CN1303249A - 打孔的方法和装置 - Google Patents
打孔的方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1303249A CN1303249A CN99806879A CN99806879A CN1303249A CN 1303249 A CN1303249 A CN 1303249A CN 99806879 A CN99806879 A CN 99806879A CN 99806879 A CN99806879 A CN 99806879A CN 1303249 A CN1303249 A CN 1303249A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- machine
- pin
- motion
- ray
- femur
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims abstract description 21
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims description 35
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 34
- 238000002372 labelling Methods 0.000 claims description 27
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 24
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 20
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 16
- 239000012636 effector Substances 0.000 claims description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 8
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 8
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 4
- 230000036541 health Effects 0.000 claims description 3
- 238000012797 qualification Methods 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 238000013517 stratification Methods 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000035876 healing Effects 0.000 abstract description 2
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 80
- 208000010392 Bone Fractures Diseases 0.000 description 27
- 206010017076 Fracture Diseases 0.000 description 27
- 206010020100 Hip fracture Diseases 0.000 description 17
- 230000006870 function Effects 0.000 description 11
- 210000002436 femur neck Anatomy 0.000 description 8
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 8
- 210000001981 hip bone Anatomy 0.000 description 7
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 238000002316 cosmetic surgery Methods 0.000 description 3
- 230000008676 import Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 241000906034 Orthops Species 0.000 description 2
- 229920005372 Plexiglas® Polymers 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 210000002391 femur head Anatomy 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000011477 surgical intervention Methods 0.000 description 2
- 208000011580 syndromic disease Diseases 0.000 description 2
- 241000557626 Corvus corax Species 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- SAZUGELZHZOXHB-UHFFFAOYSA-N acecarbromal Chemical compound CCC(Br)(CC)C(=O)NC(=O)NC(C)=O SAZUGELZHZOXHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004520 agglutination Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000002224 dissection Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000010437 gem Substances 0.000 description 1
- 229910001751 gemstone Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 201000008482 osteoarthritis Diseases 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000002601 radiography Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/16—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
- A61B17/17—Guides or aligning means for drills, mills, pins or wires
- A61B17/1721—Guides or aligning means for drills, mills, pins or wires for applying pins along or parallel to the axis of the femoral neck
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/16—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
- A61B17/17—Guides or aligning means for drills, mills, pins or wires
- A61B17/1703—Guides or aligning means for drills, mills, pins or wires using imaging means, e.g. by X-rays
