[发明专利]具有自主导航的手持式外科器具

说明书

技术领域

本发明涉及具有自主导航的手持式外科器具。手持式外科器具包括柄部、器械轴以及导航装置，该导航装置包括设置键和构造成当启动设置键时储存用于位置的数据组的位置存储器。

背景技术

精密标度的外科手术，例如用于在脊柱处安放植入物，需要高度的位置精度。然而对于微创外科手术而言，直接地视觉控制由外科医生使用的任何器械的定位相当困难。足够的视觉控制可常常仅是通过使用专用设备来实现，尤其是图像生成装置，例如提供形成手术室的一部分的荧光镜控制和/或复杂导航系统的C臂。然而，此类复杂导航系统很昂贵、操作复杂且因此疏于获得和使用。另一方面，C臂装置更容易获得且外科医生习惯于对它们的使用。然而，持续地使用C臂装置提供了相当高的辐射剂量。另外，大部分的C臂仅具有一个观察方向且因此非常频繁地要求在外科手术进行时重新定位，这会损害位置精度并且耗时。

为了提供更容易使用且还提供改善位置精度的装置，已开发出特征在于自主导航装置的手持式外科器具（US 8057482B2）。该器具的特征在于当装置达到其基本基准位置时必须受按压的按钮。由此，所有的位置数据设置为零。一旦这已完成，则器具可由外科医生自由地操纵，并且其将在其壳体处所提供的三个数字显示器上示出其在空间中的定位。显示器示出器具在空间中的三维角定向。这种装置在确定器具在接近（或访问）受到限制且因此视觉观测受到约束的区域中定位的方面得到改进。然而，对于外科医生可能很困难的是控制该多个显示器以便检查是否已达到或保持期望定向。

发明内容

本发明的一个目的是提供更容易操作的改进的手持式外科器具。根据本发明的解决方案产生独立权利要求的特征；优选的实施例是从属权利要求的主题。本发明还涉及对应的方法。

根据本发明，一种具有自主导航的手持式外科器具，包括柄部、器械轴以及导航装置，该导航装置包括用于感测位置数据的至少一个传感器单元、构造成基于传感器单元的信号确定在空间中的位置的计算单元、至少一个设置键以及构造成当启动该至少一个设置键时储存用于实际位置的数据组的位置存储器，该手持式外科器具提供有操作地连接至位置存储器的比较器，该比较器构造成在至少两种不同操作模式中将实际位置与储存在位置存储器中的位置相比较和构造成生成偏差信号，其中，第一操作与第二操作模式的不同在于其构造成用于仅是减少的比较，其相比于第二操作模式缺少至少一个空间维度，以及反馈装置提供成由第一和/或第二偏差信号供给并且构造成指示任何偏差的方向且优选为该偏差的量值。

在本发明的语境中，用语“在空间中的位置”及其简称“位置”通常是指具有六个自由度的系统，其可包括绝对位置和定向。位置可表示为具有垂直轴（例如，X、Y、Z）的三维空间的坐标，而定向可提供为欧拉（Euler）角，特别是作为偏航、俯仰和滚转。如果“位置”在简化型式中仅是指器具的定向、且更优选地仅是指器具的偏航和俯仰，在本发明中可能是优选的。

“器械轴”可为实际器械本身。然而，它还可构造为能够在可互换方式中接收器械的附接点。

本发明的要旨导致提供一种比较器，其结合位置存储器具有两种截然不同的操作模式，其中在该两种截然不同操作模式之一中仅是处理减少的位置指示。该减少的位置指示是指相比于第二操作模式的完全位置指示缺少用于一个自由度的至少一个指示的位置指示。例如，如果不需要监控绝对位置，则在欧几里得空间中可使用三个角指示来描述装置在三维空间中的定向。使用此种角度中的仅两个而不是三个将不提供完全固定的定向，而代替的是将保留一个自由度。如果例如使用用于滚转、俯仰和偏航的角度，相比于不完整的位置指示可仅具有用于例如滚转和偏航的指示，留下俯仰作为自由度；如果将使用仅两个而不是三个角度（例如，如果忽略滚转），则完全的位置指示将具有俯仰和偏航，而不完整的位置指示可仅是指示偏航。