CN112805043A - 具有单轴传感器的中空管外科器械 - Google Patents

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J·帕鲁士
F·阿克巴里安
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Abstract

本发明公开了一种设备，该设备包括细长轴和方位传感器。细长轴限定纵向轴线。细长轴包括远侧端部、开口和内腔。方位传感器从纵向轴线侧向地偏置。第一方位传感器相对于细长轴被牢固地固定在距开口的已知距离处。第一方位传感器被构造成生成指示细长轴在三维空间中的方位的信号。

Description

具有单轴传感器的中空管外科器械
优先权
本申请要求2018年10月5日提交的名称为“Hollow Tube Surgical Instrumentwith Single Axis Sensor”的美国临时专利申请62/741,594的优先权，该临时专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文。
背景技术
图像引导外科手术(IGS)为一种这样的技术：其中使用计算机来获得已经插入患者体内的器械的位置与手术前获得的图像集合(例如，CT或MRI扫描、3-D标测图等)的实时相关性，使得计算机系统可在手术前获得的图像上叠加器械的当前位置。可用于IGS规程中的电磁IGS导航系统的示例为由Biosense-Webster,Inc.(Irvine,California)提供的
Figure BDA0003005219260000011
3系统。在一些IGS规程中，在外科手术之前获得手术区的数字断层扫描(例如，CT或MRI、3-D标测图等)。然后使用专门编程的计算机将数字断层扫描数据转化成数字地图。在外科手术过程中，具有传感器(例如，发出电磁场和/或响应于外部生成电磁场的电磁线圈)的特殊器械用于执行手术，同时传感器向指示每个外科器械的当前位置的计算机发送数据。该计算机将从传感器接收的数据与由手术前断层扫描生成的数字地图相关联。断层扫描图像连同指示器(例如，十字准线或照亮点等)一起示于视频监视器上，从而示出每个外科器械相对于扫描图像中所示解剖结构的实时位置。即使外科医生不能直接在体内器械当前位置处目视查看其本身，但外科医生能够通过查看视频监视器而了解每个配备传感器的器械的确切位置。
被构造用于移除鼻腔或其他规程区域内的病灶、息肉和纤维瘤的外科切割器械可包括可旋转地同轴设置在管状外部构件内的细长内部构件。外部构件的远侧端部可包括开口，并且内部构件的远侧端部包括相应的切割边缘。切割边缘的方位和取向对于规程的成功是重要的，因此IGS导航系统也可尤其可用于以下规程中，该规程涉及用于具有有限可见性的规程区域中(诸如患者的鼻腔内)的外科切割器械。甚至在IGS导航系统与医疗器械诸如外科切割器械一起使用的情况下，仍可能存在可影响规程结果的错误，无论源是人为错误(例如，医疗器械的无意移动或有意但错误的移动等)还是设备错误(例如，内窥镜视图的模糊或故障、IGS导航系统的显示故障等)。因此，可能有利的是提供具有附加安全特征的IGS导航系统以进一步降低与外科规程相关联的风险。
尽管已研制出若干系统和方法并用于外科手术，但是据信，本发明人之前尚未有人研制出或使用所附权利要求书中所描述的发明。
附图说明
虽然在说明书之后提供了特别指出和清楚地要求保护本发明的权利要求书，但是据信通过对下面某些示例的描述并结合附图可以更好地理解本发明，附图中类似的附图标记表示相同元件，并且其中：
图1示出了在坐在示例性医疗手术椅中的患者上使用的示例性手术导航系统的示意图；
图2示出了具有柄部组件和第一轴组件的示例性外科切割器械的透视图；
图3示出了具有轴和切割构件的图2的轴组件的局部分解透视图；
图4示出了可结合到图2的轴组件内的示例性另选外轴的远侧部分的透视图；
图5示出了图4的外轴的远侧部分的侧正视图；
图6示出了可结合到图2的轴组件内的另一个示例性另选外轴的远侧部分的透视图；
图7示出了图6的外轴的远侧部分的顶部平面图；
图8示出了可结合到图2的轴组件内的另一个示例性另选外轴的远侧部分的透视图；并且
图9示出了可结合到图2的轴组件内的另一个示例性另选外轴的远侧部分的透视图。
附图并非旨在以任何方式进行限制，并且可以设想本发明的各种实施方案可以多种其他方式来执行，包括那些未必在附图中示出的方式。并入本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的若干方面，并与说明书一起用于解释本发明的原理；然而，应当理解，本发明并不限于所示出的明确布置方式。
具体实施方式
本发明的某些示例的以下说明不应用于限定本发明的范围。根据以举例的方式示出的以下说明，本发明的其他示例、特征、方面、实施方案和优点对于本领域的技术人员而言将是显而易见的，一种最佳方式被设想用于实施本发明。如将认识到，本发明能够具有其他不同且明显的方面，所有这些方面均不脱离本发明。因此，附图和说明应被视为实质上是例示性的而非限制性的。
应当理解，本文使用的术语“近侧”和“远侧”是相对于握持手持件组件的临床医生而言的。因此，端部执行器相对于较近的手持件组件而言处于远侧。还应当理解，为方便和清晰起见，本文关于临床医生握持手持件组件的情况也使用空间术语诸如“顶部”和“底部”。然而，外科器械在许多取向和位置中使用，并且这些术语并非旨在为限制性的和绝对的。
还应当理解，本文所述的教导内容、表达、型式、示例等中的任何一者或多者可与本文所述的其他教导内容、表达、型式、示例等中的任何一者或多者相结合。因此下述教导内容、表达、型式、示例等不应被视为彼此分离。参考本文的教导内容，本文的教导内容可进行组合的各种合适方式对于本领域的技术人员而言将显而易见。此类修改和变型旨在包括在权利要求书的范围内。
I.示例性图像引导外科手术导航系统
当在患者(P)的头部(H)内执行医疗手术时，可能期望的是获得关于器械在患者(P)的头部(H)内位置的信息，尤其是在器械处于难以或不可能获得器械的工作元件在患者(P)的头部(H)内的内窥镜视图的位置时。图1示出了能够利用图像引导执行ENT规程的示例性IGS导航系统(100)。在一些情况下，IGS导航系统(100)在外科规程期间使用，该外科规程涉及使用外科切割装置来剃刮或清除患者鼻窦中或附近或者患者鼻腔内的其他位置的组织。除了具有本文所述的部件和可操作性之外或者代替本文所述的部件和可操作性，IGS导航系统(100)可根据以下专利的教导内容中的至少一些教导内容来构造和操作：2010年5月18日公布的名称为“Methods and Devices for Performing Procedures within theEar,Nose,Throat and Paranasal Sinuses”的美国专利7,720,521，其公开内容以引用方式全文并入本文；和/或2014年12月11日公布的名称为“Systems and Methods forPerforming Image Guided Procedures within the Ear,Nose,Throat and ParanasalSinuses”的美国专利公布2014/0364725(现撤销)，其公开内容以引用方式全文并入本文。
本示例的IGS导航系统(100)包括场发生器组件(200)，该场发生器组件包括集成到马蹄形框架(204)内的磁场发生器(206)集合。场发生器(206)可操作以生成围绕患者(P)的头部(H)的不同频率的交变磁场。在该示例中，导航导丝(130)被插入到患者(P)的头部(H)内。导航导丝(130)可为独立装置或可定位在端部执行器或医疗器械(诸如外科切割器械或扩张器械)的其他位置上。在本示例中，将框架(204)安装到座椅(300)，其中患者(P)坐在座椅(300)中，使得框架(204)位于患者(P)的头部(H)附近。仅以举例的方式，座椅(300)和/或场发生器组件(200)可根据2018年11月1日公布的名称为“Apparatus to SecureField Generating Device to Chair”的美国专利公布2018/0310886的教导内容中的至少一些教导内容来构造和操作，其公开内容以引用方式全文并入本文。
本示例的IGS导航系统(100)还包括处理器(110)，该处理器控制场发生器(206)和IGS导航系统(100)的其他元件。例如，处理器(110)可操作以驱动场发生器(206)生成交变电磁场；并且处理来自导航导丝(130)的信号，以确定传感器在患者(P)的头部(H)内的导航导丝(130)中的位置。处理器(110)包括与一个或多个存储器通信的处理单元。本示例的处理器(110)安装在控制台(116)中，该控制台包括操作控件(112)，该操作控件包括键盘和/或指向装置诸如鼠标或轨迹球。在执行外科规程时，医师使用操作控件(112)与处理器(110)进行交互。
导航导丝(130)包括响应于在场发生器(206)所生成的交变磁场内定位的传感器(未示出)。联接单元(132)固定到导航导丝(130)的近侧端部并且被构造成在控制台(116)和导航导丝(130)之间提供数据和其他信号的通信。联接单元(132)可提供数据和其他信号的有线或无线通信。
在本示例中，导航导丝(130)的传感器包括位于导航导丝(130)的远侧端部处的至少一个线圈。当此类线圈定位在场发生器(206)所生成的交变电磁场内时，交变磁场可在线圈中生成电流，并且该电流可沿导航导丝(130)中的电导管传送，并且经由联接单元(132)进一步传送到处理器(110)。该现象可使IGS导航系统(100)能够确定导航导丝(130)或其他医疗器械(例如扩张器械、外科切割器械等)的远侧端部在三维空间内(即，在患者(P)的头部(H)等内)的位置。为了实现这一点，处理器(110)执行算法以根据导航导丝(130)中线圈的位置相关信号计算导航导丝(130)的远侧端部的位置坐标。尽管在该示例中方位传感器位于导丝(130)中，但此类方位传感器可集成到各种其他种类的器械内。仅以举例的方式，一个或多个方位传感器可集成到外科切割器械(10)内，如将在下文更详细所述。
处理器(110)使用存储在处理器(110)的存储器中的软件来校准和操作IGS导航系统(100)。此类操作包括驱动场发生器(206)、处理来自导航导丝(130)的数据、处理来自操作控件(112)的数据、以及驱动显示屏(114)。在一些具体实施中，操作还可包括监视以及强制执行IGS导航系统(100)的一个或多个安全特征或功能。处理器(110)还能够操作以经由显示屏(114)实时提供视频，该显示屏示出导航导丝(130)的远侧端部相对于患者头部(H)的摄像机图像的位置、患者头部(H)的CT扫描图像、和/或患者鼻腔内及患者鼻腔附近解剖结构的计算机生成的三维模型。显示屏(114)可在外科规程期间同时地和/或彼此叠加地显示此类图像。此类显示图像还可包括插入患者头部(H)中的器械(诸如导航导丝(130))的图形表示，使得操作者可实时查看器械在其实际位置的虚拟绘制。仅以举例的方式，显示屏(114)可根据2016年1月14日公布的名称为“Guidewire Navigation for Sinuplasty”的美国专利公布2016/0008083的教导内容中的至少一些教导内容来提供图像，该专利公布的公开内容以引用方式全文并入本文。在操作者还使用内窥镜的情况下，也可在显示屏(114)上提供内窥镜图像。
通过显示屏(114)提供的图像可帮助引导操作者在患者的头部(H)内调转并以其他方式操纵器械。还应当理解，下文所述的外科切割器械(10)的其他部件可结合传感器，如导航导丝(130)的传感器，包括但不限于轴组件(16)。
II.示例性外科切割器械
图2至图3示出了可用于从鼻腔以及从任何其他合适的位置移除组织诸如骨组织的示例性外科切割器械(10)。外科切割器械(10)可与IGS导航系统诸如IGS导航系统(100)一起使用。外科切割器械(10)可如何结合一个或多个方位传感器以实现与IGS导航系统(100)一起使用的示例将在下文进行更详细地描述。本示例的外科切割器械(10)包括柄部组件(12)、轮毂(14)和从柄部组件(12)朝远侧延伸的第一轴组件(16)。柄部组件(12)具有柄部(18)，该柄部可为任何合适的构型。柄部(18)可包括用于操作外科切割器械(10)的控件，或者控件可远程定位。外科切割器械(10)还包括操作地连接到真空源(22)并且被构造成允许从外科手术部位吸入组织(诸如骨组织)的抽吸口(20)。在本示例中，通过柄部组件(12)内的机动化驱动组件(24)来将旋转运动递送到轴组件(16)。电源(26)连接到机动化驱动组件(24)以为动力外科切割器械(10)供电以供使用。
轴组件(16)通常包括共同被构造成接收和移除来自外科手术部位的组织的外轴(28)和内切割构件(30)。被示出为管的切割构件(30)设置在轴(28)的纵向延伸的内腔(32)内。切割构件(30)被构造成在远侧部分处围绕轴组件(16)的纵向轴线(42)旋转。当切割构件(30)围绕纵向轴线(42)旋转时，外轴(28)保持旋转固定。尽管轴组件(16)被示为刚性的，但轴组件(16)的全部或一部分可以是为柔性的。切割构件(30)限定内腔并且朝近侧延伸至柄部组件(12)并且连接到机动化驱动组件(24)，该机动化驱动组件相对于轴(28)可旋转地驱动切割构件(30)。
轴(28)包括具有轴窗开口(50)的窗区域(48)。管状侧壁(51)朝远侧终止于大致半球形的端部(52)。轴窗开口(50)延伸穿过轴(28)的管状侧壁(51)进入中心内腔(40)中并与包围轴(28)的环境流体连通。轴窗开口(50)相对于纵向轴线(42)径向向外朝向，使得组织可在径向向内的方向上通过轴窗开口(50)被径向地接收到中心内腔(40)内。在本示例中，轴窗开口(50)由相对钝的边缘(53)包围。在一些其他型式中，边缘(53)为锐利的。
切割构件(30)在切割构件(30)的远侧部分处包括切割窗开口(54)。切割构件(30)为中空的并且因此限定与开口(54)流体连通的内腔。切割窗开口(54)被构造成与轴窗开口(50)纵向对准并且包括沿着该切割窗开口延伸的切割边缘(58)。切割边缘(58)的至少一部分被设置成在切割构件(30)围绕纵向轴线(42)旋转或振荡时运动到窗区域(48)附近并跨越窗区域的至少一部分。以举例的方式，当切割构件(30)沿着顺时针方向运动时，窗区域(48)的边缘(53)提供与切割边缘(58)相对的表面，从而可切断组织以从组织移除被切割的组织部分。换句话讲，边缘(53,58)可配合以提供切断凸出穿过开口(50,54)的组织的剪切动作。
继续参考图2至图3，真空源(22)通过切割构件(30)的内腔在近侧方向上沿着纵向轴线(42)朝向抽吸口(20)产生抽吸。一旦组织被分别引入窗开口(54)中，抽吸就有效地将组织抽吸到窗开口(54)中以用于切除，同时组织阻挡沿着内腔的气流。仅以举例的方式，可根据2019年5月2日公布的名称为“Tissue Shaving Instrument”是美国专利公布2019/0125391的教导内容中的至少一些教导内容来提供穿过切割构件(30)的内腔的气流和用于改善此类气流的抽吸通气孔，该专利公布的公开内容以引用方式全文并入本文。
控制模块(25)可包含在柄部组件(12)内并且电连接到机动化驱动组件(24)，该机动化驱动组件驱动内切割构件(30)的旋转。基于来自外科切割器械(10)的控件的信号、来自IGS导航系统(100)的信号、或者来自另一装置、传感器或源的信号，控制模块(25)由此引导内切割构件(30)的旋转以停止驱动内切割构件(30)的旋转或简单地阻止旋转，而不管操作者提供的输入如何。
III.集成到剃刮器械中的方位传感器
如上所述，可能期望具有关于器械在患者(P)的头部(H)内的方位的信息。另外如上所述，IGS导航系统(100)可通过经由显示屏(114)实时提供视频来提供此类信息，从而示出器械(例如，导航导丝(130))的远侧端部相对于患者头部(H)内的解剖结构的图像的方位。在其中使用类似于外科切割器械(10)的器械的规程中，除了提供通常指示轴组件(16)的远侧端部的方位的信息之外，可能有益的是为医师提供指示轴窗开口(50)的方位和取向的信息。这可使得医师能够相对于医师希望利用切割器械移除的组织/骨/等来更精确地定位轴窗开口(50)。为了实现这一点，轴组件(16)可被修改以结合一个或多个方位传感器，如上文所述的导丝(130)的方位传感器。剃刮器械可如何结合方位传感器的一些示例描述于2019年6月13日公布的名称为“Tissue Shaving Instrument with Navigation Sensor”美国专利公布2019/0175282中，该专利公布的公开内容以引用方式全文并入本文。下文描述了外科切割器械(10)的轴组件(16)可结合一个或多个方位传感器以与IGS导航系统(100)通信的方式的各种其他示例。
虽然在外科切割器械(10)的上下文中提供了以下示例，但以下教导内容可易于应用于各种其他类型的器械。仅以举例的方式，根据下文的教导内容，可将一个或多个方位传感器结合到抽吸器械和/或各种其他类型的器械内。可将以下教导内容应用于抽吸器械和/或其他类型的器械的各种合适方式对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。
A.具有单个偏置方位传感器的示例性切割器械轴
图4至图5示出了可结合到轴组件(16)内以代替外轴(28)的示例性另选外轴(400)。除下文明确讨论的差异之外，该示例的外轴(400)就可像外轴(28)一样进行构造和操作。该示例的外轴(400)包括具有倒圆形远侧端部(412)的圆柱形主体(410)。侧向取向的窗开口(420)恰在远侧端部(412)的近侧形成。开口(420)由边缘(422)限定。在一些型式中，边缘(422)的至少一部分为锐利的。
外轴(400)被构造成接收切割构件(30)并且被构造成相对于柄部组件(12)牢固地固定。开口(420)的尺寸和方位被设定成对应于切割构件(30)的窗开口(54)的尺寸和方位。驱动组件(24)可驱动切割构件(30)在外轴(400)内旋转。真空源(22)可被激活以有助于将组织抽吸到开口(54,420)内；并且边缘(58,422)可配合以在切割构件(30)在外轴(400)内旋转时剪切被抽吸到开口(54,420)内的组织等。
不同于外轴(28)，本示例的外轴(400)包括方位传感器(430)。方位传感器(430)位于外轴(400)的远侧端部(412)附近以及开口(420)的近侧。在本示例中，方位传感器(430)的位置与开口(420)的中心相距固定的距离(d1)。在该上下文中，术语“固定的”仅意在指示方位传感器(430)在制造过程完成之后不相对于主体(410)移动，使得距离(d1)在外科切割器械的操作期间不发生改变。在一些型式中，距离(d1)为预先确定的。在一些其他型式中，距离(d1)并非为预先确定的并且可从一个外科切割器械到另一个外科切割器械而略有变化，诸如可从制造公差预期到的。在此类情况下，可在制造过程完成之后、在外科切割器械用于医疗规程之前校准给定的外科切割器械。这种校准过程可用于确定当前特定外科切割器械的距离(d1)的精确值。参考本文的教导内容，可执行此类校准过程的各种合适方式对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。
在上述校准过程期间采集的信息(包括(但不一定限于)距离(d1)的精确值)可存储于包含在外科切割器械自身内的本地存储装置上。仅以举例的方式，柄部组件(12)(或一些其他部件)可包括其上存储校准信息的EEPROM。另选地，可在任何其他合适的位置中使用任何其他合适类型的存储装置。在医疗规程开始时，处理器(110)可询问存储装置以从当前外科切割器械检索校准数据；并且可在处理来自方位传感器(430)的信号时考虑该数据，以确保呈现给医师的位置数据尽可能地准确。无论当前特定外科切割器械的距离(d1)为预先确定的还是通过校准过程确定的，当前特定外科切割器械的距离(d1)可在医师利用外科切割器械执行医疗规程之前为处理器(110)“所已知的”。
方位传感器(430)可包括线圈，该线圈被构造成响应于由场发生器(206)生成的交变电磁场而生成电流，使得方位传感器(430)可生成指示外轴(400)的远侧端部(412)在患者(P)的头部(H)内的方位的电信号。此外，由于方位传感器(430)的位置与开口(420)的中心相距固定的距离(d1)，因此来自方位传感器(430)的信号还可指示开口(420)的中心在患者(P)的头部(H)内的方位。
在处理器(110)具有来自方位传感器(430)的指示开口(420)的中心在患者(P)的头部(H)内的方位的信息的情况下，处理器(110)可驱动显示器(114)以在远侧端部(412)在患者(P)的头部(H)内移动时实时示出开口(420)的中心相对于患者(P)的头部(H)内的解剖结构的图像的方位。此外，由于开口(420)的尺寸和构型为预先确定的并且由于处理器(110)将具有指示开口(420)的中心在患者(P)的头部(H)内的方位的数据，因此处理器(110)可驱动显示器(114)以示出开口(420)的图形表示，由此更清楚且精确地指示开口(420)在患者(P)的头部(H)内的方位。
在本示例中，方位传感器(430)从主体(410)的中心纵向轴线(LA)侧向地偏置。因此，当外轴(400)围绕主体(410)的中心纵向轴线(LA)旋转时(例如，当抓持柄部组件(12)的操作者旋转整个器械(10)时)，方位传感器(430)将感测此类移动并且从而提供指示外轴(400)围绕主体(410)的中心纵向轴线(LA)的角度方位的信号。换句话讲，方位传感器(430)将指示开口(420)围绕主体(410)的中心纵向轴线(LA)的滚动取向或角度方位。因此，除了指示开口(420)在患者头部内的三维方位之外，处理器(110)还可驱动显示器(114)以指示开口(420)的滚动取向或角度方位。在此类绘制中，处理器(110)可驱动显示器(114)以绘制外轴(400)的形状和开口(420)的形状，其中开口(420)的位置具有增强的指示。
如上所述，方位传感器(430)可采用线圈的形式，其中导线围绕线圈轴线进行缠绕。在本示例中，方位传感器(430)的线圈轴线与主体(410)的中心纵向轴线(LA)平行。另选地，方位传感器(430)的线圈轴线可与主体(410)的中心纵向轴线(LA)具有任何其他合适的关系。
方位传感器(430)定位在主体(410)上或该主体中以使得不妨碍切割构件(30)在外轴(400)内的移动。仅以举例的方式，方位传感器(430)可紧密地固定到主体(410)的内径。作为另一个仅例示性示例，方位传感器(430)可直接地集成到主体(410)的侧壁内。作为另一个仅例示性示例，方位传感器(430)可紧密地固定到主体(410)的外径。参考本文的教导内容，可将方位传感器(430)固定地集成到主体(410)上或该主体中的其他合适的方式对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。
方位传感器(430)经由至少一个电导管(432)与IGS导航系统(100)通信。仅以举例的方式，电导管(432)可包括沿着主体(410)的长度的至少一部分延伸的一根或多根导线。除此之外或另选地，电导管(432)可包括形成于主体(410)上或该主体中的一根或多根电迹线。参考本文的教导内容，电导管(432)可采取的其他合适的形式对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。在一些型式中，电导管(432)经由有线通信与处理器(110)直接联接。在一些其他型式中，电导管(432)诸如通过联接单元(132)或其他无线通信装置与处理器(110)无线联接。
B.具有一对偏置方位传感器的示例性切割器械轴
图6至图7示出了可结合到轴组件(16)内以代替外轴(28)的另一个示例性另选外轴(500)。除下文明确讨论的差异之外，该示例的外轴(500)就可像外轴(28)一样进行构造和操作。该示例的外轴(500)包括具有倒圆形远侧端部(512)的圆柱形主体(510)。侧向取向的窗开口(520)恰在远侧端部(512)的近侧形成。开口(520)由边缘(522)限定。在一些型式中，边缘(522)的至少一部分为锐利的。
外轴(500)被构造成接收切割构件(30)并且被构造成相对于柄部组件(12)牢固地固定。开口(520)的尺寸和方位被设定成对应于切割构件(30)的窗开口(54)的尺寸和方位。驱动组件(24)可驱动切割构件(30)在外轴(500)内旋转。真空源(22)可被激活以有助于将组织抽吸到开口(54,520)内；并且边缘(58,522)可配合以在切割构件(30)在外轴(500)内旋转时剪切被抽吸到开口(54,520)内的组织等。
不同于外轴(28)，本示例的外轴(500)包括一对方位传感器(530,540)。方位传感器(530,540)位于外轴(500)的远侧端部(512)附近以及开口(520)的近侧。在该示例中，方位传感器(530,540)彼此侧向地偏置，但位于相同的纵向位置，但这仅为任选的。方位传感器(530,540)经由导管(550)与结点(552)联接，该导管沿着主体(510)的侧壁周向地延伸。另一个导管(554)也与结点(552)联接。导管(554)还与IGS导航系统(100)联接。
在本示例中，方位传感器(530,540)的位置相对于主体(510)为固定的。因此，在本示例中，结点(552)与开口(520)的中心之间的距离(d2)为固定的。类似地，在本示例中，方位传感器(530,540)之间的距离(d3)为固定的。在该上下文中，术语“固定的”仅意在指示方位传感器(530,540)在制造过程完成之后不相对于主体(510)移动，使得距离(d2,d3)在外科切割器械的操作期间不发生改变。在一些型式中，距离(d2,d3)为预先确定的。在一些其他型式中，距离(d2,d3)并非为预先确定的并且可从一个外科切割器械到另一个外科切割器械而略有变化，诸如可从制造公差预期到的。在此类情况下，可在制造过程完成之后、在外科切割器械用于医疗规程之前校准给定的外科切割器械。这种校准过程可用于确定当前特定外科切割器械的距离(d2,d3)的精确值。参考本文的教导内容，可执行此类校准过程的各种合适方式对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。
在上述校准过程期间采集的信息(包括(但不一定限于)距离(d2,d3)的精确值)可存储于包含在外科切割器械自身内的本地存储装置上。仅以举例的方式，柄部组件(12)(或一些其他部件)可包括其上存储校准信息的EEPROM。另选地，可在任何其他合适的位置中使用任何其他合适类型的存储装置。在医疗规程开始时，处理器(110)可询问存储装置以从当前外科切割器械检索校准数据；并且可在处理来自方位传感器(530,540)的信号时考虑该数据，以确保呈现给医师的方位数据尽可能地准确。无论当前特定外科切割器械的距离(d2,d3)为预先确定的还是通过校准过程确定的，当前特定外科切割器械的距离(d2,d3)可在医师利用外科切割器械执行医疗规程之前为处理器(110)“所已知的”。
每个方位传感器(530,540)可包括线圈，该线圈被构造成响应于由场发生器(206)生成的交变电磁场而生成电流，使得方位传感器(530,540)可生成指示外轴(500)的远侧端部(512)在患者(P)的头部(H)内的方位的电信号。由于传感器(530,540)相对于开口(520)的中心的定位是已知的，因此来自方位传感器(530,540)的信号也可指示开口(520)的中心在患者(P)的头部(H)内的方位。
在处理器(110)具有来自方位传感器(530,540)的指示开口(520)的中心在患者(P)的头部(H)内的方位的信息的情况下，处理器(110)可驱动显示器(114)以在远侧端部(512)在患者(P)的头部(H)内移动时实时示出开口(520)的中心相对于患者(P)的头部(H)内的解剖结构的图像的方位。此外，由于开口(520)的尺寸和构型为预先确定的并且由于处理器(110)将具有指示开口(520)的中心在患者(P)的头部(H)内的方位的数据，因此处理器(110)可驱动显示器(114)以示出开口(520)的图形表示，由此更清楚且精确地指示开口(520)在患者(P)的头部(H)内的方位。
在本示例中，方位传感器(530,540)从主体(510)的中心纵向轴线侧向地偏置。因此，当外轴(500)围绕主体(510)的中心纵向轴线旋转时(例如，当抓持柄部组件(12)的操作者旋转整个器械(10)时)，方位传感器(530,540)将感测此类移动并且从而提供指示外轴(500)围绕主体(510)的中心纵向轴线的角度方位的信号。换句话讲，方位传感器(530,540)将指示开口(520)围绕主体(510)的中心纵向轴线的滚动取向或角度方位。因此，除了指示开口(520)在患者头部内的三维方位之外，处理器(110)还可驱动显示器(114)以指示开口(520)的滚动取向或角度方位。在此类绘制中，处理器(110)可驱动显示器(114)以绘制外轴(500)的形状和开口(520)的形状，其中开口(520)的位置具有增强的指示。
如上所述，每个方位传感器(530,540)可采用线圈的形式，其中导线围绕线圈轴线进行缠绕。在本示例中，每个方位传感器(530,540)的线圈轴线与主体(510)的中心纵向轴线平行。另选地，每个方位传感器(530)的线圈轴线可与主体(510)的中心纵向轴线具有任何其他合适的关系。
每个方位传感器(530,540)定位在主体(510)上或该主体中以使得不妨碍切割构件(30)在外轴(500)内的移动。仅以举例的方式，每个方位传感器(530,540)可紧密地固定到主体(510)的内径。作为另一个仅例示性示例，每个方位传感器(530,540)可直接地集成到主体(510)的侧壁内。作为另一个仅例示性示例，每个方位传感器(530,540)可紧密地固定到主体(510)的外径。参考本文的教导内容，可将方位传感器(530,540)固定地集成到主体(510)上或该主体中的其他合适的方式对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。
方位传感器(530,540)经由电导管(550,554)与IGS导航系统(100)通信。仅以举例的方式，电导管(550,554)可包括沿着主体(510)的长度的至少一部分延伸的一根或多根导线。除此之外或另选地，电导管(550,554)可包括形成于主体(510)上或该主体中的一根或多根电迹线。参考本文的教导内容，电导管(550,554)可采取的其他合适的形式对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。在一些型式中，电导管(554)经由有线通信与处理器(110)直接联接。在一些其他型式中，电导管(554)诸如通过联接单元(132)或其他无线通信装置与处理器(110)无线联接。
C.具有垂直方位传感器的示例性切割器械轴
图8示出了可结合到轴组件(16)内以代替外轴(28)的另一个示例性另选外轴(600)。除下文明确讨论的差异之外，该示例的外轴(600)就可像外轴(28)一样进行构造和操作。该示例的外轴(600)包括具有倒圆形远侧端部(612)的圆柱形主体(610)。侧向取向的窗开口(620)恰在远侧端部(612)的近侧形成。开口(620)由边缘(622)限定。在一些型式中，边缘(622)的至少一部分为锐利的。
外轴(600)被构造成接收切割构件(30)并且被构造成相对于柄部组件(12)牢固地固定。开口(620)的尺寸和方位被设定成对应于切割构件(30)的窗开口(54)的尺寸和方位。驱动组件(24)可驱动切割构件(30)在外轴(600)内旋转。真空源(22)可被激活以有助于将组织抽吸到开口(54,620)内；并且边缘(58,622)可配合以在切割构件(30)在外轴(600)内旋转时剪切被抽吸到开口(54,620)内的组织等。
不同于外轴(28)，本示例的外轴(600)包括一对方位传感器(630,640)。方位传感器(630,640)位于外轴(600)的远侧端部(612)附近以及开口(620)的近侧。在本示例中，方位传感器(630,640)被取向成彼此垂直，其中方位传感器(630)位于方位传感器(640)的远侧。两个方位传感器(630,640)与电导管(650)联接，该电导管提供用于与IGS导航系统(100)通信的路径，如下文更详细所述。
在本示例中，方位传感器(630,640)的位置相对于主体(610)为固定的。因此，在本示例中，方位传感器(630,640)与开口(620)的中心之间的距离(d4)为固定的。在该上下文中，术语“固定的”仅意在指示方位传感器(630,640)在制造过程完成之后不相对于主体(610)移动，使得距离(d4)在外科切割器械的操作期间不发生改变。在一些型式中，距离(d4)为预先确定的。在一些其他型式中，距离(d4)并非为预先确定的并且可从一个外科切割器械到另一个外科切割器械而略有变化，诸如可从制造公差预期到的。在此类情况下，可在制造过程完成之后、在外科切割器械用于医疗规程之前校准给定的外科切割器械。这种校准过程可用于确定当前特定外科切割器械的距离(d4)的精确值。参考本文的教导内容，可执行此类校准过程的各种合适方式对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。
在上述校准过程期间采集的信息(包括(但不一定限于)距离(d4)的精确值)可存储于包含在外科切割器械自身内的本地存储装置上。仅以举例的方式，柄部组件(12)(或一些其他部件)可包括其上存储校准信息的EEPROM。另选地，可在任何其他合适的位置中使用任何其他合适类型的存储装置。在医疗规程开始时，处理器(110)可询问存储装置以从当前外科切割器械检索校准数据；并且可在处理来自方位传感器(630,640)的信号时考虑该数据，以确保呈现给医师的方位数据尽可能地准确。无论当前特定外科切割器械的距离(d4)为预先确定的还是通过校准过程确定的，当前特定外科切割器械的距离(d4)可在医师利用外科切割器械执行医疗规程之前为处理器(110)“所已知的”。
每个方位传感器(630,640)可包括线圈，该线圈被构造成响应于由场发生器(206)生成的交变电磁场而生成电流，使得方位传感器(630,640)可生成指示外轴(600)的远侧端部(612)在患者(P)的头部(H)内的方位的电信号。由于传感器(630,640)相对于开口(620)的中心的定位是已知的，因此来自方位传感器(630,640)的信号也可指示开口(620)的中心在患者(P)的头部(H)内的方位。
在处理器(110)具有来自方位传感器(630,640)的指示开口(620)的中心在患者(P)的头部(H)内的方位的信息的情况下，处理器(110)可驱动显示器(114)以在远侧端部(612)在患者(P)的头部(H)内移动时实时示出开口(620)的中心相对于患者(P)的头部(H)内的解剖结构的图像的方位。此外，由于开口(620)的尺寸和构型为预先确定的并且由于处理器(110)将具有指示开口(620)的中心在患者(P)的头部(H)内的方位的数据，因此处理器(110)可驱动显示器(114)以示出开口(620)的图形表示，由此更清楚且精确地指示开口(620)在患者(P)的头部(H)内的方位。
在本示例中，方位传感器(630,640)从主体(610)的中心纵向轴线侧向地偏置。因此，当外轴(600)围绕主体(610)的中心纵向轴线旋转时(例如，当抓持柄部组件(12)的操作者旋转整个器械(10)时)，方位传感器(630,640)将感测此类移动并且从而提供指示外轴(600)围绕主体(610)的中心纵向轴线的角度方位的信号。换句话讲，方位传感器(630,640)将指示开口(620)围绕主体(610)的中心纵向轴线的滚动取向或角度方位。因此，除了指示开口(620)在患者头部内的三维方位之外，处理器(110)还可驱动显示器(114)以指示开口(620)的滚动取向或角度方位。在此类绘制中，处理器(110)可驱动显示器(114)以绘制外轴(600)的形状和开口(620)的形状，其中开口(620)的位置具有增强的指示。
如上所述，每个方位传感器(630,640)可采用线圈的形式，其中导线围绕线圈轴线进行缠绕。在本示例中，方位传感器(640)的线圈轴线与主体(610)的中心纵向轴线平行；同时方位传感器(630)的线圈轴线垂直于方位传感器(640)的线圈轴线。另选地，每个方位传感器(630,640)的线圈轴线可与主体(610)的中心纵向轴线并且相对于彼此具有任何其他合适的关系。
每个方位传感器(630,640)定位在主体(610)上或该主体中以使得不妨碍切割构件(30)在外轴(600)内的移动。仅以举例的方式，每个方位传感器(630,640)可紧密地固定到主体(610)的内径。作为另一个仅例示性示例，每个方位传感器(630,640)可直接地集成到主体(610)的侧壁内。作为另一个仅例示性示例，每个方位传感器(630,640)可紧密地固定到主体(610)的外径。参考本文的教导内容，可将方位传感器(630,640)固定地集成到主体(610)上或该主体中的其他合适的方式对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。
方位传感器(630,640)经由电导管(650)与IGS导航系统(100)通信。仅以举例的方式，电导管(650)可包括沿着主体(610)的长度的至少一部分延伸的一根或多根导线。除此之外或另选地，电导管(650)可包括形成于主体(610)上或该主体中的一根或多根电迹线。参考本文的教导内容，电导管(650)可采取的其他合适的形式对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。在一些型式中，电导管(650)经由有线通信与处理器(110)直接联接。在一些其他型式中，电导管(650)诸如通过联接单元(132)或其他无线通信装置与处理器(110)无线联接。
D.具有螺旋状布置的方位传感器的示例性切割器械轴
图9示出了可结合到轴组件(16)内以代替外轴(28)的另一个示例性另选外轴(700)。除下文明确讨论的差异之外，该示例的外轴(700)就可像外轴(28)一样进行构造和操作。该示例的外轴(700)包括具有倒圆形远侧端部(712)的圆柱形主体(710)。侧向取向的窗开口(720)恰在远侧端部(712)的近侧形成。开口(720)由边缘(722)限定。在一些型式中，边缘(722)的至少一部分为锐利的。
外轴(700)被构造成接收切割构件(30)并且被构造成相对于柄部组件(12)牢固地固定。开口(720)的尺寸和方位被设定成对应于切割构件(30)的窗开口(54)的尺寸和方位。驱动组件(24)可驱动切割构件(30)在外轴(700)内旋转。真空源(22)可被激活以有助于将组织抽吸到开口(54,720)内；并且边缘(58,722)可配合以在切割构件(30)在外轴(700)内旋转时剪切被抽吸到开口(54,720)内的组织等。
不同于外轴(28)，本示例的外轴(700)包括一组方位传感器(730,740,750,760,770)。方位传感器(730)位于外轴(700)的远侧端部(712)附近以及开口(720)的近侧。方位传感器(740,750,760,770)位于沿螺旋装路径定位的方位传感器(730)的近侧。方位传感器(730,740,750,760,770)与电导管(780)联接，该电导管提供用于与IGS导航系统(100)通信的路径，如下文更详细所述。
在本示例中，方位传感器(730,740,750,760,770)的位置相对于主体(710)为固定的。因此，在本示例中，每个方位传感器(730,740,750,760,770)与开口(720)的中心之间的距离为固定的。在该上下文中，术语“固定的”仅意在指示方位传感器(730,740,750,760,770)在制造过程完成之后不相对于主体(710)移动，使得每个方位传感器(730,740,750,760,770)与开口(720)的中心之间的距离在外科切割器械的操作期间不发生改变。在一些型式中，每个方位传感器(730,740,750,760,770)与开口(720)的中心之间的距离为预先确定的。在一些其他型式中，每个方位传感器(730,740,750,760,770)与开口(720)的中心之间的距离并非为预先确定的并且可从一个外科切割器械到另一个外科切割器械而略有变化，诸如可从制造公差预期到的。在此类情况下，可在制造过程完成之后、在外科切割器械用于医疗规程之前校准给定的外科切割器械。此类校准过程可用于确定当前特定外科切割器械的每个方位传感器(730,740,750,760,770)与开口(720)的中心之间的距离的精确值。参考本文的教导内容，可执行此类校准过程的各种合适方式对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。
在上述校准过程期间采集的信息(包括(但不一定限于)每个方位传感器(730,740,750,760,770)与开口(720)的中心之间的距离的精确值)可存储于包含在外科切割器械自身内的本地存储装置上。仅以举例的方式，柄部组件(12)(或一些其他部件)可包括其上存储校准信息的EEPROM。另选地，可在任何其他合适的位置中使用任何其他合适类型的存储装置。在医疗规程开始时，处理器(110)可询问存储装置以从当前外科切割器械检索校准数据；并且可在处理来自方位传感器(730,740,750,760,770)的信号时考虑该数据，以确保呈现给医师的方位数据尽可能地准确。无论当前特定外科切割器械的每个方位传感器(730,740,750,760,770)与开口(720)的中心之间的距离为预先确定的还是通过校准过程确定的，当前特定外科切割器械的每个方位传感器(730,740,750,760,770)与开口(720)的中心之间的距离可在医师利用外科切割器械执行医疗规程之前为处理器(110)“所已知的”。
每个方位传感器(730,740,750,760,770)可包括线圈，该线圈被构造成响应于由场发生器(206)生成的交变电磁场而生成电流，使得方位传感器(730,740,750,760,770)可生成指示外轴(700)的远侧端部(712)在患者(P)的头部(H)内的方位的电信号。由于传感器(730,740,750,760,770)相对于开口(720)的中心的定位是已知的，因此来自方位传感器(730,740,750,760,770)的信号也可指示开口(720)的中心在患者(P)的头部(H)内的方位。
在处理器(110)具有来自方位传感器(730,740,750,760,770)的指示开口(720)的中心在患者(P)的头部(H)内的方位的信息的情况下，处理器(110)可驱动显示器(114)以在远侧端部(612)在患者(P)的头部(H)内移动时实时示出开口(720)的中心相对于患者(P)的头部(H)内的解剖结构的图像的方位。此外，由于开口(720)的尺寸和构型为预先确定的并且由于处理器(110)将具有指示开口(720)的中心在患者(P)的头部(H)内的方位的数据，因此处理器(110)可驱动显示器(114)以示出开口(720)的图形表示，由此更清楚且精确地指示开口(720)在患者(P)的头部(H)内的方位。
在本示例中，方位传感器(730,740,750,760,770)从主体(710)的中心纵向轴线侧向地偏置。因此，当外轴(700)围绕主体(710)的中心纵向轴线旋转时(例如，当抓持柄部组件(12)的操作者旋转整个器械(10)时)，方位传感器(730,740,750,760,770)将感测此类移动并且从而提供指示外轴(700)围绕主体(710)的中心纵向轴线的角度方位的信号。换句话讲，方位传感器(730,740,750,760,770)将指示开口(720)围绕主体(710)的中心纵向轴线的滚动取向或角度方位。因此，除了指示开口(720)在患者头部内的三维方位之外，处理器(110)还可驱动显示器(114)以指示开口(720)的滚动取向或角度方位。在此类绘制中，处理器(110)可驱动显示器(114)以绘制外轴(700)的形状和开口(720)的形状，其中开口(720)的位置具有增强的指示。
如上所述，每个方位传感器(730,740,750,760,770)可采用线圈的形式，其中导线围绕线圈轴线进行缠绕。在本示例中，每个方位传感器(730,740,750,760,770)的线圈轴线与主体(710)的中心纵向轴线平行，使得所有方位传感器(730,740,750,760,770)的线圈轴线彼此平行。另选地，每个方位传感器(730,740,750,760,770)的线圈轴线可与主体(710)的中心纵向轴线并且相对于彼此具有任何其他合适的关系。虽然在本示例中示出了五个方位传感器(730,740,750,760,770)，但是外轴(700)可替代地包括任何其他合适数量的方位传感器，包括大于两个的任何数量。此类多个方位传感器中的方位传感器可沿螺旋状路径进行布置；或者可相对于彼此以其他方式成角度地且纵向地偏置。
每个方位传感器(730,740,750,760,770)定位在主体(710)上或该主体中以使得不妨碍切割构件(30)在外轴(700)内的移动。仅以举例的方式，每个方位传感器(730,740,750,760,770)可紧密地固定到主体(710)的内径。作为另一个仅例示性示例，每个方位传感器(730,740,750,760,770)可直接地集成到主体(710)的侧壁内。作为另一个仅例示性示例，每个方位传感器(730,740,750,760,770)可紧密地固定到主体(710)的外径。参考本文的教导内容，可将方位传感器(730,740,750,760,770)固定地集成到主体(710)上或该主体中的其他合适的方式对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。
方位传感器(730,740,750,760,770)经由电导管(780)与IGS导航系统(100)通信。仅以举例的方式，电导管(780)可包括沿着主体(710)的长度的至少一部分延伸的一根或多根导线。除此之外或另选地，电导管(780)可包括形成于主体(710)上或该主体中的一根或多根电迹线。参考本文的教导内容，电导管(780)可采取的其他合适的形式对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。在一些型式中，电导管(780)经由有线通信与处理器(110)直接联接。在一些其他型式中，电导管(780)诸如通过联接单元(132)或其他无线通信装置与处理器(110)无线联接。
包括位于沿轴的长度的不同位置处的多个方位传感器(如位于沿轴(700)的长度的不同方位处的方位传感器(730,740,750,760,770))的型式可尤其可用于能够操作以弯曲的轴的环境中。这可包括被动柔性的轴、可延展的轴和能够主动操纵的轴(例如，基于来自牵拉线的施加的张力等)。具有能够主动操纵的轴的剃刮器械的一个示例描述于2018年12月4日提交的名称为“Bi-Directional Articulating Surgical Shaver”的美国临时专利申请62/775,135中，该临时专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文。无论轴如何弯曲，当轴弯曲时，该多个方位传感器可提供有效地指示轴的弯曲角度和弯曲构型的位置数据。换句话讲，即使当轴构型在医疗规程之前或期间临时地改变时，该多个方位传感器仍可实时提供准确的方位数据，从而允许处理器(110)驱动显示器(114)以实时准确地指示轴的弯曲构型以及轴的孔(或其他结构特征)的方位和取向。
IV.示例性组合
以下实施例涉及本文的教导内容可被组合或应用的各种非穷尽性方式。应当理解，以下实施例并非旨在限制可在本专利申请或本专利申请的后续提交文件中的任何时间提供的任何权利要求的覆盖范围。不旨在进行免责声明。提供以下实施例仅仅是出于例示性目的。预期本文的各种教导内容可按多种其他方式进行布置和应用。还设想到，一些变型可省略在以下实施例中所提及的某些特征。因此，下文提及的方面或特征中的任一者均不应被视为决定性的，除非另外例如由发明人或关注发明人的继承者在稍后日期明确指明如此。如果本专利申请或与本专利申请相关的后续提交文件中提出的任何权利要求包括下文提及的那些特征之外的附加特征，则这些附加特征不应被假定为因与专利性相关的任何原因而被添加。
实施例1
一种设备，包括：(a)细长轴，所述细长轴限定纵向轴线，其中所述细长轴包括：(i)远侧端部，(ii)开口，和(iii)内腔；以及(b)第一方位传感器，其中所述第一方位传感器从所述纵向轴线侧向地偏置，其中所述第一方位传感器相对于所述细长轴被牢固地固定在距所述开口的已知距离处，其中所述第一方位传感器被构造成生成指示所述细长轴在三维空间中的方位的信号。
实施例2
根据实施例1所述的设备，其中所述远侧端部为封闭的，其中所述开口位于所述远侧端部的近侧。
实施例3
根据实施例1至2中任一项或多项所述的设备，还包括设置在所述内腔中的切割元件，其中所述切割元件被构造成切断凸出穿过所述细长轴的所述开口的组织。
实施例4
根据实施例3所述的设备，其中所述切割元件包括具有切割边缘的侧向取向的窗，其中所述细长轴的所述开口为侧向取向的并且包括边缘，所述边缘被构造成与所述切割边缘配合，从而切断凸出穿过所述细长轴的所述开口的组织。
实施例5
根据实施例3至4中任一项或多项所述的设备，其中所述切割元件被构造成在所述内腔内旋转，从而切断凸出穿过所述细长轴的所述开口的组织。
实施例6
根据实施例1至5中任一项或多项所述的设备，还包括与所述内腔流体连通的真空源，其中所述细长轴能够操作以通过所述细长轴的所述开口施加来自所述真空源的抽吸。
实施例7
根据实施例1至6中任一项或多项所述的设备，其中所述第一方位传感器包括导线线圈。
实施例8
根据实施例7所述的设备，其中所述导线线圈被构造成响应于交变磁场而生成电信号，所述电信号指示所述细长轴在三维空间中的方位。
实施例9
根据实施例7至8中任一项或多项所述的设备，其中所述导线线圈围绕第一线圈轴线进行缠绕，其中所述第一线圈轴线与所述细长轴的所述纵向轴线平行。
实施例10
根据实施例1至9中任一项或多项所述的设备，还包括第二方位传感器，其中所述第二方位传感器从所述纵向轴线侧向地偏置，其中所述第二方位传感器相对于所述细长轴被牢固地固定在距所述开口的已知距离处，其中所述第二方位传感器被构造成生成指示所述细长轴在三维空间中的方位的信号。
实施例11
根据实施例10所述的设备，其中所述第一方位传感器和所述第二方位传感器围绕所述纵向轴线彼此成角度地偏置。
实施例12
根据实施例11所述的设备，其中所述第一方位传感器和所述第二方位传感器两者位于沿所述细长轴的长度的相同纵向方位处。
实施例13
根据实施例11至12中任一项或多项所述的设备，其中所述第一方位传感器包括围绕第一线圈轴线进行缠绕的第一导线线圈，其中所述第二方位传感器包括围绕第二线圈轴线进行缠绕的第二导线线圈。
实施例14
根据实施例13所述的设备，其中所述第一线圈轴线和所述第二线圈轴线彼此平行。
实施例15
根据实施例13至14中任一项或多项所述的设备，其中所述第一线圈轴线和所述第二线圈轴线与所述纵向轴线平行。
实施例16
根据实施例10所述的设备，其中所述第一方位传感器包括围绕第一线圈轴线进行缠绕的第一导线线圈，其中所述第二方位传感器包括围绕第二线圈轴线进行缠绕的第二导线线圈，其中所述第一线圈轴线与所述纵向轴线平行，其中所述第二线圈轴线垂直于所述第一线圈轴线。
实施例17
根据实施例10至15中任一项或多项所述的设备，还包括第三方位传感器，其中所述第三方位传感器从所述纵向轴线侧向地偏置，其中所述第三方位传感器相对于所述细长轴被牢固地固定在距所述开口的已知距离处，其中所述第三方位传感器被构造成生成指示所述细长轴在三维空间中的方位的信号。
实施例18
根据实施例17所述的设备，其中所述第一方位传感器、所述第二方位传感器和所述第三方位传感器沿着围绕所述纵向轴线延伸的螺旋进行布置。
实施例19
一种设备，包括：(a)第一细长轴，所述细长轴限定纵向轴线，其中所述细长轴包括：(i)远侧端部，和(ii)开口；(b)第二细长轴，所述第二细长轴设置在所述第一细长轴内，其中所述第二细长轴能够在所述第一细长轴内旋转，其中所述第二细长轴包括切割边缘，其中所述切割边缘被构造成切断凸出穿过所述开口的组织；以及(c)方位传感器，其中所述方位传感器从所述纵向轴线侧向地偏置，其中所述方位传感器相对于所述第一细长轴被牢固地固定在距所述开口的已知距离处，其中所述方位传感器被构造成生成指示所述第一细长轴在三维空间中的方位的信号。
实施例20
一种设备，包括：(a)细长轴，所述细长轴限定纵向轴线，其中所述细长轴包括：(i)远侧端部，(ii)开口，和(iii)内腔；(b)第一方位传感器，其中所述第一方位传感器从所述纵向轴线侧向地偏置，其中所述第一方位传感器相对于所述细长轴被牢固地固定在距所述开口的已知距离处，其中所述第一方位传感器被构造成生成指示所述细长轴在三维空间中的方位的信号；以及(c)第二方位传感器，其中所述第二方位传感器从所述纵向轴线侧向地偏置，其中所述第二方位传感器相对于所述细长轴被牢固地固定在距所述开口的已知距离处，其中所述第二方位传感器被构造成生成指示所述细长轴在三维空间中的方位的信号；其中所述第二方位传感器沿着纵向维度或角度维度中的一者或两者从所述第二方位传感器偏置。
V.杂项
应当理解，本文所述的任何示例还可包括除上述那些之外或代替上述那些的各种其他特征。仅以举例的方式，本文所述的任何示例还可包括以引用方式全文并入本文的各种参考文献中任何一者中公开的各种特征中的一种或多种。
应当理解，本文所述的教导内容、表达、实施方案、示例等中的任何一者或多者可与本文所述的其他教导内容、表达、实施方案、示例等中的任何一者或多者进行组合。因此，上述教导内容、表达、实施方案、示例等不应视为彼此孤立。参考本文的教导内容，本文的教导内容可进行组合的各种合适方式对于本领域的技术人员而言将显而易见。此类修改和变型旨在包括在权利要求书的范围内。
应当理解，据称以引用方式全文并入本文的任何专利、专利公布或其他公开材料，无论是全文或部分，仅在所并入的材料与本公开中所述的现有定义、陈述或者其他公开材料不冲突的范围内并入本文。因此，并且在必要的程度下，本文明确列出的公开内容代替以引用方式并入本文的任何冲突材料。据称以引用方式并入全文本文但与本文列出的现有定义、陈述或其他公开材料相冲突的任何材料或其部分，将仅在所并入的材料与现有的公开材料之间不产生冲突的程度下并入。
本文所公开的装置的型式可设计为使用一次后丢弃，也可设计为供多次使用。在任一种情况下或两种情况下，可对这些型式进行修复以在至少一次使用之后重复使用。修复可包括以下步骤的任意组合：拆卸装置，然后清洁或替换特定零件以及随后进行重新组装。具体地，可拆卸所述装置的型式，并且可选择性地以任何组合形式来更换或拆除所述装置的任意数量的特定部件或零件。在清洁和/或更换特定零件时，所述装置的型式可在修复设施中进行重新组装以供随后使用，或者在即将进行外科手术前由外科团队进行重新组装。本领域的技术人员将会了解，装置的修复可利用多种技术进行拆卸、清洁/更换、以及重新组装。此类技术的使用以及所得的修复装置均在本申请的范围内。
仅以举例的方式，本文所述的型式可在外科手术之前进行处理。首先，可以获取新的或用过的器械，并且根据需要进行清洁。然后，可对器械进行消毒。在一种消毒技术中，将所述器械放置在密闭且密封的容器(诸如，塑料或TYVEK袋)中。然后可将容器和器械置于可穿透所述容器的辐射场，诸如γ辐射、x射线或高能电子。辐射可杀死器械上和容器中的细菌。经消毒的器械随后可被储存在无菌容器中。密封的容器可使器械保持无菌，直到在外科设施中打开所述容器。还可使用本领域已知的任何其他技术对装置进行消毒，所述技术包括但不限于β辐射或γ辐射、环氧乙烷或蒸汽。
在已经示出并描述了本发明的各种型式的情况下，通过本领域技术人员在不脱离本发明范围的前提下进行适当修改来实现对本文所述方法和系统的进一步改进。已经提及了若干此类可能的修改，并且其他修改对于本领域的技术人员而言将显而易见。例如，上文所讨论的示例、型式、几何形状、材料、尺寸、比率、步骤等等均是示例性的而非必需的。因此，本发明的范围应根据以下权利要求书来考虑，并且应理解为不限于说明书和附图中示出和描述的结构和操作的细节。

Claims (20)

1.一种设备，包括：
(a) 细长轴，所述细长轴限定纵向轴线，其中所述细长轴包括：
(i) 远侧端部，
(ii) 开口，和
(iii) 内腔；以及
(b) 第一方位传感器，其中所述第一方位传感器从所述纵向轴线侧向地偏置，其中所述第一方位传感器相对于所述细长轴被牢固地固定在距所述开口的已知距离处，其中所述第一方位传感器被构造成生成指示所述细长轴在三维空间中的方位的信号。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述远侧端部为封闭的，其中所述开口位于所述远侧端部的近侧。
3.根据权利要求1所述的设备，还包括设置在所述内腔中的切割元件，其中所述切割元件被构造成切断凸出穿过所述细长轴的所述开口的组织。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述切割元件包括具有切割边缘的侧向取向的窗，其中所述细长轴的所述开口为侧向取向的并且包括边缘，所述边缘被构造成与所述切割边缘配合，从而切断凸出穿过所述细长轴的所述开口的组织。
5.根据权利要求3所述的设备，其中所述切割元件被构造成在所述内腔内旋转，从而切断凸出穿过所述细长轴的所述开口的组织。
6.根据权利要求1所述的设备，还包括与所述内腔流体连通的真空源，其中所述细长轴能够操作以通过所述细长轴的所述开口施加来自所述真空源的抽吸。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一方位传感器包括导线线圈。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述导线线圈被构造成响应于交变磁场而生成电信号，所述电信号指示所述细长轴在三维空间中的方位。
9.根据权利要求7所述的设备，其中所述导线线圈围绕第一线圈轴线进行缠绕，其中所述第一线圈轴线与所述细长轴的所述纵向轴线平行。
10.根据权利要求1所述的设备，还包括第二方位传感器，其中所述第二方位传感器从所述纵向轴线侧向地偏置，其中所述第二方位传感器相对于所述细长轴被牢固地固定在距所述开口的已知距离处，其中所述第二方位传感器被构造成生成指示所述细长轴在三维空间中的方位的信号。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述第一方位传感器和所述第二方位传感器围绕所述纵向轴线彼此成角度地偏置。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述第一方位传感器和所述第二方位传感器两者位于沿所述细长轴的长度的相同纵向方位处。
13.根据权利要求11所述的设备，其中所述第一方位传感器包括围绕第一线圈轴线进行缠绕的第一导线线圈，其中所述第二方位传感器包括围绕第二线圈轴线进行缠绕的第二导线线圈。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述第一线圈轴线和所述第二线圈轴线彼此平行。
15.根据权利要求13所述的设备，其中所述第一线圈轴线和所述第二线圈轴线与所述纵向轴线平行。
16.根据权利要求10所述的设备，其中所述第一方位传感器包括围绕第一线圈轴线进行缠绕的第一导线线圈，其中所述第二方位传感器包括围绕第二线圈轴线进行缠绕的第二导线线圈，其中所述第一线圈轴线与所述纵向轴线平行，其中所述第二线圈轴线垂直于所述第一线圈轴线。
17.根据权利要求10所述的设备，还包括第三方位传感器，其中所述第三方位传感器从所述纵向轴线侧向地偏置，其中所述第三方位传感器相对于所述细长轴被牢固地固定在距所述开口的已知距离处，其中所述第三方位传感器被构造成生成指示所述细长轴在三维空间中的方位的信号。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述第一方位传感器、所述第二方位传感器和所述第三方位传感器沿着围绕所述纵向轴线延伸的螺旋进行布置。
19.一种设备，包括：
(a) 第一细长轴，所述第一细长轴限定纵向轴线，其中所述细长轴包括：
(i) 远侧端部，和
(ii) 开口；
(b) 第二细长轴，所述第二细长轴设置在所述第一细长轴内，其中所述第二细长轴能够在所述第一细长轴内旋转，其中所述第二细长轴包括切割边缘，其中所述切割边缘被构造成切断凸出穿过所述开口的组织；以及
(c) 方位传感器，其中所述方位传感器从所述纵向轴线侧向地偏置，其中所述方位传感器相对于所述第一细长轴被牢固地固定在距所述开口的已知距离处，其中所述方位传感器被构造成生成指示所述第一细长轴在三维空间中的方位的信号。
20.一种设备，包括：
(a) 细长轴，所述细长轴限定纵向轴线，其中所述细长轴包括：
(i) 远侧端部，
(ii) 开口，和
(iii) 内腔；
(b) 第一方位传感器，其中所述第一方位传感器从所述纵向轴线侧向地偏置，其中所述第一方位传感器相对于所述细长轴被牢固地固定在距所述开口的已知距离处，其中所述第一方位传感器被构造成生成指示所述细长轴在三维空间中的方位的信号；以及
(c) 第二方位传感器，其中所述第二方位传感器从所述纵向轴线侧向地偏置，其中所述第二方位传感器相对于所述细长轴被牢固地固定在距所述开口的已知距离处，其中所述第二方位传感器被构造成生成指示所述细长轴在三维空间中的方位的信号；
其中所述第二方位传感器沿着纵向维度或角度维度中的一者或两者从所述第二方位传感器偏置。
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