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/12—Arrangements for detecting or locating foreign bodies
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
- A61B6/4423—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to hygiene or sterilisation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/20—Control lever and linkage systems
- Y10T74/20207—Multiple controlling elements for single controlled element
- Y10T74/20341—Power elements as controlling elements
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Pathology (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
本发明涉及一种通过骨折的至少一个前后的和一个侧面的数字化的X射线图象的手术前分析来三维地确定在髋骨骨折结构(30)中在何处定位固定部件(32)的方法,该方法可用于控制具有工具的装置(100,140,150,200),以便利用工具在正确方向钻孔,从而使骨折的髋骨结构(30)进行最佳的可能的治愈,由此确定位置、距离、X射线失真等。
Description
本发明涉及一种方法，该方法用于在骨结构手术中中将标记开孔方向的装置与固定在带有可动臂的机器上的位置确定装置对准在一起，并且涉及所述的这些装置。
与本方法有关的例如髋骨骨折外科手术包括许多技术。腿部受伤的患者仰卧在骨折台上，使骨折复位的操作就此开始。患者受伤腿的脚部牢固地固定在一个特殊制造的靴子上。直到骨折的断骨复位之前，来施加牵引和旋转。
受伤的腿的固定通常很牢固不会发生移动，除非给腿施加足够的力。以带“C形臂”的移动式X光机，用两个相垂直的X射线图象，前后(anteropoisteruir)(AP)的投影和侧面(Lat)的投影，来检查骨折复位质量。骨折复位的结果只能通过所述至少两个X射线图象进行判断，无法对髋骨旋转的变化进行修正。
插入螺钉以便固定断骨部分。用一个手持式电钻导入螺钉，该电钻为螺钉钻出导向孔，由此外科医生必须从所述两个垂直的X射线图象判断钻孔的位置，并且手工调节三维空间中的电钻位置，这是一项很难的工作。
不幸的是，常常需要重复螺钉插入的过程。重复的插入努力会破坏股骨颈的骨结构。
为了能够在髋骨骨折外科手术后检查质量，开发了一种确定固定部件的手术后位置的方法。本发明的发明者在斯德哥尔摩1993,ISBN 91-628-0804-4中发表的题为“股骨颈骨折的内部固定”的论文中对此进行了介绍。不过，该发明仅用于手术后质量的检查和科学统计，并且，对本领域的任何普通技术人员来说，下述的方案是不能想到或者说并不是显而意见的，所述方案是修改该方法，而使其可用于在股骨骨折中确定怎样以及在何处钻孔，以便于加装固定部件，并且便于以最佳的方式促进所述骨折痊愈。
今天，整形外科手术已经向着复杂的高技术植入物发展，该植入物通过精确的技术人工插入。在目前的医学领域中，为了人工插入，植入技术是一项需要由具有例如10年经验的高度熟练的整形外科医生进行的操作。
对于症候群(其中汇集了许多受伤处)，手术进行的结果与可能达到的相比不能令人满意。髋骨骨折属于这样的症候群。仅在瑞典每年发生约18000次事故，其中9000个发生在颈部，9000个发生在pertrochanteric，损失约14亿SEK(瑞典克朗)。
尽管对付这种骨折有100多种不同的固定方法，然而实施手术的效果仍较差。在全部颈骨折中几乎35％没有愈合，且有20％不得不在1-2年的时间内再次手术。对于pertrochanteric骨折来说，上述比率分别是10％和4％。每个再次手术需花费约185,000SEK。
再次手术比例高的主要原因是固定螺钉定位不适当，这已经得到外科医生和其他专家的赞同，在以后的愈合过程中这些固定螺钉用于将骨折处固定在一起，参见文献“股骨颈骨折的固定：Uppsala和Von Bahr螺钉的比较”，Rehnberg&Olerud,Acta Orthop Scand 60,1989,579-584页。
考虑到一次再次手术须花费185000 SEK，如将这种手术的比例降低50％，每年的手术费用将节省1.6亿。一所较大的瑞典医院将节省约800万SEK，更不用说在解除骨折病人痛苦方面的收益。
支持手术的公知的装置是所谓的ROBODOC手术辅助系统。ROBODOC机器人能够为无粘接剂修补物的放置精确地准备通道。
由于骨折外科中涉及的手控外科技术，以及在手术/外科治疗期间实时地根据所述X射线图象诊断，而不使用任何工具进行分析，对病人和手术人员来说在手术期间X射线辐射过高。
在Finley的美国专利US-A-5,603,243中，公开了一种用于对准X射线图像的对准装置。该装置包括两个处于彼此垂直结构的支撑在支撑框架上的细长元件。在每个元件中，具有四个预定的轴，在每根轴上安装有多个球。这些球最好具有不同的尺寸，或者设计成能够吸收不同量的X射线，使得在X射线板上各个求的图像可以被单独区分出来。由于这些球的取向和间隔已经已知，则通过计算可以确定体现在在X射线图象中的病人的部分的精确的位置和精确的取向。
这种支撑框架和具有包括多个球的轴的细长元件构成了一个相当复杂的装置，并且对于X射线图像的对准需要大量的计算，因此需要计算简单的方法或装置。
因此，需要提供一种帮助外科医生准备和支持整形外科手术的方法和装置。这种方法和装置在所附的独立权利要求中提出。本发明的具体实施例在从属权利要求中提出。因此，本发明的方法和装置及其细节提供了这种优点。
本发明的目的是解决与骨结构手术的放大的X射线图象中决定位置、方向和距离有关的问题。
为了解决上述问题，本发明提供一种方法，用于在手术时的骨结构中将用于标记开孔方向的装置与安装在带可动臂的机器上的位置确定装置相对准，包括下列步骤：
将标记销安装到所述用于标记的装置上；
激活所述机器，并使所述用于标记的装置运动到限定的起始位置；
赋予所述机器一第一起始操作位置，改换其坐标系统，使得标记销的运动大致在可运动标记销固定器的截面内完成；
将所述位置确定装置关于所述用于标记的装置对准，所述位置确定装置具有至少四个圆形元件；
将所述位置确定装置垂直于参考表面定位，并进行调整，使得当机器以方形图案运动特定距离时，标记销指向一个方向，其轴线与每个圆形元件一致；
将所述位置确定装置靠近身体将要开孔的部分的附近布置；
设置移动式X射线机并且将其调整成下述状态：当得到X射线图象时，四个圆形元件中的两个在两个垂直的投影平面中彼此重叠在一起；
确定起始位置，借此所述两个重合的圆形元件的位置代表机器的起始位置；
将所述两个X射线图象数字化，使用在所述射线图象中的两个未重叠圆形元件之间的距离，代表放大系数，并计算以及显示出来，放大率与机器臂的运动有关；
将标记销穿透皮肤和肌肉，达到接近将要开孔的骨结构的位置；
测量出标记销固定器须运动的距离，由此根据标记销固定器运动的距离给出机器第二操作位置，借此机器臂围绕该第二位置运动，即使销和第二柱体被取下也是如此，由此所有机器人的运动可以发生在病人身体的外侧，但运动中心将仍然靠近病人身体内的骨骼；
从所述数字化的X射线图象上测量标记钢销的位置和在所述标记销上到预定标记的长度，对标记销位置的比例系数进行计算；
在数字化的X射线图象上标记出所述开孔装置的理想位置
对骨骼中的所述开孔装置的理想位置和所述标记销的实际位置进行比较；
对放大和换算进行修正；
计算出机器的臂须运动的角度和距离，以将标记销与骨骼中理想的开孔位置对准；
根据所述计算的距离和角度对机器再次进行定位；
通过所述机器，实现对骨骼的打孔。
在一个实施例中，将标记销变换成开孔器，其被类似的销固定器固定，所述开孔器适合于钻孔、螺钉连接(screwing)、销钉连接(pinning)、铣切(milling)、磨削(grinding)或穿线连接(threading)。
在另一个实施例中，将选中的开孔器通过在所述装置中的所述销固定器向前送出，使得其进入皮肤和肌肉，达到靠近骨骼的位置。
