术中对准评估系统和方法
1.相关申请
2.本技术是在2018年12月31日提交的美国专利申请号16/237,443 的部分继续申请，其是在2018年7月3日提交的美国专利申请号 16/026,754的部分继续申请，其要求在2017年7月3日提交的美国临时专利申请号62/528,390的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
背景技术：
3.目前的工具限制了外科医生快速和准确地评估他们的患者脊柱的术中对准的能力，尤其是在矫正期间已经操纵脊柱之后。此外，大多数现有技术选项引入或依赖于过度的辐射暴露、感兴趣的解剖标志的不充分可视化以及对手术工作流程的冗长中断。
4.因此，需要新的系统和方法来分析和提供患者的脊柱对准信息和治疗装置数据。理想地，该方法应当包括获得初始患者数据，以及采集脊柱对准轮廓信息，评估患者的局部解剖特征，以及获得解剖区域数据。该系统和方法应当包括分析局部解剖结构和治疗设备位置和轮廓，从而产生包括局部解剖结构分析和治疗设备轮廓数据的显示的输出。
技术实现要素：
5.一些实施例包括一种系统，该系统包括至少一个动态参考系(drf)，该至少一个动态参考系被配置为使得drf的任何固定或移动部分或者耦合到drf的任何组件或部件可以使用多个可跟踪标记在3d空间中被配准。在一些实施例中，多个可跟踪标记包括至少一个可移动或可触发标记。一些实施方式包括至少一个用户致动触发器或致动器，其耦合至至少一个可移动或可触发标记物，其可以触发或致动至少一个可移动或可触发标记物。一些进一步的实施例包括至少一个3d跟踪照相机或成像系统，其被配置为跟踪多个可跟踪标记中的一个或多个。在一些实施例中，该系统包括处理器和耦合到该处理器的存储器，其中该存储器存储可由该处理器执行以跟踪该多个可跟踪标记中的一个或多个3d坐标的指令。
6.一些另外的实施例包括一种分析和提供脊柱对准解剖信息和治疗装置数据的方法，包括获得初始患者数据、采集对准轮廓信息、评估局部解剖特征、获得解剖区域数据、分析局部解剖、分析治疗装置位置和轮廓、和/或在显示器上输出局部解剖分析和治疗装置轮廓数据。
7.一些另外的实施例包括解剖标记或跟踪系统，其包括下基准对准组件和互补的上基准对准组件。在一些实施例中，所述下部基准对准组件被构造成联接到解剖结构，并且所述上部基准对准组件被构造成使用所述下部基准对准组件和所述上部基准对准组件的至少一个特性来对准到所述下部基准组件的至少一部分。
8.一些实施例包括不透射线的标记，所述不透射线的标记被配置成使用x射线源或成像器视觉上可观察到，其中所述不透射线的标记至少部分地嵌入所述下基准对准组件和互补的上基准对准组件中的至少一个中。
9.在一些实施例中，所述至少一个特征包括至少一个磁体。在一些实施例中，所述至
少一个特征包括至少一个突起，所述至少一个突起被构造成至少部分地插入至少一个配合孔或与至少一个配合孔配合。在一些实施例中，所述至少一个突起包括从所述下基准对准组件的配合表面延伸的至少一个突起。在一些进一步的实施例中，至少一个配合孔定位成穿过上基准对准组件的配合表面。
10.在本发明的一些实施例中，下部基准对准组件和互补的上部基准对准组件被构造成至少部分地对准并通过手术布或手术巾连接在接口处，其中，该接口包括定位在下部基准对准组件和互补的上部基准对准组件的至少一部分之间的手术布或手术巾的至少一部分。
11.在一些进一步的实施方式中，上基准对准组件包括定位在上表面中的至少一个凹槽，其中至少一个凹槽被配置成由跟踪探针跟踪以确定系统的唯一身份以及解释其在空间中的位置和姿态。
12.在一些实施例中，至少一个凹槽包括被配置为容纳和/或引导跟踪探针的“z”形几何结构。在一些进一步的实施例中，所述至少一个凹槽包括倾斜的下倾面，所述倾斜的下倾面被配置成便于用户从上基准对准组件的上表面的上表面向下到放置系统的身体表面来追踪探针。
13.在一些实施例中，所述下基准对准组件被配置和布置成粘附到皮肤表面。在一些另外的实施例中，下基准对准组件和/或上基准对准组件可以包括指示用户应当如何定位系统的引导件。在一些实施例中，所述引导包括指示位置或取向的箭头形状。在系统的一些实施例中，不透射线标记包括相对于彼此定位的三个或更多个标记，以使得能够计算3d姿态信息。
14.一些另外的实施例包括跟踪探针，所述跟踪探针被配置成联接到所述上基准对准组件的至少一部分。在一些实施例中，跟踪探针被配置成耦合到上基准对准组件的至少一个凹槽，以确定系统的唯一身份以及解释其在空间中的位置和姿态。
15.一些实施例包括一种跟踪系统，该跟踪系统包括下部基准对准组件和互补的上部基准对准组件，其中下部基准对准组件被配置成联接到解剖结构，并且上部基准对准组件被配置成使用下部基准对准组件和上部基准对准组件的至少一个特性来对准到下部基准组件的至少一部分。在一些进一步的实施例中，不透射线的标记物被配置成使用x 射线源或成像器在视觉上可观察到，并且不透射线的标记物至少部分地嵌入在下基准对准组件和互补的上基准对准组件中的至少一个中。一些实施例还包括至少一个跟踪探针组件，其被配置成耦合到上基准对准组件的至少一部分，以及至少一个凹槽，其定位在上基准对准组件中。在一些实施例中，至少一个凹槽被配置为由至少一个跟踪探针组件跟踪，以确定系统的唯一身份以及解释其在空间中的位置和姿态。
16.在跟踪系统的一些实施例中，至少一个特性包括至少一个磁体。在跟踪系统的一些实施例中，至少一个特性包括至少一个突起，所述至少一个突起被构造成至少部分地插入至少一个配合孔或与至少一个配合孔配合，其中至少一个突起从下基准对准组件的配合表面延伸，并且至少一个配合孔被定位成穿过上基准对准组件的配合表面。
17.跟踪系统的一些实施例包括至少一个凹槽，该凹槽包括被配置为容纳和/或引导跟踪探针的“z”形几何形状。在一些实施例中，所述至少一个凹槽包括倾斜的下倾部，所述倾斜的下倾部被配置成便于用户从所述上基准对准组件的上表面的上表面向下到至少所
述下基准对准组件被放置到其上的身体表面来追踪探针。
18.一些实施例包括一种跟踪系统，该跟踪系统包括跟踪探针组件，该跟踪探针组件包括具有可按压滑动轴尖的探针轴和在探针轴的一端具有可跟踪移动杂散标记的支架，以及在探针轴的相对端的多个深度挡块。此外，一些实施例包括动态参考系，该动态参考系联接到与安装件相邻的探头轴。
19.一些实施例还包括至少一个限深器基准。在一些实施例中，多个深度止挡包括一系列同心定向的、直径变化的突起。在一些实施例中，多个深度止挡中的一个或多个被构造成致动可按压滑动轴尖端。此外，在一些实施例中，多个深度止挡中的一个或多个被配置为当被压向具有特定内径的深度止挡基准时致动可按压滑动轴尖端，该致动被配置为提供可跟踪移动杂散标记件的可识别偏转。
20.在一些实施例中，探针轴是弹簧加载的。在一些实施例中，动态参考帧包括至少一个跟踪标记。在一些实施例中，动态参考系包括四个跟踪标记，其中四个跟踪标记中的两个延伸到探针轴的一侧，并且四个跟踪标记中的两个延伸到探针轴的相对侧。一些实施例还包括非对称突出的挤出部，所述非对称突出的挤出部被构造成与限深器基准的对应狭槽接合。
21.在本发明的一些实施例中，非对称突出挤压件与限深器基准的相应狭槽的接合可使系统能够配准限深器基准的坐标轴的独特取向，和/ 或检测限深器基准在一次或多次配准之间如何在3d空间中旋转和平移。
22.一些另外的实施例包括基准组件，该基准组件包括下部基准对准组件和互补的上部基准对准组件，其中下部基准对准组件被构造成联接到解剖结构，并且上部基准对准组件被构造成使用下部基准对准组件和上部基准对准组件的至少一个特性来对准到下部基准组件的至少一部分。在一些实施例中，所述至少一个凹槽定位在上基准对准组件中，并且所述至少一个凹槽被配置成由跟踪探针跟踪以确定系统的唯一身份以及解释其在空间中的位置和姿态。
23.在一些实施例中，跟踪系统包括不透射线的标记，所述不透射线的标记被配置成使用x射线源或成像器在视觉上可观察到，其中所述不透射线的标记至少部分地嵌入在下基准对准组件和互补的上基准对准组件中的至少一个中。在一些实施例中，所述至少一个特征包括至少一个磁体。在一些实施例中，所述至少一个特征包括至少一个突起，所述至少一个突起被构造成至少部分地插入到至少一个配合孔中或与至少一个配合孔配合，并且所述至少一个突起从所述下基准对准组件的配合表面延伸，并且进一步地，所述至少一个配合孔被定位成穿过所述上基准对准组件的配合表面。
24.一些实施例包括一种跟踪系统，该跟踪系统包括跟踪探针组件，该跟踪探针组件包括具有可按压滑动轴尖的探针轴和在探针轴的一端具有可跟踪移动杂散标记的支架，以及在探针轴的相对端的多个深度挡块。此外，一些实施例包括动态参考框架，其联接到邻近安装件的探针轴，以及下部基准对准组件和互补的上部基准对准组件。在一些实施例中，所述下部基准对准组件被构造成联接到解剖结构，并且所述上部基准对准组件被构造成使用所述下部基准对准组件和所述上部基准对准组件的嵌入或联接元件来对准到所述下部基准组件的至少一部分。此外，一些实施例包括定位在上基准对准组件中的至少一个凹槽，其中至少一个凹槽被配置成由跟踪探针组件跟踪。此外，跟踪系统的一些实施例还包括不透
射线的标记，所述不透射线的标记被配置成使用x射线源或成像器在视觉上可观察到，并且其中不透射线的标记至少部分地嵌入在下基准对准组件和互补的上基准对准组件中的至少一个中。在一些实施例中，所述至少一个嵌入或耦合的元件包括至少一个磁体。在一些实施例中，所述至少一个嵌入或联接元件包括至少一个突起，所述至少一个突起被构造成至少部分地插入至少一个配合孔或与至少一个配合孔配合，其中所述至少一个突起从所述下基准对准组件的配合表面延伸，并且所述至少一个配合孔被定位成穿过所述上基准对准组件的配合表面。
25.一些实施例包括标记系统，该标记系统包括下部基准对准组件和互补的上部基准对准组件，其中下部基准对准组件被配置成联接到解剖结构，并且上部基准对准组件被配置成对准到下部基准组件的至少一部分，并且不透射线的标记被配置成使用x射线源或成像器是视觉上可观察的，并且从互补的上部基准对准组件延伸。
26.在一些实施例中，所述不透射线标记包括三个不透射线标记。在一些另外的实施例中，不透射线标记物定位在上基准对准组件的拐角上。在一些实施例中，下基准对准组件/或互补的上基准对准组件包括狭槽。在一些另外的实施方式中，上基准对准组件的上表面包括构造成由跟踪探针轴或末端探测的凹陷或轮廓。
27.在一些实施例中，所述下基准对准组件和所述互补的上基准对准组件被构造成通过手术布或手术巾在接口处至少部分地对准和联接，其中所述接口包括定位在所述下基准对准组件和所述互补的上基准对准组件的至少一部分之间的所述手术布或手术巾的至少一部分。
28.一些实施例还包括跟踪探针组件，其包括探针轴和至少一个耦合的动态参考系，该动态参考系包括光学可跟踪标记。
29.一些实施例包括一种解剖分析方法，其包括提供至少一个可跟踪手术工具，所述可跟踪手术工具包括工具动态参考系和至少一个可跟踪标记，其中所述至少一个可跟踪手术工具被配置成使得所述至少一个可跟踪手术工具的任何固定或移动部分能够在3d空间中被配准。在一些实施例中，该方法包括提供至少一个3d跟踪照相机或成像系统，其被配置为跟踪至少一个可跟踪标记。在一些实施例中，该方法包括提供拓扑光学表面配准系统。在一些实施例中，该方法包括提供联接到患者的至少一部分的可延展轮廓元件。在一些实施例中，所述方法包括提供机电3d跟踪系统，其中所述机电3d跟踪提供包括至少一个物理耦合探头的系统，其中所述至少一个物理耦合探头被配置成在耦合到所述可延展轮廓元件和/或患者的至少一部分的同时在3d空间中被跟踪，并且跟踪患者的解剖结构的至少一部分。在一些实施方式中，该方法包括在患者的手术部位内部或外部配准一个或多个基准标记的位置。在一些另外的实施例中，该方法包括使用可延展轮廓元件配准患者的至少一部分的轮廓。在一些实施方案中，所述方法包括提供处理器和连接到所述处理器的存储器，其中所述存储器存储解剖结构轮廓测量指令，所述解剖结构轮廓测量指令可由所述处理器执行以追踪所述基准标记中的一个或多个的3d坐标。在一些实施例中，可由处理器执行的指令包括在显示器上输出患者的至少一部分的解剖成像分析，以及由机电3d跟踪系统配准的一个或多个解剖界标，所述解剖界标在位置和取向上被调整到配准的轮廓。
30.本发明的一些实施例包括可跟踪探针组件，其包括耦合或集成到探针轴的可跟踪动态参考系，其中该动态参考系包括至少一个标记。一些实施例包括联接到用户可触发组
件的用户可致动标记，所述用户可触发组件包括触发器和从所述探针轴延伸的至少一个探针末端。
