用于识别界标的系统和方法与流程

本申请是2011年12月27日提交的、名称为“用于识别界标的系统和方法”、申请号为201080028779.8的中国专利申请的分案申请。

本公开涉及对整形外科植入上的隐蔽界标的识别。

背景技术：

互锁钉已显著地扩展了长骨骨折的骨髓内（im）固定的范围。将im钉锚定到骨头使得该结构纵向上更加稳定，并阻止钉在骨头内旋转。典型的im钉固定手术涉及夹具、x射线成像和手动“目视穿球（eye-balling）”以定位并钻出远侧螺钉孔，并将螺钉安装在该螺钉孔内。

在im钉固定手术中，im钉被插入到骨折的长骨管内，以将骨折端固定在一起。典型地，首先进行近侧锁定，近侧锁定通常用夹具执行。但是骨髓内插入期间的钉变形会使夹具对于远侧螺钉来说不准确。事实上，对远侧锁定螺钉的定位以及为了钻削远侧螺钉孔而对钻刀的对准是植入程序中最耗时的和最有挑战性的步骤。远侧锁定中两个主要失败原因是：（1）在骨头上进入点不正确和（2）钻刀取向不正确。如果出现这些问题中的任一个，则钻刀不会穿过钉孔。进入点不正确还会混有钻头的圆端经常滑移的问题，损害健康的骨头，使其难以接着在不正确的孔旁边放置另一个钻孔。不正确的远侧锁定会导致过早的失效，以及穿过钉孔的钉破裂，螺钉的破裂，或骨头内的钻头的破裂。

手工技术是最常见和惯用的找寻远侧螺钉孔的技术。手工远侧找寻目标技术主要采用引导钻刀的引导衬套或圆柱形套管。用于对准引导衬套和将其保持定位的机构是不同的。有些情况下外科医生用纵向切成两半的引导衬套或完整的引导衬套将钻头保持稳定。在任一情况下，外科医生会切割患者并将钻刀插入穿过该切口。手工技术主要基于外科医生的手工技巧，并使用放射线照相x射线成像和机械夹具。

在长钉上实现这一目的的另一方法是通过在c形臂的帮助下采用所谓“完美圆”技术。这种情况是，患者和c臂被定向成使得当通过荧光镜观察植入物时，螺钉所将要穿过的孔呈圆形。如果c臂不垂直于该孔则该孔表现为椭圆形甚至缺失。

需要一种改进的系统和方法以准确且可信任地瞄准医学植入物的界标。另外，需要准确定位远侧锁定螺钉并对准钻刀以钻出远侧螺钉孔。另外，需要一种用于瞄准界标的改进系统，由此，部件可容易地灭菌或高压加热并再次使用。

技术实现要素：

在一个一般的方面，一种用于识别界标的系统包括产生电磁场的场生成器，以及界标识别器。场生成器和界标识别器位于共同的外壳内，并且场生成器、界标识别器和共同的外壳是耐高压加热的。该系统还包括位于所述电磁场内的整形外科植入物，该整形外科植入物包括至少一个界标。第一磁传感器与所述至少一个界标隔开设定距离，处理器比较来自所述第一传感器和界标识别器的传感器数据，并利用所述设定距离计算所述界标识别器相对于所述至少一个界标的位置。

实施方式可包括一个或多个以下特征。例如，界标可从以下组成的组中选择：结构、孔眼、孔洞、凸起、通道、锁键、凸缘、凹槽、构件、隔板、台阶、孔、膛、腔、窝、管、缝隙、缺口、孔口、通路、狭缝或槽。整形外科植入物可为髓内钉。整形外科植入物具有外表面和形成插管的内表面，第一传感器安装于延伸到插管内的探针的远侧部分。在某些实施方式中，共同的外壳也容纳钻刀马达，该钻刀马达可耦接于钻头。外壳可包括钻套。外壳可为碟形。钻刀从碟形外壳垂直地延伸出来。该系统还可包括可移除地耦接到所述整形外科植入物的插入手柄。可调节止动器可耦接于所述植入物并包括探针延伸所通过的槽。该可调节止动器包括夹持机构以将探针保持在固定位置。所述探针可包括多个隔开的标记，该可调节止动器包括夹持机构以将探针保持在一标记处或两个标记之间的固定位置。

在另一个一般的方面，识别界标包括：提供具有整形外科植入物的整形外科植入物组件，所述整形外科植入物具有至少一个界标；将所述整形外科植入物组件植入在患者体内；以及将探针放置于所述植入物内。所述探针包括电磁传感器。识别界标还包括产生包围所述传感器和界标的电磁场，用界标识别器识别所述至少一个界标，将贯穿元件安装在所述至少一个界标内，并移除所述探针。界标识别器位于耐高压加热外壳内。

实施方式可包括一个或多个以下特征。例如，界标可从以下组成的组中选择：结构、孔眼、孔洞、凸起、通道、锁键、凸缘、凹槽、构件、隔板、台阶、孔、膛、腔、窝、管、缝隙、缺口、孔口、通路、狭缝或槽。整形外科植入物可为髓内钉。整形外科植入物具有外表面和形成插管的内表面，并且识别界标还包括将第一传感器安装于延伸到插管内的探针的远侧部分。所述场生成器和界标识别器位于共同的耐高压加热外壳内，并且识别界标还包括高压加热所述外壳。所述场生成器和界标识别器位于共同的耐高压加热外壳内，所述外壳还可容纳钻刀马达，该钻刀马达可耦接于钻头，并且识别界标还包括高压加热外壳和钻刀。外壳可包括钻套。外壳可为碟形。识别界标还包括将插入手柄可移除地耦接到所述整形外科植入物和/或将所述探针夹持在固定位置。所述探针包括多个隔开的标记，并且所述探针被夹持在一标记上或两个标记之间的固定位置。

在另一个一般的方面，一种用于识别界标的系统包括耐高压加热外壳，其容纳产生电磁场的场生成器，界标识别器，以及钻刀马达。整形外壳植入物位于该电磁场内，且该整形外科植入物具有至少一个界标。探针包括第一电磁传感器并位于所述整形外科植入物内并与所述至少一个界标隔开设定的距离。还包括处理器，所述处理器用于比较来自所述第一传感器和界标识别器的传感器数据，并使用所述设定距离计算所述界标识别器相对于所述至少一个界标的位置。所述第一电磁传感器经由所述探针耦接于所述处理器。

在另一个一般的方面，用于识别医学植入物上的界标的工具包包括耐高压加热外壳，其容纳产生电磁场的场生成器和界标识别器。还包括多个整形外科植入物，其中之一位于所述电磁场内。每个整形外科植入物包括至少一个界标。包括多个探针，每个包括电磁场传感器。其中一个探针的选择基于在所述电磁场内的植入物的尺寸。所选择的探针位于所述电磁场内的植入物内，并与所述至少一个界标隔开设定的距离。还包括处理器，所述处理器用于比较来自所述第一传感器和界标识别器的传感器数据，并使用所述设定距离计算所述界标识别器相对所述至少一个界标的位置，其中所述第一电磁传感器经由所述探针耦接于所述处理器。

在另一个一般的方面，一种用于在整形外科植入物上瞄准界标的系统，包括：耐高压加热外壳；设置在所述外壳内用于生成电磁场的场生成器；用于设置在距所述界标设定距离处的第一电磁传感器，所述传感器响应于已生成电磁场生成传感器数据；以及可移除地耦接到所述外壳的元件，所述元件限定表示所述已生成磁场的一个轴线的纵向轴线。所述系统构造成使用所述已生成电磁场的所述一个轴线确定所述元件相对于所述界标的位置。

实施方式可包括一个或多个以下特征。例如，所述系统可包括：具有近侧部分和远侧部分的第一探针，所述第一电磁传感器设置在所述探针的所述远侧部分上；包括所述第一电磁传感器的可收缩探针；或者包括所述第一电磁传感器的可收缩探针和容纳所述可收缩探针的至少一部分的外壳。还可包括设置在所述第一探针近侧部分上的第二电磁传感器。所述系统可包括具有近侧和远侧部分的第二探针以及设置在所述第二探针远侧端部上的第三电磁传感器，所述第二探针长于所述第一探针。所述系统还可包括处理器，所述处理器用于比较来自所述第一电磁传感器和所述元件的传感器数据，并使用所述设定距离计算所述元件相对所述界标的位置。所述系统可包括可连接到所述整形外科植入物的可调节止动器。所述可调节止动器可包括槽，所述第一或第二探针延伸穿过所述槽，并且所述可调节止动器包括夹持机构以将所述第一或第二探针保持在固定位置。所述第一或第二探针包括多个隔开的指示器，使得所述夹持机构能够选择性地设置成将所述第一或第二探针保持在一指示器处或两个指示器之间的固定位置。手柄可移除地耦接到所述整形外科植入物。所述耐高压加热外壳为碟形。所述元件可包括以下之一：钻刀导引器、钻套、钻刀、钻鼻、钻筒、钻刀卡盘和固定元件。所述整形外科植入物可包括以下之一：髓内钉、骨板、人工髋关节、人工膝关节和人工肩关节。所述第一或第二探针在置入到所述整形外科植入物内之前可以是卷起或弯曲的。所述第一电磁传感器包括近侧和远侧端部。所述第一电磁传感器的所述远侧端部连接到所述整形外科植入物的近侧端部，使得所述第一电磁传感器与位于所述整形外科植入物近侧区域内的至少一个界标隔开设定距离。至少所述外壳和所述元件是可重复使用的。所述外壳是由以下之一制造：陶瓷、硅树脂、聚丙烯（pp）、聚碳酸酯（pc）、聚甲基戊烯（pmp）、ptfe树脂或聚甲基丙烯酸甲酯（pmma或丙烯酸树脂）。

在另一个一般的方面，用于在整形外科植入物上瞄准界标的装置包括：可移除地可附接于所述整形外科植入物的插入手柄，包括致动器的可调节止动器，以及包括传感器和多个标记的探针，所述标记帮助将探针和传感器相对所述整形外科植入物定位在所需位置。

实施方式可包括一个或多个以下特征。例如，可调节止动器包括匹配部分，使得当止动器连接到所述插入手柄时，止动器位于或固定在三度的自由度以内。所述插入手柄通过利用插管螺栓而附接于所述整形外科植入物。

在另一个一般的方面，用于瞄准整形外科植入物的界标的工具包包括：包括带体的近侧瞄准探针和包括在所述带体内或上与所述带体的参考点有预定距离的传感器。所述近侧瞄准探针包括第一指示器，指示近侧瞄准探针用于瞄准整形外科植入物的近侧界标。该工具包还包括：包括比近侧瞄准探针的带体更长的带体的远侧瞄准探针和包括在所述远侧瞄准探针的带体内或上与所述远侧瞄准探针的带体的第二参考点有预定距离的传感器。所述远侧瞄准探针包括第二指示器，指示远侧瞄准探针用于瞄准整形外科植入物的远侧界标。

实施方式可包括一个或多个以下特征。例如，第一指示器包括彩色编码握把（grip），第二指示器包括与第一指示器不同颜色的彩色编码握把。第一指示器包括彩色编码握把，第二指示器包括与第一指示器不同颜色的彩色编码握把。近侧瞄准探针包括用于从近侧瞄准探针的带体内或上包括的传感器到控制单元传递信号的线缆，远侧瞄准探针包括用于从远侧瞄准探针的带体内或上包括的传感器到控制单元传递第二信号的第二线缆。近侧和远侧瞄准探针的带体内或上包括的传感器连接到一个或多个可编程只读存储微芯片，其识别近侧和远侧瞄准探针是否用于近侧或远侧瞄准。近侧和远侧瞄准探针的带体包括一个或多个弯曲以抵靠所述整形外科植入物的壁偏压带体的至少一部分。

在另一个一般的方面，用于瞄准整形外科植入物的界标的探针包括：外壳，位于所述外壳内可收缩或可伸出的主体。所述主体构造成当从所述外壳伸出时形成为大致直形。传感器位于所述主体内并可定位在用于瞄准所述整形外科植入物的近侧界标的第一位置。所述传感器可定位在用于瞄准所述整形外科植入物的远侧界标的第二位置。所述主体包括一个分层的、柔性不锈钢弹簧带、弹性塑料或橡胶管或板。所述主体包括多个嵌套的管段，可通过在相邻管段内滑动而伸出和收回。

在另一个一般的方面，用于瞄准位于整形外科植入物的近侧端的界标的装置包括：插入手柄，以及位于所述插入手柄内或上且当所述插入手柄附接于所述整形外科植入物时与在所述整形外科植入物内形成的近侧锁孔有预定距离的传感器。所述传感器是被动的或电力驱动的。所述传感器安装于单独或与插入手柄集成的外壳内。

所公开的方法和装置包括几个优点。首先，所公开的方法和装置可独立于放射检查而操作，并且不必需要x射线设备来瞄准贯穿元件，从而减少用户或患者对辐射的暴露。第二，所公开的方法和装置使用户在锁定植入物的非驱动端之前先锁定植入物的驱动端。换句话说，所公开的方法和装置不要求使用需要在远侧锁定前进行近侧锁定的植入物插管。

当联系附图阅读时，其它优点和特征将从以下详细说明中变得明显。

附图说明

图1示出用于识别界标的系统。

图2是图1的整形外科植入物的剖视图。

图3是图1和2的植入物的部分剖视图，示出传感器安装。

图4是另一传感器安装在植入物内的剖视图。

图5是图4所示传感器和植入物的剖视图。

图6示出另一整形外科植入物组件。

图7是可移除移线的部分平面视图。

图8是图6所示整形外科植入物组件的顶视图。

图9是出包括钻套的界标识别器。

图10是示出植入物的两点接触的部分和剖面视图。

图11是地出另一植入物中点接触的另一部分剖面视图。

图12a是示出波形电连接的植入物的部分和剖面视图。

图12b是示出公开植入物中电连接的部分分解视图。

图12c是示出图12b中的电连接的侧视图。

图12d是示出另一公开植入物中的电连接的部分分解视图。

图13a是示出用于对准公开的整形外科植入物和公开的插入手柄的备选机构的部分透视和分解视图。

图13b是示出用于对准公开的整形外科植入物和电连接的备选机构的部分透视和分解视图。

图14是示出插入手柄连接到整形外科植入物的部分侧视图。

图15示出用于识别界标的另一系统。

图16是视图选择标准的示意解释。

图17是示出固定手术中视图选择的流程图。

图18是对准界标识别器的另一方法的示意图。

图19是对准界标识别器的另一公开方法的示意图。

图20示出具有示例视图的公开的监视器。

图21示出另一公开的界标识别器。

图22是另一公开的插入手柄的部分视图。

图23示出用于识别界标的另一公开系统。

图24是又一公开的插入手柄的部分视图。

图25示出用于识别界标的另一公开系统。

图26是髓内钉的部分剖视图。

图27示出封装公开的植入物。

图28示出将界标识别器系统连接到网络的方法。

图29示出用于识别界标的又一公开系统。

图30是采用公开的界标识别系统的流程图。

图31是采用公开的界标识别系统的另一流程图。

图32是追踪钻深的示意图。

图33a和33b也是追踪钻深的示意图。

图34是用于追踪钻深的公开设备的部分视图。

图35是另一插入手柄的透视图。

图36是可调止动器的顶透视图。

图37是图36所示可调止动器的底透视图。

图38是另一示例性的系统校准。

图39是另一界标识别器的透视图，其容纳场生成器和钻套并可灭菌或进行高压加热程序。

图40是图39的界标识别器/场生成器/钻套与骨头接触的侧视图。

图41是图39的界标识别器/场生成器/耐高压加热外壳耦接到螺钉驱动器（改锥）附件的透视图。

图42是插入手柄、可调止动器和探针的平面视图。

图43是示例的可调止动器将探针保持在所需位置的透视图。

图44是另一示例可调止动器的透视图。

图45是髓内钉、插入手柄、可调止动器和探针的透视图。

图46是另一髓内钉、插入手柄、可调止动器和探针的透视图。

图47是用于瞄准植入物的两个探针的透视图。

图48是用于瞄准植入物的另一探针的透视图。

图49是可伸缩探针的剖视图。

图50是骨髓内、插入手柄和可调止动器的透视图。

图51是用于瞄准植入物界标的系统的图示。

图52是用于校准图51的系统的设备的图示。

图53-62是可调止动器的图示。

应理解附图不一定是按比例的，所公开的方式有时是概略地和部分地示出。在特定情况下，对于理解本发明来说不必要的或者使其它细节难以理解的细节已被省略。当然应理解，本发明不限于这里所示的具体方式。

具体实施方式

参考附图，其中类似的附图标记表示类似的元件，图1示出用于识别界标的一个公开系统10。系统10可以包括处理器12，磁场生成器16，界标识别器18，以及整形外科植入物组件28。系统10还可以包括电连接到处理器12的监视器14和可移除地附接到整形外科植入物组件28的插入手柄。处理器12在图1中被描述成台式计算机但也可采用其他类型的计算设备。例如，处理器12可以是台式计算机、膝上计算机、个人数据助理（pda）、移动式手提设备，或专用设备。磁场生成器16可从美国佛蒙特州milton的107catamountdrive的ascensiontechnologycorporation，加拿大安大略湖沃特卢的103randalldrive的northerndigitalinc.或美国佛蒙特州colchester的40herculesdrive的polhemus获得。当然，可以使用其他生成器。例如，场生成器16可以提供脉冲直流电磁场或交流电磁场。系统10还可以包括连接到磁场生成器16的控制单元（未示出）。控制单元通过有线或无线方式，控制磁场生成器16，从小型移动感应式传感器接收信号，并与处理器12通信。控制单元可以通过硬件或软件合并入处理器12。

系统10是磁场位置追踪系统。为说明起见，系统10可包括由适当设置的电磁感应线圈所组成的磁场生成器16，所述线圈起到空间磁场参考系（即x，y，z）的作用。系统10还包括小型移动感应式传感器，所述传感器附接到被追踪的目标上。应理解，也可以容易地包括其他变体。该小型移动感应式传感器的位置和角度朝向据其到磁场生成器16所产生的源磁场的磁耦合所确定。

应知磁场生成器16生成一序列或一组（这里是六个）不同的空间磁场形态或分布，其每一个都由小型移动感应式传感器检测。每个序列使得小型移动感应式传感器能够产生一个信号序列。信号序列的处理使小型移动感应式传感器的位置和/或朝向能够得到确定，并由此确定小型移动感应式传感器所安装到的目标相对于与磁场生成器16成固定关系的磁坐标参考系的位置。处理器12或控制单元可以使用该参考坐标系统及所检测数据以形成包括位置及朝向信息的转换矩阵。

界标识别器18用于瞄准界标，比如整形外科植入物组件28上的界标。界标识别器18可包括一个或多个小型移动感应式传感器或可包括场生成器。界标识别器18具有第二传感器20。界标识别器18可具有任何数量的设备。例如，界标识别器可以是包括一种结构的设备，所述结构向用户提供隐蔽的界标的位置和朝向信息。例如，界标识别器可包括钻刀导引器、钻套、钻刀、钻鼻、钻筒、钻刀卡盘，或固定元件。在一些实施方式中，此结构可以是具有开口的外壳，或示出界标位置和朝向的其他结构。图1中，界标识别器18为钻套且包括传感器20，但在图39中，界标识别器2016包括具有中心孔的外壳2020并包括外壳2020内的磁场生成器（未示出）。界标识别器18可以包括一个或多个锯齿尖22、管24，及手柄26。管24也可以称为衬套、柱筒、导引器，或钻探/旋入定位导引器。第二传感器20相对于管24相关的轴线定向。管24可以容纳钻刀。传感器20从管24的这种偏移使管的位置和朝向能够相对于磁场生成器16和/或系统中的其他传感器以六维（三个平移维度和三个角维度）定位在空间内。处理器12可能需要校准以调节第二传感器20的偏移距离。界标识别器18和场生成器16可以合成一个单独的部件。例如，场生成器16可以合并在手柄26内。

整形外科植入物组件28可以包括植入物30以及一个或多个小型移动感应式传感器。整形外科植入物组件28包括第一传感器32。在图1中，植入物30是髓内钉形式但也可以采用其他类型的植入物。例如，此植入物可以是髓内钉、骨板、人工肩关节、人工髋关节，或人工膝关节。第一传感器32相对植入物30上的一个或多个界标定向并处于预定位置内。例如，界标可以是结构、孔洞、凸起、通道、锁键、凸缘、凹槽、构件、隔板、台阶、孔、膛、腔、窝、管、缝隙、缺口、孔口、通路、狭缝、孔眼或槽。在图1中，界标是贯穿孔31。第一传感器32从界标的偏移使界标的位置能够相对于磁场生成器16和/或系统中其他传感器比如第二传感器32以六维（三个平移和三个角度）定位在空间内。处理器可能需要校准以调节第一传感器32的偏移距离。

第一传感器32和第二传感器20耦接到处理器12。这可以通过有线或无线的方式实现。第一传感器32和第二传感器20可以是六自由度传感器，所述六自由度传感器构造成描述每个传感器在通常称为x、y、z三个平移轴和通常称为俯仰、偏航、滚转的三个角方向内的位置。通过在这些参考系内放置传感器，及获知每个传感器的位置和朝向，界标识别器18可以相对于植入物30上的界标定位。在一个特定实施方式中，来自传感器的信息使外科医生可以设计用于固定的手术路线并将钻刀与隐蔽固定孔（blindfixationhole）31完全对准。传感器32、30是来自美国佛蒙特州milton的107catamountdrive的ascensiontechnologycorporation，加拿大安大略湖沃特卢的103randalldrive的northerndigitalinc.或美国佛蒙特州colchester的40herculesdrive的polhemus的六自由度传感器。当然，别的传感器也可以使用。

第一传感器32可附接到植入物30。例如，第一传感器32可以附接到外表面37。在图1中，植入物30还可以包括凹槽34和凹陷36（图2中最清晰）。凹槽34和凹陷36处于植入物30的壁上。第一传感器32旨在附接到植入物30并在植入物30的有效寿命内安装在患者体内。而且，整形外科植入物组件28可以包括盖38以覆盖凹陷36和/或凹槽34。盖38可以与植入物30的外部表面37大体平齐。因此，植入物30可以包括第二开口39（见图2）以容纳盖38。

第一传感器32可以系到用于通信和供电的引线。引线和传感器可固定到植入物30。引线50可以用于将第一传感器32连接到处理器12或控制单元。引线50可以使用生物相容的线制成。例如，引线50可以使用dft线制成，所述dft线可从indiana46809，fortwayne，9609indianapolisroad的fortwaynemetalsresearchproductscorp.获得。dft是fortwaynemetalsresearchproductscorp.的注册商标。第一连接器52可用于相对于植入物30放置引线50。第二连接器54可以用于将引线50连接到另一个设备，诸如处理器12，控制单元，或插入手柄40。

第一传感器32可以使用包括环氧树脂、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮、uv固化粘合剂、硅树脂及医用氰丙烯酸酯的一系列高硬度粘合剂或聚合物固定在凹陷36内。例如，可以使用可得自massachusetts01821，billerica，14fortunedrive的epoxytechnology的epo-tek301。引线50可以用类似的方法固定在凹槽内。这些类型的固定方法不会对电气元件的性能产生不利的影响。此后，盖38可以放置在植入物30上并焊接在适当位置。例如，盖可激光焊接到植入物。

监视器14可以构造成显示第一传感器32和第二传感器20的位置和朝向使显示器可以向外科医生示出两传感器的相对彼此的位置和朝向。处理器12可有线或无线地将数据发送到用户接口，所述用户接口能够在监视器上图形显示界标识别器和植入物的相对位置。监视器14上所显示的视图可以相对于界标识别器取向使外科医生能够将用户接口想像为界标识别器的扩展。此用户接口也可以取向成使外科医生能够与手术区域同时地观察监视器。

插入手柄40可以用于整形外科植入物组件28的安装并还可以用于来自第一传感器32的引线布线。例如，插入手柄40可以布线植入物30和处理器12之间的通信和供电引线。

图1中，界标识别器18和插入手柄40都包括通信模块21、25用于从传感器20、32向处理器12无线传输数据，但本领域技术人员应理解也可采用其他方法，比如有线。第二连接器54插入到通信模块25内。替代性地，并如下面所详述，当部件被组装使得第一传感器32连接到通信模块25时，植入物30和插入手柄40可具有形成连接的配套的电触点。

植入物30可以包括通信电路和用于无线通信的天线。第一传感器32和/或通信电路的电源可以位于插入手柄40内。例如，电池可以放在插入手柄40内用于向第一传感器或其他电子设备输电。替代性地，通信电路、天线及电池可以位于插入手柄40内且这些的每一个都可以系到第一传感器32。在另一个实施方式内，植入物30可以包括线圈以对通信电路感应供电并与来自第一传感器32的数据通信。电源可以是单源模式或可以是双模式ac/dc。

在使用中，整形外科植入物组件28安装在患者体内。例如，在内固定的情况下，髓内钉置于髓腔内。可选地，用户可以使用贯穿元件，诸如螺钉，以先锁住髓内钉的近侧端。操作者使用瞄准设备18和第一传感器32以识别界标。例如，在髓内钉固定的情况下，外科医生使用瞄准设备18以识别隐蔽贯穿孔31并钻通用于放置贯穿元件的孔31。

图2又示出图1中所示的植入物30。植入物30可以包括第一传感器32、纵向凹槽34、凹陷36、盖38和第二开孔39。例如，盖38可以由金或钛箔构成。植入物30可包括形成插管33的内表面35。植入物30的外表面示于37。

图3示出第一传感器32的实施方式。第一传感器32可以包括两个线圈，其相互跨层（cross-layered）并具有角度α。

图4和5示出第一传感器32的另一个实施方式。第一传感器可以包括两个大体上相互垂直的线圈以建立六自由度上的朝向和位置。第一线圈可以沿植入物30的长度方向取向。第二线圈可例如在一个凹槽内，围绕植入物的圆周取向，或是沿植入物30的半径取向。另外，尽管线圈可相互垂直，但也可以使用其他取向，不过数学上会更复杂。另外，线圈可以是螺旋环绕植入物30取向。这样的取向使两个线圈可相互垂直的放置，两线圈都既沿着植入物长度又沿着植入物30的圆周。

图6-8示出整形外科植入物组件60的第二实施方式。整形外科植入物组件60可以包括植入物30。在图6中，植入物30包括贯穿孔31形式的界标。植入物30可以包括纵向内部凹槽66和可移除的引线64。图8中，纵向凹槽66的直径示出为与插管33相交；不过，在其他实施方式中，纵向内部凹槽的直径包含在外表面37和内表面35之间。可移除引线64可包括在其远侧端部分65处的第一传感器32。第一传感器32位置和界标31有已知偏移。图6-8中的植入物由生物相容材料组成，并可以是金属合金或聚合物。纵向凹槽66可由机加工或塑模在适当位置。

在使用中，带有可移除引线的植入物30安装在患者体内。例如，在内固定的情况下，髓内钉置于髓腔内。可选地，用户可以使用贯穿元件，诸如螺钉，以先锁住髓内钉的近侧端。由于纵向凹槽66的位置，可移除引线64不妨碍锁定髓内钉的近侧端。操作者使用瞄准设备18和第一传感器32以识别界标31。例如，在髓内钉固定的情况下，外科医生使用瞄准设备18以识别隐蔽贯穿孔31并钻通用于放置贯穿元件的孔31。固定植入物30后，操作者移除可移除引线64并可将其丢弃。

公开一种用于识别界标的方法。该方法可包括提供一种外科整形植入物组件，所述组件具有整形外科植入物，所述植入物带有纵向凹槽和处于该纵向凹槽内的可移除引线或探针，并具有附接于此的电磁传感器。整形外科植入物包括近侧端部分、远侧端部分，以及在远侧端部分上的至少一个界标。此方法包括在患者体内植入整形外科植入物组件。然后，安装近侧端部分内的贯穿元件。至少一个远侧界标使用界标识别器识别。贯穿元件安装在所述至少一个远侧界标内。然后可以将可移除引线或探针移除。纵向凹槽内可移除引线或探针的位置使植入物的近侧锁定先于远侧锁定。

图9示出图1的界标识别器18。界标识别器18可以包括传感器20、锯齿尖22、管24及手柄26。钻刀90具有标记92，其与相邻于管24的标记传感器19交互作用。交互作用类似于一对数字测量卡钳，因为标记92和传感器19之间的位置等于距离。此距离可用于确定钻刀进入骨头内的深度及将要插入所钻孔内的接骨螺钉的最终长度。只有当标记92和传感器19相互靠得很近，即钻刀90在管24内的时候才能获得距离或钻入深度的读数。美国专利第6,675,491号和美国专利第7,253,611号中示出典型测量设备。标记传感器19连接到通信模块21。替代性地，标记传感器19可以使用有线方式连接到处理器12。图9中，通信模块21可以包括用于电连接到处理器12的第三连接器21。

图10-12示出将植入物30电连接到插入手柄40的典型方法，其有对应的电触点。图10内，偏压元件72向插入手柄40偏压触点70。图11中，植入物30具有弹性电触点74。图12a中，引线50和其他部件之间延伸的电线在接头76处卷在一起。在一种方法中，安装整形外科植入物组件28后，在接头76出将电线从接头76处撕开并分离。在另一方法中，安装整形外科植入物组件28后，在接头76上方切断电线。在图12b和c中，两个挠性板53焊合一个或多个焊盘（pad）57以将线束55连接到传感器。线束55可以安装到插入手柄40或安装在插入手柄40的插管内。在所述实施方式中，四个焊盘57焊合在一起。锁定片59夹在植入物30和插入手柄40之间以承受与插入植入物有关的表面磨损及张紧。一旦移除了插入手柄40，就可以拉动线束55使非生物兼容的材料随之受拉。图12d中，环61、63在制造期间连在一起。植入后，通过拉动覆有套的线67来移除两个环61、63。

现在参看图13a和13b，植入物30和/或插入手柄40可以包括一个或多个对准特征44及配套缺口80或对准销46及配套孔82。插入手柄可以构造成与植入物的上表面对准。在一个实施方式中，插入手柄可以有构造成匹配植入物上的槽的按键。也可以使用其他调整导引装置。另外，此导引装置可以有构造成匹配植入物上的电连接器的电连接器。导引装置和植入物之间的连接可受到弹簧加载以确保电气连接器之间的电气接触。为了避免导引装置和植入物之间的连接短路，电连接器可以是绝缘的。作为将插入手柄电连接到植入物的另一个例子，电连接器可以包括支柱和滑环。滑环可以位于植入物上，支柱位于插入手柄上。支柱被偏压以接触滑环。在这样的实施方式中，插入手柄40关于植入物轴线的角位置不是固定的。这就使插入手柄40能够不受限于角位置地定位于植入物。

在图13b所示的另一个实施方式中，植入物30和/或插入手柄40可以包括一个或多个对准销47和配套孔83。对准销47可以是设计成接合一段时间的矛尖销（speartippin），且当被移除时，销固定住部分植入物以将全部非生物相容的材料随其移除。

以上任一个电连接器可以包括存储设备（未示出）用于存储传感器校准的偏移值。

现在参看图14，植入物30和插入手柄40的尺寸可以使得即便部件安装或装配起来也给第一连接器50保留出空间。例如，识别界标的系统可以被用于瞄准植入的髓内钉的隐蔽螺钉孔。髓内钉植入患者体内。电磁场生成器被激活。处理器从安装到髓内钉的传感器及从安装到界标识别器（例如钻套）的传感器接收信号。运行在处理器上的计算机程序使用至少两个传感器的信息并将其以相对位置图形显示在监视器上。外科医生利用处理器所提供的反馈将界标识别器移动到位。当界标识别器处于合适的位置时，医生钻透骨头和髓内钉以形成螺钉孔。处理器可以提供关于钻孔深度的反馈。然后医生可以将螺钉穿过螺钉孔以固定髓内钉的隐蔽孔。

所提供的反馈信息可以选自由听觉、视觉和触觉组成的组。听觉反馈可以是由扬声器、头戴式耳机、耳塞或耳承。听觉反馈可以使用无线电频率或地面数据传输在有线或无线上传输。视觉反馈可以是由阴极射线管、液晶显示器或等离子显示器输出。视觉反馈设备可以包括，例如，电视监视器、个人数字助理或个人媒体播放器。视觉反馈信号可以使用无线电频率或地面数据传输在有线或无线上传输。触觉反馈可以通过手套、仪器或踏垫输出。触觉反馈信号可以使用无线电频率或地面数据传输在有线或无线上传输。

图15示出在另一个实施方式中用于识别界标的系统110。系统110包括处理器112、界标识别器118和整形外科植入物128。系统110还可以包括监视器114和插入手柄140。

界标识别器118用于瞄准界标。界标识别器118可包括第二传感器120。在图15中，界标识别器118是带有锯齿尖122、管124和手柄126的钻套。第二传感器120相对于能够容纳钻刀的管的轴线定向。此传感器相对管的偏移使得能够关于系统中发射器或其他传感器在六维（三个平移的和三个角度的）上确定管在空间内的位置。处理器可能需要校准以调整第二传感器120的偏移距离。

整形外科植入物组件128可以包括植入物130和磁体132。此磁体可为永磁体或电磁体。磁体132在与整形外科植入物130上的界标相关的预定位置处定向。磁体对界标的偏移使得能够关于系统中发射器或其他传感器，例如第二传感器在六维（三个平移的和三个角度的）上确定界标在空间内的位置。处理器可能需要校准以调整第二传感器120的偏移距离。如图1的植入物30，植入物130还可以包括凹陷136和盖138。在电磁体的情况下，引线150连接到磁体132并装纳在凹槽134内。

例如，用于识别界标的系统可以用于瞄准被植入髓内钉的隐蔽螺钉孔。所述髓内钉植入在患者体内。处理器从安装到界标的识别器例如钻套接收信号。运行在处理器上的计算机程序使用此传感器的信息并将传感器以与磁体的相对位置图形显示在监视器上。外科医生使用处理器所提供的反馈将界标识别器移动到位。当界标识别器处于正确的位置时，外科医生钻穿骨头和髓内钉以产生螺钉孔。处理器可以提供关于钻孔深度的反馈。然后外科医生可以放置螺钉穿过钻孔以固定髓内钉的隐蔽孔。

图16示出一种方法用于相应于界标识别器位置选择视图。显示在监视器的视图依赖于界标识别器相对于植入物的位置。植入物的直径分成段或区域。在图16中，直径被分为三个区域：(a)135°到225°；(b)0°到135°；及(c)225°到360°。初始视图基于界标识别器相对于植入物的定向。当用户朝向或远离植入物移动界标识别器时，在所选择的区域上监视器的显示放大或缩小。

图17是用于选择视图及显示一个界标的流程图。对于多个界标重复该过程。处理器12按下列处理步骤使用转换矩阵。在步骤200中，根据有关传感器的位置计算相对于植入物的界标识别器位置。并选择最接近界标识别器的界标用于显示。在步骤210中，限定全局视图，其在所选择界标取向成适于观察的情况下示出整个植入物。全局视图类似于在一定距离处观察植入物。在步骤220中，判定是否有多个相同取向的界标。如果是，则在步骤230中，处理器计算哪个界标处于最接近界标识别器的位置并选择它以用于观察。如果否，在步骤240中，限定局部视图并定中在所选择的界标上。局部视图类似于在近处观察植入物。在一些实施方式中，可以要求在确定为局部视图时隐藏界标识别器。在步骤250、260和270中，处理器12识别从界标识别器到界标的距离并基于所作出的判定，隐藏或呈现界标识别器。在步骤250中，从界标识别器到界标的距离并在所计算出的距离d与设定变量tglobal和tlocal之间作比较。如果d＞tglobal，则在步骤260中选择全局视图，处理器进到步骤285。如果d＜tlocal，则在步骤270中选择局部视图并定中到界标上。此后，处理器进到步骤275。在可选步骤275中，隐藏界标识别器。否则，在步骤280中，基于距离d计算中间摄像位置以使能从全局视图平滑过渡到局部视图。在步骤285中，示出界标识别器。在步骤290中，用所选择的摄像位置呈现该场景。

图18是示出调准界标识别器的第一备选方法的示意图。运行在处理器上的计算机程序可以用于取得至少两个传感器的信息并在监视器上以相对位置（第二传感器相对于第一传感器）图形显示。这使用户能够利用该系统引导界标识别器的放置。在钻出隐蔽髓内钉孔的情况下，系统引导用户放置钻套并继而准确地钻穿髓内钉中的孔。图形用户界面可以包括为每个自由度的调准引导。可以设置最小调准水平以使外科医生继续定向界标识别器直至每个自由度都满足最小调准水平界标以有效放置识别器。图18的例子示出在y方向的放置满足最小所需追踪位置时的实例。不过，其它平移或旋转位置都不满足最小要求。尽管追踪幅度以棒状图示出，也可采用其它图示表示法，例如彩色编码。

图19是示出调准界标识别器的第二备选方法的示意图。在此实施方式中，使用多个led定位钻刀的图形界面可以放在界标识别器，诸如钻套上。通过用led轨迹追踪钻刀，外科医生可将钻刀与隐蔽固定孔对准。轨迹可另外采用第二显示以为系统增加更多信息。例如，为影响调整幅度，轨迹可包括闪烁led，使得高频闪烁需要较大的调整，而低频闪烁需要较小的调整。类似地，颜色可为调准增加关于调整的信息。

图20示出带有典型视图的监视器。第一部分500表示钻刀在植入物每边上的距离。这可以让用户更好的掌握钻入深度并在达到适当的钻入深度警告用户何时停止。第二部分510向用户提供调准信息。例如，钻入深度数据可以采用图9中所示的实施方式获取。

图21示出界标识别器的替代实施方式。界标识别器构造成使用led显示用于适当调准的位置和轨迹信息。led的尺寸可以显示关于所需调整幅度的额外信息。轨迹灯可在对准轨迹和不对准的轨迹间显示简单的开/关切换。另举一例，轨迹led可以是彩色编码以提示用于正确调准的必需调节幅度。

图22示出插入手柄700的第一备选实施方式。插入手柄700可包括拱形槽710。拱形槽将界标识别器18、118的运动限制在操作空间内。在识别隐蔽螺钉孔的情况中，拱形槽限制钻套的运动以精细调整其位置。插入手柄700可包括滑架712，其容纳界标识别器并骑乘在槽710内。

图23示出第三实施方式中用于识别界标的系统。在此实施方式中，整形外科植入物800是骨板而插入手柄810是固定到骨板的小导引件。感应式传感器相对于一个或多个界标置于整形外科植入物800的表面。导引器800可以让界标识别器818相对于该导引器平移和/或旋转以将界标识别器与界标802，例如紧固件孔准确对准。另外，当植入物上有多个固定孔时，则导引器800上的其他导向孔812可以帮助接近其他固定孔的位置。

图24示出插入手柄的第二备选实施方式。插入手柄900可以包括通过使用小的伺服电机920、922、924精细调整界标识别器918位置。伺服电机920、922、924可调整界标识别器918的取向和位置。伺服的控制可以是自动的或由外科医生控制。

图25示出骨100和用于识别界标的另一系统1010。系统1010可包括控制单元1012，场生成器1014，界标识别器1016，髓内钉1024，及探针1029。界标识别器1016也可称为瞄准器。可包括控制单元1012作为上面所述处理器的一部分或可以是一个独立的单元。髓内钉1024插入到骨100内，且髓内钉1024有孔或界标1028。场生成器1014电连接到控制单元1012。插入手柄1022可移除地附接到髓内钉1024。插入手柄1022和/或髓内钉1024可形成有插管。插入手柄1022可以包括第三传感器1032。

界标识别器1016可包括第二传感器1020。界标识别器1016可引导钻头1018，钻头1018可以连接到钻刀（未示出）。第二传感器1020可通过有线或无线连接到控制单元1012。在界标识别器1016内或其上可包括场生成器1014，在这种情况下，可省略第二传感器1020。

探针1029可以包括线1030、带1034和止动器1036。带1034可为大约0.125英寸宽乘大约0.060英寸厚的300系列不锈钢导引带（fishtape），可从伊利诺斯州sycamore的idealindustries,inc.获得。但是，本领域技术人员会理解也可采用其它材料和其它尺寸。例如，任何聚合物、复合材料或金属的窄带都可用作带1034，但优选采用非铁金属。带1034可在放入髓内钉1024之间盘绕。带1034的盘绕使其具有自然弯曲。带1034在某些实施方式中具有矩形几何形状，有助于在放入髓内钉插管内时使带定向。也可采用卵形、方形或圆形几何形状。线1034可被操作性连接到带1034。例如，这可通过采用粘合剂或紧固件而实现。带1034可包括刻度或锁键（detent）以在其插入到植入物内时指示带的深度。

第一传感器1026通过有线或无线连接到控制单元1012。第一传感器1026通过使用线1030和连接器1038连接。连接器1038可以省略。第一传感器1026可以连接到带1034的远侧端，而止动器1036可以连接到带1034的近侧端。

探针1029可以包括传感器外壳（未示出）以装纳第一传感器1026。传感器外壳可以附接到带1034。传感器外壳可由非铁材料，例如聚合物、合成物或金属制成。传感器外壳可以包括适当的应变消除以保护线1030免受应力。传感器外壳可以构造并设置为足够大以保持第一传感器1026又足够小以穿过插入手柄或植入物的插管。另外，传感器外壳可以构造或设置为足够长以能够穿过髓内钉转弯，髓内钉弓，和/或有关仪器中的转弯。传感器外壳的前导面和拖后面的几何形状可以设计成使得传感器外壳不会卡住或妨碍仪器或植入物的插入。

止动器1036可用于控制传感器1026和探针1029的放置。如果带1034是固定长度而从插入手柄的端部到孔1028的距离是已知的，则能实现第一传感器1026的可重复的放置。带1034可足够长以使传感器1026与孔1028对准，与孔1028相邻，或从孔1028偏移。如下面讨论的，探针1029可用于将传感器关于孔1028或其它界标定位。

插入手柄1022可以省略。在这种情况下，可选择不同的带长度使得止动器1036接合钉1024的一部分或端部。

图26是髓内钉1024、传感器1026和孔1028的局部详图。传感器1026可以与孔1028对准，与孔1028相邻，或从孔1028偏移。传感器1026一般与孔1028邻近。

在使用中，髓内钉1024放到骨100内。插入手柄1022可以附接到髓内钉1024。探针1029穿过插入手柄1022的插管并进入髓内钉1024的插管直至止动器1036接合插入手柄1022。在一个具体实施方式中，线1030连接到控制单元1012，而传感器1026、1020和1032被用控制单元1012校准。探针1029可在校准后移除。如果这样，则第三传感器1032和转换矩阵可以用于识别第二传感器1020及继而的界标识别器1016的相对位置。可选地，用户可以使用贯穿元件，诸如螺钉，以首先锁定髓内钉的近侧端。操作者使用界标识别器1016和第一传感器1026以识别界标1028。例如，在髓内钉固定的情况下，外科医生使用界标识别器1016以识别隐蔽固定孔并钻通该孔用于放置固定元件。

图27示出封装实施方式。通常，髓内钉可在植入前灭菌。如果传感器在灭菌之前安装在髓内钉内，尤其是如果灭菌处理涉及辐射的情况下，传感器会在灭菌处理过程中丧失其校准。例如，伽玛辐射会用于灭菌气密部件，例如传感器。图27所示的实施方式示出一种保持髓内钉灭菌同时能重校准传感器的方法。图27封装可包括第一封装1040、第二封装1042、第一连接器1044、第二连接器1046和线缆1048。在所示实施方式中，传感器（未示出）和髓内钉1024位于第一封装1040内。备选地，探针1029和传感器位于第一封装1040内。在另一例中，只有传感器位于第一封装1040内。存储设备（未示出）可连接到传感器。存储设备可用于存储校准转换矩阵（x1,y1,z1,x2,y2,z2）以及其它数据，例如髓内钉或探针的长度和尺寸。存储设备可安装或放置于髓内钉1024或探针1029上。第一连接器1044电连接，并且可移除地附接于第二连接器1046。第一连接器1044也可电连接到传感器或存储设备。第一封装1040保持置于其内的设备的灭菌。线缆1048电连接到第二连接器1046和储存设备（未示出）。传感器所用校准从储存设备下载并通过连接器1044、1046传递到传感器或存储设备。校准步骤可在制造系统期间或马上植入植入物之前进行。

图28示出将系统1010连接到网络的方法。图28示出网络1060、计算设备1050、线缆1048、第二连接器1046、第一连接器1044，及髓内钉1024。在所述实施方式中，传感器（未示出）位于髓内钉1024内。备选地，传感器可以附接到探针1029或是独立的。髓内钉1024可以封在封装内，例如第一封装1040和/或第二封装1042但并不总是如此。存储设备（未示出）可以连接到传感器。存储设备可以用于存储校准转换矩阵（x1,y1,z1,x2,y2,z2）和其他数据，例如髓内钉或探针的长度和尺寸。存储设备可以安装到或放置到髓内钉1024或探针1029上。网络1060也许是一个局域网或广域网。计算设备1054连接到网络1060。网络通信可以加密。线缆1048通过使用连接器1044、1046将计算设备1054连接到传感器或存储设备。以此方式，传感器校准可以从计算设备1054和/或网络1060下载。尽管所示实施方式示出传感器在髓内钉内，但并不总是这样。传感器可附接到探针或是独立的。存储设备可以位于在控制单元内，而控制单元连接到网络以下载校准数据。

图29示出第四实施方式中用于识别界标的系统1110。系统1110可以包括控制单元1112，场生成器1114，界标识别器1116，髓内钉1124，槽口（drop）1136，以及探针1129。可包括控制单元1112作为上面所描述处理器的一部分或可能是独立的单元。髓内钉1124插入到骨100内，而髓内钉1124有孔或界标1128。场生成器1114通过有线或无线方式连接到控制单元。在所描述的实施方式中，插入手柄1122可移除地附接到髓内钉1124。插入手柄1122和/或髓内钉1124可形成有插管。插入手柄1122可以包括第三传感器1144。槽口1136可以包括第四传感器1139。

界标识别器1116可以包括第二传感器1120。界标识别器1116可以导引钻头1018，而钻头1018可以连接到钻刀（未示出）。第二传感器1120可以通过有线或无线的方式连接到控制单元1112。在界标识别器内或其上可包括场生成器1114，在这种情况下，可省略第二传感器1120。

探针1129可以包括线1130，带1134，及止动器1136。如下所述，探针可在结构上更加是整体的。在某些实施方式中，带1134可具有矩形几何形状，有助于在放入髓内钉1124插管内时使带定向。线1130可被操作性连接到带1134。例如，这可通过采用粘合剂或紧固件而实现。第一传感器1126通过有线或无线连接到控制单元1112。第一传感器1126通过使用线1130连接。在某些实施方式中，可使用可拆除的连接器。第一传感器1126可以连接到带1134的远侧端。止动器1136可用于控制传感器1126的放置。如果带1134是固定长度而从插入手柄的端部到界标1128的距离是已知的，则可实现第一传感器1126的可重复的放置。带1134可足够长以使传感器1126与界标1128对准，与界标1128相邻，或从界标1128偏移。

在使用中，髓内钉1124放置到骨100内。插入手柄1122可附接到髓内钉1124。探针1129穿过插入手柄1122并进入髓内钉1124内直至止动器1136接合插入手柄1122。在一个具体实施方式内，线1130连接到控制单元1112，且传感器1126、1120和1132被用控制单元1112校准。探针1129可在校准后移除。如果这样，第三传感器1132和/或第四传感器1139及转换矩阵可以用于识别第二传感器1120和接下来的瞄准器1116的相对位置。可选地，用户可以使用贯穿元件，例如螺钉，以首先锁定髓内钉的近侧端。操作者使用界标识别器1116和第一传感器1126识别界标1128。例如，在髓内钉固定的情况下，医生使用界标识别器1116识别隐蔽贯穿洞且钻通该洞以放置贯穿元件。

图30示出使用此系统识别界标的第一方法。此方法开始于步骤1210。在步骤1212中，传感器放在钉内。在步骤1214中，插入手柄连接到钉，且槽口附接到插入手柄。在步骤1216中，控制单元连接到传感器。在步骤1218中，校准传感器。在步骤1220中，传感器与孔对准。在步骤1222中，通过使用控制单元记录传感器位置。在步骤1224中，从钉移除传感器。在步骤1226中，钉植入到骨内。在步骤1228中，使用瞄准器钻孔。在步骤1230，此方法结束。

图31示出使用该系统识别界标的第二方法。在步骤1310中，追踪系统打开。在步骤1312中，髓内钉插入到骨内。在步骤1314中，探针1129使用沿着探针1129长度间隔分布的止动器1136和锁键以预定的位置和取向插入到髓内钉槽道内。在步骤1316中，判定髓内钉是否需要先锁定近侧再锁远侧。如果是，则在步骤1326中槽口附接到钉。在步骤1328中，计算探针与槽口之间的偏移。换而言之，建立转换矩阵。备选地，槽口不连接到髓内而是使用安装在插入手柄里的传感器计算偏移。在步骤1330中，从钉移除探针。在步骤1334中，钉被近侧锁定。这可以通过使用界标识别器、机械夹具或通过手动操作来实现。在步骤1336中，界标识别器用于瞄准钻刀。在步骤1338中，为远侧螺钉钻孔。在步骤1340中，髓内钉被远侧锁定。另一方面，如果判定是要先锁定远侧，则在步骤1318中界标识别器和探针用于瞄准钻头。在步骤1320中，为远侧螺钉钻孔。在步骤1322中，髓内钉被远侧锁定。在步骤1324中，从髓内钉移除探针。在步骤1324中，髓内钉近侧锁定。这可以通过使用界标识别器、机械夹具或通过手动操作来实现。

图32示出用于测量钻头位置深度的系统。该系统1400可包括定子1410和滑块1412。定子和滑块1412形成可感应相对移动的电容性阵列。相对彼此以线性关系移动定子1410和滑块1412引起可被解读并用于确定行程距离的电压波动。在某些实施方式中，电子测量电路（未示出）和滑块1412可安放在界标识别器内部，钻头可沿其外表面特别地构造成具有定子1410，使得定子1410和滑块1412直线非常接近于彼此。钻头定子1410的线性移动在接收滑块1412内感应出电压，该电压由电子测量电路解读作为距离量度。距离量度可发送到控制电路和/或显示在监视器上。电容性传感器对湿气高度敏感，因此某些实施方式可做成防止液体（例如体液）在定子1410和滑块1412之间通过。o形环或其它类似摩擦闭合形式可被包括在界标识别器内以保持钻头基本没有湿气。

图33a和33b示出用于测量钻头位置深度的另一系统。该系统1500可包括反射码盘或带1510、透镜1512和编码器1514.透镜1512将光聚焦在码带1510的棒上。当码条1510旋转时，分别由窗和棒造成的光和阴影的交替图样落在编码器1514的光电二极管上。编码器将该图样转换成表示码带线性运动数字输出。编码器是从加利福尼亚sanjose的350wtrimbleroad的avagotechnologies获得的aedr-8300反射光学编码器。备选地，可采用avagotechnologies的adns-5000单芯片usb基于led的导航系统。编码器及其支撑电子设备可安装在界标识别器内部，使其输入区域朝界标识别器插管内的“窗”定向。可对钻头添加标记，例如深色同心环或亮反射环，以提高钻头对编码器的可视性。这些标记也可用于指示测量开始零点。当钻头在界标识别器内线性移动时，编码器测量钻头的移动。距离量度可发送到控制单元和/或显示在监视器上。

图34示出钻深测量的另一系统。该系统1600利用线性可变差动变压器（lvdt）1612。lvdt是一种用于测量线性位移的电变压器。lvdt1612可包括绕管1610端对端放置的多个螺线管线圈1618，所述管是所示实施方式中的界标识别器。在图34中，中心线圈是主线圈，外部两个线圈是次级线圈。圆柱形铁磁体芯1610，例如钻头线管的轴线滑动。交变电流1614被驱动通过主线圈，使在每个次级线圈中感应出电压，该电压和它与主线圈的互感成比例。拾取传感器1616测量输出电压的幅度，其与芯所移动的距离（最多到其行程限度）成比例。电压相表示位移的方向。由于滑动的芯不接触管的内部，它可无摩擦地移动，使lvdt成为高度可靠的设备。没有任何滑动或旋转接触使得lvdt针对环境被完全密封。距离量度可被发送到控制单元和/或显示在监视器上。

图35-37示出插入手柄1700（图35）和可调整止动器1800（图37-38）。插入手柄1700杆1710，在端部1712连接到植入物，例如髓内钉（未示出）。插入手柄1700可包括快速接头1716以附接到槽口、近侧瞄准设备或一些其它仪器或装置。插入手柄可包括顶部1714，所述顶部1714可包括孔和/或调准特征。可调整止动器1800可包括开槽1810、调准部件1812和紧固孔1814。

在图35-37中，可调整止动器1800可被可移除地附接于插入手柄1700的顶部1714。可调整止动器可与插入手柄1700集成。但在其它实施方式中，可调整止动器可永久性附接于插入手柄1700。调准部件1812配合在顶部的调准特征内，以防止可调整止动器旋转。紧固件（未示出）可穿过紧固孔1814以将可调整止动器附接于插入手柄1700。带1034、1134可通过杆1710置于穿过开槽1810，并进入到髓内钉插管内。槽1810可具有匹配带和/或探针1129的几何形状的形状以帮助其插入或阻止带旋转。带1034、1134或探针1129可以包括标记、刻度或锁键以对于给定髓内钉长指示适当的深度。可调节止动器1800可以包括锁定装置（未示出）以将带1034、1134临时锁定在特定的深度。在其简单形式中，此锁定装置可以是摩擦接合带1034、1134的紧固件。

图38示出一种校准用于识别界标的系统的方法。为了精确，必须校准。此方法开始于步骤1900，其可包括开启系统电源。在步骤1910中，探针和界标识别器被从封装中移除（如果有的话），然后被扫描。槽口也受到扫描。扫描可以包括使用条码读取器读取条码。扫描导致系统在步骤1912从查找表里取回对应条码的偏移传感器数值。该查找表可以是本地的或从网络上访问，例如从互联网上访问。备选地，探针和界标识别器可以包括序列号或其他唯一标识符，而此唯一标识符用于同查找表一起取回偏移传感器数值。步骤1914中此偏移传感器数值存储在系统的本地存储器内。在步骤1916中，用户相对于植入物放置探针并在步骤1916中试图使用界标识别器追踪界标。在步骤1918中，判定校准是否正确。如果是，在步骤1920中方法结束。否则，在步骤1912中取回新的偏移数值。

图39示出组合了界标识别器、场生成器和钻套的实施方式。手持式界标识别器2016装纳电磁场生成器（未示出），所述电磁场生成器可以包括一个或多个感应线圈或其他元件以形成一个或多个适当的电磁场。此电磁场生成器安装在耐高压加热材料内或上并被封装于硅树脂壳体2018内，其易于杀菌，并且其能够与工具可移除地接合。界标识别器2016内的感应线圈或元件的相对取向和位置可以选择为优化电磁场的质量和强度及其与传感器的相互作用之间的平衡，以及识别器2016的重量、尺寸、形状因素和人体工学。在耐高压加热材料内或其上可安装至少三个感应线圈（未示出）。

在耐高压加热材料使得界标识别器2016能被多次杀菌或高压加热，而不会使耐高压加热材料、内部元件或操作性能恶化。例如，外壳2018包括内体或安装结构（未示出），线圈和/或其它电磁场生成元件安装在其上。该内体由不会不利地影响所产生的电磁场、并能承受包括高压加热在内的杀菌过程的材料形成。例如，内体中由玻璃加强环氧层压板，例如nema级g-11玻璃加强环氧层压板（vetroniteg11）或等同物。内体被由第一材料形成的第一覆盖物2018a围绕，所述第一材料例如从minneapolis,mn55441的1100xeniumlanen.的minnesotarubber&plastics获得的vmq硅树脂材料#71385c的包覆模（overmolding）。外壳2018还包括第二覆盖物2018b，所述第二覆盖物2018b可在外壳2018的外边缘处提供额外一层保护或绝缘。第二覆盖物2018b可由第二材料形成，例如从minneapolis,mn55441的1100xeniumlanen.的minnesotarubber&plastics获得的vmq硅树脂材料#71385c的包覆模。外壳2018还包括穿过内体并接合一个或多个可附接部件的耦合部件2018c。耦合部件2018c可由聚砜形成，例如gehrppsu聚苯砜ral9005black(solvayradelr-5500)或等同物，并可至少部分由第一覆盖物2018a覆盖。

图39中示出的特定界标识别器2016还可以包括可移除的钻套附件2020和带有锯齿尖2024的钻套2022，不过如别处所提到的，也可以包括不同的部件和构造。套附件2020和钻套2022可以形成为单个单元或通过粘合剂或其他本领域技术人员已知的连接手段相互连接的分立单元。出于说明目的，图39所示的套筒2022是钻套，但其也可以是更大尺寸的套筒诸如螺钉驱动器套筒或外科医生选中的其他套筒，或此处公开的其他部件。为了改变套筒或其他部件，外科医生旋开套筒附件并使用所选择的其他套筒附件及其对应套筒替换它。

不像图9中所示的界标识别器18，图39-40中所描述的界标识别器2016不需要图9中所示的第二传感器20，因为全局空间的原点（产生电磁场的区域）可限定在界标识别器2016内。全局空间坐标系统的一个轴线可以是钻套或其他部件2022的纵向轴线。在这种情况下，全局坐标系的其他两个轴线可以由垂直于该纵向轴线且相互垂直的平面所限定。将场生成器纳入界标识别器2016的好处包括更小尺寸的场生成器，因为其可以装入到局部工作空间（可包括例如植入物孔的界标的区域，将要瞄准该界标以便放置螺钉），因此需要更小的电磁场。在界标识别器2016与其场生成器被带到界标、植入物或探针传感器（未示出）附近时，全局空间和局部工作空间变得相同，或至少在空间上更密切地对应。由于电磁场大小的需求较小，场生成器内的感应线圈会较小，因而减小手持场生成器的尺寸和重量，使其对于手持使用来说更易操作。在界标识别器/场生成器/钻刀2016区域内提供灯，例如区域2025以提示用户正在为界标识别器/场生成器/钻刀2016供电。在图41中，钻套2022已被移除，而界标识别器2016已与螺钉驱动器2100接合以将植入物固定到骨头。如图41所示，界标识别器2016的外壳2018可包括一个或多个放置手指的凹痕2018d，以使用户能舒适地将他或她的手放在界标识别器2016周围。在图41所示实施方式中，有六个凹痕。另外，外壳2018的外表面的纹理和大小可构造成使用户能舒适并安全地抓住外壳2018。额外地或备选地，界标识别器2016可附接于工具，例如螺钉驱动器2100的外壳。

容纳场生成器的图39的界标识别器2016的材料选择可以针对重量以及在多次高压加热循环后的稳定性进行优化。任何耐高压加热材料都可使用，且此材料优选为非磁或弱磁的以避免或最小化对电磁场的干扰。典型材料包括陶瓷、耐高压加热聚合物诸如聚丙烯（pp）、聚丙烯共聚物（ppco）、聚碳酸酯（pc）、聚甲基戊烯（pmp）、聚四氟乙烯（ptfe）树脂、聚甲基丙烯酸甲酯（pmma或丙烯酸）、乙烯基四氟乙烯（etfe）、乙烯基氯代三氯乙烯（ectfe）、氟代乙烯丙烯（fep）、聚醚酰亚胺（pei）、过氟烷氧基（pfa）、聚酮（pk）、聚氧化二甲苯（ppo）、聚砜（psf）、聚氯乙烯（pvc）、聚氟化乙二烯（pvdf）、硅树脂或热塑性弹性体（tpe），以及本领域技术人员所知的其他耐高压加热材料，并包括上述的组合。

图42示出另一插入手柄2122，可调节止动器1801，探针2129以及位于探针2129的主体2129a内或其上的传感器2126。插入手柄2122可移除的附接到整形外科植入物，例如髓内钉。探针2129包括线缆2130和连接器2131，用于连接到处理器以便瞄准髓内钉或其他植入物界标。探针2129还包括握把2132，所述握把2132将线缆2130固定到主体2129a以防作用到线缆2130的张力损坏传感器2126和/或传感器2126和线缆2130之间的电气连接。可调节止动器1801和备选止动器1803也图示于图43和44中。止动器1801和止动器1803每个包括按钮起动器1802。止动器1801包括拇指旋轮1806用于旋转螺栓1807以将止动器1801附接到插入手柄，同时止动器1803包括也连接到螺栓2531的球形夹具1804（图58）。探针2129可以配备锁键或标记以帮助用户将探针2129和传感器2126放到正确的位置。

根据要做的特定手术的方式，系统可能包括不同的止动器，诸如止动器1801、1803。例如，在髓内钉的逆置病例中的手术方式可利用止动器1801，而髓内钉的顺置可以宜用止动器1803。其他手术方式可能需要其他变化。

现在看图45，可调节止动器1803、插入手柄2123和探针2129以附接到髓内钉2125的组装结构示出。插入手柄2123的远侧部分2124附接到髓内钉2125的近侧头2126。插入手柄2123通过使用套管螺栓（未示出）连接到髓内钉2125。备选地，插入手柄2123可用快速连接装置或其他附接设备连接到髓内钉2125。

可调节止动器1803附接于插入手柄2123的近侧表面2127。可调节止动器1803具有匹配部分，使得当止动器1803连接到插入手柄2123时，止动器1803相对于插入手柄2123在三度的自由度内定位或固定。探针2129插入通过可调节止动器1803的孔1805，通过插入手柄2123的远侧部分2124，通过插管螺栓，并进入髓内钉2125的插管（未示出）。探针2129包括位于远侧端（未示出）附近的传感器2126（图42）。传感器2126（图42）电连接到包括连接器2131线缆2130，以将信号从传感器2126（图42）传递到控制单元（未示出）。

图46以附接于髓内钉2155的组装结构示出可调节止动器1801、插入手柄2122和探针2129。通过旋转拇指旋轮1806以将螺栓1807（图43）拧到插入手柄2122内形成的螺纹接头（未示出）而将可调节止动器1801安装于插入手柄2122的近侧表面2147。可调节止动器1801具有匹配部分，使得当止动器1803连接到插入手柄2122时，止动器1803相对于插入手柄2122在三度的自由度内定位或固定。插入手柄2122的远侧部分2144附接于髓内钉2155的头2156。例如，插入手柄2122通过使用插管螺栓（未示出）而连接到髓内钉2125。探针2129插入通过可调节止动器1801的孔1808，通过插入手柄2122的远侧部分2144，通过插管螺栓，并进入髓内钉2155的头2156。

现参照图47，示出近侧瞄准探针2161和远侧瞄准探针2171。近侧瞄准探针2161包括带体2163和位于带体2163内或其上的传感器2165，与带体2163的参考点r1有预定距离d1。近侧瞄准探针2161还包括彩色编码握把2167，其指示探针2161将被用于瞄准整形外科植入物的近侧界标，例如图46的髓内钉2155，并包括用于将信号从传感器2165传送到控制单元（未示出）的线缆2169。远侧瞄准探针2171包括比近侧瞄准探针2611的带体2163更长的带体2173。在带体2173内或其上包括传感器2175，与带体2173的参考点r2有预定距离d2。远侧瞄准探针2171还包括彩色编码握把2177，其与握把2167是不同的颜色并指示探针2171将被用于瞄准整形外科植入物的远侧界标，例如图46的髓内钉2155。还包括线缆2179以将信号从传感器2175传递到控制单元（未示出）。近侧瞄准探针2161的带体2163和/或远侧瞄准探针2171的带体2173在某些实施方式中可具有矩形的几何形状，以帮助带体置入髓内钉插管时定向。也可采用卵形、方形或圆形几何形状。在某些实施方式中，带体2163和带体2173可为空心金属管。在某些实施方式中，取代彩色编码握把，每个传感器2165和2175可连接到可编程只读存储器（prom）微芯片以存储校准偏移值，还存储识别探针是用于近侧还是远侧瞄准的标识符。以这种方式，当传感器2165和2175都连接到处理器，例如图51的处理器2327时，处理器自动识别预期瞄准类型，并可在显示设备，例如显示器2326上显示这种信息。

带体2163和带体2173可包括一个或多个弯曲以偏压带体2163和带体2173的至少一部分抵靠整形外科植入物的插管壁。抵靠插管壁偏压带体的一部分增加了传感器2165和2175相对于界标的可重复性。备选地，探针2161和/或2171可形成为尺寸近似等于打算使用的髓内钉或其它植入物插管的尺寸，使得可重复实现传感器在插管内正确定位。

参照图48，并作为图47所示一对探针的备选，瞄准探针2181可用于瞄准整形外科植入物的远侧和近侧界标二者。探针2181是管形，并由非磁性材料，例如不锈钢制成。探针2181包括带体2183、位于带体2183的远侧部分内的第一传感器2185以及位于带体2183的近侧部分内的第二传感器2186。第一传感器2185位于与带体2183的参考点r3有距离d3的位置，所述参考点可形成为切口或凹陷，第二传感器2186位于与参考点r3有第二距离d4的位置。

在使用中，第一传感器2185用于瞄准整形外科植入物的远侧界标，例如髓内钉的远侧锁孔，而第二传感器2186用于瞄准整形外科植入物的近侧界标，例如整形外科钉的近侧锁孔。在一些实施方式中，探针2181的构造可以与远侧瞄准探针2171（图47）相似，带有额外的第二传感器2186。探针2181还包括握把2187，所述握把可以是彩色编码以能够区别于远侧瞄准探针2171，并表示探针2181可以用于瞄准植入物的远侧和近侧界标二者。如上面所讨论的，传感器2185和2185每个都能够连接到存储用于确定界标识别器，例如界标识别器2016，相对于植入物的界标位置的参考值的prom或其他存储设备。此prom还存储使处理器能够确定收到的信号是由远侧传感器2185还是由近侧传感器2186产生的标识符。

另一备选探针2191在图49中示出。探针2191包括外壳2192和卷绕在外壳2192内的可收回/伸出主体2193。位于主体2193内的传感器2195可定位在第一位置p1以瞄准植入物的近侧界标，并可定位在第二位置p2以瞄准植入物的远侧界标。在某些实施方式中，主体2193可形成为凹形金属条带，将其从外壳伸展开时倾向于保持为大致直形，但也可卷绕在外壳2192内。例如，主体2193可由分层的、柔性不锈钢双稳态弹簧带组成，当伸直时，在有弹力的金属带内产生张力以保持大致直的取向，但当张力释放时卷绕在外壳2192内。但是，其它类型的材料可用于形成主体，包括弹性塑料或橡胶管或板。另一备选方案是由嵌套的管段形成主体2192，所述管段可在相邻管段内伸长和缩回。探针2191可包括旋转编码器、光学设备或其它测量设备或方法以确定主体2193当前从外壳2192伸出的长度。所确定的长度可用于确定传感器2195是否位于所需位置，例如第一位置p1或第二位置p2。

现参照图50，可调节止动器1801安装到备选的插入手柄2210。插入手柄2210包括与髓内钉2155（也在图46中示出）的头2156接合的主体2211。作为例子，插管螺栓（未示出）可用于将插入手柄2210连接到头2156。插入手柄2210包括用于瞄准髓内钉2155的近侧界标，例如近侧锁孔2157的传感器2213。当插入手柄附接到髓内钉2155时，传感器2213位于主体2211内或其上，与近侧锁孔2157有预定距离d5。该传感器可为被动的，或由内部电池（未示出）或外部电源（未示出）电力驱动。传感器2213可安装在单件的或与主体2211集成的隔间，例如外部隔间2216内。备选地，传感器可位于内部隔间2213a中，在图51示出。插入手柄2210由塑料制成，但也可备选地采用其它材料。

可调节止动器1801用于探针，例如探针2129（图46），用作瞄准髓内钉2155的远侧界标，例如远侧孔2159（图51）。如上所述，可调节止动器1801可由螺栓1807（图43）附接于插入手柄2210，螺栓1807接合螺纹孔2215，螺纹孔2215与插入手柄2210的纵向通孔（未示出）对准，使探针能够经过插入手柄2210并进入髓内钉2155的插管2155a（图51）。可调节止动器1801还包括接合主体2211的臂1809以防止可调节止动器1801和插入手柄2210之间旋转。

尽管未示出，可调节止动器1803（图45示出）也可用于包括嵌入式传感器的插入手柄以瞄准植入物的近侧界标。

使用时，整形外科植入物，例如髓内钉2155被植入到骨内。插入手柄2210可在植入之前或之后连接到整形外科植入物。之后，界标识别器可用于瞄准整形外科植入物的近侧界标。

在有些实施方式中，在近侧界标之前先瞄准远侧界标。如前，插入手柄2210可在植入之前或之后连接到整形外科植入物。止动器1801或止动器1803连接到插入手柄2210。探针插入到止动器，穿过插入手柄2210，并进入整形外科植入物，例如髓内钉2155。瞄准远侧界标，在远侧界标内放置贯穿元件以保持整形外科植入物，移除探针，然后瞄准近侧界标。

现参照图51，示出用于瞄准整形外科植入物的隐蔽界标的系统2300。系统2300包括可调节止动器1801、探针2171和组装并连接到髓内钉2155的插入手柄2210，所述髓内钉2155植入在包括骨折f的骨b内。髓内钉2155包括延伸穿过髓内钉2155并构造成接收锁定紧固件（未示出）的远侧孔2159。探针2171穿过孔穴或可调节止动器1801，穿过插入手柄2210的插管2210a，并被容纳在髓内钉2155的插管2155a内。探针2171容纳在止动器1801内，使得传感器2175位于到远侧孔2159已知的距离。该已知的距离可为从传感器2175到远侧孔2159或其它界标的范围从零到大约102毫米。在其它实施方式中，已知的距离范围可从大约2毫米到大约25毫米，或者从大约3毫米到大约10毫米。在所示实施方式中，该已知的距离是大约5毫米。

系统2300还包括工具，例如包括钻头2311的钻刀2310。界标识别器2016可与钻刀2310和/或钻头2311接合，使得界标识别器2016的位置和取向可用于确定钻刀2310和/或钻头2311的位置和取向。例如，界标识别器2016的外壳可包括与钻刀2310摩擦配合的皮带或其它固定机构，以至少临时将界标识别器2016固定到钻刀2310。在其它实施方式中，界标识别器2016可与钻刀2310或其它工具集成。在某些实施方式中，钻套（未示出）可伸缩以允许用户抵着患者放置钻套尖，并使用户能在纵向上移动钻头以钻削。

瞄准系统2320是可操作的，以对用户，例如外科医生提供工具，例如包括钻头2311的钻刀2310相对于远侧孔2159的相对位置的指示。瞄准系统2320包括外壳2321、第一传感器端口2322、第二传感器端口2323、场生成器端口2324、显示设备2325和处理器2327。第一传感器端口2322构造成容纳探针2171的线缆2179的连接器，使得瞄准系统2320接收由传感器2175产生的信号。第二传感器端口2323构造成容纳线缆2214的连接器，所述线缆2214连接到插入手柄2210的传感器2213，使得瞄准系统2320接收由传感器2213产生的信号。场生成器端口2324构造成容纳界标识别器2016的线缆2019的连接器，使得瞄准系统2320将信号经线缆2019传递以控制界标识别器2016的场生成器的操作。显示设备2325是可操作的以输入图形用户界面2326的显示，包括再现钻刀2310与髓内钉2155的界标，例如远侧孔2159、近侧孔2157（图57）或其它界标的位置和取向相对的位置和取向。

处理器2327是可操作的以从远侧传感器2175和/或近侧传感器2213接收信号，并根据所接收的（一个或多个）信号确定界标识别器2016相对于髓内钉2155的所选界标的当前位置和取向。例如，从远侧传感器接收的信号的特征，例如一个或多个感应电流，可被处理器2327利用以确定界标识别器2016到传感器2175的距离，以及由界标识别器2016产生的场的磁矩的取向。例如，传感器2175可传递表示电流值的信号和表示多个感应线圈的哪一个产生该相关电流值的标识符。处理器可将所接收的电流值与相关于每个感应线圈的参考值比较，以确定接收值和参考值之间的差。参考值可以是感应电流的值，其与界标识别器2016的参考场生成信号、参考位置和参考取向有关。处理器基于界标识别器2016产生的磁场和参考场之间的确定的差，利用所确定的接收和参考值之间的差以确定界标识别器2016到参考位置和取向的位置和取向。基于界标识别器2016的位置和取向和参考位置和取向的差，界标识别器2016相对于传感器2175的当前位置和取向可由处理器2327确定。

界标识别器2016相对于传感器2175的当前距离和取向被处理器2327利用以确定界标识别器2016到远侧孔2159的当前距离和所产生的磁场的磁矩相对于远侧孔2159的中心贯穿轴线的当前相对取向。例如，处理器2327基于远侧孔2159相对于远侧传感器2175的已知位置和取向，确定界标识别器2016相对于远侧孔2159的当前距离和相对取向。处理器还基于钻刀3210和钻头2311相对于界标识别器2016的已知位置和取向以及由界标识别器2016产生的场的磁矩来确定包括钻头2311在内的钻刀2310离远侧孔2159的当前位置，以及钻刀2310和钻头2311相对于远侧孔2159的中心贯穿轴线的当前取向。在界标识别器2016的情况下，钻头2311的纵轴与由界标识别器2016产生的磁场磁矩同轴。

图形用户界面2326由处理器基于钻刀2310和钻头2311相对于远侧孔2159所确定的当前位置和取向或基于另一工具相对于另一界标的当前位置和取向而生成。图形用户界面2326包括第一部分2326a，所述第一部分2326a包括表示髓内钉2155的髓内钉图像2155b，还包括表示远侧孔2159的远侧孔图像2159a。图形用户界面2326的第一部分2326a还包括取向指示2330，所述指示2330包括第一圆2331、第二圆2333和线2335，所述线2335穿过第一圆2331和第二圆2333的每一个的圆心。线2335向用户提供钻头2311相对于远侧孔2159的中心贯穿轴线的当前取向。特别是，当第一圆2331和第二圆2333都完全位于远侧孔图像2159a内时，则钻头2311的纵轴和远侧孔2159的中心贯穿轴线共轴，如图51所示。图形用户界面2326还包括第二部分2326b，所述第二部分2326b包括髓内钉图像2155b和钻头图像2331b。钻头2311相对于髓内钉2155的当前位置和取向图示在图形用户界面2326的第二部分2326b内。

在使用中，探针2155、插入手柄2210、可调节止动器1801，界标识别器2016、钻刀2310和钻头2311中，如果一个或多个部件未消毒的话，可对其消毒，例如使用高压加热法。当消毒时，探针2155与瞄准系统2320的第一传感器端口2322连接且插入手柄2210与瞄准系统2320的第二传感器端口2323连接。处理器2327检测远侧传感器2175与近侧传感器2213的连接并能够可选地产生探针2155与插入手柄2210的适当（或不适当）连接的指示和/或远侧传感器2175与近侧传感器2213的适当（或不适当）操作的指示的显示。类似地，界标识别器2016与场生成器端口2324连接，且处理器能够检测界标识别器2016的连接并产生界标识别器2016的适当（或不适当）连接和/或界标识别器2016的场生成器的适当（或不适当）操作的显示。传感器2175连接到可编程只读存储器（prom）微芯片，所述微芯片存储校准值并还存储将传感器2175识别为远侧瞄准传感器的标识符。当此传感器连接到处理器2327时，处理器2327自动识别打算瞄准的类型并可在所识别类型传感器所连接的图形用户界面2326上显示出指示。

插入手柄2210与髓内钉2155接合且可调节止动器1801与插入手柄2210接合。然后探针2155插入可调节1801内并定位于所需的位置。操纵按钮1802使探针2155受到调节，放开按钮1802将探针2155夹持在所需位置。例如，探针2155可以插入至参考标识相对于可调节止动器1801的参考点准确定位，所述参考标识例如探针2155的印刷标记或锁键或其他结构。探针2155的定位将远侧传感器2175相对于远侧孔2159设置在正确的位置。

选择钻套2022并将其与界标识别器2016的钻套附件2020接合。例如，选择短钻套和长钻套之一。选择的指示例如通过与图形用户界面2326的菜单2326c交互而被输入到瞄准系统2320。另外，将特定的髓内钉2155、插入手柄2210、可调节止动器1801和/或探针2171的指示输入瞄准系统2320，如果没有被瞄准系统2320自动识别的话，和/或确认特定的髓内钉2155、插入手柄2210、可调节止动器1801和/或探针2171。

在植入髓内钉2155之前，通过将界标识别器2016直接放在髓内钉2155的远侧孔2159上方来检查瞄准系统2320的精度，这可通过将钻套2022的尖2024插入在远侧孔2159内而实现。如果第二圆2333显示在远侧孔图像2159a内，并且如果线2335的取向相应于钻套2022的取向，则瞄准系统2320是精确的。如果瞄准系统不精确，检查所选部件的输入指示和/或探针2171的位置。如果未发现错误，则重新校准瞄准系统2320，如下参照图52所示。

当部件被如上面所述组装及检查时，髓内钉2155植入骨b内。当在髓内钉2155位于所需位置时，钻套2022的末端2024放在远侧孔2159上方。当界标识别器2016接近传感器2175时，传感器2175所产生的信号由处理器2327接收，且一个或多个信号特征，诸如电流值和标识符被处理器用于判断要处理的远侧瞄准，及瞄准系统2320进入远侧瞄准模式。在远侧瞄准模式下，相对于隐藏于骨b内的远侧孔2159放置末端2024由用户通过参照图形用户界面2326而实现，并在第一圆2331和第二圆2333位于远侧孔图像2159a内时得到确认。

在远侧孔2159的位置上在皮肤中做出切口。然后钻套插入到该切口内下行到骨b。然后界标识别器2016由用户操作以将第一圆2331和第二圆2333都完全放置在远侧孔图像2159a内，并在保持界标识别器2016的位置和取向的同时，将钻头2311插入穿过钻套2022，并且用户钻孔穿过骨b，穿过远侧孔2159，到骨b的远边上的外层。可由用户通过参考第二部分2326b，或通过将钻头2311上包括的一个或多个参考标记与界标识别器2016的参考部分相比较而实现所需的钻深。

然后移除钻头2311并将锁定紧固件（未示出）通过钻套2022与骨b和远侧孔2159接合，再次将第一圆2331和第二圆2333保持在远侧孔图像2159a内。锁定紧固件的所需插入深度可由用户通过参考图像用户界面2326的第二部分2326b，或通过将紧固件驱动工具（未示出）上的参考标记与界标识别器2016的参考部分比较而实现。

除了将锁定紧固件与远侧孔2159接合以外，瞄准系统2320还可用于瞄准髓内钉2155的近侧界标。例如，在将锁定紧固件与远侧孔2159和骨b接合之前或之后，用户可从菜单2326c中选择传感器2213，或在传感器2213的预定距离内移动界标识别器2016，使得瞄准系统2320进入近侧瞄准模式，并输出钻刀和/或钻头相对于髓内钉2155的近侧界标，例如近侧孔2157（图50）的相对位置和取向的显示。然后用户可将紧固件或其它工具或植入物与近侧界标接合，其方式与以上关于钻通远侧孔2159和/或将锁定紧固件与远侧孔2159接合所述的方式类似。

如上面提到的，可以使用瞄准系统2320和传感器2213在瞄准例如远侧孔2159这样的远侧界标之前或之后瞄准近侧界标。特别是，可以在探针2171插入到可调节止动器1801、插入手柄2210和/或髓内钉2155之前瞄准近侧界标。也可以在移除探针2171之后，或当探针插入可调节止动器1801、插入手柄2210和/或髓内钉2155的同时瞄准近侧界标。例如，如上面所述，探针2171可以插入贯穿髓内钉2155的一部分，所述髓内钉2155不妨碍钻头2311或紧固器与近侧孔或其他近侧界标的接合。另外，如果探针2171插入到插管2155a内且近侧孔也穿过插管2155a，插管2155a可以足够大以同时容下紧固器或钻头2311和探针2171两者。例如，探针2171可以做成能够放在钻头2311和限定出插管2155a的髓内钉2155内壁之间的缝隙内的尺寸。类似地，具有远侧传感器2185和近侧传感器2186二者的探针2181（图48）可以插入插管2155a内并且髓内钉2155的远侧和近侧界标都可在不移除或调节探针2181的情况下瞄准。

备选地，髓内钉2155的近侧界标可以使用瞄准系统2320以及探针2171的传感器2175或探针2161的传感器2165（图47）瞄准。例如，将锁定紧固器与远侧孔2159接合后，探针2171可以使用可调节止动器1801调节以将传感器2175相对于髓内钉的（一个或多个）近侧界标固定到预定位置。然后菜单2326c可被用于选择近侧瞄准模式使瞄准系统2320可操作以显示钻刀2310和/或钻头2311（或其它工具或植入物）相对于近侧界标的位置和取向。类似地，且特别是不需要有一部分探针2171从可调节止动器1801延伸一段距离的情况下，探针2161可以连接到瞄准系统2320并插入在可调节止动器1801内使传感器2165处于相对于髓内钉2155的一个或多个近侧界标已知的位置。在任一种情况下，然后髓内钉的一个或多个近侧界标可以使用瞄准系统2320如上所述地进行瞄准。在其它实施方式中，可以使用探针2171或探针2161在远侧孔2159之前瞄准（一个或多个）近侧界标。

现在参照图52，校准构件2340附接到界标识别器2016和髓内钉2155以用于校准瞄准系统2320。例如，如果在将髓内钉2155插入之前检查瞄准系统2320的精度并且出现错误，瞄准系统2320可以重新校准。在使用中，校准构件2340与界标识别器2016接合。然后末端2341被插入远侧孔2159内直至校准构件2340的参考部分（未示出）邻接髓内钉2155。然后瞄准系统2320的重新校准可通过与图形用户界面2326的菜单2326c交互而实现。例如，可以从菜单2326c选择“重校准”选项，其使瞄准系统2320向界标识别器2016的场生成器传递驱动信号并将从探针2171的传感器2175收到的任何电流值存储为参考值。图形用户界面2326可以显示瞄准系统2320重校准成功的指示。

现在参照图53-57，可调节止动器1801的细节被示出。可调节止动器1801包括外壳2401，所述外壳2401包括夹持构件槽2402。夹持构件2411被装在夹持构件槽2402内并受到弹簧2413偏压。夹持构件2411由销钉2415保持在外壳2401内。夹持构件2411还包括致动槽2417、连接孔2418和探针孔2419。

按钮1802包括致动杆2421和致动槽2423。致动杆2421容纳在外壳2401的孔2405内并由弹簧2425偏压而抵抗插到外壳内。组装时，致动杆2421装在夹持构件2411的致动槽2417内并由致动槽2423内的连接销钉2427保持在外壳2401内，所述连接销钉2427穿过外壳2401的开口2403并穿过夹持构件2411的连接孔2418插入到致动杆2421的致动槽2423内。在使用中，当按钮1802逆着弹簧2525的偏压受压时，连接销钉2427在致动槽2423内移动，其逆着弹簧2413推夹持构件2411以使探针能够插入到孔洞1808内并穿过探针孔2419。当探针插入且按钮1802松开时，弹簧2413和2425导致夹持构件2411抵住探针以保持探针在孔洞1808内的位置。

拇指旋轮1806被装在外壳2401的拇指旋轮槽2407内而螺栓1807穿过外壳2401的螺栓孔2409拧到拇指旋轮1806的螺纹孔2431内。螺栓1807拧到螺栓孔2431内之后，销钉2433贯穿插入拇指旋轮1806的孔2435（图56）并进到螺栓1807的槽2437（图56）内以保持螺栓1807与拇指旋轮1806接合。

现在看图58-62，可调节止动器1803的细节被示出。可调节止动器1803包括外壳2501，所述外壳2501包括夹持构件槽2502。夹持构件2511被装在夹持构件槽2502内并受到弹簧2513偏压。夹持构件2511由销钉2515保持在外壳2501内。夹持构件2511还包括致动槽2517、连接孔2518和探针孔2519。

按钮1802包括致动杆2421和致动槽2423。致动杆2421容纳在外壳2401的孔2405内并由弹簧2525偏压而抵抗插到外壳内。组装时，致动杆2421装在夹持构件2511的致动槽2517内并由致动槽2423内的连接销钉2527保持在外壳2501内，所述连接销钉2527穿过外壳2401的开口2503并穿过夹持构件2511的连接孔2418插入到致动杆2421的致动槽2423内。在使用中，当按钮1802逆着弹簧2525的偏压受压时，连接销钉2527在致动槽2423内移动，其逆着弹簧2513推夹持构件2511以使探针能够插入到孔洞1805内并穿过探针孔2519。当探针插入且按钮1802松开时，弹簧2513和2525导致夹持构件2511抵住探针以保持探针在孔洞1805内的位置。

夹持握把1804的螺纹螺栓2531拧到外壳2501的螺栓孔2509内以将可调节止动器1803固定到插入手柄。

系统校准可以在制造期间、配送后，或在即将植入植入物前完成。校准步骤与计算机辅助手术中的对准相似。需要校准可能出于不同的原因。例如，需要传感器校准可能是校正制造公差。系统可能是基于计算机辅助设计模式而设计，而校准用于将传感器相对于彼此精准地放置。处理器和控制单元可以包括生成x、y、z、俯仰、偏航和滚转偏移值的软件以将传感器设置在全局坐标系或简单地相对于彼此放置。系统可以在制造期间被制造和校准并被分配唯一标识符，例如序列号、色标、条码或rfid标记。如果系统需要重新校准，唯一标识符可以用于从本地或在网络上获取偏移值。另外，唯一标识符可用于获取其他数据，诸如髓内钉的尺寸或髓内钉和/或探针的长度。

用于识别界标的系统可以用于瞄准所植入髓内钉的隐蔽螺钉孔以外的其他目的。这包括但不限于瞄准阻挡螺钉（blockingscrew）以及对准引导销。在一个过程中，阻挡（poller）螺钉可在钉或杆外部并相切于钉或杆直接插入到骨内。目标在屏幕上被显示为钉相对侧上的两条线，例如前-后或中心-侧边，并与钉偏移一距离，例如，2.5mm。外科医生将界标识别器与由他或她希望放置锁定螺钉的解剖学侧所确定的线之一对准。其他符号或标志，例如点、舷窗或其组合可用作屏幕上显示的目标。为此，可插入髓腔内的且具有一个或多个传感器的设备可用作瞄准阻挡螺钉的装置，包括但不限于探针、渐缩器（reducer）或锥子。所示用于识别界标的系统还可用于在a-p和m-l两个平面对准或定中引导销，以将方头螺钉放在股骨钉的近侧部。该系统的一个示范实施方式可包括以相对于插入手柄和/或钻刀导引器和/或对准夹具已知取向和位置并在其内的传感器，其可移除地附接于股骨钉的近侧部。

虽然图1示出用于将第一传感器固定到植入物的凹座，但也可以使用其他结构和/或方法将这些零件固定在一起。例如，如图42中所示，可以使用变长度的探针将第一传感器放置到适当的位置。可以使用图41-42的可调节止动器1801、1803将传感器2126精确地定位在植入物30上。

虽然已经阐明了仅仅某些实施方式，但通过以上描述，本领域技术人员将会明白备选方案和变型。这些和其他备选方法被认为是等同物并在本公开和所附权利要求的精神和范围内。