在又一个实施例中，通过标记和描绘出开孔器方向和位置并将其与标记的开孔位置比较来实施检测操作过程，由此如果开孔器的轨迹从标记的理想位置偏离超出一定距离，则在目前的位置再进行一次定位过程，这将显著地减小机器须运动的距离，并且由此减小定位误差。
在又一个实施例中，在所述装置中的所述销固定器是可滑动的，并且其设置成不同的尺寸，带有不同尺寸的用于装配标记销和开孔器的中央孔。
为了完成本发明的目的，两个装置也是本发明的一部分。
根据本发明，提供一种在骨结构手术中用于标记方向并固定开孔工具的装置，其固定到带有可动臂的机器上，所述装置包括带有用于固定内套管的开孔的外套管，所述套管中的一个能够相对于所述可动臂滑动。所述内套管具有用于固定所述开孔装置的固定机构。装置被固定到在所述机器上的可转动支撑部上，或者可转动、可倾斜的支撑部上。
在一个实施例中，可滑动的套管被电动驱动地前后运动。
在另一个实施例中，所述套管中的一个是可转动，以实现供钻孔、磨削、铣切或在开孔过程中用到的其它运动。
在又一个实施例中，所述固定机构能够装配上用于钻孔、磨削、铣切或在开孔过程中用到的其它运动的机器。
根据本发明，提供一种在骨结构手术中用于寻找开孔方向的位置确定装置，其被固定在带有可动臂的机器上。该装置具有第一板和第二板两个板对方向相互垂直的X射线大致上都是透明的，并且以相互垂直结构安装，所述第一板设置有四个圆形元件，所述第二板被安装在可转动和可倾斜的支撑部上，以安装到所述机器上或初始安装，借此当所述圆形元件中的两个在两个相垂直的、从骨结构得出并包括所述圆形元件在内的X射线图象中都彼此覆盖时，就可以确定涉及两个X射线图象的X射线放大系数，所述放大系数通过将所述两个不重叠的圆形元件之间的距离决定，并且依赖于所述机器臂的运动。
在根据本发明位置确定装置的一个实施例中，所述可转动的支撑部被安装在所述机器的可动构架上，借此其可以放置在装置的前方，所述装置用于对方向进行标记并将用来开孔的工具固定在所述机器上。
在本发明的另一个实施例中，所述圆形元件对于X射线辐射是不透明的。所述圆形元件是由诸如钽，铅，钢或上述材料的合金的对X射线辐射不透明的材料制成。
在本发明的一个优选实施例中，所述圆形元件以方形结构布置在所述第一板上。
为了更完整地理解本发明，以及发明的进一步目的和优点，下面结合附图进行描述。其中：
图1示意性示出了股骨结构的透视图，它示出根据已有技术进行数学计算的符号；
图2示出脱位的髋骨骨折的横截面，示出了本发明的固定部件符号；
图3示出没有脱位的髋骨骨折的横截面，它示出本发明的固定部件的符号；
图4示出前后投影的股骨结构，其具有根据本发明标出的螺钉位置；
图5示出侧面投影的股骨结构，其具有根据本发明标出的螺钉位置；
图6示出本发明的装置的侧立视图；
图7示出本发明的装置的顶平面图；
图8示出本发明的装置的前立视图；
图9示出本发明的方法采取的步骤的流程图；
图10示出了根据本发明的箱体的侧视图，所述箱体在一支撑部上具有工具固定器；
图11示出了根据本发明的具有工具固定器的箱体的俯视平面图；
图12示出了根据本发明的箱体的侧视图，所述箱体具有工具固定器和安装在机器人臂上的支撑部；
图13示出了根据本发明的安装在支撑部上并固定在机器人基体或立柱上的位置确定装置。
为了更好的确定在骨折的骨骼上于何处定位固定部件，例如螺钉，销，钉等，本发明介绍了一种特为该任务开发的方法。这里公开的针对髋骨骨折的方法和装置仅是为了说明的目的，而不是为了限制本发明。因此，根据本发明的对骨结构进行打孔的方法和装置可以用于对各种骨结构的打孔，而并不是仅涉及髋骨骨折手术。
下面结合图1-9的描述的主题涉及是一个相关的共同待审的专利申请。图10-13描述了本发明。
利用本发明的技术，当在髋骨骨折外科手术中加装固定螺钉，以及确定螺钉长度，螺钉固定角度，和骨折的脱位程度时，有可能获得±1.0mm的精度。根据本发明，所述方法提供用来将手术中获取的数字X射线图象和病人记录存储在数据库中以供质量检查和科学研究的装置。
在根据已有技术的股骨颈骨折的X射线照片中，销或螺钉相对于分析用股骨颈轴的位置可通过测量任意点到分析用股骨颈轴的距离来确定，该点位于与在AP和侧面投影内的股骨头中心到销或螺钉的距离相同的位置处。如果满足下列标准，可获得准确的定位：
1．前后和侧面X射线板平行于股骨颈轴并相互垂直，且前后X射线板平行于股骨骨干轴。
2．在前后和侧面投影中的中心X射线束的方向垂直于股骨颈轴。
3．在前后和侧面投影中的放大程度相等。
相反的方法，即以最佳的方式确定在何处布置销或螺钉的方法在本发明中加以介绍。
通过利用图像增强器来调节股骨颈在空间中的位置，以满足标准1-3的要求。然而，这很耗时，而且在常规检查中不可实施。在内部固定股骨颈骨折的常规X射线图象中，在连续检查和连续曝光中髋骨旋转发生变化，即上述标准号1-3不能满足。为了在该X射线图象中确定在何处放置销/螺钉，旋转的投影必须反旋转到正(straight)前后(AP)和侧面(Lat)投影。当解读常规X射线图象时，这凭直觉实现，但这种反旋转是主观的且不可再现。
然而，通过确定反旋转角度(Ω)，髋骨的旋转可以再现的方式得到补偿。
图1示意性示出以用于数学计算的符号标记的股骨结构的透视图。如上所述，图1表示在髋骨骨折位置进行手术后确定在何处设置固定部件的已有技术的方法。该方法由本发明的发明人在其论文“股骨颈骨折的内部固定”，斯德哥尔摩1993,ISBN 91-628-0804-4中进行了介绍和应用。尽管如此，该方法仅用于手术后的质量检查和科学统计，参见“在股骨颈骨折中复位和皮层螺钉支承的质量”，由Stig Lindequist和Hans Toernkvist撰写，整形外科损伤杂志，第9卷，第3期，第215-221页，1995 Raven Press Ltd.NewYork。根据本发明的相反方法可用来确定在股骨骨折中如何以及在何处钻眼，以便以最佳方式促进所述骨折痊愈。
尽管事实上在股骨颈骨折中固定部件的位置对于实施手术的结果来说极其重要，然而，在文献中没有发现具有公知精度的确定该位置的其它方法。
公知的事实是固定部件，例如螺钉，应尽可能靠近股骨颈结构(皮层(cortex)10布置，并以股骨头12为中心，因此骨折了的颈10可承受较重的荷载。1500N的荷载是常见的。这应与年长者的骨结构中内部狭窄的老化一起考虑，而这更强调了螺钉靠近皮层布置的重要性。
Ogata K和Goldsand EM.J在“骨关节外科手术(AM)”，1979,61:846-51上发表的“测量前倾角和和颈-骨干角度的简单的双平面法”，和Herrlin和Ekelund在“Acta Orthop Scand”,1983；54:141-46上发表的“股骨前倾的X射线照相测量”描述了前倾角度θ(未表示)和颈骨干角度δ如何根据已测量的股骨颈角度α和β和倾斜角度ε来计算。根据其方法，前倾角度θ由将大腿骨的近端假想反旋转到在AP和Lat投影内前倾为零度来获得。该反旋沿股骨骨干轴14进行，且侧面X射线图象板沿股骨骨干布置。然而，大腿骨的近端假想反旋转到在AP和Lat投影内前倾为零度也可沿股骨颈轴16进行。围绕股骨颈轴16的反旋角定义为Ω。股骨颈的旋转角度Ω，投射的股骨颈角度α和β，倾斜角度ε，偏移角κ和真股骨颈骨干角度δ之间的关系可用下式表示：sinΩ=CD/AC=HI/AC
=tanβo*(AB+AI)/tanδ*ABtanκ=AI/AD和tanα=AD/AB，因此sinΩ=tanβo*(AB+tanα*tanκ*AB)/tanδ*ABsinΩ=tanβo*(1+tanα*tanκ)/tanδtanδ=AC/AB和cosΩ=AD/AC，因此
tanΩ=tanβo*tanκ+tanβo/tanα
这里κ是在侧面投影中中心X射线束从垂直于股骨颈轴的方向的偏移角度，且ε=δ±κ
如果假设股骨颈10发生反旋Ω度，沿股骨颈轴布置的销也旋转Ω度。如果在数字化的X射线图象中的销位置的坐标是X和Y，在直角坐标系中坐标转换的矩阵，
X’=Y*sinΩ+X*cosΩ
Y’=Y*cosΩ
将给出在正AP和Lat投影中的销/螺钉位置的校正的坐标X’和Y’。
图1还表示距离和角度OADG：在AP投影15中平行于胶片平面11；OAEF：在侧面投影17中平行于胶片平面13；OB：股骨颈10的中心轴；BC：股骨骨干18的中心轴；α：在AP投影15中的股骨颈角度(Cervicofemoralangle)；β：当中心X射线束垂直于股骨颈轴16时，在侧面投影17中的股骨颈角度；βo：当中心X射线束不垂直于股骨颈轴10时，在侧面投影17中的股骨颈角度；ε：在侧面投影17中中心X射线束的倾斜角度；κ：在侧面投影17中中心X射线束从垂直于股骨颈轴10的方向偏移角度；δ：真股骨颈骨干角度，和Ω：股骨颈旋转角度。
在股骨头12中的转换的坐标X′和Y′绘制在笛卡儿坐标系中，并用中心位于坐标系的原点上的一个圆加以限定，其半径等于在测量点的股骨头12的半径。获得的图表示在测量点水平上股骨头的横截面，这如下面的图2和3表示。
对于股骨颈10，转换的坐标X′和Y′绘制在坐标系中，并用股骨头10的横截面图限定。
如果一系列X射线图象相互比较，通过将距离除以在所述胶片(film)上的股骨头12的直径，所有测量的距离从mm转换成测量单位。销坐标值用股骨头的直径的分数表示。
与本发明一起提出的是，采用公知的方法，即PINTRACETM并对其加以发展，以在AP及LatX射线图象中的所述股骨颈轴10和所述股骨骨干轴14内提出螺钉位置，而不是仅对已经应用的螺钉加以分析。公知的旧方法PINTRACETM由本发明的发明人研究提出，参见其论文“股骨颈骨折的内部固定“，斯德哥尔摩1993,ISBN91-628-0804-4。
在原始的旧方法PINTRACETM中，插入的固定销/螺钉的位置经过计算，并呈现在股骨颈10和头12的构造横截面内。一种全新的PINTRACE2.0TM方法被开发出来。实际上，在旧的公知的PINTRACETM和新的PINTRACE2.0TM方法之间的相同部分是提供图1的构造，以便使必要的计算成为可能。旧的PINTRACETM方法是与本发明一起提出的方法的子方法，其中股骨颈10和头12的形状被确定，被构造，并在例如计算机屏幕上显示成中空横截面图形。这允许外科医生设置固定销/螺钉的符号，或将显示的预定位置用作这种符号。应理解设置符号是动态的，考虑到设置销/螺钉使之尽可能靠近皮层的重要性，因而，设置符号根据不同病人而变化。设置的符号的位置被转换成数字化的AP和LatX射线图象，并以厚度变化的彩色线的形式叠加于其上。
根据本发明，为帮助使用者检测股骨颈半径的不正确的测量(PINTRACETM)，使用标准的颈/头比(AP图=0.70,Lat图=0.57:Backman在Karolinska协会，斯德哥尔摩1957上发表的“股骨的近端”，和，Hoaglund和Low在Clin.Orthop152:10-16,1980上发表的“高加索和中国香港的股骨颈和头的解剖的对比数据”)，以便预先计算股骨颈AP和侧面半径。如果计算好的标准半径与在对应胶片上测量的半径不同，使用者可改变该计算好的标准半径。
图2示出了脱位的髋骨骨折的横截面，其中显示了固定部件的符号，这里的螺钉由虚线和充满的圆表示，这些内容与本发明相关，因此在这里被一起提出。
图2中头12(股骨头)和股骨颈10(collum femoris)的横截面图示出了具有两个加装的螺钉的脱位的髋骨骨折。充满的黑色圆20表示在股骨颈10中的所述螺钉的位置，且充满的白色圆表示头12中的螺钉的位置。相邻的圆24，26表示标出的螺钉位置的不确定的具体程度。
而且，图3表示没有脱位髋骨骨折的横截面，其中显示了根据本发明的固定部件的符号，这里螺钉由虚线和充满的圆表示。
图3中头12和股骨颈10的横截面表示具有两个加装螺钉的没有脱位的髋骨骨折。充满的黑色圆20表示在股骨颈10中所述螺钉的位置，且充满的白色圆表示在头12中螺钉的位置。相邻的圆24,26表示标出的螺钉位置的不确定的具体程度。
现在参见图4和5。
图4示出了由前后投影15得出的股骨结构30，其中带有根据本发明标出的两个螺钉。
图5示出了由前后投影17得出的股骨结构30，其中带有根据本发明标出的两个螺钉32。
在AP和Lat X射线图象投影15,17中，标出了股骨颈10和骨干18的中心轴14,16，且测出了股骨颈角度α和β。当手术时，在Lat图17中的一个测量点处从股骨颈轴16到指出在何处布置螺钉32的标记的距离，用来表示X坐标，而在AP图15中，该距离表示销的Y坐标。图1，图4和图5中所示的角度用来使股骨结构30在空间中定位，这样，最终指出插入螺钉32的方向。
股骨头12和颈10的下半部或后半部的坐标设为负值，见图2和图3。
对于股骨颈10，股骨头球和股骨颈轴16的交点用作测量点。在AP和Lat投影15,17中，在测量点处确定了图4和5中虚线表示的股骨头12和颈10的直径34,35。
由于在AP和Lat投影中的放大系数经常不同，通过计算最大和最小的股骨头直径之比，然后在该投影内将具有最小直径的距离乘以该比值，来调节所有的测量的距离。
因此，本发明提出了一种与本发明相关的方法，该方法通过对所述骨折的至少一个前后的和一个侧面的数字化的X射线图象的手术前分析，可三维地确定在髋骨骨折中在何处定位固定部件。它包括下列步骤：
在所述图象中由所述股骨骨干轴14上的至少两个中点、并经过所述中点画出一条线来确定一个分析用的股骨骨干轴14；
由所述颈轴16上的至少两个中点、并经过所述中点画出一条线来确定一个分析用股骨颈轴16；
确定股骨颈角度α,β；
通过在股骨头12的外周设置一个圆，来在所述图象上确定股骨头直径34；
利用在所述数字化的X射线图象中的股骨骨干和Y轴之间的角度，和股骨头12的所述直径34，将所述X射线图象换算(scaling)并旋转到预定的尺寸和位置；
确定从所述颈轴16到所述股骨头的中心的距离，它表示髋骨骨折的剩余位移，这是由所述直径34隐含得知的；
从前后的图象测量出中间皮层19的高度；
显示所述股骨颈角度α,β；
以预定精度显示股骨头12和颈10的横截面(图2和图3)；
旋转所述股骨头12和颈10的横截面，以确定由于骨折造成的髋骨的反旋角度，
在所述前后的以及侧面的X射线图象中显示髋骨旋转度Ω；和
在一个实施例中，在一个装置中采用所述步骤，以在三维空间中确定用于加装所述固定部件32的位置，并预先调节好一种工具，以便在所述位置工作。
股骨颈/骨干角度α,β最好显示成线和所述数字化的图象中的数值，如果该值变化，所述线自动重画。
所述线可能由两个中点确定，但应理解的是，通过从在所述轴上的至少三个中点回归出一条线则可以获得更精确的线。
用于所述固定部件的符号20,22设置在股骨颈10的横截面内，且如果所述固定部件布置在所述数字化的X射线图象内的股骨颈10的外部，则启动警告功能。
加装的固定部件32经过本身已经公知的图示部件自动地显示在所述图象内，这与已进行的测量相对应。而且，还能够在数字化的X射线图象中记下固定部件32的符号20。
根据本发明，在任何外科治疗之前可对X射线图象进行分析，且测量和计算的值可作为控制输入应用于装置40，该装置40可完成插入的引导，例如为骨折固定部件32打孔，所述装置40如下所述。
图6表示因与本发明相关而提出的装置40的侧立视图；
图7表示根据图6的装置40的俯视平面图；
图8表示根据图6和7的装置40的前立视图。
根据图6-8中示意性地示出的实施例的装置40是在移动台42上的机器人，该移动台42与轮44连接，当需要时，还可与可调节立脚，例如用来稳定的杆，柱46或类似物连接。另外的附属部件是具有电缆连接线路50的控制箱48，该电缆连接线路50与具有伺服电机或步进电机54的铰接机器人臂52连接。变压器56分配能量。控制箱48适合与外围设备连接，这些设备包括例如具有用于控制和通讯的I/O端口的计算机，显示器，打印机，扫描仪，帧抓取器和其它公知的计算机装置。
而且，加装在机器人臂52上的是工具夹持器58，例如用来固定钻孔机。
在本发明中，用来控制机器人的所述控制箱48包含硬件装置，用器件实现的操作系统和由处理器控制的软件，每种装置本身是公知的，但形成了根据本发明的单一应用实体。在本发明的该最佳实施例中，尽管仅有一个测量装置被描述用来测量，但可以理解，测量装置/功能可由多个装置组成，或集合成一个或多个根据本发明的如下所述的装置/功能。
这样，在一个优选实施例中包括一些部件和/或功能，例如：
一种测量部件或功能，可完成下述测量，即由所述股骨骨干轴上的至少两个中点，计算并画出一条经过所述中点的线，从所述图象中测量出股骨骨干轴14。进而，一种测量部件或功能可完成下述测量：由所述股骨颈轴16上的至少两个中点、计算并画出一条经过所述中点的线而得到一个分析用股骨颈轴16。确定股骨颈角度α,β。下一步，从所述前后的图象测量出皮层19的高度。而且，一测量部件，通过在股骨头12的周围设置一个圆，而从所述图象中测量、计算并确定出股骨头直径34，并测量，计算或确定从股骨颈轴16到所述股骨头12的中心的距离，它表示骨折的剩余位移，而这是由所述股骨头直径34暗含已知的，由此通过在股骨头球和中心股骨颈轴16的交点处画一条垂直于股骨颈轴的线，来在所述图象上测量、计算并确定股骨颈直径35；
