十四或第十五方面的方法 中的通信器。
[0135] 在第二十二方面，本发明提供了用于本发明的第一或第二方面的系统中或当用于 本发明的第十四或第十五方面的方法中的计算机软件。
[0136] 本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下可做出许多实施例和 变型。
[0137] 在本说明书和权利要求中，词语"包括（comprising)"和其衍生物（包括 "comprises"和"comprise"）包括所指定的完整事物中的每一个，但却不排除包括一个或 多个进一步的完整事物。
[0138] 在整个说明书中参考"一个实施例"或"实施例"是指结合该实施例所描述的特征、 结构或特征被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书多个地方出现的短 语"在一个实施例中"或"在实施例中"未必都是指相同的实施例。此外，可通过任何适当 的方式将特定特征、结构或特征结合在一个或多个组合中。
[0139] 本文所述的任何特征均可按与在本发明的范围内所述的其他特征中的任何一个 或多个相组合的方式进行组合。 本发明的优点
[0140] 本发明在各种实施例中提供了一种用于各种手术，如全髋关节置换术中的准确且 易于使用的对准装置。该装置可适应大多数的假体。
[0141] 在各种实施例中的本发明可提供下列优点：
[0142] 对于外科医生而言：允许更高的准确度和患者的利益、允许更多的微创手术和对 翻修手术的更少的需求、允许改进的手术结果、使进行相对较少的全髋关节置换手术的外 科医生的手术更容易以及实现全髋关节置换手术过程的标准化；
[0143] 对于患者而言：减少了创伤、允许更快的恢复和改进的手术结果并减少了翻修手 术的可能性；以及
[0144] 对于医疗保健资助者而言：有望降低全髋关节置换手术过程的总成本、减少翻修 手术的可能性并增加了假体的使用寿命。
【附图说明】
[0145] 可根据下面向本领域的技术人员提供充分信息以进行本发明的【具体实施方式】洞 悉本发明的优选特征、实施例和变型。下面的【具体实施方式】不应被认为是以任何方式限制 前面
【发明内容】
的范围。【具体实施方式】将参考如下的多个附图：
[0146] 图1为手术系统的示意图；
[0147] 图2为手术系统的示意图，其示出患者解剖结构和手术装置；
[0148] 图3为将手术装置相对于患者解剖结构进行定向的方法的流程图；
[0149] 图4为根据本发明的一个实例的方向传感器的传感部分的正视图；
[0150] 图5为图4所示的方向传感器的传感部分的平面图；
[0151] 图6为根据本发明的另一个实例的患者传感器的传感部分的正视图；
[0152] 图7为图6所示的患者传感器的传感部分的平面图；
[0153] 图8为根据本发明的另一个实例的被安装至用于放置髋臼杯的放置装置的方向 传感器安装件的侧视图；
[0154] 图9为图8所示的方向传感器安装件的俯视图；
[0155] 图10为图8所示的方向传感器安装件的后视图；
[0156] 图11为图8所示的方向传感器安装件的减震器的一部分的平面图；
[0157] 图12为根据本发明的另一个实例的被安装至手术装置（髋臼扩孔器）的方向传 感器安装件的侧视图；
[0158] 图13为图12所示的方向传感器安装件的俯视图；
[0159] 图14为图12所示的方向传感器安装件的后视图；
[0160] 图15为通过如图12中所示的沿截面A-A截取的横截面视图；
[0161] 图16为根据本发明的另一个实例的患者传感器底座的俯视图；
[0162] 图17为通过如图16中所示沿截面A-A截取的横截面视图；
[0163] 图18为图16所不的患者传感器底座的侧视图；
[0164] 图19为图16所示的患者传感器底座的侧视图，其还示出患者传感器紧固件；
[0165] 图20为源自监视器/通信器的示例性输出，其示出在手术台上患者位置中的偏差 情况，且可输入患者中的解剖偏差以调整最佳方向角；
