KR102385914B1 - 자기식별 수술용 클램프, 그 클램프와 사용되는 기준요소, 및 그 클램프들 및 그 기준요소들을 포함하는 키트 - Google Patents

자기식별 수술용 클램프, 그 클램프와 사용되는 기준요소, 및 그 클램프들 및 그 기준요소들을 포함하는 키트 Download PDF

Info

Publication number
KR102385914B1
KR102385914B1 KR1020197036677A KR20197036677A KR102385914B1 KR 102385914 B1 KR102385914 B1 KR 102385914B1 KR 1020197036677 A KR1020197036677 A KR 1020197036677A KR 20197036677 A KR20197036677 A KR 20197036677A KR 102385914 B1 KR102385914 B1 KR 102385914B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
shaped groove
sphere
coupling mechanism
clamp
registered
Prior art date
Application number
KR1020197036677A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200008138A (ko
Inventor
혼 오나띠비아 브라보
호르헤 쁘레사 알론쏘
알바로 이스꾸데로 마르띠네스 데 이바레따
알폰소 우르사인끼 글라리아
알바로 베르뗄센 시모네띠
Original Assignee
사이버 서저리, 에스. 엘.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 사이버 서저리, 에스. 엘. filed Critical 사이버 서저리, 에스. 엘.
Publication of KR20200008138A publication Critical patent/KR20200008138A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102385914B1 publication Critical patent/KR102385914B1/ko

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/90Identification means for patients or instruments, e.g. tags
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/12Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for ligaturing or otherwise compressing tubular parts of the body, e.g. blood vessels, umbilical cord
    • A61B17/122Clamps or clips, e.g. for the umbilical cord
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/90Identification means for patients or instruments, e.g. tags
    • A61B90/98Identification means for patients or instruments, e.g. tags using electromagnetic means, e.g. transponders
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00477Coupling
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00477Coupling
    • A61B2017/00482Coupling with a code
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/28Surgical forceps
    • A61B17/29Forceps for use in minimally invasive surgery
    • A61B2017/2946Locking means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B2090/363Use of fiducial points
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B2090/364Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3966Radiopaque markers visible in an X-ray image
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3983Reference marker arrangements for use with image guided surgery
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3991Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers having specific anchoring means to fixate the marker to the tissue, e.g. hooks

Abstract

2개의 절반(half)을 포함하고, 각 절반에 상부(2) 및 하부(3)가 있고, 상기 하부들이 수술 부위와 접촉하도록 된 2개의 조(jaw)(3)를 형성하며, 상기 상부들(2) 중 하나에 운동학적 커플링 매커니즘(4, 5) 및 미리 설정된 임피던스 값을 갖는 수동 회로가 구비되고, 그의 상이한 임피던스로 인해 다른 클램프들을 식별할 수 있는 수술 클램프.

