[发明专利]两自由度系统和用于脊部应用的方法

权利要求书

1.一种通过两自由度(2-DOF)手术设备将椎弓根螺钉手术植入患者的方法，所述方法包括：

获取对象的脊柱的图像；

生成所述脊柱的二维正交平面图像或生成的三维模型；

在所述脊柱的椎弓根上为每个待植入的所述椎弓根螺钉定义椎弓根平面；和

确定沿着所述椎弓根平面待植入的每个所述椎弓根螺钉的轨迹。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述椎弓根平面是参照所述椎弓根在内-侧方向和内-外旋转中定义的。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

使用提供反馈的2-DOF手术工具的机载指示器或监视器以允许用户将所述椎弓根螺钉在上-下平移、前-后平移(深度)和曲-伸角度上对准。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述机载指示器存在并且包括一个或多个发光二极管(LED)，用于当所述2-DOF手术工具与所述椎弓根平面对准时以及当对于椎弓根螺钉依次前进和最终位置的深度感知完成时的直接视觉反馈。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述车载指示器存在并且包括闪烁箭头。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述图像在术前或术中获取。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括：

通过所述患者上的参考标记和二维或三维(2D/3D)荧光、结构光或(2D/3D)表面点配准而将所述脊柱与所述图像配准。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，通过在所述椎弓根上定位三个内-侧(M-L)中心点来定义每个所述椎弓根平面。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，通过在期望的位置和定向上虚拟地将虚拟椎弓根模型放置在所述脊柱的3-D生成的模型中来定义所述椎弓根平面，其中，相对于所述3-D生成的模型放置的所述虚拟椎弓根螺钉模型用于定义所述椎弓根平面。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过向上或向下平移所述虚拟椎弓根螺钉模型的纵轴或所述虚拟椎弓根螺钉模型上的点中的至少一个，同时约束全部其他自由度，从而来进一步定义所述椎弓根平面。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括：

通过所述2-DOF手术设备钻出导孔；和

在所述椎弓根平面的位置和定向上驱动一个所述椎弓根螺钉进入所述椎弓根。

12.根据利要求11中任一项所述的方法，其中，所述2-DOF手术设备由机器人操作。

13.一种用于实现权利要求1所述的方法的系统，其中，所述系统包括：

计算系统；

关节连接的2-DOF手术设备；和

跟踪系统。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述关节连接的2-DOF手术设备包括：

工作部分，所述工作部分构造为关节连接销，以插入骨骼中；

手持部分，所述手持部分通过前线性导轨和后线性导轨能够枢转地连接到所述工作部分，所述前线性导轨和所述后线性导轨由所述手持部分中的一组部件致动以调节所述工作部分相对于所述手持部分的俯仰和平移，所述前线性导轨和所述后线性导轨各自具有第一端和第二端；和

跟踪阵列，所述跟踪阵列具有一组三个或更多个基准标记，所述一组三个或更多个基准标记刚性地附接所述到工作部分，以允许跟踪系统跟踪所述工作部分的位置和定向(POSE)，在插入所述脊柱时一个所述椎弓根螺钉的POSE。