Нацеливание на опознавательные точки ортопедических устройств

Нацеливание на опознавательные точки ортопедических устройств

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Ссылки на родственные заявки

Данная заявка испрашивает приоритет и все преимущества американской заявки №61/408,884, поданной 1 ноября 2010 года под названием "Нацеливание на опознавательные точки ортопедических устройств", и американской заявки №61/546,052, поданной 11 октября 2011 года под названием "Нацеливание на опознавательные точки ортопедических устройств", содержание которых во всей полноте включено в данный документ путем ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к нацеливанию на опознавательные точки ортопедических устройств.

Уровень техники

Ортопедические устройства применяют при лечении многих травм или заболеваний. Например, лечение многих переломов костей предусматривает стабилизацию выбранных частей и/или отломков кости с помощью имплантируемой ортопедической пластины и/или имплантируемого ортопедического стержня, а также костных винтов или штифтов. Или, например, суставы могут быть соединены или зафиксированы каким-либо иным образом с помощью пластин и/или стержней, закрепленных винтами или штифтами.

В некоторых случаях необходимо или целесообразно производить нацеливание на скрытую опознавательную точку ортопедического имплантата. Например, некоторые процедуры предусматривают установку костных винтов или штифтов через выбранные отверстия имплантированного ортопедического устройства. В некоторых случаях такое нацеливание можно осуществить с помощью рентгенографии. К сожалению, по разным причинам рентгенография может оказаться нежелательной. Например, воздействие излучения, используемого в процессе формирования изображений, может быть вредным как для пациента, так и для лечащего персонала или ассистентов. Кроме того, рентгенография может оказаться дорогостоящей и долгой, а также неточной или не настолько точной, как требуется.

В последнее время нацеливание на ортопедические имплантаты для определения относительного положения и ориентации инструмента и элемента имплантированного ортопедического устройства осуществляют при помощи электромагнитных методов. Например, нацеливание на дистальные отверстия с блокировкой в имплантированном интрамедуллярном стержне с целью сверления и крепления при помощи винта с блокировкой можно производить с помощью электромагнитной системы нацеливания, например, системы дистального нацеливания TRIGEN ® SURESHOT®, предлагаемой компанией SMITH & NEPHEW®.

Раскрытие изобретения

В одном из вариантов осуществления изобретения, заявляемое устройство содержит датчик положения и корпус. При этом корпус выполнен с возможностью зацепления с сопрягаемым конструктивным элементом, который присоединен к ортопедическому имплантату или сформирован на нем. Когда корпус введен в зацепление с сопрягаемым конструктивным элементом, датчик положения позволяет определить положение опознавательной точки ортопедического имплантата.

В другом варианте осуществления, заявляемое устройство для нацеливания на опознавательную точку ортопедического имплантата содержит корпус, выполненный с возможностью зацепления с сопрягаемым конструктивным элементом для крепления корпуса к ортопедическому имплантату. Кроме того, указанное устройство содержит электромагнитный датчик, расположенный в корпусе в известном положении, причем когда корпус введен в зацепление с сопрягаемым конструктивным элементом, положение датчика относительно опознавательной точки ортопедического имплантата известно по меньшей мере для пяти степеней свободы.

Реализации могут содержать один или более следующих признаков. Например, корпус имеет одну по существу цилиндрическую внешнюю поверхность, содержащую захват и шариковый фиксатор для неподвижного крепления корпуса к имплантату. Кроме того, корпус может содержать расщепленный конец, выполненный с возможностью расширения для входа в зацепление с сопрягаемым конструктивным элементом и неподвижного крепления корпуса к имплантату. Корпус имеет внешнюю поверхность, содержащую сжимаемую деталь, выполненную с возможностью ввода в зацепление с канавкой для неподвижного крепления корпуса к имплантату. Корпус содержит коническую внешнюю поверхность, выполненную с возможностью ввода в зацепление с гнездом для неподвижного крепления корпуса к имплантату. Корпус задает центральную продольную ось, причем корпус изогнут вокруг указанной центральной продольной оси корпуса. Сопрягаемый конструктивный элемент содержит многоугольную внешнюю часть, а корпус содержит комплементарную многоугольную часть для сопряжения с указанной многоугольной внешней частью.