31.在一些实施例中，触发器包括位于可枢转臂的一端处的可按压突片，其中用户可致动标记联接到可枢转臂的相对端，可枢转臂被构造和布置成使得用户可致动标记能够旋转。在一些进一步的实施方式中，所述触发器包括安装到可旋转触发臂的延伸部的触发器突片，其中所述用户可致动标记联接到所述可旋转触发臂的相对端，并且被构造和布置成在由所述触发器突片的用户致动之后所述触发臂的角位移确定的弧形路径中旋转。
32.在一些实施例中，用户可触发组件包括联接到可滑动轴的双连杆臂连杆，其中用户可致动标记联接到可滑动轴，并且被构造和布置成当双连杆臂连杆通过触发器的用户致动而被致动时，能够实现与探针轴同轴的用户可致动标记的运动。
33.一些实施例包括可跟踪滑动件组件，该可跟踪滑动件组件包括手柄和杆接合组件，该手柄包括从一端延伸的动态参考系安装臂，该杆接合组件位于相对端，该杆接合组件被配置成沿着可植入杆的表面滑动。一些实施例进一步包括动态参考系(drf)，其耦合到所述动态参考系安装臂或经配置以耦合到所述动态参考系安装臂上。一些实施例包括可跟踪的端帽组件，其包括杆安装组件和动态参考系，该杆安装组件可接合并固定可植入杆的一端，该动态参考系包括可跟踪的标记。
34.在一些实施例中，所述系统还包括被配置成跟踪所述至少一个可跟踪标记的3d跟踪照相机或成像系统，以及处理器和耦合到所述处理器的存储器，其中所述存储器存储解剖结构轮廓测量指令，所述解剖结构轮廓测量指令可由所述处理器执行以跟踪至少一个固定或移动标记的3d坐标，并且在显示器上输出患者的至少一部分的解剖结构成像分析以及所述可植入杆的一个或多个解剖结构界标和配准轮廓。
35.一些实施例包括可跟踪杆弯曲器组件，该可跟踪杆弯曲器组件包括滚子组件，该滚子组件包括布置在一对可旋转手柄上的三个滚子和至少一个可跟踪标记，其中滚子组件可夹持可植入杆的表面、沿可植入杆的表面滑动和/或弯曲可植入杆。一些实施例包括可跟踪的端帽组件，其包括杆安装组件和动态参考系，该杆安装组件可接合并固定可植入杆的一端，该动态参考系包括可跟踪的标记。在一些实施例中，至少一个手柄包括耦合的动态参考系，该动态参考系包括至少一个可追踪标记。一些进一步的实施例包括被配置为跟踪至少一个可跟踪标记的3d跟踪照相机或成像系统、处理器和耦合到处理器的存储器，其中存储器存储可由处理器执行的解剖结构轮廓测量指令。在一些实施例中，指令操作一种方法，该方法包括跟踪至少一个固定或移动标记的3d坐标，并且在显示器上输出患者的至少一部分的解剖成像分析、可植入杆的一个或多个解剖界标和配准轮廓，并且显示可植入杆的弯曲的图示。
36.一些实施例包括一种组件，该组件包括可调节支架，该可调节支架包括在一端的固定肩部和在相对端的可调节通道，其中可调节通道至少部分地延伸到固定肩部。此外，一些实施例包括从固定肩部延伸的第一侧臂和从可调节通道延伸的第二侧臂，其中第一和第二侧臂每个都被构造成与椎弓根螺钉联接。在一些实施例中，第二侧臂被配置和布置成在可调节通道中可移动，使得第一和第二侧臂之间的距离能够被调节。一些进一步的实施例包括从可调节支架延伸的手柄，以及耦合到手柄的至少一个动态参考系(drf)，其中drf包括至少一个可跟踪标记。
37.一些实施例包括一种系统，该系统包括组件，该组件包括可调节支架，该可调节支架包括在一端的固定肩部和在相对端的可调节通道，其中可调节通道至少部分地延伸到固定肩部。一些进一步的实施例包括从固定肩部延伸的第一侧臂，和从可调节通道延伸的第二侧臂，其中第一和第二侧臂每个都被构造成联接到椎弓根螺钉。一些实施例包括从可调节支架延伸的手柄，以及联接到手柄的至少一个动态参考系 (drf)，其中drf包括至少一个可跟踪标记，并且其中第二侧臂被配置和布置成在可调节通道中可移动，从而使得第一和第二侧臂之间的距离能够被调节。此外，一些实施例包括被配置为跟踪至少一个可跟踪标记的至少一个3d跟踪照相机或成像系统，以及处理器和耦合到处理器的存储器。在一些实施例中，存储器存储可由处理器执行的指令，以跟踪一个或多个可跟踪标记的3d坐标，并在显示器上输出患者的至少一部分的解剖成像分析，以及基于3d坐标的组件的至少一部分的表示和一个或多个解剖界标。
38.一些实施例包括基准系统，该基准系统包括探针组件，该探针组件包括联接或集成到探针轴的可跟踪动态参考系。一些实施例包括具有可跟踪标记的可移动柱，该可移动柱可滑动地定位在探针轴中。一些实施例包括至少一个探头尖端挤出突片，其被配置和布置成接合可植入配合螺钉的配合部分。一些实施例包括弹簧加载柱塞，其可移动地定位在探针轴中，并且被配置成抵靠配合螺杆的表面致动，将具有可跟踪标记物的可移动柱升高到由探针组件与配合螺杆的配合限定的触发状态。
39.本发明的一些实施例包括一种组件，该组件包括可调节支架，该可调节支架包括在一端的固定肩部和在相对端的可调节通道，其中可调节通道至少部分地延伸到固定肩部，以及从固定肩部延伸的第一侧臂和从可调节通道延伸的第二侧臂，第一和第二侧臂每个都被配置为与椎弓根螺钉耦合。一些另外的实施例包括至少一个可调节的螺钉接口，其从第一侧臂和第二侧臂中的至少一个延伸，并且包括工具配合尖端，该工具配合尖端被配置成接合包括限深器的螺钉配合附件，并且其中第二侧臂被配置和布置成在可调节的通道中可移动，使得第一和第二侧臂之间的距离能够被调节。
40.一些实施例还包括从可调节支架延伸的手柄，以及耦合到手柄的至少一个动态参考系(drf)，其中drf包括至少一个可跟踪标记。
41.在一些实施例中，该系统包括组件，该组件包括可调节支架，该可调节支架包括在一端的固定肩部和在相对端的可调节通道，其中可调节通道至少部分地延伸到固定肩部，以及从固定肩部延伸的第一侧臂，并且进一步地，从可调节通道延伸的第二侧臂，第一和第二侧臂每个都被配置为与椎弓根螺钉耦合。一些实施例包括从第一侧臂和第二侧臂中的至少一个延伸的至少一个可调节螺钉接口，其中至少一个可调节螺钉接口包括工具配合尖端，该工具配合尖端被配置为接合包括限深器的螺钉配合附件。此外，一些实施例包括从可调节支架延伸的手柄，以及耦合到手柄的至少一个动态参考系(drf)，其中drf包括至少一个可跟踪标记。在一些实施例中，第二侧臂被配置和布置成在可调节通道中可移动，使得第一和第二侧臂之间的距离能够被调节。此外，一些实施例包括提供至少一个3d跟踪照相机或成像系统，其被配置为跟踪至少一个可跟踪标记，以及处理器和耦合到处理器的存储器。在一些实施例中，存储器存储可由处理器执行的指令，以跟踪一个或多个可跟踪标记的3d坐标，并在显示器上输出患者的至少一部分的解剖成像分析，以及基于3d坐标的组件的至少一部分的表示和一个或多个解剖界标。
42.一些实施例包括一种方法，该方法包括从患者采集至少一个x射线图像，其中患者被定位成具有至少一个动态参考系和至少一个可追踪标记，所述至少一个可追踪标记使得患者的任何部分能够在3d空间中被配准并且使得所采集的x射线图像的任何部分包括至少一个追踪 3d坐标。此外，该方法包括根据至少一个x射线图像和至少一个跟踪的3d坐标计算患者的至少一部分的位置和取向。此外，该方法包括计算至少一个x射线图像的3d坐标并将其缩放到体模模型。此外，该方法包括将3d坐标变换为幻像模型的笛卡尔坐标。此外，该方法包括提供包括至少一个动态参考系的体模模型安装组件。此外，该方法包括基于笛卡尔坐标系中的一个或多个和至少一个动态参考系的位置将体模模型的至少一部分定位到体模模型安装组件上。
43.一些实施例包括3d可跟踪探针系统，其包括探针组件，该探针组件包括耦合或集成到探针轴的可跟踪动态参考系，其中该动态参考系包括至少一个标记。一些实施例包括：用户可致动标记，其耦合到用户可触发组件，所述用户可触发组件包括触发器和从所述探头轴延伸的至少一个探头尖端；以及至少一个3d跟踪相机或成像系统，其被配置为跟踪所述至少一个可跟踪标记。一些实施例包括处理器和耦合到处理器的存储器，其中存储器存储可由处理器执行以跟踪一个或多个可跟踪标志物的3d坐标并计算探头组件的3d位置和姿态的指令。
44.在一些实施例中，触发器包括位于可枢转臂的一端处的可按压突片，其中用户可致动标记联接到可枢转臂的相对端，可枢转臂被构造和布置成使得用户可致动标记能够旋转。
45.在一些实施例中，所述触发器包括安装到可旋转触发臂的延伸部的触发器突片，其中所述用户可致动标记联接到所述可旋转触发臂的相对端，并且被配置和布置成在所述触发器突片的用户致动之后在由所述触发臂的角位移确定的弧形路径中旋转。
46.在一些实施例中，用户可触发组件包括联接到可滑动轴的双连杆臂连杆，其中用户可致动标记联接到可滑动轴，并且被构造和布置成当双连杆臂连杆通过触发器的用户致动而被致动时，能够实现与探针轴同轴的用户可致动标记的运动。
47.一些实施例包括一种探针组件，该探针组件包括探针轴，该探针轴包括靠近探针轴的一端的一个或多个同轴深度止挡以及靠近探针轴的相对端集成或联接的可跟踪动态参考系，其中同轴深度止挡中的一个或多个构造成与一个或多个深度止挡基准联接或配合。一些进一步的实施例包括可移动轴，其至少部分地可滑动地定位在所述探头轴内，其中所述可移动轴包括在一端的探头尖端和在相对端的可跟踪标记。
48.在一些实施例中，所述探针组件被配置和布置成使得在使用期间，所述探针尖端与身体表面的耦合与所述可移动轴的移动包括所述可跟踪标记远离所述身体移动到由所述一个或多个限深基准点确定的距离。在一些另外的实施例中，同轴深度止挡中的一个或多个包括对准突出部，该对准突出部被构造和布置成与一个或多个深度止挡基准点的互补狭槽、腔体或可接收狭槽、腔体或腔体配合、互锁或联接。
49.一些实施例包括一种系统，该系统包括可跟踪的手术工具，该可跟踪的手术工具包括工具动态参考系和至少一个可跟踪的标记，其中，可跟踪的手术工具被构造成使得可跟踪的手术工具的任何固定或移动部分能够在3d空间中被配准。一些实施例包括处理器和耦合到处理器的存储器，其中存储器存储由处理器执行的指令，以从患者采集至少一个x射
线图像，其中发射器和检测器的位置和姿态是已知的或确定的，并且使用至少一个x射线成像器安装的动态参考系，确定耦合到处理器的x射线成像器的锥形成像体积。此外，在一些实施例中，存储器存储由处理器执行的指令，以记录可追踪手术工具的姿态，并且响应于可追踪手术工具在锥形成像容积中的计算位置，在外部显示器或装置上视觉显示可追踪手术工具在显示在外部显示器或装置上的x 射线图像的至少一部分上的成比例投影。
50.一些实施例包括可跟踪探头，该可跟踪探头包括至少一个可跟踪动态参考系(drf)和至少一个可移动可跟踪标记，该至少一个drf包括至少一个可跟踪标记，该至少一个可移动可跟踪标记耦合到该drf。一些实施例包括从drf延伸的配合突出部，所述配合突出部包括配合槽或配合腔。一些实施例包括至少一个探针延伸部，其包括配合元件，其中所述配合元件被配置成用于插入和/或滑动到所述配合槽或腔中。
51.在一些实施例中，至少一个可移动可跟踪标记物被定位成耦合到配合突出部的可滑动插入件。在一些实施例中，该至少一个可移动可跟踪标记是弹簧加载的，其中该至少一个可移动可跟踪标记的移动由该弹簧加载来控制。
52.一些实施例包括基准贴片，该基准贴片包括身体表面可安装物品，该身体表面可安装物品包括布置在多个不透射线的网格线之间的多个不透射线的标记。在一些实施方式中，不透射线的标记包括颜色或灰色阴影、字母、数字、符号和图标中的至少一种。一些实施例还包括至少部分地覆盖身体表面可安装物品的一侧的粘合剂，所述一侧是旨在用于联接到身体表面的一侧。一些实施例还包括至少一个不透射线的衬里，所述至少一个不透射线的衬里至少部分地匹配所述多个不透射线的标记中的一个或多个。
53.一些实施例包括一种探针组件，该探针组件包括可跟踪探针和杆定心叉，该可跟踪探针包括集成或耦合到该探针的第一端的可跟踪动态参考系，该杆定心叉定位在该探针的第二端，该杆定心叉包括被配置成接合可植入或植入杆的分叉结构。一些实施例包括至少部分地定位在探头内的可压下轴，其中可压下轴包括在一端处的探头尖端和在相对端处的可追踪标记。
54.一些实施例包括邻近探针的第一端部定位的可调节深度止挡，其中可调节深度止挡被构造成控制可压下轴和探针末端的最大延伸。一些实施例包括至少一个轴引导件，所述轴引导件被构造成防止所述可压下轴的旋转；
55.一些实施例还包括联接到探针的第一端部的弹簧组件，其中弹簧组件被构造成弹簧加载可压下轴。在一些实施例中，所述可跟踪动态参考系包括至少一个耦合的可跟踪标记。
56.一些实施例包括机电3d跟踪系统，其包括可延伸绳系统和两个或更多个球窝组件，可延伸绳系统包括可从线轴缩回或延伸的两个或更多个可延伸绳，其中每个可延伸绳从球窝组件延伸。此外，一些实施例包括至少一个位置或运动传感器，其被配置用于测量每个球窝组件的位置或运动，以及至少一个传感器，其被配置用于确定每个可延伸绳索的延伸长度。一些实施例包括数据采集系统，该数据采集系统被构造成从至少一个位置或运动传感器和至少一个传感器接收传感器数据，并且计算联接到可伸缩线的探针的至少一部分的运动和/或至少一个3d坐标。
57.一些实施例包括植入杆操纵器，所述植入杆操纵器包括手柄和定位成从所述手柄的第一端延伸的动态跟踪框架，其中所述动态跟踪框架包括至少一个可跟踪的标记。一些
实施方式包括杆接口头，该杆接口头定位成从与第一端相对的手柄的第二端延伸，其中杆接口头包括构造成联接到可植入杆或植入杆的表面的凹形表面。此外，一些实施例包括定位成延伸穿过杆接口头的可移动滑动末端。在一些实施例中，所述可移动滑动尖端耦合到弹簧加载的所述可压下轴。
58.一些实施例还包括耦合到可移动滑动尖端的可移动可跟踪标记，其中可移动可跟踪标记相对于手柄第一端的位置取决于耦合到杆接口头的杆和杆接口头中的可移动滑动尖端的位置中的至少一个。
59.一些实施例包括一种方法，该方法包括将可跟踪探针定位成与患者的解剖对准成直线和/或平行，以及触发可跟踪探针以传达参考平面初始化。此外，在一些实施例中，该方法包括计算动态参考系的3d 姿态，其类似于患者的解剖平面，并且配准三个或多个点以建立解剖平面，在该解剖平面上投影所采集的数据。
60.在所述方法的一些实施例中，所述动态参考系被附接到所述患者。在所述方法的一些实施例中，所述动态参考系耦合到手术台或邻近表面，其中所述动态参考系邻近所述患者。
61.一些实施例包括分析和提供患者的脊柱对准信息和治疗装置数据的方法。在一些实施例中，该方法可包括获得初始患者数据，以及采集脊柱对齐轮廓信息。在一些实施例中，该方法可以包括评估患者的局部解剖特征，以及获得解剖区域数据。在一些实施方案中，该方法可以包括分析所定位的解剖结构和治疗装置的位置和轮廓。在一些实施例中，该方法可以在显示器上输出局部解剖分析和治疗设备轮廓描绘数据。
附图说明
62.图1示出了根据本发明的一些实施方式的用于评估脊柱对准、局部解剖生物力学、杆轮廓和杆的主动轮廓描绘以及各种输出的基准初始化和交互式显示的系统。
63.图2a示出了根据本发明的一些实施例的身体表面可安装基准片的表示。
64.图2b显示了图2a的基准补片的辐射不透成分，如在根据本发明的一些实施例应用了补片的患者的x射线图像上将可见。
65.图3a显示了根据本发明的一些实施例的具有固定到骨的骨安装基准的椎骨。
66.图3b示出了根据本发明的一些实施方式的具有骨安装基准和用于联接到骨安装基准的顶部基准的椎骨的装配图。
67.图3c示出了根据本发明的一些实施例的具有与顶部基准耦合的骨安装基准的椎骨。
68.图4a示出了根据本发明的一些实施例的用于当患者的后部皮肤俯卧定位在手术台上时将皮肤表面安装基准应用于患者的后部皮肤的组装或操作过程。
69.图4b示出了根据本发明的一些实施例的应用于解剖模型的皮肤基准的样本横向射线照片。
70.图4c示出了根据本发明的一些实施例的具有注释向量的图4b的样本横向射线照片。
71.图4d示出了根据本发明的一些实施例的一种基于c型臂的支架，其为一种可以用于图像采集和基准标记的后续初始化的x射线成像系统。
72.图4e示出根据本发明的一些实施例的来自与图4a和4b不同的成像角度的脊柱-基准对的样本x射线图像。
73.图4f示出根据本发明的一些实施例的包括注释向量的图4e的样本x射线图像。
74.图4g示出了根据本发明的一些实施例的相对于基准原点的3d轴，基于输入或计算的每个x射线图像平面之间的角度，在2d x射线的每一个上绘制的位移矢量能够被添加到该基准原点上。
75.图4h示出了根据本发明的一些实施方式的在3d跟踪摄像机坐标中定位基准的系统和方法。
76.图4i显示了根据本发明的一些实施方式的3d采集系统的轴，其中如图4h所示，基准的唯一位置和姿态与该轴配准。
77.图5a示出了根据本发明一些实施例的光学跟踪系统。
78.图5b示出了根据本发明的一些实施例的配备有跟踪动态参考系的超声探头。
79.图5c示出了根据本发明的一些实施例的覆盖椎骨的横截面视图的患者皮肤表面的组装或过程视图，作为可以被配准到皮肤安装基准的骨解剖结构的特定区域的表示。
80.图6a示出了根据本发明的一些实施例的用于施加皮肤安装基准及其相关联的在盖布基准上的组装图或过程图。
81.图6b示出了根据本发明的一些实施例的皮肤安装基准及其相关联的覆盖消毒盖布的配合基准的组装视图。
82.图6c示出了根据本发明的一些实施例的皮肤安装基准，其应用于在手术部位之外但是位于期望知道其在3d跟踪坐标内的位置的下层解剖结构的区域上的区域中的解剖体模。
83.图6d示出了根据本发明的一些实施例的皮肤安装基准，其与手术单/毛巾上的其手术单基准配合。
84.图7示出了根据本发明一些实施例的基准的组装图。
85.图8示出了根据本发明一些实施例的基准的组装图。
86.图9a示出了根据本发明的一些实施例的具有匹配的顶表面基准的组装的皮肤表面基准。
87.图9b示出了根据本发明一些实施方式的图9a的基准的组装图。
88.图10a示出了根据本发明一些实施例的配备有基本刚性附接的可跟踪动态参照系的3d可跟踪探针。
89.图10b示出了根据本发明一些实施例的图10a的探针的致动尖端和可变高度选择深度止挡的特写透视图。
90.图10c示出了根据本发明的一些实施例的设计成与图10a-10b的探针配合的插座。
91.图10d示出了根据本发明的一些实施例的与图10c的特定插座配合的图10a的探针。
92.图10e示出了根据本发明的一些实施例的与插座配合的图10a的探头，该插座被设计成与探头的不同于图10d所示的高度选择器配合。
93.图10f示出了根据本发明一些实施例的探针的一部分的组装图。
94.图10g示出了根据本发明一些实施例的图10f的探针的部分组装视图。
95.图11a示出了根据本发明的一些实施例的与包含三个或更多个被跟踪的标记物的盖布上基准配合的皮肤表面基准的顶部透视组装图。
96.图11b示出了根据本发明一些实施方式的图11a的基准的侧面透视装配图。
97.图12示出了根据本发明一些实施例的被跟踪的动态参考帧的表示。
98.图13示出了根据本发明的一些实施例的脊柱的样本横截面ct扫描视图。
99.图14a示出了根据本发明的一些实施例的配备有被跟踪的动态参考系的工具。
100.图14b-14c示出了根据本发明的一些实施例的不同布置的图14a 的工具。
101.图15a-15c示出了根据本发明的一些实施例的在各种配置中配备有跟踪动态参考系(drf)的探头。
102.图16示出了根据本发明的一些实施例的旋转编码器。
103.图17a示出了根据本发明一些实施例的与图16的编码器一起使用的滑轮-齿轮系统。
104.图17b示出了根据本发明的一些实施方式的图17a的滑轮-齿轮系统的齿轮。
105.图18a示出了根据本发明的一些实施例的用于图17的滑轮-齿轮系统的绳索线轴的透视图。
106.图18b示出了根据本发明的一些实施例的用于图17的滑轮-齿轮系统的绳索线轴的侧视图。
107.图19a-19c示出了根据本发明的一些实施方式的图23a的3d跟踪系统的球组件。
108.图19d-19e示出了根据本发明一些实施方式的图23a的3d跟踪系统的球窝组件。
109.图20示出了根据本发明的一些实施方式的3d跟踪系统的探头。
110.图20a-20e示出了根据本发明一些实施例的图20的探针的部件的视图。
111.图21a-21b示出了根据本发明的一些实施方式的包括耦合到绳索固定点的探头的3d跟踪系统的组件。
112.图22示出了根据本发明的一些实施方式的能够进行3d跟踪探头的示例系统。
113.图23a示出了根据本发明的一些实施方式的示例3d跟踪系统。
114.图23b示出了根据本发明的一些实施方式的外壳中的3d跟踪系统。
115.图23c示出了根据本发明一些实施方式的图23b的3d跟踪系统的分解组装图。
116.图24-26示出了根据本发明的一些实施例的能够进行探头的3d跟踪的系统。
117.图27a-27d包括根据本发明一些实施例的3d跟踪方法的表示。
118.图28a示出了根据本发明的一些实施方式的示例3d跟踪系统。
119.图28b示出了根据本发明的一些实施例的被配置用于操作和处理系统的组件的计算机系统。
120.图29a-29b示出了根据本发明的一些实施例的配备有跟踪的动态参考系的螺钉头对准螺丝刀。
121.图29c示出了根据本发明的一些实施例的图29a-29b的螺丝刀头和螺丝刀的可压下的末端的特写透视图。
122.图29d示出了根据本发明的一些实施例的螺丝刀-螺钉接口的横截面视图。
123.图30a示出了根据本发明的一些实施方式的3d跟踪照相机系统。
124.图30b包括根据本发明一些实施例的被跟踪的参考帧的图像。
125.图31示出了根据本发明的一些实施方式的安装在身体上的3d跟踪相机。
126.图32显示了根据本发明一些实施方式的解释脊柱后部元件轮廓的方法。
127.图33a示出了根据本发明一些实施例的椎弓根螺钉。
128.图33b示出了根据本发明一些实施例的椎弓根螺钉。
129.图33c示出了根据本发明一些实施方式的与多轴向郁金香形头部配合的椎弓根螺钉。
130.图33d显示了根据本发明一些实施方式的设计成与图33b的蒂螺钉连接的工具。
131.图33e示出了根据本发明一些实施例的图33d的工具和图33c的螺钉之间的联接的视图。
132.图33f示出了根据本发明的一些实施例的联接到椎弓根螺钉的螺丝刀。
133.图33g示出了根据本发明的一些实施方式的图33a的螺钉的俯视图。
134.图33h示出了根据本发明的一些实施方式的图33b的螺钉的俯视图。
135.图33i示出了根据本发明的一些实施方式的图33a的螺钉的俯视图。
136.图34显示了根据本发明一些实施方式的用于与椎弓根螺钉接口的工具。
137.图34a-34f示出了根据本发明一些实施例的图34的工具的各种视图。
138.图35a-35e显示了根据本发明一些实施方式的用于与椎弓根螺钉交界的工具的各种视图。
139.图35f示出了根据本发明一些实施方式的图35a-35e的工具的特写透视图，其不具有联接的椎弓根螺钉或郁金香形头部。
140.图36a-36g示出了根据本发明一些实施方式的设计成与椎弓根螺钉的郁金香形头部直接连接的工具。
141.图36h-36i显示了根据本发明一些实施方式的图36a-36g的工具没有椎弓根螺钉轴的透视图。
142.图37a-37g示出了根据本发明一些实施例的用于直接与两个植入的椎弓根螺钉接口的工具的各种视图。
143.图38示出了根据本发明一些实施方式的具有限深器的椎弓根螺钉轴。
144.图38a显示了根据本发明一些实施方式的图38的具有深度止挡的椎弓根螺钉轴的俯视图。
145.图38b示出了根据本发明的一些实施例的具有联接手柄的螺钉交界区域。
146.图38c显示了根据本发明一些实施方式的图38b的螺钉交界区域和图38-38a的具有限深器的椎弓根螺钉轴之间的示例性组件视图联结。
147.图38d-38g显示了根据本发明一些实施方式的与图38-38a的具有限深器的椎弓根螺钉轴联结的图38b的螺钉交界区域的视图。
148.图39a示出了根据本发明的一些实施例的用于在手术中操作骨解剖结构和评估运动范围的装置的完整透视图。
149.图39b示出了根据本发明一些实施例的先前关于图39a描述的工具的手柄的一些实施例。
150.图39c示出了根据本发明的一些实施例的上述关于图39a-b的实施例的底视图。
151.图39d显示了根据本发明的一些实施例的如先前关于图39a-39c 所描述的工具的
横截面侧视图。
152.图39e示出了根据本发明一些实施例的允许工具的螺钉接口位置之间的距离变化的宽度调节机构的底视图。
153.图39f示出了根据本发明的一些实施方式的如上文关于图39a-e 所述的装置的宽度调节机构、螺纹紧固旋钮和套管本体的特写立体图。
154.图40a示出了根据本发明的一些实施例的具有直曲线的脊柱模型的侧视图，以及与该模型接合的两个柔韧性评估工具。
155.图40b示出了根据本发明一些实施例的与具有脊柱前凸曲线的脊柱模型连接的两个柔韧性评估装置。
156.图40c从3d跟踪照相机的角度示出了根据本发明的一些实施方式的本发明。
157.图41a示出了根据本发明一些实施例的先前关于图34a-34f、 35a-35e和36a-36g、39a-39f和40a-40c描述的柔性评估装置的螺钉接口部件的侧视图。
158.图41b示出了根据本发明的一些实施例的上述关于图41a的实施例的正视图。