换算功能，利用显示中的股骨骨干和Y轴之间的角度来将所述X射线图象换算和旋转到预定的尺寸和位置，与所述数字化的X射线图象一起显示坐标轴，和所述股骨头直径34；
显示部件，用于显示对髋骨骨折外科手术重要的数据，例如数字化的X射线图象，颈角度α，髋骨旋转Ω，横截面(图2和3)，计算的数字，线16,14等的显示部件；
提供对所述股骨头12和股骨颈10的所述横截面进行显示的功能；
一种驱动器，用于旋转所述股骨头12和颈10的横截面，以确定由于骨折造成的所述头和颈之间的髋骨的反旋角度；所述装置
向机器人提供控制输入，所述机器人具有用于所述机器人的直立部件46，在所述机器人上具有用于在所述控制输入所给出的方向上工作的工具装置，和补偿X射线失真(X-ray distortion)的失真补偿装置。
股骨颈角度α,β通过所述显示器显示成线和所述数字化的图象内的数值，如果该值变化，所述线自动重画，这最好由软件和/或绘图部件控制。
所述固定部件的符号20设置在股骨颈的横截面内，并通过所述显示部件显示。
还包括一种部件或功能：如果在所述数字化的X射线图象内固定部件32被设置在股骨头或颈的外侧，则启动警告功能。
而且，还包括，通过软件，加装的固定部件自动地显示在所述数字化的X射线图象内，这与所进行的测量相对应。
设置一种部件，例如绘图驱动器，以便在本发明的数字化的X射线图象中记下固定部件20,24,32的符号。
所述方法最好用来控制机器人，以利用其工具在合适的方向上工作，并为插入例如螺钉，销，钉等的固定部件作准备。
根据本发明的失真补偿装置在下文中进行描述。
现在参见图9，其示出了本发明的方法中采用的步骤900至980的流程图，它作为控制信息用于一个装置中。
在步骤900，通过C形臂X射线透视而获得AP和Lat的X射线图象。通过为此目的的驱动器，将X射线图象数字化，旋转并换算，即910，接下来进行步骤920，即利用前述部件或功能，在髋骨骨折的X射线图象上进行必要的测量操作。
利用软件，从所完成的测量得到股骨颈和头横截面图的构造，即930，该图显示在屏幕上。在940中，在显示的横截面中用销/螺钉的标志进行标记，该标志可由软件改变。这样，在950中，在数字的X射线图象中完成对标出的销/螺钉位置绘出轮廓。
采用步骤900-950，来对机器人进行定位，即步骤960，以便在所述位置钻孔。随后最终检查确定的位置。最后，在外科手术期间，外科医生手动地插入销/螺钉980。
因此，应该理解的是，PINTRACETM方法或类似的方法适用于由该流程图所描述的方法。
下面，结合附图10-13描述本发明。下列的描述是针对本发明的一个优选实施例的，但是本发明并不限制在该具体的实施例中。
图10示出了根据本发明的箱体的侧视图，所述箱体在一支撑部上具有工具固定器；和
图11示出了根据图10的具有工具固定器的箱体的俯视平面图。
在图10和图11中示出的具有工具固定器或钻孔引导系统的装置100包括：将被安装在机器40上的支撑部110，类似于带有铰接臂52的机器人。该装置还包括用于支撑部110的安装部件112和带有可滑动的内套管116的外套管114，所述内套管116被用作所谓的端部操作器的固定器或工具固定器，另外还带有用来锁定内套管116的止动螺钉118。还设置了法兰盘120，其为内套管116形成死点位置。最后，X射线标记销122被内套管固定。标记销122也可以替换为其它的端部操作器，例如用于钻孔、螺钉连接、销钉连接、铣切、磨削或穿线连接等的工具，或者，甚至可以将用于同样目的的机械安装在内套管116上。
在一个优选实施例中，支撑112是可转动并且可锁定的(未示出)。
下面参考图12，其中示出了安装到铰接的机器人臂52上的根据图10和11的安装。该装置包括与前面两图中的相同的构件和可滑动部件200，可滑动部件200包括上部可滑动板124和下部可滑动板126。下部可滑动板126被安装到电绝缘板128上，工作台130(台架130)被铰接安装到机器人臂52上。
安装在机器人工作法兰盘130上的可滑动板124,126令装置100的一部分可以运动，或者是由手动或者是由电器带动在前后方向上运动。电子距离测量装置被安装到滑动部件200上，并且向机器人提供有关可滑动部件所作的运动距离的输入。
套管114可以是一个金属柱体，并且被安装到支撑部112上。另一个套管116也由金属柱体形成并且装配到第一柱体114中。套管116中设置有中央孔，穿过该孔可以插入销或钻头。内柱体116可以形成有不同直径的中央孔，穿过这些不同直径的中央孔可以插入各种不同的诸如钻头、螺钉，销等的端部操作器。
具有距一个端部每25毫米的X射线标记小的钢销122穿过该中央孔引入，并用作测量引导件。
而且，在图12中还示出了在准备手术过程中用于抗菌保护的消毒布132。
下面参照图13，其示出了根据本发明的位置确定装置140，其安装在支撑部150上，并且还固定到与机器人基体或者立柱42相连的支撑部上。
X射线失真通过一创新的方法和用于此目的的装置140,150来补偿。
X射线失真诸如放大是发散的X射线束在从X射线管向射线板放射时发生的。因此，通过从管的预定距离处得到一个参考值，就可以由在射线板上测量的距离与已知的参考距离之比得到一个放大系数。
在一个优选实施例中，该装置包括一树脂玻璃板152，该玻璃板具有四个与之连接的布置成矩形图案的铅球154。当在AP和Lat投影中平行于球图案透射时，调节两个铅球154以布置在辐射场的中心，使得它们彼此完全重叠。这样，只要能够保持射线管和树脂玻璃板152之间的预定距离不变，通过测量未重合的两个球之间的距离，就可确定失真的绝对测量(放大率)。在距离的确定完成时，该距离与工作距离相对应。最终采用百分比的计算以调节机器人的臂。
在图13中，示出了打开的竖直玻璃盒体140，其带有彼此垂直地固定的两个板154,156。板154在图13中为竖直方向，设置有四个布置成方形的对X射线不透明的球。板154,156安装在支撑部150上，该支撑部150又安装在机器人的基体42上。四个安装部件组成了支撑部150。第一部件158，在这里是一个杆，被安装在机器人基体42的框架160上，其可相对于框架160前后运动。第二部件162围绕杆158可运动，并安装到杆158上。第三部件164被安装到轴166上，这使得部件164可在所述部件164的垂直方向上运动。最后，第四部件168在相对于第三部件164的水平方向上可运动，并且如果必要的话在360度中可能的所有方向中可滑动。
所述板152,156是由对X射线大致透明的材料制成，并且具有布置成方形结构的圆形元件。圆形元件是由对X射线不透明的诸如钽，铅，钢等的材料制成。支撑件150在三维空间中可运动，使得它可以放置在机器人40端部操作器的前面，并且在测量之后能够收回，从而不干扰机器人臂52的运动。
下面的具体步骤1)-3)用于对根据本发明的位置确定等操作进行控制，步骤为：
1)设计用来从测量量规(位置确定装置)上的测量值计算放大系数的计算机程序；
2)设计用来从经过ⅰ)对准系统的位置；ⅱ)标记销的位置；ⅲ)钻头/螺钉/销在骨中的标记位置的输入测量值计算机器人臂的理想运动的计算机程序；
3)检测机器人最终位置的计算机程序。
下面，描述本发明所使用的方法。
A)激活机器人臂，并使其运动到限定的起始位置例如为钻孔的起始位置，用于标记的装置100指向前方；标记销122放置在位并延伸出例如50毫米。机器人被赋予了第一起始工具位置，即机器人调整了其坐标系统，使得各运动围绕标记销122展开。所述测量量规140放置在钻头导引100之前，将测量量规垂直于地板放置，对其进行调节使得当机器人以方形模式运动了特定的距离时，标记销122能够击到每个圆形元件154。
B)将测量量规140靠近身体将要钻孔/钻螺钉孔的部分的附近布置。设置移动式X射线机(C形臂)并且将其调整成下述状态：当得到X射线图象时，四个圆形元件154中的两个在两个垂直的平面(AP和Lat投影)中彼此重叠在一起。两个重合的圆形元件的位置代表机器人的起始位置。所述两个X射线图象被数字化并输入计算机，两个未重叠圆形元件之间的距离，代表放大系数，被计算机程序计算并被显示出来。放大率与机器人臂的运动有关。