В другом варранте осуществления изобретения, способ нацеливания на опознавательную точку ортопедического устройства включает в себя определение местоположения первой опознавательной точки ортопедического устройства с применением устройства идентификации опознавательной точки и первого датчика электромагнитного поля. Устройство идентификации опознавательной точки содержит генератор электромагнитного поля, а первый датчик электромагнитного поля при определении местоположения первой опознавательной точки находится в зоне действия генератора электромагнитного поля. Заявляемый способ включает в себя расположение второго датчика электромагнитного поля в зоне действия и определение местоположения второй опознавательной точки ортопедического устройства с применением устройства идентификации опознавательных точек и второго датчика электромагнитного поля.

Реализации могут содержать один или более следующих признаков. Например, при определении местоположения второй опознавательной точки, первый датчик электромагнитного поля находится вне зоны действия генератора электромагнитного поля. Первая опознавательная точка представляет собой отверстие. Ортопедическое устройство представляет собой костную пластину. Прикрепление второго датчика электромагнитного поля предусматривает получение доступа к отверстию и прикрепление второго датчика электромагнитного поля к ортопедическому устройству посредством отверстия. Получение доступа к отверстию происходит при имплантации ортопедического устройства в тело пациента. Отверстие представляет собой резьбовое отверстие, причем прикрепление второго датчика электромагнитного поля предусматривает ввод сверлильной втулки в зацепление с резьбовым отверстием и прикрепление второго датчика электромагнитного поля к сверлильной втулке. Кроме того, способ включает в себя расположение первого датчика электромагнитного поля в известном положении относительно первой опознавательной точки.

Кроме того, способ включает в себя калибровку первого датчика электромагнитного поля. Калибровка первого датчика электромагнитного поля предусматривает применение по меньшей мере одного из следующих устройств: второго датчика электромагнитного поля и генератора электромагнитного поля. Кроме того, способ включает в себя обеспечение корпуса для установки первого датчика электромагнитного поля, причем указанный корпус содержит по меньшей мере два сопрягаемых конструктивных элемента, предназначенные для ввода в зацепление с выбранными участками на имплантате. Кроме того, способ включает в себя обеспечение корпуса для установки первого датчика электромагнитного поля, причем указанный корпус содержит элемент, сопрягаемый с предварительно выбранным элементом на имплантате. Кроме того, способ включает в себя калибровку второго датчика электромагнитного поля. Калибровка второго датчика электромагнитного поля предусматривает калибровку сигнала, принятого от второго датчика электромагнитного поля, на основе сигнала, принятого от первого датчика электромагнитного поля, когда первый и второй датчики электромагнитного поля расположены в зоне действия генератора электромагнитного поля. Кроме того, способ включает в себя смену глобальной системы координат системы нацеливания с положения первого датчика электромагнитного поля на положение второго датчика электромагнитного поля.

В другом варианте осуществления изобретения, способ нацеливания на опознавательную точку ортопедического имплантата включает в себя крепление датчика электромагнитного поля в первом положении, причем положение датчика электромагнитного поля относительно первой опознавательной точки ортопедического имплантата известно для нескольких степеней свободы. Способ включает в себя определение положения датчика электромагнитного поля для неизвестной степени свободы и калибровку датчика электромагнитного поля с применением по меньшей мере одного из следующих устройств: генератора электромагнитного поля и датчика электромагнитного поля. Способ также включает в себя нацеливание на вторую опознавательную точку ортопедического имплантата с применением калиброванного датчика электромагнитного поля и генератора электромагнитного поля.