159.图41c示出了根据本发明的一些实施例的图41a-41b的装置，其装配有前面关于图39a-39f和40a-40c所述的柔性评估装置。
160.图41d示出了根据本发明的一些实施例的可拆卸螺钉接口部件的透视装配图，该螺钉接口部件显示了释放突出部、中心对准柱、外围对准销、螺钉接口杆、侧突出延伸部和弹簧加载卡扣臂。
161.图42a示出了根据本发明的一些实施例的图39a-39f和40a-40c 的柔性评估装置，该柔性评估装置配备有可拆卸螺钉接口部件，该可拆卸螺钉接口部件先前在图41中描述，并具有下面参照图43a-43f 描述的可调节的交联装置。
162.图42b示出了根据本发明一些实施方式的通过与郁金香形头部接合而基本刚性地联接到椎弓根螺钉的、先前关于图42a描述的柔性评估装置。
163.图42c示出了根据本发明一些实施例的第二柔性评估装置，其与脊椎节段在距先前关于图39a-39f、41a-41d和42a-42b所述的已经配合的装置使用者限定的距离处交接。
164.图42d示出了根据本发明的一些实施例的如前关于图39a-39f、 41a-41d和42a-42c所述的两个配合的柔性评估装置。
165.图42e示出了根据本发明一些实施例的如前所述的关于图 39a-39f、41a-41d和42a-42d的基本刚性地连接于脊柱的两个柔韧性评估装置。
166.图42f示出了根据本发明一些实施例的如前所述的关于图 39a-39f、41a-41d和42a-42f的基本刚性地连接于脊柱的两个柔韧性评估装置。
167.图42g示出了根据本发明一些实施例的与图42a-42f相关的前述仪表化脊柱。
168.图42h显示了根据本发明一些实施例的与图42a-42g相关的前述仪表化脊柱。
169.图42i示出了根据本发明一些实施例的与图42a-42h相关的前述装有器械的脊柱。
170.图42j示出了根据本发明一些实施例的与图42a-42i相关的前述仪器化脊柱。
171.图42k示出了根据本发明一些实施例的与图42a-42j相关的前述装有器械的脊柱。
172.图43a-43d包括根据本发明一些实施方式的可调节交联装置的视图。
173.图43e-43f示出了根据本发明一些实施例的可调节交联装置的视图。
174.图44a示出了根据本发明的一些实施方式的骨植入基准，其配备有横杆并且基本
上刚性地固定到椎骨的椎板，如先前关于图3a-3c所描述的。
175.图44b示出了根据本发明的一些实施方式的骨植入基准和骨基准匹配螺丝刀的预接合的过程视图，该骨植入基准和骨基准匹配螺丝刀配备有在螺丝刀的端部处联接到可按压滑动轴的跟踪drf和tmsm。
176.图44c示出了根据本发明的一些实施例的骨植入基准件和骨基准件匹配螺丝刀的接合，该骨植入基准件和骨基准件匹配螺丝刀配备有在螺丝刀的端部处联接到可按压滑动轴的跟踪式drf和tmsm。
177.图44d示出了根据本发明的一些实施例的具有横杆和覆盖在骨基准配合螺丝刀上的骨植入基准。
178.图45a-45b显示了根据本发明一些实施方式的椎骨接合和渲染过程。
179.图46a-46b示出了根据本发明一些实施方式的3d跟踪工具。
180.图46c示出了根据本发明的一些实施例的x射线成像和跟踪系统。
181.图46d示出了根据本发明的一些实施例的靠近x射线检测器定位在脊柱的x射线图像顶部上的被跟踪的手术工具的虚拟叠加。
182.图46e示出了根据本发明的一些实施例的x射线成像和跟踪系统。
183.图46f示出了根据本发明的一些实施方式的如图46e所示的定位成靠近发射器的被跟踪的手术工具的虚拟叠加。
184.图46g示出了根据本发明的一些实施例的已经从之前在图 46d-46f中描述的工具位置转动90度的被跟踪的外科工具的虚拟重叠。
185.图47a示出了根据本发明一些实施例的履带端盖的部件。
186.图47b示出了根据本发明的一些实施例的被设计成与固定到履带式端帽的杆对接的履带式滑动器的构件，如前面关于图47a所述。
187.图48a示出了根据本发明的一些实施例的端盖的一部分的特写视图。
188.图48b示出了根据本发明一些实施例的由图47a的部件组装的端盖的透视图。
189.图48c示出了根据本发明一些实施例的图48b的端盖的侧视图。
190.图49a-49c示出了根据本发明的一些实施例的单环杆评估装置组件。
191.图49d示出了根据本发明的一些实施例的与先前关于图47a和48a-48b描述的杆和轨道端盖联接的图49a-49c的组件。
192.图50a-50d示出了根据本发明的一些实施方式的固定基座、可变环、移动杆评估设备。
193.图50e示出了根据本发明的一些实施方式的与联接到端盖的杆接合的图50a-50d的固定基部、可变环、可移动的杆评估装置。
194.图51a-51g示出了根据本发明的一些实施方式的手持式移动杆轮廓评估设备的各种视图。
195.图51h-51i示出了根据本发明的一些实施方式的在植入之前使杆的轮廓与图51a-51g的手持式移动杆轮廓评估装置配准的过程或方法的视图。
196.图52a示出了根据本发明的一些实施例的基于tmsm的植入棒轮廓评估设备的部件。
197.图52b示出了根据本发明的一些实施例的用于联接到图52a的部件的可压下的滑
动轴。
198.图52c示出了根据本发明一些实施例的图52a的部件的顶视图。
199.图52d示出了根据本发明一些实施例的图52b的可压下滑动轴的特写透视图。
200.图53a示出了根据本发明的一些实施方式的用于评估杆在植入手术部位之后的轮廓的图52a和52b的部件的组件。
201.图53b示出了根据本发明一些实施例的图53a的组件的一部分的特写后视图。
202.图53c示出了根据本发明的一些实施方式的图53a-53b的组件的杆界面区域的特写视图。
203.图53d示出了根据本发明的一些实施方式的与杆接合的图 53a-53c的组件。
204.图53e-53f示出了根据本发明一些实施例的图53a-53d的组装视图的可追踪drf部分的特写视图。
205.图54a示出了根据本发明的一些实施例的基于电导率的棒轮廓评估装置。
206.图54b示出了根据本发明一些实施例的图54a的装置的杆定心叉和电接触垫。
207.图54c-54d示出了根据本发明的一些实施方式的与杆相互作用的图54b的杆定心叉。
208.图55a-55i示出了根据本发明的一些实施例的3d跟踪式手动移动杆弯曲器的各种视图。
209.图56a-56f表示了根据本发明的一些实施例的装备有跟踪drf的端盖、预配准杆和装备有tmsm的手动折弯机的各种视图。
210.图57a示出了根据本发明的一些实施例的联接到杆的drf跟踪且配备触发器的现场弯曲器。
211.图57b示出了根据本发明的一些实施例的联接到与脊柱联接的杆的drf跟踪且配备扳机的现场弯曲器。
212.图57c示出了根据本发明的一些实施方式的图57a的杆的特写组件视图。
213.图57d表示了图57a中所示的弯管器的杆接口头部的近视图，包括根据本发明的一些实施例的处于伸出位置的可压下的滑动杆梢的视图。
214.图58示出了根据本发明的一些实施例的在手术中利用两个或多个x射线图像初始化皮肤安装的或经皮的基准的工作流程。
215.图59示出了根据本发明的一些实施例的利用在放置骨安装基准之前拍摄的2个或更多个x射线图像来初始化在手术中放置的一个或更多个骨安装基准的工作流程。
216.图60示出了根据本发明的一些实施例的利用在放置骨安装基准之后拍摄的2个或更多个x射线图像来初始化在手术中放置的一个或更多个骨安装基准的工作流程。
217.图61示出了根据本发明的一些实施例的在手术中配准解剖参考平面的方法。
218.图62a示出了根据本发明的一些实施例的用于通过使用跟踪探针在身体表面上进行追踪来采集关于脊柱轮廓的信息的布置。
219.图62b示出了根据本发明的一些实施例的经由利用3d跟踪探头进行跟踪而采集的身体表面轮廓的显示。
220.图62c示出了根据本发明的一些实施例的经变换的跟踪数据的显示。
221.图62d示出了根据本发明的一些实施例的具有深度转换的图 62b-62c的数据的显
示。
222.图63示出了根据本发明的一些实施例的用于模拟触发相对于具有动态参考系(drf)的被跟踪工具的一个或多个被跟踪移动杂散标识 (tmsm)的检测的工作流程。
223.图64a示出了根据本发明一些实施例的跟踪探针组件。
224.图64b示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图64a所描述的旋转tmsm相对于探头上的drf的位置的解释和计算。
225.图65a图示了根据本发明的一些实施例的用于利用3d跟踪探针初始化身体和骨骼表面描记的患者特定解释的横截面图像上的离散身体表面或骨骼表面注释的显示。
226.图65b示出了根据本发明的一些实施例的来自ct扫描的截面注释的3d透视图。
227.图65c示出了根据本发明的一些实施例的冠状投影坐标的曲线图。
228.图65d示出了根据本发明的一些实施例的矢状投影坐标的绘图。
229.图65e示出了根据本发明的一些实施方式的对应解剖界标和椎体质心之间的计算截面距离。
230.图66a显示了根据本发明一些实施方式的椎骨(a)沿其相对解剖轴的横截面切片显示。
231.图66b示出了根据本发明的一些实施方式的经由双侧示踪坐标计算的椎体和患者初始数据的显示。
232.图67示出了根据本发明的一些实施例的基于术中跟踪来计算脊柱对准参数的工作流程。
233.图68示出了根据本发明的一些实施例的仅在手术部位内使用基于探针的追踪来采集脊柱对准曲线的工作流程。
234.图69示出了根据本发明的一些实施例的使用跨越手术部位的基于探针的跟踪数据来采集脊柱对齐曲线的工作流程。
235.图70示出了根据本发明的一些实施例的使用柔韧性评估装置在手术中评估脊柱柔韧性的工作流程。
236.图71示出了根据本发明的一些实施例的产生手术器械在术中x射线上的实时叠加的工作流程。
237.图72示出了根据本发明的一些实施方式的在导航/配准螺钉插入之后快速重新配准外科导航系统的工作流程。
238.图73a示出了根据本发明一些实施例的位于工具轴端部上的杆定心叉。
239.图73b示出了根据本发明一些实施方式的与杆完全接合的图73a 的叉。
240.图74示出了根据本发明的一些实施例的使用两个手持式跟踪工具在植入之前评估杆的轮廓的工作流程。
241.图75示出了根据本发明的一些实施例的使用一个手持式跟踪工具和一个基本上刚性固定的环来评估杆在植入前的轮廓的工作流程。
242.图76示出了根据本发明的一些实施例的评估植入后的棒的轮廓的工作流程。
243.图77a-77c示出根据本发明一些实施方式的、在将杆植入手术部位内的郁金香头部之后对通过评估杆轮廓而产生的数据进行解释的各种显示。
244.图78示出了根据本发明的一些实施例的用于交互式用户放置配准棒作为显示监
视器上的患者图像上的覆盖图的工作流程。
245.图79a-79g显示了解释和计算根据本发明的一些实施例的跟踪杆弯曲装置的过程。
246.图80示出了根据本发明的一些实施例的用于在植入之前手动弯曲杆并实时反馈其动态轮廓的工作流程。
247.图81示出了根据本发明的一些实施例的用于在植入之前手动弯曲杆的工作流程，其中定向软件输入将动态杆轮廓的投影叠加在术中x射线图像上。
248.图82a-82b示出了根据本发明的一些实施例的探针校准的过程或方法。
249.图83示出了根据本发明的一些实施例的利用配备触发器的探针作为用于具有非跟踪显示器的用户界面系统的激光指示器模拟的工作流程。
250.图84a-84b示出了根据本发明的一些实施例的利用配备触发器的探针作为用于与3d跟踪显示监视器的用户接口的激光指示器模拟的工作流程。
251.图85示出了根据本发明的一些实施例的利用配备触发器的探头作为用于经由用户定义轨迹板模拟进行非跟踪显示的接口设备的工作流程。
252.图86a-86d示出根据本发明的一些实施例的对准评估的输出显示。
253.图87a示出了根据本发明的一些实施例的具有先前记录的轮廓的杆，该杆固定到配备有drf的跟踪端盖并且与跟踪杆弯曲器相互作用。
254.图87b示出了根据本发明的一些实施方式的配准的棒轮廓的矢状投影。
255.图87c示出了根据本发明的一些实施例的已配准棒轮廓的冠状投影。
256.图87d示出了根据本发明的一些实施例的相对于杆的截面图的杆弯曲器的中心杆轮廓曲面的位置的显示。
257.图87e示出了根据本发明的一些实施方式的配准的棒轮廓的矢状投影的显示。
258.图87f示出了根据本发明的一些实施例的具有配准的杆轮廓的叠加的矢状患者图像以及被跟踪的杆弯曲器相对于先前配准的杆的位置的叠加显示。
259.图87g示出了根据本发明的一些实施例的利用已配准棒轮廓的叠加以及被跟踪的棒弯曲器相对于先前配准的棒的位置的叠加显示而被调整用于手术计划的矢状患者图像。
260.图87h-87i包括根据本发明的一些实施例的杆和杆弯曲器在显示监视器上的位置的显示。
261.图87j-87m表示根据本发明一些实施例的弯曲器和杆的显示。
262.图88a示出了根据本发明的一些实施例的配准的杆轮廓的矢状投影、弯杆器相对于配准的杆轮廓的当前位置的显示、使用者应当放置弯杆器的软件指令的位置的显示、以及解剖轴标签。
263.图88b示出了根据本发明的一些实施例的应用于冠状平面的图 88a的显示。
264.图88c示出了根据本发明的一些实施例的杆、杆弯曲器的中心轮廓表面的当前位置、软件指令的杆弯曲器的中心轮廓表面应被放置的位置、以及解剖轴标记的横截面显示。
265.图88d表示了根据本发明的一些实施例的弯管器的手柄的当前相对位置的显示，该位置与在已知直径的杆上引起的弯曲程度直接相关。
266.图88e表示了根据本发明的一些实施例的弯管器手柄(k)的软件指令的相对位置的显示表示，该相对位置与在已知直径的杆上引起的弯曲程度直接相关。
267.图88f示出了根据本发明一些实施例的弯曲角度显示仪表。
268.图89示出了根据本发明的一些实施例的匹配可调节工作台脊柱模型以从患者特定成像模仿对准参数的工作流程。
269.图90a示出了根据本发明的一些实施例的矢状和冠状患者图像，其中脊柱的矢状和冠状轮廓轨迹被覆盖，可调节安装件在解剖模型上的离散的软件指令的放置，以及用于那些可调节安装件中的每一个的坐标被定位在可调节基准面模型上的指令。
270.图90b示出了根据本发明一些实施例的解剖模型安装分解组件。
271.图90c示出了根据本发明的一些实施例的用于解剖模型的紧固接口。
272.图90d示出了根据本发明一些实施例的安装的脊柱解剖模型。
273.图91a示出了根据本发明的一些实施方式的具有完全接合到工具的基座中的直延伸部的模块化3d跟踪工具的俯视图。
274.图91b示出了根据本发明的一些实施方式的如前面关于图91a所述的具有与工具的基部脱离的直延伸部的模块化3d跟踪工具的立体图。
275.图91c示出了根据本发明的一些实施方式的如前面关于图 91a-91b描述的具有完全接合到工具的基座中的弯曲延伸部的模块化3d-跟踪工具的立体图。
276.图92a-92b示出了根据本发明的一些实施例的模型的可调节仿真脊柱模型保持器的侧视图，其中椎骨保持器基本上刚性地与选定的椎骨和骨盆接合。
277.图92c显示了根据本发明一些实施方式的模型的可调节仿真脊柱模型保持器的透视图，其中椎骨保持器与选择的椎骨和骨盆基本上刚性地接合，如前面关于图92a-92b所述。
278.图92d示出了根据本发明的一些实施方式的通过如前关于图 92a-92c所述的可调节基部支架处于直立位置的可调节仿真脊柱模型支架的立体图。
279.图92e-92f示出了根据本发明的一些实施方式的drf和用于将drf 连接到前面关于图92a-92d所述的可调节的仿真脊柱模型保持器的基部平台的相关安装件的透视装配图。
280.图92g-92i示出了根据本发明的一些实施方式的用于附接到如先前关于图92a-92f所描述的可调节的仿真脊柱模型支架的基座和竖直高度调节的透视装配图。
281.图92j示出了根据本发明的一些实施方式的用于如先前关于图 92a-92i所描述的可调节的体模脊柱模型保持器的基座的竖直高度指示器的立体图。
282.图92k示出了根据本发明的一些实施方式的用于如先前关于图 92a-92j所描述的可调节的体模脊柱模型保持器的基座的竖直高度指示器的前视图。
283.图92l示出了根据本发明一些实施例的如前关于图92a-92k所述的用于可调节的体模脊柱模型保持器的骨盆安装件的矢状角指示器的透视图。
284.图92m示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图92a-92l 描述的可调节的体模脊柱模型保持器的骨盆安装件的矢状角指示器的前视图。
285.图92n示出了根据本发明一些实施例的如前关于图92a-92m所述的可调节的体模脊柱模型保持器的椎骨保持器的矢状角指示器的前视图。
286.图92o示出了根据本发明的一些实施方式的如前面关于图 92a-92n所述的用于可调节仿真脊柱模型保持器的椎骨保持器的矢状角指示器的透视图。
287.图92p-92q示出了根据本发明的一些实施例的用于如前面关于图 92a-92o所述的可调节的体模脊柱模型保持器的椎骨保持器的矢状角调节部件的透视图。
288.图92r-92s示出了根据本发明一些实施例的如前面关于图 92a-92q所述的用于可调节的体模脊柱模型保持器的骨盆安装件的矢状角调节部件的透视图。
289.图92t-92u示出了根据本发明的一些实施方式的用于如前面关于图92a-92s描述的可调节的仿真脊柱模型保持器的椎骨保持器的骨盆角度调节部件的透视图。
290.图92v-92x示出了根据本发明一些实施例的如前面关于图 92a-92u所述的用于可调节仿真脊柱模型保持器的椎骨保持器的矢状角调节部件的透视图。
291.图92y示出了根据本发明一些实施方式的用于如前关于图 92a-92x所述的可调节的体模脊柱模型保持器的椎骨界面部件的前视图。
292.图92z示出了根据本发明一些实施方式的用于如前关于图 92a-92y所述的可调节体模脊柱模型保持器的椎骨界面部件和矢状角调节部件的立体图。
293.图92aa显示了根据本发明一些实施方式的与前面参照图92a-92z 所述的仿真脊柱模型保持器基本刚性接合的可调节椎骨保持器的立体图。
294.图92ab示出了根据本发明的一些实施方式的如前关于图92a-92aa所述的可调节的仿真脊柱模型支架的可调节的竖直底座支架的透视装配图。
295.图92ac示出了根据本发明的一些实施方式的如前关于图 92a-92ab所述的可调节的仿真脊柱模型支架的可调节的竖直底座支架的前部装配图。
296.图92ad示出了根据本发明的一些实施方式的如前关于图 92a-92ac所述的可调节的体模脊柱模型保持器的基座平台和横梁的前组装视图。
297.图93a示出了柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的后视图，其中一个固定侧臂和一个具有高度和角度调节的侧臂。
298.图93b示出了根据本发明一些实施方式的如前面图93a所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的侧视图，其中一个固定侧臂和一个具有高度和角度调节的侧臂。
299.图93c示出了根据本发明一些实施方式的如前关于图93a-93b所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的透视图，其中一个固定侧臂和一个具有高度和角度调节的侧臂。
300.图93d示出了根据本发明一些实施方式的如前关于图93a-93c所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的侧视图，该可调节椎弓根螺钉接口基部具有一个固定侧臂和一个高度和角度可调节的侧臂。
301.图93e示出了根据本发明一些实施方式的如前关于图93a-93d所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的正视图，该可调节椎弓根螺钉接口基部具有一个固定侧臂和一个高度和角度可调节的侧臂。
302.图93f示出了根据本发明一些实施方式的如前关于图93a-93e所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的俯视图，该可调节椎弓根螺钉接口基部具有一个固定侧臂和一个高度和角度可调节的侧臂。
303.图93g示出了根据本发明一些实施方式的如前文关于图93a-93f 所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的装配图，其中一个固定侧臂和一个具有高度和角度调
节的侧臂。
304.图93h示出了根据本发明一些实施例的如前关于图93a-93g所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的透视图，其中一个固定侧臂和一个具有高度和角度调节的侧臂。
305.图93i示出了根据本发明一些实施例的如前关于图93a-93h所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的透视装配图，其中一个固定侧臂和一个具有高度和角度调节的侧臂。
306.图93j示出了根据本发明一些实施例的如前关于图93a-93i所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的侧臂的横截面图，该可调节椎弓根螺钉接口基部具有一个固定侧臂和一个高度和角度可调节的侧臂。
307.图94a示出了根据本发明一些实施例的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的侧视图，该可调节椎弓根螺钉接口基部具有一个固定侧臂和一个角度可调节的侧臂。
308.图94b示出了根据本发明一些实施方式的如前面关于图94a所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的俯视图，该可调节椎弓根螺钉接口基部具有一个固定侧臂和一个角度可调节的侧臂。
309.图94c示出了根据本发明一些实施方式的如前关于图94a-94b所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的前视图，该可调节椎弓根螺钉接口基部具有一个固定侧臂和一个角度可调节的侧臂。
310.图94d示出了根据本发明一些实施方式的如前参照图94a-94c所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的透视图，该可调节椎弓根螺钉接口基部具有一个固定侧臂和一个角度可调节的侧臂。
311.图94e示出了根据本发明一些实施方式的如前关于图94a-94d所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的后视图，该可调节椎弓根螺钉接口基部具有一个固定侧臂和一个角度可调节的侧臂。
312.图94f示出了根据本发明一些实施方式的如前关于图94a-94e所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的侧视图，该可调节椎弓根螺钉接口基部具有一个固定侧臂和一个角度可调节的侧臂。
313.图94g显示了根据本发明一些实施方式的如前关于图94a-94f所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的前视图，其中一个固定侧臂没有附连椎弓根螺钉，而一个侧臂附连于椎弓根螺钉并具有角度调节。
314.图94h示出了根据本发明一些实施例的如前关于图94a-94g所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的透视图，其中一个固定侧臂没有附接椎弓根螺钉，而一个侧臂附接到椎弓根螺钉，且角度调节。
315.图95a-95b示出了根据本发明的一些实施例的面向前的柔性评估装置在触发和未触发状态下的前视图。
316.图95c-95d示出了根据本发明的一些实施例的如前所述的关于图 95a-95b的面向前的柔性评估装置在触发和未触发状态下的后视图。
317.图95e-95f示出了根据本发明的一些实施例的如前所述的与图 95a-95d相关的处于触发和未触发状态的后置柔韧性评估设备的前视图。
318.图95g示出了根据本发明的一些实施例的如前文关于图95a-95f 所述的后视和前视柔性评估装置两者的前视图。
319.图95h示出了根据本发明的一些实施例的如前文关于图95a-95g 所述的后朝和前朝柔性评估装置两者的侧视图。
320.图95i示出了根据本发明的一些实施例的如前关于图95a-95h所述的柔性评估装置的手柄的触发机构的剖视图。
321.图96a示出了根据本发明一些实施例的连接到具有附属椎弓根螺钉固定件的可调节椎弓根螺钉接口的面向后和面向前的柔性评估装置的前视图。
322.图96b示出了根据本发明一些实施例的连接到具有前面关于图96a所述的附件椎弓根螺钉固定件的可调节椎弓根螺钉接口的面向后和面向前的柔性评估装置的后视图。
323.图96c示出了根据本发明一些实施例的连接到具有前面关于图 96a-96b所述的附件椎弓根螺钉固定件的可调节椎弓根螺钉接口的面向后和面向前的柔性评估装置的透视图。
324.图96d示出了根据本发明一些实施例的连接到具有前面关于图 96a-96c所述的附件椎弓根螺钉固定件的可调节椎弓根螺钉接口的面向后和面向前的柔性评估装置的侧视图。
325.图96e示出了根据本发明一些实施例的连接到具有前面关于图 96a-96d所述的附件椎弓根螺钉固定件的可调节椎弓根螺钉接口的面向后和面向前的柔性评估装置的俯视图。
326.图96f-96h示出根据本发明一些实施例的如前关于图96a-96e所述的具有嵌入螺钉配合紧固件和辅助椎弓根螺钉固定件的可调节椎弓根螺钉接口的透视图。
327.图96i-96j示出了根据本发明一些实施方式的具有嵌入的螺钉配合紧固件和附属椎弓根螺钉固定件的可调节椎弓根螺钉接口的透视图，其中侧臂的椎弓根螺钉接口不与椎弓根螺钉接合，如先前关于图 96a-96h所述。
328.图96k-96l示出了根据本发明一些实施例的具有嵌入的螺钉配合紧固件和附属椎弓根螺钉底座的可调节椎弓根螺钉接口的分解组装视图，其中侧臂的远端的椎弓根螺钉接口包含用于与椎弓根螺钉郁金香形头部配合的杆延伸部，如先前关于图96a-96j所述。
329.图96m示出了根据本发明一些实施方式的具有嵌入的螺钉配合紧固件和辅助椎弓根螺钉固定件的可调节椎弓根螺钉接口的立体图，其中侧臂的远端的椎弓根螺钉接口包含用于与椎弓根螺钉郁金香形头部配合的杆延伸部，如之前关于图96a-96l所述。
330.图96n示出了根据本发明一些实施方式的具有如前关于图 96a-96m所述的可调节椎弓根螺钉接口的处于触发状态的后视柔性评估装置的后视图。
331.图96o显示了根据本发明一些实施方式的具有可调节椎弓根螺钉接口的面向后和面向前的柔性评估装置的侧视图，该接口基本上刚性地固定在它们彼此的相对方位上，同时该装置基本上刚性地与椎骨接合，如前面关于图96a-96n所述。
332.图96p显示了根据本发明一些实施方式的具有可调节椎弓根螺钉接口的面向后和面向前的柔韧性评估装置的透视图，所述接口基本上刚性地固定在它们彼此相对的方位上，如前文关于图96a-96o所述。
333.图96q示出了根据本发明一些实施方式的如前文关于图96a-96p 所述的基本上彼
此刚性连接并与椎骨接合的柔性评估装置的下半部侧臂组件的侧视图。
334.图96r示出了根据本发明一些实施方式的如前关于图96a-96q所述的基本上彼此刚性连接并与椎骨接合的柔性评估装置的下半部侧臂组件的立体图。
335.图96s示出了根据本发明一些实施方式的如先前关于图96a-96r 所述的、基本上彼此刚性连接并与椎骨接合的柔性评估装置的下半部侧臂组件的俯视图。
336.图97a-97b示出了根据本发明的一些实施例的基本刚性地连接和不连接到蒂螺钉的柔性评估装置的延伸侧臂的侧视图。
337.图97c示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图97a-97b 所述的柔性评估装置的延伸侧臂的俯视图。
338.图97d-97e示出了根据本发明的一些实施例的如前面关于图 97a-97c所述的基本刚性连接于蒂螺钉的柔性评估装置的延伸侧臂的横截面图。
339.图97f示出了根据本发明一些实施方式的如前面图97a-97e所述的基本刚性连接于蒂螺钉的柔性评估装置的延伸的可调节螺钉界面的分解装配图。
340.图97g示出了根据本发明一些实施方式的如前面关于图97a-97f 所述的基本刚性连接于蒂螺钉的柔性评估装置的延伸的可调节螺钉接口的侧视图。
341.图97h示出根据本发明一些实施方式的如前面关于图97a-97g所述的基本刚性连接于蒂螺钉的柔性评估装置的延伸的可调节螺钉界面的立体图。
342.图97i示出了根据本发明一些实施方式的如前面关于图97a-97h 所述的基本刚性连接于蒂螺钉的柔性评估装置的延伸的可调节螺钉界面的侧视图。
343.图97j示出了根据本发明一些实施方式的如前面关于图97a-97i 所述的基本刚性连接于蒂螺钉的柔性评估装置的延伸的可调节螺钉界面的前视图。
344.图97k示出了根据本发明一些实施方式的如前面关于图97a-97j 所述的基本刚性连接于蒂螺钉的柔性评估装置的延伸的可调节螺钉界面的俯视图。
345.图97l示出了根据本发明一些实施方式的如前面关于图97a-97k 所述的基本刚性连接于蒂螺钉的柔性评估装置的延伸的可调节螺钉接口的后视图。
346.图98a-98b示出了根据本发明的一些实施例的处于活动和非活动触发状态的棒轮廓配准工具的前视图。
347.图98c示出了根据本发明的一些实施方式的如前文关于图 98a-98b所述的棒轮廓配准工具的侧视图。
348.图98d示出了根据本发明的一些实施例的如前文关于图98a-98c 所述的棒轮廓配准工具的透视图。
349.图98e-98f示出了根据本发明的一些实施方式的如前文关于图 98a-98d所述的杆轮廓配准工具的触发机构的立体图。
350.图98g示出了根据本发明的一些实施方式的如前文关于图 98a-98f所述的杆轮廓配准工具的触发机构的侧视图。
351.图98h示出了根据本发明一些实施例的处于如前文中关于图 98a-98g所述的非活动触发状态的座标参考工具的侧视图。
352.图98i示出了根据本发明一些实施例的处于如前关于图98a-98h 所述的主动触发状态的座标参考工具的侧视图。
353.图98j示出了根据本发明一些实施例的处于如前文中关于图 98a-98i所述的非活动触发状态的座标参考工具的正视图。
354.图98k示出了根据本发明一些实施例的处于如前关于图98a-98j 所述的活动触发状态的座标参考工具的正视图。
355.图98l示出了根据本发明一些实施例的处于如前文中关于图 98a-98k所述的非活动触发状态的座标参考工具的侧视图。
356.图98m示出了根据本发明一些实施例的处于如前文中关于图 98a-98l所述的活动触发状态的座标参考工具的侧视图。
357.图98n示出了根据本发明一些实施例的处于如前文中关于图 98a-98m所述的非活动触发状态的座标参考工具的剖视图。
358.图98o-98s示出了根据本发明的一些实施方式的如上文关于图 98a-98n所述的附连到座标参考工具上的杆以及与杆接合的杆轮廓配准工具的透视图。
359.图98t-98v示出了根据本发明的一些实施方式的具有如前文关于图98a-98s所述的可反转的drf安装机构的棒轮廓配准工具的立体图。
360.图99a示出根据本发明一些实施例的处于非活动触发状态的棒轮廓配准工具附件的前视图。
361.图99b示出了根据本发明的一些实施方式的处于如前关于图99a 所述的主动触发状态的棒轮廓配准工具附件的正视图。
362.图99c示出根据本发明的一些实施例的处于如前关于图99a-99b 所述的非活动触发状态的棒轮廓配准工具附件的透视图。
363.图99d示出了根据本发明的一些实施例的如前关于图99a-99c所述的杆轮廓配准工具附件的侧视图。
364.图99e-99f表示了根据本发明的一些实施例的弯棒机的后视图，其中，杆轮廓配准工具附件如前面关于图99a-99d所述那样安装在弯棒机上。
365.图99g-99h示出了根据本发明的一些实施例的如前面关于图 99a-99f所述的杆弯曲器的后透视图，其中杆轮廓配准工具附件安装到杆弯曲器上。
366.图99i-99j表示了根据本发明的一些实施例的杆弯曲器的侧视图，其中，杆轮廓配准工具附件安装在杆弯曲器上，触发器处于如前面关于图99a-99h所述的活动和非活动状态。
367.图99k-99l示出了根据本发明的一些实施例的具有安装在弯棒机上的棒轮廓配准工具附件的弯棒机的透视图，其中，弯棒机主动地使安装在座标参考工具上的棒轮廓相符，如前面关于图99a-99j所述。
368.图99m-99n示出了根据本发明的一些实施例的、具有安装在弯棒机上的棒轮廓配准工具附件的弯棒机的透视图，其中，弯棒机附件主动地描绘安装到坐标参考工具上的棒的轮廓，如先前关于图99a-99l 所述。
369.图99o示出了根据本发明的一些实施例的具有安装在弯棒机上的棒轮廓配准工具附件的弯棒机的侧视图，其中，弯棒机附件主动地跟踪安装到坐标参考工具上的棒的轮廓，如先前关于图99a-99n所述。
370.图100a示出了根据本发明的一些实施方式的具有旋转触发机构的3d跟踪工具和
处于非活动状态的工具的后视图。
371.图100b示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图100a 所描述的具有旋转触发机构并且工具处于非活动状态的3d跟踪工具的侧视图。
372.图100c示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 100a-100b描述的具有旋转触发机构的3d跟踪工具和处于非活动状态的工具的正视图。
373.图100d示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 100a-100c描述的具有旋转触发机构的3d跟踪工具和处于活动状态的工具的后视图。
374.图100e示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 100a-100d描述的具有旋转触发机构的3d跟踪工具和处于活动状态的工具的侧视图。
375.图100f示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 100a-100e描述的具有旋转触发机构的3d跟踪工具和处于活动状态的工具的正视图。
376.图101a示出根据本发明的一些实施方式的具有线性触发机构的 3d跟踪工具和处于非活动状态的工具的正视图。
377.图101b示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图101a 描述的具有线性触发机构的3d跟踪工具和处于活动状态的工具的正视图。
378.图101c示出根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 101a-101b描述的具有线性触发机构的3d跟踪工具和处于非活动状态的工具的后视图。
379.图101d示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 101a-101c描述的具有线性触发机构的3d跟踪工具和处于活动状态的工具的后视图。
380.图101e示出根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 101a-101d描述的具有线性触发机构的3d跟踪工具和处于非活动状态的工具的截面图。
381.图101f示出根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 101a-101e描述的具有线性触发机构的3d跟踪工具和处于活动状态的工具的截面图。
382.图101g示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 101a-101f描述的不具有触发套筒并且具有线性触发机构(针对左手主导用户定向)的3d跟踪工具以及处于非活动状态的工具的正视图。
383.图101h示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 101a-101g描述的不具有触发套筒并且具有线性触发机构(针对左手主导用户定向)的3d跟踪工具和处于非活动状态的工具的后视图。
384.图101i示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 101a-101h描述的具有线性触发机构的3d跟踪工具和处于非活动状态的工具的侧视图。
385.图101j示出根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 101a-101i描述的具有线性触发机构的3d跟踪工具和处于活动状态的工具的侧视图。
386.图101k示出了根据本发明的一些实施方式的具有如先前关于图101a-101j描述的线性触发机构的3d跟踪工具的组装视图。
387.图101l-101o示出根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 101a-101k描述的具有线性触发机构的3d跟踪工具的触发套筒的立体图。
388.图101p示出了根据本发明的一些实施方式的具有线性触发机构的3d跟踪工具的组装视图，其中触发套筒定向成用于左手主导的用户，如先前关于图101a-101o所述。
389.图101q示出了根据本发明的一些实施方式的具有线性触发机构的3d跟踪工具的组装视图，其中触发套筒定向成用于右手主导用户，如先前关于图101a-101p所述。
390.图102a图示了根据本发明的一些实施例的与外部配合的骨安装基准接合的3d跟踪工具的侧视图。
391.图102b示出了根据本发明的一些实施方式的与如先前关于图 102a描述的外部配合骨安装基准接合的3d跟踪工具的后视图。
392.图102c示出了根据本发明的一些实施方式的与如先前关于图 102a-102b描述的外部配合骨安装基准接合的3d跟踪工具的侧视图。
393.图102d示出了根据本发明的一些实施方式的、如先前关于图 102a-102c描述的不与外部配合的骨安装基准接合的3d跟踪工具的透视组装视图。
394.图102e示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 102a-102d描述的不与外部配合的骨安装基准接合的3d跟踪工具的侧面组装视图。
395.图102f示出了根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的前组装视图，该工具没有与如前面关于图102a-102e描述的外部配合骨安装基准接合。
396.图102g示出了根据本发明的一些实施例的如前关于图102a-102f 所述的外部配合的骨安装基准的透视图。
397.图102h示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图 102a-102g描述的外部配合骨安装基准的侧视图。
398.图102i示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图 102a-102h描述的外部配合骨安装基准的透视图。
399.图102j示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图 102a-102i描述的外部配合骨安装基准的顶视图。
400.图102k示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图 102a-102j描述的外部配合的骨安装基准的侧视图。
401.图102l示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图 102a-102k描述的外部配合骨安装基准的透视图。
402.图102m示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 102a-102l描述的不与外部配合的骨安装基准接合的3d跟踪工具的透视图。
403.图102n示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 102a-102m描述的用于与外部配合的骨安装基准接合的3d跟踪工具的触发机构的截面图。
404.图102o-102p示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 102a-102n描述的与外部配合骨安装基准配合的3d跟踪工具的组装视图。
405.图103a图示了根据本发明的一些实施例的与内配合骨安装基准配合的3d跟踪工具的前视图。
406.图103b示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图103a 描述的与内配合骨安装基准配合的3d跟踪工具的侧视图。
407.图103c示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 103a-103b描述的与内配合骨安装基准配合的3d跟踪工具的后视图。
408.图103d-103f示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 103a-103c描述
的与内配合骨安装基准配合的3d跟踪工具的透视图，如在其各种配合触发状态中示出的。
409.图103g示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图103a-103f描述的与内配合骨安装基准配合的3d跟踪工具的前视图，如图所示，两个装置完全配合。
410.图103h示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 103a-103g描述的与内配合骨安装基准配合的3d跟踪工具的侧视图，如图所示，两个装置完全配合。
411.图103i示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 103a-103h描述的与内配合骨安装基准配合的3d跟踪工具的后视图，如图所示，两个装置完全配合。
412.图103j示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 103a-103i描述的内配合骨安装基准的组件部件的透视图。
413.图103k示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图 103a-103j描述的内部配合骨安装基准的侧视图。
414.图103l-103o示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图 103a-103k所描述的内部配合骨安装基准的透视图。
415.图103p示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 103a-103o描述的与内配合骨安装基准配合的3d跟踪工具的仰视图。
416.图103q示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 103a-103p描述的与内配合骨安装基准配合的3d跟踪工具的立体图。
417.图104a示出了根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的正视图，该工具与具有限深器界面的紧固件配合，其中装置未如图所示地配合。
418.图104b示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图104a 描述的与具有限深器界面的紧固件配合的3d跟踪工具的侧视图，其中装置未如所示那样配合。
419.图104c示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 104a-104b所描述的与具有限深器界面的紧固件配合的3d跟踪工具的后视图，其中装置未如所示的那样配合。
420.图104d示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 104a-104c描述的与具有限深器界面的紧固件配合的3d跟踪工具的前视图，其中装置如所示的那样配合。
421.图104e示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 104a-104d描述的与具有限深器界面的紧固件配合的3d跟踪工具的侧视图，其中装置如所示的那样配合。
422.图104f示出根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 104a-104e描述的与具有限深器界面的紧固件配合的3d跟踪工具的后视图，其中装置如所示的那样配合。
423.图104g示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 104a-104f描述的与具有限深器界面的紧固件配合的3d跟踪工具的立体图，其中装置未如所示那样配合。
424.图104h示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 104a-104g描述的具有限深器界面的3d跟踪工具和紧固件之间的配合界面的立体图，其中装置未如所示的那样配合。
425.图104i示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 104a-104h所述的与具有限深器界面的紧固件配合的3d跟踪工具的立体图，其中装置如所示那样配合。
426.图104j示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 104a-104i所述的与具有限深器界面的紧固件配合的3d跟踪工具的侧视图，其中装置与具有所示植入杆的椎骨配合和接合。
427.图105a示出了根据本发明一些实施例的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的透视图，其中一个固定侧臂和一个侧臂可以进行高度和角度调节，并且其中装置与具有限深器配合接口的紧固件配合。
428.图105b示出了根据本发明的一些实施方式的如前面关于图105a 所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的前视图，其中一个固定侧臂和一个侧臂可以进行高度和角度调节，并且装置与具有限深器配合接口的紧固件配合。
429.图105c示出了根据本发明的一些实施方式的如前关于图 105a-105b所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的后视图，其中一个固定侧臂和一个侧臂可以进行高度和角度调节，并且装置与具有限深器配合接口的紧固件配合。
430.图105d示出了根据本发明一些实施方式的如前文关于图 105a-105c所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的俯视图，其中一个固定侧臂和一个侧臂可以进行高度和角度调节，并且装置与具有限深器配合接口的紧固件配合。
431.图105e示出了根据本发明的一些实施方式的如前关于图 105a-105d所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的侧视图，其中一个固定侧臂和一个侧臂可以进行高度和角度调节，并且装置与具有限深器配合接口的紧固件配合。
432.图105f示出了根据本发明的一些实施例的如前关于图105a-105e 所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的透视图，其中一个固定侧臂和一个侧臂可调节高度和角度，并且装置与具有限深器配合接口的显示的紧固件中的一个配合。
433.图105g示出了根据本发明的一些实施例的具有可调节的椎弓根螺钉接口基部的柔性评估装置的透视图，其中该装置与具有限深器配合接口的紧固件配合，接合的椎骨通过植入杆基本上刚性地连接，并且该装置通过螺钉接口基部之间的附属杆基本上刚性地连接，如先前关于图105a-105f所述。
434.图106a示出了根据本发明的一些实施例的具有可锁定触发凸片的座标参考端盖装置的透视图。
435.图106b示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图106a所述的具有可锁定触发突出部的座标参考端盖设备的后视图。
436.图106c示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图 106a-106b所述的具有可锁定触发突出部的座标参考端盖设备的顶视图。
437.图106d示出了根据本发明一些实施例的如前文关于图106a-106c 所述的具有处于其主动锁定状态的可锁定触发突出部的座标参考端盖设备的侧视横截面图。
438.图106e示出了根据本发明一些实施例的如前文关于图106a-106d 所述的具有处于其非活动锁定状态的可锁定触发突出部的座标参考端盖设备的侧视横截面图。