C)在一个端部带有25毫米的X射线标记的所述细钢销122(标记销)穿入第二柱体的中央孔，使得其突出50毫米。通过使可滑动部件200向前运动，标记销122穿透皮肤和肌肉，达到接近将要钻孔的骨骼的位置。通过人工或电子测量元件测量出可滑动部件须运动的距离，并将其输入到机器人40的计算机程序中。现在，根据可滑动部件运动的距离，将机器人设定在第二工具位置，起始工具位置2。现在，使得臂52围绕该第二位置运动，即使销和第二柱体被取下也是如此，这意味着所有机器人的运动可以发生在病人身体的外侧，但运动中心将仍然靠近病人身体内的骨骼。
D)得到两个X射线图象(AP和Lat)并将其数字化，而后输入计算机。标记钢销122的位置和25毫米标记的长度在所述数字化的X射线图象上进行测量。对该位置的比例系数进行计算。
E)在数字化的X射线图象上标记出钻孔/销/螺钉的理想位置。现在，计算程序对骨骼中的钻孔/销/螺钉的理想位置和标记销的实际位置相比较。在完成放大(B)和换算(D)的修正之后，计算机计算出机器人须运动的角度和距离，以将标记销与骨骼中理想的钻孔/销/螺钉的位置对准。这些距离和角度输入给机器人计算机并且机器人据此再次进行定位。
F)在机器人40运动进入新位置之后，标记销122和第二柱体116被替换成适于钻孔、螺钉连接、销钉连接的类似的装置。将选中的端部操作器通过可滑动部件200的方式向前送出，使得其进入皮肤和肌肉，达到靠近骨骼的位置。此时，获取AP和Lat的X射线图象，并数字化。计算机程序通过标记和描绘出端部操作器(螺钉/销/钻孔)的方向和位置并将其与标记的理想的销/螺钉钻孔位置比较来实施检测操作过程如果端部操作器的轨迹从标记的理想位置偏离超出一定距离，则在目前的位置再进行一次定位过程。这将显著地减小机器人须运动的距离，并且由此减小定位误差。
G)当端部操作器被最佳地定位时，手术医生手动地将销/螺钉或钻头插入带有不同尺寸中央孔的第二柱体116。也可将钻孔机固定到可滑动装置上，并自动地引入端部操作器。为了确保稳定和安全，在钻孔过程中机器人臂被锁定，由此为这些过程产生稳定的工作平台。
由此可相信，通过前面的描述使得本发明的操作和结构更为鲜明，虽然所示或所描述的方法被认为是优选的，但显然，在不超出由所附权利要求书限定的本发明的实质和范围的前提下，本发明可作许多变化和修改。
Claims (15)
1．一种方法，用于在手术时的骨结构中将用于标记开孔方向的装置(100,200)与安装在带可动臂(52)的机器(40)上的位置确定装置(140,150)相对准，其特征在于：
将标记销(122)安装到所述用于标记的装置(100,200)上；
激活所述机器(40)，并使所述用于标记的装置运动到限定的起始位置；
赋予机器(40)第一操作位置，改换其坐标系统，使得标记销(122)的运动大致在可运动标记销固定器(114,116)的截面内完成；
将所述位置确定装置(140,150)关于所述用于标记的装置(100,200)对准，所述位置确定装置具有至少四个圆形元件(154)；
将所述位置确定装置(140,150)垂直于参考表面定位，并进行调整，使得当机器以方形图案运动特定距离时，标记销(122)指向一个方向，其轴线与每个圆形元件(154)一致；
将所述位置确定装置(140,150)靠近身体将要开孔的部分的附近布置；
设置移动式X射线机并且将其调整成下述状态：当得到X射线图象时，四个圆形元件(154)中的两个在两个垂直的投影平面中彼此重叠在一起；
确定起始位置，借此所述两个重合的圆形元件(154)的位置代表机器(40)的起始位置；
将所述两个X射线图象数字化，使用在所述射线图象中的另外两个未重叠圆形元件之间的距离，代表放大系数，并计算以及显示出来，放大率与机器臂(52)的运动有关；
将标记销(122)穿透皮肤和肌肉，达到接近将要开孔的骨结构(30)的位置；
测量出标记销固定器(114,116)须运动的距离，由此根据标记销固定器运动的距离给出机器(40)第二操作位置，借此臂(52)围绕该第二位置运动，即使销和第二柱体(116)被取下也是如此，由此所有机器的运动可以发生在病人身体的外侧，但运动中心将仍然靠近病人身体内的骨骼；
从所述数字化的X射线图象测量标记钢销(122)的位置和在所述标记销(122)上到预定标记的长度，对标记销位置的比例系数进行计算；
在数字化的X射线图象上标记出所述开孔装置的理想位置
对骨骼中的所述开孔装置的理想位置和所述标记销(122)的实际位置进行比较；
对放大和换算进行修正；
计算出机器的臂须运动的角度和距离，以将标记销与骨骼中的开孔位置对准；
根据所述计算的距离和角度自动对机器(40)再次进行定位；
通过所述机器，实现对骨骼的打孔。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于将标记销变换成开孔器，其被类似的销固定器固定，所述开孔器适合于钻孔、螺钉连接、销钉连接、铣切、磨削或穿线连接。
3．如权利要求1或2所述的方法，其特征在于将选中的端部操作器通过在所述装置(100,200)中的所述销固定器(114,116)向前送出，使得其进入皮肤和肌肉，达到靠近骨骼的位置。
4．如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于通过标记和描绘出开孔器方向和位置并将其与标记的开孔位置比较来实施检测过程，由此如果开孔器的轨迹从标记的理想位置偏离超出一定距离，则在目前的位置再进行一次定位过程，这将显著地减小机器(40)须运动的距离，并且由此减小定位误差。
5．如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于在所述装置(100,200)中的所述销固定器(114,116)是可滑动的，并且其设置成不同的尺寸，带有不同尺寸的用于装配标记销(122)和开孔器的中央孔。
6．一种在骨结构手术中用于标记方向并固定开孔正具的装置(100,200)，其被固定到带有可动臂(52)的机器(40)上，其特征在于，其包括带有用于固定内套管(116)的开孔的外套管(114)，所述套管(116)中的一个能够相对于所述可动臂(52)滑动，所述内套管(116)具有用于固定所述开孔装置的固定机构。
7．如权利要求6所述的方法，其特征在于所述装置被固定到在所述机器上的可转动支撑部(112)上，或者可转动、可倾斜的支撑部上。
8．如权利要求6或7所述的装置，其特征在于所述可滑动的套管(116)被电动驱动地前后运动。
9．如权利要求6-8所述的装置，其特征在于所述套管中的一个(116)是可转动，以实现供钻孔、磨削、铣切或在开孔过程中用到的其它运动。
10．如权利要求6-8所述的装置，其特征在于所述固定机构能够装配上用于钻孔、磨削、铣切或在开孔过程中用到的其它运动的机器。
11．一种在骨结构手术中用于寻找开孔方向的位置确定装置(140,150)，其被固定在带有可动臂(52)的机器(40)上，其特征在于，具有第一板(152)和第二板(156)，在垂直方向中两个板对射线大致上都是透明，并且以垂直结构安装，所述第一板(152)设置有四个圆形元件(154)，所述第二板(156)被安装在可转动和可倾斜的支撑部(160,162,164)上，以安装到所述机器(40)上或初始安装，借此当所述圆形元件中的两个在两个相垂直的、从骨结构得出并包括所述圆形元件(154)在内的X射线图象中都彼此覆盖时，就可以确定涉及两个正交的X射线图象的X射线放大系数，所述放大系数通过将所述两个未重叠的圆形元件之间的距离决定，并且依赖于所述机器臂的运动。
12．如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述可转动的支撑部被安装在所述机器的可动构架上，借此其可以放置在装置(100,200)的前方，所述装置(100,200)用于对方向进行标记并将用来开孔的工具固定在所述机器上。
13．如权利要求11或12中所述的装置，其特征在于所述圆形元件(154)对于X射线辐射是不透明的。
14．如权利要求13所述的装置，其特征在于所述圆形元件(154)是由对X射线辐射不透明的诸如钽，铅，钢或上述材料的合金材料制成。
15．如权利要求1-14中任一项所述的装置，其特征在于所述圆形元件以方形结构布置在所述第一板上。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9801168A SE9801168L (sv) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | Förfarande och anordning för bestämning av positionen hos fixeringsorgan vid höftledsfraktur |