Description

자기식별 수술용 클램프, 그 클램프와 사용되는 기준요소, 및 그 클램프들 및 그 기준요소들을 포함하는 키트
본 발명은 수술 장치, 보다 구체적으로 네비게이션 또는 로봇 시스템에서 사용하기 위한 수술 클램프에 관한 것이다.
컴퓨터 보조 수술(CAS) 시스템이 기존 수술에서 안전성을 높이고 위험을 줄이기 위해 개발되었으며, 최소 침습 수술과 같은 새로운 수술 과정의 실현을 가능하게 하였다. CAS 시스템은 US 6351659 B1에 기재된 것과 같이 수술 동안 의사를 안내하는 네비게이터를 포함한다. 네비게이터는 보통 고정된 좌표 시스템에 대하여 환자 및 일부 수술 기구의 위치와 지향을 계속 결정하는 광학 추적 시스템에 기반한다. 그러한 정보는 의사에게 시각적 피드백을 제공하기 위해 환자 해부학의 실질적인 묘사에 맞추어진다. 이‹š 의사는, 예를 들어 연조직에 의해 숨겨져서 보이지 않는 일부 해부학적 부위에 대하여 수술 기구의 궤도를 관찰할 수 있다. 다른 종류의 CAS 시스템은 광학 또는 기계적 추적기에 기반한 로봇 보조자이다. US 2014/0353571 A1에 기재된 것과 같은 로봇 보조자는 수술 기구가 미리 계획된 해부학적 부위에 도달하도록 궤도를 제공하는 물리적 가이드이다. 이러한 모든 시스템은 추적 베이스의 일부인 위치표지(fiducial) 요소를 환자의 해부학적 부위에 고정하는 것에 기초한다.
일부 척추 수술에서, 예를 들어, Ughwanogho et al. 2010 (E. Ughwanogho, J. M. Flynn, “Current Navigation Modalities in Spine Surgery,” University of Pennsylvania Orthopaedic Journal, vol. 20, pages 65-69, May 2010)에 기재된 바와 같이 수 개의 척추 수준에서 수술하기 위해 하나 초과의 해부학적 부위가 수술 중에 추적되어야 한다. 그러한 수술에서, 단일의 클램크가, 한 영역이 수술되어 질 때 클램프를 타겟 척추에 고정하고 이를 떼어내어 다른 영역으로 이동시킴으로써, 순차적으로 여러 영역을 수술하는데 사용될 수 있다. 다른 방법은 하나 이상의 클램프를 동시에 여러 영역에 고정하고 시스템이 이들 중 하나를 추적하도록 하는 것이다. 두 경우에, 의사는 환자의 수술 전 이미지를 클램프의 현재 위치에 연결하기 위해서, 추적기가 어디에 장착되는지 또는 어느 레퍼런스 어레이가 관찰가능한지 시스템에 주목해야 한다. 이 과정은, 사람의 실수가 시스템으로 하여금 추적기가 진정한 물리적 위치에 상응하지 않는 수술 부위에 결합된 것으로 생각하게 할 수 있으므로, 여러 위험들을 야기한다. 그러한 경우에, 환자의 실질적 묘사에 대하여 의사에게 제공된 궤도는 이것이 야기하는 위험과 함께 물리적 위치에 상응하지 않을 것이다. 현재의 기술에서는, 시스템으로 하여금 추적기가 어디에 장착되는지 알게 할 자동 식별 매커니즘을 기술한 시스템이 존재하지 않는다.
본 발명은 추적 장치에 의해 자동으로 식별될 수 있는 미리 설정된 임피던스 값을 갖는 수동 전기 회로 형태의 단일의 식별기(identifier)를 구비하는 레퍼런스 클램프를 제공한다. 복수의 클램프들를 포함하는 키트에서, 상기 식별기들은 환자 등록 과정 동안 수술 초기에 다른 여러 해부학적 부위에 자동적으로 결합된다. 본 발명은 클램프에 대한 위치표지 보완, 및 각각이 방사선 불투과성 구의 상이한 형태를 갖는 위치표지 요소들의 키트를 추가로 포함한다.
본 발명에 따른 수술 클램프(1)는, 2개의 절반(half)을 포함하고, 각 절반에 상부(2) 및 하부(3)가 있고, 상기 2개의 절반 중 하나의 상기 하부들과 나머지 절반의 하부가 수술 부위와 접촉하도록 된 2개의 조(jaw)(3)를 형성하며, 등록 위치표지 요소(1') 또는 추적 장치의 운동학적 커플링 매커니즘의 제2부분(4', 5')과 결합되는 운동학적 커플링 매커니즘의 제1부분(4, 5); 및 상기 추적 장치가 상기 운동학적 커플링 매커니즘의 제1부분(4, 5)과 결합될 때 상기 추적 장치와 연결되며, 미리 설정된 임피던스 값을 갖는 수동 회로를 구비할 수 있다.
상기 운동학적 커플링 매커니즘의 제1부분은 제1자석(5) 및 3개의 V-모양의 홈(4)을 포함하며, 각 홈에 하나 이상의 전기 전도성 영역이 있고, 상기 홈들이 3개의 각도를 형성하도록 방사상으로 배치되며, 상기 홈(4)들이 상기 운동학적 커플링 매커니즘의 제2부분(4', 5')에 배치된 전기적으로 전도성이 있는 구들과 접촉되어 상기 수동 회로 및 상기 추적 장치 사이에서 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 상부(2)에서 방사선 불투과성 구들을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 추적 장치 및 수술 클램프의 조합은, 추적 장치 및 상기와 같은 수술 클램프(1)의 조합으로서, 상기 수술 클램프(1)가 수술 중에 상기 추적 장치에 결합되었을 때, 상기 수동 회로 및 상기 추적 장치 사이의 전기적 연결은 상기 수동 회로가 상기 제1 V-모양의 홈 및 상기 제2 V-모양의 홈 및 제3 V-모양의 홈 사이의 연결 사이에 구비되고, 상기 제1 V-모양의 홈 및 상기 제2 V-모양의 홈 사이의 제1임피던스 Z 및 상기 제1 V-모양의 홈 및 상기 제3 V-모양의 홈 사이의 제2임피던스 Z 가 병렬일 수 있다.
상기 운동학적 커플링 매커니즘의 제1부분(4, 5)은 제1 V-모양의 홈 및 제2 V-모양의 홈 사이의 미리 설정된 제1임피던스와, 상기 제1 V-모양의 홈 및 제3 V-모양의 홈 사이의 미리 설정된 제2임피던스를 이루며, 상기 제2임피던스 값은 상기 제1임피던스의 값과 동일하며, 상기 운동학적 커플링 매커니즘의 제2부분(4', 5')은 상기 제1 V-모양의 홈의 전도성 영역에 접촉하는 제1구와 제1단자를 연결시키고, 서로 전기적으로 연결되는 제2구 및 제3구와 제2단자를 연결시킴으로써 상기 수동 회로와 전기적으로 연결되고, 이때 상기 제2구는 상기 제2 V-모양의 홈의 전도성 영역에 접촉하고, 상기 제3구는 상기 제3 V-모양의 홈의 전도성 영역에 접촉할 수 있다.
상기 운동학적 커플링 매커니즘의 제1부분(4, 5)은 제1 V-모양의 홈 및 제2 V-모양의 홈 사이의 미리 설정된 제1임피던스와, 상기 제2 V-모양의 홈 및 제3 V-모양의 홈 사이의 미리 설정된 제2임피던스를 이루며, 상기 제2임피던스 값은 상기 제1임피던스의 값과 동일하며, 각 전도성 영역은 2개의 분리된 전도성 부분들을 포함하며, 상기 2개의 분리된 전도성 부분들은 접촉점을 위한 제1전도성 부분 및 상기 제1전도성 부분으로부터 분리되며 추가 접촉점을 위한 제2전도성 부분을 포함하며, 상기 운동학적 커플링 매커니즘의 제2부분(4', 5')은 상기 제1 V-모양의 홈의 전도성 영역에 접촉하는 제1구와 제1단자를 연결시키고, 제3구와 제2단자를 연결시킴으로써 상기 수동 회로와 전기적으로 연결되고, 이때 제2구는 상기 제2 V-모양의 홈의 전도성 영역에 접촉하고, 상기 제3구는 상기 제3 V-모양의 홈의 전도성 영역에 접촉할 수 있다.
상기 3개의 각도들 중 하나는, 나머지 2개의 각도들과 다를 수 있다.
본 발명에 따른 키트는, 상기와 같은 구성을 가지는 복수 개의 수술 클램프(1)들을 포함하며, 상기 각 수술 클램프(1)의 상기 수동 회로는 다른 임피던스를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 등록 위치표지 요소(1')는, 상기와 같은 구성을 가지는 클램프와 사용하기 위한 등록 위치표지 요소(1')로서, 방사선 투과성 물질을 포함하며, 상기 수술 클램프(1)의 운동학적 커플링 매커니즘의 제1부분(4, 5)과 결합되어 상기 수동회로를 형성하는 운동학적 커플링 매커니즘의 제2부분(4', 5')이 구비될 수 있다.
상기 등록 위치표지 요소(1')는, 상기 상부에서 방사선 불투과성 구의 미리 설정된 형태를 포함할 수 있다.
상기 키트는, 상기와 같은 구성을 가지는 복수 개의 등록 위치표지 요소(1')를 포함하며, 상기 각 등록 위치표지 요소(1')가 방사선 불투과성 구의 상이한 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 기재를 완성하고 더 나은 이해를 제공하기 위해 일련의 도면이 제공된다. 이 도면은 본 발명의 바람직한 태양을 묘사하며, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안되며 본 발명이 실시될 수 있는 하나의 예로서만 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 클램프 및 등록 위치표지 요소를 나타낸다.
도 2는 환자의 척추에 결합된 본 발명에 따른 3개의 클램프들로 이루어진 세트를 나타낸다.
도 3은 등록 위치표지 요소가 결합된 동일한 3개의 클램프들을 나타낸다.
도 4는 기계적 추적기 및 클램프 중 하나에 장착된 로봇 보조자를 갖는 동일한 3개의 클램프를 나타낸다.
도 5는 자동 식별 전기 회로의 2가지 예들을 나타낸다.
본 발명은 수술실에서 미리-계획된 수술 부위를 정확하게 찾아내고 추적하기 위한 수술 클램프를 제공한다. 본 발명 덕분에, 네비게이션- 또는 로봇-보조된 수술은 고도의 정확성으로 최소한의 침습적 방식으로 실시된다. 타겟 수술은 척추에 척추경 나사를 삽입하는 것이나, 다른 종류의 수술에도 확장될 수 있다. 나사의 정확한 위치는 환자가 수술실에 들어가기 전에 수술 전 영상에서 계획되거나, 수술 중 3차원 영상 장치, 보통 컴퓨터 단층촬영 시스템(CT)이 이용 가능하다면 수술 중에 계획될 수 있다. 수술의 계획은 타겟 척추에서 척추경 나사의 크기, 위치 및 지향을 정하는 것을 포함한다.
해부학적 부위의 3차원 영상은 환자가 수술실에 들어가기 전에 찍을 수 있다. 이 예에서, 이 해부학적 부위는 환자의 척추 영역에 대응한다. 의사는 이 수술 전 영상 상에서 수술을 계획한다. 이 단계는 수술 예정 수 일 전에 수행될 수 있음에 주목하라. 환자가 수술실에 들어갈 때, 네비게이션 시스템 또는 로봇 보조자로 수술을 수행하기 위해, 해부학적 부위에 대한 추적 장치의 상대적 위치 및 지향을 정립해야 한다. 이는 2 단계에 의해 달성된다. 첫째, 뼈에 단단하게 고정되는 레퍼런스에 대한 타겟 척추의 상대적 위치 및 지향이 등록된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 클램프(1)는 뼈에 단단하게 고정되고 레퍼런스로 작용한다. 등록 단계를 마치기 위해, 일단 클램프가 2개의 조(jaw, 3)에 의해 척추의 극상 돌기(spinous process)에 결합하면, 알려된 기하학적 구조를 가지는 요소가 클램프(1')에 일시적으로 장착된다. 이 요소는 선행문헌에 등록 위치표지(fiducial) 요소로 알려져 있다. 등록 단계가 끝나면, 등록 위치표지 요소가 클램프로부터 제거된다. 이 클램프는 뼈에 계속 부착되어 있음에 주목하라. 이어서, 수술 동안 클램프의 상대적 위치 및 지향이 기계적 또는 광학적 추적 장치로 추적된다. 레퍼런스 클램프의 하부(3)는 조(jaw)에 의해 뼈에 단단히 고정되고, 상부(2)는 운동학적 커플링 매커니즘(4,5)을 제공한다. 운동학적 커플링 매커니즘은 다양한 마커들을 가지는 위치표지 요소 또는 추적 장치에 한 끝단을 수용하도록 준비된다.
도 3을 참조하면, 등록 위치표지 요소(1')는 여러 개의 방사선 불투과성 구(8')가 공지된 기하학적 구조로 있는 방사선 투과성 물질로 만들어진 강체이다. 방사선 불투과성 구는, 이들이 등록 위치표지 요소를 구성하는 몸체의 나머지에 비해 높은 콘트라스트를 제공하므로, 2차원 방사선 사진 또는 3차원 CT(computerized tomography)에서 쉽게 식별된다. 레퍼런스 클램프가 타겟 뼈에 고정되고 등록 위치표지 요소가 클램프에 장착될 때, 영역의 수술 중 영상이 촬영된다. 더 높은 정확도를 얻기 위해 3차원 수술 중 획득 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 그러한 장치가 이용가능하지 않다면, 구의 2차원 투영으로부터 위치표지 요소의 공간상 위치를 정확하게 찾아내기 위해 2개 이상의 2차원 방사선 사진이 다른 지향들에서 촬영되어야 한다. 본 발명에서, 단일의 식별자들을 갖는 다수의 클램프가 이용가능하고, 각 클램프는 단일의 구 형태를 갖는 관계 위치표지 요소를 갖는다. 이들 방사선 불투과성 구의 상이한 형태로 인해, 등록 과정 동안 클램프의 확실한 식별이 가능하다. 따라서, 등록 과정이 끝날 때, 시스템은 어느 클램프가 수술이 수행될 다른 해부학적 부위들에 고정되는지 정확히 알게 된다.
등록 과정의 정확도는 위치표지 요소와 타겟 영역 사이의 거리에 상당히 의존한다. 따라서 정확도를 높이기 위해, 구를 가능한 한 타겟에 가까이 위치시키는 것이 바람직하다. 이 실시예에서, 타겟 영역은 척추이고, 이 영역에 더 가까운 시스템의 요소는 레퍼런스 클램프이다. 본 발명에서, 레퍼런스 클램프는 또한 등록 과정에 사용되는 상부에 방사선 불투과성 구(8)를 포함할 수 있다. 이는 전체 시스템의 정확도를 높이고 수술에 내재된 위험을 줄이면서 등록 과정을 더 강건하게 한다.
등록 과정은 레퍼런스 클램프의 정확한 위치를 우선적으로 정립한다. 이는 방사선 불투과성 구가 수술 중 영상에서 쉽게 검출되고 레퍼런스 클램프 및 위치표지 요소의 기하학적 구조가 알려져 있다는 사실 덕분에 행해질 수 있다. 앞에 언급된 바와 같이, 수술 중 영상은 관심 영역의 3차원적 재현이거나 몇몇 2차원적 방사선 사진일 수 있다. 3차원 수술 중 획득의 경우, 레퍼런스 클램프의 위치는 3차원 용적에서 방사선 불투과성 구를 찾음으로써 쉽게 정립된다. 등록이 2차원 방사선 사진을 이용하여 수행되는 경우, 구의 위치는 2차원 영상으로부터 그들 위치를 역-투영하고 각 구의 다양한 영상을 3각 측량하여 3차원 공간에서 그들 위치를 찾음으로써 얻어진다.
이어서, 3차원 수술 전 영상에서의 척추의 위치 및 방향이 척추의 수술 중 영상과 매칭된다. 이는 2개의 기하학적 구조를 연결하는 변환을 찾는 표준 강도 기반의 등록 알고리즘을 사용하여 수행된다. 여기서, 척추의 수술 전 영상 상에서 정의된 수술 부위는 레퍼런스 클램프에 대하여 수술실에서 식별될 수 있다. 레퍼런스 클램프가 뼈에 단단히 고정되고, 따라서 클램프와 뼈 사이에 상대적 움직임이 없음에 주목하는 것이 중요하다. 따라서, 등록 위치표지 요소는 레퍼런스 클램프가 뼈에 고정된 채로 제거될 수 있다. 이러한 점에서, 척추의 위치 및 지향은 레퍼런스 클램프의 위치 및 지향을 추적함으로써 수술 동안 정확히 추적될 수 있다. 등록 위치표지 요소는 다음에 기술되는 커플링 매커니즘 덕분에 레퍼런스 클램프로부터 쉽게 제거될 수 있다.
상기 커플링 매커니즘(도 1)은 이롭게는, 그러나 필수적이지는 않게, 각각이 자석(5, 5')을 포함하는 두 개의 부분을 포함하는 자석 운동학적 커플링 시스템에 기반하며, 상기 자석들은 이들이 서로 협동하여 커플링을 형성하도록 반대의 극성을 갖는다. 장착가능한 요소는 등록 위치표지 요소이거나 추적 장치일 수 있다. 바람직하게는, 클램프 부분 상의 3개의 V-모양의 홈(4)과 다른 부분(위치표지 요소 또는 추적기) 상의 3개의 구(4')가 자석과 함께 자석 커플링을 제공한다. 이 커플링은 2개의 강체 사이에 정확하고 반복가능한 인터페이스를 생성한다. 이 시스템은 커플링 매커니즘이 클램프와 추적기 팁 사이의 상대적 움직임의 6개의 자유도(위치에 대한 3개의 자유도, 회전에 대한 3개의 자유도)를 제한하도록 6개의 접촉점-구 당 2개-을 제공한다. 각 부분의 중앙에 있는 자석(5, 5')은 클램프와 추적기 팁을 모이게 함으로써 이 두 부분 사이의 임의의 상대적 움직임을 회피하는데 요구되는 힘을 제공한다. 자석에 의해 인가되는 힘은 수술 동안 클램프와 추적기 사이의 연결을 보장하도록 한다. 그러나, 이 힘은 상기 연결이 의사에 의해 완화되어 시스템이 언제든지 쉽게 제거될 수 있도록 한다. 가장 안정한 운동학적 커플링은 3개의 V-모양의 홈이 120°를 형성할 때 얻어질 것이다. 그러나, 본 발명에 있어서, 커플링 매커니즘이 단일의 위치에서만 취해질 수 있도록 3개의 V-모양의 홈이 3개의 각도를 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 110°, 110° 및 140°의 각도는 커플링 매커니즘이 단일의 위치에서 취해지는 것을 보장한다. 이 목적을 위해, 각도 중 적어도 하나는 다른 2개와 달라야 한다.
상기 클램프는 2개의 단단한 절반으로 이루어지고, 각 절반은 그의 하부(3)에 스파이크들을 갖는 조(jaw)를 제공한다. 각 조의 스파이크는 수술 동안 클램프가 뼈에 확실하게 고정되는 것을 보장하기 위해 뼈의 표면을 관통한다. 절반들 중 하나의 상부(2)는 3개의 V-모양의 홈을 갖는 운동학적 커플링 매커니즘의 베이스를 제공한다. 나머지 절반은 그의 상부에 둥근 끝단을 제공하여 클램프와 보조 도구의 조임을 완화한다. 이 도구는 본 발명의 클램프를 조이는데 적합하다. 클램프는 뼈에 대한 클램프의 조임을 허용하고 수술 동안 클램프가 뼈에서 이탈되는 것을 막기 위해 래칫(ratchet) 치형 매커니즘을 제공한다. 래칫 조임 매커니즘은 클램프의 양 절반들에 티스(teeth)를 제공하여 조임 방향으로만 움직임을 허용한다.
상기 클램프 및 추적기(도 4)는 추적기가 클램프에 결합될 때 시스템에 알리는 검출 매커니즘을 제공한다. 이 검출 매커니즘은 연결이 이루어졌을 때를 식별할 수 있는 처리 장치에 연결된 전기 회로이다. 클램프의 상부에 있는, 커플링 매커니즘의 클램프 부분은 수동 전기 회로를 가지며, 추적기의 팁에 위치하는 커플링 매커니즘의 추적기 부분은 베이스 부분을 처리 장치에 연결한다. 상기 처리 장치는 소 전압을 인가하며, 따라서 연결이 이루어질 때 전기 회로가 닫히고 전류가 검출된다.
앞에 기술된 운동학적 커플링 매커니즘의 구는 전기 전도성 물질로 이루어지고, 처리 장치에 연결된다. V-모양의 홈은 구가 접촉하는 전기 전도성 영역을 제공하여, 상부와 하부 사이의 전기적 연결을 정립한다. 도 5-a 및 5-b는 이 검출 매커니즘을 실현하는 전기 회로의 2가지 예이다. 두 경우에서, 다른 접촉들 사이에서 Z 값의 2개의 임피던스들이 사용된다. 첫 예에서, 전압 V가 처리 장치에 의해 인가되면, 회로에 걸친 전류가 I=2V/Z의 값을 갖는다. 두 번째 예에서, 전압 V가 처리 장치에 의해 인가되면, 회로에 걸친 전류가 I=V/2Z의 값을 갖는다.
수동 회로의 다른 구성은 하나 이상의 저항들, 커패시터들, 코일들 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 이 아이디어는 본 발명에서 다른 클램프들을 자동적으로 검출하는데 확장된다. 수술해야 할 척추의 수는 수술 종류에 의존하고, 2개에서 열 개 이상까지 갈 수 있다. 이러한 점에서, 의사는 다른 척추들에 수 개의 클램프를 고정하여 다른 위치들에서 강건한 레퍼런스를 가질 수 있다. 이어서 로봇 시스템은 각 척추에서 삽입되어야 할 나사의 궤도를 지시할 것이다. 이를 달성하기 위해, 나사의 궤도가 척추마다 다르므로, 시스템은 항상 추적기가 고정된 척추를 알고 있어야 한다. 시스템이 다른 클램프들을 자동으로 검출하도록 하기 위해, 각 클램프는 검출 회로에서 다른 임피던스 Z를 제공한다. 따라서, 처리 장치는 클램프를 순환하는 전류를 측정함으로써 추적기가 연결된 클램프를 식별할 수 있다. 다른 클램프들은 거기에 결합된 식별기를 갖는다.
다른 식별기들을 갖는 클램프는, 수술 과정 동안에도 클램프를 식별하기 위해, 클램프에 결합된 다른 등록 위치표지 요소들을 갖는다. 다른 등록 위치표지 요소들은 방사선 투과성 물질로 이루어진 동일한 몸체를 제공하나, 방사선 불투과성 구의 구성은 상이하다. 이 구의 상이한 구성으로 인해 등록 단계 동안 클램프를 식별할 수 있고, 따라서 어느 클램프가 어느 척추에 고정되어 있는지 식별할 수 있다. 따라서 시스템은 척추를 클램프 식별기에 결합시킬 수 있고, 추적기가 클램프에 연결될 때 시스템이 추적기가 장착된 척추를 즉시 식별할 수 있다.
클램프는 수술 동안 뼈에 단단히 고정되고, 그 결과 이는 강하고 생체적합성인 물질로 이루어져야 한다. 티타늄은 양 성질을 만족시키므로 많은 의학 산업에 적합한 금속이다. 티타늄 합금 Ti6AI4V는 정형외과 또는 기기 장치에 일반적으로 사용되고, 따라서 클램프에 바람직한 물질이다. 스테인리스 강도 이러한 산업에 적합하다. 대체로서, 클램프는 방사선 투과성의 이점을 갖는 탄소 섬유 강화 세라믹 물질로 이루어질 수 있다.

Claims (16)

  1. 2개의 절반(half)을 포함하고, 각 절반에 상부(2) 및 하부(3)가 있고, 상기 2개의 절반 중 하나의 상기 하부들과 나머지 절반의 하부가 수술 부위와 접촉하도록 된 2개의 조(jaw)(3)를 형성하며,
    등록 위치표지 요소(1') 또는 추적 장치의 운동학적 커플링 매커니즘의 제2부분(4', 5')과 결합되는 운동학적 커플링 매커니즘의 제1부분(4, 5); 및
    상기 추적 장치가 상기 운동학적 커플링 매커니즘의 제1부분(4, 5)과 결합될 때 상기 추적 장치와 연결되며, 미리 설정된 임피던스 값을 갖는 수동 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 수술 클램프(1).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 운동학적 커플링 매커니즘의 제1부분은 제1자석(5) 및 3개의 V-모양의 홈(4)을 포함하며, 각 홈에 하나 이상의 전기 전도성 영역이 있고, 상기 홈들이 3개의 각도를 형성하도록 방사상으로 배치되며, 상기 홈(4)들이 상기 운동학적 커플링 매커니즘의 제2부분(4', 5')에 배치된 전기적으로 전도성이 있는 구들과 접촉되어 상기 수동 회로 및 상기 추적 장치 사이에서 전기적으로 연결하는 수술 클램프(1).
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 상부(2)에서 방사선 불투과성 구들을 더 포함하는 수술 클램프(1).
  4. 추적 장치 및 청구항 3에 따른 수술 클램프(1)의 조합으로서,
    상기 수술 클램프(1)가 수술 중에 상기 추적 장치에 결합되었을 때, 상기 수동 회로 및 상기 추적 장치 사이의 전기적 연결은 상기 수동 회로가 제1 V-모양의 홈 및 제2 V-모양의 홈 및 제3 V-모양의 홈 사이의 연결 사이에 구비되고,
    상기 제1 V-모양의 홈 및 상기 제2 V-모양의 홈 사이의 제1임피던스 Z 및 상기 제1 V-모양의 홈 및 상기 제3 V-모양의 홈 사이의 제2임피던스 Z 가 병렬인 것을 특징으로 하는 추적 장치 및 수술 클램프의 조합.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 운동학적 커플링 매커니즘의 제1부분(4, 5)은 제1 V-모양의 홈 및 제2 V-모양의 홈 사이의 미리 설정된 제1임피던스와, 상기 제1 V-모양의 홈 및 제3 V-모양의 홈 사이의 미리 설정된 제2임피던스를 이루며, 상기 제2임피던스 값은 상기 제1임피던스의 값과 동일하며,
    상기 운동학적 커플링 매커니즘의 제2부분(4', 5')은 상기 제1 V-모양의 홈의 전도성 영역에 접촉하는 제1구와 제1단자를 연결시키고, 서로 전기적으로 연결되는 제2구 및 제3구와 제2단자를 연결시킴으로써 상기 수동 회로와 전기적으로 연결되고, 이때 상기 제2구는 상기 제2 V-모양의 홈의 전도성 영역에 접촉하고, 상기 제3구는 상기 제3 V-모양의 홈의 전도성 영역에 접촉하는 것을 특징으로 하는 추적 장치 및 수술 클램프의 조합.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 운동학적 커플링 매커니즘의 제1부분(4, 5)은 제1 V-모양의 홈 및 제2 V-모양의 홈 사이의 미리 설정된 제1임피던스와, 상기 제2 V-모양의 홈 및 제3 V-모양의 홈 사이의 미리 설정된 제2임피던스를 이루며, 상기 제2임피던스 값은 상기 제1임피던스의 값과 동일하며,
    상기 운동학적 커플링 매커니즘의 제2부분(4', 5')은 상기 제1 V-모양의 홈의 전도성 영역에 접촉하는 제1구와 제1단자를 연결시키고, 제3구와 제2단자를 연결시킴으로써 상기 수동 회로와 전기적으로 연결되고, 이때 제2구는 상기 제2 V-모양의 홈의 전도성 영역에 접촉하고, 상기 제3구는 상기 제3 V-모양의 홈의 전도성 영역에 접촉하는 것을 특징으로 하는 추적 장치 및 수술 클램프의 조합.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 3개의 각도들 중 하나는, 나머지 2개의 각도들과 다른 것을 특징으로 하는 추적 장치 및 수술 클램프의 조합.
  8. 청구항 1 내지 3 중 어느 하나의 항에 따른 복수 개의 수술 클램프(1)들을 포함하며, 상기 각 수술 클램프(1)의 상기 수동 회로는 다른 임피던스를 갖는 키트.
  9. 청구항 8의 키트와 사용하기 위한 등록 위치표지 요소(1')로서,
    방사선 투과성 물질을 포함하며, 상기 수술 클램프(1)의 운동학적 커플링 매커니즘의 제1부분(4, 5)과 결합되어 상기 수동 회로를 형성하는 운동학적 커플링 매커니즘의 제2부분(4', 5')이 구비되는 등록 위치표지 요소(1').
  10. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항의 클램프 및 청구항 4 내지 7 중 어느 한 항의 '추적 장치 및 수술 클램프의 조합' 중 어느 하나와 사용하기 위한 등록 위치표지 요소(1')로서,
    방사선 투과성 물질을 포함하며, 상기 수술 클램프(1)의 운동학적 커플링 매커니즘의 제1부분(4, 5)과 결합되어 상기 수동 회로를 형성하는 운동학적 커플링 매커니즘의 제2부분(4', 5')이 구비되는 등록 위치표지 요소(1').
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 상부에서 방사선 불투과성 구의 미리 설정된 형태를 포함하는 등록 위치표지 요소(1').
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 상부에서 방사선 불투과성 구의 미리 설정된 형태를 포함하는 등록 위치표지 요소(1').
  13. 청구항 12의 복수 개의 등록 위치표지 요소(1')를 포함하며, 상기 각 등록 위치표지 요소(1')가 방사선 불투과성 구의 상이한 형태를 갖는 키트.
  14. 청구항 11의 복수 개의 등록 위치표지 요소(1')를 포함하며, 상기 각 등록 위치표지 요소(1')가 방사선 불투과성 구의 상이한 형태를 갖는 키트.
  15. 청구항 10의 복수 개의 등록 위치표지 요소(1')를 포함하며, 상기 각 등록 위치표지 요소(1')가 방사선 불투과성 구의 상이한 형태를 갖는 키트.
  16. 청구항 9의 복수 개의 등록 위치표지 요소(1')를 포함하며, 상기 각 등록 위치표지 요소(1')가 방사선 불투과성 구의 상이한 형태를 갖는 키트.
KR1020197036677A 2017-05-12 2017-05-12 자기식별 수술용 클램프, 그 클램프와 사용되는 기준요소, 및 그 클램프들 및 그 기준요소들을 포함하는 키트 KR102385914B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/ES2017/070304 WO2018206829A1 (es) 2017-05-12 2017-05-12 Pinza quirúrgica autoidentificable, elemento de referencia para uso con una pinza de este tipo y kits que comprenden dichas pinzas y elementos de referencia

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200008138A KR20200008138A (ko) 2020-01-23
KR102385914B1 true KR102385914B1 (ko) 2022-04-12

Family

ID=59034800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197036677A KR102385914B1 (ko) 2017-05-12 2017-05-12 자기식별 수술용 클램프, 그 클램프와 사용되는 기준요소, 및 그 클램프들 및 그 기준요소들을 포함하는 키트

Country Status (10)

Country Link
US (1) US11426257B2 (ko)
EP (1) EP3622913A1 (ko)
JP (2) JP7276890B2 (ko)
KR (1) KR102385914B1 (ko)
CN (1) CN110769775B (ko)
AU (1) AU2017413263B2 (ko)
CA (1) CA3063301A1 (ko)
IL (1) IL270546B2 (ko)
RU (1) RU2739894C1 (ko)
WO (1) WO2018206829A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2536650A (en) 2015-03-24 2016-09-28 Augmedics Ltd Method and system for combining video-based and optic-based augmented reality in a near eye display
US20210022828A1 (en) * 2017-12-07 2021-01-28 Augmedics Ltd. Spinous process clamp
EP3787543A4 (en) 2018-05-02 2022-01-19 Augmedics Ltd. REGISTRATION OF A REFERENCE MARK FOR AN AUGMENTED REALITY SYSTEM
USD900315S1 (en) * 2018-09-06 2020-10-27 Edward Via Virginia College Of Osteopathic Medicine Multi-degree-of-freedom surgical clip
US11766296B2 (en) 2018-11-26 2023-09-26 Augmedics Ltd. Tracking system for image-guided surgery
US11382712B2 (en) 2019-12-22 2022-07-12 Augmedics Ltd. Mirroring in image guided surgery
US11389252B2 (en) * 2020-06-15 2022-07-19 Augmedics Ltd. Rotating marker for image guided surgery
EP3988046A1 (en) * 2020-10-22 2022-04-27 Cyber Surgery, S.L. Bone clamp
US11896445B2 (en) 2021-07-07 2024-02-13 Augmedics Ltd. Iliac pin and adapter

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090024127A1 (en) * 2007-07-17 2009-01-22 Christian Lechner Radiolucent reference for computer-assisted surgery
US20090306499A1 (en) * 2008-06-09 2009-12-10 Mako Surgical Corp. Self-detecting kinematic clamp assembly

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8522984D0 (en) * 1985-09-17 1985-10-23 Renishaw Plc Tool change apparatus
US5572441A (en) * 1994-04-04 1996-11-05 Lucent Technologies Inc. Data connector for portable devices
US6351659B1 (en) 1995-09-28 2002-02-26 Brainlab Med. Computersysteme Gmbh Neuro-navigation system
WO1997029709A1 (en) 1996-02-15 1997-08-21 Biosense, Inc. Medical procedures and apparatus using intrabody probes
US6093930A (en) * 1998-04-02 2000-07-25 International Business Machnines Corporation Automatic probe replacement in a scanning probe microscope
US6761698B2 (en) * 2000-07-28 2004-07-13 Olympus Corporation Ultrasonic operation system
US7107091B2 (en) * 2002-07-25 2006-09-12 Orthosoft Inc. Multiple bone tracking
US9113880B2 (en) * 2007-10-05 2015-08-25 Covidien Lp Internal backbone structural chassis for a surgical device
US10041822B2 (en) * 2007-10-05 2018-08-07 Covidien Lp Methods to shorten calibration times for powered devices
US20050215888A1 (en) * 2004-03-05 2005-09-29 Grimm James E Universal support arm and tracking array
US8301227B2 (en) * 2006-05-16 2012-10-30 Vector Surgical, Llc Tissue marking system and method
US9259290B2 (en) * 2009-06-08 2016-02-16 MRI Interventions, Inc. MRI-guided surgical systems with proximity alerts
US8372100B2 (en) * 2009-06-19 2013-02-12 Olympus Medical Systems Corp. Ultrasound surgical apparatus and calibration method therefor
US9168054B2 (en) * 2009-10-09 2015-10-27 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Surgical generator for ultrasonic and electrosurgical devices
DE102010037758A1 (de) * 2010-09-24 2012-03-29 Aesculap Ag Chirurgisches Halteinstrument, chirurgisches Instrumentarium und chirurgisches Handhabungsinstrument
JP6021353B2 (ja) * 2011-08-04 2016-11-09 オリンパス株式会社 手術支援装置
FR2983059B1 (fr) 2011-11-30 2014-11-28 Medtech Procede assiste par robotique de positionnement d'instrument chirurgical par rapport au corps d'un patient et dispositif de mise en oeuvre.
GB2524771B (en) * 2014-04-02 2019-08-21 Gyrus Medical Ltd Electrosurgical system
US20170028549A1 (en) * 2015-07-28 2017-02-02 Comprehensive Engineering Solutions, Inc. Robotic navigation system and method
WO2017064254A1 (en) 2015-10-14 2017-04-20 Surgivisio Fluoro-navigation system for navigating a tool relative to a medical image
US10065313B2 (en) * 2016-12-07 2018-09-04 Harris Corporation Robot manipulator system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090024127A1 (en) * 2007-07-17 2009-01-22 Christian Lechner Radiolucent reference for computer-assisted surgery
US20090306499A1 (en) * 2008-06-09 2009-12-10 Mako Surgical Corp. Self-detecting kinematic clamp assembly

Also Published As

Publication number Publication date
IL270546B2 (en) 2024-01-01
CA3063301A1 (en) 2019-12-05
KR20200008138A (ko) 2020-01-23
EP3622913A1 (en) 2020-03-18
IL270546A (ko) 2019-12-31
IL270546B1 (en) 2023-09-01
JP7276890B2 (ja) 2023-05-18
WO2018206829A1 (es) 2018-11-15
AU2017413263A1 (en) 2019-12-12
AU2017413263B2 (en) 2023-09-28
BR112019023807A2 (pt) 2020-06-02
RU2739894C1 (ru) 2020-12-29
US20200129264A1 (en) 2020-04-30
US11426257B2 (en) 2022-08-30
JP2022160566A (ja) 2022-10-19
CN110769775B (zh) 2023-08-04
CN110769775A (zh) 2020-02-07
JP2020519416A (ja) 2020-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102385914B1 (ko) 자기식별 수술용 클램프, 그 클램프와 사용되는 기준요소, 및 그 클램프들 및 그 기준요소들을 포함하는 키트
US10102640B2 (en) Registering three-dimensional image data of an imaged object with a set of two-dimensional projection images of the object
US20230037993A1 (en) Surgical instrument and method for detecting the position of a surgical instrument
US11571265B2 (en) System for neuronavigation registration and robotic trajectory guidance, robotic surgery, and related methods and devices
US20170296202A1 (en) Surgical targeting systems and methods
US11759272B2 (en) System and method for registration between coordinate systems and navigation
JP2020096829A (ja) ドリルガイド固定具、頭蓋挿入固定具、および関連する方法およびロボットシステム
US20210169504A1 (en) Surgical targeting systems and methods
US11701181B2 (en) Systems, instruments and methods for surgical navigation with verification feedback
EP3908221B1 (en) Method for registration between coordinate systems and navigation
US20210045813A1 (en) Systems, devices, and methods for surgical navigation with anatomical tracking
JP7029932B2 (ja) 器具類の深さを測定するためのシステム及び方法
US20200297430A1 (en) System for neuronavigation registration and robotic trajectory guidance, robotic surgery, and related methods and devices
JP6979049B2 (ja) 自然基準を使用した共登録を提供するロボットシステムおよび関連方法
JP7112534B2 (ja) ニューロナビゲーション位置合わせおよびロボット軌道誘導のためのシステム
JP7058690B2 (ja) ニューロナビゲーションを登録し、ロボットの軌道をガイダンスするためのシステムと、ロボット外科手術と、関連する方法および装置
BR112019023807B1 (pt) Pinça cirúrgica, combinação de dispositivo de rastreamento e pinça cirúrgica, kit formado por uma pluralidade de pinças cirúrgicas, elemento fiducial de registro e kit formado por uma pluralidade de elementos fiduciais de registro
Phillips et al. A phantom based approach to fluoroscopic navigation for orthopaedic surgery

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant