CN116033879A - 具有决策支持的扭矩传感器以及相关系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种外科系统包括：动力工具，该动力工具产生扭矩；扭矩传感器，该扭矩传感器用于测量该动力工具的扭矩特性；用户接口；至少一个处理器；和存储器。该存储器存储用于由该至少一个处理器执行的指令，这些指令当被执行时使该至少一个处理器：从该扭矩传感器接收扭矩数据，该扭矩数据对应于所测量的扭矩特性；评估该扭矩数据；以及基于该评估执行预定动作。

Description

具有决策支持的扭矩传感器以及相关系统和方法
技术领域
本发明技术整体涉及机器人辅助手术，并且更具体地涉及在机器人辅助手术期间使用动力工具。
背景技术
各种外科规程涉及使用一个或多个工具来传输扭矩，无论是钻孔、攻丝、插入螺钉还是其他工具。外科机器人适用于在手术期间固持和/或操作一个或多个工具或装置，并且可自主地(例如，在操作期间没有任何人工输入)、半自主地(例如，在操作期间具有一些人工输入)或非自主地(例如，仅如由人工输入所指导的)操作。
发明内容
根据本公开的一个实施方案的外科系统包括：动力工具，该动力工具产生扭矩；扭矩传感器，该扭矩传感器用于测量该动力工具的扭矩特性；用户接口；至少一个处理器；和存储器。该存储器存储用于由该至少一个处理器执行的指令，这些指令当被执行时使该至少一个处理器：从该扭矩传感器接收扭矩数据，该扭矩数据对应于所测量的扭矩特性；评估该扭矩数据；以及基于该评估执行预定动作。
所测量的扭矩特性可为峰值扭矩，并且该评估可包括将该峰值扭矩与预定阈值进行比较。当该峰值扭矩超过该预定阈值时，该预定动作可包括使该动力工具停止。所测量的扭矩特性可为累积扭矩，并且该评估可包括将该累积扭矩与预定阈值进行比较。当该累积扭矩小于该预定阈值时，该预定动作可包括使推荐经由用户接口显示。该动力工具可为螺丝刀，并且该推荐可包括选择较大螺钉的推荐。
该动力工具可为螺丝刀，该扭矩数据可对应于在用该螺丝刀插入第一螺钉期间所测量的扭矩特性，并且该存储器可存储用于由该至少一个处理器执行的另外的指令，这些另外的指令当被执行时还使该至少一个处理器从该扭矩传感器接收第二扭矩数据，该第二扭矩数据对应于在用该螺丝刀插入第二螺钉期间所测量的扭矩特性。该评估可包括评估该扭矩数据和该第二扭矩数据。
该预定动作可包括使该动力工具停止以及请求用户输入。该预定动作可包括基于该评估修改外科计划。
根据本公开的至少另一个实施方案的手术方法包括：操作动力螺丝刀，以将多个螺钉插入到患者的解剖学特征中；用操作性地连接到该动力螺丝刀的扭矩传感器测量该动力螺丝刀在插入该多个螺钉中的每个螺钉期间的扭矩特性，以产生扭矩数据；以及基于该扭矩数据修改用于插入该多个螺钉的术前计划。
修改该术前计划可包括从该术前计划移除要插入到该患者的该解剖学特征中的至少一个螺钉。修改该术前计划可包括向该术前计划添加要插入到该患者的该解剖学特征中的至少一个另外的螺钉。修改该术前计划可包括改变在该术前计划中标识的用于插入到该患者的该解剖学特征中的至少一个螺钉的特性。该扭矩特性可包括峰值扭矩、累积扭矩或RMS扭矩。
根据本公开的另一个实施方案的装置包括：扭矩传感器，该扭矩传感器用于测量在钻孔、攻丝或螺钉插入外科规程期间的扭矩特性；处理器；和存储器。该存储器存储用于由该处理器执行的指令，这些指令当被执行时使该处理器：从该扭矩传感器接收对应于所测量的扭矩特性的数据；当所测量的扭矩特性满足预定标准时，使该钻孔、攻丝或螺钉插入外科规程停止；基于所测量的扭矩特性或该预定标准中的至少一者生成推荐；并且使该推荐经由用户接口显示。
该推荐可对应于改变攻丝尺寸、钻孔直径或螺钉尺寸中的一者。该推荐可对应于从术前计划添加或移除螺钉。该预定标准可基于对应于所测量的扭矩特性和患者结果的历史数据。该存储器可存储用于由该处理器执行的另外的指令，这些另外的指令当被执行时使该处理器：响应于该推荐而接收用户输入；并且基于该用户输入使得该钻孔、攻丝或螺钉插入外科规程继续进行。
本公开的一个或多个方面的细节在以下附图和描述中阐述。根据说明书和附图以及权利要求书，本公开中描述的技术的其他特征、目标和优点将是显而易见的。
短语“至少一个”、“一个或多个”以及“和/或”是在操作中具有连接性和分离性两者的开放式表述。举例来说，表述“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”、“A、B或C中的一个或多个”以及“A、B和/或C”意指仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起，或A、B和C一起。当上述表述中的A、B和C中的每一个都指代诸如X、Y和Z的一个元素或诸如X1-Xn、Y1-Ym和Z1-Zo的一类元素时，短语意指选自X、Y和Z的单个元素、选自同一类的元素(例如，X1和X2)的组合以及选自两个或更多类的元素(例如，Y1和Zo)的组合。
术语“一(a/an)”实体指所述实体中的一个或多个。如此，术语“一(a/an)”、“一个或多个”和“至少一个”在本文中可以可互换地使用。还应当注意，术语“包括(comprising/including)”、和“具有”可以可互换地使用。
前述内容是本公开的简化概述以提供对本公开的一些方面的理解。本发明内容既不是对本公开和其各个方面、实施方案和配置的广泛性概述也不是详尽性概述。其既不旨在识别本公开的关键或重要要素，也不旨在描绘本公开的范围，而是以简化形式呈现本公开的所选概念，作为对下文呈现的更详细描述的介绍。如应了解，本公开的其他方面、实施方案和配置可能单独或以组合方式利用上文所阐述或下文所详细描述的特征中的一个或多个。
在考虑下文提供的实施方案描述之后，本发明的许多额外特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。
附图说明
附图并入并形成本说明书的一部分以示出本公开的几个示例。这些附图连同描述一起解释本公开的原理。附图仅示出如何进行和使用本公开的优选和替代性示例，且不应解释为仅将本公开限制于所示出和所描述的示例。另外的特征和优点将根据以下对本公开的各个方面、实施方案和配置的更详细描述变得显而易见，如通过以下所参考的图式所示出。
图1为根据本公开的至少一个实施方案的系统的框图；
图2为根据本公开的至少一个实施方案的装置的框图；
图3A为根据本公开的至少一个实施方案的方法的流程图；
图3B为根据本公开的至少一个实施方案的方法的另一个流程图；
图4为根据本公开的至少一个实施方案的方法的另一个流程图；并且
图5为根据本公开的至少一个实施方案的方法的另一个流程图。
具体实施方式
应当理解，可将本文所公开的各个方面以与说明书和附图中具体给出的组合不同的组合进行组合。还应理解，取决于示例或实施方案，本文中所描述的过程或方法中的任一个的某些动作或事件可以不同的序列执行，和/或可添加、合并或完全省略(例如，根据本公开的不同实施方案，执行所公开技术可能不需要所有描述的动作或事件)。另外，出于清晰的目的，虽然本公开的某些方面被描述为由单个模块或单元执行，但应理解，本公开的技术可由与例如计算装置和/或医疗装置相关联的单元或模块的组合执行。
在一个或多个示例中，所描述方法、过程和技术可以硬件、软件、固件或其任何组合实施。如果在软件中实现，则功能可作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上并由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可包括非暂态计算机可读介质，其对应于有形介质，诸如数据存储介质(例如，RAM、ROM、EEPROM、闪存存储器，或可用于存储指令或数据结构形式的期望程序代码并且可由计算机访问的任何其他介质)。
指令可以由一个或多个处理器执行，诸如一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器(例如，Intel Core i3、i5、i7或i9处理器；Intel Celeron处理器；Intel Xeon处理器；Intel Pentium处理器；AMD Ryzen处理器；AMD Athlon处理器；AMD Phenom处理器；Apple A10或10X Fusion处理器；Apple A11、A12、A12X、A12Z或A13 Bionic处理器；或任何其他通用微处理器)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或其他等效的集成或离散逻辑电路系统。因此，如本文所用的术语“处理器”可指前述结构或适于实现所描述的技术的任何其他物理结构中的任一种。另外，本技术可在一个或多个电路或逻辑元件中完全实现。
在详细地解释本公开的任何实施方案之前，应当理解，本公开在其应用方面不限于以下描述中阐述或附图中示出的构造细节和部件布置。本公开能够具有其他实施方案并且能够以各种方式实践或进行。同样，应理解，本文中所使用的措词和术语是出于描述的目的且不应视为是限制性的。本文中使用“包括(including/comprising)”、或“具有”以及其变化形式意在涵盖其后列出的项目和其等效物以及额外项目。此外，本公开可使用示例来示出其一个或多个方面。除非另有明确说明，否则使用或列出一个或多个实例(其可由“例如(for example)”、“借助于实例”、“例如(e.g.)”、“诸如”或类似语言指示)不旨在且并不限制本公开的范围。
进行钻孔、攻丝和/或螺钉插入规程的外科医生在整个规程中手动接收触觉反馈，并且因此能够感测规程是正常还是异常。例如，外科医生手动插入螺钉(例如，用手动螺丝刀)可感测到螺钉比正常情况下更容易推进，或者可替代地，比正常情况下更难推进。基于这一感测到的反馈，外科医生可做出偏离术前计划的术中决定——无论是通过选择较大的螺钉或较小的螺钉，还是通过对骨进行重新钻孔或重新攻丝(例如，利用不同尺寸的钻头或攻丝)，还是通过选择跳过螺钉或插入另外的螺钉或以其他方式。
当动力工具用于钻孔、攻丝和/或螺钉插入规程时，外科医生接收到的触觉反馈的量减少。如果外科医生握住动力工具，则外科医生可能接收或可能不接收足够的触觉反馈以确定是否有必要改变预定计划。然而，特别是当自主操作动力工具(例如，由机器人保持和操作)时，先前由外科医生通过触觉反馈获得的信息是不可用的，使得不太可能识别或得到与术前或其他外科计划的适当偏差，其中对手术结果具有潜在的负面影响。
本公开描述了使用扭矩传感器和决策支持系统来监测给定规程的质量，并且使得即使在不存在外科医生或其他人类用户接收触觉反馈的情况下，也能够对外科规程和/或术前或其他外科计划进行适当调整。因此，本公开有益地使得能够识别和得到与术前或其他外科计划的所需偏差或其他方面的适当偏差，从而有助于确保手术结果不会由于外科医生不直接执行规程而受到负面影响。在本公开的一些实施方案中，外科医生或其他操作者可监测或以其他方式间接参与由外科机器人执行的规程并且在必要时提供输入，而在其他实施方案中，外科机器人可完全自主地执行规程。
本公开的实施方案被配置为向外科医生提供关于给定规程(例如，钻孔、攻丝和/或螺钉插入规程)的质量的信息，并且在一些实施方案中，还向外科医生提供推荐(例如，增加或减小钻、攻丝或螺钉的尺寸；跳过所讨论的钻孔、攻丝和/或螺钉插入规程中的一些或全部；从术前或其他外科计划中添加或移除一个或多个元件)。基于响应于信息和/或推荐从外科医生或其他操作者接收到的输入，规程可继续进行(尽管具有由输入指示的一个或多个变化)。
在利用外科机器人来自主地执行给定规程(例如，不具有人工干预)的情况下，由扭矩传感器检测到的信息可用于评估给定规程的质量，并且可应用一个或多个决策标准以基于该评估确定是否改变术前或其他外科计划(例如，增加或减小钻、攻丝或螺钉的尺寸，或以其他方式修改所讨论的规程；跳过所讨论的钻孔、攻丝和/或螺钉插入规程中的一些或全部；从术前或其他外科计划中添加或移除一个或多个元件)。
本公开的实施方案可利用机器学习来从关于多个钻孔、攻丝和/或螺钉插入规程的历史数据、从其收集的扭矩数据以及相关联的患者结果(该患者结果可立即、一年、五年、十年、二十年和/或在所讨论的规程后的任何其他间隔进行测量或以其他方式进行评估)中识别一个或多个标准、阈值和/或其他参数，以便与本公开结合使用以改善积极结果的机会。
本公开解决了若干技术问题，包括但不限于(1)使用用于钻孔、攻丝和/或螺钉插入规程的动力工具，虽然在减少外科医生的工作量方面是有益的，但是剥夺了外科医生关于该规程的质量的触觉反馈，这可能导致对患者造成潜在的有害或负面后果；(2)自主地执行钻孔、攻丝和/或螺钉插入规程的外科机器人无法依赖外科医生监测或验证该规程的质量，特别是考虑到外科医生在该规程期间没有办法接收关于该规程的质量的触觉反馈；以及(3)术前或其他外科计划可能不反映在钻孔、攻丝和/或螺钉插入规程期间获得的重要信息，并且因此可能需要在术中更新(并且可能自主地更新)以确保最终执行的计划实现其预期目的。
现转向图1，示出根据本公开的至少一个实施方案的系统100的框图。系统100可用于例如：执行钻孔、攻丝、螺钉插入或涉及施加扭矩的其他手术任务或规程；执行本文所公开的方法中的一种或多种方法的一个或多个方面；改善与钻孔、攻丝、螺钉插入或其他手术任务或规程相关的患者结果；或用于任何其他有用的目的。系统100包括计算装置102、动力工具132、机器人142、数据库144和云148。尽管前述内容，根据本公开的其他实施方案的系统可省略机器人140、数据库144和/或云148中的任何一个或多个。另外，根据本公开的其他实施方案的系统可不同地布置系统100的一个或多个部件(例如，动力工具132可包括计算装置102的部件中的一个或多个部件，和/或反之亦然)。
计算装置102包括至少一个处理器104、至少一个通信接口108、至少一个用户接口112和至少一个存储器116。根据本公开的其他实施方案的计算装置可省略通信接口108和/或用户接口112中的一者或两者。
计算装置102的至少一个处理器104可为本文中所标识或描述的任何处理器或任何类似处理器。至少一个处理器104可被配置为执行存储在至少一个存储器116中的指令124，这些指令124可使该至少一个处理器104利用或基于例如从动力工具132、机器人140、数据库144和/或云148接收和/或存储在存储器116中的数据(例如，历史数据120)执行一个或多个计算步骤。指令124还可以使得至少一个处理器104利用存储于存储器116中的一个或多个算法128。在一些实施方案中，该至少一个处理器104可用于在外科规程期间，包括在钻孔、攻丝、螺钉插入或由机器人140使用动力工具132自主地或半自主地执行的其他规程期间控制动力工具132和/或机器人140。
计算装置102还可包括至少一个通信接口108。至少一个通信接口108可用于从外部源(诸如动力工具132、机器人140、数据库144、云148和/或便携式存储介质(例如，USB驱动器、DVD、CD))接收扭矩数据、外科计划或其他计划数据或其他信息；和/或用于将指令、图像或其他信息从该至少一个处理器104和/或更一般地计算装置102传输到外部系统或装置(例如，另一计算装置102、动力工具132、机器人140、数据库144、云148和/或便携式存储介质(例如，USB驱动器、DVD、CD))。该至少一个通信接口108可包括一个或多个有线接口(例如，USB端口、以太网端口、火线端口)和/或一个或多个无线接口(例如，被配置为经由一个或多个无线通信协议，诸如802.11a/b/g/n、蓝牙、低功耗蓝牙、NFC、紫蜂等来传输信息)。在一些实施方案中，该至少一个通信接口108可用于使得装置102能够与一个或多个其他处理器104或计算装置102通信，无论是减少完成计算密集型任务所需的时间还是出于任何其他原因。
至少一个用户接口112可以是或包括键盘、鼠标、轨迹球、监测器、电视、触摸屏、按钮、操纵杆、开关、杠杆和/或用于从用户接收信息和/或用于将信息提供到计算装置102的用户的任何其他装置。该至少一个用户接口112可用于例如接收结合本文所述的任何方法的任何步骤的用户选择或其他用户输入；接收关于计算装置102、动力工具132、机器人140和/或系统100的另一个部件的一个或多个可配置设置的用户选择或其他用户输入；接收关于如何和/或往何处存储和/或转移由计算装置102接收、修改和/或生成的数据的用户选择或其他用户输入；和/或基于由计算装置102接收、修改和/或生成的数据向用户显示信息(例如，文本、图像)和/或播放声音。尽管在系统100中包括该至少一个用户接口112，但是系统100可自动地(例如，在没有经由该至少一个用户接口112的任何输入的情况下或以其他方式)执行本文中所描述的任何方法的步骤中的一个或多个或全部。
虽然该至少一个用户接口112示出为计算装置102的部分，但在一些实施方案中，计算装置102可利用与计算装置102的一个或多个其余部件分开容纳的用户接口112。在一些实施方案中，用户接口112可接近计算装置102的一个或多个其他部件定位，而在其他实施方案中，用户接口112可远离计算机装置102的一个或多个其他部件定位。
至少一个存储器116可以是或包括RAM、DRAM、SDRAM、其他固态存储器、本文中所描述的任何存储器或用于存储计算机可读数据和/或指令的任何其他有形的非暂时性存储器。该至少一个存储器116可存储适用于完成例如本文中所描述的方法300、350、400或500的任何步骤的信息或数据。该至少一个存储器116可存储例如历史数据120、指令124和/或算法128。在一些实施方案中，存储器116还可存储一个或多个术前和/或其他外科计划；一个或多个患者的一个或多个图像，具体地包括待在其上执行一个或多个外科规程的一个或多个患者的解剖学特征的图像；从动力工具132或别处接收的扭矩数据；和/或结合本公开有用的其他信息。
历史数据120可包括关于先前执行的多个外科规程的数据，并且涉及钻孔、攻丝和/或螺钉插入规程中的一个或多个。历史数据120可包括关于每个此类规程的信息(例如，规程的日期和时间、规程的解剖学位置、规程的类型、规程的原始外科计划、规程的实际(例如，如所执行的)外科计划)；关于执行规程的患者的信息(例如，患者年龄、性别、身高、体重、相关健康信息、规程期间的位置)；在规程期间收集的扭矩数据(例如，峰值扭矩、累积扭矩、RMS扭矩)；和/或结果数据(例如，随时间推移的螺钉状态，包括在规程期间插入的每个螺钉是否保持固定、松开和/或必须被替换；放置螺钉的骨的状态，包括骨是否随时间推移而破裂或断裂；随时间推移患者所经历的疼痛(如果有的话)水平)。在一些实施方案中，机器学习引擎可使用历史数据120来识别在一方面规程期间的峰值扭矩、规程期间的累积扭矩、规程期间的RMS扭矩和/或规程期间的任何其他扭矩特性中的一个或多个之间以及在另一方面一个或多个规程结果之间的相关性，以便产生一个或多个阈值、标准或算法和/或可在外科规程期间利用的其他参数，以增加积极的手术结果的可能性。
如上文所描述的指令124可以是或包括用于由该至少一个处理器104执行以使至少一个处理器进行本文中所描述的方法中的任一种的一个或多个步骤的任何指令。指令124可以是或包括用于进行钻孔、攻丝和/或螺钉插入规程的指令。指令124可另外或可替代地使该至少一个处理器104和/或更一般地计算装置102能够作为机器学习引擎来操作，该机器学习引擎接收历史数据120并且输出一个或多个阈值、标准、算法和/或可在钻孔、攻丝和/或螺钉插入规程期间和/或在扭矩测量可能相关的任何其他外科规程期间利用的其他参数，以增加积极的手术结果的可能性。
算法128可以是或包括适用于将从扭矩传感器136接收的扭矩数据转换成有意义的扭矩信息的任何算法。算法128也可以是或包括适用于将一个或多个阈值、标准和/或其他参数应用于扭矩数据(包括从扭矩数据得到的任何信息)以评估扭矩数据的任何算法。算法128还可以是或包括适用于基于从扭矩传感器136接收的扭矩数据和/或对该扭矩数据的评估生成对外科医生或系统100的其他用户的一个或多个推荐和/或用于基于从扭矩传感器136接收的扭矩数据和/或对该扭矩数据的评估修改术前或其他外科计划的任何算法。算法128还可以是或包括适用于控制动力工具132和/或机器人140的算法。
出于实现对患者的解剖学特征的机械功的目的，动力工具132可为动力钻、动力螺丝刀或产生扭矩的任何其他装置。动力工具132可包括用于执行存储在动力工具132的专用存储器中的指令的专用处理器，或者动力工具132可全部或部分地由计算装置102的该至少一个处理器104控制，或者动力工具132可被配置为在没有任何处理器控制的情况下操作。例如，动力工具132可包括开关、触发器或可在多个位置之间移动以控制动力工具132的操作的其他机构。
动力工具132包括扭矩传感器136和通信接口138。在一些实施方案中，扭矩传感器136和通信接口138可包括位于动力工具132内或以其他方式固定到动力工具的单个装置。扭矩传感器136可被配置为在用于给定钻孔、攻丝、螺钉插入或其他规程的动力工具132的使用期间测量一个或多个扭矩特性，诸如峰值扭矩、累积扭矩和/或均方根或“RMS”扭矩。峰值扭矩是在规程过程期间产生的瞬时扭矩的最大量。累积扭矩是在规程过程期间产生的扭矩的总量(例如，通过随时间推移对瞬时扭矩进行积分获得)。RMS扭矩或均方根扭矩是在规程期间产生的瞬时扭矩的所有平方的平均值的平方根。
通信接口138可与通信接口108相同或类似。例如，通信接口138可用于从外部源(诸如计算装置102、机器人140)接收操作指令和/或控制信号，和/或用于将扭矩数据(例如，对应于由扭矩传感器136测量的一个或多个扭矩特性)或其他信息传输到外部系统或装置(例如，计算装置102、机器人140、数据库144、云148和/或便携式存储介质(例如，USB驱动器、DVD、CD))。通信接口138可包括一个或多个有线接口(例如，USB端口、以太网端口、火线端口)和/或一个或多个无线接口(例如，被配置为经由一个或多个无线通信协议，诸如802.11a/b/g/n、蓝牙、低功耗蓝牙、NFC、紫蜂等来传输信息)。在一些实施方案中，通信接口138可用于使装置102能够与一个或多个其他处理器104或计算装置102通信，无论是减少完成计算密集型任务所需的时间还是出于任何其他原因。
在一些实施方案中，动力工具132可包括多于一个动力工具132。
机器人140可为任何外科机器人或外科机器人系统。机器人140可以是或包括例如Mazor XTMStealth Edition机器人引导系统。机器人140可包括底座，该底座支撑被配置为固持动力工具132的机器人臂。机器人140可包括一个或多个机器人臂，该一个或多个机器人臂中的每个机器人臂可被配置为固持诸如动力工具132等动力工具。机器人140可在一些实施方案中帮助外科规程(例如，通过在外科医生或其他用户操作工具时将该工具固持在所期望轨迹或姿势中和/或支撑工具的重量，或以其他方式)和/或自动地进行外科规程。
数据库144可存储图1中示出为存储在存储器116中的任何信息，包括诸如历史数据120等历史数据、诸如指令124等指令和/或诸如算法128等算法。在一些实施方案中，数据库144存储一个或多个术前或其他外科计划。数据库144可另外或可替代地存储例如关于或对应于动力工具132、供动力工具132使用的可用钻头、供动力工具132使用的可用攻丝和/或模具、供动力工具132插入的可用螺钉的一个或多个特性的信息和/或关于用于供结合外科规程使用的可用工具和/或装备的其他信息。数据库144可被配置为将任何此类信息提供到计算装置102、动力工具132、机器人140、或系统100的任何其他装置或系统100外部的任何其他装置，无论直接地还是经由云148。在一些实施方案中，数据库144可以是或包括医院图像存储系统的一部分，诸如图片存档与通信系统(PACS)、健康信息系统(HIS)和/或用于收集、存储、管理和/或传输包括图像数据的电子医疗记录的另一种系统。同样在一些实施方案中，存储器116可存储上述信息中的任一个。
云148可为或表示因特网或任何其他广域网。计算装置102可使用有线连接、无线连接或两者经由通信接口108连接到云148。在一些实施方案中，计算装置102可通过云148与数据库144和/或外部装置(例如，计算装置)通信。
现在参考图2，出于实现对患者的解剖学特征的机械功的目的，动力工具200可为动力钻、动力螺丝刀或产生扭矩的任何其他装置。动力工具200包括一个或多个处理器204、一个或多个通信接口208、一个或多个用户接口212、至少一个存储器216和至少一个扭矩传感器236。尽管动力工具200的布局如图2中所示出，但根据本公开的其他实施方案的动力工具可包括比动力工具200更多或更少的部件。
一个或多个处理器204可与该至少一个处理器104相同或类似。例如，动力工具200的该一个或多个处理器204可为本文中所标识或描述的任何处理器或任何类似处理器。该一个或多个处理器204可被配置为执行存储在至少一个存储器216中的指令124，这些指令124可使该一个或多个处理器204利用或基于例如从扭矩传感器236或诸如机器人140、数据库144和/或云148等外部装置接收和/或存储在存储器116中的数据(例如，历史数据120)执行一个或多个计算步骤。指令124还可使得该一个或多个处理器204利用存储在存储器116中的一个或多个算法128。在一些实施方案中，该一个或多个处理器204可用于在外科规程期间，包括在钻孔、攻丝、螺钉插入或使用动力工具132自主地或半自主地执行的其他规程期间控制动力工具200。
至少一个通信接口208可与该至少一个通信接口108相同或类似。例如，该至少一个通信接口208可用于从外部源(诸如计算装置102、机器人140、数据库144、云148和/或便携式存储介质(例如，USB驱动器、DVD、CD))接收外科计划或其他计划数据或其他信息；和/或用于将扭矩数据(例如，与由扭矩传感器236测量的扭矩特性相对应)或其他信息从至少一个处理器204和/或更一般地动力工具200传输到外部系统或装置(例如，计算装置102、动力工具132、机器人140、数据库144、云148和/或便携式存储介质(例如，USB驱动器、DVD、CD))。该至少一个通信接口208可包括一个或多个有线接口(例如，USB端口、以太网端口、火线端口)和/或一个或多个无线接口(例如，被配置为经由一个或多个无线通信协议，诸如802.11a/b/g/n、蓝牙、低功耗蓝牙、NFC、紫蜂等来传输信息)。在一些实施方案中，该至少一个通信接口208可用于使动力工具200能够与一个或多个其他处理器通信，无论是减少完成计算密集型任务所需的时间还是出于任何其他原因。
至少一个用户接口212可与该至少一个用户接口112相同或类似。例如，该至少一个用户接口212可以是或包括键盘、鼠标、轨迹球、监测器、电视、触摸屏、按钮、操纵杆、开关、杠杆、触发器和/或用于从用户接收输入和/或信息和/或用于将信息提供到动力工具200的用户的任何其他装置。该至少一个用户接口212可用于例如接收结合本文所述的任何方法的任何步骤的用户选择或其他用户输入；接收关于动力工具200的一个或多个可配置设置的用户选择或其他用户输入；接收关于如何和/或往何处存储和/或转移由动力工具200(包括扭矩传感器236和/或动力工具200的任何其他部件)接收、修改和/或生成的数据的用户选择或其他用户输入；和/或基于由动力工具200接收、修改和/或生成的数据向用户显示信息(例如，文本、图像)和/或播放声音。尽管在动力工具200中包括该至少一个用户接口212，但是工具200可被配置为自动地操作(例如，在该一个或多个处理器204的控制下，在没有经由该至少一个用户接口212或以其他方式的任何输入的情况下)以执行本文中所描述的任何方法的步骤中的一个或多个或全部。
虽然该至少一个用户接口212示出为动力工具200的部分，但在一些实施方案中，动力工具200可利用与动力工具200的一个或多个其余部件分开容纳的用户接口212。在一些实施方案中，用户接口212可接近动力工具200的一个或多个其他部件定位，而在其他实施方案中，用户接口212可远离动力工具200的一个或多个其他部件定位。
该至少一个存储器216可与存储器116相同或类似。例如，该至少一个存储器216可以是或包括RAM、DRAM、SDRAM、其他固态存储器、本文中所描述的任何存储器或用于存储计算机可读数据和/或指令的任何其他有形的非暂时性存储器。该至少一个存储器216可存储适用于完成例如本文中所描述的方法300、350、400或500的任何步骤的信息或数据。该至少一个存储器216可存储例如历史数据120、指令124和/或算法128，这些历史数据、指令和/或算法中的每一者都在上文进行更详细地描述。在一些实施方案中，该至少一个存储器116还可存储一个或多个术前和/或其他外科计划；一个或多个患者的一个或多个图像，具体地包括待在其上执行一个或多个外科规程的该一个或多个患者的解剖学特征的图像；从至少一个扭矩传感器236接收的扭矩数据；和/或结合本公开有用的其他信息。
扭矩传感器236可与扭矩传感器136相同或类似。例如，扭矩传感器236可被配置为在用于给定钻孔、攻丝、螺钉插入或其他规程的动力工具200的使用期间测量一个或多个扭矩特性，诸如峰值扭矩、累积扭矩和/或RMS扭矩。
现在转向图3A，在外科规程期间使用诸如系统100等系统或诸如装置200等装置的方法300包括接收与所测量的扭矩特性相对应的扭矩数据(步骤304)。扭矩数据可为由扭矩传感器136或236输出的原始数据，或者扭矩数据可为基于由扭矩传感器136或236输出的原始数据生成的经处理的数据。所测量的扭矩特性可为或对应于峰值扭矩、累积扭矩、RMS扭矩和/或任何其他扭矩特性中的一者或多者。如本文所使用的，所测量的扭矩特性包括由诸如扭矩传感器136和/或236等扭矩传感器实际测量的任何扭矩特性，以及基于由诸如扭矩传感器136和/或236等扭矩传感器进行的实际测量计算的任何扭矩特性。扭矩数据可直接从扭矩传感器136或236接收，或者经由一个或多个处理器、通信接口或本文所述的其他部件接收。例如，扭矩数据可从通信接口138传输到云148，并且在到达处理器104之前从云148传输到通信接口112。另一方面，在使用动力工具200的情况下，例如，扭矩数据可仅跨内部总线从扭矩传感器236传输到处理器204，无论是直接传输还是经由通信接口208和/或存储器216传输。
方法300还包括评估扭矩数据(步骤308)。评估可包括将扭矩数据与预定阈值(例如，存储在该至少一个存储器116或216中的预定阈值)进行比较。例如，在扭矩数据对应于峰值扭矩的情况下，可将峰值扭矩与表示例如最大期望峰值扭矩或最大安全峰值扭矩的最大峰值扭矩阈值进行比较。在扭矩数据对应于累积扭矩和/或RMS扭矩的情况下，可分别对累积扭矩和/或RMS扭矩的预定最大阈值进行类似比较。
评估还可包括将一个或多个预定标准应用于扭矩数据，或以其他方式使用一个或多个预定标准来分析或考虑扭矩数据。预定标准可基于或以其他方式配置为评估多于单个所测量的扭矩特性。例如，预定标准可基于或以其他方式配置为评估针对给定钻孔、攻丝和/或螺钉插入规程的峰值扭矩、累积扭矩和/或RMS扭矩中的两者或更多者。预定标准可另外或可替代地基于或以其他方式配置为针对单个患者的多个钻孔、攻丝和/或螺钉插入规程和/或基于单个外科计划评估一个或多个所测量的扭矩特性。在一些实施方案中，预定标准可另外或可替代地基于或以其他方式配置为根据一个或多个所测量的扭矩特性来评估外科计划。
在一些实施方案中，预定标准可基于诸如历史数据120等历史数据。例如，在关于多个外科规程(例如，钻孔、攻丝、螺钉插入或其他外科规程)期间的一个或多个所测量的扭矩特性的历史数据可用的情况下，并且具体地在此类历史数据包括关于患者结果的信息的情况下，则历史数据可用于基于可用的扭矩数据生成适用于评估例如当前规程的可能结果的一个或多个预定标准；当前规程的可能结果是否可通过调整当前规程的外科计划的一个或多个方面来改善；和/或外科规程的可能结果是否可通过修改该规程的一个或多个方面来改善，而不管是否修改外科计划(例如，以将影响进行中的规程的一个或多个所测量的扭矩特性的方式)。因此，例如，如果历史数据表明当峰值扭矩在插入螺钉期间达到或超过特定阈值时结果是差的，则预定标准可包括评估当前规程的峰值扭矩是否接近所讨论的特定阈值，并且如果是，则移除正被插入的螺钉并且替代地插入较小螺钉或以其他方式需要较小扭矩来插入的螺钉。
评估还可包括将任何其他标准或参数应用于扭矩数据。
此外，评估可发生一次、周期性地发生或连续地发生。在扭矩数据被接收一次的情况下，评估也可仅发生一次。在扭矩数据被周期性地接收的情况下，评估也可周期性地发生。在扭矩数据被连续地接收(例如，经由实时流)的情况下，评估同样可连续地(例如，实时或接近实时地)发生。
方法300还包括基于评估执行预定动作(步骤312)。预定动作可仅仅是或者可包括与所测量的扭矩特性相对应的使动力工具停止。例如，如果评估确定峰值扭矩已经达到或超过预定阈值，则可使动力工具停止以防止对患者(包括对患者的解剖结构)造成潜在伤害。一旦停止，在一些实施方案中，动力工具可仅基于用户输入返回到操作，例如以便允许外科医生或其他护理人员查看扭矩数据和/或评估结果。用户输入可以是例如对峰值扭矩(或其他所关注的所测量的扭矩特性)已经达到或超过阈值或已经以其他方式接近预定极限的警告的确认。
预定动作可以是或包括生成关于如何根据评估进行的推荐，和/或使得此类推荐经由诸如用户接口112或212等用户接口显示给用户。例如，如果评估确定峰值扭矩、累积扭矩和/或RMS扭矩中的一者或多者超过相应预定阈值和/或落入某个相应范围内，则预定动作可以是或包括生成进行以下的推荐：使用新钻头和/或使用较大或较小钻头；使用新钻头或模具和/或使用较大或较小钻头或模具；使用较大或较小螺钉；改变动力工具的设置；和/或修改外科计划(无论是通过添加一个或多个步骤和/或螺钉，修改关于一个或多个步骤和/或螺钉的细节，还是通过移除一个或多个步骤和/或螺钉，或前述的任何组合)。除非另有说明，否则本文中对“较大”或“较小”钻头、攻丝、模具和/或螺钉的提及分别指使用或插入需要较大或较小扭矩的钻头、攻丝、模具和/或螺钉。
特别是在外科机器人自主地操作动力工具的实施方案中，可以由外科机器人自动地执行在其他实施方案中可能推荐给外科医生的任何动作。因此，预定动作可以是或包括例如改变为具有相同尺寸的新钻头或切换到较大或较小的钻头；改变为新攻丝或模具和/或切换到较大或较小的攻丝或模具；用较大或较小(无论是在扭矩、长度、直径还是其他方面)的螺钉替换当前螺钉；改变动力工具的设置；和/或修改外科计划(无论是通过添加一个或多个步骤和/或螺钉，修改关于一个或多个步骤和/或螺钉的细节，移除一个或多个步骤和/或螺钉，或前述的任何组合)。
在一些实施方案中，预定动作可以是或包括经由诸如用户接口112或212等用户接口显示扭矩数据或其某一部分和/或评估结果或它们的某一部分。
本公开涵盖方法300的包括比上述实施方案更多或更少步骤的实施方案。另外，尽管主要结合一个或多个钻孔、攻丝和/或螺钉插入规程进行描述，但是方法300可与任何规程结合使用，在该规程中，可测量和评估一个或多个扭矩特性以产生可操作信息。
现在转向图3B，在外科规程期间使用扭矩数据的方法350包括接收与在插入第一螺钉期间的所测量的扭矩特性相对应的第一扭矩数据(步骤354)。接收步骤354可与方法300的接收步骤304相同或类似。例如，第一扭矩数据可为由扭矩传感器136或236输出的原始数据，或者第一扭矩数据可基于由扭矩传感器136或236输出的原始数据生成的经处理的数据。所测量的扭矩特性可为或对应于峰值扭矩、累积扭矩和/或RMS扭矩中的一者或多者，但是在一些实施方案中，扭矩数据可为或对应于不同的扭矩特性。第一扭矩数据可直接从扭矩传感器136或236接收，或者经由一个或多个处理器、通信接口或本文所述的其他部件接收。例如，第一扭矩数据可从通信接口138传输到云148，并且在到达处理器104之前从云148传输到通信接口112。举例来说，在使用动力工具200的情况下，第一扭矩数据可仅跨内部总线从扭矩传感器236传输到处理器204，无论是直接传输还是经由通信接口208和/或存储器216传输。
第一螺钉可为例如被插入患者体内的任何螺钉，例如作为外科计划的一部分或以其他方式与外科计划结合。螺钉可为旨在固持固定杆或其他设备或植入物的螺钉，该固定杆或其他设备或植入物适用于矫正、治疗或以其他方式解决脊柱病状或其他患者病状。第一螺钉可为例如椎弓根螺钉。
方法350还包括接收与在插入第二螺钉期间的所测量的扭矩特性相对应的第二扭矩数据(步骤358)。可在第一时间接收第一扭矩数据，并且可在第一时间之后的第二时间接收第二扭矩数据。第二扭矩数据可为或对应于与第一扭矩数据相同的所测量的扭矩特性。可替代地，第二扭矩数据可为或对应于与第一扭矩数据的所测量的扭矩特性不同的一个或多个所测量的扭矩特性。
第二扭矩数据可与第一扭矩数据相同的方式接收。例如，第二扭矩数据可为由扭矩传感器136或236输出的原始数据，或者第二扭矩数据可基于由扭矩传感器136或236输出的原始数据生成的经处理的数据。所测量的扭矩特性可为或对应于峰值扭矩、累积扭矩、RMS扭矩或另一个扭矩特性中的一者或多者。第二扭矩数据可直接从扭矩传感器136或236接收，或者经由一个或多个处理器、通信接口或本文所述的其他部件接收。例如，第二扭矩数据可从通信接口138传输到云148，并且在到达处理器104之前从云148传输到通信接口112。举例来说，在使用动力工具200的情况下，第二扭矩数据可仅跨内部总线从扭矩传感器236传输到处理器204，无论是直接传输还是经由通信接口208和/或存储器216传输。
与第一螺钉一样，第二螺钉可为例如被插入患者体内的任何螺钉，例如作为外科计划的一部分或以其他方式与外科计划结合。螺钉可为旨在固持固定杆或其他设备或植入物的螺钉，该固定杆或其他设备或植入物适用于矫正、治疗或以其他方式解决脊柱病状或其他患者病状。第二螺钉可为例如椎弓根螺钉。
方法350还包括评估第一扭矩数据和第二扭矩数据(步骤362)。评估可与上文结合步骤308描述的评估相同或类似。评估可例如涉及将第一扭矩数据和第二扭矩数据(或它们的某一部分)中的一者或两者与预定阈值进行比较，或者将一个或多个预定标准应用于第一扭矩数据和第二扭矩数据(或它们的某一部分)。评估可包括将第一扭矩数据的一个或多个方面与第二扭矩数据的一个或多个方面进行比较。评估可包括根据第一扭矩数据和第二扭矩数据(或它们的某一部分或方面)确定是否修改外科计划。例如，如果第一扭矩数据和第二扭矩数据指示需要和/或使用了适当量的扭矩来插入第一螺钉和第二螺钉，则可确定外科计划应当保持不变或者应当修改外科计划以省略先前已计划插入的螺钉(例如，因为第一扭矩数据和第二扭矩数据支持以下结论：第一螺钉和第二螺钉已适当安放并且在不插入所讨论的螺钉的情况下就足够了)。可替代地，如果第一扭矩数据和第二扭矩数据指示需要和使用了小于适当量的扭矩来插入第一螺钉和第二螺钉，则评估可得到以下结论：应当修改外科计划以添加一个或多个另外的螺钉进行插入(例如，因为第一扭矩数据和第二扭矩数据支持以下结论：第一螺钉和第二螺钉松散地安放并且在不插入另外的螺钉的情况下将是不足够的)。
方法350还包括基于评估执行预定动作(步骤366)。执行可与上文结合步骤312描述的的执行相同或类似。类似地，预定动作可与上述任何预定动作相同或类似。预定动作可包括：在插入不同的螺钉之前，从患者的解剖学特征中移除完全或部分插入的螺钉；对先前钻出的孔进行重新钻孔；对先前攻丝的孔进行重新攻丝；或进行另一种改变。在一些实施方案中，预定动作可以是或包括修改外科计划(例如，在评估推断出一个或多个螺钉应当被添加到外科计划或从外科计划中省略的情况下，外科计划可被相应地修改)。预定动作还可以是或包括保持外科计划不变(例如，在评估推断出不需要改变外科计划的情况下)。在一些实施方案中，预定动作可以是或包括生成与上述任何预定动作相对应的推荐和/或将该推荐显示给用户。
尽管方法350被描述为包括用于接收与在插入第一螺钉期间的所测量的扭矩特性相对应的第一扭矩数据和接收与在插入第二螺钉期间的所测量的扭矩特性相对应的第二扭矩数据的步骤，但是本公开的实施方案包括诸如方法350等方法，其中接收与在插入一个或多个另外的螺钉期间的所测量的扭矩特性相对应的另外的扭矩数据。因此，在一些实施方案中，可接收和评估与在三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个螺钉期间的所测量的扭矩特性相对应的扭矩数据。
本公开涵盖方法350的包括比上述实施方案更多或更少步骤的实施方案。另外，尽管结合两个或更多个螺钉插入规程进行描述，但是方法350可与任何规程结合使用，在该规程中，可在给定外科规程的两个或更多个方面(例如，两个钻孔规程，或两个攻丝规程，或钻孔规程和攻丝规程，或钻孔规程和螺钉插入规程，或外科规程的两个或更多个方面的任何其他组合)期间测量和评估一个或多个扭矩特性。
现在转向图4，结合外科规程利用扭矩数据的方法400包括操作动力螺丝刀以插入多个螺钉(步骤404)。动力螺丝刀可包括或以其他方式连接到扭矩传感器，该扭矩传感器测量由动力螺丝刀生成和/或施加的扭矩。动力螺丝刀可为例如如上所述的动力工具132或动力工具200。动力螺丝刀可为基于用户输入(例如，通过用户挤压使动力螺丝刀激活的触发器)操作的手持装置，和/或动力工具可被配置为由机器人臂保持和/或操作。动力螺丝刀可以特别适于在手术期间使用。
由动力螺丝刀插入的螺钉可为任何手术螺钉。在一些实施方案中，该多个螺钉中的每个螺钉是椎弓根螺钉，并且该多个螺钉中的每个螺钉被插入患者的脊柱的椎骨中。该多个螺钉中的一个或多个螺钉可另外或可替代地是用于插入到患者的解剖结构的其他骨中的其他骨螺钉。
方法400还包括用扭矩传感器测量动力螺丝刀的扭矩特性以产生扭矩数据。所测量的扭矩特性可为或对应于峰值扭矩、累积扭矩、RMS扭矩和/或任何其他扭矩特性中的一者或多者。如上所述，扭矩传感器可内置于动力螺丝刀中或以其他方式安装在动力螺丝刀中或动力螺丝刀上，或者扭矩传感器可以可操作地附接到动力螺丝刀(例如，以允许扭矩传感器测量由动力螺丝刀生成和/或施加的扭矩的方式附接)。扭矩传感器可与上述扭矩传感器136和/或扭矩传感器236相同或类似。扭矩数据可为由扭矩传感器输出的原始数据，或者扭矩数据可为基于由扭矩传感器输出的原始数据生成的经处理的数据。
方法400还包括基于扭矩数据修改用于插入该多个螺钉的术前计划。术前计划可为用于涉及插入多个螺钉的外科规程的任何外科计划。术前计划可标识除了该多个螺钉之外的用于插入的一个或多个另外的螺钉。术前计划可针对在计划中标识的每个螺钉标识特定螺钉类型和/或尺寸，或任何其他标识信息。除了螺钉插入之外，术前计划可标识、描述和/或以其他方式定义一个或多个规程，诸如钻孔和/或攻丝。在一些实施方案中，术前计划可标识例如在钻孔规程中使用的特定钻头、在钻孔规程中钻孔的特定深度和/或在攻丝规程中使用的特定攻丝和/或模具尺寸和/或规格。术前计划可限定用于一个或多个螺钉中的每个螺钉的插入的特定位置和定向。
修改术前计划可包括基于扭矩数据改变术前计划的任何一个或多个细节。例如，修改可包括从术前计划中移除被标识用于插入在原始计划中的螺钉；向原始计划添加先前未在原始计划中标识的用于插入的另外的螺钉；改变在该计划中标识的螺钉的类型、尺寸或任何其他特性；改变被标识用于插入在该计划中的螺钉的位置和/或定向；和/或根据扭矩数据调整术前计划的任何其他方面。
举例来说，如果扭矩数据指示累积扭矩、峰值扭矩和/或RMS扭矩中的一者或多者低于预定阈值，则可修改术前计划以要求较大的螺钉(例如，将需要更大扭矩来插入的螺钉)或以其他方式调整螺钉的尺寸、或跳过螺钉、或添加另外的螺钉、或重新钻孔或重新攻丝待插入螺钉的孔。可使用算法(诸如算法128)来选择较大的螺钉或在其他方面尺寸不同的螺钉(无论是否从预定的螺钉尺寸选择中进行选择)，或者确定是否完全跳过螺钉，或者确定是否(并且如果是，以哪种规格)重新钻孔或重新攻丝与螺钉相关联的孔。
作为替代性示例，如果扭矩数据指示累积扭矩、峰值扭矩和/或RMS扭矩中的一者或多者高于预定阈值，则可修改术前计划以要求较小的螺钉(例如，将需要更小扭矩来插入的螺钉)或以其他方式调整螺钉的尺寸、或跳过螺钉、或重新钻孔或重新攻丝待插入螺钉的孔。再次，可使用算法(诸如算法128)来选择较大的螺钉或在其他方面尺寸不同的螺钉(无论是否从预定的螺钉尺寸选择中进行选择)，或者确定是否完全跳过螺钉，或者确定是否(并且如果是，以哪种规格)重新钻孔或重新攻丝与螺钉相关联的孔。
在一些实例中，扭矩数据可指示或支持以下结论：螺钉、螺钉位置和/或定向、钻孔和/或攻丝尺寸或螺钉插入规程的任何其他方面都不需要改变。同样在一些实例中，扭矩数据可高于或低于对应的预定阈值，但是无论如何螺钉可最终如在术前计划中最初要求的那样被插入。在前述实例中的任何实例中，计划仍可被更新以记录扭矩数据和/或其概要—无论是否出于存档目的，使得该计划可用作机器学习训练数据，还是出于任何其他目的。
本公开涵盖方法400的包括比上述实施方案更多或更少步骤的实施方案。另外，尽管结合动力螺丝刀和多个螺钉进行描述，但是方法400可与任何规程结合使用，在该规程中，可在给定外科规程的两个或更多个方面(例如，两个钻孔规程，或两个攻丝规程，或钻孔规程和攻丝规程，或钻孔规程和螺钉插入规程，或外科规程的两个或更多个方面的任何其他组合)期间测量和评估任何动力工具的一个或多个扭矩特性。
现在参考图5，用于基于扭矩数据生成推荐的方法500包括从扭矩传感器接收与所测量的扭矩特性相对应的数据(步骤504)。扭矩传感器可与扭矩传感器136或236相同或类似，并且可被配置为测量诸如动力工具132和/或动力工具200等动力工具的扭矩特性。扭矩数据可为由扭矩传感器136或236输出的原始数据，或者扭矩数据可为基于由扭矩传感器136或236输出的原始数据生成的经处理的数据。所测量的扭矩特性可为或对应于峰值扭矩、累积扭矩、RMS扭矩和/或任何其他扭矩特性中的一者或多者。扭矩数据可直接从扭矩传感器接收，或者经由一个或多个处理器、通信接口或本文所述的其他部件接收。例如，扭矩数据可从诸如通信接口138等通信接口传输到诸如云148等云，并且在到达诸如处理器104等处理器之前从云传输到诸如通信接口112等另一个通信接口。另一方面，在使用诸如动力工具200等动力工具的情况下，扭矩数据可仅跨内部总线从诸如扭矩传感器236等扭矩传感器传输到诸如处理器204等处理器，无论是直接传输还是经由诸如通信接口208等通信接口和/或诸如存储器116等存储器传输。
方法500还包括当所测量的扭矩特性满足预定标准时，使钻孔、攻丝或螺钉插入外科规程停止(步骤508)。使钻孔、攻丝或螺钉插入外科规程停止可通过以下发生：切断动力工具的马达或其他装置的电源；或向动力工具的马达或其他装置(或向控制动力工具的马达的处理器或其他控制器)发送控制信号；或任何其他合适的方式。使钻孔、攻丝或螺钉插入外科规程停止可能或可能不伴随有对操作者的警告，即钻孔、攻丝或螺钉插入外科规程将要停止或正停止。使钻孔、攻丝或螺钉插入外科规程停止可能基本上瞬时发生，或者经由动力工具的动力、扭矩、RPM或任何其他操作特性的逐渐降低而发生。
预定标准可以是或包括所测量的扭矩特性已经达到或超过预定阈值或本文所述的任何其他预定标准。预定标准可仅涉及一个扭矩特性(例如，峰值扭矩、累积扭矩或RMS扭矩)，或者预定标准可涉及两个或更多个扭矩特性的组合。预定标准可包括使用诸如算法124等算法，将所测量的扭矩特性输入到该算法中，或者将所测量的扭矩特性与该算法的输出进行比较。可根据需要针对预定标准(例如，响应于用户请求或其他输入)、周期性地(例如，每十秒、或每五秒、或每秒、或每半秒、或每四分之一秒、或每十分之一秒)或连续地(例如，实时或接近实时地)接收和评估所测量的扭矩特性。
在一些实施方案中，预定标准可基于诸如历史数据120等历史数据。例如，在关于多个外科规程(例如，钻孔、攻丝、螺钉插入或其他外科规程)期间的一个或多个所测量的扭矩特性的历史数据可用的情况下，并且具体地在此类历史数据包括关于患者结果的信息的情况下，则历史数据可用于基于可用的扭矩数据生成适用于评估例如当前规程的可能结果的一个或多个预定标准；当前规程的可能结果是否可通过调整当前规程的外科计划的一个或多个方面来改善；和/或外科规程的可能结果是否可通过修改该规程的一个或多个方面来改善(例如，以将影响进行中的规程的一个或多个所测量的扭矩特性的方式)。因此，例如，如果历史数据表明当峰值扭矩在插入螺钉期间达到或超过特定阈值时结果是差的，则预定标准可包括评估峰值扭矩是否接近所讨论的特定阈值，并且如果是，则移除正被插入的螺钉并且替代地插入较小螺钉或以其他方式需要较小扭矩来插入的螺钉。
方法500还包括基于所测量的扭矩特性或预定标准中的至少一者生成推荐(步骤512)。推荐可与本文所述的任何其他推荐相同或类似，包括关于步骤312和/或366。在一些实施方案中，推荐基于所测量的扭矩特性和预定标准两者。推荐可以是、包括或涉及改变所讨论的规程(例如，钻孔规程、攻丝规程和/或螺钉插入规程)的一个或多个参数，无论是通过修改术前或其他外科计划还是以其他方式；或改变与该规程结合使用的动力工具(例如，动力工具132或200)的一个或多个设置。
方法500还包括使推荐经由用户接口显示(步骤516)。推荐可通过文本和/或通过一个或多个图形来显示。在一些实施方案中，推荐可另外或可替代地以听觉方式(例如，使用预先记录或计算机生成的语音、或一个或多个听觉信号)或以另一种非视觉方式来传达。用户接口可与用户接口112或212相同或类似。
方法500还包括响应于推荐而接收用户输入(步骤520)。用户输入可例如经由诸如用户接口112或212等用户接口来接收。该输入可以是或包括对多个选项中的一个选项的选择(例如，结合推荐或以其他方式显示)。该输入可以是或包括对电子外科计划的一个或多个修改。
方法500还包括基于用户输入使钻孔、攻丝或螺钉插入外科规程继续进行(步骤524)。因此，例如，在用户输入指示应当使用较大螺钉的情况下，使钻孔、攻丝或螺钉插入外科规程停止可包括：使部分插入的螺钉被移除并搁置或以其他方式丢弃；选择期望尺寸的新螺钉；以及插入新螺钉。另举一例，在用户输入指示不需要进行改变的情况下，外科规程可如最初计划的那样继续进行。又另举一例，在用户输入指示螺钉正被插入其中的孔需要重新钻孔和/或重新攻丝的情况下，使钻孔、攻丝或螺钉插入外科规程停止可包括：使部分插入的螺钉被移除并搁置或以其他方式丢弃；使适当尺寸的钻头或攻丝操作性地连接到动力工具；以及所讨论的孔被分别重新钻孔和/或重新攻丝。
本公开涵盖方法500的具有比上述实施方案更多或更少步骤的实施方案。
如可基于前述公开理解的，本公开涵盖具有比图3A、图3B、图4和图5中标识的所有步骤少的步骤的方法(以及方法300、350、400和500的对应描述)，以及包括除了图3A、图3B、图4和图5中标识的那些步骤之外的另外的步骤的方法(以及方法300、350、400和500的对应描述)。
前述内容并非旨在将本公开限于本文中所公开的一种或多种形式。在前述的具体实施方式中，出于简化本公开的目的，将本公开的例如各种特征在一个或多个方面、实施方案和/或配置中聚集在一起。本公开的方面、实施方案和/或配置的特征可在除上文所论述的那些之外的替代性方面、实施方案和/或配置中组合。不应将本公开内容的方法解释为反映以下意图：权利要求需要比每个权利要求中明确叙述的更多的特征。相反，如以下权利要求书所反映，本发明方面在于少于单个前述公开的方面、实施方案和/或配置的全部特征。因此，将以下权利要求特此并入这个具体实施方式中，其中每个权利要求作为本公开的单独的优选实施方案而独立存在。
此外，尽管描述已经包括对一个或多个方面、实施方案和/或配置以及某些变化和修改的描述，但在理解本公开后，其他变化、组合和修改也在本公开的范围内，例如，如可在本领域的技术人员的技能和知识内。期望获得在准许的范围内包括替代方面、实施方案和/或配置的权利，包括所要求保护的替代、可更换和/或等效的结构、功能、范围或步骤，而无论这些替代、可更换和/或等效的结构、功能、范围或步骤是否在本文中公开，且不期望公开用于任何可获专利的主题。

Claims (10)

1.一种外科系统，所述外科系统包括：
动力工具，所述动力工具产生扭矩；
扭矩传感器，所述扭矩传感器用于测量所述动力工具的扭矩特性；
用户接口；
至少一个处理器；和
存储器，所述存储器存储用于由所述至少一个处理器执行的指令，所述指令当被执行时使所述至少一个处理器：
从所述扭矩传感器接收扭矩数据，所述扭矩数据对应于所测量的扭矩特性；
评估所述扭矩数据；以及
基于所述评估执行预定动作。
2.根据权利要求1所述的外科系统，其中所测量的扭矩特性是峰值扭矩，并且所述评估包括将所述峰值扭矩与预定阈值进行比较。
3.根据权利要求2所述的外科系统，其中当所述峰值扭矩超过所述预定阈值时，所述预定动作包括使所述动力工具停止。
4.根据权利要求1所述的外科系统，其中所测量的扭矩特性是累积扭矩，并且所述评估包括将所述累积扭矩与预定阈值进行比较。
5.根据权利要求4所述的外科系统，其中当所述累积扭矩小于所述预定阈值时，所述预定动作包括使推荐经由用户接口显示。
6.根据权利要求5所述的外科系统，其中所述动力工具是螺丝刀，并且所述推荐包括选择较大螺钉的推荐。
7.根据权利要求1所述的外科系统，其中所述动力工具是螺丝刀，所述扭矩数据对应于在用所述螺丝刀插入第一螺钉期间所测量的扭矩特性，并且所述存储器存储用于由所述至少一个处理器执行的另外的指令，所述另外的指令当被执行时还使所述至少一个处理器：
从所述扭矩传感器接收第二扭矩数据，所述第二扭矩数据对应于在用所述螺丝刀插入第二螺钉期间所测量的扭矩特性。
8.根据权利要求7所述的外科系统，其中所述评估包括评估所述扭矩数据和所述第二扭矩数据。
9.根据权利要求1所述的外科系统，其中所述预定动作包括使所述动力工具停止以及请求用户输入。
10.根据权利要求1所述的外科系统，其中所述预定动作包括基于所述评估修改外科计划。
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