| SE9801168-7 | 1998-04-01 | ||
| SE9802052-2 | 1998-06-10 | ||
| SE9802052A SE9802052L (sv) | 1998-04-01 | 1998-06-10 | Förfarande och anordningar för håltagning och bestämning av riktning vid håltagning |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1303249A true CN1303249A (zh) | 2001-07-11 |
Family
ID=26663257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN99806879A Pending CN1303249A (zh) | 1998-04-01 | 1999-03-30 | 打孔的方法和装置 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6387100B1 (zh) |
| EP (1) | EP1067865A1 (zh) |
| JP (1) | JP2002509750A (zh) |
| KR (1) | KR20010034735A (zh) |
| CN (1) | CN1303249A (zh) |
| AU (1) | AU3634299A (zh) |
| CA (1) | CA2369018A1 (zh) |
| IL (1) | IL138753A0 (zh) |
| SE (1) | SE9802052L (zh) |
| WO (1) | WO1999049785A1 (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101257854B (zh) * | 2005-07-06 | 2010-05-19 | 弗朗茨·小科弗 | 用于使磨耗材料的工具相对于椎间盘腔隙对准的系统 |
| CN102133701A (zh) * | 2010-01-19 | 2011-07-27 | 株式会社安川电机 | 生产系统 |
| CN103654939A (zh) * | 2012-09-24 | 2014-03-26 | 中央大学 | 骨固定器的固定孔轴向定位方法 |
| CN109528268A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-03-29 | 广东工业大学 | 一种骨扩孔手术的扩孔工具前进路径的判断方法 |
| CN113543714A (zh) * | 2019-03-13 | 2021-10-22 | 克瑞肖株式会社 | 用于规划椎弓根螺钉固定的系统和方法 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2785713B1 (fr) * | 1998-11-10 | 2000-12-08 | Commissariat Energie Atomique | Systeme de commande d'unites de levage et de telemanipulation placees en enceinte confinee |
| JP4726032B2 (ja) * | 2000-08-31 | 2011-07-20 | スミス アンド ネフュー オーソペディックス アーゲー | 体肢の力学軸の位置を検出する方法及び装置 |
| JP4056791B2 (ja) * | 2002-05-22 | 2008-03-05 | 策雄 米延 | 骨折整復誘導装置 |
| US7641660B2 (en) * | 2004-03-08 | 2010-01-05 | Biomet Manufacturing Corporation | Method, apparatus, and system for image guided bone cutting |
| WO2006048966A1 (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-11 | Olympus Medical Systems Corp. | 超音波処置装置、内視鏡装置および処置方法 |
| US20070073136A1 (en) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Robert Metzger | Bone milling with image guided surgery |
| US8795287B2 (en) * | 2007-02-08 | 2014-08-05 | Zimmer, Inc. | Targeting device |
| FR2912897B1 (fr) * | 2007-02-27 | 2009-05-15 | Renard Xavier | Viseur pour l'aide a l'implantation d'une broche ou analogue dans un os |
| US20110040303A1 (en) * | 2009-08-11 | 2011-02-17 | The Cleveland Clinic Foundation | Method and apparatus for insertion of an elongate pin into a surface |
| US8696680B2 (en) | 2009-08-11 | 2014-04-15 | The Cleveland Clinic Foundation | Method and apparatus for insertion of an elongate pin into a surface |
| AU2011266700B2 (en) | 2010-06-16 | 2015-05-21 | A2 Surgical | Method and system of automatic determination of geometric elements characterizing a bone deformation from 3D image |
| CN105562753A (zh) * | 2016-02-25 | 2016-05-11 | 成都亨通兆业精密机械有限公司 | 精密钻孔机 |
| US10874469B2 (en) * | 2017-05-22 | 2020-12-29 | Tsinghua University | Remotely operated orthopedic surgical robot system for fracture reduction with visual-servo control method |
| CN113576643B (zh) * | 2020-03-10 | 2022-08-30 | 河北医科大学第三医院 | 用于下肢骨折断骨侧向畸形的复位系统 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5360446A (en) * | 1992-12-18 | 1994-11-01 | Zimmer, Inc. | Interactive prosthesis design system for implantable prosthesis |
| GB9323259D0 (en) * | 1993-11-11 | 1994-01-05 | Armstrong Projects Ltd | Improvements in or relating to alignment apparatus |
| US5569256A (en) * | 1995-02-10 | 1996-10-29 | Midas Rex Pneumatic Tools, Inc. | Surgical resection tool with a double quick release |