Реализации могут содержать один или более следующих признаков. Например, заявляемый способ дополнительно предусматривает имплантацию ортопедического имплантата в тело пациента после калибровки датчика электромагнитного поля. Способ включает в себя имплантацию ортопедического имплантата в тело пациента перед калибровкой датчика электромагнитного поля. Кроме того, способ предусматривает крепление генератора электромагнитного поля к ортопедическому имплантату в известном положении относительно третьей опознавательной точки ортопедического имплантата, причем датчик электромагнитного поля калибруют тогда, когда генератор электромагнитного поля прикреплен к ортопедическому имплантату. Вторая опознавательная точка и третья опознавательная точка представляют собой одну и ту же опознавательную точку. Кроме того, способ включает в себя крепление второго датчика электромагнитного поля к ортопедическому имплантату в известном положении относительно третьей опознавательной точки ортопедического имплантата, причем датчик электромагнитного поля калибруют тогда, когда второй датчик электромагнитного поля прикреплен к ортопедическому имплантату. Вторая опознавательная точка и третья опознавательная точка представляют собой одну и ту же опознавательную точку. Кроме того, способ предусматривает крепление датчика электромагнитного поля к ортопедическому имплантату, прикрепление сверлильной втулки к отверстию ортопедического имплантата и прикрепление корпуса к сверлильной втулке, причем к корпусу прикреплен датчик электромагнитного поля. Положение датчика электромагнитного поля относительно отверстия ортопедического имплантата известно для трех поступательных степеней свободы и двух вращательных степеней свободы. Калибровка датчика электромагнитного поля включает в себя определение углового положения датчика электромагнитного поля для третьей вращательной степени свободы. Крепление датчика электромагнитного поля к ортопедическому имплантату предусматривает прикрепление к ортопедическому имплантату установочной рукоятки.

В другом варианте осуществления изобретения, способ подтверждения приемлемого позиционирования инструмента относительно ортопедического стабилизирующего устройства включает в себя прием сигнала от датчика, указывающего на положение инструмента относительно опознавательной точки ортопедического стабилизирующего устройства. Способ предусматривает определение положения инструмента относительно опознавательной точки и сравнение положения инструмента с приемлемым диапазоном положений крепежного элемента относительно опознавательной точки. Способ предусматривает определение того, что положение инструмента относительно опознавательной точки соответствует приемлемому положению в диапазоне положений крепежного элемента относительно опознавательной точки, и вывод на графический пользовательский интерфейс индикации о том, что положение инструмента относительно опознавательной точки приемлемо.

Реализации могут содержать один или более следующих признаков. Например, указанный этап вывода предусматривает вывод одного или более элементов, выбранных из группы следующих элементов: элементы, представляющие угол сверла относительно центральной сквозной оси отверстия с изменяемым углом; один или более элементов, представляющих приемлемые положения инструмента относительно опознавательной точки; один или более элементов, представляющих неприемлемые положения инструмента относительно опознавательной точки; числовое представление угла сверла относительно центральной сквозной оси отверстия с изменяемым углом; числовое представление максимального приемлемого угла ввода крепежного элемента; элемент, указывающий на приемлемость текущего положения инструмента; элемент, указывающий на неприемлемость текущего положения инструмента. При этом, ортопедическое стабилизирующее устройство содержит ортопедическую костную пластину, и опознавательная точка представляет собой отверстие с изменяемым углом в ортопедической костной пластине, а крепежный элемент представляет собой костный винт, выполненный с возможностью ввода под изменяемым углом в отверстие с изменяемым углом. Опознавательная точка представляет собой отверстие с изменяемым углом и блокировкой. Инструмент содержит сверло, причем этап сравнения предусматривает сравнение угла сверла относительно центральной сквозной оси отверстия с изменяемым углом и приемлемого угла ввода крепежного элемента в отверстие с изменяемым углом. Этап вывода предусматривает вывод одного или более элементов, выбранных из группы следующих элементов: элементы, представляющие угол сверла относительно центральной сквозной оси отверстия с изменяемым углом; графическое представление приемлемой конической области винта с изменяемым углом или с изменяемым углом и блокировкой; один или более элементов, представляющих приемлемые положения инструмента относительно опознавательной точки; один или более элементов, представляющих неприемлемые положения инструмента относительно опознавательной точки; числовое представление угла сверла относительно центральной сквозной оси отверстия с изменяемым углом; числовое представление максимального приемлемого угла ввода крепежного элемента; элемент, указывающий на приемлемость текущего положения инструмента; элемент, указывающий на неприемлемость текущего положения инструмента.

