CN117279587A - 具有感测特征的头部稳定系统 - Google Patents

Abstract

一种可用于在医疗手术期间稳定患者的头部的头部稳定系统，包括传感器组件和与头部固定装置连接的连接组件。传感器组件包括被定位在头部固定装置上的一个或更多个传感器，以用于检测头部固定装置的一个或更多个特性。连接组件接收并处理检测到的特性，以提供对检测到的特性的反馈。可以基于所提供的反馈来调节或修改头部固定装置。

Description

具有感测特征的头部稳定系统

优先权

本申请要求2021年6月8日提交的题为“Head Stabilization System withSensing Features(具有感测特征的头部稳定系统)”的序列号为63/208,240的美国临时专利申请和2021年6月8日提交的题为“Head Stabilization System with SensingFeatures(具有感测特征的头部稳定系统)”的序列号为63/208,255的美国临时专利申请的优先权，这两个美国临时专利申请的公开内容通过引用并入本文。

背景

在某些医疗手术期间，可能需要或期望稳定患者的全部或一部分，以使患者或患者的一部分不动。在某些神经外科手术中，稳定的部分可以包括患者的头部和/或颈部。可以使用某些装置和方法来稳定患者的某一部分。例如，头颅夹(skull clamp)是一种类型的头部稳定装置，该头部稳定装置可以用于稳定患者的头部和/或颈部。此外，可能还需要或期望使用各种成像模式来获得患者在手术之前、期间和/或之后的图像。

头颅夹通常相对于患者的头颅手动调节，以在头颅上施加足够量的力来稳定患者。如果头颅夹相对于头颅定位不充分，则在医疗手术期间可能会发生滑动，这可能会引起问题。此外，头颅夹抵靠头颅过紧可能会导致患者的意外骨折或对患者的其他伤害。因此，期望具有用于在某些医疗手术期间支撑和稳定患者的头部和/或颈部的头颅夹系统，该头颅夹系统能够检测和/或提供关于稳定完整性的反馈，以避免在医疗手术期间可能出现的问题。

虽然各种头部稳定装置及其使用方法已经被制造和使用，但是据信在本发明人之前没有人已制造出或使用过如本文所描述的发明。

附图简述

虽然说明书以明确地指出并清楚地要求保护本发明的权利要求作为结论，但是据信通过结合附图对某些示例进行的以下描述，本发明将会被更好地理解，附图中相同的附图标记表示相同的元件。

图1描绘了示例性头部稳定系统的示意图。

图2描绘了图1的头部稳定系统的头颅夹的第一销钉保持器组件(pin holderassembly)的部分前视图。

图3描绘了图2的第一销钉保持器组件的部分横截面视图。

图4描绘了图1的头部稳定系统的头颅夹的第二销钉保持器组件的部分前视图。

图5描绘了图4的第二销钉保持器组件的部分横截面视图。

图6描绘了操作诸如图1中所示的示例性头部稳定系统的示例性方法的流程图。

图7描绘了另一示例性头部稳定系统的示意图。

图8描述了操作诸如图7中所示的示例性头部稳定系统的示例性方法的流程图。

附图不意图以任何方式进行限制，并且可以设想本发明的各种实施例可以以各种其他方式实施，包括那些不必要在附图中描绘的方式。并入说明书中并且形成说明书的一部分的附图示出了本发明的若干方面，并且和本描述一起用于解释本发明的原理；然而，可以理解，本发明不限于所示出的明确的布置。

详细描述

以下对本发明的某些示例的描述不应被用于限制本发明的范围。通过下面的描述，本发明的其他示例、特征、方面、实施例和优点对于本领域技术人员来说将变得明显，下面的描述是以举例说明的方式的，是实施本发明而设想的最佳模式之一。如将认识到的，本发明能够具有其他不同和明显的方面，所有这些方面都不脱离本发明。因此，附图和描述应被认为本质上是说明性的而非限制性的。

I.示例性头部稳定系统

示例性头部稳定系统包括传感器组件和与头部固定装置连接的连接组件。传感器组件包括被定位在头部固定装置的一个或更多个部件上的一个或更多个传感器，并且被配置为检测头部固定装置的一个或更多个特性。连接组件包括数据处理单元，该数据处理单元被配置为接收和处理由传感器组件检测到的数据。例如，数据处理单元可以确定从传感器组件接收到的数据是否已经达到和/或超过预定值或阈值，达到和/或超过预定值或阈值可指示使用头部固定装置的稳定性即将受到损害。然后，连接系统可被配置为基于检测到的特性向用户和/或制造商传达反馈。头部固定装置可以基于反馈进行调节，以避免医疗手术期间可能出现的问题。

A.示例性头部固定装置

图1示出了具有传感器特征与示例性头部稳定或固定装置(20)的示例性头部稳定系统(10)。贯穿本说明书，术语“HFD”可与术语“头部稳定装置”、“头部固定装置”或“头颅夹”互换使用。在这里所示的方案中，HFD(20)具有头颅夹的形状或形式。虽然本示例将HFD图示为U形形状的头颅夹，但是根据本文的教导，本领域普通技术人员将会理解，本文的教导可以应用于其他形式的HFD。头颅夹(20)可以由复合材料、聚合物材料(例如聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)等)和/或金属材料(例如铝、不锈钢、钛等)制成。头颅夹(20)包括第一臂(22)和第二臂(24)。第一臂(22)可与第二臂(24)连接，以形成具有U形形状的头颅夹(20)。第一臂(22)包括直立部分(26)和横向部分(28)。类似地，第二臂(24)包括直立部分(20)和横向部分(22)。头颅夹(20)是可调节的，以通过相对于第二臂(24)平移第一臂(22)来适应各种头部尺寸，或者通过相对于第一臂(22)平移第二臂(24)来适应各种头部尺寸。头颅夹(20)通过附接接口(34)还可连接到其他结构(例如，定位适配器或可进一步连接到手术台的基座单元等)。如图1的当前示例所示，第一臂(22)的直立部分(26)与第一销钉保持器组件(40)连接，而第二臂(24)的直立部分(30)与第二销钉保持器组件(50)连接。

参照图2-图3，第一销钉保持器组件(40)包括扭矩螺钉(42)，该扭矩螺钉(42)被配置成调节头颅夹(20)施加到患者的头部的夹紧力的量。扭矩螺钉(42)沿着纵向轴线(A)延伸穿过臂(22)的直立部分(26)中的孔。扭矩螺钉(42)包括轮(44)的形式的致动器、套筒(46)、内弹簧(未示出)和长形构件(48)。套筒(46)与臂(22)的直立部分(26)中的孔(27)接合。当轮(44)旋转时，由扭矩螺钉(42)施加的钉扎力(pinning force)根据轮(44)的旋转方向而增加或减少。鉴于本文的教导，修改或使用扭矩螺钉(42)或另一种类似结构来控制所施加的钉扎力的量的其他方法对于本领域普通技术人员来说将是明显的。

长形构件(48)选择性地在其远端处保持销钉(60)，该销钉(60)包括壳体(62)和销钉尖端(64)。在使用中，销钉(60)的至少远侧尖端(66)接触患者的头部。当轮(44)沿第一方向旋转时，扭矩螺钉(42)内的弹簧被压缩，且从而在销钉(60)上沿朝向患者的头部的方向施加增加的力。由销钉(60)施加到患者的头部的力可以通过轮(44)沿相反方向的旋转而减小。因此，当轮(44)旋转时，由扭矩螺钉(42)和/或销钉(60)施加的钉扎力根据轮(44)的旋转方向而增加或减少。

参照图4-图5，如图所示，第二销钉保持器组件(50)与臂(24)的直立部分(30)连接。销钉保持器组件(50)包括摇臂(54)，摇臂(54)选择性地保持一对销钉(60)，每个销钉包括壳体(62)和销钉尖端(64)。销钉保持器组件(50)可围绕延伸穿过直立部分(30)中的孔的轴线B旋转调节。这种旋转可以被选择性地控制，使得在一些方案中，销钉保持器组件(50)的可旋转定位可以被锁定在适当位置或被解锁以进行调节。在一些其他方案中，销钉保持器组件(50)可围绕轴线B旋转调节，并基于夹紧时施加到患者的头部的力固定在销钉保持器组件(50)的可旋转定位上。鉴于本文的教导，配置销钉保持器组件(50)以提供用于旋转调节的锁定状态和解锁状态的各种方式对于本领域普通技术人员来说将是明显的。销钉保持器组件(50)还被配置成使得摇臂(54)可围绕由销(58)纵向限定的轴线C枢转调节。无论是旋转调节还是枢转调节，经由如上所描述的销钉保持器组件(40)的扭矩螺钉(42)施加到患者的头部的力导致力也从销钉保持器组件(50)及其被配置为接触患者的头部的销钉(60)施加到患者的头部。利用上述头颅夹(20)的配置，可以稳定患者的头部。

B.示例性传感器组件

参照图1，头部稳定系统(10)包括传感器组件，该传感器组件包括被定位在头颅夹(20)的一个或更多个部件上的一个或更多个传感器(102、104)，例如被定位在第一销钉保持器组件(40)上的一个或更多个第一销钉保持器组件传感器(102)，和/或被定位在第二销钉保持器组件(50)上的一个或更多个第二销钉保持器组件传感器(104)。传感器(102、104)可以被配置为检测头颅夹(20)的一个或更多个部件的一个或更多个特性(例如，定位、位移、取向、负载、力等)。例如，传感器(102、104)可以包括定位传感器(例如，线性可变差动换能器(linear variabledifferential transducer)(LVDT)、压电换能器、线性编码器、旋转编码器、光学传感器等)，以用于检测头颅夹(20)的一个或更多个部件的绝对定位或位置和/或头颅夹(20)的一个或更多个部件相对于彼此和/或患者在线性行程、旋转角度和/或三维空间方面的相对定位或位移。传感器(102、104)可以包括力传感器(例如，应变计、压阻应变计、电容传感器、光学传感器等)，以用于检测头颅夹(20)的一个或更多个部件上的力和/或负载。下面将更详细地讨论传感器(102、104)的另外的其它合适配置。

参照图2-图3，第一销钉保持器组件传感器(102)包括被定位在轮(44)上的第一传感器(102a)、被定位在长形构件(48)上的第二传感器(102b)和/或被定位在销钉尖端(64)上的第四传感器(102c)。传感器(102a、102b、102c)由此可被配置为分别检测轮(44)、长形构件(48)和/或销钉尖端(64)的线性定位和/或旋转取向。例如，传感器(102a、102b、102c)可以确定轮(44)、长形构件(48)和/或销钉尖端(64)相对于彼此、相对于部件行进的调节路径(例如沿着轴线(A))和/或相对于患者的位移。

在一些方案中，传感器(102a、102b、102c)检测施加在第一销钉保持器组件(40)的相应部件上的力或负载。例如，传感器(102c)可以检测沿纵向轴线(A)在销钉(60)处的线性力，使得低钉扎力可以指示销钉(60)的滑动或滑动可能性和/或高钉扎力可以指示销钉保持器组件(40)的过紧。在一些方案中，钉扎力可以指示销钉(60)在患者的头颅内的骨穿透深度。

第一销钉保持器组件传感器(102)还可以包括被定位在扭矩螺钉(42)与直立部分(26)的孔之间的第四传感器(102d)和/或被定位在销钉(60)和长形构件(48)之间的第五传感器(102e)。传感器(102d、102e)被配置成检测扭矩螺钉(42)和/或销钉(60)的横向于纵向轴线(A)的剪切力，该剪切力还指示销钉(60)的滑动或滑动可能性。在一些其他方案中，钉扎力可以提供销钉(60)相对于患者的头颅的接触角的指示，使得低和/或高接触角可以指示销钉(60)的滑动或滑动可能性。在该示例中，最佳接触角将是销钉(60)的纵向轴线与患者的头颅的切线正交的情况。例如，不如最佳的低和/或高接触角将是与90度或正交取向偏离超过阈值的量的接触角。

第一销钉保持器组件传感器(102)还可以包括被定位在长形构件(48)与销钉(60)的壳体(62)之间的第六传感器(102f)。传感器(102f)被配置为环形形状的传感器，该环形形状的传感器检测沿纵向轴线(A)施加到患者的线性或轴向钉扎力。基于将骨穿透与钉扎力关联起来的数据，由传感器(102f)提供的数据提供了销钉在患者的头颅内的穿透的指示。基于由第一销钉保持器组件传感器(102)收集的信息，操作者和/或制造商将洞察销钉(60)与患者的骨骼的界面处正在发生什么。可以收集、分析、显示和使用该信息的各种方式将在下文进一步详细描述。

参照图4-图5，第二销钉保持器组件传感器(104)包括被定位在每个销钉尖端(64)上的第一传感器(104a)。传感器(104a)因此可以被配置为检测销钉尖端(64)的线性定位和/或角度取向。例如，传感器(104a)可以确定销钉尖端(64)相对于彼此、相对于由部件行进的调节路径(例如沿着或围绕轴线(B、C))和/或相对于患者的位移。例如，传感器(104a)可以提供信息和数据来确定相对于第一销钉保持器组件(40)的销钉尖端(64)的相对定位。

在一些方案中，传感器(104a)可以检测施加在第二销钉保持器组件(50)的相应部件上的力或负载。例如，传感器(104a)可以检测第二销钉保持器组件(50)的销钉(60)处沿着纵向轴线(B)或由销钉(60)本身限定的纵向轴线的线性力，使得低钉扎力可以指示基于不充分的骨穿透的销钉(60)的滑动或潜在滑动，和/或高钉扎力可以指示销钉(60)的可能引起组织或骨创伤的潜在过度穿透。第二销钉保持器组件传感器(104)还可以包括被定位在销钉(60)的壳体(62)与摇臂(54)的接纳销钉(60)的孔或接纳部(receptacle)之间的第三传感器(104b)，以检测销钉(60)的横向于纵向轴线(B)或由销钉(60)本身限定的纵向轴线的剪切力，该剪切力也可以指示销钉(60)的滑动或潜在滑动。在一些其他方案中，钉扎力可以指示销钉(60)相对于患者的头颅的接触角，使得低和/或高接触角可以指示一个或两个销钉(60)的滑动或潜在滑动。

第二销钉保持器组件传感器(104)还可以包括被定位在摇臂(54)的接纳销钉(60)的孔与销钉(60)的壳体(62)之间的第三传感器(104c)，使得传感器(104c)以接触方式邻近壳体(62)。传感器(104c)被配置为环形形状的传感器，该环形形状的传感器检测沿由第二销钉保持器组件(50)的相应销钉(60)限定的纵向轴线施加到患者的线性或轴向钉扎力。基于将骨穿透与钉扎力关联起来的数据，由传感器(104c)提供的数据提供了销钉在患者的头颅内的穿透的指示。基于由第二销钉保持器组件传感器(104)收集的信息，操作者和/或制造商将洞察销钉(60)与患者的骨骼的界面处正在发生什么。可以收集、分析、显示和使用该信息的各种方式将在下文进一步详细描述。鉴于本文的教导，传感器(102、104)的其他合适配置对于本领域普通技术人员来说是明显的。

C.示例性连接组件

返回参照图1，头部稳定系统(10)包括连接组件，该连接组件包括与传感器(102、104)连接的数据处理单元(112)，使得由传感器(102、104)收集的数据可发送到数据处理单元(112)以进行处理。数据处理单元(112)还被配置为与电源(110)连接，以向数据处理单元(112)和/或传感器(102、104)提供电力。电源(110)可以有线连接到电源插座或电源，和/或电源(110)可以包括电池(例如，一次性电池、可充电电池等)。在一些方案中，数据处理单元(112)被配置为向传感器(102、104)提供电力，使得可以省略单独的电源(110)。在一些其他方案中，传感器(102、104)可以与数据处理单元(112)和/或电源(110)分开地供电，而是由与传感器(102、104)相关联的单独电池供电。鉴于本文的教导，向传感器(102、104)和数据处理单元(112)提供电力的其他方式对于本领域普通技术人员来说将是明显的。

数据处理单元(112)可以被配置为计算装置，该计算装置包括处理器、包含操作系统和其他计算机可读指令的存储器或存储装置以及一个或更多个通信特征。例如，处理器可操作以读取和执行计算机可读指令，这些计算机可读指令可以本地存储在数据处理单元(112)上，或者远离数据处理单元(112)但可经由一个或更多个通信特征访问。可由处理器执行的示例性计算机可读指令将在下文参照对系统(10)的使用的描述中进一步描述，并且可以包括关于如何操作系统(10)以及如何捕获和处理来自传感器(102、104)的结果数据的一个或更多个命令。

在至少一些实例中，存储器被配置为存储一个或更多个应用程序，这些应用程序表示供处理器执行的相关计算机可读指令等。数据处理单元(112)的通信特征中的一个或更多个被配置为发送和接收数据或其他计算机可读和可执行信息。通信特征可以包括有线联网特征或无线联网特征。无线联网特征可以包括Wi-Fi适配器、近场通信(NFC)特征和蓝牙特征。上面提到的用于数据处理单元(112)的部件不是详尽无遗的，并且鉴于本文的教导，可并入数据处理单元(112)中的其他特征对于本领域普通技术人员来说将是明显的。

因此，数据处理单元(112)被配置为处理由传感器(102、104)接收到的数据。例如，数据处理单元(112)可以确定由传感器(102、104)接收到的数据是否低于、等于和/或高于预定值(例如，定位、位移、取向、负载、力等)。如果由传感器(102、104)接收到的数据低于、等于和/或低于预定值，则数据处理单元(112)可被配置成确定这是否指示患者在头颅夹(20)中的稳定性是不稳固的、头颅夹(20)已经过紧、和/或头颅夹(20)的部件或设置已经发生失效。这样的信息可以被提供给系统(10)的用户和/或制造商。

在所示的方案中，数据处理单元(112)与数据接口(114)连接，使得由数据处理单元(112)分析的数据可发送到数据接口(114)以用于显示和/或进一步处理。数据接口(114)可以通过有线联网特征和/或无线联网特征与数据处理单元(112)连接。数据接口(114)可以包括被配置成向用户可视地呈现信息的显示器。数据接口(114)还可以被配置成当数据处理单元(112)确定由传感器(102、104)接收到的数据低于、等于和/或高于预定值时提供视觉和/或听觉警报。数据接口(114)可以操作以实时基于传感器(102、104)和/或根据存储在数据处理单元(112)中的数据提供反馈。在一些方案中，数据处理单元(112)包括显示器，该显示器被配置成呈现信息，使得可以省略单独的数据接口(114)。

在一些其他方案中，头部固定装置(20)装配有一个或更多个显示器或指示特征，该一个或更多个显示器或指示特征被配置为和可操作为向操作者指示头部固定装置(20)的一个或更多个检测到的特性的状态。仅作为示例而非限制，在一些方案中，头部固定装置(20)包括指示特征(70)，指示特征(70)可以具有光特征、听觉特征等中的任何一种或更多种的形式，以传达由传感器(102、104)检测到的头部固定装置(20)的一个或更多个特性的状态。例如，当一个或更多个特性(例如，钉扎力)在与规定目标的可接受偏差内时，指示特征(70)可以呈现为稳定的绿色LED。然而，当相同的一个或更多个特性超出规定目标的可接受偏差时，指示特征(70)可以呈现为闪烁的红色LED。鉴于本文的教导，传达头部固定装置(20)的检测到的一个或更多个特性的状态的其他方式对于本领域普通技术人员来说将是明显的。

在所示的方案中，数据接口(114)还被配置为将数据处理单元(112)与其他装置(例如导航系统(116)和增强现实系统(118))连接。数据接口(114)由此被配置成将从数据处理单元(112)接收到的数据发送到导航系统(116)和/或增强现实系统(118)。类似地，来自导航系统(116)和/或增强现实系统(118)的数据可以被发送到数据接口(114)和/或数据处理单元(112)，使得来自传感器(102、104)的数据可以与来自导航系统(116)和/或增强现实系统(118)的数据相结合。

数据接口(114)可以通过有线联网特征和/或无线联网特征与导航系统(116)和/或增强现实系统(118)连接。导航系统(116)可以被配置为显示用于医疗手术的患者的头部的视觉映像或图示。因此，导航系统(116)可以包括由导航系统(116)从数据接口(114)接收到的数据，以相对于用于医疗手术的患者的头部的映像或图示显示头颅夹(20)的一个或更多个部件。增强现实系统(118)可以被配置为显示患者的头颅的视觉图像。因此，增强现实系统(118)可以包括由增强现实系统(118)从数据接口(114)接收到的数据，以相对于图像显示头颅夹(20)的一个或更多个部件。导航系统(116)和/或增强现实系统(118)由此可以显示头颅夹(20)的销钉(60)相对于患者的头颅的关系。在一些方案中，导航系统(116)和/或增强现实系统(118)可以被省略或组合。

D.示例性使用方法

图6示出了用于操作头部稳定系统(10)的示例性方法(200)。方法(200)包括：检测头颅夹(20)的一个或更多个部件的一个或更多个特性(步骤(202))，分析一个或更多个检测到的特性(步骤(204))，显示一个或更多个检测到的特性(步骤(206))，和/或基于一个或更多个检测到的特性提供警报(步骤(208))。例如，传感器(102、104)可以检测头颅夹(20)的销钉保持器组件(40、50)的一个或更多个特性(例如，定位、位移、取向、负载、力等)。数据处理单元(112)然后可以接收由传感器(102、104)测量或检测到的数据，使得数据处理单元(112)可以分析由传感器(102、104)检测到的一个或更多个特性。例如，数据处理单元(112)可以处理由传感器(102、104)接收到的数据，以将检测到的特性与预定值进行比较，从而确定检测到的特性是否高于、等于和/或低于预定值。基于检测到的特性与预定值的比较，数据处理单元(112)可以提供视觉和/或听觉警报，以指示检测到的特性是否已经偏离和/或超过预定值。数据处理单元(112)还可以经由数据处理单元、数据接口(114)、导航系统(116)和/或增强现实系统(118)显示检测到的特性。由此，用户可以基于由头部稳定系统(10)提供的反馈来调节头颅夹(20)的销钉保持器组件(40、50)。

仅为了说明的目的，传感器(102、104)可以测量在医疗手术期间施加在销钉(60)上的力或负载。数据处理单元(112)然后可以接收和处理由传感器(102、104)测量的数据，以确定在传感器(102、104)处检测到的力如何与预定值相比较。例如，高于预定值的力可以指示销钉(60)已经过紧。在一些方案中，低于预定值的力可以指示销钉(60)已经滑动了或减弱了对骨骼的穿透。因此，数据处理单元(112)可以基于检测到的力和预定值的比较提供警报，以指示在销钉(60)处的力超出期望范围。用户可以基于头部稳定系统(10)的反馈来调节头颅夹(20)的销钉保持器组件(40、50)的定位，以根据检测到的值与预定值、阈值和/或目标值的比较来增加或减少在销钉(60)处的力。数据处理单元(112)还可以经由数据处理单元、数据接口(114)、导航系统(116)和/或增强现实系统(118)显示检测到的力。因此，用户还可以基于在这些其它部件或系统中头部稳定系统(10)的显示来调节头颅夹(20)的销钉保持器组件(40、50)。鉴于本文的教导，操作头部稳定系统(10)的另外的其他合适方法对于本领域普通技术人员来说将是明显的。

II.替代示例性头部稳定系统

示例性头部稳定系统包括传感器组件和与头部固定装置连接的连接组件。传感器组件包括被定位在头部固定装置的一个或更多个部件上的一个或更多个传感器，并且被配置为检测头部固定装置的一个或更多个特性。连接组件包括数据处理单元，该数据处理单元被配置为接收和处理由传感器组件检测到的数据。例如，数据处理单元可以确定从传感器组件接收到的数据是否已经达到和/或超过预定值或阈值，达到和/或超过预定值或阈值可指示可能需要纠正措施或干预的状况或状态。然后，连接系统可被配置为基于检测到的特性向用户和/或制造商传达反馈。头部固定装置可以基于反馈进行调节，以避免医疗手术期间可能出现的问题

A.替代示例性头部固定装置

图7示出了用于示例性头部稳定或固定装置(20’)的示例性头部稳定系统(10’)。贯穿本说明书，术语“HFD”可与术语“头部稳定装置”、“头部固定装置”或“头颅夹”互换使用。在这里所示的方案中，HFD(20’)具有头颅夹的形状或形式。虽然本示例将HFD图示为U形形状的头颅夹，但是根据本文的教导，本领域普通技术人员将会理解，本文的教导可以应用于其他形式的HFD。头颅夹(20’)可以由复合材料、聚合物材料(例如，聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)等)和/或金属材料(例如，铝、不锈钢、钛等)制成。头颅夹(20’)包括第一臂(22’)和第二臂(24’)。第一臂(22’)可与第二臂(24’)连接，以形成具有U形形状的头颅夹(20’)。第一臂(22’)包括直立部分(26’)和横向部分(28’)。类似地，第二臂(24’)包括直立部分(20’)和横向部分(22’)。头颅夹(20’)可通过以下方式来调节以适应各种头部尺寸：相对于第二臂(24’)平移第一臂(22’)，或者相对于第一臂(22’)平移第二臂(24’)。头颅夹(20’)还可通过附接接口(34’)连接到其他结构(例如，定位适配器或可进一步连接到手术台的基座单元等)。如图7的当前示例所示，第一臂(22’)的直立部分(26’)与第一销钉保持器组件(40’)连接，而第二臂(24’)的直立部分(30’)与第二销钉保持器组件(50’)连接。

第一销钉保持器组件(40’)包括扭矩螺钉(42’)，该扭矩螺钉(42’)被配置成调节头颅夹(20’)施加到患者的头部的夹紧力的量。扭矩螺钉(42’)延伸穿过臂(22’)的直立部分(26’)中的孔。扭矩螺钉(42’)包括轮(44’)的形式的致动器。当轮(44’)旋转时，由扭矩螺钉(42’)施加的钉扎力根据轮(44’)的旋转方向而增加或减少。鉴于本文的教导，修改或使用扭矩螺钉(42’)或另一种类似结构来控制所施加的钉扎力的量的其他方法对于本领域普通技术人员来说将是明显的。

扭矩螺钉(42’)选择性地在其远端处保持销钉(60’)，该销钉(60’)包括壳体(62’)和销钉尖端(64’)。在使用中，销钉(60’)的至少远侧尖端接触患者的头部。当轮(44’)沿第一方向旋转时，扭矩螺钉(42’)内的弹簧被压缩，且从而在销钉(60’)上沿朝向患者的头部的方向施加增加的力。由销钉(60’)施加到患者的头部的力可以通过轮(44’)沿相反方向的旋转而减小。因此，当轮(44’)旋转时，由扭矩螺钉(42’)和/或销钉(60’)施加的钉扎力根据轮(44’)的旋转方向而增加或减小。

如图所示，第二销钉保持器组件(50’)与臂(24’)的直立部分(30’)连接。第二销钉保持器组件(50’)包括摇臂(54’)，摇臂(54’)选择性地保持一对销钉(60’)，每个销钉包括壳体(62’)和销钉尖端(64’)。销钉保持器组件(50’)可围绕其延伸穿过直立部分(30’)中的孔的纵向轴线旋转调节。这种旋转可以被选择性地控制，使得在一些方案中，销钉保持器组件(50’)的可旋转定位可以被锁定在适当位置或解锁以进行调节。在一些其他方案中，销钉保持器组件(50’)可围绕其纵向轴线旋转调节，并基于夹紧时施加到患者的头部的力固定在销钉保持器组件(50’)的旋转定位上。鉴于本文的教导，配置销钉保持器组件(50’)以提供用于旋转调节的锁定状态和解锁状态的各种方式对于本领域普通技术人员来说将是明显的。

第二销钉保持器组件(50’)还被配置成使得摇臂(54’)可枢转调节。无论是旋转调节还是枢转调节，经由如上所描述的第一销钉保持器组件(40’)的扭矩螺钉(42’)施加到患者的头部的力导致力也从第二销钉保持器组件(50’)及其被配置为接触患者的头部的销钉(60’)施加到患者的头部。利用上述头颅夹(20’)的配置，可以稳定患者的头部。

B.替代示例性传感器组件

参照图7，头部稳定系统(10’)包括传感器组件，该传感器组件包括被定位在头颅夹(20’)的一个或更多个部件上的一个或更多个传感器，例如被定位在臂(22’、24’)中的一个或更多个上的一个或更多个框架传感器(100’)，和/或被定位在第二销钉保持器组件(50’)上的一个或更多个第二销钉保持器组件传感器(104’)。在一些方案中，一个或更多个传感器可以代替上述传感器或除了上述传感器之外被设置在第一销钉保持器组件(40’)上。

传感器(100’、104’)可以被配置成检测头颅夹(20’)的一个或更多个部件的一个或更多个特性(例如，定位、位移、取向、振动、暴露、温度等)。例如，传感器(100’、104’)可以包括定位传感器(例如，线性可变差动换能器(LVDT)、压电换能器、线性编码器、旋转编码器、光学传感器等)，以用于检测头颅夹(20’)的一个或更多个部件的绝对定位或位置和/或头颅夹(20’)的一个或更多个部件相对于彼此和/或患者在线性行程、旋转角度和/或三维空间方面的相对定位或位移。传感器(100’、104’)可以包括振动或冲击传感器，以用于检测对头颅夹(20’)的一个或更多个部件的冲击。传感器(100’、104’)可以包括温度传感器(例如，热电偶、电阻温度检测器(RTD)、热敏电阻等)，以用于检测头颅夹(20’)的一个或更多个部件处的温度。传感器(100’、104’)可以包括暴露传感器(exposure sensor)，以用于检测头颅夹(20’)的一个或更多个部件附近的一种或更多种物质的存在。下面将更详细地讨论传感器(100’、104’)的还有的其他合适配置。

在所示的方案中，框架传感器(100’)包括被定位在第一臂(22’)的横向部分(28’)上的第一传感器(100a’)、被定位在第一臂(22’)的直立部分(26’)上的第二传感器(100b’)、被定位在第二臂(24’)的横向部分(32’)上的第三传感器(100c’)和/或被定位在第二臂(24’)的直立部分(30’)上的第四传感器(100d’)。因此，框架传感器(100’)可以被配置成当第一臂(22’)相对于第二臂(24’)平移时或者当第二臂(24’)相对于第一臂(22’)平移时检测第一臂(22’)相对于第二臂(24’)的定位或调节。框架传感器(100’)还可以被配置成检测第一臂(22’)和/或第二臂(24’)例如相对于适配器或手术台的旋转取向。在一些其他方案中，框架传感器(100’)被配置成检测第一臂(22’)和/或第二臂(24’)相对于被稳定在头颅夹(20’)内的患者的头部的定位。

如图所示，第二销钉保持器组件传感器(104’)包括被定位在摇臂(54’)上的传感器(104a’)。因此，传感器(104a’)可以被配置成检测摇臂(54’)的线性定位和/或旋转取向。例如，传感器(104a’)可以确定摇臂(54’)相对于部件行进的调节路径和/或相对于患者的位移。鉴于本文的教导，传感器(100’、104’)的还有的其他合适配置对于本领域普通技术人员来说将是明显的。

C.替代示例性连接组件

仍然参照图7，头部稳定系统(10’)包括连接组件，该连接组件包括与传感器(100’、104’)连接的数据处理单元(112’)，使得由传感器(100’、104’)收集到的数据可发送到数据处理单元(112’)以进行处理。数据处理单元(112’)还被配置成与电源(110’)连接，以向数据处理单元(112’)和/或传感器(100’、104’)提供电力。电源(110’)可以有线连接到电源插座或电源，和/或电源(110’)可以包括电池(例如，一次性电池、可充电电池等)。在一些方案中，数据处理单元(112’)被配置为向传感器(100’、104’)提供电力，使得可以省略单独的电源(110’)。在一些其他方案中，传感器(100’、104’)可以与数据处理单元(112’)和/或电源(110’)分开地供电，而是由与传感器(100’、104’)相关联的单独电池供电。鉴于本文的教导，向传感器(100’、104’)和数据处理单元(112’)提供电力的其他方式对于本领域普通技术人员来说将是明显的。

数据处理单元(112’)可以被配置为计算装置，该计算装置包括处理器、包含操作系统和其他计算机可读指令的存储器或存储装置、以及一个或更多个通信特征。例如，处理器可操作以读取和执行计算机可读指令，这些计算机可读指令可以本地存储在数据处理单元(112’)上，或者远离数据处理单元(112’)但可经由一个或更多个通信特征访问。可由处理器执行的示例性计算机可读指令将在下文关于对系统(10’)的使用的描述中进一步描述，并且可以包括一个或更多个关于如何操作系统(10’)以及如何捕获和处理来自传感器(100’、104’)的结果数据的命令。

在至少一些实例中，存储器被配置为存储一个或更多个应用程序，这些应用程序表示供处理器执行的相关计算机可读指令等。数据处理单元(112’)的通信特征中的一个或更多个被配置成发送和接收数据或其他计算机可读和可执行信息。通信特征可以包括有线联网特征或无线联网特征。无线联网特征可以包括Wi-Fi适配器、近场通信(NFC)特征和蓝牙特征。上面提到的用于数据处理单元(112’)的部件不是详尽无遗的，并且鉴于本文的教导，可并入数据处理单元(112’)中的其他特征对于本领域普通技术人员来说将是明显的。

因此，数据处理单元(112’)被配置为处理由传感器(100’、104’)接收到的数据。例如，数据处理单元(112’)可以确定由传感器(100’、104’)接收到的数据是否低于、等于和/或高于预定值(例如，定位、位移、取向、振动、暴露、温度等)。如果由传感器(100’、104’)接收到的数据高于、等于和/或低于预定值，则数据处理单元(112’)可以被配置成确定这是否指示头颅夹(20’)的一个或更多个部件的需要纠正措施或干预的不期望状况或状态。这样的信息可以被提供给系统(10’)的用户和/或制造商。

在所示的方案中，数据处理单元(112’)与数据接口(114’)连接，使得由数据处理单元(112’)分析的数据可发送到数据接口(114’)以用于显示和/或进一步处理。数据接口(114’)可以通过有线联网特征和/或无线联网特征与数据处理单元(112’)连接。数据接口(114’)可以包括被配置成向用户可视地呈现信息的显示器。数据接口(114’)还可以被配置成当数据处理单元(112’)确定由传感器(100’、104’)接收到的数据低于、等于和/或高于预定值时提供视觉和/或听觉警报。数据接口(114’)可以操作以实时地基于传感器(100’、104’)和/或根据存储在数据处理单元(112’)中的数据提供反馈。在一些方案中，数据处理单元(112’)包括显示器，该显示器被配置成呈现信息，使得可以省略单独的数据接口(114’)。

在一些其他方案中，头部固定装置(20’)装配有一个或更多个显示器或指示特征，该一个或更多个显示器或指示特征被配置和可操作成向操作者指示头部固定装置(20’)的一个或更多个检测到的特性的状态。仅作为示例而非限制，在一些方案中，头部固定装置(20’)包括指示特征(70’)，指示特征(70’)可以具有光特征、听觉特征等中的任何一种或更多种的形式，以传达由传感器(100’、104’)检测到的头部固定装置(20’)的一个或更多个特性的状态。例如，当一个或更多个特性(例如，振动)在与规定目标的可接受偏差内时，指示特征(70’)可以呈现为稳定的绿色LED。然而，当相同的一个或更多个特性超出与规定目标的可接受偏差时，指示特征(70’)可以呈现为闪烁的红色LED。鉴于本文的教导，传达头部固定装置(20’)的所检测到的一个或更多个特性的状态的其他方式对于本领域普通技术人员来说将是明显的。

在所示的方案中，数据接口(114’)还被配置为将数据处理单元(112’)与其他装置(例如导航系统(116’)和增强现实系统(118’))连接。因此，数据接口(114’)被配置为将从数据处理单元(112’)接收到的数据发送到导航系统(116’)和/或增强现实系统(118’)。数据接口(114’)可以通过有线联网特征和/或无线联网特征与导航系统(116’)和/或增强现实系统(118’)连接。导航系统(116’)可以被配置为显示用于医疗手术的患者的大脑的视觉映像或图示。因此，导航系统(116’)可以包括由导航系统(116’)从数据接口(114’)接收到的数据，以相对于用于医疗手术的患者的大脑的映像或图示显示头颅夹(20’)的一个或更多个部件。增强现实系统(118’)可以被配置成显示患者的头颅的视觉图像。因此，增强现实系统(118’)可以包括由增强现实系统(118’)从数据接口(114’)接收到的数据，以相对于图像显示头颅夹(20’)的一个或更多个部件。导航系统(116’)和/或增强现实系统(118’)由此可以显示头颅夹(20’)的销钉(60’)或其他部件相对于患者的头颅和/或周围环境的关系。在一些方案中，可以省略导航系统(116’)和/或增强现实系统(118’)。

D.替代示例性使用方法

图8示出了用于操作头部稳定系统(10’)的示例性方法(200’)。方法(200’)包括检测头颅夹(20’)的一个或更多个部件的一个或更多个特性(步骤(202’))，分析一个或更多个检测到的特性(步骤(204’))，显示一个或更多个检测到的特性(步骤(206’))，和/或基于一个或更多个检测到的特性提供警报(步骤(208’))。例如，如上所述，传感器(100’、104’)可以检测头颅夹(20’)的臂(22’、24’)和/或销钉保持器组件(50’)的一个或更多个特性。数据处理单元(112’)然后可以接收由传感器(100’、104’)测量或检测到的数据，使得数据处理单元(112’)可以分析由传感器(100’、104’)检测到的一个或更多个特性。例如，数据处理单元(112’)可以处理由传感器(100’、104’)接收到的数据，以将检测到的特性与预定值进行比较，从而确定检测到的特性是否高于、等于和/或低于预定值。基于检测到的特性与预定值的比较，数据处理单元(112’)可以提供视觉和/或听觉警报，以指示检测到的特性是否已经偏离和/或超过预定值。数据处理单元(112’)还可以通过数据处理单元、数据接口(114’)、导航系统(116’)和/或增强现实系统(118’)显示检测到的特性。由此，用户可以基于由头部稳定系统(10’)提供的反馈来采取纠正或干预措施。以下部分描述了具体的示例性检测特征和方法。此外，鉴于本文的教导，附加的示例性检测特征和方法对于本领域普通技术人员来说将是明显的。

E.示例性再处理和/或灭菌检测

在一些方案中，头颅夹(20’)的一个或更多个部件可以经受较高的温度来对一个或更多个部件进行灭菌和/或再处理(reprocess)，使得该一个或更多个部件可以在另一医疗手术中被重复使用。例如，在某些方案中，再处理可能会将部件暴露于大约为90摄氏度或超过90摄氏度的温度下持续规定的持续时间；并且在一些方案中，灭菌可能将部件暴露于大约为120摄氏度或超过120摄氏度的温度下持续规定的持续时间。在一些情况下，可能期望确定头颅夹(20’)的一个或更多个部件是否已经被再处理和/或灭菌和/或该一个或更多个部件已经被再处理和/或灭菌的次数。因此，传感器(100’、104’)可以包括用于检测在传感器(100’、104’)处或附近的温度的温度传感器。由传感器(100’、104’)检测到的这样的温度数据可以被发送到数据处理单元(112’)。数据处理单元(112’)可以通过将检测到的数据与预定温度值进行比较来处理和分析传感器数据，从而确定头颅夹(20’)的一个或更多个部件是否已经暴露于再处理温度和/或灭菌温度。例如，如果检测到的数据超过预定的温度值，则数据处理单元(112’)可以确定一个或更多个部件已经经受了再处理和/或灭菌。数据处理单元(112’)还可以确定检测到的数据超过预定温度值的次数，以确定一个或更多个部件已经被再处理和/或灭菌的次数。在一些方案中，数据处理单元(112’)可以提供警报，以指示头颅夹(20’)的一个或更多个部件何时已经超过所需的再处理和/或灭菌量。鉴于本文的教导，用于通过头部稳定系统(10’)提供再处理和/或灭菌检测的另外的其他合适的配置和/或方法对于本领域普通技术人员来说将是明显的。

F.示例性蒸汽灭菌检测

在一些方案中，头颅夹(20’)的一个或更多个部件可以经受蒸汽以对该一个或更多个部件进行灭菌，使得该一个或更多个部件可以在另一医疗手术中被重复使用。在一些情况下，可能期望的是确定头颅夹(20’)的一个或更多个部件是否已经暴露于蒸汽。因此，传感器(100’、104’)可以包括用于检测在传感器(100’、104’)处或附近的蒸汽存在的传感器。由传感器(100’、104’)检测到的这样的数据可以被发送到数据处理单元(112’)。数据处理单元(112’)可以处理和分析传感器数据，以确定头颅夹(20’)的一个或更多个部件是否已经被暴露于蒸汽。数据处理单元(112’)还可以确定一个或更多个部件已经经受蒸汽的次数。在一些方案中，数据处理单元(112’)可以提供警报，以指示头颅夹(20’)的一个或更多个部件何时已经暴露于蒸汽或已经暴露于蒸汽的次数。鉴于本文的教导，用于通过头部稳定系统(10’)提供蒸汽灭菌检测的另外的其他合适的配置和/或方法对于本领域普通技术人员来说将是明显的。

G.示例性重复使用检测

在一些方案中，头颅夹(20’)的一个或更多个部件可以在另一医疗手术中被重复使用。在一些情况下，可能期望的是确定头颅夹(20’)的一个或更多个部件先前是否被使用过、先前使用的持续时间和/或一个或更多个部件是否需要被更换。因此，臂(22’、24’)、销钉保持器组件(40’，50’)和/或传感器(100’、104’)中的一个或更多个部件可以包括唯一标识符(例如，射频识别(RFID)芯片)。数据处理单元(112’)可以被配置成例如通过无线联网特征(例如，Wi-Fi适配器、近场通信(NFC)特征、蓝牙特征等)来连接和/或检测标识符。因此，数据处理单元(112’)可以被配置为基于对标识符的检测来确定一个或更多个部件先前是否已经被使用、先前使用的持续时间和/或一个或更多个部件是否需要被更换。例如，数据处理单元(112’)可以确定数据处理单元(112’)与标识符连接的时间量是否已经超过一个或更多个部件的预定持续时间值。如果已经超过预定持续时间值，则数据处理单元(112’)可以指示或提供警报来更换一个或更多个部件。在一些方案中，当数据处理单元(112’)与数据处理单元(112’)先前已经连接过的标识符重新连接时，数据处理单元(112’)可以确定一个或更多个部件是否已经被先前使用的部件更换。如果数据处理单元(112’)与先前使用的标识符重新连接，则数据处理单元可以指示或提供一个或更多个部件还没有被更换的警报。鉴于本文的教导，用于通过头部稳定系统(10’)提供重复使用检测的另外的其他合适的配置和/或方法对于本领域普通技术人员来说将是明显的。

H.示例性冲击检测

在一些情况下，可能期望的是确定头颅夹(20’)的一个或更多个部件是否例如在一个或更多个部件的运输和/或搬运期间已经受到可能损坏一个或更多个部件的冲击或物理撞击。因此，传感器(100’、104’)可以包括一个或更多个冲击传感器，以检测一个或更多个部件的振动和/或物理撞击。例如，传感器(100’、104’)可以包括例如当部件掉落时用于检测部件的加速度的加速度计、可以在撞击期间从平衡定位移位的谐振子、可以在撞击期间断裂的具有已知脆性的脆性部件和/或被配置成检测冲击或物理撞击的其他合适的冲击传感器。数据处理单元(112’)可以被配置成与这种冲击传感器连接和/或检测这种冲击传感器，以确定一个或更多个部件先前是否已经经受过冲击或物理撞击。如果数据处理单元(112’)确定已经发生了冲击，则数据处理单元可以指示一个或更多个部件已经经历了冲击或提供一个或更多个部件已经经历了冲击的警报。鉴于本文的教导，用于通过头部稳定系统(10’)提供冲击检测的另外的其他合适的配置和/或方法对于本领域普通技术人员来说将是明显的。

I.与外部装置的示例性传感器通信

在一些方案中，如图7所示，传感器(100’、102’)被配置成使得这些传感器能够将它们的位置传达给外部装置(120’)。此外，这些传感器(100’、102’)可以被配置成不仅传达它们在空间中的位置，而且还传达所有头部固定装置(20’)的精确位置。以这种方式，外部装置(120’)设置有用于头部固定装置(20’)的空间位置信息，并且可以在必要时在手术期间使用该信息，以避免并发症并获得期望的结果。

仅作为示例而非限制，外部装置(120’)表示机器人外科手术装置(roboticsurgical device)，该机器人外科手术装置可以由外科医生辅助，也可以不由外科医生辅助。在这样的示例中，传感器(100’、104’)将它们的位置信息和关于头部固定装置(20’)的数据传达给机器人外科手术装置。在一些方案中，这种通信可以经由数据处理单元(112’)和数据接口(114’)发生。在其他方案中，这种通信可以例如使用无线通信模式直接发生在传感器(100’、104’)和外部装置(120’)之间。此外，在一些其他方案中，替代地或附加地，传感器(100’、104’)可以由外部装置(120’)经由无线通信模式(例如蓝牙、RFID、NFC等)检测。通过使本示例的机器人外科手术装置具有关于头部固定装置(20’)的位置的信息和数据，机器人外科手术装置可以有效地“看见”头部固定装置(20’)，并且在正在进行的手术期间围绕头部固定装置(20’)导航。

在又一示例中，外部装置(120’)表示在手术前、手术中或手术后收集图像扫描的扫描仪。以如上所描述的类似方式，传感器(100’、104’)将它们的空间位置和头部固定装置(20’)的空间位置传达给扫描仪。因此，当进行扫描时，为了实现正在获取的扫描的期望结果，扫描仪具有围绕头部固定装置(20’)导航所必需的信息。在传感器(100’、104’)被外部装置(120’)检测的一些示例中，传感器(100’、104’)可以包括光学特征、RFID特征、NFC特征等；然而，其他合适的传感器类型也可以被使用，并且鉴于本文的教导，对于本领域普通技术人员来说将是明显的。

III.示例性组合

以下示例涉及可以组合或应用本文的教导的各种非穷尽方式。应当理解，以下示例并不意图限制本申请或本申请的后续文件中的、可能出现在任何时间的任何权利要求的覆盖范围。无意提出放弃权利声明。以下示例仅仅是为了说明的目的而被提供。可以设想，本文的各种教导可以以多种其他方式布置和应用。还可以设想，一些变型可以省略下面的示例中提到的某些特征。因此，除非本发明人或与本发明人有利害关系的继任者在晚些时候明确指出，否则下面提到的任何方面或特征都不应被视为关键的。如果在本申请或与本申请相关的后续文件中提出的任何权利要求包括下面所提及的之外的附加特征，则这些附加特征不得被推定为是出于与可专利性有关的任何原因而添加的。

示例1

一种用于稳定患者的装置，包括：头部固定装置，所述头部固定装置包括与第一销钉保持器组件联接的第一臂和与第二销钉保持器组件联接的第二臂；和一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器被定位在所述头部固定装置上，其中，所述一个或更多个传感器被配置为检测所述头部固定装置的一个或更多个特性。

示例2

根据示例1所述的装置，还包括数据处理单元，所述数据处理单元与所述一个或更多个传感器连接，使得所述数据处理单元被配置为从所述一个或更多个传感器接收数据，其中，所述数据处理单元被配置为分析由所述一个或更多个传感器检测到的特性，以基于所检测到的特性提供反馈。

示例3

根据示例1至示例2中任一项或更多项所述的装置，其中，所述头部固定装置的一个或更多个特性包括所述头部固定装置的定位、位移、取向、负载和力中的一个或更多个。

示例4

根据示例1至示例3中任一项或更多项所述的装置，其中，所述第一销钉保持器组件包括扭矩螺钉组件，所述扭矩螺钉组件包括致动器和被配置成接触头部的销钉，其中，所述致动器被配置成相对于所述头部调节所述销钉。

示例5

根据示例4所述的装置，其中，至少一个传感器被定位在所述致动器上，至少一个传感器被配置成检测所述致动器的定位、位移和角度取向中的一个或更多个。

示例6

根据示例4至示例5中任一项或更多项所述的装置，其中，至少一个传感器被定位成以接触配置邻近所述销钉。

示例7

根据示例4至示例6所述的装置，其中，所述至少一个传感器被配置成检测所述销钉的定位、位移、角度取向和力中的一个或更多个。

示例8

根据示例1至示例7中任一项或更多项所述的装置，其中，所述第二销钉组件包括摇臂和与所述摇臂联接的销钉。

示例9

根据示例8所述的装置，其中，至少一个传感器被定位在所述第二销钉组件的销钉上，并且传感器被配置成检测所述销钉的定位、位移、角度取向和力中的一个或更多个。

示例10

根据示例2至示例9中任一项或更多项所述的装置，还包括与所述一个或更多个传感器和所述数据处理单元连接的电源，其中，所述电源被配置为向所述一个或更多个传感器和所述数据处理单元提供电力。

示例11

根据示例2至示例10中任一项或更多项所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置成确定由所述头部固定装置提供的固定是否稳定。

示例12

根据示例2至示例11中任一项或更多项所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置成将由所述一个或更多个传感器检测到的特性与预定值进行比较，以确定由所述头部固定装置提供的固定是否稳定。

示例13

根据示例2至示例12中任一项或更多项所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置成提供警报，以指示由所述头部固定装置提供的固定何时是不稳定的。

示例14

根据示例2至示例13中任一项或更多项所述的装置，还包括数据接口，所述数据接口与所述数据处理单元连接，使得由所述数据处理单元分析的特性能够发送到所述数据接口。

示例15

根据示例14所述的装置，其中，所述数据接口包括用于显示由所述数据处理单元分析的特性的显示器。

示例16

根据示例14至示例15中任一项或更多项所述的装置，其中，所述数据接口被配置成将所述数据处理单元与远程装置连接。

示例17

根据示例14至示例16中任一项或更多项所述的装置，其中，所述数据接口被配置为将所述数据处理单元与导航系统连接，所述导航系统被配置为显示关于所述患者的头部的所分析特性的图示。

示例18

根据示例14至示例17中任一项或更多项所述的装置，其中，所述数据接口被配置为将所述数据处理单元与增强现实系统连接，所述增强现实系统被配置为显示关于所述患者的头部的所分析特性的图像。

示例19

根据示例1所述的装置，还包括与所述传感器组件连接的连接组件，其中，所述连接组件包括数据处理单元，所述数据处理单元被配置为从所述一个或更多个传感器接收数据，其中，所述连接组件被配置为分析由所述一个或更多个传感器检测到的特性，以提供对所检测到的特性的反馈。

示例20

一种操作头部稳定系统的方法，所述头部稳定系统具有头部固定装置、被定位在所述头部固定装置上的一个或更多个传感器、以及数据处理单元，头部固定装置具有与第一销钉保持器组件联接的第一臂和与第二销钉保持器组件联接的第二臂，所述数据处理单元与所述一个或更多个传感器连接，使得所述数据处理单元被配置为从所述一个或更多个传感器接收数据，所述方法包括以下步骤：检测所述头部固定装置的一个或更多个特性；和分析一个或更多个检测到的特性。

示例21

根据示例20所述的方法，还包括显示所述一个或更多个检测到的特性。

示例22

根据示例20至示例21中任一项或更多项所述的方法，还包括基于所述一个或更多个检测到的特性提供警报。

示例23

根据示例20至示例22中任一项或更多项所述的方法，其中，所述一个或更多个特性包括所述头部固定装置的定位、位移、取向、负载和力中的一个或更多个。

示例24

根据示例20至示例23中任一项或更多项所述的方法，还包括基于所述一个或更多个检测到的特性来调节所述头部固定装置。

示例25

一种用于稳定患者的装置，包括：头部固定装置，所述头部固定装置具有与第一销钉保持器组件联接的第一臂和与第二销钉保持器组件联接的第二臂；和一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器被定位在所述头部固定装置上，其中，所述一个或更多个传感器被配置为检测所述头部固定装置的一个或更多个特性。

示例26

根据示例25所述的装置，还包括数据处理单元，所述数据处理单元与所述一个或更多个传感器连接，使得所述数据处理单元被配置为从所述一个或更多个传感器接收数据，其中，所述数据处理单元被配置为分析由所述一个或更多个传感器检测到的特性，以基于所检测到的特性提供反馈。

示例27

根据示例25至示例26中任一项或更多项所述的装置，其中，所述一个或更多个传感器中的第一传感器被定位在所述头部固定装置的所述第一臂和所述第二臂中的所选择的一个上，使得所述第一传感器被配置成检测所述第一臂和所述第二臂中的所选择的一个的定位。

示例28

根据示例27所述的装置，其中，所述一个或更多个传感器中的第二传感器被定位在所述头部固定装置的所述第一臂和所述第二臂中的所选择的一个的另一个上，使得所述第二传感器被配置成检测所述第一臂和所述第二臂中的所选择的一个的另一个的定位，其中，所述第一臂相对于所述第二臂是可平移的，其中，所述第一传感器和所述第二传感器被配置成检测所述第一臂相对于所述第二臂的定位。

示例29

根据示例25至示例28中任一项或更多项所述的装置，其中，所述头部固定装置的一个或更多个特性包括所述头部固定装置的定位、位移、取向、振动、暴露和温度中的一个或更多个。

示例30

根据示例25至示例29中任一项或更多项所述的装置，其中，所述第二销钉组件包括摇臂和与所述摇臂联接的销钉。

示例31

根据示例30所述的装置，其中，至少一个传感器被定位在所述摇臂上，至少一个传感器被配置成检测所述摇臂的定位、位移和角度取向中的一个或更多个。

示例32

根据示例26至示例31中任一项或更多项所述的装置，还包括与所述一个或更多个传感器和所述数据处理单元连接的电源，其中，所述电源被配置为向所述一个或更多个传感器和所述数据处理单元提供电力。

示例33

根据示例26至示例33中任一项或更多项所述的装置，还包括数据接口，所述数据接口与所述数据处理单元连接，使得由所述数据处理单元分析的特性能够发送到所述数据接口。

示例34

根据示例33所述的装置，其中，所述数据接口包括用于显示由所述数据处理单元分析的特性的显示器。

示例35

根据示例33至示例34中任一项或更多项所述的装置，其中，所述数据接口被配置为将所述数据处理单元与导航系统、增强现实系统和/或外部装置中的所选择的一个或更多个连接。

示例36

根据示例25至示例35中任一项或更多项所述的装置，其中，所述一个或更多个传感器包括温度传感器，所述温度传感器被配置成检测所述头部固定装置何时暴露于再处理温度。

示例37

根据示例25至示例36中任一项或更多项所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置成确定所述头部固定装置已经被再处理的实例的数量。

示例38

根据示例37所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置成当所述头部固定装置已经被再处理的实例的数量超过预定值时提供警报。

示例39

根据示例25至示例38中任一项或更多项所述的装置，其中，所述一个或更多个传感器被配置成检测所述头部固定装置何时暴露于灭菌温度。

示例40

根据示例39所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置成确定所述头部固定装置已经暴露于灭菌温度的实例的数量。

示例41

根据示例40所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置成当所述头部固定装置已经暴露于灭菌温度的实例的数量超过预定值时提供警报。

示例42

根据示例26至示例41中任一项或更多项所述的装置，其中，所述头部固定装置包括唯一标识符，其中，所述数据处理单元被配置为检测所述唯一标识符。

示例43

根据示例42所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置成基于所述唯一标识符来确定所述头部固定装置的一个或更多个部件何时需要被更换。

示例44

根据示例42或示例43中任一项或更多项所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置成基于所述唯一标识符来确定所述头部固定装置的所述一个或更多个部件是否已经被更换。

示例45

根据示例26至示例44中任一项或更多项所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置成当所述头部固定装置的一个或更多个部件需要被更换时提供警报。

示例46

根据示例25至示例45中任一项或更多项所述的装置，其中，所述一个或更多个传感器包括冲击传感器，所述冲击传感器被配置成检测所述头部固定装置何时已经经受到物理撞击。

示例47

根据示例46所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置成基于由所述冲击传感器接收到的数据来确定所述头部固定装置是否已经经受到物理撞击。

示例48

根据示例46至示例47中任一项或更多项所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置成当所述头部固定装置已经经受到物理撞击时提供警报。

示例49

一种用于稳定患者的装置，包括：头部固定装置，所述头部固定装置具有与第一销钉保持器组件联接的第一臂和与第二销钉保持器组件联接的第二臂；和传感器组件，所述传感器组件包括被定位在所述头部固定装置上的一个或更多个传感器，其中，所述一个或更多个传感器被配置为将位置信息传达给外部装置，其中，所述位置信息包括与所述头部固定装置相对于所述外部装置的空间位置有关的位置信息。

示例50

一种使用头部稳定系统的方法，所述头部稳定系统具有头部固定装置、被定位在所述头部固定装置上的一个或更多个传感器、以及数据处理单元，头部固定装置具有与第一销钉保持器组件联接的第一臂和与第二销钉保持器组件联接的第二臂，所述数据处理单元与所述一个或更多个传感器连接，使得所述数据处理单元被配置为从所述一个或更多个传感器接收数据，所述方法包括：检测所述头部固定装置的一个或更多个特性；和分析一个或更多个检测到的特性。

示例51

根据示例50所述的方法，还包括显示所述一个或更多个检测到的特性。

示例52

根据示例50至示例51中任一项或更多项所述的方法，还包括基于所述一个或更多个检测到的特性提供警报。

示例53

根据示例50至示例52中任一项或更多项所述的方法，其中，所述一个或更多个特性包括所述头部固定装置的定位、位移、取向、振动、暴露和温度中的一个或更多个。

示例54

根据示例50至示例53中任一项或更多项所述的方法，还包括基于所述一个或更多个检测到的特性修改所述头部固定装置。

IV.各种说明

应当理解，本文描述的教导、表达、实施例、示例等中的任一项或更多项可以与本文描述的其他教导、表达、实施例、示例等中的任一项或更多项相结合。因此，上述教导、表达、实施例、示例等也不应该视为相对于彼此孤立。鉴于本文的教导，可以使本文的教导相结合的各种合适的方式对于本领域普通技术人员来说将是明显的。这样的修改和变体意图被包括在权利要求的范围之内。

已经示出和描述了本发明的各种实施例，本领域普通技术人员可以通过适当的修改来实现对本文描述的方法和系统的进一步调节，而不脱离本发明的范围。若干这种潜在的修改已经被提及，并且其他的修改对于本领域技术人员来说将是明显的。例如，上面讨论的示例、实施例、几何形状、材料、尺寸、比率、步骤等是说明性的，而不是必需的。因此，本发明的范围应该根据所附权利要求来考虑，并且应该理解为不限于在说明书和附图中示出和描述的结构和操作的细节。

Claims (54)

1.一种用于稳定患者的装置，包括：

(a)头部固定装置，所述头部固定装置包括与第一销钉保持器组件联接的第一臂和与第二销钉保持器组件联接的第二臂；和

(b)一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器被定位在所述头部固定装置上，其中，所述一个或更多个传感器被配置为检测所述头部固定装置的一个或更多个特性。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括数据处理单元，所述数据处理单元与所述一个或更多个传感器连接，使得所述数据处理单元被配置为从所述一个或更多个传感器接收数据，其中，所述数据处理单元被配置为分析由所述一个或更多个传感器检测到的特性，以基于所检测到的特性提供反馈。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述头部固定装置的所述一个或更多个特性包括所述头部固定装置的定位、位移、取向、负载和力中的一个或更多个。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一销钉保持器组件包括扭矩螺钉组件，所述扭矩螺钉组件包括致动器和被配置为接触头部的销钉，其中，所述致动器被配置为相对于所述头部调节所述销钉。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，至少一个传感器被定位在所述致动器上，并且被配置为检测所述致动器的定位、位移和角度取向中的一个或更多个。

6.根据权利要求4所述的装置，其中，至少一个传感器被定位成以接触配置邻近所述销钉。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述至少一个传感器被配置为检测所述销钉的定位、位移、角度取向和力中的一个或更多个。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二销钉组件包括摇臂和与所述摇臂联接的销钉。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，至少一个传感器被定位在所述销钉上，并且被配置为检测所述销钉的定位、位移、角度取向和力中的一个或更多个。

10.根据权利要求2所述的装置，还包括与所述一个或更多个传感器和所述数据处理单元连接的电源，其中，所述电源被配置为向所述一个或更多个传感器和所述数据处理单元提供电力。

11.根据权利要求2所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置为确定由所述头部固定装置提供的固定是否稳定。

12.根据权利要求2所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置为将由所述一个或更多个传感器检测到的特性与预定值进行比较，以确定由所述头部固定装置提供的固定是否稳定。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置为提供警报，以指示由所述头部固定装置提供的固定何时是不稳定的。

14.根据权利要求2所述的装置，还包括数据接口，所述数据接口与所述数据处理单元连接，使得由所述数据处理单元分析的特性能够发送到所述数据接口。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述数据接口包括用于显示由所述数据处理单元分析的特性的显示器。

16.根据权利要求14所述的装置，其中，所述数据接口被配置为将所述数据处理单元与远程装置连接。

17.根据权利要求14所述的装置，其中，所述数据接口被配置为将所述数据处理单元与导航系统连接，所述导航系统被配置为显示关于所述患者的头部的所分析特性的图示。

18.根据权利要求14所述的装置，其中，所述数据接口被配置为将所述数据处理单元与增强现实系统连接，所述增强现实系统被配置为显示关于所述患者的头部的所分析特性的图像。

19.根据权利要求1所述的装置，还包括与所述传感器组件连接的连接组件，其中，所述连接组件包括数据处理单元，所述数据处理单元被配置为从所述一个或更多个传感器接收数据，其中，所述连接组件被配置为分析由所述一个或更多个传感器检测到的特性，以提供对所检测到的特性的反馈。

20.一种操作头部稳定系统的方法，所述头部稳定系统包括头部固定装置、被定位在所述头部固定装置上的一个或更多个传感器、以及数据处理单元，所述头部固定装置具有与第一销钉保持器组件联接的第一臂和与第二销钉保持器组件联接的第二臂，所述数据处理单元与所述一个或更多个传感器连接，使得所述数据处理单元被配置为从所述一个或更多个传感器接收数据，所述方法包括以下步骤：

(a)检测所述头部固定装置的一个或更多个特性；和

(b)分析一个或更多个检测到的特性。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括显示所述一个或更多个检测到的特性。

22.根据权利要求20至权利要求21中的任一项或更多项所述的方法，还包括基于所述一个或更多个检测到的特性提供警报。

23.根据权利要求20所述的方法，其中，所述一个或更多个特性包括所述头部固定装置的定位、位移、取向、负载和力中的一个或更多个。

24.根据权利要求20所述的方法，还包括基于所述一个或更多个检测到的特性来调节所述头部固定装置。

25.一种用于稳定患者的装置，包括：

(a)头部固定装置，所述头部固定装置包括与第一销钉保持器组件联接的第一臂和与第二销钉保持器组件联接的第二臂；和

(b)一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器被定位在所述头部固定装置上，其中，所述一个或更多个传感器被配置为检测所述头部固定装置的一个或更多个特性。

26.根据权利要求25所述的装置，还包括数据处理单元，所述数据处理单元与所述一个或更多个传感器连接，使得所述数据处理单元被配置为从所述一个或更多个传感器接收数据，其中，所述数据处理单元被配置为分析由所述一个或更多个传感器检测到的特性，以基于所检测到的特性提供反馈。

27.根据权利要求25所述的装置，其中，所述一个或更多个传感器中的第一传感器被定位在所述头部固定装置的所述第一臂和所述第二臂中的所选择的一个上，使得所述第一传感器被配置为检测所述第一臂和所述第二臂中的所选择的一个的定位。

28.根据权利要求27所述的装置，其中，所述一个或更多个传感器中的第二传感器被定位在所述头部固定装置的所述第一臂和所述第二臂中的所选择的一个的另一个上，使得所述第二传感器被配置为检测所述第一臂和所述第二臂中的所选择的一个的另一个的定位，其中，所述第一臂相对于所述第二臂是可平移的，其中，所述第一传感器和所述第二传感器被配置为检测所述第一臂相对于所述第二臂的定位。

29.根据权利要求25所述的装置，其中，所述头部固定装置的所述一个或更多个特性包括所述头部固定装置的定位、位移、取向、振动、暴露和温度中的一个或更多个。

30.根据权利要求25所述的装置，其中，所述第二销钉组件包括摇臂和与所述摇臂联接的销钉。

31.根据权利要求30所述的装置，其中，至少一个传感器被定位在所述摇臂上，所述至少一个传感器被配置为检测所述摇臂的定位、位移和角度取向中的一个或更多个。

32.根据权利要求26所述的装置，还包括与所述一个或更多个传感器和所述数据处理单元连接的电源，其中，所述电源被配置为向所述一个或更多个传感器和所述数据处理单元提供电力。

33.根据权利要求26所述的装置，还包括数据接口，所述数据接口与所述数据处理单元连接，使得由所述数据处理单元分析的特性能够发送到所述数据接口。

34.根据权利要求33所述的装置，其中，所述数据接口包括用于显示由所述数据处理单元分析的特性的显示器。

35.根据权利要求33所述的装置，其中，所述数据接口被配置为将所述数据处理单元与导航系统、增强现实系统和/或外部装置中的所选择的一个或更多个连接。

36.根据权利要求25或权利要求26所述的装置，其中，所述一个或更多个传感器包括温度传感器，所述温度传感器被配置为检测所述头部固定装置何时暴露于再处理温度。

37.根据权利要求36所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置为确定所述头部固定装置已经被再处理的实例的数量。

38.根据权利要求37所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置为当所述头部固定装置已经被再处理的实例的数量超过预定值时提供警报。

39.根据权利要求25或权利要求26所述的装置，其中，所述一个或更多个传感器被配置为检测所述头部固定装置何时暴露于灭菌温度。

40.根据权利要求39所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置为确定所述头部固定装置已经暴露于灭菌温度的实例的数量。

41.根据权利要求40所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置为当所述头部固定装置已经暴露于灭菌温度的实例的数量超过预定值时提供警报。

42.根据权利要求26所述的装置，其中，所述头部固定装置包括唯一标识符，其中，所述数据处理单元被配置为检测所述唯一标识符。

43.根据权利要求42所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置为基于所述唯一标识符来确定所述头部固定装置的一个或更多个部件何时需要被更换。

44.根据权利要求42或43所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置为基于所述唯一标识符来确定所述头部固定装置的所述一个或更多个部件是否已经被更换。

45.根据权利要求43所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置为当所述头部固定装置的一个或更多个部件需要被更换时提供警报。

46.根据权利要求25或权利要求26所述的装置，其中，所述一个或更多个传感器包括冲击传感器，所述冲击传感器被配置为检测所述头部固定装置何时已经经受到物理撞击。

47.根据权利要求46所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置为基于由所述冲击传感器接收到的数据来确定所述头部固定装置是否已经经受到物理撞击。

48.根据权利要求46所述的装置，其中，所述数据处理单元被配置为当所述头部固定装置已经经受到物理撞击时提供警报。

49.一种用于稳定患者的装置，包括：

(a)头部固定装置，所述头部固定装置包括与第一销钉保持器组件联接的第一臂和与第二销钉保持器组件联接的第二臂；和

(b)传感器组件，所述传感器组件包括被定位在所述头部固定装置上的一个或更多个传感器，其中，所述一个或更多个传感器被配置为将位置信息传达给外部装置，其中，所述位置信息包括与所述头部固定装置相对于所述外部装置的空间位置有关的位置信息。

50.一种使用头部稳定系统的方法，所述头部稳定系统包括头部固定装置、被定位在所述头部固定装置上的一个或更多个传感器、以及数据处理单元，所述头部固定装置具有与第一销钉保持器组件联接的第一臂和与第二销钉保持器组件联接的第二臂，所述数据处理单元与所述一个或更多个传感器连接，使得所述数据处理单元被配置为从所述一个或更多个传感器接收数据，所述方法包括以下步骤：

(a)检测所述头部固定装置的一个或更多个特性；和

(b)分析一个或更多个检测到的特性。

51.根据权利要求50所述的方法，还包括显示所述一个或更多个检测到的特性。

52.根据权利要求50所述的方法，还包括基于所述一个或更多个检测到的特性提供警报。

53.根据权利要求50所述的方法，其中，所述一个或更多个特性包括所述头部固定装置的定位、位移、取向、振动、暴露和温度中的一个或更多个。

54.根据权利要求50所述的方法，还包括基于所述一个或更多个检测到的特性修改所述头部固定装置。