| US5743909A (en) * | 1996-06-24 | 1998-04-28 | Collette; Michel | Radiological method for preoperative determination of isometric attachment points of an ACL graft, surgical aiming instrument and method of use |
| US6036696A (en) * | 1997-12-19 | 2000-03-14 | Stryker Technologies Corporation | Guide-pin placement device and method of use |
-
1998
- 1998-06-10 SE SE9802052A patent/SE9802052L/xx unknown
-
1999
- 1999-03-30 AU AU36342/99A patent/AU3634299A/en not_active Abandoned
- 1999-03-30 CN CN99806879A patent/CN1303249A/zh active Pending
- 1999-03-30 IL IL13875399A patent/IL138753A0/xx unknown
- 1999-03-30 WO PCT/SE1999/000521 patent/WO1999049785A1/en not_active Application Discontinuation
- 1999-03-30 EP EP99918415A patent/EP1067865A1/en not_active Withdrawn
- 1999-03-30 KR KR1020007011014A patent/KR20010034735A/ko not_active Application Discontinuation
- 1999-03-30 CA CA002369018A patent/CA2369018A1/en not_active Abandoned
- 1999-03-30 JP JP2000540757A patent/JP2002509750A/ja active Pending
- 1999-03-30 US US09/647,452 patent/US6387100B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101257854B (zh) * | 2005-07-06 | 2010-05-19 | 弗朗茨·小科弗 | 用于使磨耗材料的工具相对于椎间盘腔隙对准的系统 |
| CN102133701A (zh) * | 2010-01-19 | 2011-07-27 | 株式会社安川电机 | 生产系统 |
| US8840097B2 (en) | 2010-01-19 | 2014-09-23 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Production system |
| CN102133701B (zh) * | 2010-01-19 | 2014-10-22 | 株式会社安川电机 | 生产系统 |
| CN103654939A (zh) * | 2012-09-24 | 2014-03-26 | 中央大学 | 骨固定器的固定孔轴向定位方法 |
| CN103654939B (zh) * | 2012-09-24 | 2016-08-24 | 中央大学 | 骨固定器的固定孔轴向定位系统 |
| CN109528268A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-03-29 | 广东工业大学 | 一种骨扩孔手术的扩孔工具前进路径的判断方法 |
| CN113543714A (zh) * | 2019-03-13 | 2021-10-22 | 克瑞肖株式会社 | 用于规划椎弓根螺钉固定的系统和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002509750A (ja) | 2002-04-02 |
| SE9802052D0 (sv) | 1998-06-10 |
| IL138753A0 (en) | 2001-10-31 |
| KR20010034735A (ko) | 2001-04-25 |
| EP1067865A1 (en) | 2001-01-17 |
| SE9802052L (sv) | 1999-10-02 |
| AU3634299A (en) | 1999-10-18 |
| US6387100B1 (en) | 2002-05-14 |
| CA2369018A1 (en) | 1999-10-07 |
| WO1999049785A1 (en) | 1999-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1303248A (zh) | 确定在何处定位固定部件的方法和装置 | |
| CN1303249A (zh) | 打孔的方法和装置 | |
| US8518051B2 (en) | Robotic total/partial knee arthroplastics | |
| CN1310622C (zh) | 用于得出肢干的承载轴线的方法和装置 | |
| US9351742B2 (en) | Drill guide system | |
| EP2320809B1 (en) | A device for manipulating a bone or bone fragment or a surgical instrument, tool or implant and a method for positioning such a device | |
| JP2930314B2 (ja) | コンピュータ援用外科医療装置 | |
| Kienzle et al. | Total knee replacement | |
| CN108348193B (zh) | 一种用于测量手术中杯前倾角的基于荧光透视的技术 | |
| CN108403219B (zh) | 骨科无创式导针三维定位导向方法及导向系统 | |
| CN1536975A (zh) | 用于对材料进行切除或用于材料进行加工处理的方法和器械系统 | |
| CN101002696A (zh) | 骨定位装置、方法和系统 | |
| Ma et al. | A laboratory comparison of computer navigation and individualized guides for distal radius osteotomy | |
| WO2016121209A1 (ja) | 手術用測定器具 | |
| US20090069945A1 (en) | Adjusting and Guiding System for Tools | |
| CN114007525A (zh) | 在肩关节置换术中引导植入物的关节盂部件的放置的夹具 | |
| CN1950035A (zh) | 用于正确定位骨髓钉的远端锁紧螺钉的自动定点装置 | |
| CN111388088A (zh) | 手术导板、三维模型及制造构建方法、计算机与存储介质 | |
| CN209018975U (zh) | 骨科无创式导针三维定位导向系统 | |
| CN108478273A (zh) | 椎弓根钉定位调节装置 | |
| CN108938088B (zh) | 线状激光光束的路径导向方法及激光钻孔手术定位方法 | |
| Kinzle et al. | An integrated CAD-robotics system for total knee replacement surgery | |
| CN218606798U (zh) | 基于投影原理的导向置钉装置、导向机器人及一体式骨科手术设备 | |
| CN209004182U (zh) | 椎弓根钉定位调节装置 | |
| GB2558717A (en) | Orthopaedic reference gantry |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |