CN113576665B 用于在手术中进行螺钉规划的装置、方法和系统 （马佐尔机器人有限公司）

US2019146458A1,2019.05.16述存储器包含在由所述至少一个处理器执行时基于身体内脊柱的至少一个图像生成一组可能于所述评估从所述一组可能的螺钉姿态中选择2存储器，其包含在由所述至少一个处理器执行时使得所述至少一个基于身体内脊柱的至少一个图像生成一组可能的螺钉姿态，用于基于与所述手术过程相关联的至少一个考虑因素评估每个可2.根据权利要求1所述的装置，其中所述指令包含在由所述至少一个处理器执行时使3.根据权利要求1所述的装置，其中所述指令包含在由所述至少一个处理器执行时使通过对所述脊柱的至少一个三维图像进行分割来生成所述4.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个考虑因素包含与所述手术过程的安5.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个考虑因素包含以下各项中的一个或6.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个考虑因素包含不与所述手术过程的7.根据权利要求1所述的装置，其中所述一个或多个考虑因素包含执行所述手术过程选的至少一个螺钉姿态包含所述多个螺钉中的每个螺钉的所选的9.根据权利要求8所述的装置，其中所述至少一个考虑因素涉及杆与所述多个螺钉中12.根据权利要求11所述的装置，其中对所述多个考虑因素中的至少一个考虑因素进3存储器，其包含在由所述至少一个处理器执行时使得所述至少一个基于身体内脊柱的至少一个图像生成一组可能的螺钉姿态，用于基于与所述手术过程相关联的至少一个考虑因素评估每个可将所选的至少一个螺钉姿态的指示输出到所14.根据权利要求13所述的系统，其中所述指令包含使得所述至少一个处理器进行以15.根据权利要求14所述的系统，其中所述所接收的输入包含执行所述手术过程的手16.根据权利要求13所述的系统，其中所述指令包含使得所述至少一个处理器进行以将所选的至少一个第二螺钉姿态的指示输出到所基于所述所选的至少一个第二螺钉姿态控制机18.根据权利要求17所述的系统，其中所述机械臂被控制以根据所述所选的至少一个19.根据权利要求13所述的系统，其中所述至少一个考虑因素包含涉及以下各项中的4[0001]本公开技术大体上涉及用于在例如脊柱手术之类的手术中进行螺钉规划的装置、储器包含在由所述至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器进行以下操作的指令：至少一个处理器基于所述所选的至少一个螺钉姿至少一个处理器通过对所述脊柱的至少一个三维图像进行分割来生成所述至少一个图像[0008]在本文的任何方面，其中所述至少一个考虑因素包至少一个螺钉姿态包含所述多个螺钉中的每个螺5且将所选的至少一个螺钉姿态的指示输出到所基于所述所选的至少一个第二螺钉姿态控制机械臂。[0027]本文基本上公开的任何一个或多个特征与本文基本上公开的任何一个或多个其[0028]所述方面/特征/实施例中的任一个与任何一个或多个其它方面/特征/实施例组6 合方式使用上文所阐述或下文详细描述的特征中7存储器或可以用于存储呈指令或数据结构形式的期望程序代码并且可以由计算机访问的英特尔奔腾处理器；锐龙(AMDRyzen)处理器；速龙(AMDAthlon)处理器；羿龙(AMD[0044]脊柱螺钉的机器人插入可能对影响过程可重复性和/或安全性的几个参数或考虑化采用机器人手术的学习曲线、增加过程的可预测性、限制临床并发症和/或改善手术结且基于所分割图像、上文所提及的考虑因素和/或执行或监督手术过程的外科医生的偏好8方法可对每个解决方案进行通过/不通过检查，以从可能的解决方案列表中移除无效解决方案(其中无效解决方案包含不满足最小阈值或违反手术过程的一个或多个规则的解决方述方法可包含显示每个螺钉的方案以供使用者审查和用于辅助规划用于植入解剖结构的螺钉姿态和/或执行本文所公开的一种或多种方法的一开的其它实施例的计算装置可以包括比计算装置102更[0049]计算装置102的处理器104可以是本文所描述的任何处理器或任何类似的处理处理器104可以被配置成执行存储在存储器106中的指令，所述指令可以使得处理器104使储器，或用于存储计算机可读数据和/或指令的任何其它有形的非暂时性存储器。存储器106可以存储用于完成例如本文所描述的方法200和300或任何其它方法的任何步骤的信息一个或多个转换算法124、一个或多个配准算法128和/或一个或多个螺钉规划算法132(例系统100的部分的任何其它系统或组件)。通信接口108可以包括一个或多个有线接口(例9在一些实施例中，通信接口108可用于使装置102能够与一个或多个其它处理器104或计算[0052]计算装置102还可以包括一个或多个用户界面110。用户界面110可以是或包括键提供信息的任何其它装置。用户界面110可用于例如接收关于本文所描述的任何方法的任可以使用与计算装置102的一个或多个其余组件分开容纳的用户界面110。在一些实施例界面110可位于远离计算机装置102的一个或多单独外壳中或以其它方式物理分离的传输器/发射器和接收器装置112可以提供第一图像数据和/或第一图像，并且第二成像装置112可以提供第二图像像数据两者和/或本文所描述的任何其它图像数据。成像装置112可用于生成图像数据流。[0056]导航系统118可在操作期间为外科医生和/或手术机器人提供导航。导航系统118跟踪操作室或系统100的部分或全部所在的其它房间内的一个或多个参考标记、导航跟踪跟踪成像装置112、机器人114和/或机械臂116和/或一个或多个手术工具的位置和定向112或其它源)的一个或多个图像或用于显示来自导航系统118的一个或多个摄像机或其它于恰当轨迹中和/或如何根据手术前或其它手术规划执行手术任务将工具移动到恰当轨迹如马祖(Mazor)XTM潜行版机器人引导系统。机器人114可以被配置成将成像装置112定位在一个或多个精确位置和定向，和/或将成像装置112返回到稍后时间点的同一位置和定向。机器人114可以额外地或替代地被配置成操控手术工具(无论是否基于来自导航系统118的每个机械臂116可独立于其它机械臂定位。可以在单个共享坐标空间中或在单独坐标空间[0059]机械臂116可以包括一个或多个传感器，其使得处理器104(或机器人114的处理器)能够确定机械臂(以及由机械臂保持或固定到机械臂的任何对象或元件)在空间中的精[0061]系统100或类似系统可例如用于执行本文所描述的方法200和300中的任一种的一[0062]图2描绘可用于例如辅助规划螺钉在例如脊柱之类的解剖结构中的植入的方法[0063]方法200(和/或其一个或多个步骤)可以例如由至少一个处理器执行或以其它方下文所描述的方法200的一个或多个步骤相对应。所述指令可以使得所述处理器执行一个[0064]方法200包括通过对身体内脊柱的至少一个三维图像进行分割来生成至少一个图图像进行合适的骨骼分割处理。可以进一步分析所得的分割图像以标识和标记脊柱和/或其它解剖结构的部分和/或导出关于脊柱或其它解剖结构的部分的一个或多个特征，例如所得的分割图像可以与上文所描述的信息一起显示在用户界面1[0065]方法200还包括基于脊柱的至少一个图像生成一组可能的螺钉姿态，用于在手术且连接到杆等)。步骤208可以至少部分地基于来自外科医生的实时输入和/或预编程输入[0066]在一些实施例中，外科医生或其它用户可以提出第一螺钉的姿态可能影响一个或多个其它螺钉的姿态(例如，当两个或更多个螺钉应对齐并且以的至少一个考虑因素评估每个可能的螺钉姿态(步骤212)并且基于所述评估从一组可能的螺钉姿态中选择至少一个螺钉姿态(步骤216)。步骤212和216可以在步骤208之后自动发阈值)的可能的螺钉姿态来自动将步骤208中生成的可能的螺钉姿态的数目减少到更易于其它考虑因素可以沿着数字或其它标度进行评分。在操作216中选择的螺钉姿态可以是针[0070]刮削是指例如钻头之类的用于植入螺钉的工具在操作期间从脊柱的骨骼结构上的目标植入位置(例如椎骨上的目标位置)滑动或以其它方式移开，从而对安全和/或手术面轮廓与用于植入螺钉的钻头或其它工具的尖端形成基本上90度的角以避免在螺钉植入螺钉姿态可以通过例如阻止选择具有不可接受的高刮削风险的螺钉姿态(或提供关于其的可接受的角度的范围可以是基于经验证据和/或偏好的设计参数集。在对于一组可能的螺种破坏可能有损伤神经和/或螺钉破坏部分附近的其它解剖元素的风险。影响螺钉是否破[0073]软组织压力可以指由周围的软组织在螺钉上(和/或在用于准备植入螺钉的工具考虑因素来评估一组可能的螺钉姿态可以降低工具之间或工具与解剖结构的部分之间的[0075]至少一个考虑因素可以包含能达性考虑因素，方法200可以使用所述能达性考虑钉姿态可以减少手术过程所耗费的时间，因为在步骤216中可以从选择中排除不能达到的多个螺钉之间的期望对齐来评估一组可能的螺钉姿态对于增加手术的总体成功可能是有[0080]外科医生可以在上述考虑因素的每个类别内具有偏好的子集(例如，在避免刮削如果认为避免破坏对于维持安全性和/或实现手术的期望结果很重要，则避免破坏考虑因科医生没有选择螺钉姿态的选项和/或不被允许更改将导致或可能导致破坏的所选的螺钉外部输入的情况下，所述默认设置通常防止步骤216选择导致切口大小大于默认最大尺寸这种情况下，可以根据对选择步骤216的期望影响对上述考虑因素中的一个或多个进行加全性和/或有效性松散相关的考虑因素权重更大，以便步骤216选择更可能实现安全和/或[0083]在评估期间，一个或多个考虑因素的权重可以同样应用于一组可能的螺钉姿[0085]方法200可以包含将所选的至少一个螺钉姿态的指示输出到用户界面(步骤220的螺钉姿态的视觉指示可以包含模拟将螺钉植入在步骤204中生成的分割图像上的目标植类型和大小，以及可能对用户评估所选的螺钉姿态有用的任何其它合适的信息。用户(例如，外科医生)可以使用所选的螺钉姿态的视觉指示和其它信息来评估是否应在手术过程钉姿态、拒绝所选的螺钉姿态和/或更改所选的螺钉姿态(参见图3更详细地了解螺钉姿态骤212中的更改的螺钉姿态以确定更改的螺钉姿态是否产生将使得在步骤216中从选择过指示输出到用户界面110，以向外科医生通知潜在问题和与潜在问题相关联的任何相关信可以决定继续使用更改的螺钉姿态或拒绝所选的螺钉姿态和/或更改的螺钉姿态，以提示系统从一组可能的螺钉姿态中输出另一螺钉姿态以包含为外科医生提供符合外科医生的偏好和/或外科医生对最初所选的螺钉姿态的提议法200可重新生成、重新评估和重新选择待在同一手术过程期间植入的一个或多个其它螺[0088]方法200进一步包含基于所选的至少一个螺钉姿态控制机械臂外科医生可以确定来自步骤220的所选的螺钉姿态(无论是否由外科医生更改)是手术过程的可接受的螺钉姿态，并且在用户界面110上提供输入以在手术过程期间应用所选的螺钉姿态。对于机器人辅助手术过程，可以控制机械臂116以根据所选的螺钉姿态辅助植入螺[0089]本公开涵盖方法200的实施例，所述实施例包括比上文所描述的那些步骤更多或在步骤216中所选的螺钉姿态可以存储在存储器106中并且在稍后的时间被存取以在用户[0090]图3描绘可用于例如辅助规划螺钉在例如脊柱之类的解剖结构中的植入的方法[0091]方法300(和/或其一个或多个步骤)可以例如由至少一个处理器执行或以其它方下文所描述的方法300的一个或多个步骤相对应。所述指令可以使得所述处理器执行一个[0092]如上文在图2的描述中所述的，所选的至少一个螺钉姿态可以是可供选择的许多发明构思可以继续选择并呈现与所选的至少一个第一螺钉姿态不同的至少一个第二螺钉含从外科医生或用户接收额外输入以引导方法300对螺钉姿态进行另一选择。此类额外输原因的指示、和/或对增加所选的第二螺钉姿态被批准在手术过程期间使用的可能性有用[0094]方法300还包括将所选的至少一个第二螺钉姿态的指示输出到用户界面(步骤[0095]方法300包含接收所选的至少一个第二螺钉姿态是可接受的指示(步骤316)。例如，外科医生或用户在用户界面110上指示所选的至少一个第二螺钉姿态在手术过程期间使用是可接受的。步骤316还可以包含允许外科医生在指示所选的至少一个第二螺