В другом варианте осуществления изобретения, устройство идентификации опознавательной точки для применения при нацеливании на опознавательную точку ортопедического имплантата содержит корпус и по меньшей мере один расположенный в корпусе генератор электромагнитного поля. Генератор электромагнитного поля выполнен с возможностью создания зоны действия. Устройство идентификации опознавательной точки запрограммировано для работы по меньшей мере в первом режиме и во втором режиме, причем зона действия при работе в первом режиме отличается от зоны действия при работе во втором режиме.

В еще одном варианте осуществления изобретения, способ обеспечения данных отслеживания предусматривает отслеживание положения инструмента относительно ортопедического имплантата, определение положения траектории, которую задает инструмент относительно ортопедического имплантата и отображение на пользовательском интерфейсе положения траектории, заданной инструментом относительно ортопедического имплантата.

Реализации могут содержать один или более следующих признаков. Например, способ включает в себя идентификацию одного или более трансфиксационных элементов, показанных для применения с ортопедическим имплантатом вдоль указанной траектории, и предоставление информации, идентифицирующей один или более показанных для применения трансфиксационных элементов. Способ включает идентификацию одного или более типов компонентов, показанных для применения с ортопедическим имплантатом вдоль траектории, заданной инструментом, и предоставление информации, идентифицирующей один или более показанных для применения типов компонентов. Способ предусматривает определение глубины, просверленной инструментом относительно ортопедического имплантата, и индикацию указанной глубины на пользовательском интерфейсе. Определение глубины, просверленной инструментом относительно ортопедического имплантата, включает в себя определение положения дрели относительно сверлильного кондуктора. Определение положения дрели относительно сверлильного кондуктора предусматривает определение относительного положения первого реперной метки, соединенной с дрелью, и второй реперной метки, соединенной со сверлильным кондуктором. Способ включает в себя отслеживание положения и глубины, просверленной инструментом относительно ортопедического имплантата, и хранение информации о положении и глубине, просверленной инструментом. Способ предусматривает хранение данных о положении просверленного отверстия или вставленного винта, определение того, что траектория инструмента пересекает просверленное отверстие или вставленный винт, и обеспечение индикации указанного пересечения в ответ на определение того, что траектории инструмента пересекает просверленное отверстие или вставленный винт. Способ включает в себя определение максимального расстояния, на которое трансфиксационный элемент может проходить вдоль указанной траектории, не сталкиваясь с просверленным отверстием или вставленным винтом, и индикацию указанного максимального расстояния. Способ включает в себя определение факта неточного отслеживания системой слежения реперной метки, соединенной с инструментом, и индикацию на пользовательском интерфейсе факта неточного отслеживания инструмента следящей системой. Способ предусматривает обеспечение одного или более индикаторов конфигурации, которые идентифицируют инструменты или имплантаты, отслеживаемые системой слежения. Отслеживание положения инструмента относительно ортопедического имплантата включает в себя отслеживание относительного положения первого оптического опорного элемента, соединенного с инструментом, и второго оптического опорного элемента, соединенного с ортопедическим имплантатом. Отслеживание положения инструмента относительно ортопедического имплантата включает в себя отслеживание относительного положения первого датчика электромагнитного поля, соединенного с инструментом, и второго датчика электромагнитного поля, соединенного с ортопедическим имплантатом.

Далее одна или более реализаций подробно описаны со ссылками на прилагаемые чертежи. Другие признаки, задачи и преимущества изобретения очевидны из описания, чертежей и формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 в изометрии показано устройство идентификации опознавательных точек.

На фиг.2 в изометрии показан блок датчика и сверлильная втулка.

На фиг.3-6 в изометрии показана система нацеливания на опознавательные точки.

На фиг.7 в изометрии показана система нацеливания на опознавательные точки.

На фиг.8А-11А показаны сбоку корпуса блоков датчиков.

На фиг.11В в разрезе показана сверлильная втулка.

На фиг.12А в разрезе показана сверлильная втулка и крепежная деталь.

На фиг.12В показан сверху крепежная деталь с фиг.12А.

На фиг.13 и 14 в изометрии показаны корпуса блоков датчиков.

На фиг.15 представляет собой перспективное изображение системы для нацеливания на опознавательные точки.

На фиг.16А в изометрии показан кондуктор для системы с фиг.15.

На фиг.16В в изометрии показано крепление системы с фиг.15.

На фиг.16С в изометрии показана дрель для системы с фиг.15.

На фиг.17 и 18 показаны примеры пользовательских интерфейсов блока управления системы с фиг.15.

Осуществление изобретения

Система для нацеливания на опознавательные точки ортопедических имплантатов или других ортопедических устройств содержит устройство идентификации опознавательных точек, предназначенное для крепления к ортопедическому инструменту и содержащее генератор электромагнитного поля, пригодный для генерации электромагнитного поля с известными свойствами. Указанная система также содержит один или несколько электромагнитных датчиков и/или генератор (ов) поля, предназначенных для крепления к ортопедическому имплантату или другому ортопедическому устройству, на который осуществляют нацеливание, а также блок управления, предназначенный для управления генератором электромагнитного поля, приема выходных сигналов от датчика (датчиков) и вывода на дисплей взаимного расположения ортопедического устройства и устройства идентификации опознавательных точек. Устройство идентификации опознавательных точек, датчики и блок управления, например, имеют характеристики, описанные в документах № WO 2008/106593 и WO 2009/108214, а также в американских документах №12/758747 и 12/768689. Содержание всех указанных документов в полном объеме включено в данную заявку путем ссылки.

Как показано на фиг.1-3 устройство 10 идентификации опознавательных точек содержит генератор 10а электромагнитного поля, создающий электромагнитное поле с известными характеристиками. Генератор 10а электромагнитного поля расположен в корпусе 13 устройства 10 идентификации опознавательных точек. Генератор 10а электромагнитного поля содержит одну или несколько катушек или других компонентов, создающих электромагнитные поля. Сгенерированные электромагнитные поля могут быть обнаружены одним или несколькими электромагнитными датчиками. На основе выходных данных этих датчиков может быть определено положение (в том числе местоположение и ориентация) датчиков относительно устройства 10 идентификации опознавательных точек.

Рабочая область устройства 10 идентификации опознавательных точек представляет собой трехмерную область, расположенную вокруг устройства 10 идентификации опознавательных точек и называемую зоной действия устройства 10 идентификации опознавательных точек. Размер и форма зоны действия зависят от характеристик электромагнитных полей, создаваемых генератором 10а электромагнитного поля, и в зависимости от требуемой точности нацеливания они могут быть изменены в сторону увеличения или уменьшения. Например, при нацеливании на отверстие в интрамедуллярном стержне с учетом того факта, что это отверстие скрыто внутри кости, может потребоваться высокая точность. В некоторых реализациях, в результате увеличения степени точности, зона действия уменьшается. При нацеливании на отверстие в костной пластине очень высокая степень точности может не потребоваться из-за того, что это отверстие находится в костной пластине, расположенной вне кости, где это отверстие может быть открыто для визуального подтверждения его расположения. В результате, зона действия может быть значительно больше, чем при нацеливании на интрамедуллярный стержень. Благодаря большей зоне действия возможно нацеливание на большее число расположенных в этой зоне отверстий. В некоторых реализациях, зона действия представляет собой зону, окружающую устройство 10 идентификации опознавательных точек. Например, устройство 10 идентификации опознавательных точек может быть установлено по существу в центре зоны действия, а зона действия в некоторых реализациях, например, при нацеливании на отверстия в костной пластине, может составлять приблизительно 50 см или более по ширине и приблизительно 40 см или более по глубине и располагаться на расстоянии приблизительно 5 см от устройства 10 идентификации опознавательных точек. Например, длина сверлильной втулки должна составлять более 5 см, чтобы обеспечить ее размещение внутри зоны действия.

Блок 20 датчика электромагнитного поля, расположенный в зоне действия устройства 10 идентификации опознавательных точек, может генерировать выходные сигналы, указывающие на напряженность электромагнитного поля, сгенерированного устройством 10 идентификации опознавательных точек. Выходные сигналы могут быть использованы для точного определения местоположения и ориентации устройства 10 идентификации опознавательных точек относительно датчика. С другой стороны, датчик, расположенный вне зоны действия устройства 10 идентификации опознавательных точек, по существу не получает или не может получить от устройства 10 идентификации опознавательных точек электромагнитную энергию, достаточную для генерации выходных сигналов, которые могут быть использованы для точного определения положения устройство 10 идентификации опознавательных точек. Форма и размер зоны действия устройства 10 идентификации опознавательных точек частично зависит от конфигурации генератора 10а электромагнитного поля, определенных характеристик работы генератора 10а электромагнитного поля, например, характеристик управляющего сигнала, и других факторов.

В некоторых реализациях, устройство 10 идентификации опознавательных точек запрограммировано на работу в различных режимах и управляется при помощи интегральной схемы, установленной на электронной плате внутри устройства 10 идентификации опознавательных точек. Например, в первом рабочем режиме устройство 10 идентификации создает первую зону действия. Во втором рабочем режиме устройство 10 идентификации создает зону действия, характеристики которой отличаются от характеристик зоны действия, создаваемой в первом режиме. Например, зона действия, создаваемая во втором режиме, может быть больше или меньше зоны действия, создаваемой в первом режиме. Также возможны дополнительные режимы или вариации между режимами.

Устройство 10 идентификации опознавательных точек может иметь проводную или беспроводную связь с блоком 40 управления (фиг.3), чтобы принимать сигналы мощности и управляющие сигналы для управления работой генератора 10а электромагнитного поля. Например, устройство 10 идентификации опознавательных точек может содержать кабель 11, обеспечивающий соединение с блоком 40 управления.

Оператор, например, хирург, может взяться за корпус 13 устройства 10 идентификации опознавательных точек, чтобы расположить устройство 10 идентификации опознавательных точек относительно пациента, ортопедического устройства и/или датчика, например, блока 20 датчика электромагнитного поля (фиг.2). Кроме того, устройство 10 идентификации опознавательных точек может содержать соединительную деталь 12, к которой могут быть присоединены инструменты и другие приспособления. С помощью соединительной детали 12 к устройству 10 идентификации опознавательных точек можно прикреплять инструменты и другие устройства или направлять их. Например, в соединительную деталь 12 может быть вставлено крепление 14 сверлильного кондуктора, соединенное со сверлильным кондуктором 16. Устройство 10 идентификации опознавательных точек может быть использовано для установки сверлильного кондуктора 16 таким образом, что сверло, вставленное через сверлильный кондуктор 16, направлено в положение, требуемое или подходящее для соответствующей медицинской процедуры.

Как показано на фиг.2, блок 20 датчика электромагнитного поля содержит датчик 22 электромагнитного поля, провод 24 датчика и корпус 28. Датчик 22 электромагнитного поля, например, может представлять собой индуктивный датчик, предназначенный для реагирования на электромагнитное поле, созданное устройством 10 идентификации опознавательных точек, посредством выдачи одного или более наведенных электрических токов. Датчик 22 может быть выполнен с возможностью выдавать сигналы, позволяющие определять положение устройства 10 идентификации опознавательных точек. Например, датчик 22 может содержать одну или более катушек индуктивности, каждая из которых индуцирует электрический ток. Выходные сигналы датчика 22 позволяют определить местоположение и ориентацию датчика 22 в отношении вплоть до шести степеней свободы, например, по трем осям линейного перемещения, обычно называемым X, Y, и Z, и трем угловым ориентациям, обычно называемым тангаж, рыскание и крен, которые заданы вращением вокруг указанных трех осей линейного перемещения.

Датчик 22 содержит соединение для передачи выходных сигналов или данных, относящихся к этим сигналам. Например, провод 24 датчика обеспечивает проводное соединение для передачи выходных сигналов блока 20 датчика. Провод 24 датчика может передавать сигналы, созданные датчиком 22 в ответ на электромагнитные поля. В некоторых реализациях соединение может содержать беспроводной передатчик. Кроме того, провод 24 датчика может содержать более одного соединения, и в дополнение к передаче сигналов или данных провод 24 датчика может передавать сигналы мощности и управляющие сигналы, и возможна двусторонняя связь. Например, в запоминающем устройстве блока 20 датчика может храниться информация о калибровке датчика 22.

Датчик 22 прикреплен к корпусу 28 для сохранения положения датчика 22 относительно корпуса 28. Например, датчик 22 может быть неподвижно прикреплен к корпусу 28 в известном месте корпуса 28. Благодаря сохранению положения датчика 22 относительно корпуса 28, положение датчика 22 относительно опознавательной точки ортопедического устройства может быть известно по меньшей мере для пяти степеней свободы, когда корпус 28 прикреплен к ортопедическому устройству напрямую или посредством другого элемента. При этом датчик 22 соединен с корпусом 28 в таком месте корпуса 28, которое можно расположить вблизи опознавательной точки, например, на дистальном конце 26 корпуса 28, так что при попытке нацеливания на опознавательную точку датчик 22, вероятно, будет расположен в зоне действия устройства 10 идентификации опознавательных точек.

Корпус 28 блока 20 датчика предназначен для ввода в зацепление с сопрягаемым конструктивным элементом ортопедического устройства или конструктивным элементом, присоединенным к ортопедическому устройству, например, со сверлильной втулкой 18, для крепления блока 20 датчика к ортопедическому устройству, например, к ортопедическому имплантату 30 (фиг.3). Например, корпус 28 может быть соединен с сопрягаемым конструктивным элементом для предотвращения отсоединения корпуса 28 от ортопедического имплантата 30 или изменения ориентации датчика 22 при использовании датчика 22.

Сверлильная втулка 18 может быть выполнена с возможностью приема корпуса 28 датчика таким образом, что когда сверлильная втулка 18 прикреплена к ортопедическому имплантату 30, корпус 28 датчика и датчик 22 неподвижно прикреплены к ортопедическому имплантату 30. Блок 20 датчика может быть прикреплен к сверлильной втулке 18, например, посредством ввода в сквозное отверстие 19 сверлильной втулки 18. Сверлильная втулка 18 может быть прикреплена к ортопедическому имплантату 30 посредством зацепления резьбового конца (на чертежах не показан) сверлильной втулки 18 с резьбовым отверстием 32 ортопедического имплантата. В некоторых реализациях, например, когда резьбовое отверстие 32 или отверстие без резьбы не зафиксировано, это означает, что в отверстии или вблизи него отсутствуют элементы для повторной и единообразной фиксации местоположения и ориентации датчика 22 относительно опорной точки на ортопедическом имплантате. Например, при прикреплении датчика 22 к ортопедическому имплантату 30 датчик 22 может быть закреплен относительно ортопедического имплантата 30 в положении, которое известно в отношении пяти степеней свободы. В частности, может быть неизвестно угловое положение датчика 22, из-за резьбового зацепления сверлильной втулки 18 с ортопедическим имплантатом 30 и возможного вращения корпуса 28 в сквозном отверстии 19. Если положение датчика 22 неизвестно в отношении одной или более степеней свободы, он может быть откалиброван перед нацеливанием на одну или более опознавательных точек ортопедического устройства 30.

Как показано на фиг.3, система 300 нацеливания содержит блок 40 управления, первый блок 20а датчика, второй блок 20b датчика (или второй блок генератора поля для применения при калибровке первого блока 20а датчика) и устройство 10 идентификации опознавательных точек. Система 300 может быть использована для нацеливания на опознавательные точки ортопедического устройства, например, ортопедического имплантата или ортопедического стабилизирующего конструктивного элемента 30. Ортопедический имплантат 30, изображенный на фиг.3, представляет собой костную пластину, которая может быть прикреплена к костным отломкам, чтобы обеспечить совмещение и опору для частей кости в процессе срастания. В другом варианте осуществления изобретения, нацеливание на ортопедические устройства может быть произведено с помощью системы 300, содержащей интрамедуллярные стержни, костные пластины, компоненты протеза сустава и устройства внешней фиксации.

Ортопедический имплантат 30 содержит группу опознавательных точек. Опознавательная точка может представлять собой, например, конструктивный элемент, полость, выпуклость, канал, захват, фланец, канавку, деталь, участок, уступ, отверстие, просверленное отверстие, впадину, углубление, проток, промежуток, выступ, проем, проход, щель, вырез или паз. Например, ортопедический имплантат 30 в качестве опознавательных точек содержит различные отверстия 32. Отверстия 32 могут представлять собой, например, отверстия с изменяемым углом, отверстия с изменяемым углом и блокировкой или отверстия с заданным углом и блокировкой.

Точное местоположение и ориентация опознавательных точек может потребоваться во время и после процесса имплантации для точной установки сверлильной втулки, стержня, винта или другого устройства. Однако опознавательные точки могут быть закрыты тканью, и определить их местоположение может быть трудно. Кроме того, применение кондукторов или других средств для задания угла инструмента относительно опознавательной точки может быть сложным и долгим, и они могут не обеспечить требуемой степени точности. Устройство 10 идентификации опознавательных точек может быть использовано для нацеливания на опознавательные точки или, другими словами, для определения положения опознавательных точек, даже если опознавательные точки покрыты тканью. Устройство 10 идентификации опознавательных точек позволяет определить положение инструмента, например, дрели или крепежного элемента относительно опознавательной точки, даже если указанная опознавательная точка обнажена.

Блок 40 управления системы 300 управляет работой устройства 10 идентификации опознавательных точек и принимает входные сигналы от одного или нескольких блоков 20а, 20b датчика. Кроме того, блок 40 управления содержит пользовательский интерфейс 42, предоставляющий информацию оператору системы 300. Блок 40 управления содержит процессор, предназначенный для определения местоположения и ориентации датчика 22 относительно опознавательных точек ортопедического имплантата 30 на основе входных сигналов, получаемых от блоков 20а, 20b датчика, и информации, относящейся к сигналу управления генератором 10а электромагнитного поля. Указанное определение положения осуществляют на основе известного взаимного расположения между блоками 20а, 20b датчика и опознавательными точками и определенного положения устройства 10 идентификации опознавательных точек относительно блоков 20а, 20b датчика.

В некоторых реализациях, для нацеливания на некоторые опознавательные точки, например, на опознавательные точки, находящиеся на ограниченном расстоянии от блока 20а датчика, когда он прикреплен к ортопедическому имплантату 30, требуется только один блок датчика, например, блок 20а датчика. Как сказано выше, перед нацеливанием на опознавательные точки может потребоваться калибровка блока 20а датчика, например, если крепление блока 20а датчика к ортопедическому имплантату 30 приводит к тому, что положение датчика 22 относительно ортопедического имплантата 30 неизвестно по меньшей мере для одной степени свободы. В некоторых реализациях, первый блок 20а датчика системы 300 идентификации может быть откалиброван перед имплантацией ортопедического 30 имплантата. Например, неизвестную ориентацию датчика 22 относительно имплантата 30 можно определить перед имплантацией ортопедического устройства посредством калибровки первого блока 20а да