[0166] 图21为来自监视器/通信器的示例性输出，其示出方向传感器相对于患者传感器 的俯仰、滚转和偏航；
[0167] 图22为来自监视器/通信器的示例性输出，其示出方向传感器相对于患者传感器 的俯仰、滚转和偏航；
[0168] 图23为根据本发明的另一个实例的被安装至手术装置（髋臼扩孔器）的方向传 感器的立体图；
[0169] 图24为根据本发明的另一个实例的被安装至用于放置髋臼杯的放置装置的方向 传感器的立体图；
[0170] 图25为根据本发明的另一个实例的被安装至手术装置（髋臼扩孔器）的方向传 感器的立体图；
[0171] 图26为根据本发明的另一个实例的用于将方向传感器夹具固定至间隔器的夹紧 螺母的俯视图；
[0172] 图27为图26所示夹紧螺母的侧视图；
[0173] 图28为根据本发明的另一个实例的方向传感器间隔器的侧视图；
[0174] 图29为图28所示的方向传感器的间隔器的端视图；
[0175] 图30为根据本发明的另一个实例的用于固定至方向传感器的间隔器的方向传感 器的对接端口的俯视图；
[0176] 图31为图30所示的方向传感器的对接端口的侧视图；
[0177] 图32为根据本发明的另一个实例的用于将方向传感器的对接端口固定至方向传 感器的间隔器的夹紧螺栓的侧视图；
[0178] 图33为图32所示夹紧螺栓的俯视图；
[0179] 图34为根据本发明的另一个实例的被安装至用于放置髋臼杯的放置装置的方向 传感器夹具的侧视图；
[0180] 图35为图34所示的方向传感器夹具的端视图；
[0181] 图36为图34所示的方向传感器夹具的减震器的一部分的平面图；
[0182] 图37为用于将图34所示的方向传感器夹具紧固至用于放置髋白杯的放置装置的 紧固件的侧视图；
[0183] 图38为图37所示紧固件的俯视图。
[0184] 图39为根据本发明的另一个实例的被安装至手术装置（髋臼扩孔器）的方向传 感器夹具的侧视图；
[0185] 图40为图39所示的方向传感器夹具的仰视图；
[0186] 图41为用于将图39所示的方向传感器夹具紧固至手术装置的螺栓的平面图；
[0187] 图42为用于将图39所示的方向传感器夹具紧固至手术装置的螺母的侧视图；
[0188] 图43为图42所示螺母的侧视图；
[0189] 图44为根据本发明的另一个实例的方向传感器的传感部分壳体的侧视图；
[0190] 图45为根据本发明的另一个实例的用于方向传感器的对接端口的平面图；
[0191] 图46为图44所示壳体的本体的端视图；
[0192] 图47为图44所示壳体的本体的端视图；
[0193] 图48为图44所示壳体的本体的平面图；
[0194] 图49为图44所示壳体的盖子的平面图；
[0195] 图50为根据本发明的另一个实例的患者传感器底座的俯视图；
[0196] 图51为沿如图50中所示的截面A-A截取的横截面视图；以及
[0197] 图52为沿如图50中所示的截面B-B截取的横截面视图。
【具体实施方式】
[0198] 在附图中，同样的参考标记指同样的特征。
[0199] 如图1和图2所示，在本发明的一个实施例中，提供了一种用于监控手术装置16 相对于患者解剖结构14的方向的手术系统1。系统1包括：用于感测患者解剖结构14的 方向的患者传感器2;用于感测手术装置16的方向的方向传感器4;以及用于监控手术装 置相对于所感测的患者解剖结构的方向的监视器10。在图2所示的实例中，患者解剖结构 14为骨盆且手术装置16为髋白扩孔器。
[0200] 在图1和图2中所示的系统1用于在髋关节处的手术，特别是用于髋关节重建且 最特别是用于全髋关节置换。在该系统中，患者骨盆14的方向是通过患者传感器2进行感 测的。在图2中，示出患者传感器2被安装至患者的髂嵴。
[0201] 患者传感器2可包括传感部分6和底座8,其中传感部分6可安装至底座8。底座 8可通过采用粘合剂、捆扎带、椎弓根螺钉或Velcro?点紧固件形式的紧固件安装至患者骨 盆14。
[0202] 传感部分6可感测俯仰、滚转和偏航中的一个或多个，特别是俯仰、滚转和偏航中 的全部。传感部分6可包括至少一个用于感测患者骨盆的俯仰、滚转和/或偏航的传感器。
