KR20140077183A - System and method for vertebral load and location sensing - Google Patents

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KR20140077183A
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Abstract

전체 척추 정렬과 함께 척추뼈 상의 부하력을 평가하기 위하여, 부하 균형 및 정렬 시스템이 제공된다 시스템은 전자 어셈블리 및 센서화된 헤드를 가지는 척추 기구를 포함한다. 상기 센서화된 헤드는 척추뼈 사이에 삽입되어 힘, 압력, 방향 및 에지 부하와 같은 척추 상태를 알려준다. 이와 함께 GUI가 구비되어 척추 기구가 척추체에 대응하여 어디에 위치되는지를 보여주며, 상기 장치는 척추 사이의 공간에 위치한다. 상기 시스템은 결정된 삽입 궤도를 따르는 최적 방향, 회전 및 삽입 각도를 포함하는 위치 파라미터들과 센싱된 부하의 관점에서, 최적의 보철 크기 및 배치를 알려줄 수 있다. A load balancing and alignment system is provided to evaluate the load force on the vertebrae bone with total spinal alignment. The system includes an electronic assembly and a spinal instrument with a sensorized head. The sensorized head is inserted between the vertebrae to indicate the state of the spine, such as force, pressure, direction and edge load. At the same time, a GUI is provided to show where the spinal instrument is located corresponding to the vertebral body, which is located in the space between the vertebrae. The system can provide optimal prosthesis size and placement in terms of positional parameters and sensed load including optimal orientation, rotation and insertion angle along the determined insertion trajectory.

Description

척추 하중 및 위치 감지용 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR VERTEBRAL LOAD AND LOCATION SENSING}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a system and method for detecting spinal load and position,

본 발명은 일반적으로 수술 전자기구에 관한 것이고, 특히 척추 수술 및 장기적인 이식 동안에 정렬 및 외과적 임플란트 파라미터를 평가하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates generally to surgical electronic devices and, more particularly, to methods and apparatus for evaluating alignment and surgical implant parameters during spinal surgery and long-term implantation.

척추는 척추골로 지칭되는 많은 개별 뼈로 구성되어, 근육과 인대에 의해 서로 결합 된다. 척추골이 분리되기 때문에, 척추는 가요성이며 구부러질 수 있다. 척추, 디스크, 신경, 근육과 함께, 인대는 척주(vertebral column) 또는 척추를 구성한다. 척추는 환경 요인, 건강, 노화에 발생할 수 있는 변화로, 크기와 모양이 변한다. 건강한 척추는 전방에서 후방으로의 곡선이 있지만, 정상적인 자궁 경부 척추 전만, 흉추 후만 및 요추 전만 상태로부터의 기형은 움직임으로 통증, 불편 및 어려움을 유발할 수 있다. 이러한 상태는 탈장 디스크에 의해 악화될 수 있으며, 신경을 다칠 수 있다. The vertebrae consist of many individual bones, called vertebrae, which are joined together by muscles and ligaments. Because the vertebra is separated, the vertebrae are flexible and can bend. Together with the vertebral, disk, nerve, and muscle, ligaments constitute the vertebral column or spine. Spine changes in size and shape due to changes in environmental factors, health, and aging. A healthy vertebra has an anteroposterior curve, but malformations from normal cervical vertebrae, thoracic kyphosis, and lumbar vertebrae can cause pain, discomfort, and difficulty. This condition can be exacerbated by herniated discs and can cause nerve damage.

비정상적인 척추 곡선의 다양한 원인과 치료로부터 수술까지 다양한 치료 선택이 있다. 수술의 목적은 통상적으로 척추의 만곡부에 있는 고형 융합이다. 골유합은, 척추 수술에 뼈이식이 추가되고, 척추뼈와 이식된 뼈가 서서히 치유되어 단단한 뼈덩어리를 형성하도록 함으로써 달성된다. 대안적으로, 통상 척추골을 이격하고 융합하기 위하여 골 접목을 포함하는 척추 케이지가 사용된다. 뼈 접목은 뼈 은행이나 환자 자신의 엉덩이 뼈에서 올 수 있다. 척추는 실질적으로 계장화 도구와 기술을 통해 금속봉과 후크, 와이어 또는 나사로 바르게 될 수 있다. 융합이 치유할 기회를 가질 때까지, 봉 또는 때때로 버팀 쇠 또는 캐스트가 적소에서 홀딩된다.There are various treatment options from the various causes of abnormal spinal curves and from surgery to surgery. The purpose of the surgery is usually a solid fusion at the curve of the spine. Bone union is achieved by adding a bone graft to the spinal surgery and gradually healing the vertebrae and implanted bones to form a solid bone mass. Alternatively, a vertebral cage including a bone graft is usually used to separate and fuse the vertebrae. Bone grafting can come from the bone bank or from the patient's own hip bone. The vertebrae can be practically straightened with metal rods and hooks, wires or screws through instrumentation tools and techniques. Until the fusion has an opportunity to heal, the rod or occasionally the staple or cast is held in place.

시스템의 다양한 특징은 특히 이하의 특허 청구 범위에 기재된다. 본원에서 실시예들은 첨부된 도면과 함께 다음 설명을 참조하여 이해될 수 있다:Various features of the system are specifically set forth in the following claims. Embodiments herein may be understood by reference to the following description, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:

도 1은 일 실시예에 따른 척추 정렬 시스템을 도시하고;
도 2는 일 실시예에 따른 척추 정렬을 나타내는 유저 인터페이스와 투상도를 도시하며;
도 3은 일 실시예에 따른, 척추 정렬 시스템의 완드와 수신기를 도시하고;
도 4는 일 실시예에 따른, 척추 정렬을 측정하기 위한 다중 센서화된 장치를 도시하며;
도 5는 일 실시예에 따른, 척추 매개 변수를 측정하기 위해 센서화된 배치를 도시하고;
도 6은 일 실시예에 따른, 척추 조건을 측정하기 위한 여러 센서들의 위치를 도시하며;
도 7은 일 실시예에 따른, 센서화된 척추 기구를 도시하고;
도 8은 일 실시예에 따른, 통합된 센서화 척추 기구를 도시하며;
도 9는 척추 구성요소들을 갖춘 인서트 기구로서 비한정적인 예를 도시하고;
도 10은 일 실시예에 따른, 매개 변수 감지를 위해 척추 사이에 위치하는 척추 기구를 도시하며;
도 11은 일 실시예에 따른, 도 10의 센서화된 척추 기구의 사시도를 나타내는 유저 인터페이스를 도시하고;
도 12는 일 실시예에 따른, 척추뼈들 사이에 위치하여 추간 위치와 하중을 감지하는, 센서화된 척추 기구를 도시하며;
도 13은 일 실시예에 따른, 도 12의 센서화된 척추 기구를 나타내는 유저 인터페이스의 사시도를 도시하고;
도 14는 일 실시예에 따른, 척추 케이지의 배치를 위한 센서화된 척추 인서트 기구를 도시하며;
도 15는 일 실시예에 따른, 도 14의 센서화된 척추 인서트 기구를 나타내는 유저 인터페이스의 사시도를 도시하고;
도 16은 예시적인 실시예에 따른 척추 기구의 구성요소의 블록도이며;
도 17은 예시적인 실시예에 따른 단거리 원격 측정을 위한 예시적인 통신 시스템의 도면이며;
도 18은 예시적인 실시예에 따른 측정 및 보고를 위한 통신 네트워크를 도시하며;
도 19는 실행될 때, 한 세트의 명령이 기계가 본 명세서에 개시된 하나 이상의 방법을 수행하도록 유발할 수 있는 컴퓨터 시스템의 형태로 하는 기계의 예시적인 개략도를 도시한다.
1 illustrates a spinal alignment system in accordance with one embodiment;
2 illustrates a user interface and a projection view illustrating a spinal alignment according to one embodiment;
3 illustrates a wand and receiver of a spinal alignment system, according to one embodiment;
Figure 4 illustrates a multiple sensored device for measuring spinal alignment, in accordance with one embodiment;
Figure 5 illustrates a sensored arrangement for measuring spinal parameters, according to one embodiment;
Figure 6 illustrates the location of various sensors for measuring spinal conditions, according to one embodiment;
Figure 7 illustrates a sensorized spinal instrument, according to one embodiment;
Figure 8 illustrates an integrated sensorized vertebral instrument, according to one embodiment;
Figure 9 shows a non-limiting example as an insert mechanism with spine components;
10 illustrates a spinal instrument positioned between the vertebrae for parameter sensing, according to one embodiment;
Figure 11 illustrates a user interface illustrating a perspective view of the sensorized vertebral instrument of Figure 10, in accordance with one embodiment;
Figure 12 illustrates a sensorized spinal instrument positioned between vertebrae and sensing an intervertebral position and load, according to one embodiment;
Figure 13 shows a perspective view of a user interface representing the sensorized spinal instrument of Figure 12, in accordance with one embodiment;
Figure 14 illustrates a sensored vertebra insert mechanism for placement of a vertebrae cage, according to one embodiment;
Figure 15 shows a perspective view of a user interface showing the sensored vertebra insert mechanism of Figure 14, in accordance with one embodiment;
16 is a block diagram of the components of a spinal instrument according to an exemplary embodiment;
17 is a diagram of an exemplary communication system for short range telemetry in accordance with an exemplary embodiment;
18 shows a communication network for measurement and reporting in accordance with an exemplary embodiment;
19 illustrates an exemplary schematic diagram of a machine, when executed, in the form of a computer system in which a set of instructions can cause the machine to perform one or more of the methods described herein.

본 명세서는 신규한 것으로 간주되는 본 발명의 실시예들의 특징을 정의하는 청구범위로 종료하지만, 이는 방법, 시스템 및 다른 실시예들이 동일한 참조 번호가 이월되는 도면과 함께 이하의 설명을 고려하면 더욱 잘 이해될 것으로 믿어진다.While the specification concludes with claims defining the features of embodiments of the invention that are regarded as novel, it is to be understood that the method, system and other embodiments are better understood when taken in conjunction with the following description, It is believed to be understood.

요구되는 바와 같이, 본 발명의 방법 및 시스템의 상세한 실시예들이 본원에 개시된다. 그러나 여러 가지 형태로 실시될 수 있는 개시된 실시예들은 단지 예시적인 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 본원에 개시된 특정 구조 및 기능 세부 사항은 제한으로서 해석되지 않고, 단지 청구범위를 위한 기초로서 다양하게 거의 모든 적절한 자세한 구조에 본 발명의 실시예들을 사용하는 것을 당업자에게 교시하기 위한 대표적인 기초로서 해석되어야 한다. 또한, 본원에 사용된 용어 및 구문들은 제한하려는 것이 아니라, 본원 실시의 이해할 수 있는 설명을 제공하는 것이다.As required, detailed embodiments of the method and system of the present invention are disclosed herein. However, it should be understood that the disclosed embodiments, which may be embodied in various forms, are illustrative only. Accordingly, the specific structures and functional details disclosed herein are not to be interpreted as limiting, but merely as a representative basis for teaching those skilled in the art the use of the embodiments of the present invention in variously nearly all suitable detailed structures as a basis for the claims Should be interpreted. In addition, the terms and phrases used herein are not intended to be limiting, but rather to provide an understandable description of the practice of the invention.

대체로, 본 발명의 실시예들은 척추하중 및 위치를 감지하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 척추 측정 시스템은 수신기와, 시각적으로 위치 정보를 표시하는 원격 디스플레이에 연결된 복수의 완드로 구성된다. 완드는 척추뼈 상에 배치되거나, 척추뼈에 접촉되어 척추 정렬의 다양한 측면을 알려준다. 위치 정보는 완드와 이에 대응하는 척추 뼈의 방위와 위치를 식별한다. 상기 시스템은 외과 수술중에 전체의 정렬에 더하여 척추 움직임을 추적하는 기능을 제공한다. 이 시스템은 수술 절차 중에 파악된 위치 정보와, 수술전에 척추 상태와 관련하여 사전에 기록된 위치 데이터에 대응하여 수술중에 척추 교정 사항들을 제안하고 표시할 수 있다.In general, embodiments of the present invention are directed to systems and methods for sensing spinal loads and positions. The spinal measurement system consists of a receiver and a plurality of wands connected to a remote display that visually displays position information. The wand is placed on the vertebra bone or contacts the vertebra bone to reveal various aspects of the spinal alignment. The position information identifies the orientation and position of the wrist and corresponding spine bones. The system provides the ability to track spinal motion in addition to total alignment during surgical operations. The system can propose and display the chiropractic items during surgery corresponding to the position information obtained during the surgical procedure and the pre-recorded position data related to the spinal condition prior to surgery.

척추 측정 시스템은 또한, 전반적인 척추 정렬과 함께 척추 상의 하중의 힘을 평가하는 하중 균형 및 정렬 시스템을 포함한다. 이 시스템은 전자 조립체와, 척추 공간 안이라는 것을 명확하게 할 수 있는 센서화된 헤드 조립체를 갖는 척추 기구를 포함한다. 이 센서화된 헤드는 척추 사이에 삽입되어, 힘, 압력, 방위, 그리고 가장자리 하중 등의 척추 상태를 알려준다. 상기 센서화된 헤드와 함께 사용되는 GUI는, 척추 기구가 외과 수술 절차 중에 척추 간의 공간에 배치될 때, 척추 기구가 척추 몸체에 대해 상대적으로 어디에 위치하는지를 표시한다. 시스템은 감지된 하중과 인서트 결정된 궤적을 따라서 선택적인 정렬, 회전 및 삽입 각도를 포함하는 위치 파라미터의 관점에서 최적의 보철의 크기와 배치를 보고할 수 있다.The spinal measurement system also includes a load balancing and alignment system that evaluates the force of the load on the vertebrae with the overall spinal alignment. The system includes an electronic assembly and a spinal instrument having a sensorized head assembly that can clearly be in the spinal space. This sensorized head is inserted between the vertebrae to indicate the state of the spine, such as force, pressure, bearing, and edge load. The GUI used with the sensorized head indicates where the spinal instrument is positioned relative to the vertebral body when the spinal instrument is placed in the space between the vertebrae during the surgical procedure. The system can report the size and placement of the optimal prosthesis in terms of position parameters, including selective alignment, rotation, and angle of insertion along the sensed load and insert determined trajectory.

척추 케이지 또는 척추경 나사와 같은 척추골 구성요소를 삽입하기 위한 하중 밸런스 및 정렬 시스템을 구비한 인서트 기구는 또한 본 명세서에 제공된다. 이전에 포착된 파라미터 측정의 관점에서 시스템은 체크될 수 있으며, 삽입 동안 기구가 에지 하중인지를 보고할 수 있다. 이는 척추골 구성요소를 가진 인서트 기구의 추적을 도시하며, 위치 및 하중 감지 파라미터에 기초하여 시각적 안내 및 피드백을 제공한다. 시스템은 그 정렬과 위치가 또한 3D로 모델링 되는 하나 이상의 척추체들에 관련하여 인서트 기구의 3차원(3D)추적을 도시한다.An insert mechanism having a load balance and alignment system for inserting a vertebra component such as a spinal cage or pedicle screw is also provided herein. From the perspective of previously acquired parameter measurements, the system can be checked and can report whether the instrument is an edge load during insertion. This illustrates the tracking of the insert mechanism with the vertebral component and provides visual guidance and feedback based on position and load sensing parameters. The system shows three dimensional (3D) tracking of the insert mechanism in relation to one or more vertebrae whose alignment and position are also modeled in 3D.

도 1은 비한정적인 실시예에서의 척추 정렬 시스템(100)을 도시한다. 이 시스템(100)은 완드(103)와, 원격 시스템(105)에 통신 가능하게 연결된 수신기(101)로 구성된다. 통상, 하나 이상의 완드는 수신기(101)와 통신하여, 척추 영역에 대한, 방위, 회전, 각도, 및 장소 중 하나를 포함하는 위치 정보를 측정한다. 수신기(101)는 막대 부재(103)에 관한 위치 정보 또는 데이터(107)를 원격 시스템(105)에 전송한다. 상기 위치 정보는 척추(112)의 정렬(또는 소정의 곡률)을 평가하는 데에 사용되는 방위 및 변환 데이터(translation data)를 포함한다. 상기 원격 시스템(105)은 그래픽 유저 인터페이스(GUI, 107)를 제공하는 휴대용 또는 모바일 워크 스테이션이다. 상기 GUI(107)은 척추(112)를 나타내고, 위치 정보의 관점에서 척추 정렬을 알려주는 워크 플로(workflow)를 포함한다. 일 예로서,유저 인터페이스는 수술후의 목표 배향상태(113)에 대하여 현재의 척추뼈의 배향상태(114)를 보여준다.FIG. 1 illustrates a spinal alignment system 100 in a non-limiting embodiment. The system 100 is comprised of a wand 103 and a receiver 101 communicatively coupled to the remote system 105. Typically, one or more wands communicate with the receiver 101 to measure positional information, including orientation, rotation, angle, and location, for the vertebral region. The receiver 101 transmits position information or data 107 about the rod member 103 to the remote system 105. The location information includes orientation and translation data used to evaluate alignment (or a predetermined curvature) of the vertebrae 112. The remote system 105 is a portable or mobile workstation that provides a graphical user interface (GUI) 107. The GUI 107 represents the spine 112 and includes a workflow that informs the spine alignment in terms of location information. As an example, the user interface shows the current state of the vertebral bone orientation 114 relative to the post-operative goal orientation state 113. [

정렬 시스템(100)은 수술 전에 또는 수술 동안 포착된 3차원(3D)영상(예를 들어, 부드러운 조직) 및 3D 모델(예를 들어, 뼈)을 제공하는 서버(125)와 같은 데이터베이스(123)시스템에 통신으로 결합될 수 있다. 3D 영상 및 모델은 상대 위치 및 정렬을 설정하도록 위치 정보와 함께 사용될 수 있다. 서버(125)는 인근 근접하여 또는 원격으로 인터넷(121)을 통해 접근할 수 있다. 하나의 예로서, 서버(125)는 3차원 척추와 척추골 모델을 제공한다. CAT 스캐너(도시되지 않음)는 신체의 선택된 부분의 일련의 단면 x-레이 이미지의 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 컴퓨터가 스캐너를 작동시키고, 결과적인 영상은 인체의 슬라이스를 나타낸다. 서버(125)는 슬라이스로부터 3차원(3D)모델을 생성한다. 서버(125)는 자기 공명 영상(MRI) 스캐너(도시되지 않음)로부터 발생 된 3차원 모델을 또한 제공할 수 있다. 서버(125)는 장치 X-레이 소스(도시되지 않음) 및 형광 스크린의 사용을 통해 척추 측정 시스템(100)에 대하여 환자의 내부 구조의 실시간 동화상을 제공하도록 형광 투시 이미지를 또한 지원할 수 있다.The alignment system 100 includes a database 123 such as a server 125 that provides three-dimensional (3D) images (e.g., soft tissue) and 3D models (e.g., bones) Lt; RTI ID = 0.0 > system. 3D images and models can be used with position information to set relative positions and alignments. The server 125 may access the Internet 121 near or remotely nearby. As one example, the server 125 provides a three-dimensional spine and vertebral model. A CAT scanner (not shown) may be used to generate a series of cross-sectional x-ray images of a selected portion of the body. The computer activates the scanner, and the resulting image represents a slice of the human body. The server 125 creates a three-dimensional (3D) model from the slice. The server 125 may also provide a three-dimensional model generated from a magnetic resonance imaging (MRI) scanner (not shown). The server 125 may also support the fluoroscopic image to provide real-time motion pictures of the patient's internal structure to the spinal measurement system 100 through the use of a device X-ray source (not shown) and a fluorescent screen.

척추 정렬 시스템(100)은 전체의 정렬 및, 기구(예를 들면 , 완드(103) 및 수신기(101)) 방위에 더하여, 고립된 척추의 움직임을 추적할 수있는 능력에 대해 알려준다. 상기 수신기(101)는 특정 척추뼈에서, 그리고 척추(112)와 나란한 완드(103)의 위치를 정확하게 추적하여 위치 정보를 측정한다. 수신기(101)가 천골(sacrum)에 (예를 들어, 핀고정, 나사고정, 부착에 의해) 연결된 것으로 나타나 있다. 그러나, 수신기(101)는 척추의 척추뼈와 나란하다면 어디에 위치해도 된다. 대안적으로, 수신기(101)는 척추(112) 근처의 스탠드에 장착될 수 있다. 상기 완드(103)와 수신기(101)는 센서화된 장치로서, 초음파 센서, 광학 센서, 또는 전자기 센서를 통해 자신의 위치를 송신할 수 있다. 이 실시예에서, 완드(103) 및 수신기(102)는 초음파 변환기(ultrasonic transducer)를 활용하고, 가시선 장치(line of sight device)이다. 상기 센서들은 막대 부재의 끝단에서 떨어진 막대 부재의 외부에 장착되거나, 또는 일부 경우에서는 완드의 끝단 안에 장착된다. 상기 완드(103)는 손으로 파지되거나, 또는 기계적 조립체를 통해 척추에 부착될 수 있다. 일 실시예에서, 모든 정렬 측정을 생성하기 위한 구성요소(예를 들면 수신기(101) 및 완드(103))는 수술실의 무균 부위(sterile field, 109) 내에 상주한다. 무균 부위(109)는 수술 부위라고도 한다. 보통, 원격 시스템(105)은 수술실의 무균 부위(109)의 바깥에 있다. 무균 부위 내에서 사용되는 구성 요소(109)는 일회용으로 설계된다. 이 실시예에서, 완드(103) , 수신기(102) , 또는 이 둘 모두는 수술중에 사용된 뒤에 폐기된다.The spinal alignment system 100 informs about the overall alignment and the ability to track the motion of an isolated vertebra, in addition to the orientation of the instrument (e.g., wand 103 and receiver 101). The receiver 101 accurately measures the positional information by tracking the position of the wand 103 along with the vertebrae 112 and the vertebrae 112. Receiver 101 is shown connected to the sacrum (e.g., by pinning, screwing, attaching). However, the receiver 101 may be located anywhere alongside the vertebral bones of the vertebrae. Alternatively, the receiver 101 may be mounted to a stand near the vertebrae 112. The wand 103 and the receiver 101 are sensored devices capable of transmitting their positions via an ultrasonic sensor, an optical sensor, or an electromagnetic sensor. In this embodiment, the wand 103 and the receiver 102 utilize an ultrasonic transducer and are a line of sight device. The sensors are mounted on the outside of a rod member that is remote from the end of the rod member, or in some cases, are mounted within the end of the wand. The wand 103 may be gripped by hand or attached to the vertebra via a mechanical assembly. In one embodiment, the components (e.g., receiver 101 and wand 103) for generating all alignment measurements reside within a sterile field 109 of the operating room. The sterile site 109 is also referred to as the surgical site. Usually, the remote system 105 is outside the sterile section 109 of the operating room. The component (109) used in the aseptic area is designed for disposable use. In this embodiment, the wand 103, the receiver 102, or both are discarded after being used during surgery.

초음파 센서 장치의 일례가, 2007년 3월 7일 출원되었고, 발명의 명칭이 "3차원 감지 방법 및 장치"인 미국 특허출원 제11/683,410호에 개재되어 있으며, 그 전체 내용은 인용되어 여기에 통합된다. 광학 센서의 일례로서 광 추적용으로 수신기(101)상에 구비된 고속 카메라 부재에 대응하여 완드(103) 상에 구비된 3개 또는 4개의 활성 IR 반사기를 포함하거나, 또는 대안적으로 입사광의 각도를 검지한 다음 완드의 위치를 삼각측량(triangulate)하는 광전 다이오드(photo-diode)부재를 포함한다. 전자기센서의 일례로서, 수신기(103)상에서의, 생성 자기장의 강도 변화를 평가함에 의해 그 공간 위치가 측정되는, 완드상의 금속구(metallic sphere)의 포함한다.An example of an ultrasonic sensor device is filed on March 7, 2007, and is filed in U. S. Patent Application No. 11 / 683,410 entitled " 3D Detection Method and Device ", the entire contents of which are incorporated herein by reference . As an example of an optical sensor, includes three or four active IR reflectors provided on the wand 103 corresponding to a high speed camera member provided on the receiver 101 for tracking light, or alternatively, And a photo-diode member that triangulates the position of the wand. As an example of an electromagnetic sensor, it includes a metallic sphere on the wand, on which the spatial position is measured by evaluating the change in intensity of the generated magnetic field on the receiver 103.

물리적 시스템 또는 인체 내의 관심 대상의 많은 물리적 파라미터는 에너지파 또는 펄스의 특징에서의 변화를 평가하는 것에 의해 측정될 수 있다. 한 예로서, 변경 매체를 통해 전파하는 에너지파 또는 펄스의 체류 시간 또는 형상의 변화는 매체 상에서 작용하고 변화를 일으키는 힘을 결정하도록 측정될 수 있다. 매체의 에너지파 또는 펄스의 전파 속도는 매체의 물리적 변화에 의해 영향을 받는다. 관심 대상의 물리적 파라미터 또는 파라미터들은 하중, 힘, 압력, 변위, 밀도, 점도 및 국지적 온도의 측정을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 이러한 파라미터는 인체, 기구, 장비, 기타 기계적인 시스템상에 또는 내에 위치된 무선 감지 모듈에 의해 정렬, 정렬, 방향 또는 위치뿐만 아니라 축 또는 축들의 조합을 따르는 움직임, 회전, 또는 가속도에 대한 에너지 펄스 또는 파동의 전파 시간의 변화를 측정하는 것에 의해 평가될 수 있다. 대안적으로, 관심 대상의 측정은 몇 가지 예를 들어 필름 센서, 기계적 센서, 고분자 센서, MEMS 장치, 스트레인 게이지, 압전 저항성 구조 및 용량성 구조를 사용하여 취해질 수 있다. Many physical parameters of a physical system or object of interest within the human body can be measured by evaluating changes in the characteristics of the energy waves or pulses. As an example, a change in the residence time or shape of an energy wave or pulse propagating through the change medium can be measured to determine the force acting on the medium and causing the change. The energy wave of the medium or the propagation speed of the pulse is influenced by the physical change of the medium. Physical parameters or parameters of interest include, but are not limited to, measurements of load, force, pressure, displacement, density, viscosity and local temperature. These parameters may include energy pulses for movement, rotation, or acceleration along an axis, axis, or combination of axes, as well as alignment, alignment, direction or position, by a wireless sensing module located on or within a human body, instrument, Or by measuring the change in the propagation time of the wave. Alternatively, measurements of interest can be taken using film sensors, mechanical sensors, polymer sensors, MEMS devices, strain gauges, piezo resistive structures, and capacitive structures, for example.

도 2는 비한정적인 실시예에서 척추정렬과 투상도를 나타내는 시스템(100)의 그래픽 유저 인터페이스(GUI, 150)를 도시한다. 상기 투상도는 도 1의 수술 절차와 시스템 장치의 입체 시각화를 제공하는 것으로, 실시간으로 정량적 측정을 표시한다. 각각의 투상도는, 중첩된 척추의 정렬 정보로서 상이한 관점에서 척추를 나타내도록 개별적으로 구성된다. 제1 투상도(210)는 시상도(즉, 전후방)를 나타낸다. 제2 투상도(230)는 관상도(즉, 좌우)를 나타낸다. 시상도 및 관상도는 충분한 공간 정보를 제공하여 단 두 개의 투영도로서 척추의 정렬을 시각화할 수 있다. 투영도는 상이한 보기 각도와 씬 그래프(scene graph)로 정의될 수 있다.FIG. 2 illustrates a graphical user interface (GUI) 150 of the system 100 showing spinal alignment and projection in a non-limiting embodiment. The projection view provides stereoscopic visualization of the surgical procedure and system device of FIG. 1 and displays quantitative measurements in real time. The respective projection views are individually configured to represent the vertebrae from different viewpoints as alignment information of the overlapping vertebrae. The first projective figure 210 represents the sagittal plane (i.e., front and rear). And the second projective figure 230 represents the corrugation (i.e., left and right). Sagittal and coronal views provide sufficient spatial information to visualize the alignment of the spine as only two projections. Projections can be defined with different viewing angles and scene graphs.

일례로서, 의사는 완드(103)를 파지하여, 예를 들어, 척추 측만증 상태의 심각도(또는 교정)를 측정하기 위해 척추의 윤곽을 추적할 수 있다. 이는 수술에 앞서 환자를 세운 채로 환자의 자세와 척추 만곡의 징후를 제공한다. 의사는 완드를 파지하고 척추의 윤곽을 따라간다. GUI(108)는, 추적 중에 완드(103)로 파악된 위치 정보로부터 척추 윤곽을 시각적으로 나타낸다. 그런 다음, 정렬 각도가 첫 번째 순서 통계 및 형상으로부터 계산된다(예컨대, 각도 지점 R, P1, 및 P2를 참조하되, R은 기준 정렬이고, P1은 수신기(101)의 위치이며, P2는 완드(103)에 의해 등록된 지점이다). 정렬 각도는 척추 정렬의 오프셋을 나타내고, 또한, 평면도에 투상된 경우, 시상 평면 및 관상 평면상의 편차 에러(deviation error)를 나타낸다. 그런 다음, GUI(108)는 필요한 보상 교정을 보여준다. 현재의 예에서, 예를 들면, 라인(152)과 라인(154)간의 시상 편차각도를 보정하도록 표시 박스(146)에 전방으로 +4cm의 변위가 필요하다고 보여주고, 라인(158) 및 라인(156)간의 관상 편차각도를 보정하도록 표시 박스(148)에 우측으로 +2cm의 변위가 필요하다는 것을 보여준다. 이로써 의사에게, 수술 정렬 교정을 위한 최소한의 시각 정보가 제공된다.As an example, a physician may grasp the wand 103 to track the contours of the spine to measure, for example, the severity (or correction) of a scoliosis condition. This provides the patient with posture and signs of vertebral flexion with the patient standing prior to surgery. The doctor grasps the wand and follows the contours of the spine. The GUI 108 visually represents the spine contour from the position information identified as wand 103 during tracking. Then, an alignment angle is calculated from the first order statistics and shape (e.g., with reference to angle points R, P1, and P2, where R is the reference alignment, P1 is the position of the receiver 101, 103). ≪ / RTI > The alignment angle represents the offset of the spinal alignment and also, when projected on a plan view, a deviation error on the sagittal and coronal planes. The GUI 108 then displays the required compensation calibration. In the current example, it is shown that a displacement of + 4 cm forward is required in the display box 146 to compensate for the sag deflection angle between line 152 and line 154, 156 to the right of the display box 148 so as to correct the coronal deviation angle. This provides the physician with minimal visual information for surgical alignment correction.

대안적으로, 급속 지점등록 방법이 척추 정렬의 평가에 사용될 수 있다. 지점 등록 방법은 의사로 하여금 최소한의 등록으로서 신속하게 척추 정렬의 평가를 가능하게 한다. 사용자는 완드를 파지하고, 척추뼈상에 점을 찍고 클릭을 하여 점곡선을 생성하면, 이것은 선으로 변환된다. 제1 단계 A에서, 수신기(101)가 고정 위치, 예를 들어 수술대 근처 스탠드 상에 배치된다. 대안적으로, 수신기(101)는 도 1에 도시된 바와 같이 천골에 견고하게 핀고정된다. 제2 단계 B에서, 외과 의사가, 완드(103)의 끝단으로 기준 뼈상에서 세 개 이상의, 천골상의 후장골릉(posterior iliac crest) 또는 등쪽 표면에 나란한 지점들과 같은 해부학적 특징을 식별한다. 상기 시스템(100)은, 예컨대, 수신기(101) 원점을 기준으로 <x,y,z>직교 좌표계에서, 등록된 완드 끝단의 공간 위치로부터 기준 뼈 방위를 측정한다. 그런 다음, 상기 시스템(100)은 이미지 서버(125)로부터 관련 3D 모델 척추 구성요소(예를 들면, 천골, 척추 등)를 검색하고, 이것을, 상기 기준 뼈 방위에 따라 적절한 배율 및 방위(모핑 및 워핑)로서 GUI(108)에 표시한다. 일단 3D 모델의 등록이 완료되면, 환자가 고정되어 있는 동안, 의사는 이어지는 제 3 단계 C에서, 예를 들면 경추(C1-C7)와 같은 척추 하나를 등록한다. 그런 다음, 시스템(100)은 기준 뼈에 대한 로컬 좌표계를 생성하고, 곡선과 선분을 생성하며, 도 2에 도시된 바와 같은 전체 정렬을 보여주기에 충분한 등록 지점을 갖는다. 척추 정렬이 척추의 소정의 곡률 또는 직진도의 관점에서 보여지는데, 예를 들어, (수술 전 계획시) 요구된 라인(154)에 대한 라인(152)을 나타낸다.Alternatively, a rapid point registration method may be used to evaluate the spinal alignment. The branch registration method allows the physician to quickly evaluate the spinal alignment as a minimum registration. When the user grasps the wand, creates a point curve by clicking on the spine bone and clicking, it is converted to a line. In the first step A, the receiver 101 is placed in a fixed position, for example on a stand near the operating table. Alternatively, the receiver 101 is securely pinned to the sacrum as shown in Fig. In a second step B, the surgeon identifies anatomical features such as three or more posterior iliac crest on the reference bone at the end of the wand 103, or points parallel to the dorsal surface. The system 100 measures the reference bone orientation from the spatial position of the registered wand tip, e.g., in the <x, y, z> orthogonal coordinate system with respect to the receiver 101 origin. The system 100 then retrieves the relevant 3D model spine components (e.g., sacrum, vertebrae, etc.) from the image server 125 and converts it to appropriate magnification and orientation Warping &quot;). Once the registration of the 3D model is complete, while the patient is stationary, the physician registers a spinal column, such as the cervical spine (C1-C7), in a subsequent third step C. The system 100 then has a registration point sufficient to create a local coordinate system for the reference bone, create curves and line segments, and show the overall alignment as shown in FIG. Spinal alignment is seen in terms of the desired curvature or straightness of the vertebra, for example, line 152 for the required line 154 (pre-operative planning).

도 3은, 완드(103) 및 수신기(101)의 비한정적인 실시예를 도시한 것으로, 비록 모든 구성요소의 도시가 필요하지 않지만, 필요한 기능에 따라 더 적은 구성요소들이 사용될 수 있다. 수신기(101)과 완드(103)와, 이들 간의 수술 통신 모드는, 2010년 10월 8일에 출원되고, 발명의 명칭이 "센서 피드백을 제공하는 항법장치"인 미국 특허출원 제12/900,662호에 개재되어 있으며, 그 전체 내용은 인용되어 여기에 통합된다. 요약하면, 현재 치수는 거리상 대략 2m를 상한으로, 1밀리미터 이하의 공간 정확도(<1㎜)로서 비접촉 추적을 가능하게 한다. 이들 장치는 다양한 기능(예를 들어, 휴대형, 개체 장착형)을 지원하도록 구성될 수 있으며, 어느 것도 아래에 설명된 수치로 제한되지 않는다.FIG. 3 illustrates a non-limiting embodiment of wand 103 and receiver 101, although fewer components may be used depending on the functionality required, although not all components are shown. The receiver 101 and the wand 103 and the surgical communication mode therebetween are described in U.S. Patent Application No. 12 / 900,662, filed October 8, 2010, entitled " Navigation Device Providing Sensor Feedback & , The entire contents of which are incorporated herein by reference. In summary, current dimensions allow noncontact tracking with a spatial accuracy of less than 1 millimeter (<1 mm), with an upper limit of approximately 2 meters in distance. These devices may be configured to support various functions (e.g., portable, object-mounted), and are not limited to the numerical values set forth below.

완드(103)는 대략 10cm의 폭과, 2cm 깊이의 크기 치수를 갖는 휴대 장치로서, 18cm에서 20cm까지의 연장 길이를 갖는다. 상술한 바와 같이, 완드(103)는 예를 들어 객체의 윤곽 또는 표면에 나란하게 관심 지점(지점 A, B, C 참조)을 등록할 수 있는데, 유저 인터페이스(도 1의 GUI(107)에 표시될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 완드(103) 및 수신기(101)는 초음파, 적외선, 및 전자기 센서를 통해 통신하여, 서로에 대한 상대적인 위치 및 방위를 측정할 수 있다. 가속도계를 통합한 다른 실시예는 추가로 위치 정보를 제공한다.The wand 103 is a portable device having a width of approximately 10 cm and a size dimension of 2 cm deep and has an extension length of 18 cm to 20 cm. As noted above, the wand 103 may register points of interest (see points A, B, C) parallel to, for example, the contour or surface of the object, The wand 103 and the receiver 101 may communicate via ultrasonic, infrared, and electromagnetic sensors to measure the relative position and orientation with respect to each other, as described below. The example provides additional location information.

완드(103)는 센서(201-203)와 완드의 끝단(207)을 포함한다. 센서에는 초음파 센서, 마이크로 전자 기계 소자(MEMS) 마이크, 전자석, 광학 요소(예를 들면, 적외선, 레이저) , 금속성 객체 또는, 신체의 움직임을 전압 또는 전류와 같은 전기 신호로 변환 또는 반송하는 그외의 변환기가 있다. 이들은 자체 전원 신호를 전송하는 자동 소자(active element)이거나, 반사적이거나 검출가능한 자기 특성을 나타내는 수동 소자(passive element)이다.The wand 103 includes sensors 201-203 and an end 207 of the wand. The sensor may include an ultrasound sensor, a microelectromechanical device (MEMS) microphone, an electromagnet, an optical element (e.g. infrared, laser), a metallic object, or any other device that converts or transports body movements into electrical signals such as voltage or current There is a converter. These are either active elements that transmit their own power signals, or passive elements that exhibit reflective or detectable magnetic properties.

일 실시예에서, 완드(103)는, 그 각각이 공기 중으로 초음파 신호를 송신하는 세 개의 초음파 송신기(201-203)와, 이 세 개의 초음파 송신기(201-203)로의 구동 신호를 생성하여 초음파 신호를 생성하는 컨트롤러(또는 전자 회로)(214)와, 사용자의 입력치를 받아 근거리 위치 측정 및 정렬 측정을 행하는 유저 인터페이스(218)(예를 들면 , 버튼)와, 사용자의 입력치를 중계하고 타이밍 정보를 수신하여 전자 회로(214)를 제어하는 통신 모듈(216), 그리고 완드(103)상의 전자 회로(218) 및 관련 전자 장치에 전원을 공급하는 배터리(218)로 이루어진다. 상기 컨트롤러(214)는 초음파 송신기(201-203)를 작동시키도록 연결된다. 송신기(201-203)는 컨트롤러(214)에 의한 지시에 대응하여 센서 신호를 송신한다. 완드(103)에는 도시된 것보다 많거나 적은 구성요소들이 들어가는데, 특정 구성 요소의 기능성은 통합된 장치로서 공유된다.In one embodiment, the wand 103 includes three ultrasonic transmitters 201-203 each of which transmits an ultrasonic signal into the air, and a drive signal to the three ultrasonic transmitters 201-203 to generate an ultrasonic signal A user interface 218 (for example, a button) for performing close-up position measurement and alignment measurement in response to a user's input value, and a controller A communication module 216 for receiving and controlling the electronic circuitry 214 and a battery 218 for supplying power to the electronic circuitry 218 and the associated electronic device on the wand 103. The controller 214 is connected to operate the ultrasonic transmitters 201-203. The transmitter 201-203 transmits a sensor signal in response to an instruction from the controller 214. [ The wand 103 contains more or fewer components than are shown, wherein the functionality of a particular component is shared as an integrated device.

추가적인 송신기 센서는 입체적인 센싱을 위한 과도 측정 시스템(over-determined system)을 제공하도록 포함될 수 있다. 일례로서, 각 초음파 변환기는 개별적인 송수신기능을 행할 수 있다. 이러한 초음파 센서의 일례는 미국 특허 제7,725,288호에 개재되어 있고 그 전체 내용은 인용되어 여기에 통합된다. 초음파 센서는, 파형을 구성하고 형상화하기 위한, 사용자 정의의 변환기의 물리적 특성에 따라 펄스 형상의 파형을 전송할 수 있다.Additional transmitter sensors may be included to provide an over-determined system for stereoscopic sensing. As an example, each ultrasonic transducer can perform a separate transmission / reception function. An example of such an ultrasonic sensor is disclosed in U.S. Patent No. 7,725,288, the entire contents of which are incorporated herein by reference. The ultrasonic sensor can transmit a pulse-shaped waveform according to the physical characteristics of the user-defined transducer to construct and shape the waveform.

완드의 끝단(207)은 3차원 공간에서의 구조물, 예를 들어 조립체, 물건, 기구, 또는 지그 상에 관심 지점을 식별하지만, 이들에 한정되지 않는다. 상기 끝단은 3차원 공간에서의 그 공간 위치가, 교차하는 단부(cross end)에 배치된 세 개의 초음파 송신기(201-203)에 의해 확립되기 때문에 센서를 필요로 하지 않는다. 그러나, 끝단의 센서(219)는 끝단(207)에 통합되어 초음파 기능(예를 들어 , 구조의 경계, 깊이 등) 또는 접촉에 기초한 검출을 제공한다. 이 경우, 끝단(207)은 접촉 센서로 되어 물리적 행동에 반응하는 지점을 등록하는데, 예를 들어, 해부학적 또는 구조적 위치에 끝단을 접촉시킨다. 끝단은 이러한 조사 목적을 위해 기계적 또는 작동 스프링 조립체로 이루어질 수 있다. 또 다른 장치에서는 용량 접촉단(capacitive touch tip)이나 정전 조립체(electrostatic assembly)를 포함하여 접촉을 등록한다. 완드의 끝단(207)은 교환 가능한 분리식, 또는 멀티 헤드 스타일러스 팁(multi-headed stylus tip)을 포함하여, 송신기(201-203)가 수신기(101)와 함께 가시선에 남아 있는 동안(도 1 참조), 완드의 끝단에 의한 해부학적 특징의 식별이 가능하게 된다. 이들 스타일러스 끝단은 직각이거나 굽어있으며, 그렇지 않고 뾰족한 끝으로 찌르는 외곽형상이면 위치에 접촉하기 어렵다. 이로써, 손에 파지된 완드로서 그 끝단(207)을 통해, 구조, 뼈 또는 지그 상의 (해부학) 특징과 같은 관심 지점을 식별하는 것이 가능하게 된다.The tip 207 of the wand identifies, but is not limited to, a point of interest on a structure, e.g., an assembly, object, instrument, or jig in a three-dimensional space. The end does not require a sensor since its spatial position in the three-dimensional space is established by the three ultrasonic transmitters 201-203 located at the crossing end. However, the end sensor 219 is integrated at the end 207 to provide detection based on ultrasound functionality (e.g., boundary, depth, etc.) or contact. In this case, the end 207 becomes a contact sensor and registers a point that responds to the physical behavior, for example, bringing the end into an anatomical or structural position. The ends may be made of mechanical or actuating spring assemblies for this purpose. In another device, a contact is registered including a capacitive touch tip or an electrostatic assembly. The tip 207 of the wand includes a replaceable detachable or multi-headed stylus tip so that while the transmitter 201-203 remains in the line of sight with the receiver 101 ), It is possible to identify anatomical features by the end of the wand. These stylus tips are either right angled or curved, but are difficult to contact if they have an outer shape that is pierced by a pointed end. Thereby, it becomes possible to identify a point of interest, such as an anatomical feature on the structure, bone or jig, through its end 207 as a hand held wand.

유저 인터페이스(218)는 휴대 중의 조작 및 사용(예를 들면, 온/오프/리셋 버튼)을 가능하게 하는 하나 이상의 버튼과, 시각적인 피드백을 제공하는 조명부재를 포함할 수 있다. 하나의 구성에서, 8상(8-state) 탐색 누름 버튼(209)은 지시들을 주고받아 유저 인터페이스를 추가적으로 제어하거나 실행할 수 있다. 이 버튼은 완드의 일측에 인체 공학적으로 위치하여 한 손으로의 사용을 가능하게 한다. 완드(103)는 또한, 유저 인터페이스(218)를 갖춘 감각 모듈(haptic module)을 포함한다. 일례로서, 감각 모듈은 (증가/감소)진동수를 변경하여 부적절하거나 적절한 동작에 대해 신호한다. 완드(103)는, 소리(예를 들면 , 초음파 )와 빛(예를 들면, 적외선)을 투과하게 하고 물, 혈액 또는 조직와 같은 생물학적 물질은 투과하지 않는, 발신기(201-202)를 위한 물질 커버를 포함한다. 하나의 장치에 있어서, 투명 플라스틱 막(또는 메쉬)는 안내되어 뻗는데, 전송 주파수를 갖는 공진하에서 진동한다. 배터리(218)는 무선 에너지 충전(예를 들면, 자기 유도 코일 및 슈퍼 커패시터)를 통해 충전할 수 있다.The user interface 218 may include one or more buttons that enable manipulation and use during carry (e.g., an on / off / reset button) and an illumination member that provides visual feedback. In one configuration, an 8-state search pushbutton 209 may send and receive instructions to additionally control or execute a user interface. This button is ergonomically positioned on one side of the wand, allowing one-handed use. The wand 103 also includes a haptic module with a user interface 218. As an example, the sensory module changes the (increase / decrease) frequency and signals for improper or proper operation. The wand 103 includes a material cover for the emitter 201-202 that transmits sound (e.g., ultrasound) and light (e.g., infrared) and does not transmit biological material such as water, blood, . In one device, a transparent plastic film (or mesh) is guided and extends, which vibrates under resonance with a transmission frequency. The battery 218 may be charged via wireless energy charging (e.g., a magnetic induction coil and a supercapacitor).

완드(103)는 구조, 개체 또는 지그에 연결하기 위한 기본 부착 장치(205)를 포함한다. 일례로서, 이러한 장치에는 임시 분리를 가능하게 하는 고정 인서트(예를 들면, 사각형 포스트 헤드)를 갖춘 자성 조립체가 있다. 다른 예로서, 래치형 확장물(latched increment)을 갖춘 자성 볼 및 조인트 소켓일 수 있다. 또 다른 예로서, 정형 외과용 나사에 끼워지는 스크류 포스트(screw post)나 핀이 될 수 있다. 다른 실시예는 슬라이딩, 변환, 회전, 앵글링(angling), 그리고 잠금 기능의 부착 및 분리가 가능하고, 기존의 노치, 능선(ridge)이나 구멍을 이용하여 표준 지그에 대해 연결이 가능하다.The wand 103 includes a base attachment device 205 for coupling to a structure, an object, or a jig. As an example, such a device includes a magnetic assembly with a fixed insert (e.g., a square post head) that allows for temporary isolation. As another example, it may be a magnetic ball and a joint socket with a latched increment. As another example, it can be a screw post or pin that fits into an orthopedic screw. Other embodiments are capable of sliding, translating, rotating, angling, and attaching and detaching a locking function and connecting to a standard jig using conventional notches, ridges, or holes.

완드(103)는 증폭기(213) 및 가속도계(217)를 더 포함할 수 있다. 증폭기는 송신 또는 수신된 신호의 신호 대 노이즈비를 증가시킨다. 가속도계(217)는 작동중과 정지중에서의 3번 축과 6번 축의 경사를 식별한다. 통신 모듈(216)은 수신기(101)로 신호를 보내는 구성요소(예를 들면 , 동기 시계, 라디오 주파수 'RF' 펄스, 적외선 'IR' 펄스, 광/음향 펄스)를 포함한다. 컨트롤러(214)는 카운터, 시계, 또는, 센서 신호, 가속도 정보 및 기타 데이터나 구성 요소의 상태에 관한 동기화 및 시퀀싱의 송신 및 수신을 제어하는 그외의 아날로그 또는 디지털 로직을 포함한다. 상기 배터리(218)는 각각의 회로 로직 및 구성요소에 전원을 공급한다. 적외선 송신기(209)는 (수신기로의) 초음파 신호의 전송과 동기화되는 적외선 타이밍 신호를 펄스로 한다.The wand 103 may further include an amplifier 213 and an accelerometer 217. The amplifier increases the signal to noise ratio of the transmitted or received signal. The accelerometer 217 identifies the tilt of axis 3 and axis 6 during and during operation. The communication module 216 includes components (e.g., a synchronous clock, a radio frequency 'RF' pulse, an infrared 'IR' pulse, and an optical / acoustic pulse) that signals the receiver 101. The controller 214 includes counters, clocks, or other analog or digital logic that controls the transmission and reception of sensor signals, acceleration information, and synchronization and sequencing on the status of the data or components. The battery 218 provides power to each circuit logic and component. The infrared transmitter 209 pulses an infrared timing signal that is synchronized with the transmission of the ultrasonic signal (to the receiver).

컨트롤러(214)는, 플래시, ROM, RAM, SRAM, DRAM 또는 그외의 기술 등과 같은 관련 저장 메모리(208)를 갖춘 마이크로 프로세서(uP) 및/또는 디지털 신호 프로세서(DSP) 등의 컴퓨팅 기술을 활용하여 상기 장치의 구성 요소에 대한 작동을 제어한다. 또한 상기 지시들은, 다른 메모리 및/또는 프로세서가 또다른 프로세서나 컴퓨터 시스템에 의해 작동중인 프로세서 내에 완전히 또는 적어도 부분적으로 상주한다. 입력/출력 포트는, 예를 들어 범용 직렬 버스(USB)를 이용한, 휴대가능한 정보 또는 데이터의 교환을 가능하게 한다. 컨트롤러(214)의 전자 회로는 하나 이상의 주문형 집적회로(Application Specific Integrated Circuit) 또는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)로 이루어진다. 컨트롤러(214)는 하나 이상의 운영체제(OS) 모듈을 실행하는 내장형 플랫폼이다. 하나의 장치에서, 저장 메모리는, 여기에 기술된 하나 이상의 방법 또는 기능을 구현하는 하나 이상의 지시 세트(예를 들면, 소프트웨어)를 저장한다.Controller 214 may utilize computing technology such as a microprocessor (uP) and / or a digital signal processor (DSP) with associated storage memory 208 such as flash, ROM, RAM, SRAM, DRAM, And controls operation of the components of the apparatus. Further, the instructions may reside completely or at least partially within a processor in which another memory and / or processor is being operated by another processor or computer system. The input / output port enables exchange of portable information or data, for example, using a universal serial bus (USB). The electronics of the controller 214 may comprise one or more application specific integrated circuits or field programmable gate arrays (FPGAs). Controller 214 is an embedded platform running one or more operating system (OS) modules. In one arrangement, the storage memory stores one or more instruction sets (e.g., software) that implement one or more methods or functions described herein.

수신부(101)는, 타이밍 정보를 생성하고, 사용자 입력에 따라 지점 위치를 등록하며, 수신기(101)에 대한 완드(103)의 3개 또는 그 이상의 지점 위치로부터 근거리 위치 측정 및 정렬을 측정하는 프로세서(233)로 이루어진다. 수신기는 약 2cm의 폭, 2cm의 깊이, 그리고 10cm 내지 20cm의 길이의 크기 치수를 갖는다. 여기에는 제1, 제2 및 제 3 초음파 신호의 송신에 응답하여 완드(103)에 타이밍 정보를 전송하는 통신 모듈(235)을 포함한다. 초음파 신호는 진폭 변조, 주파수 변조 및 위상 변조의 조합으로부터 생성되는 펄스 모양의 신호가 될 수 있다. 세 개의 마이크(221-223)의 각각은 공기를 통해 전송된 제1, 제2 및 제 3 펄스 형상 신호를 수신한다. 수신기(101)는 직계 또는 더 컴팩트한 장치로 구성되고, 삼각 형상을 포함할 수 있다. 삼차원 센서 장치의 일례는 2007년 3월 7일에 출원되고, 발명의 명칭이 "3차원 감지를 위한 방법 및 장치"인 미국 특허출원 제11/683,410에 개재되어, 그 전체 내용은 인용되어 여기에 통합된다.A receiver 101 is a processor that generates timing information, registers point positions in accordance with user input, and measures near position and alignment from three or more point positions of the wand 103 with respect to the receiver 101. [ (233). The receiver has a width dimension of about 2 cm, a depth of 2 cm, and a size dimension of 10 cm to 20 cm in length. Which includes a communication module 235 for transmitting timing information to the wand 103 in response to the transmission of the first, second and third ultrasound signals. The ultrasound signal may be a pulse-like signal resulting from a combination of amplitude modulation, frequency modulation and phase modulation. Each of the three microphones 221-223 receives the first, second and third pulse shaped signals transmitted via air. The receiver 101 is configured as a linear or more compact device, and may include a triangular shape. An example of a three-dimensional sensor device is filed on Mar. 7, 2007, and is filed in U.S. Patent Application No. 11 / 683,410 entitled " Method and Apparatus for Three-dimensional Sensing ", the entire contents of which are incorporated herein by reference .

상기 메모리(238)는 초음파 신호를 저장하고, 또한 초음파 신호 또는 처리된 신호의 기록을 생성할 수 있다. 또한, 메모리는, 예를 들어 유저가 버튼을 눌러 위치를 등록하는 것에 대응하여 완드의 끝단 위치를 저장할 수 있다. 무선 통신 인터페이스(입력/출력)(239)는 무선으로 세 개 이상의 지점 위치에 관한 위치 정보 및 단거리 정렬을 원격 시스템에 전송한다. 원격 시스템은 컴퓨터, 노트북 또는 모바일 장치로서, 앞서 설명한 바와 같은 위치 정보나 정렬 정보를 실시간으로 표시한다. 배터리는 프로세서(233) 및 수신기(101)상의 관련 전자 장치에 전원을 공급한다. 상기 수신기(101)에는 도시된 것보다 많거나 적은 수의 구성요소가 들어가는데, 특정 구성 요소의 기능은 공유되거나 또는 거기에 통합될 수 있다.The memory 238 may store ultrasound signals and may also generate a record of ultrasound signals or processed signals. Further, the memory can store the end position of the wand, for example, in response to the user registering the position by pressing a button. The wireless communication interface (input / output) 239 wirelessly transmits location information and short-range alignment for three or more point locations to the remote system. The remote system is a computer, a notebook, or a mobile device, and displays location information or sorting information as described above in real time. The battery supplies power to the processor 233 and the associated electronics on the receiver 101. The receiver 101 contains more or fewer components than are shown, wherein the functionality of certain components may be shared or incorporated therein.

부가적인 초음파 센서가 입체적인 센싱을 위한 과도 결정 시스템를 제공하기 위해 포함될 수 있다. 초음파 센서는 MEMS 마이크, 수신기, 초음파 송신기 또는 이들의 조합이 될 수 있다. 일례로서, 각 초음파 변환기는 개별적인 송신 및 수신 기능을 수행할 수 있다. 이러한 초음파 센서의 일례는 미국 특허 제7,414,705호에 개재되어 있으며, 그 전체 내용은 인용되어 여기에 통합된다. 수신기(101)는 또한, 핀(251)에 의해 뼈나 지그로의 연결을 위한 부착 기구(240)를 포함한다. 일례로서, 부착 기구(240)는 임시적인 분리를 가능하게 하는 고정형 인서트(예를 들어, 사각형 포스트 헤드)를 갖춘 자성 조립체일 수 있다. 또 다른 예로서, 래치형 확장기를 갖춘 자성 볼 및 조인트 소켓일 수 있다.Additional ultrasonic sensors may be included to provide a transient determination system for stereoscopic sensing. The ultrasonic sensor may be a MEMS microphone, a receiver, an ultrasonic transmitter, or a combination thereof. As an example, each ultrasonic transducer may perform separate transmission and reception functions. An example of such an ultrasonic sensor is disclosed in U.S. Patent No. 7,414,705, the entire contents of which are incorporated herein by reference. The receiver 101 also includes an attachment mechanism 240 for connection to a bone or jig by a pin 251. As an example, attachment mechanism 240 can be a magnetic assembly with a fixed insert (e.g., a rectangular post head) that allows for temporary isolation. As another example, it can be a magnetic ball and a joint socket with a latch type expander.

수신부(101)는 증폭기(232), 통신 모듈(235), 가속도계(236), 및 프로세서(233)를 더 포함할 수 있다. 상기 프로세서(233)는 펄스 성형기, 위상 검출기, 신호 압축기 및 기타 디지털 프로세서 코드 유틸리티 및 패키지 등의 소프트웨어 프로그램 모듈을 호스팅할 수 있다. 상기 증폭기(232)는 송신 또는 수신된 신호의 신호 대 노이즈를 증폭한다. 상기 프로세서(233)는 컨트롤러, 카운터, 시계, 및 센서 신호, 가속도계 정보 및 기타 데이터 또는 구성 요소의 상태에 대한 동기화 및 시퀀싱을 송신 및 수신 제어하기 위한 아날로그 또는 디지털 로직을 포함할 수 있다. 가속도계(236)는 작동 중 및 정지하는 동안의 축 방향 기울기(예를 들어, 3번 및 6번 축)를 확인한다. 상기 배터리(234)는 각각의 회로 로직 및 구성요소들에 전원을 공급한다. 상기 수신기는 적외선 신호의 검출, 그리고 초음파 신호의 송신 시간을 설정하여 완드와 무선 적외선 통신을 가능하게 하는 광전 다이오드(241)를 포함한다.The receiving unit 101 may further include an amplifier 232, a communication module 235, an accelerometer 236, and a processor 233. The processor 233 may host software program modules such as pulse shapers, phase detectors, signal compressors, and other digital processor code utilities and packages. The amplifier 232 amplifies the signal-to-noise of the transmitted or received signal. The processor 233 may include analog or digital logic for transmitting and receiving control, synchronization, and sequencing of the controller, counter, clock, and sensor signal, accelerometer information, and other data or component states. Accelerometer 236 identifies the axial tilt during operation and during stop (e.g., axes 3 and 6). The battery 234 supplies power to each circuit logic and components. The receiver includes a photodiode 241 for detecting an infrared signal and setting a transmission time of an ultrasonic signal to enable wand and wireless infrared communication.

상기 통신 모듈(235)은 (완드(102)로의) 로컬 시그널링을 위한 구성 요소(예를 들면, 동기 시계, 라디오 주파수 'RF' 펄스, 적외선 'IR' 펄스, 광/음향 펄스)를 포함할 수 있다. 또한 여기에는 원격 장치(예를 들어, 노트북, 컴퓨터 등)와의 무선 통신을 위한 네트워크 및 데이터 구성요소(예를 들어, 블루투스, 지그비(ZigBee), 와이파이, GPSK, FSK, USB, RS232, IR 등)를 포함할 수 있다. 여기서는 네트워크 및 데이터 구성 요소를 통한 외부 통신을 고려될 수 있지만, 수신기(101)는 단독 작동을 가능하게 하는 유저 인터페이스(237)를 포함할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 일례로서, 여기에는 3개의 LED광(224)이 포함되어 셋 이상의 완드의 끝단 지점 위치 정렬 상태를 나타낸다. 유저 인터페이스(237)는 또한, 터치 스크린 또는, 위치 정보와 정렬을 보여주는 자체의 GUI를 갖춘 그외의 디스플레이를 포함한다.The communication module 235 may include components (e.g., a synchronous clock, a radio frequency 'RF' pulse, an infrared 'IR' pulse, an optical / acoustic pulse) for local signaling (to the wand 102) have. It also includes network and data components (e.g., Bluetooth, ZigBee, WiFi, GPSK, FSK, USB, RS232, IR, etc.) for wireless communication with remote devices (e.g., . &Lt; / RTI &gt; It should be noted that although external communication via the network and data components may be considered here, the receiver 101 may include a user interface 237 that enables single operation. As an example, three LED lights 224 are included to indicate the alignment of the end points of three or more wands. The user interface 237 also includes a touch screen or other display with its own GUI showing location information and alignment.

프로세서(233)는, 플래시, ROM, RAM, SRAM, DRAM 또는 그외의 기술 등과 같은 관련 저장 메모리(208)를 갖춘 마이크로 프로세서(uP) 및/또는 디지털 신호 프로세서(DSP) 등의 컴퓨팅 기술을 활용하여 단말 장치의 상기 구성 요소에 대한 작동을 제어한다. 또한 상기 지시들은, 다른 메모리 및/또는 프로세서가 또다른 프로세서나 컴퓨터 시스템에 의해 작동중인 상기 프로세서 내에 완전히 또는 적어도 부분적으로 상주한다. 입력/출력 포트는, 예를 들어 범용 직렬 버스(USB)를 이용한, 휴대가능한 정보 또는 데이터의 교환을 가능하게 한다. 컨트롤러의 전자 회로는 하나 이상의 주문형 집적회로(Application Specific Integrated Circuit) 칩 또는, 예를 들어 코어 시그널 프로세싱 알고리즘 또는 제어로직에 특화된 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)로 이루어진다. 상기 프로세서는 하나 이상의 운영체제(OS) 모듈을 실행하는 내장형 플랫폼이다. 하나의 장치에서, 저장 메모리(238)는, 여기에 기술된 하나 이상의 방법 또는 기능을 구현하는 하나 이상의 지시 세트(예를 들면, 소프트웨어)를 저장한다.The processor 233 may utilize computing technology such as a microprocessor (uP) and / or a digital signal processor (DSP) with associated storage memory 208 such as flash, ROM, RAM, SRAM, DRAM, And controls operation of the terminal device on the component. Further, the instructions may reside completely or at least partially within the processor in which another memory and / or processor is being operated by another processor or computer system. The input / output port enables exchange of portable information or data, for example, using a universal serial bus (USB). The electronic circuitry of the controller may consist of one or more application specific integrated circuit chips or a field programmable gate array (FPGA) specific to, for example, a core signal processing algorithm or control logic. The processor is an embedded platform running one or more operating system (OS) modules. In one arrangement, the storage memory 238 stores one or more instruction sets (e.g., software) that implement one or more methods or functions described herein.

제1 장치에서, 수신기(101)는 완드(103)로의 구속형 전기 연결(예를 들면, 전기선)을 통해 연결된다. 다시 말해, 완드(103)의 통신 포트는 타이밍 정보를 수신하는 수신기(101)의 통신 인터페이스에 물리적으로 유선 연결된다. 수신기(101)로부터의 타이밍 정보는 완드(103)가 언제 송신하는지를 말하며, 펄스 형상에 적용되는 선택적 매개 변수를 포함한다. 수신기(101)상의 프로세서(233)는 상기 타이밍 정보에 상기 타이밍 정보를 채용하여, 기준 시간 베이스에 대한 초음파 신호의 경우, 전파시간 측정치를 설정하도록 한다.In the first device, the receiver 101 is connected via a constrained electrical connection (e. G., An electrical wire) to the wand 103. In other words, the communication port of the wand 103 is physically wired to the communication interface of the receiver 101 receiving the timing information. Timing information from receiver 101 refers to when wand 103 transmits and includes optional parameters applied to the pulse shape. The processor 233 on the receiver 101 adopts the timing information in the timing information and sets the propagation time measurement in the case of the ultrasonic signal for the reference time base.

제2 장치에서, 수신기(101)는, 무선 I/O(239)에 의한 무선 신호 연결을 통해 완드(103)에 통신가능하게 연결된다. 시그널링 프로토콜은 2010년 10월 8일에 출원되고, 발명의 명칭이 "센서 피드백을 제공하는 네비게이션 장치"인 미국 특허출원 제12/900,662호에 개재되어 있으며, 그 전체 내용은 인용되어 여기에 통합된다. 완드(103)상의 적외선 송신기(209)는 각각 송신된 펄프 형상의 신호를 갖는 적외선 타이밍 신호를 송신한다. 적원선 송신기는 수신기로의 초음파 신호의 송신과 함께 동기화되는 적외선 타이밍 신호를 펄스로 한다. 수신기(101)는 적외선 타이밍 신호가 수신될 때의 측정용 광전 다이오드(241)를 포함할 수 있다. 이 경우, 완드(103)의 통신 포트는, 타이밍 정보를 마이크로 초의 정확도(- 1mm 분해능) 이내로 중계하는 적외선 송신기 및 광전 다이오드에 의해 수신기(101)의 통신 인터페이스에 무선으로 연결된다. 수신기(101)상의 프로세서(233)는 이 적외선 타이밍 정보를 채용하여 기준 송신 시간에 대한, 제1, 제2, 및 제3의 전파시간 측정치를 설정한다.In a second device, the receiver 101 is communicatively coupled to the wand 103 via a wireless signal connection by a wireless I / O 239. The signaling protocol is filed on October 8, 2010, and is filed in U.S. Patent Application No. 12 / 900,662, entitled " Navigation Device That Provides Sensor Feedback ", the entire content of which is incorporated herein by reference . The infrared transmitter 209 on the wand 103 transmits infrared timing signals each having a pulp-shaped signal transmitted thereto. The redirecting transmitter pulses the infrared timing signal synchronized with the transmission of the ultrasonic signal to the receiver. The receiver 101 may include a photo-diode 241 for measurement when an infrared timing signal is received. In this case, the communication port of the wand 103 is wirelessly connected to the communication interface of the receiver 101 by an infrared transmitter and a photo-diode relaying the timing information within an accuracy of microseconds (-1 mm resolution). The processor 233 on the receiver 101 employs this infrared timing information to set the first, second, and third propagation time measurements for the reference transmission time.

도 4는 비한정적인 예에서 척추 정렬(300)을 평가하기 위한 여러 센서화된 완드를 도시한다. 도시된 바와 같이, 다중 센서화된 완드(301-304)는 다른 추적 척추뼈에 대한 개별 척추뼈의 운동 및/또는 정렬을 추적하는 데 사용될 수 있다. 각각의 완드는 서로 다른 크기와 센서 구성으로 될 수 있다. 완드는 경량의 구성 요소로서, 4-12cm 범위에서, 그리고 1cm보다 작거나 동일한 폭의 크기로 확장될 수 있다. 일반적으로, 완드(301-304)는 손으로 용이하게 파지되거나 근육-골격 시스템에 부착 또는 지지될 수 있는 폼 팩터를 갖는다. 예를 들면, 제1 완드(301)는 다른 완드(303)보다 더 넓고 더 긴 센서 간격을 갖는다. 이로써, 완드(301-304)와 수신기(308)간의 통신이 확장된다. 각각의 완드는 다른 것과 구별할 수 있는 개별 ID를 갖는데, 예를 들면, 완드별로 특이한 특징적인 저주파수 자성파장으로 저장된다. 상기 시스템(100)은 수동적인 자기장 측정을 통해 완드를 식별하고, 하나 또는 그 이상의 초음파, 광학, 전자기 요소 , 또는 (수동/능동) 센서들을 통해 위치를 측정한다.FIG. 4 illustrates various sensored wands for evaluating spinal alignment 300 in a non-limiting example. As shown, the multiple sensorized wands 301-304 can be used to track movement and / or alignment of individual vertebrae to other trabecular vertebrae. Each wand can be of different size and sensor configuration. The wand is a lightweight component that can be extended in the range of 4-12 cm, and of a width less than or equal to 1 cm in width. In general, the wands 301-304 have a form factor that can be easily gripped by hand or attached or supported on a muscle-skeletal system. For example, the first wand 301 has a wider and longer sensor spacing than the other wand 303. Thereby, the communication between the wand 301-304 and the receiver 308 is extended. Each wand has a distinct ID that can be distinguished from the other, for example, is stored as a distinctive low-frequency magnetic wavelength that is unique for each wand. The system 100 identifies the wand through passive magnetic field measurements and measures its position through one or more ultrasonic, optical, electromagnetic, or (passive / active) sensors.

도 4의 도면과 함께, 여기서는 워크 플로 방법에 대해 고려된다. 제1 워크플로 단계(311)에서, 수신기(308)는 외과 영역에 근접하여 위치되는데, 거기서 완드가 사용되게 된다. 앞서 지적한 바대로, 수신기(308)는 스탠드 상에 위치하거나 천골(또는 다른 뼈 영역)에 부착되어 완드의 방위와 위치를 추적한다. 완드는 손으로 파지되어, 예를 들어, 완드의 끝단로 뼈의 특징부에 지점을 찍고 클릭하여 천골상의 해부학적 특징부를 등록함에 사용된다. 이 지점 등록은 해부학적 지점을 캡처링하여, 적절한 방위 및 치수를 갖는 3D 척추 모델을 검색하는 데 사용된다. 그런 다음, 단계(312)에서, 완드는 척추뼈상의 지점을 등록하여 그 척추뼈의 위치를 평가하는 데 사용된다. 제1 장치에서, 완드는 다른 완드 끝단의 지점 등록 없이 바로 척추뼈에 부착될 수 있다. 이것은 삽입 지점에서의 공간 위치를 평가하는 하나의 지점을 제공하는데 그러나 방위(입체 정보)는 필수적이지 않다.With reference to Fig. 4, a workflow method is considered here. In a first workflow step 311, the receiver 308 is located close to the surgical area, where the wand is used. As indicated above, the receiver 308 is located on the stand or attached to the sacrum (or other bone region) to track the orientation and position of the wand. The wand is gripped by hand, for example, to register the anatomical feature on the sacrum by clicking on the feature of the bone with the tip of the wand and clicking. This point registration is used to capture anatomical points and to search for 3D spine models with appropriate orientation and dimensions. Then, at step 312, the wand is used to register a point on the vertebral bone to evaluate the position of the vertebra bone. In the first device, the wand may be attached to the vertebra bone directly without registering the point of the other wand end. This provides one point for evaluating the spatial position at the insertion point, but orientation (stereoscopic information) is not essential.

제2 장치에서, 완드는 먼저 척추의 표면상에 지점을 등록하는 데 사용되고 이어서 삽입된다. 이 등록에서 해부학적 척추 지점이 캡처링되고, 그런 다음, 등록사항은 적절한 방위 및 치수를 갖는 3D 척추 모델을 검색하는 데 사용된다. 이로써, 상기 시스템(100)은 완드가 척수뼈에 삽입되었을 때 적절한 스케일링과 위치에 의해 척추를 추적하는 것이 가능하게 된다. 천골상에서의 수신기 및 척추뼈상에서의 각 완드의 등록과 위치 설정시에, 단계 313에 나타낸 바와 같이, 시스템(100)은, 기구의 실시간 추적도를 제공한다. 다시 말해, 시스템은 척추의 3차원 모델과, 센서화된 완드(301-304) 및 수신기(308)를 표시하는 가상 환경을 생성 한다In the second device, the wand is first used to register a point on the surface of the vertebra and then inserted. In this registration, an anatomical spine point is captured, and then the entry is used to search for a 3D spine model with appropriate orientation and dimensions. This allows the system 100 to track the spine by appropriate scaling and position when the wand is inserted into the spinal bone. Upon registration and positioning of each wand on the receiver and vertebrae on the sacrum, the system 100 provides a real time trace of the instrument, as shown in step 313. In other words, the system creates a three-dimensional model of the vertebrae, a virtual environment displaying the sensorized wands 301-304 and the receiver 308

도 5는 비한정적인 실시예에서 척추 조건를 측정하기 위해 센서화된 배치를 도시한다. 앞서 지적한 바와 같이, 완드의 끝단은 또한, 생체 변환기 등의 센서를 포함한다. 완드의 끝단이 관심 지점의 등록에 사용될 때 또한, 삽입 부위와 직접 관련된 생체 데이터를 캡처링할 수 있다. 완드의 끝단은 또한, 생체 변환기를 분리하고 접촉 부위에서의 위치를 벗어날 수 있다. 도 5 및 도 6의 도면은 완드 끝단 센서의 배치를 도시한 것으로, 일부 구성에서 장기 이식을 위한 장소에서 끝단 센서가 배치된다. 상기 시스템(100)은 또한, 뼈상의 하중을 모방하여 개선된 뼈의 미네랄 함량과 밀도로 이어질 수 있는 진동 패턴에서의 에너지파의 전달을 가능하게 한다. 상기 센서들은 또한, 에너지파를, 임플란트를 통해 또는 가로질러 보냄으로써, 골절 치유에 도움이 된다.Figure 5 shows a sensored arrangement for measuring spinal conditions in a non-limiting embodiment. As noted above, the end of the wand also includes a sensor such as a biotransducer. When the end of the wand is used to register a point of interest, biometric data directly associated with the insertion site can also be captured. The tip of the wand may also separate the biotransducer and out of position at the contact site. Figures 5 and 6 illustrate the placement of a wand-end sensor, in which the end sensor is located in a location for organ transplantation. The system 100 also enables delivery of energy waves in a vibration pattern that can lead to improved bone mineral content and density by mimicking the load on the bone. The sensors also aid in fracture healing by sending an energy wave through the implant or across it.

따라서, 여기서는 생체 파라미터를 검출하기 위한 방법이 제공되고, 기능의 센서화된 배치에는 위치와 방위가 포함된다. 이 방법은 척추 관절의 움직이는 구성 요소에 생체 변환기를 제공하는 단계와, 에너지파(예를 들어, 초음파, 광학, 전자지 등)를 생체 변환기로부터, 척추뼈 관절이나 척추 운동중에 척추뼈 관절의 움직이는 구성요소와 다른 절차 영역으로 송신하는 단계와, 척추 조인트 운동 중에 에너지파의 거동을 평가하되, 평가된 거동과 척추 관절의 움직임에 의거하여 정량적으로 평가하는 단계와, 현재 상태 또는, 압력, 인장, 전단, 하중, 토크, 골밀도 및 지지 체중으로 이루어진 군으로부터 선택된 절차 영역 중 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 단계를 포함한다. 대안적으로, 하나 이상의 센서를 통합하는 삽입가능한 헤드 조립체가 관심 생체 파라미터를 측정하는데 사용될 수 있다. 이 예에서, 생체 변환기는 척추뼈의 움직임과 하중에 관한 정보를 검출하여 전송할 수 있다. 일례로서, 상기 센서는, 예를 들어 척추 관절이 운동중에 고정되는 경우와 같이, 평가된 동작의 주파수 또는 주기성을 평가하여 정형 관절의 비정상적인 움직임을 감지할 수 있다.Thus, here a method is provided for detecting biometric parameters, and the sensored arrangement of functions includes position and orientation. The method includes the steps of providing a living body transducer to a moving component of the spinal joint, and a step of moving an energy wave (e.g., ultrasound, optics, electronic paper, etc.) Evaluating the behavior of an energy wave during a spinal joint motion and quantitatively evaluating the behavior based on the evaluated behavior and the motion of the spinal joint; Measuring at least one parameter of a procedure area selected from the group consisting of shear, load, torque, bone density, and support body weight. Alternatively, an insertable head assembly incorporating one or more sensors may be used to measure the bio-parameter of interest. In this example, the bio-converter can detect and transmit information about the motion and load of the vertebrae. As an example, the sensor can sense abnormal movement of the orthopedic joint by evaluating the frequency or periodicity of the evaluated motion, e.g., when the spinal joint is fixed during motion.

도 5에 나타낸 일례로서, 단일의 센서(352)가 뼈 또는, 척추관절(예를 들어 , 척추 )의 인공 요소에 이식되어, 압력, 인장, 전단, 뼈의 밀도와 지지 체중에 관련된 결합 역학의 질적 수준이나 기능과 같은, 운동 중의 척추 관절의 거동을 평가할 수 있다. 본 실시예에서의 상기 센서(352)는 뼈(척추)상에 고정된 위치에 있고 절차 영역(360)과 관련된 운동중에 척추(358)와 함께 움직인다. 도시된 바와 같이, 절차 영역(360)은 척추(354), 디스크(356), 및 척추(358)로 이루어진다. 절차 영역(360)은 센서에 대해 상대적으로 정지되는데, 척추가 주로 단일의 센서를 옮기기 때문이다. 상기 장치의 단일 센서는, 운동의 결과로서 절차 영역 내에서 관심 매개 변수(예를 들어, 압력, 인장, 전단, 뼈 밀도, 지지 체중)의 다양한 변화에 노출된다. 일례로서, 상기 센서는 운동중에 관절에서의 상이한 위치에 적용된 동작의 결과로 관절 운동의 범위에 걸쳐 압축된다. 동작중에, 센서(352)는 절차 영역의 에너지파를 평가하되, 척추골(및 그에 따른 센서 초점)의 이동이 동작의 결과로서 절차 영역에 대하여 변화하기 때문에 주변 영역도 평가된다. 센서(352)(센서가 완드에 부착되었을 때는 완드를 통해)의 위치도 또한, 다른 척추와 관련되어서 측정되고, 방위, 위치, 및 배치에 대해 감지된 매개 변수의 변화를 카탈로그화하는 데 사용된다.5, a single sensor 352 may be implanted in an artificial element of a bone or a spinal joint (e.g., vertebrae) to create a binding force that is related to pressure, tensile, shear, The behavior of the spinal joint during exercise, such as qualitative level or function, can be assessed. The sensor 352 in this embodiment is in a fixed position on the bones (vertebrae) and moves with the vertebrae 358 during an exercise related to the procedure area 360. [ As shown, the procedural area 360 comprises a vertebra 354, a disc 356, and a vertebra 358. The procedure region 360 is relatively stationary relative to the sensor, since the spine primarily transfers a single sensor. The single sensor of the device is exposed to various changes of the parameters of interest (e.g., pressure, tension, shear, bone density, support weight) within the procedural area as a result of the motion. As an example, the sensor is compressed over the range of articulation as a result of motion applied at different locations in the joint during exercise. In operation, the sensor 352 evaluates the energy wave in the procedural area, but the peripheral area is also evaluated because the movement of the vertebra (and therefore the sensor focus) changes with respect to the procedural area as a result of the operation. The position of the sensor 352 (via the wand when the sensor is attached to the wand) is also measured in relation to the other vertebrae and is used to catalog changes in the sensed parameters for orientation, position, and placement .

이동 구성 요소(예를 들어, 척추, 인공 임플란트)에 센서(352)를 배치하고, 척추 관절의 이동 구성 요소와 상이한 절차 영역으로의 에너지파 전송의 하나의 이점은, 그 위치와 방위에 대한 지식으로서, 센서(352)와, 센서(352)의 해상도 및 초점, 아울러 그 위에 힘을 변경하는 절차 영역 간의 거리를 효과적으로 변경한다. 위치 정보는 또한, 이렇게 감지된 매개 변수의 변화에 관련된 운동의 주기를 나타낸다. 일례로서, 발신 및 수신 간의 스위칭 모드에서 작동하는 센서(352)는 작동 변화를 초래함 없이 절차 영역의 서로 다른 깊이에서 측정을 행할 수 있다. 관절 운동으로 인해 변화하는 거리의 결과로서 센서(352)는, 그렇지 않으면 예를 들어 임피던스와 일치하도록, 전송된 파동 에너지의 주파수, 진폭, 또는 위상 변화를 요구할 수 있는 센서 조절 없이 다른 측정을 수행할 수 있다.One advantage of placing the sensor 352 in a moving component (e.g., a vertebra, an artificial implant) and transferring an energy wave to a procedural area different from the moving component of the spinal joint is the knowledge of its position and orientation Effectively changing the distance between the sensor 352 and the resolution and focus of the sensor 352, as well as the procedural area for changing the force thereon. The position information also indicates the period of motion associated with this change in the sensed parameter. As an example, the sensor 352 operating in the switching mode between originating and receiving can make measurements at different depths of the procedural area without incurring operational changes. As a result of the varying distance due to the joint motion, the sensor 352 may perform other measurements without sensor adjustment, which may otherwise require frequency, amplitude, or phase changes of the transmitted wave energy, for example to match the impedance .

일례로서, 생체 인식 센서(352)는 초음파 장치일 수 있다. 정량적 초음파는, 뼈 미네랄 함량을 측정하는 다른 뼈 농도계 방법과는 대조적으로, 기계적 무결성(mechanical integrity) 등의 뼈의 추가적인 속성을 측정할 수 있다. 뼈를 통한 초음파의 전파는 골량, 뼈 구조, 및 하중의 방향성에 의해 영향을 받는다. 골 강도 및 강성을 평가하는 대책으로서 정량적 초음파 측정은 수신된 초음파 신호의 처리에 기초한다. 소리의 속도와 초음파는 뼈와 연부 조직을 통해 전파된다. 보철 이완 또는 침하, 대퇴골/경골/비구 또는 인공물의 골절은 뼈 손실과 연관된다. 따라서, 인공물 주위의 골 미네랄 함량의 진보적인 정량화 변경에 대한 정확한 평가를 할 때 개정전 치환술에 대한 뼈의 재고를 유지하기 위해 개입하는 시기를 시술 의사가 결정하는 데 도움이 된다. 이 정보는 골다공증 뼈 임플란트의 개발에 도움이 되고, 그리고 오스테오포로스(osteoporose)의 치료 평가와, 상이한 임플란트 코팅의 효과를 돕는다.As an example, the biometric sensor 352 may be an ultrasonic device. Quantitative ultrasound can measure additional bone properties, such as mechanical integrity, as opposed to other bone densitometric methods of measuring bone mineral content. Propagation of ultrasound through bone is affected by bone mass, bone structure, and direction of load. Quantitative ultrasonic measurement as a measure for evaluating the bone strength and stiffness is based on the processing of the received ultrasonic signal. The speed of sound and ultrasound propagate through the bones and soft tissues. Prosthetic relaxation or subsidence, fractures of the femur / tibia / acetabulum or artifacts are associated with bone loss. Thus, an accurate assessment of progressive quantification changes in bone mineral content around artifacts will help the practitioner decide when to intervene to maintain bone inventory for revision replacement surgery. This information is helpful in the development of osteoporotic bone implants, and helps in the therapeutic evaluation of osteoporosis and the effects of different implant coatings.

도 6은 비한정적인 실시예에서 척추 조건을 측정하기 위한 다중 센서화 위치를 나타낸다. 앞서 지적된 바와 같이, 완드의 끝단은 또한, 생체 변환기와 같은 센서를 포함한다. 완드는 또한, 관심 지점을 등록하기 위해 사용될 때, 삽입 부위와 직접 관련된 생체 데이터를 캡처링할 수 있다. 완드의 끝단은 또한, 생체 변환기를 분리하고 접촉 부위에서의 위치를 떠날 수 있다.Figure 6 shows multiple sensored positions for measuring spinal conditions in a non-limiting embodiment. As indicated above, the tip of the wand also includes a sensor, such as a biotransducer. The wand may also capture biometric data directly associated with the insertion site when used to register a point of interest. The tip of the wand may also separate the bio-converter and leave its position at the contact site.

따라서, 여기에서 생체 매개 변수를 검출하기 위해 제공된 방법은, 척추 관절의 이동 요소와 상이한 절차 영역에서 제2 생체 변환기를 제공하는 단계와, 척추 관절의 움직임 중에 제1 생체 변환기와 제2 생체 변환기의 상호 분리에 의거한 에너지파의 거동을 정량적으로 평가하는 단계로 이루어진다. 현재 상태 또는, 절차 영역 중 적어도 하나의 파라미터는 평가된 거동과 척추 관절 운동으로부터 측정된다. 매개 변수는 변형, 진동, 운동학, 안정성 중 하나이다. 제1 생체 변환기 또는 제2 생체 변환기는 평가에 대한 외부 소스에 적어도 하나의 생체 파라미터에 관한 데이터를 송신하기 위한 송수신기를 포함할 수 있다.Accordingly, a method provided herein for detecting a biometric parameter comprises providing a second biometric transducer in a procedural area different from the moving element of the spinal joint, and providing a first biometric transducer and a second biometric transducer during movement of the vertebral joint, And quantitatively evaluating the behavior of the energy wave based on mutual separation. At least one parameter of the current state or the procedural area is measured from the evaluated behavior and the spinal motion. The parameters are either strain, vibration, kinematics, or stability. The first biometric transducer or the second biometric transducer may include a transceiver for transmitting data regarding at least one biometric parameter to an external source for evaluation.

도 6에 도시된 바와 같이, 센서(352)는 척추 관절(예를 들어, 척추) 의 뼈나 인공 요소에 이식될 수 있고, 센서(366)는 움직임 중에 척추 관절의 동작을 평가하기 위한 절차 영역에서의 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 이 실시예에서 센서(352)는 뼈(척추)상의 고정 위치에 있고, 절차 영역에서 센서(366)에 대한 관절 운동중에 척추벽와 함께 움직인다. 상기 센서(366)는 상이한 뼈 상에 있을 수 있다. 두 센서가 움직이더라도, 효과 센서(352)는 센서(366)에 상대적인 이동이 고려되고, 지시된 바와 같이 상대적으로 변위된다. 상기 센서(352 및 366)는, 호스트 뼈와 조직의 평가를 할 수 있지만, 뼈의 밀도, 유체의 점도, 온도, 응력, 압력, 각도 변형, 진동, 하중, 토크, 거리, 경사, 형상, 탄력성, 동작, 및 그외에 제한되지 않는다.6, the sensor 352 may be implanted in a bone or an artificial element of a spinal joint (e.g., vertebrae) and a sensor 366 may be implanted in a procedural area for evaluating the motion of the spinal joint during movement As shown in FIG. In this embodiment, the sensor 352 is in a fixed position on the bone (vertebrae) and moves with the vertebral wall during joint motion to the sensor 366 in the procedural area. The sensor 366 may be on a different bone. Although both sensors are moving, the effect sensor 352 is moved relative to the sensor 366 and is relatively displaced as indicated. The sensors 352 and 366 are capable of evaluating the host bone and tissue but are not limited to the bone density and the fluid viscosity, temperature, stress, pressure, angle strain, vibration, load, torque, distance, , Operation, and the like.

도시된 듀얼 센서 장치는 뼈의 무결성을 평가할 수 있다. 예를 들어, 척추 관절에서, 제1 및 제2 척추에 연결된 센서(352 및 366)는 뼈의 밀도를 평가한다. 본 발명에 따른, 센서(352), 센서(366), 또는 이들 두 센서로부터 보내진 외부 및 내부 에너지파는 골절 및 척추 융합의 치료중에 사용할 수 있다. 배치된 두 개의 센서와 이들 센서 사이의 거리가 관심 영역에서 측정될 수 있고 출력장(power field)가 생성된다. 에너지 필드(energy field)는 초음파, 무선 주파수, 및/또는 전자기장 등과 같은 표준 에너지원이 될 수 있다. 시간이 경과하여 파동에너지의 편향은 예를 들면, 평가대상인 원하는 매개 변수의 변화의 검출을 가능하게 한다. 일례로서, 상기 대퇴골 뼈의 원위 단부에 배치된 제1 센서는 척추의 움직임 중에 경골 뼈의 기단부에 삽입된 제2 센서로부터 골밀도를 평가할 수 있다.The dual sensor device shown can evaluate the integrity of the bones. For example, at the vertebral joint, sensors 352 and 366 connected to the first and second vertebrae evaluate the density of the bone. External and internal energy waves sent from sensor 352, sensor 366, or both of these sensors, according to the present invention, can be used during treatment of fracture and spinal fusion. The distance between the two sensors placed and their distance can be measured in the region of interest and a power field is generated. The energy field can be a standard energy source, such as ultrasound, radio frequency, and / or electromagnetic fields. Over time, the deflection of the wave energy enables detection of a change in the desired parameter, for example, to be evaluated. As an example, a first sensor disposed at the distal end of the femur bone may evaluate bone density from a second sensor inserted into the proximal end of the tibia bone during movement of the vertebrae.

둘 이상의 센서가 갖는 하나의 장점은 움직임의 결과로 서로에 대해 가깝게 그리고 멀리 떨어져 상대적으로 이동할 수 있는데, 예를 들면, 연구중인 절차 영역의 센서의 주파수 특성 및 임피던스 특성으로 인해, 동작들은 에너지파의 평가를 향상시킨다. 다시 말해, 센서(352 및 366)의 상호에 대한 분리는, 그렇지 않으면 예를 들어, 임피던스가 일치하도록 전송된 파동 에너지의 주파수, 진폭, 또는 위상 변화를 요구할 수 센서 조절 없이 다른 측정을 행하는 것을 가능하게 한다. 현재 예에서, 뼈의 측정은 수신된 초음파 신호 의 처리에 기초한다. 소리의 속도 및 초음파 속도 모두는 뼈 및 연조직을 통해 전파되는 초음파가 얼마나 빨리 진행되는가에 기초한 측정을 제공한다. 이러한 치수 특성 정보는 신속한 입체적인 형상의 생성을 가능하게 하는데, 이들 정보들은, 위치, 방위 및 위치 정보와 함께 시스템(100)에 의해 처리된다. 센서들은 관절 공간에 걸쳐 있기 때문에, 그들은 이입 기능의 변화를 검출할 수 있다. 이식 기능의 예로서 몇가지 열거하면, 베어링 마모, 침하, 뼈 통합, 정상 및 비정상 운동, 열, 점도의 변화, 입자상 물질, 운동학 등을 포함한다.One advantage of two or more sensors is that they can move relatively close and far apart relative to each other as a result of the motion, for example due to the frequency and impedance characteristics of the sensors in the procedural area being studied, Improve the evaluation. In other words, the separation of the sensors 352 and 366 from each other may require different measurements without sensor adjustment, which would otherwise require, for example, frequency, amplitude, or phase variation of the transmitted wave energy to match the impedance . In the present example, the measurement of bone is based on the processing of the received ultrasound signal. Both sound velocity and ultrasonic velocity provide measurements based on how fast the ultrasonic waves propagating through bone and soft tissue proceed. This dimensional property information enables the creation of rapid three-dimensional shapes, which are processed by the system 100 with position, orientation and position information. Since the sensors span the joint space, they can detect changes in the insertion function. Some examples of implantable functions include bearing wear, subsidence, bone integration, normal and abnormal movements, changes in heat, viscosity, particulate matter, kinematics, and the like.

도 7은 비한정적인 실시예에 센서화된 척추 기구(400)를 도시한다. 측면도 및 평면도가 표시된다. 척추 기구(400)는 핸들(409) ,샤프트(430), 및 센서화 헤드(407)로 이루어진다. 핸들(409)은 샤프트(430)의 근위 단부에 결합되고, 센서화 헤드(407)는 샤프트(430)의 말단부에 결합된다. 일 실시예에서, 핸들(409), 샤프트(430), 및 센서화 헤드(407)는 척추 영역의 분산 또는 측정에 사용될 때 구부러지지 않는 견고한 구조를 형성한다. 척추 기구(400)는 센서화 헤드(407) 하나 이상의 센서들에 작동가능하게 연결된 전자 조립체(401)를 포함한다. 상기 센서들은 센서화 헤드(407)의 가동 요소들(404/405) 상에서 표면(403/406)에 연결된다. 상기 전자 조립체(401)는 샤프트(407)의 근위 단부쪽으로 배치되거나 핸들(409)에 위치한다. 도시된 바와 같이, 전자 조립체(401)는 샤프트(409)에 연결된다. 전자 조립체(401)는 로직 회로와, 가속도계, 및 통신 회로를 포함하는 전자 회로로 이루어진다. 한 실시예에서, 센서 장착 헤드 (407)의 표면(403 및 406)은 볼록 형상을 가질 수 있다. 표면(403 및 406)들의 볼록 형상은 척추 영역 내에서, 특히 척추골의 윤곽 사이에서 센서 장착 헤드(407)의 배치를 지지한다. 한 실시예에서, 센서 장착 헤드(407)는 잭(402)을 통해 상부 구성요소(404) 및 하부 구성요소(405)의 방식에 의해 높이 조절 가능하고, 잭은 핸들(409)에 따라서 회전 운동(411)을 고르게 분산시키고 폐쇄한다. 잭(402)은 센서 장착 헤드(407)의 구성요소(404, 405)의 내부면들에 결합된다. 샤프트(430)는 하나 이상의 종방향 통로를 포함한다. 예를 들어, 가요성 와이어 인터커넥터와 같은 인터커넥터는 전자기구 조립체(401)가 센서 장착 헤드(407)에 있는 하나 이상의 센서에 작동적으로 결합하도록 샤프트(430)에 있는 통로를 통해 결합될 수 있다. 유사하게, 나사봉은 잭(404)에 핸들(409)을 결합하기 위하여 샤프트(430)의 제2 통로를 통해 결합할 수 있고, 이에 의해 핸들(409)의 회전을 통해 센서 장착 헤드(407)의 높이 조정을 가능하게 한다.FIG. 7 illustrates a sensorized vertebral instrument 400 in a non-limiting embodiment. A side view and a plan view are displayed. The spinal instrument 400 comprises a handle 409, a shaft 430, and a sensorized head 407. The handle 409 is coupled to the proximal end of the shaft 430 and the sensorized head 407 is coupled to the distal end of the shaft 430. In one embodiment, the handle 409, the shaft 430, and the sensored head 407 form a rigid structure that does not bend when used for dispersion or measurement of the vertebral region. The spinal instrument 400 includes an electronic assembly 401 operably connected to one or more sensors of the sensored head 407. The sensors are connected to the surfaces 403/406 on the movable elements 404/405 of the sensorized head 407. The electronic assembly 401 is disposed toward the proximal end of the shaft 407 or at the handle 409. As shown, the electronic assembly 401 is connected to a shaft 409. The electronic assembly 401 comprises an electronic circuit including a logic circuit, an accelerometer, and a communication circuit. In one embodiment, the surfaces 403 and 406 of the sensor mounting head 407 may have a convex shape. The convex shape of the surfaces 403 and 406 supports the placement of the sensor mounting head 407 within the vertebral region, particularly between the contours of the vertebra. In one embodiment, the sensor mounting head 407 is adjustable in height by way of the upper component 404 and the lower component 405 through the jack 402, (411) is evenly distributed and closed. The jack 402 is coupled to the inner surfaces of the components 404 and 405 of the sensor mounting head 407. Shaft 430 includes one or more longitudinal passages. For example, an interconnect connector, such as a flexible wire interconnect, may be coupled through a passageway in the shaft 430 to allow the electronic device assembly 401 to operatively engage one or more sensors in the sensor mounting head 407 have. Similarly, the threaded rod can be coupled through the second passageway of the shaft 430 to engage the handle 409 with the jack 404, thereby allowing the rotation of the handle 409 to move the sensor mounting head 407 Height adjustment is possible.

척추 기구(400)는 내장된 가속도계의 방식에 의해 정렬을 결정될 수 있다. 센서 장착 헤드(407)는 압력, 인장, 전단, 하중, 토크, 골밀도, 및/또는 지지 중량을 포함하는 처치 면적(예를 들어, 추간 공간)의 파라미터를 결정하는 능력을 포함하는 다중 기능을 지원한다. 한 실시예에서, 하나 이상의 하중 센서는 센서 장착 헤드(407) 내에 포함될 수 있다. 하나 이상의 하중 센서는 표면(403 및 406)들의 사전 결정된 위치에 결합 될 수 있다. 하나 이상의 하중 센서를 가지는 것은 센서 장착 헤드(407)가 표면(403 및 406)들에 인가된 하중 크기 및 하중의 위치를 측정할 수 있게 한다. 센서 장착 헤드(407)는, 척추골 구성요소를 설치하기 전에 척추골 관절을 측정하고, 조정하고 테스트하도록 사용될 수 있다. 앞서 본 바와 같이, 정렬 시스템(100)은 뼈간의 하중 센싱 중에 척추 기구(400)의 최적 삽입각도 및 위치를 평가하며, 인서트 기구 사용시에 이들 조건을 복제한다.The spinal instrument 400 can be aligned by the manner of the built-in accelerometer. Sensor mounting head 407 supports multiple functions including the ability to determine parameters of a treatment area (e.g., intervertebral space) including pressure, tension, shear, load, torque, bone density, and / do. In one embodiment, one or more load sensors may be included within the sensor mounting head 407. One or more load sensors may be coupled to predetermined positions of surfaces 403 and 406. [ Having more than one load sensor allows the sensor mounting head 407 to measure the magnitude of the load applied to the surfaces 403 and 406 and the position of the load. The sensor mounting head 407 can be used to measure, adjust, and test the vertebral body joint before installing the vertebral bone component. As seen above, the alignment system 100 evaluates the optimal insertion angle and position of the spinal instrument 400 during bone-to-bone load sensing and duplicates these conditions when using an insert instrument.

본 발명에서, 이러한 파라미터는, i) 센서들과 접촉 표면들을 지지하는 캡슐화 구조, ii) 전력 공급부, 감지 소자, 초음파 공명기 또는 공명기들 또는 트랜스듀서 또는 트랜스듀서들 및 초음파 도파관 또는 도파관들, 편향 스프링 또는 스프링들 또는 다른 형태의 탄성 부재, 가속도계, 안테나, 측정 데이터를 처리할 뿐만 아니라 에너지 변환, 전파, 및 검출 및 무선 통신을 처리하는 전자 회로를 통합하는 전자기구 조립체를 포함하는 통합 무선 센서 장착 헤드(407) 또는 장치로 측정될 수 있다. 센서 장착 헤드(407) 또는 기구(400)는 실시간으로 관심 대상의 파라미터를 감지하고 통신하기 위하여, 도구, 가전 제품, 차량, 장비, 또는 다른 물리적 시스템뿐만 아니라 동물 및 인체를 포함하지만 이에 한정되지 않는 광범위한 물리적 시스템상에 또는 내에 위치되거나 또는 이와 결합되거나, 또는 이에 또는 그 안에 부착 또는 고정된다.In the present invention, these parameters include: i) an encapsulation structure for supporting the sensors and contact surfaces, ii) a power supply, sensing element, ultrasonic resonator or resonators or transducers or transducers and ultrasonic waveguides or waveguides, An electronic device assembly incorporating an electronic circuit for processing energy conversion, propagation, and detection and wireless communications as well as for processing springs or other types of elastic members, accelerometers, antennas, measurement data, (407) or device. The sensor mounting head 407 or instrument 400 may include, but is not limited to, instruments, appliances, vehicles, equipment, or other physical systems as well as animals and humans for sensing and communicating parameters of interest in real time Located on or in or on a wide range of physical systems, or attached or fixed therein or in it.

척추 기구(400)의 사용예는 척추 케이지의 설치에 있다. 척추 케이지는 디스크 교체에서의 공간 척추에 사용된다. 척추 케이지 는 일반적으로 공동이고 고정용 나사를 갖도록 형성될 수 있다. 두 개 이상의 케이지는 종종 운동의 범위를 넘는 하중에 대한 충분한 지원과 로드 분배를 제공하도록 척추 사이에 설치된다. 일 실시예에서 ,척추 케이지는 가볍고 강도가 있는 티탄으로 만든다. 뼈 성장 물질도 또한, 케이지에 배치되어 장기간 뼈간 영역을 더 보강하고 이에 의해 뼈의 성장을 개시하고 촉진하기 위해 케이지에 배치할 수 있다. 척추 기구(400)는 로드 및 로드의 위치를 측정하는 척추 사이의 간극에 삽입된다. 하중 위치는 센서 장착 헤드(407)의 표면(403) 또는 406)에 하중을 인가하는 척추골 영역 또는 표면에 대응한다. 척추 기구(400)의 센서 장착 헤드(407)의 삽입 각도와 위치도 또한 측정될 수 있다. 하중 크기 및 하중 측정 위치는 척추골 사이의 임플란트 위치와 임플란트 위치를 위한 척추 케이지의 최적의 크기를 결정하도록 의사에 의해 사용된다. 최적의 크기는 소정의 하중 범위 내에서 척추의 추락에 의해 하중이 가해질 때의 케이지의 높이이다. 일반적으로 관심 척추에 적용된 하중의 분산 및 측정에 센서화된 헤드(407)의 높이는, 이어지는 단계에서 이식된 케이지의 높이와 동일하다. 척추로부터 센서화된 헤드(407)를 제거한 후 케이지는 같은 지역에 이식될 수 있다. 이식된 척추 케이지의 하중은 척추 기구(400)에 만들어지고 센서 헤드(407)에 적용된 측정치와 대략 동일하다. 일 실시예에서 인서트 시험 측정의 각도와 위치는 척추 기구(400) 또는 이와 결합된 원격 시스템에 의해 기록된다. 각도와 위치 측정은 측정 과정 중에 척추 기구(400)와 동일한 경로에서 동일한 척추 영역으로 척추 케이지를 연속적으로 안내하는 데 사용된다.An example of use of the spinal instrument 400 is in the installation of a spine cage. The spine cage is used in the space spine in disc replacement. The spine cage is generally cavity and can be configured to have a fixing screw. More than one cage is often placed between the vertebrae to provide sufficient support and load distribution over loads beyond the range of motion. In one embodiment, the spine cage is made of lightweight, strong titanium. Bone growth material can also be placed in the cage to further strengthen the long-term intercostal area and thereby be placed in the cage to initiate and promote bone growth. The spinal instrument 400 is inserted into the gap between the vertebrae, which measure the position of the rod and the rod. The load position corresponds to a vertebra region or surface that applies a load to the surface 403 or 406 of the sensor mounting head 407). The insertion angle and position of the sensor mounting head 407 of the spinal instrument 400 can also be measured. The load magnitude and load measurement positions are used by the physician to determine the optimal size of the spinal cage for the implant location between the vertebrae and the implant location. The optimal size is the height of the cage when the load is applied by the fall of the vertebrae within a predetermined load range. In general, the height of the sensorized head 407 in the dispersion and measurement of the load applied to the spine of interest is equal to the height of the implanted cage in the subsequent step. After removing the sensorized head 407 from the vertebrae, the cage can be implanted in the same area. The load of the implanted vertebral cage is approximately the same as the measurement made in the spinal instrument 400 and applied to the sensor head 407. In one embodiment, the angle and position of the insert test measurement is recorded by the spinal instrument 400 or a remote system coupled thereto. Angle and position measurements are used to continuously guide the spine cage to the same spinal region in the same path as the spinal instrument 400 during the measurement process.

도 8은 비한정적인 실시예에서 통합 센서화된 척추 기구(410)를 나타낸다. 특히, 전자 어셈블리(401)는 통합 기구(410)의 내부에 배치된다. 여기에는 무선 전력 충전 작업을 개시하도록 충전 유닛에 근접 배치되는 외부 무선 에너지 소스(414)가 포함된다. 무선 에너지 소스(414)는 전력 공급부, 변조 회로, 및 데이터 입력을 포함할 수 있다. 전원은 척추 기구(410)에 전력을 전달할 수 있는 무선 전력 신호를 발생시키기 위한 배터리, 충전 장치, 커패시터, 전력 연결부, 또는 다른 에너지 소스일 수 있다. 외부 무선 에너지 소스(414)는 전자 유도, 또는 다른 전자기 또는 초음파 방사의 형태이지만 이에 한정되지 않는 형태로 에너지를 전달할 수 있다. 적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 무선 에너지 소스는 근접하여 배치될 때 감지 장치에 있는 유도 코일과의 전자기적인 결합을 활성화하도록(예를 들어, 파워 온) 코일을 포함한다.FIG. 8 shows an integrated sensorized vertebral instrument 410 in a non-limiting embodiment. In particular, the electronic assembly 401 is disposed within the integration mechanism 410. This includes an external wireless energy source 414 that is placed close to the charging unit to initiate a wireless power charging operation. The wireless energy source 414 may include a power supply, a modulation circuit, and a data input. The power source may be a battery, a charging device, a capacitor, a power connection, or other energy source for generating a wireless power signal capable of delivering power to the spinal instrument 410. The external wireless energy source 414 may transmit energy in the form of, but not limited to, electromagnetic induction, or other electromagnetic or ultrasonic radiation. In at least one exemplary embodiment, the wireless energy source includes a coil (e. G., Power on) to activate electromagnetic coupling with the induction coil in the sensing device when positioned proximately.

전자 조립체(401)는 측정된 매개 변수 데이터를 데이터 통신회로를 통해 수신기로 발송하여 척추 요소상의 다양한 지점에서의 매개 변수의 레벨과 분배의 시각화를 가능하게 한다. 데이터 입력은 또한, 인터페이스 또는 포트로서 유선 또는 무선 연결(예를 들면, USB, IEEE802.16 등)을 통해, 컴퓨터와 같은 또다른 데이터 소스로부터 입력 정보를 수신한다. 변조 회로는, 입력 정보를 전력 공급 에 의해 생성된 전력 신호상으로의 입력 정보를 변조할 수 있다. 센서화된 헤드(407)는 일반적으로 저마찰 폴리머 소재로 만들어진 웨어 표면을 갖는다. 척추 사이에 삽입 할 때 이상적으로, 센서화 헤드(407)는 자연 척추에 유사하고, 적절한 하중, 정렬 및 균형을 갖는다.The electronics assembly 401 dispenses the measured parameter data to a receiver via a data communication circuit to enable visualization of the level and distribution of the parameters at various points on the vertebral element. The data input also receives input information from another data source, such as a computer, via a wired or wireless connection (e.g., USB, IEEE 802.16, etc.) as an interface or port. The modulation circuit can modulate the input information on the power signal generated by the power supply of the input information. The sensorized head 407 typically has a wear surface made of a low friction polymer material. Ideally, when inserting between the vertebrae, the sensored head 407 is similar to the natural vertebrae and has the proper load, alignment and balance.

도 9는 비제한적인 예에서 척추골 구성요소를 가진 인서트 기구(420)를 도시한다. 본원에 기술된 바와 같은 전자기구 조립체(401)는 인서트 기구(420)의 정렬 및 위치 데이터의 발생을 유사하게 지원한다. 정렬 시스템(100)에 의해, 사용자는 척추 성분의 적절하거나 사전에 계획된 배치를 달성하기 위해 삽입 각도, 위치 및 궤적(경로)를 복제할 수 있다 . 대안적으로, 전자 조립체(401)의 가속도계는 위치와 궤도 정보를 제공할 수 있다. 인서트 기구(420)는 핸들(432), 넥(434)과 팁(451)을 포함한다. 결합/해제 메커니즘(455)은 팁(451)을 제어하기 위하여 넥(434)의 근위 단부에 결합한다. 결합/해제 메커니즘(455)은 의사가 팁(451)에 부착된 척추골 구성요소를 보지하거나 해제할 수 있게 한다. 이 예에서, 핸들(432)은 넥(434)의 근위 단부에 근접하여 일정 각도로 연장한다. 핸들(432)의 위치 선정은 의사가 척추 영역에서 팁(451)을 정확하게 안내하는 한편, 결합/해제 메커니즘(455)에 대한 접근을 허용한다.FIG. 9 illustrates an insert mechanism 420 having a vertebral component in a non-limiting example. The electronic apparatus assembly 401 as described herein similarly supports the generation of alignment and position data of the insert mechanism 420. With the alignment system 100, the user can duplicate the insertion angle, position and locus (path) to achieve an appropriate or pre-planned placement of the spinal components. Alternatively, the accelerometer of electronic assembly 401 may provide position and orbit information. The insert mechanism 420 includes a handle 432, a neck 434 and a tip 451. The engagement / release mechanism 455 engages the proximal end of the neck 434 to control the tip 451. The engagement / release mechanism 455 allows the physician to see or release the vertebra component attached to the tip 451. In this example, the handle 432 extends at an angle close to the proximal end of the neck 434. Positioning of the handle 432 permits access to the engagement / release mechanism 455 while allowing the surgeon to accurately guide the tip 451 in the vertebral region.

제1 실시예에서, 척추 구성요소는 척추 케이지(475)이다. 척추 케이지(475)는 수술 동안 척추의 척추골 사이에 삽입될 수 있는 천공된 벽을 구비한, 통상 티타늄으로 중공 실린더형 장치이다. 일반적으로, 분산 공정은 척추 케이지(475)의 사전 결정된 거리까지 척추골을 이격시킨다. 척추 케이지(475)는 안정성을 증가시키고 척추골 압축을 감소시키고, 환자의 편안함을 향상시키는 해결책으로서 신경 충돌을 감소시킬 수 있다. 척추 케이지(475)는 케이지가 자체 테이핑하고 추가의 안정성을 제공할 수 있게 하는 표면 나사를 포함할 수 있다. 척추 케이지(475)는 케이지(475)를 통해 척추골체들 사이의 뼈의 성장을 지원하는 뼈 이식 물질을 포함하도록 다공성일 수 있다. 하나 이상의 척추 케이지는 불편을 완화하도록 척추골 사이에 배치될 수 있다. 척추 케이지(475)의 적절한 배치와 위치 선정은 성공적인 장기간 이식과 환자 결과를 위해 중요하다.In a first embodiment, the vertebral component is a vertebrae cage 475. The vertebral cage 475 is a hollow, generally cylindrical, titanium-like device with a perforated wall that can be inserted between the vertebrae of the vertebrae during surgery. Generally, the dispersing process separates the vertebrae to a predetermined distance of the vertebrae cage 475. The spinal cage 475 can reduce nerve impingement as a solution to increase stability, reduce vertebral compression, and improve patient comfort. The spine cage 475 may include surface screws that allow the cage to self taping and provide additional stability. The vertebrae cage 475 may be porous to include bone graft material that supports the growth of bone between the vertebral bodies via the cage 475. One or more vertebrae cages may be disposed between the vertebrae to relieve discomfort. Proper placement and positioning of the spinal cage 475 is important for successful long-term implantation and patient outcomes.

제2 실시예에서, 척추의 구성요소는 유경 스크류(pedicle screw, 478)이다. 척추경 나사(478)는 척추골 척추경내로 이식을 위해 설계된 뼈 나사의 특정 형태이다. 척추의 다른 구조(예를 들어, 얇은 판, 척추 아치)에 결합하는 척추골에 대해 2개의 척추경이 있다. 다축 척추경 나사는 부식 방지하고 구성요소의 강도를 높이기 위해 티타늄으로 제조될 수 있다. 척추경 나사의 길이는 30mm 내지 60mm이다. 직경이 5.0mm에서 8.5 사이이다. 이는 치수적 예로서 기여하는 이러한 치수로 한정되지 않는다. 척추경 나사(478)는 기형을 수정하고 및/또는 외상을 치료하도록 봉 및 플레이트를 부착하도록 도구 처치에서 사용될 수 있다. 이는 뼈 구조를 서로 홀딩하는 것에 의해 융합을 지원하도록 척추의 일부를 고정화하도록 사용될 수 있다. 전자기구 조립체(401)(내부 또는 외부 통합될 수 있는)의 방식에 의해, 인서트 기구(420)는 스크루 배치에 대한 깊이와 각도를 결정하고 거기에 나사를 안내하도록 결정될 수 있다. 이 예에서, 하나 이상의 가속도계는 삽입 공정 동안 팁(451)의 방향, 회전 각도, 또는 위치 정보를 제공하도록 사용된다.In a second embodiment, the component of the vertebrae is a pedicle screw 478. Pedicle screw 478 is a specific type of bone screw designed for implantation into the vertebral body. There are two vertebrae for the vertebra that bind to other structures of the vertebrae (eg, lamina, vertebral arches). Multiaxial pedicle screws can be made of titanium to prevent corrosion and increase the strength of the components. The length of the pedicle screw is 30 mm to 60 mm. The diameter is between 5.0 mm and 8.5. It is not limited to these dimensions which contribute as a dimensional example. The pedicle screw 478 may be used in a tooling procedure to modify the deformity and / or attach the rod and plate to treat the trauma. This can be used to immobilize a portion of the vertebrae to support fusion by holding the bone structures together. By way of the electronic appliance assembly 401 (which may be integrated internally or externally), the insert mechanism 420 may be determined to determine the depth and angle of the screw arrangement and guide the screw thereto. In this example, one or more accelerometers are used to provide direction, rotation angle, or position information of tip 451 during the insertion process.

하나의 배열에서, 스크루(478)는 센서가 내장된다. 센서는 에너지를 전달하고, 밀도 판독 값을 얻고 시간에 따른 밀도의 변화를 모니터링할 수 있다. 하나의 예로서, 따라서 시스템(100)은 골절 부위의 치유를 모니터하고 보고할 수 있다. 센서는 골절 부위에서의 운동뿐만 아니라 나사와 뼈 사이의 운동에서의 변화를 검출할 수 있다. 이러한 정보는 치유 모니터링을 지원하고, 지시된 바와 같은 척추골 중량 지지를 모니터링하는 능력을 의료 공급자에게 제공한다. 센서는 치료를 지원하도록 골절 자체에 에너지파를 보내도록 외부에서 활성화될 수 있다.In one arrangement, the screw 478 incorporates a sensor. The sensor can transfer energy, obtain density readings, and monitor changes in density over time. As an example, the system 100 may thus monitor and report healing of the fracture site. The sensor can detect not only movement at the fracture site but also changes in motion between the screw and the bone. This information provides the healthcare provider with the ability to support healing monitoring and monitor vertebral weight support as directed. The sensor can be activated externally to send energy waves to the fracture itself to support treatment.

도 10은 비제한적인 실시예에서 척추골 파라미터를 감지하기 위한 척추의 척추골 사이에 위치된 척추 기구(400)의 사시도를 도시한다. 일반적으로, 압축력은 척추 영역에 센서 장착 헤드(407)가 삽입될 때 표면(403 및 406)에 인가된다. 한 실시예에서, 센서 장착 헤드(407)는 표면(403), 표면(406) 또는 척추골 힘과 관련된 둘 모두 상의 적재의 크기 벡터를 식별하는 2개 이상의 하중 센서를 포함한다. 도시된 예에서, 척추 기구(400)는 압축력이 표면(403 및 406)에 인가되도록 척추골(L5)과 와천골(S) 사이에 위치된다. 기구(400)를 삽입하기 위한 하나의 접근법은 내시경 접근법이 시각화하고 양호한 노출을 제공하는 데 어려울 수 있음으로써 미소개복술을 통해 후방(배면측)으로부터의 방법이다. 또 다른 방법은 의사가 척추에 도달하도록 복부를 통해 작업하는 것을 허용하는 전방(전면측)으로부터의 방법이다. 이러한 방법으로, 등에 있는 척추 근육이 손상되거나 절단되지 않으며; 근육의 약점과 상처를 피한다. 척추 기구(400)는 전방 또는 후방 척추 접근 방식 중 하나와 함께 사용될 수 있다.10 shows a perspective view of a spinal instrument 400 positioned between the vertebrae of a vertebra for sensing vertebral bone parameters in a non-limiting embodiment. Generally, a compressive force is applied to the surfaces 403 and 406 when the sensor mounting head 407 is inserted into the vertebral region. In one embodiment, the sensor mounting head 407 includes two or more load sensors that identify the surface 403, the surface 406, or the magnitude vector of the load both on the vertebrae force. In the illustrated example, the spinal instrument 400 is positioned between the vertebra L5 and the vaginal sow S such that a compressive force is applied to the surfaces 403 and 406. One approach to inserting the instrument 400 is from the back (back side) through micro-laparotomy because the endoscopic approach can be difficult to visualize and provide good exposure. Another method is from the front (front side), which allows the physician to work through the abdomen to reach the spine. In this way, the spinal muscles on the back are not damaged or severed; Avoid muscle weakness and scars. The spinal instrument 400 may be used with either the anterior or posterior vertebral approach.

척추 기구(400)의 센서화된 구성요소의 양태는 2010년 6월 29일 출원된 "정형 하중 감지 삽입 장치에 대한 시스템 및 방법"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제12/825,638호, "근육골 계통의 파라미터를 감지하기 위한 무선 감지 방법"이라는 명칭으로 2010년 6월 29일 출원된 미국 특허 출원 제12/825/724호에 개시되어 있으며, 그 전체 내용이 참조로 본원에 포함된다. 간단히, 센서 장착 헤드(407)는 대응하는 위치와 토크(예를 들어, Tx, Ty 및 Tz)와 척추골의 에지 적재와 힘(Fx, Fy 및 Fz)을 측정할 수 있다. 전자 회로(401)(도시되지 않음)는 센서 장착 헤드(407)에 있는 센서의 작동 및 측정을 제어한다. 전자 회로(401)는 단거리 데이터 송신을 위한 통신 회로를 포함한다. 전자 회로는 그런 다음 최적 관절 밸런스를 달성하기 위해 임의의 조정을 식별하는 데 의사를 돕기 위해 실시간 시각화를 제공하는 원격 시스템으로 측정된 데이터를 송신할 수 있다.Aspects of the sensored components of the spinal instrument 400 are described in United States Patent Application Serial No. 12 / 825,638 entitled " System and Method for Orthomodal Load Sensing Insertion Device ", filed June 29, 2010, Quot ;, which is incorporated herein by reference in its entirety, which is incorporated herein by reference in its entirety for &lt; RTI ID = 0.0 &gt; U. &lt; / RTI &gt; Briefly, the sensor mounting head 407 is capable of measuring corresponding positions and torques (e.g., Tx, Ty, and Tz) and edge loading and forces (Fx, Fy, and Fz) of the vertebrae. Electronic circuit 401 (not shown) controls the operation and measurement of the sensor in sensor mounting head 407. The electronic circuit 401 includes a communication circuit for short-distance data transmission. The electronic circuitry can then transmit the measured data to a remote system that provides real-time visualization to assist the physician in identifying arbitrary adjustments to achieve optimal joint balance.

근육 계통의 구성요소를 설치하는 방법은 아래에 개시된다. 방법의 단계들은 임의의 순서로 수행될 수 있다. 척추골 사이에 케이지를 배치하는 예는 방법을 설명하는데 사용하지만, 방법은 무릎, 엉덩이, 발목, 척추, 어깨, 손, 팔, 다리와 같은 근육골 계통 영역에 적용할 수 있다. 제1 단계에서, 사전 결정된 폭의 센서 장착 헤드는 근육골 계통의 영역에 배치된다. 이 예에서, 삽입 영역은 척추의 척추골 사이에 있다. 망치는 척추골 사이에 센서 장착 헤드를 삽입하는 데 충분한 힘을 제공하도록 핸들의 단부를 탭핑하도록 사용될 수 있다. 삽입공정은 진동을 분산시키고, 이에 의해 이격 거리를 증가시킬 수 있다. 제2 단계에서, 센서 장착 헤드에 인가된 하중의 위치가 측정된다. 따라서, 센서 장착 헤드의 표면 상의하중의 크기와 적재 위치는 이용할 수 있다. 근육골 계통에 의해 인가되는 하중이 센서 장착 헤드의 표면에 어떻게 위치되는가가 삽입되면 구성요소의 안정성을 결정하는 데 도움을 줄 수 있다. 센서 장착 헤드에 인가된 불규칙한 하중은 인가된 힘이 삽입 위치로부터 구성요소를 멀리 밀어주는 시나리오를 예측할 수 있다. 일반적으로, 센서 장착 헤드는 정량적 데이터에 기초하여 구성요소의 삽입을 위한 적합한 위치를 확인하는데 사용된다. 제3 단계에서, 센서 장착 헤드로부터 하중 및 하중 데이터의 위치는 실시간으로 원격 시스템에 디스플레이된다. 유사하게, 제4 단계에서, 정렬의 회전, 각도 또는 위치 중 적어도 하나는 실시간으로 원격 시스템에 디스플레이된다. 센서 장착 헤드를 위치시키는데 만들어진 변경은 원격 시스템의 디스플레이 상의 데이터에 반영된다. 제5 단계에서, 적절한 적재 위치를 갖는 척추골 사이의 위치는 확인되고, 대응하는 정량적 측정 데이터는 메모리에 저장된다.The method of installing the components of the muscle system is described below. The steps of the method may be performed in any order. The example of placing the cage between the vertebrae is used to illustrate the method, but the method is applicable to areas of muscle bone system such as knees, hips, ankles, spine, shoulders, hands, arms and legs. In a first step, a sensor mounting head of a predetermined width is placed in the region of the muscle bone system. In this example, the insertion area is between the vertebrae of the vertebrae. The hammer can be used to tap the end of the handle to provide sufficient force to insert the sensor mounting head between the vertebrae. The insertion process disperses the vibration, thereby increasing the separation distance. In the second step, the position of the load applied to the sensor mounting head is measured. Therefore, the magnitude of the load on the surface of the sensor mounting head and the loading position can be used. The insertion of how the load applied by the muscle bone system is placed on the surface of the sensor mounting head can help determine the stability of the component. The irregular load applied to the sensor mounting head can predict a scenario in which an applied force pushes the component away from the insertion position. In general, a sensor mounting head is used to identify a suitable position for insertion of a component based on quantitative data. In a third step, the position of the load and load data from the sensor mounting head is displayed on the remote system in real time. Similarly, in a fourth step, at least one of the rotation, angle, or position of the alignment is displayed in real time on the remote system. Changes made to place the sensor mounting head are reflected in the data on the display of the remote system. In a fifth step, the position between the vertebrae with the proper loading position is identified, and the corresponding quantitative measurement data is stored in memory.

제6 단계에서, 센서 장착 헤드는 제거된다. 제7 단계에서, 구성요소는 근육골 계통에 삽입된다. 예로서, 저장된 정량적 측정 데이터는 근육골 계통에서 구성요소의 위치 선정을 지원하기 위해 사용된다. 이 예에서, 인서트 기구는 근육골 계통 내로 구성요소를 안내하기 위하여 사용될 수 있다. 인서트 기구는 삽입됨으로써 구성요소의 정렬, 회전, 각도, 또는 위치 선정을 제공하는 능동형 장치이다. 센서 장착 헤드의 삽입의 이전에 측정된 방향 및 위치는 인서트 기구를 안내하는데 사용될 수 있다. 한 실시예에서, 원격 시스템 디스플레이는 이전에 삽입된 센서 장착 헤드에 인서트 기구 및 구성요소의 회전 정렬을 디스플레이하는데 지원할 수 있다. 시스템과 함께 인서트 기구는 구성요소의 배치를 지시하는데 더욱 지원하도록 시각, 음성, 촉각 또는 다른 피드백을 제공할 수 있다. 일반적으로, 삽입되는 구성요소는 센서 장착 헤드와 실질적으로 동일한 높이를 갖는다. 이상적으로, 구성요소는 구성요소 상의하중 및 하중의 위치가 정량적 측정치와 유사하도록 이전에 삽입된 센서 장착 헤드 위치와 동일한 위치 및 위치 선정에서 삽입된다. 제8 단계에서, 구성요소는 이전에 삽입된 센서 장착 헤드와 동일하게 위치되고 및 해제된다. 인서트 기구는 근육골 계통으로부터 제거될 수 있다. 제9 단계에서, 적어도 센서 장착 헤드는 폐기된다.In a sixth step, the sensor mounting head is removed. In a seventh step, the component is inserted into the muscle bone system. As an example, the stored quantitative measurement data is used to support positioning of components in the muscle bone system. In this example, the insert mechanism may be used to guide the component into the muscle bone system. An insert mechanism is an active device that is inserted to provide alignment, rotation, angle, or positioning of components. The previously measured direction and position of insertion of the sensor mounting head may be used to guide the insert mechanism. In one embodiment, the remote system display may be capable of displaying the rotational arrangement of the insert mechanism and components on the previously inserted sensor mounting head. The insert mechanism with the system may provide visual, audible, tactile or other feedback to further assist in directing the placement of the components. Generally, the components to be inserted have substantially the same height as the sensor mounting head. Ideally, the component is inserted in the same position and positioning as the previously inserted sensor mounting head position so that the position of the load and load on the component is similar to the quantitative measurement. In an eighth step, the component is positioned and released in the same way as the previously inserted sensor mounting head. The insert mechanism may be removed from the muscle bone system. In the ninth step, at least the sensor mounting head is discarded.

따라서, 센서 장착 헤드는 구성요소의 삽입을 위한 적합한 위치 확인하는데 사용된다. 삽입은 위치 선정과 위치를 포함하는 정량적 측정에 의해 지원된다. 처치가 완료된 후에, 구성요소 상의 적재의 대략적인 하중 및 하중의 위치는 공지된다. 일반적으로, 구성요소의 표면상에서 근육골 계통에 의해 인가된 하중 및 구성요소의 표면들 상의 위치를 아는 것은 장기적인 구성요소의 안정성을 결정하는데 도움을 줄 수 있다. 구성요소 상에 인가된 불규칙한 적재는 삽입 위치에서 멀리 구성요소를 미는 인가된 힘을 유발할 수 있다.Thus, the sensor mounting head is used for proper positioning for insertion of the component. Insertion is supported by quantitative measurements including location and location. After the treatment is completed, the approximate load of the load on the component and the position of the load are known. In general, knowing the load applied by the muscle bone system on the surface of the component and the location on the surfaces of the component can help determine the stability of the long-term component. An irregular load applied on a component may cause an applied force to push the component away from the insertion position.

도 11은 비한정적인 실시예에서 도 10의 센서화된 척추 기구의 사시도를 도시하는 그래픽 유저 인터페이스(GUI, 500)를 도시한다. 유저 인터페이스(500)는 원격 시스템(105) 및 정렬 시스템(100)(도 1 참조)에 의해 제시된다. GUI(500)는 윈도우(510)와 관련 윈도우(520)를 포함한다. 윈도우(520)는 평가하에서 척추골(522)과 관련하여 척추 기구(400)와 센서 장착 헤드(407)를 보여준다. 이 예에서, 척추골의 (평면)사시도가 도시된다. 이는 절개부 내로 전방으로 이동됨으로써, 예를 들어, 척추 기구(400)의 접근 각도 및 회전을 보이는 샤프트 각도(523)와 회전 구성요소(524)를 나타낸다. 윈도우(520) 및 대응 GUI 정보는 처치 동안 실시간으로 제공되고 업데이트된다. 이것은 척추 기구(400)와 감지된 파라미터들의 사용을 의사가 시각화하는 것을 허용한다. 윈도우(510)는 센서 장착 헤드(407)의 감지 표면(403 또는 406)을 보여준다. 크로스 헤어(512)는 힘과 위치의 최대 지점을 확인하도록 센서 장착 헤드의 이미지에 중첩된다. 또한, 척추골 에지 적재를 보이도록 늘어날 수 있다. 윈도우(513)는 예를 들어, 센서 장착 헤드 표면에 걸친 하중력(201bs)을 보고한다. 이 정보는 처치 동안 제시되고 실시간으로 업데이트된다.FIG. 11 illustrates a graphical user interface (GUI) 500 that illustrates a perspective view of the sensorized spinal instrument of FIG. 10 in a non-limiting embodiment. The user interface 500 is presented by the remote system 105 and the alignment system 100 (see FIG. 1). The GUI 500 includes a window 510 and an associated window 520. The window 520 shows the spinal instrument 400 and the sensor mounting head 407 in relation to the vertebra 522 under evaluation. In this example, a (flat) perspective view of the vertebra is shown. This shows a shaft angle 523 and a rotating component 524 that are moved forward into the incision, for example, to show the approach angle and rotation of the spinal instrument 400. Window 520 and corresponding GUI information are provided and updated in real time during the treatment. This allows the physician to visualize the use of the spinal instrument 400 and sensed parameters. The window 510 shows the sensing surface 403 or 406 of the sensor mounting head 407. The crosshairs 512 are superimposed on the image of the sensor mounting head to determine the maximum point of force and position. It can also be stretched to show vertebral edge loading. The window 513 reports, for example, the load force 201bs over the sensor mounting head surface. This information is presented during the treatment and updated in real time.

전술 한 바와 같이, 시스템(100)은 파라미터 감지(예를 들어, 척추골 하중, 에지 하중, 압축 등)의 방식에 의해 보철물/기구/하드웨어의 이식을 지원하도록 수술 동안 사용될 수 있다. 수신기(101), 복수의 완드(103), 및 척추 기구(400)와 같은 구성은 사용시에 수술 영역 내에 남아 있는다. 원격 시스템(105)은 일반적으로 수술 영역 밖에 있다. 모든 측정들은 이러한 구성들에 의해 수술 영역 내에서 이루어진다. 일 실시예에서, 수신기(101), 복수의 완드(103) 및 척추 기구 중 적어도 하나는 과정이 모두 완료되면 폐기된다. 일반적으로 이들은 1회성 사용을 위해 설계된 것이고 재사용될 수 없다.As discussed above, the system 100 may be used during surgery to support implantation of prostheses / instruments / hardware by way of parameter sensing (e.g., vertebral load, edge loading, compression, etc.). Configurations such as the receiver 101, the plurality of wands 103, and the spinal instrument 400 remain within the surgical area in use. The remote system 105 is typically outside the surgical area. All measurements are made within the surgical area by these configurations. In one embodiment, at least one of the receiver 101, the plurality of wands 103, and the spinal instrument is discarded when the process is complete. In general, they are designed for one-off use and can not be reused.

척추에서, 뼈와 연질 조직의 요소에 영향은 교정 척추 수술을 포함하는 수술 동안 시스템(100)뿐만 아니라, 연질 조직(예를 들어, 연골, 힘줄, 인대) 변화에 의해 평가된다. 이후 센서들은 시간적 변화나 극적 변화를 평가하기 위하여, 수술하는 동안(및 수술후) 이용된다. 수술 파라미터 판독치가 저장될 때, 센서는 수술 동안 활성화될 수 있다. 수술 후 즉시, 센서가 활성화되고 기준이 알려진다.In the vertebrae, the effects on bone and soft tissue elements are assessed by changes in soft tissue (e.g., cartilage, tendons, ligaments) as well as system 100 during surgery including orthopedic surgery. The sensors are then used during surgery (and post-operatively) to assess temporal or dramatic changes. When the surgical parameter readings are stored, the sensor can be activated during surgery. Immediately after surgery, the sensor is activated and the reference is known.

센서 시스템(100)은 뼈 밀도, 유체 점도, 온도, 스트레인, 압력, 각도 변형, 진동, 하중 토크, 거리, 기울기, 형상, 탄성, 및 운동에 관하지만 이에 한정되지 않는 척추와 연결 조직의 평가를 가능하게 한다. 센서들이 척추골 공간에 걸쳐 있기 때문에, 센서들은 그 삽입 전에 척추골 구성요소에서의 변화를 예측할 수 있다. 전술 한 바와 같이, 시스템(100)은 상호 척추골 공간에 척추 기구(400)를 배치하도록 사용되며, 척추골체(522)에 대해 위치되는 것이 도시된다. 측정 시스템이 배치되고 척추골 중심에서 시각적으로 확인되면, 시스템(100)은 기구 상의 임의의 에지 적재를 보고하고, 이는 차례로 적절한 척추골 장치와 삽입 계획(예를 들어, 접근 각도, 회전, 깊이, 경로 궤적)을 사이지 하도록 사용될 수 있다. 임플란트 구성요소 기능의 예는 몇 개의 예를 들어 베어링의 마모, 침하, 뼈 통합, 정상 및 비정상 운동, 열, 점도의 변화, 입자상 물질, 운동학이 있다.The sensor system 100 can be used to evaluate the vertebral and connective tissue, including but not limited to bone density, fluid viscosity, temperature, strain, pressure, angular deformations, vibration, load torque, distance, tilt, shape, . Because the sensors span the vertebral space, sensors can predict changes in the vertebral component before insertion. As described above, the system 100 is used to place the spinal instrument 400 in the intervertebral space and is shown positioned relative to the vertebral body 522. Once the measurement system is deployed and visually confirmed at the center of the vertebrae, the system 100 reports any edge stacking on the instrument, which in turn can be used to determine the appropriate vertebral instrument and insertion plan (e.g., approach angle, ). &Lt; / RTI &gt; Examples of implant component functions include wear, subsidence, bone integration, normal and abnormal movements, changes in heat, viscosity, particulate matter, and kinematics in a few examples.

도 12는 척추간 위치 및 힘을 센싱하기 위하여, 척추의 척추뼈 사이에 위치하는 센서식 척추 기구(400)를 도시하며, 이는 한정된 실시예는 아니다. 도시된 바와 같이, 척추 기구(400)의 센서 장착 헤드(407)는 척추골(L4)과 척추골(L5) 사이에 배치된다. 척추 기구(400)는 센서 장착 헤드(407)의 높이에서 척추골(L4 및 L5)을 분산시키고, 하중 크기와 하중의 위치에 대한 정량적 데이터를 제공한다. 일 실시예에서 척추 기구(400)는 서로 인접하여 위치하는 제1 완드(510) 및 제2 완드(520)와 통신한다. 긴 샤프트(514)는, 척추의 척추골 내에 배치를 허용하고 또한 척추 기구(400)의 다른 막대 및 전자기구 조립체(401)와 줄을 이루도록 각 막대에 제공된다. 막대(510)는 척추골(L4)의 정렬 및 위치를 추적하고, 막대(520)는 척추골(L5)의 정렬 및 위치를 추적한다. 이것은 시스템(100)이 인접한 척추골의 움직임에 대한 척추 기구(400)의 정렬 및 움직임을 추적하도록 허용한다. 각 막대는 척추 기구(400)와 유사하게 센서화된다. 막대(510)와 막대(520)는 각각 센서(512)와 센서(513)를 포함한다. 센서(512 및 513)들은 위치 정보를 송신하고 수신한다. 막대(510 및 520)와 함께 전자기구 조립체(401)는 처치 동안 척추 기구(400)의 정렬 및 위치를 확인하는 역할을 한다. 초음파 위치 센싱의 일례는 2010년 4월 20일 출원된 "위치 측정을 위한 방법 및 시스템"을 발명의 명칭으로 하는 미국 특허출원 12/764,072에 개시되어 있고, 그의 모든 내용은 참조로서 여기에 포함된다.Figure 12 shows a stylus spinal instrument 400 positioned between the vertebrae of a vertebrae to sense vertebral position and force, which is not a limiting example. As shown, the sensor mounting head 407 of the spinal instrument 400 is disposed between the vertebra L4 and vertebra L5. The spinal instrument 400 disperses the vertebrae L4 and L5 at the height of the sensor mounting head 407 and provides quantitative data on the magnitude of the load and the position of the load. In one embodiment, the spinal instrument 400 communicates with a first wand 510 and a second wand 520 positioned adjacent to each other. The elongate shaft 514 is provided in each rod to allow placement within the vertebrae of the vertebra and also to lace with other rods and electronics assemblies 401 of the spinal instrument 400. [ The rod 510 tracks the alignment and position of the vertebra L4 and the rod 520 tracks the alignment and position of the vertebra L5. This allows the system 100 to track the alignment and movement of the spinal instrument 400 relative to the movement of the adjacent vertebra. Each rod is sensed similarly to the spinal instrument 400. The rod 510 and the rod 520 include a sensor 512 and a sensor 513, respectively. Sensors 512 and 513 transmit and receive position information. The electronics assemblies 401 along with the rods 510 and 520 serve to confirm alignment and position of the spinal instrument 400 during treatment. An example of ultrasound location sensing is disclosed in United States Patent Application 12 / 764,072 entitled " Method and System for Position Measurement "filed on April 20, 2010, the entire contents of which are incorporated herein by reference .

도 13은 도 12의 센서화된 척추 기구를 보여주는 사용자 인터페이스(600)의 사시도이며, 이는 한정적인 실시예가 아니다. 사용자 인터페이스(600)는 원격 시스템(105) 및 정렬 시스템(100)(도 1 참조)와 같은 형식으로 보여진다. GUI(600)는 제1 윈도우(610)와 관련 제2 윈도우(620)를 포함한다. 제2 윈도우(620)는 평가하에서 척추골 구성요소(622)와 관련하여 척추 기구와 센서 장착 헤드(407)를 보여준다. 이 예에서, 척추 컬럼의 시상단 (측면)도가 도시된다. 이는 척추 기구와 센서 장착 헤드(407)의 접근 각도 및 회전을 나타내는 샤프트 각도(623) 및 회전 구성요소(624)를 표시한다. 제2 윈도우(620) 및 대응 GUI 정보는 처치 동안 실시간으로 제공되고 업데이트된다. 이는 의사가 척추 기구(400)와 감지된 하중력 파라미터의 센서 장착 헤드(407)를 시각화하는 것을 허용한다. 제1 윈도우(610)는 센서 장착 헤드의 감지면을 보여준다(도 7 참조). 크로스 헤어(612)는 힘의 최대 지점과 위치를 확인하도록 센서 장착 헤드(407)의 이미지를 중첩한다. 또한, 척추골 에지 적재를 보이도록 폭과 길이를 조정할 수 있다. 또 다른 GUI 윈도우(613)는 센서 장착 헤드(407) 표면에 걸친 하중력을 보고한다. GUI(600)는 처치 동안 실시간으로 제공되고 업데이트된다.FIG. 13 is a perspective view of the user interface 600 showing the sensorized spinal instrument of FIG. 12, which is not a limiting example. The user interface 600 is shown in the same format as the remote system 105 and the alignment system 100 (see FIG. 1). The GUI 600 includes a first window 610 and an associated second window 620. The second window 620 shows the spinal instrument and sensor mounting head 407 in relation to the vertebra component 622 under evaluation. In this example, a sagittal (lateral) view of the vertebral column is shown. Which indicates the shaft angle 623 and the rotating component 624, which represent the approach angle and rotation of the spinal instrument and sensor mounting head 407. The second window 620 and the corresponding GUI information are provided and updated in real time during the treatment. This allows the physician to visualize the spinal instrument 400 and the sensor mounting head 407 of the sensed load-gravity parameter. The first window 610 shows the sensing surface of the sensor mounting head (see FIG. 7). The cross hair 612 overlaps the image of the sensor mounting head 407 to identify the maximum point and position of the force. You can also adjust the width and length to show vertebral edge loading. Another GUI window 613 reports the loading force over the surface of the sensor mounting head 407. [ The GUI 600 is provided and updated in real time during the treatment.

도 14는 척추 케이지(475)의 배치를 위한 센서화된 척추 삽입 장치(420)의 사시도를 도시하며, 이는 한정적인 실시예는 아니다. 인서트 기구(420)는 L4 및 L5 척추골 사이에 척추골 구성요소(475)(예를 들어 척추 케이지, 척추경 나사, 센서)를 이식하기 위한 수술 수단을 제공한다. 넥(434)의 원위 단부에 있는 기계 조립체 팁(451)은 연결 및 부착/해제 메커니즘(455)의 방식에 의해 척추골 구성요소의 부착 및 해제를 허용한다. 척추골 구성요소(475)는 예를 들어 도시된 바와 같은 후방 요추 체간 유합술(PLIF)을 통해 등에 있는 의료 절개선을 통해 척추의 후방에 배치된다. 인서트 기구(420)는 유사하게 전방 척추골 간 유합술(ALIF) 처치에서 사용될 수 있다.14 shows a perspective view of a sensored vertebra implant device 420 for placement of a vertebrae cage 475, which is not a limiting example. The insert mechanism 420 provides surgical means for implanting a vertebra component 475 (e.g., a vertebral cage, pedicle screw, sensor) between L4 and L5 vertebrae. The mechanical assembly tip 451 at the distal end of the neck 434 permits attachment and release of the vertebrae component by the manner of the connection and attachment / release mechanism 455. The vertebra component 475 is disposed behind the vertebrae through medical incision, for example, through a posterior lumbar interbody fusion (PLIF) as shown. The insert mechanism 420 may similarly be used in anterior vertebral interbody fusion (ALIF) procedure.

여기에 고려된 한가지 방법은, 삽입 이전에 케이지의 위치는 예를 들어 도 12 및 도 13에 도시된 척추 기구(400)와 완드(510,520)로 설명된 바와 같이 초음파 위치탐색이나 3D 영상화로서 최적화되어 정의된다. 부하 센서(407)(도 12 참조)는 척추뼈 사이에 위치하여, 상술한 바와 같이 가해지는 부하의 힘을 평가하며, 여기서 최적 삽입 경로 및 궤도가 정의된다. 하중력과 기구 삽입의 경로가 기록된다. 그 후, 도 14에 도시된 바와 같이, 인서트 기구(400)는 척추 기구(400)의 기록 경로에 따라서 및 하중력에 기초하여 최종 척추 케이지(475)를 삽입한다. 삽입 동안, 도 15에 도시된 바와 같은 GUI는 기록된 삽입 지점으로 척추 기구(420)를 이동시킨다. 척추 인서트 기구(420)는 최종 척추 케이지에 자리 표시자 역할을 하는 하나 이상의 하중 센서들이 장비될 수 있다. 에 척추골 사이에 케이지(475)의 배치, 인서트 기구(420)로부터 척추 케이지의 해제, 및 인서트 기구(420)의 제거 후, 척추 케이지 주위를 점유한 개방 공간은 인접한 척추골에 봉과 척추경 나사를 통해 폐쇄된다. 이것은 척추 케이지로 주변의 척추를 압축하고, 척추골 융합에 대한 안정성을 제공한다. 이 공정 동안, 도 15의 GUI(700)는 봉의 조정 및 척추경 나사의 밀착으로 인하여 척추 해부학에서의 변화, 예를 들어 척추 전만증 및 후만증을 보고한다. 특히, GUI(700)는 또한 봉과 나사에 장비된 조정의 방식에 의해 계획된 척추 정렬을 달성하는 양과 방향을 나타내는 시각적 피드백을 제공한다.One method contemplated here is that the position of the cage prior to insertion is optimized as ultrasound locating or 3D imaging as described for example with the spinal instrument 400 and wands 510 and 520 shown in Figures 12 and 13 Is defined. The load sensor 407 (see FIG. 12) is located between the vertebrae and evaluates the force of the load applied as described above, wherein the optimal insertion path and trajectory are defined. The load gravity and the path of instrument insertion are recorded. 14, the insert mechanism 400 inserts the final vertebral cage 475 along the recording path of the spinal instrument 400 and on the basis of the loading force. During insertion, the GUI as shown in Figure 15 moves the spinal instrument 420 to the recorded insertion point. The vertebra insert mechanism 420 may be equipped with one or more load sensors acting as placeholders in the final vertebral cage. The open space occupying the perimeter of the vertebral cage after insertion of the cage 475 between the vertebrae, release of the vertebrae cage from the insert mechanism 420 and removal of the insert mechanism 420, Lt; / RTI &gt; This compresses the surrounding vertebrae with a spinal cage and provides stability to vertebral fusion. During this process, the GUI 700 of Figure 15 reports changes in vertebral anatomy, such as vertebral dorsal and posterior cervical vertebrae, due to adjustment of the rods and close contact of the pedicle screws. In particular, the GUI 700 also provides visual feedback indicating the amount and direction of achieving the planned spine alignment by the manner of adjustment provided by the rods and screws.

도 15는 도 14의 센서화된 척추 삽입 장치(420)의 사시도를 나타내며 이는 한정적인 실시예는 아니다. 사용자 인터페이스(700)는 원격 시스템(105)이나 정렬 시스템(100)(도 1 참조)의 형식으로 보여진다. GUI(700)는 제1 윈도우(710) 및 연관 제2 윈도우(720)를 포함한다. 제2 윈도우(720)는 평가중인 L4와 L5 척추골에 관련하여 인서트 기구(420) 및 척추골 구성요소(475)를 보여준다. 이 예에서, 척추 컬럼의 시상면(측부) 뷰가 도시된다. 이는 샤프트 각도(723)와 인서트 기구(420) 및 척추골 구성요소(475)의 접근 각도와 회전을 보이는 샤프트 각도(723)와 회전 요소(724)를 나타낸다. 제2 윈도우(720) 및 대응 GUI 정보는 처치 동안 실시간으로 제공되고 업데이트된다. 이는 의사가 이전에 감지된 하중력 파라미터에 따라 인서트 기구(420)의 척추골 구성요소(475)를 시각화하는 것을 허용한다.FIG. 15 shows a perspective view of the sensorized vertebra implant device 420 of FIG. 14, which is not a limiting example. The user interface 700 is shown in the form of a remote system 105 or an alignment system 100 (see FIG. 1). The GUI 700 includes a first window 710 and an associated second window 720. The second window 720 shows the insert mechanism 420 and vertebral component 475 in relation to the L4 and L5 vertebrae being evaluated. In this example, a sagittal (side) view of the vertebral column is shown. This shows the shaft angle 723 and the rotation angle 723 and the rotation angle 723 which show the approach angle and rotation of the insert mechanism 420 and the vertebra component 475. The second window 720 and the corresponding GUI information are provided and updated in real time during the treatment. This allows the physician to visualize the vertebral component 475 of the insert mechanism 420 according to previously sensed load gravity parameters.

제1 윈도우(710)는 (원하는) 목표 센서 장착 헤드 정렬(722)과 현재의 기구 헤드 정렬(767)을 보여준다. 목표 정렬(722)은 접근 각도, 회전 및 척추 기구(400)가 하중 파라미터를 평가하기 위해 사용되었을 때 이전에 결정된 궤적 경로를 보여준다. 현재 기구 헤드 정렬(767)은 최종 케이지(475)를 삽입하도록 현재 사용되는 인서트 기구(420)의 추적을 보여준다. GUI(700)는 이전에 계획된 수술 계획의 시각화를 제공하도록 현재의 기구 헤드 정렬(767)의 관점에서 목표 방향 모델(722)을 제시한다.The first window 710 shows the (desired) target sensor mounting head alignment 722 and the current instrument head alignment 767. The target alignment 722 shows the previously determined trajectory path when the approach angle, rotation, and spinal instrument 400 were used to evaluate the load parameter. The current instrument head alignment 767 shows the trace of the insert mechanism 420 currently used to insert the final cage 475. [ The GUI 700 presents the target orientation model 722 in terms of the current instrument head alignment 767 to provide a visualization of the previously planned surgery plan.

다시 되돌아가, 도 10, 11, 12 및 13은 결정된 센싱 파라미터(예를 들어, 부하, 힘, 엣지)의 관점에서, 최적 절차 파라미터(예를 들어, 각도, 회전, 경로)를 평가하는 척추 기구(400)를 도시했었다. 이러한 절차 파라미터들이 결정되면, GUI(700)의 방식에 의해 시스템(100)은 척추뼈 구성(475)(예를 들어, 척추 케이지, 척추뼈 나사못)을 삽입하기 위해 이제 삽입 장치(420)로 외과의를 가이드한다. 한 구성에서, 상기 시스템(100)은 삽입 과정을 하는 동안 삽입 장치(420)를 가이드하기 위해 촉각적 피드백을 제공한다. 예를 들어, 현재 접근 각도(713)이 목표 접근 각도로부터 벗어나거나 방향(767)이 목표 궤도 경로(722)와 정렬되지 않으면, 진동하거나 시각적 신호(적/녹 표시)를 제공한다. 이와 달리, 제공된 시각 정보를 보충하기 위하여, 시스템(100)에 의해 음성 피드백이 제공될 수도 있다. GUI(700)는 이전의 장치에 기초하여, 시각적, 촉각적 피드백을 통해, 센서화된 삽입 장치(420)상에서 위치 및 목표 경로를 효율적으로 되살린다. Again, Figures 10,11, 12 and 13 illustrate the use of a spinal instrument (not shown) for evaluating optimal procedural parameters (e.g., angles, rotations, paths), in terms of sensed parameters Lt; / RTI &gt; Once these procedural parameters have been determined, the system 100 may be operated by insertion device 420 to insert the vertebral bone configuration 475 (e.g., a vertebral cage, vertebral bone screw) . In one configuration, the system 100 provides tactile feedback to guide the insertion device 420 during the insertion process. For example, if the current approach angle 713 deviates from the target approach angle or direction 767 is not aligned with the target trajectory 722, it will provide a vibration or visual signal (red / green mark). Alternatively, speech feedback may be provided by the system 100 to supplement the provided visual information. The GUI 700 effectively re-establishes the location and target path on the sensed insertion device 420, via visual, tactile feedback, based on the previous device.

부하, 균형 및 위치는 수술하는 동안, 부하 균형 시스템(100)의 센서화된 장치들(예를 들어, 101, 103, 400, 420, 475)로부터의 데이터를 이용하여, 외과 기술 및 조정을 통해, 기설정된 정량적 측정 범위 이내로 조정될 수 있다. 시험 및 최종 인서트(예를 들어, 척추 케이지, 척추경 나사, 센서 등)가 디스플레이를 위한 원격 시스템으로 측정된 데이터를 제공하는 감지 모듈을 포함할 수 있다. 최종 인서트는 또한 장기적인 척추 관절을 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 데이터는 척추골 관절 또는 융합된 척추골이 재활 공정 동안 및 정상적인 활동 생활로 환자가 복귀함으로써 적절하게 기능하는 것을 보장하도록 환자와 의료 제공자에 의해 사용될 수 있다. 역으로, 측정된 파라미터가 사양의 밖에 있을 때, 환자 또는 의료 제공자에게 통지될 수 있다. 이는 환자에게 최소한의 스트레스로 해결될 수 있는 척추 문제의 조기 발견을 제공한다. 최종 인서트로부터 데이터는 내장된 감지 모듈로부터의 데이터를 이용하여 실시간으로 스크린에 디스플레이될 수 있다. 한 실시예에서, 손 파지 장치는 최종 인서트로부터 데이터를 수신하도록 사용된다. 손 파지 장치는 척추에 근접하여 홀딩되어 강한 신호가 데이터의 수신을 얻을 수 있게 한다.The load, balance, and position can be used during surgery, using data from the sensorized devices (e.g., 101, 103, 400, 420, 475) of the load balancing system 100, , And can be adjusted within a predetermined quantitative measurement range. The test and final insert (e.g., a spine cage, pedicle screw, sensor, etc.) may include a sensing module that provides measured data to a remote system for the display. The final insert can also be used to monitor long-term spinal joints. The data may be used by the patient and the health care provider to ensure that the vertebral joint or fused vertebra function properly by returning the patient during the rehabilitation process and into normal activity life. Conversely, when the measured parameter is outside the specification, it may be notified to the patient or medical care provider. This provides the patient with early detection of a spinal problem that can be resolved with minimal stress. Data from the final insert can be displayed on the screen in real time using data from the embedded sensing module. In one embodiment, a hand gripping device is used to receive data from the final insert. The hand-held device is held close to the vertebrae so that strong signals can be received to receive the data.

척추 영역을 분산하는 방법이 이하에 개시된다. 본 방법의 단계들은 어떠한 순서대로 수행될 수 있다. 참조는 도 10, 도 11, 도 12, 도 13 및 도 14로 이루어질 수 있다. 척추뼈 사이에 척추 케이지(spinal cage)와 같은 보철 구성을 배치시키는 예가 본 발명을 설명하기 위해 사용되었지만, 본 발명은 무릎, 엉덩이, 발목, 척추, 어깨, 손, 팔 및 발과 같은 다른 근골계 영역에 적용될 수 있다. 일반적으로, 정량 분석 데이터는 척추 영역에서 수집될 필요가 있다. 여기에 개시된 척추기구, 정렬장치 및 삽입기구는 정량 데이터의 데이터베이스를 생성하는 데 이용될 수 있다. 이때 활성 측정도구 및 측정 장치의 부족으로, 정량 측정 데이터의 부족이 있다. 보철 구성을 설치하는 동안 상기 장치들에 의해 생성된 측정 데이터는 다른 단기 및 중기 데이터와 연관되어, 환자의 건강과 관련한 부하의 영향, 부하의 위치 및 보철 구성 정렬을 결정한다. 여기 개시된 시스템은 보철 구성을 설치하는 동안 데이터를 생성할 수 있고, 임플란트 및 척추 영역의 장기 측정을 제공하는 데 적용될 수 있다. 그래서 분산 방법의 결과는 복구 시간, 실패의 최소화, 성능, 신뢰성의 향상 및 장치의 수명을 연장하는 설치 공정을 돕는 충분한 데이터를 생성한다.A method of dispersing the vertebral region is described below. The steps of the method may be performed in any order. Reference may be made to Figs. 10, 11, 12, 13 and 14. Although an example of placing a prosthetic component such as a spinal cage between vertebrae has been used to illustrate the present invention, the present invention is applicable to other musculature such as knees, hips, ankles, spine, shoulders, hands, Area. &Lt; / RTI &gt; In general, quantitative analysis data need to be collected in the vertebral region. The spinal instrument, alignment device and insertion mechanism disclosed herein can be used to create a database of quantitative data. There is a shortage of quantitative measurement data due to lack of active measurement tools and measurement devices. The measurement data generated by the devices during installation of the prosthetic configuration are associated with other short-term and mid-term data to determine the impact of the load on the patient's health, the location of the load and the prosthetic configuration alignment. The system disclosed herein can generate data during the installation of a prosthetic configuration and can be applied to provide long term measurements of the implant and vertebral region. Thus, the results of the method of dispersion generate sufficient data to aid in the recovery process, minimizing failure, improving performance, reliability, and the installation process to extend the life of the device.

첫 번째 단계에서, 척추 기구는 척추 영역을 분산시키기 위해 삽입된다. 척추 기구는 수술하는 동안 실시간으로 정량 측정 데이터를 생성하는 센서들을 포함한다. 두 번째 단계에서, 척추 영역에 의해 척추 기구로 가해지는 부하가 측정된다. 척추 기구는 제1 높이를 가지며, 척추 영역은 상기 제1 높이로 분산된다. 본 시스템은 측정 데이터를 시각적, 청각적 혹은 촉각적 수단에 의해 보여준다. 한 예로, 본 시스템은 척추 기구로부터의 부하 측정이 기설정된 부하 범위 외인 것을 개시한다. 척추 영역을 측정하기 위한 본 시스템에서 사용되는 기설정된 부하 범위는 의학 연구에 의해 정해질 수 있다. 예를 들어, 기설정된 부하 범위는 부하 측정 데이터를 수술 과정의 결과들과 연관시킴으로써 장치 설치를 도울 수 있다. 일반적으로, 기설정된 부하 영역 외의 측정은 통계적으로 장치 실패의 가능성을 증가시킬 수 있다. 세 번째 단계에서, 척추 영역은 제2 높이를 분산한다. 네 번째 단계에서, 척추 영역에 의해 척추 기구의 제2 높이로 가하는 부하가 측정된다. 본 시스템은 척추 기구로부터의 부하 측정이 기설정된 부하 범위 내인 것을 보여준다. 기설정된 부하 범위 내에서의 측정 부하를 가지면 보철 구성에 과도한 부하가 걸리기 때문에 실패를 감소시킨다. 일반적으로, 본 과정은 척추 기구 측정이, 측정된 부하가 기설정된 부하 범위 이내인 것을 보여줄 때까지 상이한 분산 높이에서 요구되는 수만큼 반복될 수 있다.In the first step, the spinal instrument is inserted to disperse the vertebral region. The spinal instrument includes sensors that produce quantitative measurement data in real time during surgery. In the second step, the load applied to the spinal instrument by the spinal region is measured. The spinal instrument has a first height and the vertebral region is dispersed to the first height. The system displays the measurement data by visual, auditory or tactile means. As an example, the system discloses that the load measurement from the spinal instrument is outside a predetermined load range. The predetermined load range used in the present system for measuring the spinal region can be determined by medical research. For example, a predetermined load range can aid in device installation by associating load measurement data with the results of the surgical procedure. In general, measurements outside of a predetermined load range may statistically increase the likelihood of device failure. In the third step, the spinal region distributes the second height. In a fourth step, the load applied by the vertebral region to the second height of the spinal instrument is measured. The system shows that the load measurement from the spinal instrument is within a predetermined load range. Having a measured load within a predefined load range reduces failure because the prosthetic configuration is overloaded. In general, the procedure can be repeated as many times as required at different dispersion heights until the spinal instrument measurement shows that the measured load is within a predetermined load range.

다섯 번째 단계에서, 방향, 회전, 각도 중 적어도 하나 혹은 척추 기구의 위치가 측정된다. 일 실시예에서, 측정은 상기 척추 영역 내에 삽입되는 척추 기구의 구성에 대응될 수 있다. 예를 들어, 위치 데이터는 척추 기구의 센서된 헤드에 연관될 수 있다. 상기 데이터는 척추 기구에 의해 측정될 때 보철 구성을 유사한 위치 및 동일한 궤도에 놓는 데 이용될 수 있다. 여섯 번째 단계에서, 척추 영역에 의해 척추 기구로 가해지는 부하는 원격 시스템상에서 모니터될 수 있다. 본 실시예에서, 원격 시스템은 과정이 이루어지는 동안 실시간으로 데이터를 보여줄 수 있는 디스플레이를 포함한다. 일곱 번째 단계에서, 척추 기구의 높이가 조정될 수 있다. 개시된 바와 같이, 척추 기구는 분산 표면의 높이를 감소시키거나 증가시키기 위한 가위 타입 매커니즘을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 척추 기구의 손잡이는 분산 높이를 바꾸기 위해 회전된다. 조정은 원격 시스템에서 실시간으로 부하 데이터를 모니터링하는 동안 이루어질 수 있다. 일반적으로 높이는 측정된 부하가 기설정된 부하 범위 이내가 될 때까지 조정된다. 여덟 번째 단계에서, 높이가 증가되거나 감소되어, 조정된 높이가 보철 구성의 높이에 대응된다. 일 실시예에서, 동일한 분산 높이를 가지는 보철 구성은 척추 영역에서 부하 측정의 위치에 놓일 수 있다. 보철 구성은 궤도에 정렬되고, 척추 기구와 같은 위치에 놓일 때 부하 측정에 유사하게 부하가 걸린다.In a fifth step, the position of at least one of the direction, rotation, angle, or spinal instrument is measured. In one embodiment, the measurement may correspond to a configuration of a spinal instrument inserted within the vertebral region. For example, the position data may be associated with the sensor head of the spinal instrument. The data can be used to place prosthetic configurations in similar locations and in the same orbit as measured by a spinal instrument. In the sixth step, the load applied by the spinal region to the spinal instrument can be monitored on a remote system. In this embodiment, the remote system includes a display capable of displaying data in real time during the course of the process. In the seventh step, the height of the spinal instrument can be adjusted. As disclosed, the spinal instrument may include a scissors type mechanism for reducing or increasing the height of the dispersed surface. In one embodiment, the handle of the spinal instrument is rotated to change the dispersion height. Adjustments can be made while monitoring the load data in real time on the remote system. In general, the height is adjusted until the measured load is within the predetermined load range. In the eighth step, the height is increased or decreased so that the adjusted height corresponds to the height of the prosthesis configuration. In one embodiment, a prosthetic configuration with the same dispersion height can be placed at the location of the load measurement in the vertebral region. The prosthetic configuration is aligned with the orbit and is similarly loaded in the load measurement when placed in the same position as the spinal instrument.

아홉 번째 단계에서, 척추 기구는 가해지는 부하의 위치를 측정한다. 척추 기구는 척추 영역에 연결되는 표면을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 하나 이상의 센서가 부하 측정의 위치를 돕기 위하여 척추 기구의 표면에 연결된다. 부하의 위치는, 척추 영역에 놓일 때 힘, 압력 또는 부하가 어떻게 보철 구성에 가해질지에 대한 정량적 측정 데이터를 제공한다. 예를 들어, 부하의 잘못된 위치는 보철 구성이 그 위치에서 안정적이지 못하여 결국 척추 영역으로부터 힘이 가해져 참혹한 실패를 야기할 수 있는 상황을 만들 수 있다. 일 실시예에서, 척추 기구로부터의 부하 데이터 위치는 보철 구성 위치를 위한 위치를 평가하는 데 이용될 수 있다. 정량적 데이터는 부하의 위치를 평가하기 위한 척추 기구의 측정 표면에 대응하는 영역이나 기설정된 범위를 포함할 수 있다. 열 번째 단계에서, 척추 기구는 척추 영역에 의해 척추 기구로 가해지는 부하의 위치가 기설정된 위치 범위를 벗어날 때 척추 영역에서 상이한 위치로 이동된다. 새로운 위치는 보철 구성을 위한 위치로서, 부하 정량 데이터의 위치 및 부하 크기에 의해 평가될 수 있다.In the ninth step, the spinal instrument measures the position of the applied load. The spinal instrument may have a surface connected to the vertebral region. In this embodiment, one or more sensors are connected to the surface of the spinal instrument to assist in locating the load measurement. The position of the load provides quantitative measurement data as to how the force, pressure or load will be applied to the prosthesis configuration when placed in the spinal region. For example, a misplaced position of the load could create a situation in which the prosthesis configuration is not stable at that location, resulting in force from the spinal region, which can lead to catastrophic failure. In one embodiment, the load data position from the spinal instrument may be used to evaluate the position for the prosthetic configuration position. The quantitative data may include a range or predetermined range corresponding to the measurement surface of the spinal instrument for evaluating the position of the load. In the tenth stage, the spinal instrument is moved from the vertebral region to a different position when the position of the load applied by the vertebral region to the spinal instrument is out of the predetermined position range. The new location is the location for the prosthetic configuration and can be assessed by the location and load size of the load quantification data.

열한 번째 단계에서, 측정 정량 데이터가 기설정된 부하 범위 및 기설정된 위치 범위에 들어갈 때 보철 구성을 위해 척추 영역에서 적절한 위치가 식별된다. 앞서 언급한 바와 같이, 기설정된 부하 범위 및 기설정된 위치 범위 내에서 척추 영역 측정의 영역에 보철 구성을 놓는 것은, 의학적 증거에 기초하여 긍정적인 결과를 낳고 실패율을 줄인다. 열두 번째 단계에서, 보철 구성은 척추 기구에 의해 측정된 위치에 놓여진다. 상기 위치에 놓인 보철 장치는, 척추 측정 장치에 의해 측정된 것과 유사한, 척추 영역에 의해 가해진 부하 크기 및 위치를 가질 것이다. 보철 구성은 척추 기구와 유사한 궤도를 가지는 척추 영역 내로 삽입된다. 본 예에서, 측정 과정이 이루어지는 동안 척추 기구의 궤도와 위치는 기록된다. 열세 번째 단계에서, 보철 구성의 삽입 과정은 보철 구성의 궤도를 척추 기구의 궤도에 비교함으로써 지지될 수 있다. 일 실시예에서 외과의는 보철 구성을 상기 위치에 정렬시키는 데 도움을 주기 위해 시각적, 촉각적 혹은 청각적 피드백을 받을 수 있다. 열네 번째 단계에서 보철 구성 및 척추 기구의 궤도들이 원격 시스템에 의해 보여진다. 원격 시스템은, 척추 영역에서 위치를 식별할 때 척추 기구의 위치 및 궤도와 관련된 보철 구성의 실제 혹은 가상 위치 및 궤도를 보여줄 수 있다. 일 실시예에서, 외과의는, 원격 시스템상에 디스플레이되는 척추 기구 위치 데이터상에서의 시각화 또는 오버레이를 통해, 보철 구성을 잡는 장치나 삽입 장치를 가지고 궤도를 따라할 수 있다. 여기 개시된 바와 같이, 척추 기구는 분산 표면의 높이를 변경시키기 위한 시저잭(scissor jack)과 같은 매커니즘을 가질 수 있다. 시저잭을 들어올리거나 낮추기 위한 척추 기구의 손잡이와 연결된 막대(rod)가 척추 기구의 손잡이와 연결된다. 열다섯 번째 단계에서, 척추 기구의 손잡이는 분산 높이를 변경하기 위해 회전될 수 있다. 열여섯 번째 단계에서, 척추 영역에 의해 척추 기구에 가해지는 부하가 기설정된 부하 범위 이내일 때 시각적, 청각적 혹은 촉각적 신호가 제공된다. 마찬가지로, 열일곱 번째 단계에서, 척추 영역에 의해 척추 기구에 가해지는 부하가 기설정된 위치 범위 이내일 때 시각적, 청각적 혹은 촉각적 신호가 제공된다.In the eleventh step, when the measured quantitative data enters a predetermined load range and predetermined position range, a suitable position is identified in the vertebral region for the prosthetic configuration. As mentioned earlier, placing a prosthetic configuration in the area of the spinal area measurement within a predefined load range and predefined location range produces positive results and reduces failure rates based on medical evidence. In the twelfth step, the prosthetic configuration is placed in the position measured by the spinal instrument. The prosthetic device in this position will have a load size and position imposed by the vertebral region, similar to that measured by a spinal instrument. The prosthetic configuration is inserted into a vertebral region having an orbit similar to the spinal instrument. In this example, the trajectory and position of the spinal instrument are recorded during the measurement process. In the thirteenth step, the insertion process of the prosthetic component can be supported by comparing the trajectory of the prosthetic component to the trajectory of the spinal device. In one embodiment, the surgeon may receive visual, tactile, or auditory feedback to help align the prosthetic configuration to the location. In the fourth step, the prosthetic configurations and trajectories of the spinal instrument are shown by the remote system. The remote system can show the actual or virtual position and trajectory of the prosthetic configuration associated with the position and trajectory of the spinal instrument when identifying the location in the spinal region. In one embodiment, the surgeon can follow the trajectory with visualization or overlay on the spinal instrument position data displayed on the remote system, with a prosthetic configuration or insertion device. As disclosed herein, the spinal instrument may have a mechanism, such as a scissor jack, to change the height of the dispersed surface. A rod connected to the handle of the spinal device for lifting or lowering the scissor jack is connected to the handle of the spinal device. In the fifteenth step, the handle of the spinal device can be rotated to change the dispersion height. In the sixteenth stage, visual, auditory or tactile signals are provided when the load applied to the spinal instrument by the spinal region is within a predetermined load range. Similarly, at the seventeenth stage, a visual, auditory or tactile signal is provided when the load applied to the spinal instrument by the spinal region is within a predetermined range of positions.

도 16은 일 실시예에 따른 척추 기구(400)의 구성을 나타내는 블록도이다. 척추 기구(400)가 도시된 구성요소의 수보다 많거나 적게 포함할 수 있다는 것을 유념해야 한다. 척추 기구(400)는 척추 근육골 계통의 파라미터를 측정할 수 있는 자체 수용 도구이다. 이 예에서, 척추 기구(400)는 척추 영역에 삽입될 때 하중 및 하중 위치를 측정한다. 척추 기구(400)의 능동형 구성요소는 하나 이상의 센서(1602), 하중 플레이트(1606), 전원(1608), 전자 회로(1610), 트랜스시버(1612), 및 가속도계(1614)를 포함한다. 비제한적인 예에서, 인가된 압축력은 척추 지역에 의해 센서(1602)에 인가되고 척추 기구(400)에 의해 측정된다.16 is a block diagram showing a configuration of a spinal instrument 400 according to an embodiment. It should be noted that the spinal instrument 400 may include more or less than the number of components shown. The spinal instrument 400 is a self-contained instrument capable of measuring the parameters of the vertebral muscle bone system. In this example, the spinal instrument 400 measures the load and the load position when inserted into the vertebral region. The active components of the spinal instrument 400 include one or more sensors 1602, a load plate 1606, a power source 1608, an electronic circuit 1610, a transceiver 1612, and an accelerometer 1614. In a non-limiting example, the applied compressive force is applied to the sensor 1602 by the vertebral region and measured by the spinal instrument 400. [

센서(1602)들은 척추 기구(400)의 표면(403 및 406)에 위치되거나, 결합되거나, 부착되거나, 또는 부착될 수 있다. 일반적으로, 압축력은 그 내부에 삽입될 때 표면(403 및 406)으로 척추 영역에 의해 인가된다. 표면(403 및 406)은 압축력이 각각의 센서에 인가되도록 센서(1602)들에 결합된다. 한 실시예에서, 표면(403 및 406)에 인가된 하중의 위치는 측정될 수 있다. 이 예에서, 3개의 하중 센서는 인가된 하중의 위치를 식별하기 위해 센서 장착 헤드에서 사용된다. 각하중 센서는 하중 플레이트(1606)의 사전 결정된 위치에 결합된다. 하중 플레이트(1606)는 각 센서로 척추 기구(400)의 센서 장착 헤드에 인가된 압축력을 분배하도록 표면(403)에 결합한다. 하중 플레이트(1606)는 강성이며, 센서(1606)로 힘, 압력, 또는 하중을 분배할 때 굽히지 않는다. 각 센서에 의해 측정된 힘 또는 하중의 크기는 표면(403) 상에 다시 인가된 하중의 위치에 다시 상관될 수 있다.The sensors 1602 may be located, joined, attached, or attached to the surfaces 403 and 406 of the spinal instrument 400. Generally, a compressive force is applied by the vertebral region to the surfaces 403 and 406 when inserted therein. Surfaces 403 and 406 are coupled to sensors 1602 such that a compressive force is applied to each sensor. In one embodiment, the position of the load applied to surfaces 403 and 406 can be measured. In this example, three load sensors are used in the sensor mounting head to identify the location of the applied load. The negatively charged sensor is coupled to a predetermined position of the load plate 1606. The load plate 1606 couples to the surface 403 to distribute the compressive force applied to the sensor mounting head of the spinal instrument 400 by each sensor. The load plate 1606 is rigid and does not bend when distributing forces, pressures, or loads to the sensor 1606. The magnitude of the force or load measured by each sensor may again be correlated to the position of the reloaded load on surface 403. [

추간 측정예에서, 표면(403 및 406)을 갖는 센서 장착 헤드(403)는 척추의 척추골 사이에 위치될 수 있다. 센서 장착 헤드의 표면(403)은 제1 척추골 표면에 결합하고, 유사하게 표면(406)은 제2 척추골 표면에 결합한다. 가속도계(1614) 또는 외부 정렬 시스템은 척추 영역으로 안내됨으로써 센서 장착 헤드의 위치 및 정렬을 측정하도록 사용될 수 있다. 센서(1602)들은 전자 회로(1610)에 결합한다. 전자 회로(1610)는 논리 회로, 입력/출력 회로, 클럭 회로, D/A 및 A/D 회로를 포함한다. 한 실시예에서, 전자 회로(1610)는 폼 팩터를 감소시키는 주문형 집적 회로를 포함하고, 전력을 감소시키고, 성능을 증가시킨다. 일반적으로, 전자 회로(1610)는 측정 공정을 제어하고, 측정 신호를 수신하고, 디지털 형태로 측정 신호를 변환하고, 인터페이스에서 디스플레이를 지원하며, 측정 데이터의 데이터 전달을 개시한다. 전자 회로(1610)는 관심 대상의 파라미터를 결정하도록 센서(1602)들에서의 물리적 변화, 예를 들어 표면(403 및 406)에 작용하는 힘의 레벨, 분포 및 방향을 측정한다. 인서트 감지 장치(400)는 내부 전원(1608)에 의해 구동될 수 있다. 따라서, 모든 구성요소는 척추 기구(400)에 상주하는 근육골 계통의 파라미터를 측정하도록 요구된다.In the intervertebral measurement example, the sensor mounting head 403 with surfaces 403 and 406 may be located between the vertebrae of the vertebrae. The surface 403 of the sensor mounting head engages the first vertebra surface and similarly the surface 406 engages the second vertebra surface. The accelerometer 1614 or external alignment system can be used to measure the position and alignment of the sensor mounting head by being directed into the vertebral region. Sensors 1602 couple to electronics 1610. The electronic circuit 1610 includes a logic circuit, an input / output circuit, a clock circuit, a D / A, and an A / D circuit. In one embodiment, electronic circuitry 1610 includes an application specific integrated circuit that reduces form factor, reduces power, and increases performance. In general, electronic circuitry 1610 controls the measurement process, receives measurement signals, converts the measurement signals in digital form, supports display at the interface, and initiates data transfer of measurement data. The electronic circuit 1610 measures the physical changes in the sensors 1602, for example, the level, the distribution and the direction of the forces acting on the surfaces 403 and 406 to determine the parameters of interest. The insert sensing apparatus 400 may be driven by an internal power supply 1608. [ Thus, all of the components are required to measure the parameters of the muscle bone system that reside in the spinal instrument 400.

하나의 예로서, 센서(1602)들은 제1 트랜스듀서와 제2 트랜스듀서 사이에 있는 탄성 또는 압축성 전파 구조를 포함할 수 있다. 트랜스듀서들은 초음파(또는 울트라소닉) 공명기일 수 있는 한편, 탄성 또는 압축성 전파 구조는 초음파 도파관으로서 작용한다. 전자 회로(1610)는 관심 대상의 파라미터에 압축성 전파 구조의 길이에서의 변화(또는 압축 또는 연장)를 옮기도록 트랜스듀서들에 전기적으로 결합된다. 시스템은 인가된 힘에 대해 응답하는 압축성 전파 구조(예를 들어, 도파관)의 길이에서의 변화를 측정하고, 인가된 힘의 레벨, 방향 또는 위치를 운반하도록 트랜스시버(1612)를 통하여 송신될 수 있는 전기 신호로 이 변화를 변환한다. 예를 들어, 압축성 전파 구조는 인가된 힘 대 도파관의 길이의 공지 및 반복성 특징들을 가진다. 초음파 신호를 사용하는 도파관의 길이의 정밀한 측정은 공지의 특징을 사용하여 힘으로 변환될 수 있다.As one example, the sensors 1602 may comprise an elastic or compressible propagation structure between the first transducer and the second transducer. The transducers may be ultrasonic (or ultrasonic) resonators, while the resilient or compressible propagation structure acts as an ultrasonic waveguide. The electronic circuit 1610 is electrically coupled to the transducers to transfer a change (or compression or extension) in the length of the compressible propagation structure to a parameter of interest. The system can measure the change in length of a compressible propagation structure (e.g., a waveguide) that is responsive to an applied force and can be transmitted through the transceiver 1612 to carry the level, direction, This change is converted to an electrical signal. For example, the compressible propagation structure has known and repeatable characteristics of the length of the applied force versus waveguide. Precise measurement of the length of a waveguide using an ultrasonic signal can be converted to force using known features.

센서(1602)들은 힘, 압력, 또는 하중 감지 측정 도파관에 한정되지 않는다. 여전히 다른 실시예에서, 센서들은 근육골 계통의 다른 파라미터 측정을 제공하도록 압전 저항성, 압축 폴리머, 용량, 광학, MEMS, 스트레인 게이지, 화학, 온도, pH, 기계적 센서들을 포함할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 압전 저항성 필름 센서는 하중을 감지하도록 사용될 수 있다. 압전 저항성 필름은 낮은 프로파일을 가지고, 이에 의해 실행을 위해 요구되는 폼 팩터를 감소시킨다. 압전 저항성 필름은 인가된 압력으로 저항을 변경한다. 전압 또는 전류는 저항의 변화를 모니터하도록 압전 저항성 필름에 인가될 수 있다. 전자 회로(1610)는 전압 또는 전류를 인가하도록 결합될 수 있다. 유사하게, 전자 회로(1610)는 압전 저항성 필름의 저항에 대응하는 전압 및 전류를 측정하도록 결합될 수 있다. 인가된 힘, 압력, 또는 하중에 대한 압전 저항성 필름의 저항의 관계는 널리 공지된다. 전자 회로(1610)는 측정된 전압 또는 전류를 센서 장착 헤드에 인가되는 힘, 압력, 또는 하중으로 변환할 수 있다. 또한, 전자 회로(1610)는 실시간 사용 또는 저장을 위하여 디스플레이 또는 전달을 위하여 디지털 형태로 측정치를 변환할 수 있다. 전자 회로(1610)는 컨버터, 입력, 출력 및 입력/출력을 포함하고, 이는 직렬 및 병렬 데이터 송신을 허용하고 이에 의해 측정 및 데이터 전달이 동시에 발생할 수 있다. 한 실시예에서, ASIC는 제어 기능과, 사용자에 안내된 척추 기구(400)의 측정 공정을 관리하는 디지털 제어 로직을 통합하는 전자 회로(1610)에 포함된다.Sensors 1602 are not limited to force, pressure, or load sensing measurement waveguides. In still other embodiments, the sensors may include piezo-resistive, compressive polymers, capacitive, optical, MEMS, strain gauge, chemical, temperature, pH, mechanical sensors to provide other parameter measurements of the muscle bone system. In an alternative embodiment, the piezo resistive film sensor may be used to sense the load. The piezoresistive film has a low profile, thereby reducing the form factor required for performance. The piezoresistive film changes the resistance to the applied pressure. The voltage or current may be applied to the piezo resistive film to monitor the change in resistance. Electronic circuit 1610 may be coupled to apply a voltage or current. Similarly, the electronic circuit 1610 can be coupled to measure the voltage and current corresponding to the resistance of the piezoresistive film. The relationship of the resistance of a piezo resistive film to an applied force, pressure, or load is well known. The electronic circuit 1610 can convert the measured voltage or current into force, pressure, or load applied to the sensor mounting head. In addition, electronic circuitry 1610 can convert measurements in digital form for display or delivery for real-time use or storage. Electronic circuitry 1610 includes a converter, an input, an output, and an input / output, which allows serial and parallel data transmission, thereby allowing simultaneous measurement and data transfer. In one embodiment, the ASIC is included in an electronic circuit 1610 that integrates control functions and digital control logic that manages the measurement process of the spinal instrument 400 guided to the user.

가속도계(1614)는 가속도 및 정지 중력을 측정할 수 있다. 가속도계(1614)는 벡터량으로서 가속도의 크기 및 방향을 검출하는 단일 축 및 다축 가속도계 구조일 수 있다. 가속도계(1614)는 정렬, 진동, 충돌 및 충격을 감지하도록 또한 사용될 수 있다. 가속도계(1614) 및 센서(1602)들과 함께 전자 회로(1610)는 기준 지점에 대한 척추 기구(400)의 정렬에 관계하여 관심 대상의 파라미터(예를 들어, 하중, 힘, 압력, 변위, 움직임, 회전, 토크 및 가속도의 분포)를 측정할 수 있다. 이러한 배열에서, 선택된 기준 프레임에 대한 측정된 파라미터들의 공간적 분포는 실시간 디스플레이를 위해 계산되고 프리젠테이션될 수 있다. The accelerometer 1614 can measure acceleration and stationary gravity. Accelerometer 1614 may be a single-axis and multi-axis accelerometer structure that detects the magnitude and direction of acceleration as a vector quantity. The accelerometer 1614 may also be used to sense alignment, vibration, impact, and impact. The electronic circuitry 1610 along with the accelerometer 1614 and the sensors 1602 are configured to determine parameters of interest (e.g., load, force, pressure, displacement, motion , Rotation, torque and acceleration distribution) can be measured. In this arrangement, the spatial distribution of the measured parameters for the selected reference frame can be calculated and presented for real-time display.

트랜스시버(1612)는 무선 작동 및 원격측정 기능을 허용하도록 송신기(1622)와 안테나(1620)를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 안테나(1620)는 설계에 의해 통합 루프 안테나로서 구성될 수 있다. 통합 루프 안테나는 다른 상호 결합된 전기 부품들을 가지는 인쇄회로 기판상의 다양한 층들 및 위치들에서 구성된다. 예를 들어, 전자 회로(1610), 전원(1608), 트랜스시버(1612), 및 가속도계(1614)는 척추 기구(400)에 위치된 기판상에 장착될 수 있다. 개시되면, 트랜스시버(1612)는 관심 대상의 파라미터들을 실시간으로 방송할 수 있다. 원격측정 데이터는 다양한 수신기 또는 공통의 수신기로 수신되어 디코딩될 수 있다. 무선 작동은 전원 또는 관련 데이터 수집, 저장, 디스플레이 장비, 및 데이터 처리 기구를 가진 감지 모듈을 결합하는 인터커넥터 및 케이블에 의한 물리적 간섭, 또는 이에 의해 부과되는 제한에 대한 잠재성에 의해 유발되는 측정치의 왜곡 또는 제한을 제거할 수 있다. The transceiver 1612 includes a transmitter 1622 and an antenna 1620 to allow for wireless operation and telemetry functions. In various embodiments, the antenna 1620 may be configured as an integrated loop antenna by design. The integrated loop antenna is configured at various layers and locations on a printed circuit board having different interconnected electrical components. For example, electronic circuitry 1610, power source 1608, transceiver 1612, and accelerometer 1614 may be mounted on a substrate positioned in spinal instrument 400. [ Once initiated, the transceiver 1612 may broadcast the parameters of interest in real-time. The telemetry data may be received and decoded by various receivers or common receivers. Wireless operation is a distortion of the measurement caused by physical interference by cables and interconnects that combine the power module or sensing module with associated data acquisition, storage, display equipment, and data processing equipment, or the potential for imposed limitations Or limitations.

트랜스시버(1612)는 전원(1608)으로부터 전력을 수용하고, 예를 들어 전자 회로(1610) 내에 통합되는 효율적인 전력 관리 계획의 방식에 의해 다양한 무선 주파수를 사용하여 저전력으로 작동할 수 있다. 하나의 예로서, 트랜스시버(1612)는 안테나(1620)의 방식에 의한 선택된 모드의 방사에서 선택된 주파수로 데이터를 송신할 수 있다. 선택된 주파수는 International Telecommunication Union regions 1, 2 및 3에서 인정된 ISM 대역을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 선택된 모드의 방사는 Gaussian Frequency Shift Keying(GFSK), Amplitude Shift Keying(ASK), Phase Shift Keying(PSK), Minimum Shift Keying(MSK), Frequency Modulation(FM), Amplitude Modulation(AM) 또는 주파수 또는 진폭 변조의 다른 형태(2진법, 코히런트, 직각위상 등)일 수 있지만 이에 한정되지 않는다. The transceiver 1612 can receive power from the power source 1608 and operate at low power using a variety of radio frequencies by way of an efficient power management scheme, e.g. integrated into the electronic circuitry 1610. As one example, the transceiver 1612 may transmit data at a selected frequency in the selected mode of radiation by way of the antenna 1620. The selected frequency may include, but is not limited to, the ISM band recognized in International Telecommunication Union regions 1, 2 and 3. The selected mode of radiation is selected from Gaussian Frequency Shift Keying (GFSK), Amplitude Shift Keying (ASK), Phase Shift Keying (PSK), Minimum Shift Keying (MSK), Frequency Modulation (FM), Amplitude Modulation (E.g., binary, coherent, quadrature, and the like).

안테나(1620)는 무선 주파수 송신을 제공하도록 감지 모듈의 구성요소들과 통합될 수 있다. 전자 회로(1610)를 결합하는 안테나(1620)는 인쇄회로 기판 내로 통합될 수 있다. 안테나(1620)는 신호의 효율적인 전달을 위한 매칭 네트워크를 추가로 포함할 수 있다. 안테나 및 전자기구들의 이러한 통합 레벨은 무선 설비의 크기 및 비용에서의 감축을 가능하게 한다. 잠재적 적용은 콤팩트 안테나가 공통으로 사용되는 단거리 손 파지, 착용 가능, 또는 다른 휴대 통신 설비를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 이러한 것은 폐기성 모듈 또는 장치들뿐만 아니라 재사용 가능 모듈 또는 장치들 또는 장기간 사용을 위한 모듈 또는 장치들을 포함한다. Antenna 1620 may be integrated with the components of the sensing module to provide radio frequency transmission. An antenna 1620 that couples the electronic circuitry 1610 may be integrated into the printed circuit board. The antenna 1620 may further include a matching network for efficient delivery of signals. This level of integration of antennas and electronic devices enables reductions in the size and cost of the radio equipment. Potential applications may include, but are not limited to, short-range hand grips, wearable, or other portable communications equipment in which compact antennas are commonly used. This includes reusable modules or devices as well as disposable modules or devices or modules or devices for extended use.

전원(1608)은 척추 기구(400)의 전자 부품들에 전력을 제공한다. 한 실시예에서, 전원(1608)은 유선 에너지 트랜스퍼, 단거리 무선 에너지 트랜스퍼 또는 그 조합에 의해 충전될 수 있다. 전원(1608)에 무선 에너지를 제공하기 위한 외부 전원은 배터리 또는 배터리들, 대안적인 전력 공급, 무선 주파수 수신기, 전자석 유도 코일, 에너지 하베스팅, 자기 공명, 광전지 또는 전지, 서모 커플 도는 서모 커플들, 또는 초음파 트랜스듀서 또는 트랜스듀서들을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 전원(1608)의 방식에 의해, 척추 기구(400)는 내부 에너지가 비워질 때까지 단일 충전으로 작동될 수 있다. 이는 연속 작동을 가능하게 하도록 주기적으로 재충전될 수 있다. 전원(1608)은 측정 및 무선 작동을 용이하게 하도록 척추 기구(400)의 구성요소들에 에너지를 효율적으로 공급하고 제공하기 위한 전력 관리 기술을 추가로 이용할 수 있다. 전력 관리 회로망은 ASIC 전력 소모뿐만 아니라 시스템의 다른 구성요소들을 관리하도록 ASIC 상에 통합될 수 있다. The power source 1608 provides power to the electronic components of the spinal instrument 400. [ In one embodiment, the power source 1608 may be charged by a wired energy transfer, a short-range wireless energy transfer, or a combination thereof. The external power source for providing the wireless energy to the power source 1608 may be a battery or batteries, an alternative power supply, a radio frequency receiver, an electromagnet induction coil, an energy harvesting, a magnetic resonance, a photocell or a battery, Or ultrasonic transducers or transducers. By way of the power supply 1608, the spinal instrument 400 can be operated with a single charge until internal energy is evacuated. It can be periodically recharged to enable continuous operation. The power source 1608 may further utilize power management techniques to efficiently provide and provide energy to the components of the spinal instrument 400 to facilitate measurement and wireless operation. The power management network can be integrated on the ASIC to manage the different components of the system as well as the ASIC power consumption.

전원(1608)은 측정 작업 동안 감지 모듈에 동력을 공급하도록 요구되는 에너지 방사원을 최소화한다. 한 실시예에서, 예시된 바와 같이, 에너지 저장부(1608)는 전기 용량성 에너지 저장부(1624)와 유도 코일(1626)을 포함할 수 있다. 전력을 충전하는 외부 소스는 유도 충전 방식에 의해 유도 코일 또는 코일들(1626)을 통하여 전기 용량성 에너지 저장부(1624)에 무선으로 결합된다. 충전 작업은 전자 회로망(1610) 내로 또는 이와 함께 설계된 전력 관리 시스템에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 전자 회로망(1610)의 작동 동안, 전력은 효율적인 스텝-업 및 스텝-다운 전압 변환 회로망의 방식에 의해 전기 용량성 에너지 저장 장치(1610)로부터 전달될 수 있다. 이러한 것은 요구된 레벨의 성능을 지원하도록 최소 전압 레벨에서 회로 블록의 작동 전력을 보존한다. 대안적으로, 전원(1608)은 척추 기구(400)가 수용되는 하나 이상의 배터리들을 포함할 수 있다. 배터리들은 척추 기구(400)의 단일 사용에 전력을 공급할 수 있고, 이에 의해 수술에서 사용된 후에 폐기된다.The power supply 1608 minimizes the energy radiation source required to power the sensing module during the measurement operation. In one embodiment, as illustrated, the energy storage 1608 may include a capacitive energy storage 1624 and an induction coil 1626. [ An external source that charges the power is coupled wirelessly to the capacitive energy storage 1624 via inductive coils or coils 1626 by an inductive charging scheme. The charging operation can be controlled by the power management system designed into or with the electronic circuitry 1610. For example, during operation of the electronic network 1610, power may be delivered from the capacitive energy storage device 1610 by way of efficient step-up and step-down voltage conversion network. This preserves the operating power of the circuit block at the minimum voltage level to support the required level of performance. Alternatively, the power source 1608 may include one or more batteries in which the spinal instrument 400 is received. The batteries can power a single use of the spinal instrument 400 and are therefore discarded after being used in surgery.

하나의 구성에서, 외부 전원은 재충전 작업 동안 트랜스시버(1612)로 다운 링크 데이터를 통신하도록 추가로 기여할 수 있다. 예를 들어, 다운 링크 제어 데이터는 무선 에너지원 신호 상으로 변조될 수 있으며, 그런 다음 전자 회로망(1610)의 방식에 의해 유도 코일(1626)로부터 복조될 수 있다. 이러한 것은 업 링크 및 다운 링크를 위하여 트랜스시버(1612)를 구성하는 대신에 다운 링크 데이터를 수신하기 위하여 보다 효율적인 방식으로서 기여할 수 있다. 하나의 예로서, 다운 링크 데이터는 외부 위치 정보와 같은 측정을 할 때 척추 기구(400)가 사용하거나, 또는 재교정 목적을 위한 업데이트된 제어 파라미터들을 포함할 수 있다. 이는 시리얼 넘버 또는 다른 식별 데이터를 다운 하중 하도록 또한 사용될 수 있다.In one configuration, the external power source may further contribute to communicating downlink data to the transceiver 1612 during a recharging operation. For example, the downlink control data may be modulated onto the radio energy source signal and then demodulated from the induction coil 1626 by way of the electronic network 1610. [ This can contribute as a more efficient way to receive downlink data instead of configuring transceiver 1612 for uplink and downlink. As one example, the downlink data may be used by the spinal instrument 400 when making measurements such as external position information, or may include updated control parameters for recalibration purposes. It can also be used to down load the serial number or other identification data.

전자 회로망(1610)은 감지, 전력 관리, 원격측정, 및 가속도 감지와 같은 감지 모듈의 구성요소들의 다양한 작동을 관리하고 제어한다. 이는 아날로그 회로, 디지털 회로, 통합 회로, 개별 소자, 또는 임의의 그 조합을 포함할 수 있다. 하나의 배열에서, 이는 성능을 절충함이 없이 전력 소모를 최소화하도록 통합 회로 및 개별 소자 중에서 분할될 수 있다. 디지털 및 아날로그 회로 사이의 분할 기능은 설계 유연성을 향상시키고, 기능성 또는 성능을 희생시키지 않고 전력 소모를 최소화하는 것을 촉진한다. 따라서, 전자 회로망(1610)은 예를 들어, 코어 신호 처리 알고리즘에 특정한 하나 이상의 통합 회로 또는 ASIC들을 포함할 수 있다. The electronic circuitry 1610 manages and controls various operations of components of the sensing module, such as sensing, power management, telemetry, and acceleration sensing. Which may include analog circuits, digital circuits, integrated circuits, discrete components, or any combination thereof. In one arrangement, this can be split among integrated circuits and discrete components to minimize power consumption without compromising performance. The division between digital and analog circuits enhances design flexibility and facilitates minimizing power consumption without sacrificing functionality or performance. Thus, the electronic circuitry 1610 may include, for example, one or more integrated circuits or ASICs specific to the core signal processing algorithm.

또 다른 배열에서, 전자 회로망(1610)은 관련된 저장 메모리 및 로직을 구비한 프로그램 가능 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 마이크로컨트롤러, 또는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 감지 모듈의 상기된 구성요소들의 작동을 제어하기 위한 플래시, ROM, RAM, SRAM, DRAM 또는 다른 유사한 기술과 같은 관련 저장 메모리를 구비한 컴퓨팅 기술을 이용할 수 있다. 하나의 배열에서, 저장 메모리는 본 명세서에 기술된 임의의 하나 이상의 방법 또는 기능을 구현하는 명령들(예를 들어, 소프트웨어)의 하나 이상의 세트를 저장할 수 있다. 명령들은 또 다른 프로세서 또는 컴퓨팅 시스템에 의해 그 실행 동안 다른 메모리 및/또는 프로세서 내에서 완전히 또는 적어도 부분적으로 상주할 수 있다.In yet another arrangement, the electronic circuitry 1610 may comprise a programmable processor, a digital signal processor (DSP), microcontroller, or microprocessor with associated storage memory and logic. The controller may utilize a computing technology with associated storage memory such as flash, ROM, RAM, SRAM, DRAM or other similar technology for controlling the operation of the above described components of the sensing module. In one arrangement, the storage memory may store one or more sets of instructions (e.g., software) that implement any one or more of the methods or functions described herein. The instructions may reside completely or at least partially within another memory and / or processor during execution thereof by another processor or computing system.

전자기구 조립체는 또한 완성된 무선 감지 모듈 또는 장치의 품질, 정확성, 및 신뢰성을 보장하는 테스트 능력 및 교정을 지원한다. 일시적 이방향성 인터커넥터는 높은 레벨의 전자 기구의 전기적 식별 가능성 및 제어 능력을 보장한다. 테스트 인터커넥터는 또한 트랜스듀서, 도파관, 및 기계적 스프링 또는 탄성 조립체를 포함하는 감지 서브시스템의 높은 레벨의 전기적 식별 가능성을 제공한다. 캐리어 또는 고정구들은 제조 공정 동안 완성된 무선 감지 모듈 또는 장치의 최종 인클로저를 모방하고, 그러므로 완성된 무선 감지 모듈 또는 장치의 교정된 파라미터들을 위한 정확한 교정 데이터의 포착을 가능하게 한다. 이러한 교정 파라미터들은 전자기구 조립체에 통합된 온-보드 메모리 내에 저장된다.The electronic appliance assembly also supports test capability and calibration to ensure the quality, accuracy, and reliability of the completed wireless sensing module or device. The transient bidirectional interconnects ensure electrical identifiability and control capability of high level electronic devices. The test interconnect also provides a high level of electrical identification of the sensing subsystem including transducers, waveguides, and mechanical springs or resilient assemblies. The carriers or fixtures mimic the finished enclosure of the wireless sensing module or device during the manufacturing process and thus enable the capture of accurate calibration data for the calibrated parameters of the completed wireless sensing module or device. These calibration parameters are stored in an on-board memory incorporated in the electronic appliance assembly.

센서(1602)들과 전자 회로망(1610)을 포함하는 전자기구 조립체를 위한 적용은 폐기성 모듈 또는 장치들뿐만 아니라 재사용 가능 모듈 또는 장치들 또는 장기간 사용을 위한 모듈 또는 장치들을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 비 의료 적용에 더하여, 광범위한 잠재적 의료 적용의 예들은 이식 가능한 장치, 이식 가능한 장치 내의 모듈, 수술 중 임플란트 또는 수술 중 임플란트 또는 시험용 인서트 내의 모듈, 삽입 또는 섭취된 장치 내의 모듈, 착용 가능한 장치 내의 모듈, 손 파지 장치 내의 모듈, 설비, 기구, 기구, 또는 이러한 것 모두의 액세서리 내의 모듈, 또는 임플란트 내의 폐기물, 시험용 인서트, 삽입 또는 섭취된 장치, 착용 가능한 장치, 손 파지 장치, 설비, 기구, 장비, 또는 이러한 것 모두의 액세서리, 설비, 기구 또는 장비를 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. Applications for an electronics appliance assembly including sensors 1602 and an electronic network 1610 may include a waste module or devices as well as a reusable module or devices or modules or devices for long term use, It does not. In addition to non-medical applications, examples of a wide range of potential medical applications include implantable devices, modules in implantable devices, intra-operative or intra-operative implants or modules in a test insert, modules in an inserted or ingested device, A module in a hand-held device, a module in an appliance, an appliance, an appliance, or a module in an accessory of all of these, or a waste in an implant, a test insert, an inserted or ingested device, a wearable device, a hand- But are not limited to, all of these accessories, equipment, appliances, or equipment.

도 17는 예시적인 실시예에 따른 단거리 원격 측정을 위한 예시적인 통신 시스템(1700)의 도면이다. 도시된 바와 같이, 통신 시스템(1700)은 척추 기구에 있는 의료 장치 통신 구성요소(1710) 및 프로세서 기반 원격 시스템에 있는 수신 시스템 통신을 포함한다. 한 실시예에서, 수신 원격 시스템 통신은 수술실의 멸균 필드 외부에 있는 컴퓨터 또는 랩톱 컴퓨터에 있거나 이에 결합된다. 의사는 수술을 수행하는 동안 컴퓨터에 결합된 랩톱 스크린 또는 디스플레이를 볼 수 있다. 의료 장치 통신 구성요소(1710)들은 안테나(1712), 매칭 네트워크(1714), 원격측정 트랜스시버(1716), CRC 회로(1718), 데이터 패킷타이저(1722), 데이터 입력부(1724), 전원(1726), 및 적용 지정 통합 회로 (ASIC)(1720)를 포함한다. 의료 장치 통신 구성요소(1710)들은 도시된 구성요소들의 수보다 많거나 적게 포함할 수 있으며, 도시된 것 또는 구성요소들의 순서로 한정되지 않는다.17 is a drawing of an exemplary communication system 1700 for short range telemetry in accordance with an exemplary embodiment. As shown, the communication system 1700 includes a medical device communication component 1710 in a spinal instrument and a receiving system communication in a processor-based remote system. In one embodiment, the receiving remote system communication is or is coupled to a computer or laptop computer outside the sterile field of the operating room. The doctor can view the laptop screen or display coupled to the computer while performing the surgery. Medical device communication components 1710 include an antenna 1712, a matching network 1714, a telemetry transceiver 1716, a CRC circuit 1718, a data packetizer 1722, a data input 1724, a power source 1726 ), And application specific integrated circuit (ASIC) 1720. The medical device communication components 1710 may include more or less than the number of components shown and are not limited to the illustrated or order of components.

수신 스테이션 통신 구성요소(1750)들은 안테나(1752), 매칭 네트워크(1754), 원격측정 트랜스시버(1756), CRC 회로(1758), 데이터 패킷타이저(1760), 및 선택적으로 USB 인터페이스(1762)를 포함한다. 다른 인터페이스 시스템들은 센서 데이터를 처리하여 제공하기 위해 데이터 패킷타이저(1760)에 직접 결합될 수 있다.The receiving station communication components 1750 include an antenna 1752, a matching network 1754, a telemetry transceiver 1756, a CRC circuit 1758, a data packetizer 1760, and optionally a USB interface 1762 . Other interface systems may be coupled directly to data packetizer 1760 to process and provide sensor data.

도 16을 참조하여, 전자 회로(1610)는 척추 기구(400)의 하나 이상의 센서(602)들에 작동적으로 결합된다. 한 실시예에서, 하나 이상의 센서들에 의해 발생된 데이터는 MEMS 구조, 압전 저항성 센서, 스트레인 게이지, 기계식 센서 또는 근육골 계통의 파라미터를 측정하도록 사용된 다른 센서 형태로부터의 전압 또는 전류값을 포함할 수 있다. 도 17를 참조하여, 데이터 패킷타이저(1722)는 패킷들 내로 센서 데이터를 조립하고; 이는 ASIC(1720)에 의해 수신되어 처리된 센서 정보를 포함한다. ASIC(1720)은 의료 장치 통신 구성요소(1710)들의 코어 신호 처리 기능을 효율적으로 수행하기 위한 특정 모듈을 포함할 수 있다. ASIC(1720)은 툴의 폼팩터(form factor)를 감소시키는 이점을 더 제공한다. 16, electronic circuit 1610 is operatively coupled to one or more sensors 602 of spinal instrument 400. [ In one embodiment, the data generated by one or more sensors includes voltage or current values from other sensor types used to measure parameters of the MEMS structure, piezoelectric resistive sensor, strain gauge, mechanical sensor or muscle bone system . 17, data packetizer 1722 assembles sensor data into packets; This includes the sensor information received and processed by the ASIC 1720. The ASIC 1720 may include specific modules for efficiently performing the core signal processing functions of the medical device communication components 1710. The ASIC 1720 further provides the advantage of reducing the form factor of the tool.

CRC 회로(1718)는 패킷 데이터 상에 에러 코드 검출을 인가한다. 주기적인 중복성 체크는 임의의 길이의 데이터 스트림 또는 패킷을 위한 체크 합계를 계산하는 알고리즘에 기초한다. 이러한 체크 합계는 송신 동안 데이터의 간섭 또는 우발적인 변경을 검출하도록 사용될 수 있다. 주기적인 중복성 체크는 전기 노이즈에 의해 유발되는 에러를 검출시에 특히 양호하고, 그러므로 높은 레벨의 전자기 활성도를 가지는 환경에서 오류가 생긴 데이터의 부적절한 처리에 대한 강력한 보호를 가능하게 한다. 원격측정 트랜스시버(1716)는 그런 다음 안테나(1712)의 방식에 의해 매칭 네트워크(1714)를 통하여 CRC 인코딩된 데이터 패킷을 송신한다. 매칭 네트워크(1714 및 1754)들은 최적의 통신 전력 효율을 달성하기 위한 임피던스 매치를 제공한다. The CRC circuit 1718 applies error code detection on the packet data. The periodic redundancy check is based on an algorithm for computing a checksum for a data stream or packet of arbitrary length. Such a check sum may be used to detect interference or accidental changes of data during transmission. The periodic redundancy check is particularly good at detecting errors caused by electrical noise and therefore allows strong protection against improper handling of erroneous data in environments with high levels of electromagnetic activity. The telemetry transceiver 1716 then transmits the CRC encoded data packet via the matching network 1714 by way of the antenna 1712. The matching networks 1714 and 1754 provide an impedance match to achieve optimal communication power efficiency.

수신 시스템 통신 구성요소(1750)들은 의료 장치 통신 구성요소(1710)에 의해 보내진 송신을 수신한다. 한 실시예에서, 원격측정 트랜스시버(1716)는 특정 모드의 방사에서 특정 주파수 상의 데이터 스트림 방송을 수신하도록 강요된 전용 원격측정 트랜스시버(1756)와 함께 작동된다. 수신 스테이션 안테나(1752)의 방식에 의해 원격측정 트랜스시버(1756)는 특정 주파수에서 들어오는 송신을 검출한다. 안테나(1752)는 구성요소(1710)들의 방향성 안테나로 안내되는 방향성 안테나일 수 있다. 적어도 하나의 방향성 안테나를 사용하는 것은 데이터 변형을 감소시킬 수 있는 한편, 데이터가 방사되는 경우에 추가로 제한하는 것에 의해 데이터 안전성을 증가시킬 수 있다. 매칭 네트워크(1754)는 안테나(1752)로부터 원격측정 수신기(1756)로 신호를 효율적으로 전달하는 임피던스 매치를 제공하도록 안테나(1752)에 결합한다. 원격측정 수신기(1756)는 하나 이상의 단계에서 캐리어 주파수를 감소시키고, 구성요소(1710)들에 의해 보내진 정보 또는 데이터를 떼어낸다. 원격측정 수신기(1756)는 CRC 회로(1758)에 결합한다. CRC 회로(1758) 데이터의 개별 패킷들을 위한 주기적인 중복성 체크 합계를 검증하다. CRC 회로(1758) 데이터 패킷타이저(1760)에 결합된다. 데이터 패킷타이저(1760) 데이터의 개별 패킷들을 처리한다. 일반적으로, CRC 회로(1758)에 의해 검증된 데이터는 디코딩되고(예를 들어, 언패킹된), 일련의 처리, 디스플레이 또는 저장 또는 이러한 것들의 일부 조합을 위해 외부 컴퓨터와 같은 외부 데이터 처리 장치로 보내진다.Receiving system communication components 1750 receive transmissions sent by medical device communication component 1710. In one embodiment, telemetry transceiver 1716 is operated with a dedicated telemetry transceiver 1756 that is forced to receive a data stream broadcast on a particular frequency in a particular mode of emission. By way of the receiving station antenna 1752, the telemetry transceiver 1756 detects transmissions coming at a particular frequency. The antenna 1752 may be a directional antenna that is guided to the directional antenna of the components 1710. Using at least one directional antenna can reduce data deformation while increasing data security by further limiting when data is emitted. The matching network 1754 couples to the antenna 1752 to provide an impedance match that efficiently conveys the signal from the antenna 1752 to the telemetry receiver 1756. The telemetry receiver 1756 reduces the carrier frequency in one or more steps and removes the information or data sent by the components 1710. The telemetry receiver 1756 couples to a CRC circuit 1758. The CRC circuit 1758 verifies the cyclic redundancy check sum for individual packets of data. The CRC circuit 1758 is coupled to the data packetizer 1760. Data packetizer 1760 processes individual packets of data. In general, the data verified by the CRC circuit 1758 is decoded (e.g., unpacked), processed into an external data processing device such as an external computer for a series of processing, display or storage, or some combination of these .

원격측정 트랜스시버(1756)는 동력이 공급된 USB 포트(1762) 또는 배터리로부터 이용 가능하지만 이에 한정되지 않는 전력과 같은 매우 낮은 전력으로 작동하도록 설계되고 구성된다. 또 다른 실시예에서, 원격측정 트랜스시버(1756)는 수신된 데이터를 간섭하는 우연한 오류 또는 악성에 대한 기회를 제한하도록 최소의 제어 가능한 기능으로 사용하기 위해 설계된다. 원격측정 트랜스시버(1756)는 콤팩트하고, 저렴하며, 표준 제조 공정으로 용이하게 제조되도록 설계되고 구성될 수 있는 한편, 일관적으로 높은 레벨의 품질 및 신뢰성을 보장한다. The telemetry transceiver 1756 is designed and configured to operate at very low power, such as power available from, but not limited to, a powered USB port 1762 or battery. In another embodiment, the telemetry transceiver 1756 is designed for use with minimal controllable functionality to limit the chance of accidental errors or maliciousness interfering with the received data. The telemetry transceiver 1756 is compact, inexpensive, and can be designed and configured to be easily manufactured in a standard manufacturing process while ensuring a consistently high level of quality and reliability.

하나의 구성에서, 통신 시스템(1700)은 임의의 형태의 미승인 또는 우발적인 쿼리에 대한 높은 안전성 및 보호를 제공하도록 대략 수 미터의 방송 범위를 가진 오직 송신 작동으로 작동한다. 송신 범위는 송신된 신호 강도, 안테나 선택, 또는 그 조합에 의해 제어될 수 있다. 송신의 높은 반복율은 데이터 포착 작동 동안 송신된 데이터의 패킷들에 내장된 주기적인 중복성 체크 (CRC) 비트와 함께 사용될 수 있으며, 이에 의해 동작 또는 정지 물리적 시스템들 내에서 하중, 힘, 압력, 변위, 굽힘, 자세, 및 위치의 측정치를 포함하지만 이에 한정되지 않는 데이터의 디스플레이 또는 데이터의 시각적 표현의 완전성에 영향을 줌이 없이 수신 시스템이 오류 데이터를 폐기하는 것을 가능하게 한다.In one configuration, communication system 1700 operates with only transmit operations with a broadcast range of approximately several meters to provide high security and protection for any form of unauthorized or accidental queries. The transmission range may be controlled by transmitted signal strength, antenna selection, or a combination thereof. The high repetition rate of the transmission may be used with cyclic redundancy check (CRC) bits embedded in the packets of data transmitted during the data acquisition operation, thereby allowing for the determination of load, force, pressure, displacement, Enabling the receiving system to discard the error data without affecting the display of data or the integrity of the visual representation of the data, including, but not limited to, measurements of bending, posture, and position.

대략 수 미터의 거리로 작동 범위를 제한하는 것에 의해, 원격측정 트랜스시버(1716) 데이터의 송신의 반복율을 절충함이 없이 선택된 작동 주파수를 위한 적절한 방사 모드 또는 모드들에서 매우 낮은 전력으로 작동될 수 있다. 이러한 작동 모드는 통합된 루프 안테나와 같은 콤팩트 안테나로 작동을 또한 지원한다. 저전력 및 콤팩트 안테나의 조합은 광범위한 비 의료 및 의료 적용을 위해 사용될 수 있는 고 콤팩트 원격측정 송신기의, 그러나 이에 한정되지 않는 구성을 가능하게 한다.By limiting the operating range to a distance of approximately several meters, the telemetry transceiver 1716 can operate at very low power in the appropriate radiation mode or modes for the selected operating frequency without compromising the repetition rate of transmission of data . This mode of operation also supports operation with a compact antenna, such as an integrated loop antenna. The combination of low power and compact antennas enables a configuration of, but not limited to, a high compact telemetry transmitter that can be used for a wide range of non-medical and medical applications.

송신기 안전성뿐만 아니라 송신된 데이터의 완전성은 사전 결정된 조건 내에서 원격측정 시스템을 작동시키는 것에 의해 보장된다. 송신기의 안전성은, 이것이 오직 송신 모드에서 작동되고 의료 장치 통신 구성요소 내로 해킹 경로가 없기 때문에 위태롭지 않을 수 있다. 데이터의 완전성은 CRC 알고리즘 및 측정의 반복율의 사용으로 보장된다. 미인증 수용된 데이터의 위험은 본 장치의 제한된 브로드캐스트 영역에 의해 최소화된다. 데이터의 미승인된 수취가 발생하여야만 하더라도, 데이터 접근을 더욱 완화시키는 적소 대응 조치들이 있다. 제1 조치는 송신된 데이터 패킷들이 CRC 비트와 함께 카운터로부터 단지 2진 비트를 포함하는 것이다. 제2 조치는 임의의 시간에 2진 값 방송의 중요성을 설명하도록 이용할 수 있거나 또는 요구되는 데이터가 없다는 것이다. 이식될 수 있는 제3 조치는 환자 또는 장치 식별 데이터가 임의의 시간에 방송되지 않는다는 것이다. The integrity of the transmitted data as well as transmitter safety are ensured by operating the telemetry system within predetermined conditions. The safety of the transmitter may not be at stake since it is only operating in the transmit mode and there is no hack path into the medical device communication component. The completeness of the data is ensured by the use of the CRC algorithm and the repetition rate of the measurements. The risk of unacknowledged data is minimized by the limited broadcast area of the device. Even if unauthorized receipt of data must occur, there are appropriate countermeasures to further mitigate data access. The first measure is that transmitted data packets contain only binary bits from the counter with CRC bits. The second measure can be used to account for the importance of binary broadcast at any time or there is no data required. A third measure that can be implanted is that patient or device identification data is not broadcast at any time.

원격측정 트랜스시버(1716)는 또한 일부 FCC 규정에 따라서 작동될 수 있다. FCC 규정의 섹션 18.301에 따라서, 미합중국 내에서 ISM 대역은 6.78, 13.56, 27.12, 30.68, 915, 2450, 및 5800 ㎒뿐만 아니라 24.125, 61.25, 122.50, 및 245 ㎓를 포함한다. 전 세계적으로, 433 ㎒을 포함하는 ISM 대역은 일부 지리적 위치에서 International Telecommunications Union에 의해 정의된다. 18.303에서 금지된 주파수 대역 리스트는 "다음의 안전, 탐색 및 구조 주파수 대역은 금지된다: 490-510 ㎑, 2170-2194 ㎑, 8354-8374 ㎑, 121.4-121.6 ㎒, 156.7-156.9 ㎒, 및 242.8- 243.2 ㎒". 섹션 18.305는 필드 강도 및 방사 레벨을 규정한다. ISM 설비는 정의된 ISM 대역 밖에서 작동될 대 초과하지 않아야 한다. 요약하여, ISM 설비는 ISM 대역 내에서뿐만 아니라 섹션 18.305에서 지정된 필드 강도 및 방사 레벨에서의 제한이 설계 또는 능동형 제어에 의해 유지되면 9 ㎑ 이상의 대부분 다른 주파수 대역 내에서 전 세계적으로 작동될 수 있다고 결론이 내려질 수 있다. 대안으로서, 시판중인 통합 회로 ISM 트랜스시버를 포함하는 시판중인 ISM 트랜스시버는 적절하게 사용될 때 이러한 필드 강도와 방사 레벨 요구를 이행하도록 설계될 수 있다.The telemetry transceiver 1716 may also be operated in accordance with some FCC regulations. In accordance with Section 18.301 of the FCC Rules, the ISM bands in the United States include 24.125, 61.25, 122.50, and 245 GHz as well as 6.78, 13.56, 27.12, 30.68, 915, 2450, and 5800 MHz. Globally, the ISM band, including 433 MHz, is defined by the International Telecommunications Union in some geographic locations. The list of banned frequency bands in 18.303 reads as follows: "The following safety, search and structural frequency bands are prohibited: 490-510 kHz, 2170-2194 kHz, 8354-8374 kHz, 121.4-121.6 MHz, 156.7-156.9 MHz, and 242.8- 243.2 MHz. Section 18.305 specifies the field strength and radiation level. The ISM facility shall not exceed when operating outside the defined ISM band. In summary, it is concluded that the ISM facility can be operated worldwide within the ISM band as well as in most other frequency bands above 9 kHz, provided that the limits at the field strength and emission levels specified in Section 18.305 are maintained by design or active control. Can be lowered. Alternatively, a commercially available ISM transceiver, including a commercially available integrated circuit ISM transceiver, can be designed to fulfill these field strength and radiation level requirements when used properly.

하나의 구성에 있어서, 원격측정 트랜스시버(1716)는 또한 무면허 SIM 대역에서 또는 저전력 장비의 무면허 작동에서 작동할 수 있으며, ISM 장비(예를 들어, 원격측정 송신기(1716))는 FCC 코드의 섹션 18.303에서 지시된 것 외에 9 ㎑ 이상의 임의의 주파수에서 작동될 수 있다.In one configuration, telemetry transceiver 1716 may also operate in the unlicensed SIM band or in unlicensed operation of low power equipment, and ISM equipment (e.g., telemetry transmitter 1716) may operate in section 18.303 May be operated at any frequency of 9 kHz or more.

무선 작동은 전원 또는 관련 데이터 수집, 저장, 디스플레이 장비, 및 데이터 처리 장비를 가진 무선 감지 모듈 또는 장치를 결합하는 인터커넥터 및 케이블에 의한 물리적 간섭, 또는 이에 의해 부과되는 제한에 대한 잠재성에 의해 유발되는 측정치의 왜곡 또는 제한을 제거할 수 있다. 감지 구성요소들 및 전자 회로를 위한 전력은 내부 에너지 저장 장치상의 무선 감지 모듈 또는 장치 내에서 유지된다. 이러한 에너지 저장 장치는, 배터리 또는 배터리들, 슈퍼 커패시터, 커패시터, 교류 전류 전력 공급부, 무선 주파수 수신기, 전자석 유도 코일, 광전지 또는 전지, 서모 커플 또는 서모 커플들, 또는 초음파 트랜스듀서 또는 트랜스듀서들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 외부 전원으로 충전된다. 무선 감지 모듈은 내부 에너지 저장 장치가 비워지거나 또는 에너지원이 연속 작동을 가능하게 하도록 주기적으로 재충전될 수 있을 때까지 단일 충전으로 작동될 수 있다. 내장된 전력 공급부는 측정 작동 동안 무선 감지 모듈 또는 장치에 동력을 공급하도록 요구되는 추가의 에너지 방사원을 최소화한다. 원격측정 기능은 또한 무선 감지 모듈 또는 장치 내에 통합된다. 초기화되면, 원격측정 송신기는 실시간으로 측정 데이터를 연속하여 방송한다. 원격측정 데이터는 시판중인 수신기로 또는 간단하고 저비용의 통상의 수신기로 수신되어 디코딩될 수 있다.Wireless operation may be caused by the potential for physical interference by, or limitations imposed by, interconnection and cable coupling power or associated data acquisition, storage, display equipment, and wireless sensing modules or devices with data processing equipment Distortion or limitation of the measurement can be eliminated. The power for the sensing components and the electronic circuitry is maintained within the wireless sensing module or device on the internal energy storage device. Such energy storage devices include batteries or batteries, supercapacitors, capacitors, ac current power supplies, radio frequency receivers, electromagnetically induction coils, photovoltaics or batteries, thermocouples or thermocouples, or ultrasonic transducers or transducers But is charged with an external power source which is not limited thereto. The wireless sensing module can be operated with a single charge until the internal energy storage device is emptied or the energy source can be periodically recharged to enable continuous operation. The embedded power supply minimizes the additional energy radiation source required to power the wireless sensing module or device during the measurement operation. The telemetry function is also integrated into the wireless sensing module or device. Once initialized, the telemetry transmitter continuously broadcasts the measurement data in real time. The telemetry data may be received and decoded either by a commercially available receiver or by a simple, low cost conventional receiver.

도 18은 예시적인 실시예에 따른 측정 및 보고를 위한 통신 네트워크(188)를 도시한다. 간략히, 통신 네트워크(1800)는 다른 장치나 서비스로의 광범위한 데이터 연결성을 제공하기 위하여 척추 정렬 시스템(100), 척추 기구(400) 및 삽입 장치(420)를 확장시킨다. 도시된 바와 같이, 척추 정렬 시스템(100), 척추 기구(400) 및 삽입 장치(420)는 상기 통신 네트워크(1800) 및 그와 관련된 다른 시스템이나 서비스에 통신 가능하게 연결될 수 있다.18 shows a communication network 188 for measurement and reporting in accordance with an exemplary embodiment. Briefly, communication network 1800 extends spinal alignment system 100, spinal instrument 400 and insertion device 420 to provide extensive data connectivity to other devices or services. As shown, the spinal alignment system 100, spinal instrument 400 and insertion device 420 may be communicatively coupled to the communication network 1800 and other systems or services associated therewith.

일 예로, 척추 정렬 시스템(100), 척추 기구(400) 및 삽입 장치(420)는, 예를 들어 외과적 상태나 결과를 분석하거나 보고하기 위하여, 관심 파라미터(예를 들어, 부하, 세기, 압력, 배치, 움직임, 회전, 토르크 및 가속도의 분산)를 원격 서비스 혹은 제공자들과 함께 공유할 수 있다. 이러한 데이터는 예를 들어 수술 모니터링 목적 또는 효험 연구를 위하여 모니터 진행에 대한 서비스 제공자 또는 계획 관리자와 공유될 수 있다. 통신 네트워크(1800)는 건강 정보 기술 실무를 실행하도록 Electronic Medical Records (EMR) 시스템에 추가로 결부될 수 있다. 다른 실시에에서, 통신 네트워크(1800)는 HIS(Hospital Information System), HIT(Hospital Information Technology) 및 HIM(Hospital Information Management), EHR(Electronic Health Record), CPOE(Computerized Physician Order Entry), 및 CDSS(Computerized Decision Support Systems)들에 통신으로 결합될 수 있다. 이러한 것은 데이터를 정화하고 효과적이며 일관적으로 통신하고 교환하며 교환된 데이터를 사용하도록 다른 정보 기술 시스템 및 소프트웨어 적용의 능력을 제공한다.In one example, the spinal alignment system 100, the spinal instrument 400 and the insertion device 420 may be configured to measure a desired parameter (e.g., load, intensity, pressure , Disposition, motion, rotation, torque and variance of acceleration) can be shared with remote services or providers. Such data may be shared with a service provider or plan manager for monitoring progress, for example, for surgical monitoring purposes or efficacy studies. The communications network 1800 may be further coupled to an Electronic Medical Records (EMR) system to implement health information technology practices. In another embodiment, the communication network 1800 may be a HIS (Hospital Information System), a HIT (Hospital Information Technology), a HIM (Hospital Information Management), an Electronic Health Record (EHR), a Computerized Physician Order Entry (CPOE) Computerized Decision Support Systems). This provides the ability of other information technology systems and software applications to purify data, communicate and exchange effectively and consistently, and use the exchanged data.

통신 네트워크(1800)는 Local Area Network (LAN)(1801), Wireless Local Area Network (WLAN)(1805), Cellular Network(1814), 및/또는 다른 무선 주파수(RF) 시스템을 사용하여 유선 또는 무선 연결성을 제공할 수 있다. LAN(1801) 및 WLAN(1805)는 예를 들어 중앙국을 통하여 인터넷(1820)에 통신으로 결합될 수 있다. 중앙국은 전화통신 서비스를 분배하기 위한 공통의 네트워크 스위칭 설비를 수용할 수 있다. 전화통신 서비스는 전통적인 POTS(Plain Old Telephone Service) 및 케이블, HDTV, DSL, VoIP(Voice over Internet Protocol), IPTV(Internet Protocol Television), Internet services와 같은 광대역 서비스를 포함할 수 있다.The communication network 1800 may be a wired or wireless connection using a Local Area Network (LAN) 1801, a Wireless Local Area Network (WLAN) 1805, a Cellular Network 1814, and / Can be provided. LAN 1801 and WLAN 1805 may be communicatively coupled to the Internet 1820, for example, via a central station. The central office can accommodate a common network switching facility for distributing telephony services. Telephony services may include traditional Plain Old Telephone Service (POTS) and broadband services such as cable, HDTV, DSL, Voice over Internet Protocol (VoIP), Internet Protocol Television (IPTV), and Internet services.

통신 네트워크(1800)는 회로-스위칭 된 및/또는 패킷 스위칭 된 통신을 지원하도록 공통의 컴퓨팅 및 통신 기술을 이용할 수 있다. 인터넷(1820) 및 다른 패킷 스위칭 된 네트워크 송신(예를 들어, TCP/IP, UDP/IP, HTML, HTTP, RTP, MMS, SMS)을 위한 각각의 표준은 기술의 상태의 예를 대표한다. 이러한 표준들은 본질적으로 동일한 기능을 가지는 보다 빠르거나 보다 효율적인 장비들에 의해 주기적으로 대치된다. 따라서, 동일한 기능을 갖는 대체 표준들 및 프로토콜들이 등가물로 고려된다.Communications network 1800 may utilize a common computing and communications technology to support circuit-switched and / or packet switched communications. Each standard for the Internet 1820 and other packet switched network transmissions (e.g., TCP / IP, UDP / IP, HTML, HTTP, RTP, MMS, SMS) represents an example of state of the art. These standards are replaced periodically by faster or more efficient devices that have essentially the same functionality. Accordingly, alternative standards and protocols having the same functionality are considered equivalents.

셀룰러 네트워크(1814)는 GSM-GPRS, EDGE, CDMA, UMTS, WiMAX, 2G, 3G, 4G, WAP, 소프트웨어 한정 라디오(SDR), 및 다른 공지의 기술과 같은 다수의 접근 기술을 사용하여 음성 및 데이터를 지원할 수 있다. 셀룰러 네트워크(1814)는 모바일 장치(1802)와 통신하기 위하여 주파수 재사용 계획하에서 베이스 수신기(1810)에 결합될 수 있다. The cellular network 1814 may use a number of access technologies such as GSM-GPRS, EDGE, CDMA, UMTS, WiMAX, 2G, 3G, 4G, WAP, SDR, . The cellular network 1814 may be coupled to the base receiver 1810 under a frequency reuse scheme to communicate with the mobile device 1802.

베이스 수신기(1810)는 차례로 패킷 스위칭 된 링크를 사용하여 모바일 장치(1802)를 인터넷(1820)에 연결할 수 있다. 인터넷(1820)은 척추 정렬 시스템(100), 척추 기구(400), 및 인서트 기구(420)로부터 모바일 장치(1802)로 데이터를 분산시키기 위한 응용 프로그램 서비스 및 서비스 레이어를 지원할 수 있다. 모바일 장치(1802)는 또한 무선 통신 채널을 사용하여 인터넷(1820)을 통해 다른 통신 장치에 연결할 수 있다. The base receiver 1810 may in turn connect the mobile device 1802 to the Internet 1820 using a packet switched link. The Internet 1820 may support an application service and a service layer for distributing data from the spinal alignment system 100, the spinal instrument 400, and the insert mechanism 420 to the mobile device 1802. The mobile device 1802 may also connect to other communication devices via the Internet 1820 using a wireless communication channel.

모바일 장치(1802)는 WLAN(1805)을 사용하여 인터넷(1820)에 또한 연결할 수 있다. Wireless Local Access Networks(WLANs)는 국지 지리적 영역 내에서 무선 접근을 제공한다. WLANs는 전형적으로 또한 베이스 스테이션으로서 공지된 cluster of Access Points(APs)(1804)로 구성된다. 측정 시스템(1855)은 베이스 스테이션 영역 내에 있는 랩톱(1803)과 같은 다른 WLAN 스테이션들과 통신할 수 있다. 전형적인 WLAN 실행에서, 물리적 레이어는 802.1lb 또는 802.11g WLAN 기술과 같은 다양한 기술들을 사용한다. 물리적 레이어는 2.4 ㎓ 대역에 있는 적외선, 주파수 호핑 스프레드 스펙트럼, 2.4 ㎓ 대역에 있는 직접 시퀀스 스프레드 스펙트럼, 또는 예를 들어 5.8 ㎓ ISM 대역 또는 더욱 높은 ISM 대역(예를 들어, 24 ㎓ 등)의 다른 접근 기술을 사용할 수 있다. The mobile device 1802 may also connect to the Internet 1820 using a WLAN 1805. Wireless Local Access Networks (WLANs) provide wireless access within the local geographical area. WLANs typically consist of cluster of access points (APs) 1804 also known as base stations. The measurement system 1855 can communicate with other WLAN stations, such as a laptop 1803, within the base station area. In a typical WLAN run, the physical layer uses a variety of technologies, such as 802.1lb or 802.11g WLAN technology. The physical layer may be an infrared, frequency hopping spread spectrum in the 2.4 GHz band, a direct sequence spread spectrum in the 2.4 GHz band, or other approaches (e.g., 5.8 GHz ISM band or higher ISM band (e.g., 24 GHz) Technology can be used.

통신 네트워크(1800)의 방식에 의해, 측정 시스템(1855)은 데이터를 교환하기 위하여 네트워크상의 원격 서버(1830) 및 다른 모바일 장치와 연결을 확립할 수 있다. 원격 서버(1830)는, 국지적으로 또는 원격으로 저장되고 응용 프로그램 지정 데이터를 포함할 수 있는 데이터베이스(1840)에 접근할 수 있다. 원격 서버(1830)는 직접 또는 인터넷(1820)을 사용하여 응용 프로그램 서비스를 호스팅할 수 있다.By way of communication network 1800, measurement system 1855 can establish a connection with remote server 1830 and other mobile devices on the network to exchange data. The remote server 1830 may access the database 1840, which may be stored locally or remotely and may contain application designation data. The remote server 1830 may host the application service directly or using the Internet 1820.

도 19는 그 안의 한 세트의 명령이 실행될 때, 기계가 상술한 방법 중 하나 이상을 수행하도록 유발할 수 있는 컴퓨터 시스템(1900)의 형태로 하는 시스템의 예시도이다. 일부 실시예에서, 기계는 독립형 장치로서 동작한다. 일부 실시예에서, 기계는 다른 기계에 연결될 수 있다(예를 들어, 네트워크를 사용하여). 네트워크 전개에서, 기계는 서버-클라이언트 사용자의 네트워크에서, 또는 피어-투-피어(또는 분산) 네트워크 환경에서 피어 기계로서 서버 또는 클라이언트 사용자 기계의 용량으로 동작할 수 있다.FIG. 19 is an illustration of a system in the form of a computer system 1900 that can cause a machine to perform one or more of the methods described above when a set of instructions in it is executed. In some embodiments, the machine operates as a stand-alone device. In some embodiments, the machine may be connected to another machine (e.g., using a network). In network deployment, the machine may operate as a peer machine in the server-client user's network, or in a peer-to-peer (or distributed) network environment, with the capacity of the server or client user machine.

기계는 서버 컴퓨터, 클라이언트 사용자 컴퓨터, 퍼스널 컴퓨터(PC), 태블릿 PC, 노트북 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 제어 시스템, 네트워크 라우터, 스위치 또는 브릿지 또는 기구를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 장치가 널리 음성, 비디오 또는 데이터 통신을 제공하는 임의의 전자 장치를 폭넓게 포함하는 것이 이해될 것이다. 단일 시스템이 도시되어 있지만, 또한, 용어 기계"는 임의 본 명세서에서 논의된 방법론 들 중 하나 이상을 수행하도록 한 세트(또는 다중 세트)의 명령들을 개별적으로 또는 캐비티로 실행하는 모든 기계 컬렉션을 포함하도록 취해질 것이다.The machine may include a server computer, a client user computer, a personal computer (PC), a tablet PC, a notebook computer, a desktop computer, a control system, a network router, a switch or a bridge or mechanism. It will also be appreciated that the device of the present invention broadly includes any electronic device that provides wide range of voice, video, or data communications. Although a single system is shown, it is to be understood that the term "machine &quot; includes all machine collections that execute a set (or multiple sets) of instructions individually or in a cavity to perform one or more of the methodologies discussed herein Will be taken.

컴퓨터 시스템(1900)은 프로세서(1902)(예를 들어, 중앙 처리 장치(CPU)), 그래픽 처리 장치(GPU, 또는 둘 다)), 메인 메모리(1904) 및 정적 메모리(1906)를 포함할 수 있으며, 이것들은 버스(1908)를 통해 서로 통신한다. 컴퓨터 시스템(1900)은 상기 영상 디스플레이 유닛(1910)(예를 들어, 액정 디스플레이, LCD)), 평판 패널, 고체 상태 디스플레이, 또는 음극선 관(CRT)을 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(1900)은 입력 장치(1912)(예를 들어, 키보드), 커서 제어 장치(1914)(예를 들어, 마우스), 디스크 구동 유닛(1916), 신호 생성 장치(1918)(예를 들어, 스피커 또는 리모컨) 및 네트워크 인터페이스(1920)를 포함할 수 있다.The computer system 1900 may include a processor 1902 (e.g., a central processing unit (CPU)), a graphics processing unit (GPU, or both), a main memory 1904 and a static memory 1906 Which communicate with each other via bus 1908. [ The computer system 1900 may include the image display unit 1910 (e.g., a liquid crystal display, LCD), a flat panel, a solid state display, or a cathode ray tube (CRT). Computer system 1900 includes an input device 1912 (e.g., a keyboard), a cursor control device 1914 (e.g., a mouse), a disk drive unit 1916, a signal generator 1918 , A speaker or remote control) and a network interface 1920.

디스크 구동 유닛(1916)은 상기된 방법을 포함하는 본 명세서에 설명된 방법론 또는 기능 중 하나 이상을 구현하는 명령(예, 소프트웨어(1924))의 하나 이상의 세트의 명령이 저장되는 기계-판독 가능 매체(1922)를 포함할 수 있다. 명령(1924)은 또한 컴퓨터 시스템(1900)에 의하여 그 실행 동안 메인 메모리(1904), 정적 메모리(1906), 및/또는 프로세서(1902) 내에 완전히 또는 적어도 부분적으로 상주한다. 주 메모리(1904) 및 프로세서(1902) 또한 기계 판독 가능 매체를 구성한다.The disk drive unit 1916 is a machine-readable medium having stored thereon instructions of one or more sets of instructions (e.g., software 1924) implementing one or more of the methodologies or functions described herein, (1922). The instructions 1924 are also fully or at least partially resident in the main memory 1904, the static memory 1906, and / or the processor 1902 during its execution by the computer system 1900. The main memory 1904 and the processor 1902 also constitute machine readable media.

응용 프로그램 특정 집적 회로, 프로그래머블 로직 어레이 및 다른 하드웨어 장치들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 전용하드웨어 구현은 마찬가지로 본 명세서에 설명된 방법을 구현하기 위해 구성될 수 있다. 응용 프로그램은 다양한 전자 기구 및 컴퓨터 시스템을 포함하는 장치 및 시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시예는 2개 이상의 특정의 상호 연결된 하드웨어 모듈 또는 관련 제어 및 모듈들 사이를 통해 전달된 데이터 신호와 함께 장치 또는 응용 프로그램 특정 집적 회로의 일부와 같은 기능을 구현한다. 따라서, 예시적인 시스템은 소프트웨어, 펌웨어, 및 하드웨어 구현에 적용할 수 있다.Dedicated hardware implementations, including but not limited to application specific integrated circuits, programmable logic arrays, and other hardware devices, may likewise be configured to implement the methods described herein. The application program may include an apparatus and a system including various electronic apparatuses and computer systems. Some embodiments implement functionality such as a portion of a device or application specific integrated circuit with data signals communicated between two or more specific interconnected hardware modules or associated controls and modules. Thus, the exemplary system may be applied to software, firmware, and hardware implementations.

본 발명의 다양한 실시예에 따라서, 본원에 기술된 방법은 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 또는 논리 회로에서 실행되는 소프트웨어 프로그램으로 동작을 위해 의도된다. 또한, 분산 처리 또는 구성요소/개체 분산 처리, 병렬 처리 또는 가상 기계 처리를 포함하지만 이에 한정되지 않는 소프트웨어 실행은 또한 여기에 설명된 방법을 구현하도록 구성될 수 있다.According to various embodiments of the present invention, the methods described herein are intended for operation as a software program executing on a processor, digital signal processor, or logic circuit. In addition, software execution, including but not limited to, distributed processing or component / entity distributed processing, parallel processing, or virtual machine processing, may also be configured to implement the methods described herein.

본 발명은 명령(1924)을 포함하는 기계 판독 가능 매체를 고려하거나, 또는 네트워크 환경(1926)에 연결된 장치가 음성, 영상 또는 데이터를 송신 또는 수신할 수 있거나, 또는 명령(1924)을 사용하여 네트워크(1926)를 통해 통신하도록 전파 신호로부터 명령(1924)을 수신하고 실행한다. 명령(1924)은 네트워크 인터페이스 장치(1920)를 네트워크(1926)를 사용하여 송신 또는 수신될 수 있다.The present invention contemplates a machine-readable medium including instructions 1924 or a device connected to the network environment 1926 may transmit or receive voice, video or data, (1926) from the propagation signal to communicate via the antenna (1926). The command 1924 may be transmitted or received using the network 1926 to the network interface device 1920.

기계 판독 가능 매체(1922)는 단일 매체이도록 예시적인 실시예에 도시되었지만, 용어 "기계-판독 가능한 매체"는 하나 이상의 세트를 저장하는 단일 매체 또는 다수 매체(예를 들어, 집중 또는 분산 데이터베이스 및/또는 관련 캐시 및 서버)를 포함하도록 취해 져야한다. 용어 "기계 판독 가능 매체"는 또한 실행의 위한 명령의 세트를 저장, 인코딩, 또는 운반할 수 있으며 기계가 본 발명의 방법 중 하나 이상을 수행하도록 유발하는 임의의 매체를 포함하도록 취해져야 한다.Although the machine-readable medium 1922 is shown in the exemplary embodiment to be a single medium, the term "machine-readable medium" is intended to encompass a single medium or multiple medium (e.g., Or related cache and server). The term "machine-readable medium" may also be taken to include any medium that can store, encode, or transport a set of instructions for execution and cause the machine to perform one or more of the methods of the present invention.

용어 "기계 판독 가능 매체"는 하나 이상의 읽기 전용(비 휘발성) 메모리, 메모리 카드 또는 기타 패키지와 같은 고체 메모리, 랜덤 접근 메모리, 또는 다른 다시 쓰기(휘발성) 메모리; 광 자기 또는 광학 매체와 같은 디스크 나 테이프; 송신 매체에 컴퓨터 명령어를 구현하는 신호로서 반송파 신호; 및/또는 전자 메일 또는 기타 자체에 포함된 정보 아카이브 또는 아카이브 세트에 이러한 유형의 저장 매체에 배포 매체와 같은 디지털 파일 첨부물을 포함하지만 이에 한정되지 않도록 취해져야만 한다. 따라서, 본 발명은 본원에 열거된 소프트웨어 저장되는 기술-인식 등가물과 후속 매체를 포함하는 것으로서, 임의의 하나 이상의 기계-판독 가능한 매체 또는 분배 매체를 포함하는 것으로 간주 된다.The term "machine-readable medium" includes solid state memory, random access memory, or other rewritable (volatile) memory, such as one or more read-only (nonvolatile) memory, memory card or other package; Discs or tapes such as magneto-optical or optical media; A carrier signal as a signal for implementing a computer instruction on a transmission medium; And / or digital file attachments, such as distribution media, to this type of storage medium in an information archive or archive set contained in an electronic mail or otherwise. Accordingly, the present invention is intended to encompass any one or more machine-readable media or distribution media, including software-stored technology-recognized equivalents and subsequent media as enumerated herein.

본 명세서는 특정 표준 및 프로토콜을 참조하여 실시예들에서 구현되는 구성요소 및 기능을 설명하지만, 본 발명은 이러한 표준 및 프로토콜에 한정되지 않는다. 인터넷 및 다른 패킷 스위칭 된 송신(즉, TCP/IP, UDP/IP, HTML, HTTP)에 대한 각각의 표준은 기술의 상태를 대표한다. 이러한 표준은 주기적으로 본질적으로 동일한 기능을 갖는 더 빠르거나 더 효율적 등가물로 대체된다. 따라서, 여분의 표준과 동일한 기능을 갖는 프로토콜은 동등한 것으로 간주된다.Although the present specification describes components and functions implemented in embodiments with reference to specific standards and protocols, the present invention is not limited to these standards and protocols. Each standard for the Internet and other packet switched transmissions (ie, TCP / IP, UDP / IP, HTML, HTTP) represents a state of the art. These standards are replaced periodically with faster or more efficient equivalents having essentially the same functionality. Thus, a protocol with the same functionality as an extra standard is considered equivalent.

본 명세서에 기재된 실시예들의 도시는 다양한 실시예들의 구조에 대한 일반적인 이해를 제공하도록 의도되고, 이것들은 모든 구성요소와 기능 장치 및 시스템의 완전한 설명으로 역할하고자 하는 것은 아니다. 본원에 기재된 많은 다른 실시예는 상기 설명을 검토하는 것으로 당업자에게는 자명할 것이다. 다른 실시예들이 이용 및 구조적 및 논리적 대체 및 변경이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있도록, 그로부터 도출될 수 있다. 도면은 단지 예시적이며 축척으로 도시되지 않을 수 있다. 특정 부분이 과장된 한편 다른 것들은 최소화될 수 있다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한이기보다는 예시적인 것으로 간주 되어야 한다.The illustrations of the embodiments described herein are intended to provide a general understanding of the structure of the various embodiments, which are not intended to serve as a complete description of all components and functional devices and systems. Many other embodiments described herein will be apparent to those skilled in the art from reviewing the above description. Other embodiments may be derived therefrom such that utilization and structural and logical substitutions and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. The drawings are merely exemplary and may not be drawn to scale. Certain parts may be exaggerated while others may be minimized. Accordingly, the specification and drawings are to be regarded in an illustrative rather than a restrictive sense.

본 발명의 요지의 이러한 실시예는 단지 편의를 위하여 용어 "본 발명"에 의해 개별적으로 및/또는 총체적으로, 하나 이상의 사실적으로 기재되면 단일 발명 또는 발명의 개념으로 본 출원의 범위를 제한하는 의도 없이 본 명세서에서 기술될 수 있다. 특정 실시예들이 예시되고 설명되었지만, 이는 동일한 목적을 달성하도록 계산된 임의의 구성이 도시된 특정 실시예를 대체할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명은 임의의 및 모든 개조 또는 다양한 실시예들의 변형을 포함하도록 의도된다. 상기 실시예, 및 본원에서 구체적으로 설명되지 않은 다른 실시예들의 조합은 상기 설명을 검토하는 것을 당업자에게 자명할 것이다.Such an embodiment of the subject matter of the present invention may be embodied solely and / or collectively by the term "present invention " for convenience only and without intending to limit the scope of the present application to the concept of a single invention or invention, Can be described herein. Although specific embodiments have been illustrated and described, it should be understood that any configuration calculated to achieve the same purpose may be substituted for the specific embodiments shown. The invention is intended to cover any and all modifications or variations of the various embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that the above embodiments, and combinations of other embodiments not specifically described herein, will review the above description.

Claims (40)

수신기;
복수의 완드(wand); 및
척추간 힘을 측정하기 위한 부하 센서를 포함하고,
상기 복수의 완두는 척추 간에 정해진 척추간 힘과 관련된 척추골의 방향, 회전, 각도 또는 위치 중 어느 하나를 포함하는 위치 정보를 결정하기 위하여, 상기 수신기와 통신하는 척추 측정 시스템.
receiving set;
A plurality of wands; And
A load sensor for measuring the intervertebral force,
Wherein the plurality of pea is in communication with the receiver to determine positional information including any one of direction, rotation, angle, or position of the vertebrae associated with an intervertebral force determined between the vertebrae.
제1항에 있어서,
상기 수신기는 하나 이상의 센서, 프로세서 및 인터페이스를 포함하며, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 센서를 통해 상기 적어도 하나의 완드로부터의 센서 신호를 해석하고, 디스플레이를 위한 원격 시스템에 상기 위치 정보를 전송하는 척추 측정 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the receiver comprises one or more sensors, a processor and an interface, the processor interprets the sensor signals from the at least one wand via the one or more sensors, and transmits the position information to a remote system for display system.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 완드 각각은 하나 이상의 센서와 작동 가능하게 연결된 컨트롤러를 포함하고, 상기 하나 이상의 센서는 상기 컨트롤러에 의한 지시에 반응하여 센서 신호를 전송하는 척추 측정 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
Each of the plurality of wands including a controller operatively connected to one or more sensors, the one or more sensors transmitting sensor signals in response to an indication by the controller.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수신기의 상기 하나 이상의 센서 및 상기 복수의 완드는 광학 센서, 초음파 센서 및 자기 센서를 포함하는 그룹 중에서 선택되는 척추 측정 시스템.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the at least one sensor and the plurality of wands of the receiver are selected from the group comprising an optical sensor, an ultrasonic sensor, and a magnetic sensor.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부하 센서는 센서 헤드(sensored head)에 연결되는 척추 측정 시스템.5. The spinal metrology system according to any one of claims 1 to 4, wherein the load sensor is connected to a sensored head. 제5항에 있어서,
외측 말단(distal end)에 상기 센서 헤드가 연결되는 샤프트; 및
상기 샤프트의 기부 말단(proximal end)에 연결된 손잡이를 더 포함하는 척추 측정 시스템.
6. The method of claim 5,
A shaft to which the sensor head is connected at an outer end; And
And a handle coupled to a proximal end of the shaft.
제6항에 있어서,
상기 샤프트의 기부 말단을 향해 장착된 전자 회로를 더 포함하고, 상기 전자 회로는 논리 회로, 가속도계 및 통신 회로를 포함하며, 상기 전자 회로는 상기 부하 센서에 동작 가능하게 연결되는 척추 측정 시스템.
The method according to claim 6,
Further comprising electronic circuitry mounted toward a base end of the shaft, wherein the electronic circuitry comprises logic circuitry, an accelerometer and a communication circuitry, the electronic circuitry operatively connected to the load sensor.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 센서 헤드는 상기 센서 헤드에 가해지는 부하의 위치를 찾아내기 위한 복수의 부하 센서를 포함하는 척추 측정 시스템.
8. The method according to claim 6 or 7,
Wherein the sensor head includes a plurality of load sensors for locating a load applied to the sensor head.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 완드는 방향, 회전, 각도 혹은 위치 중 적어도 하나를 측정하기 위해 센서 헤드에 연결되는 척추 측정 시스템.
9. The method according to any one of claims 6 to 8,
Wherein the wand is connected to the sensor head for measuring at least one of direction, rotation, angle or position.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수신기, 상기 복수의 완드 및 상기 부하 센서로부터의 데이터는 그로부터의 정량 측정을 디스플레이하기 위한 원격 시스템으로 무선 전송되는 척추 측정 시스템.
10. The method according to any one of claims 1 to 9,
Wherein data from the receiver, the plurality of wands, and the load sensor is wirelessly transmitted to a remote system for displaying quantitative measurements therefrom.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수신기, 상기 복수의 완드 혹은 상기 부하 센서 중 하나는 사용 후 폐기되는 척추 측정 시스템.
11. The method according to any one of claims 1 to 10,
Wherein one of the receiver, the plurality of wands, or the load sensor is discarded after use.
3차원 공간에서 위치를 측정하기 위하여 초음파 신호를 이용하는 척추 정렬 시스템;
센서 헤드를 가지며, 상기 센서 헤드가 척추 영역 내에 삽입될 때 부하를 측정하는 척추 기구; 및
상기 척추 정렬 시스템 및 상기 척추 기구와 통신하여 그로부터의 정량 측정을 디스플레이하는 원격 시스템을 포함하는 부하 균형 및 위치 시스템.
A spinal alignment system using ultrasound signals to measure position in three dimensional space;
A spinal instrument having a sensor head for measuring a load when the sensor head is inserted into a vertebral region; And
And a remote system in communication with the spinal alignment system and the spinal instrument for displaying quantitative measurements therefrom.
제12항에 있어서,
상기 척추 정렬 시스템 및 상기 척추 기구는 수술실의 수술 영역(surgical field) 내에 있는 부하 균형 및 위치 시스템.
13. The method of claim 12,
Wherein the spinal alignment system and the spinal instrument are within a surgical field of an operating room.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 척추 정렬 시스템 또는 상기 척추 기구는 사용 후 폐기되는 부하 균형 및 위치 시스템.
The method according to claim 12 or 13,
Wherein the spinal alignment system or the spinal instrument is discarded after use.
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 척추 정렬 시스템은,
복수의 초음파 변환기를 가지는 수신기; 및
복수의 초음파 변환기를 가지는 복수의 완드를 포함하는 부하 균형 및 위치 시스템.
15. The method according to any one of claims 12 to 14,
The spinal alignment system comprising:
A receiver having a plurality of ultrasonic transducers; And
A load balancing and position system comprising a plurality of wands having a plurality of ultrasonic transducers.
제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 척추 기구는,
센서 헤드를 가지고, 외측 말단에 상기 센서 헤드가 연결되는 샤프트;
상기 샤프트의 기부 말단에 연결된 손잡이; 및
상기 샤프트의 내측 말단을 향해 장착된 전자 회로를 더 포함하고, 상기 전자 회로는 논리 회로, 가속도계 및 통신 회로를 포함하며, 상기 전자 회로는 상기 부하 센서에 동작 가능하게 연결되는 부하 균형 및 위치 시스템.
16. The method according to any one of claims 12 to 15,
Wherein the spinal mechanism comprises:
A shaft having a sensor head and connected to the sensor head at an outer end thereof;
A handle coupled to a base end of the shaft; And
Further comprising an electronic circuit mounted toward an inner end of the shaft, the electronic circuit comprising a logic circuit, an accelerometer and a communication circuit, the electronic circuit operably connected to the load sensor.
근골 시스템 내의 구성요소 설치방법에 있어서, 상기 설치방법은,
센서 헤드를 상기 근골 시스템에 삽입하는 단계;
상기 근골 시스템에 의해 상기 센서 헤드에 가해지는 부하를 측정하는 단계;
근골 시스템 내에 삽입된 상기 센서 헤드의 방향, 회전, 각도 혹은 위치 중 적어도 하나를 측정하는 단계;
측정된 적어도 하나의 방향, 회전, 각도 혹은 위치로 상기 근골 시스템에 상기 구성요소를 정렬하는 단계; 및
상기 근골 시스템 내에 상기 구성요소를 삽입하는 단계를 포함하고, 상기 구성요소 상의 부하가 측정된 상기 부하에 대략 동등한 구성요소 설치방법.
A method for installing a component in a musculoskeletal system,
Inserting a sensor head into the musculoskeletal system;
Measuring a load applied to the sensor head by the musculoskeletal system;
Measuring at least one of a direction, a rotation, an angle or a position of the sensor head inserted in the musculoskeletal system;
Aligning the component with the musculature system in at least one direction, rotation, angle or position measured; And
Inserting the component into the musculoskeletal system, the load on the component being approximately equal to the measured load.
제17항에 있어서,
상기 센서 헤드에 가해지는 부하의 위치를 측정하는 단계를 더 포함하는 구성요소 설치방법.
18. The method of claim 17,
And measuring a position of a load applied to the sensor head.
제17항 또는 제18항에 있어서,
상기 센서 헤드로부터의 부하 및 부하의 위치를 실시간으로 원격 시스템상에 디스플레이하는 단계; 및
측정된 방향, 회전, 각도 혹은 위치 중 적어도 하나를 실시간으로 상기 원격 시스템상에 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 구성요소 설치방법.
The method according to claim 17 or 18,
Displaying the load from the sensor head and the position of the load on the remote system in real time; And
Displaying on the remote system at least one of the measured direction, rotation, angle or position in real time.
제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
진행과정 이후에 적어도 상기 센서 헤드를 폐기하는 단계를 더 포함하는 구성요소 설치방법.
20. The method according to any one of claims 17 to 19,
And discarding at least the sensor head after the process.
척추 영역을 분산(distract)시키는 방법으로, 상기 방법은,
척추 영역을 분산시키기 위해 척추 기구를 삽입하는 단계;
상기 척추 영역에 의해 상기 척추 기구로 가해지는 부하를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 척추 영역은 부하 측정이 기설정된 부하 범위 밖인 제1 높이에 분산되고,
제2 위치에 상기 척추 영역을 분산시키는 단계; 및
상기 척추 영역에 의해, 부하가 기설정된 부하 범위 내인 상기 제2 위치에서 상기 척추 기구로 가해지는 부하를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
A method of distracting a vertebral region, the method comprising:
Inserting a spinal instrument to disperse the vertebral region;
Measuring a load applied to the spinal instrument by the spinal region, the spinal region being dispersed at a first height at which the load measurement is outside a predetermined load range,
Dispersing the vertebral region in a second location; And
Measuring a load applied by the spinal region to the spinal instrument at the second position where the load is within a predetermined load range.
제21항에 있어서,
상기 척추 기구의 방향, 회전, 각도 혹은 위치 중 적어도 하나를 측정하는 단계를 더 포함하는 방법.
22. The method of claim 21,
Measuring at least one of a direction, a rotation, an angle, or a position of the spinal instrument.
제21항 또는 제22항에 있어서,
상기 척추 기구에 의해 측정된 부하를 원격 시스템상에서 모니터링하는 단계; 및
측정된 부하가 기설정된 부하 범위 이내가 될 때까지 상기 척추 기구의 분산을 증가시키거나 감소시키기 위하여, 상기 척추 영역에 연결된 상기 척추 기구의 높이를 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
23. The method of claim 21 or 22,
Monitoring the load measured by the spinal instrument on a remote system; And
Further comprising adjusting the height of the spinal instrument connected to the spinal region to increase or decrease the variance of the spinal instrument until the measured load is within a predetermined load range.
제23항에 있어서,
상기 높이를 조정하는 단계는, 보철 구성의 높이에 따른 분산 높이를 증가시키거나 감소시키는 단계를 포함하는 방법.
24. The method of claim 23,
Wherein adjusting the height comprises increasing or decreasing a dispersion height with height of the prosthesis configuration.
제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 척추 영역에 의해 상기 척추 기구에 가해지는 부하의 위치를 측정하는 단계; 및
상기 척추 영역에 의하여 상기 척추 기구로 가해지는 부하의 위치가 기설정된 위치 범위를 벗어날 때 상이한 위치로 상기 척추 기구를 이동시키는 단계를 더 포함하는 방법.
25. The method according to any one of claims 21 to 24,
Measuring a position of a load applied to the spinal instrument by the spinal region; And
Further comprising moving the spinal instrument to a different position when the position of the load exerted by the spinal instrument by the spinal region exceeds a predetermined position range.
제25항에 있어서,
상기 보철 구성의 상기 척추 영역에서의 위치가 상기 기설정된 부하 범위 및 상기 기설정된 위치 범위 이내인지를 식별하는 단계를 더 포함하는 방법.
26. The method of claim 25,
Further comprising identifying a position in the vertebral region of the prosthesis configuration within the predetermined load range and the predetermined position range.
제26항에 있어서,
상기 보철 구성을 상기 척추 영역 내에 상기 위치에 위치시키는 단계를 더 포함하는 방법.
27. The method of claim 26,
Further comprising positioning said prosthetic configuration in said location within said vertebral region.
제26항 또는 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보철 구성의 궤도를 상기 척추 기구의 궤도와 비교하는 단계; 및
상기 보철 구성이 상기 척추 기구와 유사한 궤도를 따라 상기 척추 영역 내에서 상기 위치에 놓이도록 상기 원격 시스템상에서 상기 보철 구성 및 상기 척추 기구의 궤도를 표시하는 단계를 더 포함하는 방법.
28. The method according to any one of claims 26-27,
Comparing the trajectory of the prosthesis configuration with the trajectory of the spinal instrument; And
Further comprising displaying the trajectory of the prosthetic configuration and the spinal instrument on the remote system such that the prosthetic configuration is in the position within the spinal region along an orbit similar to the spinal instrument.
제21항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
분산 높이를 바꾸기 위하여 상기 척추 기구의 손잡이를 회전시키는 단계를 더 포함하는 방법.
29. The method according to any one of claims 21 to 28,
Further comprising the step of rotating the handle of the spinal instrument to change the dispersion height.
제21항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 척추 영역에 의하여 상기 척추 기구에 가해지는 부하가 상기 기설정된 부하 범위 이내일 때 시각적, 청각적 혹은 촉각적 수단에 의하여 표시하는 단계를 포함하는 방법. 30. The method according to any one of claims 21 to 29, further comprising the step of visual, audible or tactile means when the load applied to the spinal instrument by the spinal region is within the predetermined load range How to. 척추 영역을 분산시키는 방법으로, 상기 방법은,
척추 기구를 상기 척추 영역에 삽입하는 단계;
제1 높이로 분산된 상기 척추 영역에 의하여 상기 척추 기구로 가해지는 부하를 측정하는 단계;
상기 측정 부하가 기설정된 부하 범위 밖인 것을 표시하는 단계; 및
상기 척추 영역을, 기설정된 부하 범위 이내를 만족하는 제2 높이로 분산시키기 위하여 상기 척추 기구를 조정하는 단계를 포함하고 방법.
A method of dispersing a vertebral region, the method comprising:
Inserting a spinal instrument into the vertebral region;
Measuring a load applied to the spinal instrument by the spinal region dispersed to a first height;
Indicating that the measured load is outside a predetermined load range; And
And adjusting the spinal instrument to disperse the spinal region to a second height that is within a predetermined load range.
제31항에 있어서, 근골 시스템에서 센서 헤드의 방향, 회전, 각도 혹은 위치 중 적어도 하나를 측정하는 단계를 더 포함하는 방법.32. The method of claim 31, further comprising measuring at least one of a direction, a rotation, an angle, or a position of the sensor head in the musculoskeletal system. 제31항 또는 제32항에 있어서,
상기 척추 영역에 의하여 상기 척추 기구로 가해지는 부하의 위치를 측정하는 단계; 및
상기 척추 영역에 의하여 상기 척추 기구에 가해지는 부하의 위치가 기설정된 위치 범위 밖일 때 상이한 위치로 상기 척추 기구를 이동시키는 단계를 더 포함하는 방법.
33. The method according to claim 31 or 32,
Measuring a position of a load applied to the spinal instrument by the spinal region; And
And moving the spinal instrument to a different position when the position of the load applied to the spinal instrument by the spinal region is outside a predetermined position range.
제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
보철 구성을 위한 상기 척추 영역 내의 위치가 기설정된 부하 범위 및 기설정된 위치 범위 이내인지를 식별하는 단계를 더 포함하는 방법.
34. The method according to any one of claims 31 to 33,
Further comprising identifying a position within the vertebral region for prosthetic configuration within a predetermined load range and predetermined position range.
제34항에 있어서,
상기 척추 영역 내의 상기 위치에 상기 보철 구성을 위치시키는 단계를 더 포함하는 방법.
35. The method of claim 34,
And positioning the prosthetic configuration at the location within the vertebral region.
제34항 또는 제35항에 있어서,
상기 보철 구성의 궤도를 상기 척추 기구의 궤도와 비교하는 단계; 및
상기 보철 구성이 상기 척추 기구와 유사한 궤도를 따라 상기 척추 영역의 위치에 놓이도록 원격 시스템상에서 상기 보철 구성 및 상기 척추 기구의 궤도를 보여주는 단계를 포함하는 방법.
35. The method according to claim 34 or 35,
Comparing the trajectory of the prosthesis configuration with the trajectory of the spinal instrument; And
And displaying the trajectory of the prosthetic configuration and the spinal instrument on a remote system such that the prosthetic configuration is located at a location of the spinal region along an orbit similar to the spinal instrument.
척추 영역의 정렬과 방향을 트래킹하는 방법으로, 상기 방법은,
수신기가 복수의 완드의 시야와 일치하며 고정된 위치에 있도록, 복수의 완드에 근접하여 상기 수신기를 위치시키는 단계;
하나 이상의 천골(sacrum)의 해부학적 특성을 완드에 등록시키는 단계;
상기 등록된 해부학적 특성에 대응하는 방향 및 크기를 가지는 3D 척추 모델을 추출하는 단계; 및
위치측정이 초음파에 의해 결정되고, 적어도 하나의 위치 혹은 하나 이상의 척추뼈의 위치를 식별하는 단계를 포함하는 방법.
A method of tracking alignment and orientation of a vertebral region, the method comprising:
Positioning the receiver proximate to the plurality of wands such that the receiver coincides with the view of the plurality of wands and is in a fixed position;
Registering at least one anatomical feature of the sacrum with the wand;
Extracting a 3D spine model having a direction and a size corresponding to the registered anatomical characteristics; And
Wherein the location measurement is determined by ultrasound and identifying at least one location or location of one or more vertebrae.
제37항에 있어서,
복수의 완드를 척추의 서로 다른 척추뼈에 부착시키는 단계를 더 포함하는 방법.
39. The method of claim 37,
Attaching a plurality of wands to different vertebrae of the vertebra.
제37항 또는 제38항에 있어서,
척추뼈의 하나 이상의 해부학적 특성을 완드에 등록하는 단계;
상기 완드를 척추뼈에 부착시키는 단계;
복수의 완드를 이용하여, 서로 다른 척추뼈에 대하여 상기 등록 및 부착 단계를 반복하는 단계; 및
각 척추뼈의 등록된 해부학적 특성에 대응하는 방향 및 크기를 가지는 3D 척추뼈 모델을 추출하는 단계를 포함하는 방법.
39. The method of claim 37 or 38,
Registering one or more anatomical features of the vertebral bone in the wand;
Attaching the wand to a vertebra;
Repeating the registration and attachment steps for different vertebrae using a plurality of wands; And
Extracting a 3D vertebral bone model having a direction and size corresponding to the registered anatomical characteristics of each vertebra bone.
제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
척추의 척추뼈 사이에 측정 장치의 센서 헤드를 삽입하는 단계; 및
거기에 가해지는 부하를 측정하는 단계를 포함하고,
상기 척추뼈에 따라 상기 센서 헤드에 대응하여, 방향, 회전, 각도 혹은 위치 데이터 중 하나가 생성되는 방법.
40. The method according to any one of claims 37 to 39,
Inserting a sensor head of a measurement device between vertebrae of a vertebra; And
And measuring a load applied thereto,
Wherein one of the direction, rotation, angle or position data is generated corresponding to the sensor head along the vertebrae.
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