种低宽度的电连接件16可以容易地变形，并且特别适合于可以展开的曲折形状。

控制器22被配置为独立地操作至少两个光源14。例如，控制器22被配置为仅向一个光源14提供操作电流，而不向另一光源14提供操作电流。独立操作还可以包括以下至少之一：不同的操作频率、不同的操作电流和不同的操作电压。对不同光源14的独立控制允许将不同的功能应用到不同的光源14(例如，一个光源用于指示控制器22在运行，而另一个光源14用于跟踪)，允许选择不同的可跟踪光图案(light pattern)，或允许使用两个单独的光学导航系统(例如，以不同的操作频率操作或操作具有不同波长的不同类型的光源)进行跟踪。

片体包括多个指部24A-C，其中每个指部24A-C分支成亚指部。指部24A和24C具有曲折的形状。指部24A-C(和其相应的亚指部)中的每个都支撑至少一个光源14和与光源14耦接的电连接件16。为了向由亚指部支撑的光源14供应电力，跟踪器10包括多个(即，至少两个)曲折电连接件16的会合部26。这样的会合部26可以位于电连接件16的另一电连接件16分支出去的位置处(例如，会合部26A)。会合部26也可以位于光源14处(例如，会合部26B)。此外，会合部可以包括过体(未示出)。

当被附接到不平坦的表面(诸如患者的面部)时，包括指部24A-C的跟踪器10可以很好地适应表面的形状。

图6A、6B示出了处于非偏置配置(图6A)和变形配置(图6B)的跟踪器10的第五实施方式的俯视图。跟踪器10包括由可变形的片体12支撑的多个光源14。片体12具有包围中心开口28的矩形框架的形状。图6A、6B所示的跟踪器10被附接到患者的皮肤表面(例如，通过粘合剂)，其中，开口28被布置在患者表面上的切口30之上。所述切口可以是例如腹部切口。

片体12包括与多个光源14串联耦接的多个电连接件16。电连接件16也可以以其他方式配置(例如，参见图3和图4A-C)。跟踪器10还包括控制器22，该控制器22与光源14电连接并且被配置为操作光源14。

当打开切口以访问手术部位时，切口周围的皮肤变形并且主要被推向远离切口的方向。由于跟踪器10附着在患者的皮肤上，因此有力作用在跟踪器10上。片体12和电连接件16(由于其曲折的形状)是可变形的，因此可以通过变形来适应所述力。图6B示出了处于变形配置的跟踪器10。在其变形配置中，光源14之间的距离增加。所述增加的距离通过电连接件16的曲折形状的(部分)变直来补偿。当所述切口被再次关闭，跟踪器10可以从图6B所示的变形位置变形回到图6A所示的未变形位置，而不影响或中断跟踪过程。使用EP 2 944283 A中提出的技术，可以容易地补偿各个光源14在变形或松弛时与其先前位置的偏差，该专利的相应内容通过引用结合于此。

图7示出了跟踪器10的第六实施方式的俯视图。第五和第六实施方式均包括具有包围中心开口28的框架形状的片体12。第五和第六实施方式本质上的不同在于框架的形状。跟踪器10具有圆形的片体12。这样的圆形形状可以附接到圆形的身体部分，诸如弯曲的膝盖(未示出)，周围。附接片体12的一种方式是将圆形的片体12拉到所述弯曲的膝盖上。图7所示的片体12是弹性的。因此，当将片体12拉到膝盖上时，片体12产生朝向膝盖的向内的偏压，这允许将弹性片体12附接到膝盖。跟踪器10可以包括用于改善对膝盖的附着的粘合剂。片体12的变形导致光源14之间的距离增加。由于其曲折的形状，电连接件16具有可变形性，该可变形性允许电连接件16通过拉伸而适应片体12的变形。电连接件16可以并且也被以其他方式配置(参见，例如，图3和图4A-C)。

图3至图7示出了包括光源14的跟踪器10。为了简明起见，附图没有再次示出具有线圈15的方案。需要注意的是，图3至图7中所示出的跟踪器10可以替代地包括至少一个线圈15而不是光源14中的至少一个。上面描述的和附图中所示的任何跟踪器10可以仅包括光源14或仅包括线圈15。或者，所述跟踪器10可以包括至少一个光源14和至少一个线圈15。

图8示出了操作用于手术导航的跟踪器10的方法100的流程图。跟踪器10包括在至少一个方向上可变形的片体12、由片体12支撑的选自一个或多个光源14和一个或多个线圈15的至少两个跟踪器元件以及至少一个电耦接到每个跟踪器元件14、15并由片体12支撑的电连接件16。所述电连接件16的一个或两个沿着片体12可变形的方向具有曲折的构造。跟踪器10可以是具有上述多个跟踪器元件14、15的任何跟踪器10。

方法100包括步骤102，步骤102独立地控制至少两个跟踪器元件14、15的操作。

在控制至少两个光源14的情况下，独立地控制所述操作包括选择性地将第一电力提供给至少两个光源14中的第一组，并将第二电力提供给至少两个光源14中的第二组，其中第一电力和第二电力可以不同。控制所述操作可以进一步包括为至少两个光源14调整以下至少之一：不同的操作频率，不同的操作电流和不同的操作电压。例如，可以将1至10mA之间的操作电流提供给要被跟踪的一个或多个光源14，并且可以将更大的电流提供给指示跟踪器10正在运行的一个或多个光源14。由于用于光学导航的检测手段变得越来越敏感，所以用于跟踪的光源14可以以较低的强度发射，因此与需要外科医生看见的光源相比需要更少的操作电流。

独立地控制用于至少两个光源14的操作频率可以包括：以第一频率操作所述至少两个光源14的第一组并且以第二频率操作至少两个光源14的第二组，其中，第一操作频率和第二操作频率可以不同。第一频率可以与第一手术导航系统同步和/或第二频率可以与第二手术导航系统同步。

所述方法可以可选地包括终止至少两个光源14的第一组的操作的步骤104。该方法可以可选地包括终止至少两个光源14的第二组的操作的另一个步骤106。

参照附图中示出的示例性实施方式所描述的特征可以被容易地组合以产生不同的实施方式。因此，很明显，本公开可以多种方式变化。这样的变化不应被视为背离由所附权利要求限定的本发明的范围。

Claims

1.一种用于手术导航的跟踪器，该跟踪器包括：

片体，所述片体在至少一个方向上可变形；

跟踪器元件，所述跟踪器元件选自光源或线圈，所述跟踪器元件由所述片体支撑；和

电连接件，所述电连接件电耦接到所述跟踪器元件并由所述片体支撑，所述电连接件沿所述片体的可变形的方向具有曲折的构造。

2.根据权利要求1所述的跟踪器，其中

所述片体可弹性变形。

3.根据权利要求1所述的跟踪器，其中

曲折的形状包括周期性图案。

4.根据权利要求1所述的跟踪器，其中

曲折的形状包括波形图案、矩形波图案和之字形图案中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的跟踪器，其中

所述电连接件的宽度在5μm至50μm之间。

6.根据权利要求1所述的跟踪器10，包括：

多个跟踪器元件和多个电连接件。

7.根据权利要求6所述的跟踪器，其中

至少部分跟踪器元件和电连接件是以串联的方式交替地电耦接。

8.根据权利要求6所述的跟踪器，包括：

多个电连接件的会合部。

9.根据权利要求6所述的跟踪器，包括：

控制器，所述控制器与至少两个跟踪器元件电连接，并且所述控制器被配置为独立地控制所述至少两个跟踪器元件的操作。

10.根据权利要求1所述的跟踪器，其中

所述片体具有曲折的形状。

11.根据权利要求1所述的跟踪器，其中

所述片体包括多个指部。

12.根据权利要求11所述的跟踪器，其中

跟踪器包括多个跟踪器元件和多个电连接件，并且其中

所述指部的至少两个每一个都在支撑至少一个跟踪器元件及其至少一个电连接件。

13.根据权利要求1所述的跟踪器，其中

所述片体的至少一部分具有包围中心开口的框架的形状。

14.根据权利要求1所述的跟踪器，其中

所述电连接件被印刷在所述片体上。

15.根据权利要求1所述的跟踪器，包括：

多个层，其中所述电连接件布置在所述多个层中的至少一个层中。

16.根据权利要求15所述的跟踪器，其中

所述跟踪器包括过体，所述过体被配置为电连接所述多个层中的至少两个层。

17.根据权利要求1所述的跟踪器，

包括粘合剂，该粘合剂被配置为将所述片体附接到手术对象的表面。

18.一种用于手术导航的跟踪器，该跟踪器包括：

片体，所述片体在至少一个方向上是可变形的；

跟踪器元件，所述跟踪器元件布置在片体上；和

电连接件，所述电连接件电耦接到跟踪器元件并由片体支撑，该电连接件限定非线性图案，当片体不变形时，该非线性图案沿着片体的可变形的方向具有第一图案间隔，其中电连接件被构造成当所述片体在所述至少一个方向上变形时，所述电连接件在所述至少一个方向上呈现与所述第一图案间隔不同的第二图案间隔。

19.根据权利要求18所述的跟踪器，其中，

所述变形是拉伸，并且其中所述第二图案间隔大于所述第一图案间隔。

20.一种用于手术导航的跟踪器的操作方法，其中，所述跟踪器包括沿至少一个方向可变形的片体、由所述片体支撑的至少两个跟踪器元件以及电耦接至每个跟踪器元件并被片体支撑的电连接件，所述电连接件中的至少一个沿所述片体的可变形的方向具有曲折的构造，所述方法包括：

独立地控制所述至少两个跟踪器元件的操作。