[0203] 传感部分6也可包括采用电池形式的集成或外部电源。电池可以是可替换的或可 再充电的。
[0204] 传感部分6和/或底座8可以是一次性的或可消毒的。
[0205] 系统1还包括可被安装至手术装置16的方向传感器4。图2示出被安装至手术装 置16的方向传感器4,其中手术装置16为手术器具，特别是髋白扩孔器。在另一个实施例 中，手术装置可以是假体组件，特别是用于髋关节置换术的假体组件，最特别的是髋臼杯， 在这种情况下，方向传感器4可相对于手术装置16进行安装。
[0206] 在一个实施例中，方向传感器4可安装至用于假体组件的扩孔及随后的放置，特 别是用于假体组件的变速扩孔以及可变脉冲放置的组合手术动力装置16。方向传感器可被 安装至在动力装置16上的对接端口，且对接端口被设置在适当的角度以及关于轴线的可 调倾斜度。优选地，对接端口可通过使端口的一部分变形而实现锁定。例如，对接端口可包 括位于对接端口门和端口的剩余部分之间的柔性的塑料铰链。对接端口门可通过弯曲柔性 的塑料而闭合。
[0207] 在该实施例中的装置16可具有可拆卸的头部。举例来说，这允许在要对患者的髋 臼进行扩孔时将髋白扩孔器安装至装置16,且在完成扩孔后，扩孔器的输出驱动轴可被用 于将髋白杯打入髋白的驱动器所替代。这可通过与目前使用的手术装置相兼容的卡扣连接 而实现。驱动器能够生成至少一个脉冲，特别是多个脉冲以将髋白杯打入髋白。脉冲的时 序可进行调整，且驱动器能够检测出何时髋白杯无法被进一步打入髋白中。例如，这可通过 在脉冲后检测髋白杯相对于装置的移动而实现。在该实施例中，该装置可通过，例如，压电 作用或使用以动力操作的凸轮和快速释放机构压缩弹簧的动作而生成脉冲。脉冲也可以是 以气动方式、液压方式或通过电动机而生成的，且优选地，脉冲可以是以气动方式生成的。
[0208] 髋白杯可通过与一系列具有合适长度的轴相接合的速动联接（其可以是弹簧加 载的）被安装至装置，其中每个轴具有不同的螺纹以适合外科医生所使用的各种髋臼杯。
[0209] 可替代地，可使用如上面所讨论的单独的扩孔器和包括驱动器的放置装置。方向 传感器可相对于扩孔器和放置装置进行安装。
[0210] 方向传感器4可置于相对于手术装置16的任何合适的位置上。在一个实例中，方 向传感器4可安装至对接端口或相对于手术装置16进行安装。对接端口可特别地通过使 端口的一部分变形而实现锁定。
[0211] 方向传感器4可感测俯仰、滚转和偏航中的一个或多个，特别是俯仰、滚转和偏航 中的全部。方向传感器可包括至少一个用于感测手术装置16的俯仰、滚转和/或偏航的传 感器。
[0212] 方向传感器4也可包括采用电池形式的集成或外部电源。电池可以是可替换的或 可再充电的。
[0213] 方向传感器可以是一次性的或可消毒的。如果患者传感器和/或方向传感器是 可消毒的，那么患者传感器和/或方向传感器可进一步包括用于使传感器的电子组件与化 学、热或压力影响绝缘的绝缘器。绝缘器可提供免受标准高压灭菌消毒或可替代的核准的 "气体"消毒工艺（其可以是低温的）的影响的绝缘。在一个实施例中，绝缘器是套管。
[0214] 手术系统1还包括用于监控手术装置相对于所感测的患者解剖结构的方向的监 视器10。监视器10可与患者传感器2和方向传感器4进行单向或双向通信以接收所感测 的患者解剖结构的方向以及所感测的手术装置的方向。在图1和图2中所示的系统1中， 患者传感器2和方向传感器4与监视器10进行无线通信。
[0215] 手术系统1也可包括通信器12。在图1和图2中，通信器12为计算机的屏幕且计 算机还可包括监视器10。计算机可远离患者传感器2和方向传感器4。通信器12可就所 感测的患者解剖结构的方向、所感测的手术装置的方向和所监控的手术装置相对于患者解 剖结构的方向进行视觉上的通信。通信器12可包括图形显示。
[0216] 在图1和2所示的实施例中，系统1还用于将手术装置16相对于患者解剖结构14 进行定向。除了上面所讨论的特征外，通信器12可用于将所监控的手术装置引导至相对于 患者解剖结构的最佳手术装置的方向。
[0217] 在一些实施例中，手术装置相对于患者解剖结构的最佳方向被提供至监视器10 或由监视器10所确定。最佳方向可能涉及对患者骨盆倾斜角度的考虑。监视器10或通信 器12也可确定在手术装置的最佳方向和所监控的手术装置相对于所感测的患者解剖结构 的方向之间的差异。通信器12可通过将该差异通信至外科医生而引导所监控的手术装置。
[0218] 在图1和图2所示的实施例中，通信器通过将所感测的患者解剖结构的方向、所感 测的手术装置的方向、所监控的手术装置相对于患者解剖结构的方向、手术装置的最佳方 向以及在手术装置的最佳方向和所监控的手术装置相对于患者解剖结构的方向通信至外 科医生而引导所监控的手术装置。图1和图2所示的通信器12经视觉显示器与外科医生 进行视觉上的通信。然而，通信器也可与外科医生进行听觉上的通信。
[0219] 在另一个实施例中，本发明涉及一种用于监控手术装置相对于患者解剖结构的方 向的方法，该方法包括：感测患者解剖结构的方向106以及监控手术装置相对于所感测的 患者解剖结构的方向112。这在图3的流程图中进行了说明。
[0220] 在另一个实施例中，本发明涉及一种用于将手术装置相对于患者解剖结构进行定 向的方法。该方法包括：感测患者解剖结构的方向106,监控手术装置相对于所感测的患者 解剖结构的方向112,提供手术装置的最佳方向114以及将所监控的手术装置引导至最佳 方向。该方法在图3中进一步详细地进行了说明。下面关于本发明的一个实施例讨论了图 3所示的流程图，其涉及全髋关节置换手术。
[0221] 首先，患者被固定至手术台102。在髋关节置换手术中，患者可被定位为使要置换 的髋关节垂直位于相对的髋关节的上方。应小心地将患者骨盆向前和/或向后移动以确定 对该患者的中间骨盆位置。一旦患者的骨盆处于中间位置，则可将患者固定至手术台，从而 将患者的骨盆保持在该位置。这可使用可调整的针对骨盆区的前部和后部夹具而实现，或 可使用例如胶带将患者固定至手术台。如果使用前部和后部夹具，后部夹具则应被运用至 骶骨以使腰椎中的移动最小化。这可以基本上固定患者的解剖结构。以这种方式定位患者 允许进行髋关节置换手术的外侧入路。
[0222] 然而，要理解的是，本发明的系统、方法和装置可用于进行髋关节置换手术的其他 入路。例如，该系统可用于后路或前路中。例如，在前路中，可将患者定位于背向下的仰卧 位（在这个位置上，患者传感器可被置于髂前上脊和/或耻骨联合上）。例如，可使用胶带 将患者固定至手术台。
[0223] 本发明的系统、方法和装置也可用于微创外科手术过程中。
[0224] 其次，患者传感器可与方向传感器一起被并排置于台子上。传感器可被激活且随 后通过同步其读数而进行校准。
[0225] 第三，患者传感器被安装至患者解剖结构104。患者传感器2可被安装至患者的骨 盆14,特别是患者的髂嵴或骶骨。患者传感器2可通过粘合剂、捆扎带或椎弓根螺钉被安装 至患者的骨盆14。
[0226] 然后，患者传感器2可进行"归零"，将俯仰、滚转和偏航设置为0。这允许患者解 剖结构的方向被感测到106。在归零前后通过患者传感器所感测的方向中的任何差异被转 换成方向传感器的读数。
[0227] 在外科医生已切断股骨头并使其脱臼后，可对髋臼进行部分扩孔以建立置换髋臼 杯的中心（髋臼中髋臼杯的中心也可在手术前通过X射线而确定）。然后，扩孔器16被保持 在估计的扩孔方向上，且使刀位于所建的髋白杯位置上。方向传感器被安装至扩孔器（手 术装置）108,且方向传感器感测手术装置110的方向。优选地，一旦扩孔器到位，则将方向 传感器安装至扩孔器以使传感器读数中的干扰最小化。通过方向传感器感测俯仰、滚转和 偏航。
[0228] 接着，监控手术装置（扩孔器）相对于患者解剖结构的方向112。通过这种方式， 系统1在手术过程期间实现了对任意患者移动的补偿。该步骤可通过监视器10进行。
[0229] 然后，提供手术装置（扩孔器）的最佳方向114,特别是向监视器10提供。特别 地，可通过监视器