439.图106f示出了根据本发明一些实施例的如前关于图106a-106e所述的具有可锁定触发突出部的座标参考端盖设备的组装视图。
440.图107a示出了根据本发明的一些实施例的用于分析患者的轮廓并示出来自所关注界标的脊柱对准参数的显示界面，以及处于其活动状态的轨迹板显示控制界面。
441.图107b示出了根据本发明的一些实施例的用于分析患者的轮廓并示出来自所关注界标的脊柱对准参数的显示界面，以及如先前关于图107a所述的处于其非活动状态的轨迹板显示控制界面。
442.图107c示出了根据本发明的一些实施例的用于分析患者的轮廓并示出来自所关注界标的脊柱对准参数的显示接口，以及轨迹板显示控制接口和若干轮廓采集的叠加，如先前关于图107a-107b所述。
443.图107d示出了根据本发明的一些实施例的用于分析患者轮廓并示出来自所关注界标的脊柱对准参数的显示界面，以及轨迹板显示控制界面，叠加了若干轮廓采集，以及最新轮廓的测量，如先前关于图 107a-107c所述。
444.图108a示出了根据本发明一些实施例的用于分析柔韧性评估设备的位置和取向的显示界面。
445.图108b-108d示出了根据本发明一些实施例的用于分析柔韧性评估装置的位置和取向的显示界面，其中所述装置处于其主动触发状态，并显示接合椎骨跨所有解剖平面的运动范围，如前面关于图108a所述。
446.图108e示出了根据本发明一些实施例的用于分析柔韧性评估装置的位置和取向的显示界面，其中所述装置处于其主动触发状态，并显示每个接合椎骨的透视图，如前文关于图108a-108d所述。
447.图108f-108h示出了根据本发明的一些实施例的用于分析柔性评估装置的位置和方向的显示界面，显示了在评估过程中接合椎骨的运动的展示范围的所有解剖平面的概要视图，如前面关于图108a-108e 所述。
448.图109a示出了根据本发明的一些实施例的用于显示用于配准棒轮廓的设备的实况位置的显示界面。
449.图109b示出了根据本发明的一些实施方式的用于显示如先前关于图109a所述的用于记录杆轮廓和完全跟踪杆轮廓的装置的实时位置的显示界面。
450.图109c-109d示出了根据本发明的一些实施例的具有患者图像的显示界面和已被调整以匹配用户对患者轮廓的目标的配准杆轮廓的叠加，如先前关于图109a-109b所述。
451.图110a-110b示出了根据本发明的一些实施例，利用来自患者成像的输入来调节用于可调节模型保持器的椎骨保持器的位置的工作流程。
452.图111a-111c示出了根据本发明的一些实施例的用于分析和输出在柔性评估期间和之后的接合椎骨的运动范围结果的工作流程。
453.图112a-112c示出了根据本发明的一些实施例的用于配准和叠加棒的轮廓以及随后的调整棒的轮廓的工作流程。
454.图113示出了根据本发明的一些实施方式的用于过滤由3d跟踪照相机输出的杂散标记、识别具有触发机制的drf装备工具的tmsm、以及分析tmsm是否处于活动触发状态的工作流程。
455.图114a-114f示出了根据本发明的一些实施例的用于在杆弯曲期间和之后估计杆的轮廓的工作流程。
456.图115a示出了根据本发明的一些实施例的杆弯曲器的杆轮廓和滚子表面的正视图。
457.图115b-115c示出了根据本发明的一些实施例的在使接合的杆轮廓成形的过程中的杆弯曲器的杆轮廓和滚子表面的正视图，如前面关于图115a所述。
458.图115d示出了根据本发明的一些实施例的如前面关于图 115a-115c所述的抵靠
杆弯曲器的中心杆造型表面的调节的分段杆轮廓的近距离正视图。
459.图115e示出了根据本发明的一些实施例的、在与弯棒机的中心棒造型表面接合时的具有估计的轮廓校正的调整后的棒轮廓的前视图，如前面关于图115a-115d所述。
460.图115f示出了根据本发明的一些实施例的具有估计的轮廓校正的调节的棒轮廓的近距离正视图，同时与棒弯曲机的中心棒轮廓成型表面接合，如之前关于图115a-115e所述。
461.图116a示出了根据本发明的一些实施例的皮肤安装基准组件的透视图。
462.图116b示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图116a 描述的脱离的皮肤安装的基准组件的侧视图。
463.图116c示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 116a-116b描述的接合的皮肤安装基准组件的侧视图。
464.图116d示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 116a-116c描述的具有嵌入的不透射线的球体的接合的皮肤安装的基准组件的侧视横截面图。
465.图116e示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图 116a-116d所描述的具有用于嵌入不透射线的球体的五个不对称分布的孔的顶部皮肤安装基准的底视图。
466.图116f示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图 116a-116e描述的顶部皮肤安装基准的截面图。
467.图116g示出了根据本发明的一些实施例的如前关于图116a-116f 所述的顶部皮肤安装基准、不透射线的球体、手术帘和底部皮肤安装基准的分解图。
468.图116h示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图 116a-116g所描述的具有嵌入的不透射线球体的顶部皮肤安装基准、手术单和底部皮肤安装基准的分解图。
469.图116i示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 116a-116h所述的装配在手术帘上并脱离的皮肤基准的透视图。
470.图116j示出了根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的立体图，其中工具球头适配器与如先前关于图116a-116i描述的皮肤安装的基准组件的“z图案”接合。
471.图117a示出了根据本发明的一些实施例的内配合骨安装基准的透视图。
472.图117b示出了根据本发明的一些实施例的如前关于图117a所述的内配合骨安装基准的顶视图。
473.图117c示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 117a-117b描述的3d跟踪工具的内配合骨安装基准和外配合工具尖端适配器的透视图。
474.图117d示出了根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的立体图，其中，如先前关于图117a-117c所述，外部配合工具末端适配器不与内部配合骨安装基准接合。
475.图117e示出了根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的立体图，其中外部配合的工具末端适配器与先前关于图117a-117d描述的内部配合的骨安装基准接合。
476.图117f示出根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的透视图，其中，外部配合工具尖端适配器不与植入骶骨中的内部配合骨安装基准接合，并且处于如前关于图117a-117e所述的未触发状态。
477.图117g示出了根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的透视图，该工具具有与植入骶骨中的内配合骨安装基准接合的外配合工具尖端适配器，并且处于如前关于图
117a-117f所述的触发状态。
478.图117h显示了根据本发明一些实施方式的脊柱的冠状平面图，其中骨安装基准植入骶骨中，并且如关于图117a-117g所述具有几个薄片。
479.图117i显示了根据本发明一些实施方式的3d跟踪工具的透视图，其中，外部匹配工具末端适配器不与植入骶骨和椎板中的内部匹配骨安装基准接合，并且处于如前面关于图117a-117h所述的非装配状态。
480.图117j显示了根据本发明一些实施方式的3d跟踪工具的透视图，该工具具有与植入骶骨和椎板中的内配合骨安装基准物接合的外配合工具尖端适配器，并且处于如前面关于图117a-117i所述的触发状态。
481.图118a示出了根据本发明的一些实施例的外部配合的骨安装基准的透视图。
482.图118b示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图118a描述的外配合骨安装基准的顶视图。
483.图118c示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 118a-118b描述的3d跟踪工具的外配合骨安装基准和内配合工具尖端适配器的透视图。
484.图118d示出了根据本发明的一些实施方式的具有内配合工具尖端适配器的3d跟踪工具的正视图，该内配合工具尖端适配器不与外配合骨安装基准接合并且处于如先前关于图118a-118c描述的未触发状态。
485.图118e示出了根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的前视图，其中内配合工具尖端适配器与外配合骨安装基准接合并且处于如先前关于图118a-118d描述的未触发状态。
486.图118f示出了根据本发明的一些实施方式的具有与外部配合骨安装基准接合的内部配合工具末端适配器并且处于如先前关于图 118a-118e描述的触发状态的3d跟踪工具的正视图。
487.图118g示出了根据本发明的一些实施方式的具有内配合工具尖端适配器的3d跟踪工具的透视图，该内配合工具尖端适配器不与外配合骨安装基准接合并且处于如先前关于图118a-118f描述的未触发状态。
488.图118h示出了根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的立体图，其中，内配合工具尖端适配器与外配合骨安装基准接合并且处于未触发状态，如先前关于图118a-118g所述。
489.图118i示出了根据本发明的一些实施方式的具有与外部配合骨安装基准接合的内部配合工具末端适配器并且处于如先前关于图 118a-118h描述的触发状态的3d跟踪工具的透视图。
490.图119a示出了根据本发明的一些实施方式的附接到单钉板的外部配合骨安装基准的顶部透视图。
491.图119b示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图119a 描述的附接到单螺钉板的外配合骨安装基准的仰视透视图。
492.图119c示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图119a-119b描述的附接到单螺钉板的外配合骨安装基准的顶视图。
493.图119d示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 119a-119c描述的附
接到单螺钉板的外配合骨安装基准的侧视图。
494.图119e示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 119a-119d描述的附接到单螺钉板的外配合骨安装基准的正视图。
495.图119f示出根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 119a-119e描述的附接到3d跟踪工具的单螺钉板和内配合工具尖端适配器的外配合骨安装基准的透视图。
496.图119g示出根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的前视图，其中，内配合工具尖端适配器不与附接到单钉板的外配合骨安装基准接合并且处于如先前关于图119a-119f描述的未触发状态。
497.图119h示出根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的侧视图，其中，与外部配合骨安装基准接合的内部配合工具末端适配器如先前关于图119a-119g所述那样附接到单个钉板并且处于未触发状态。
498.图119i示出根据本发明的一些实施方式的具有与外部配合骨安装基准接合的内部配合工具末端适配器的3d跟踪工具的侧视图，该外部配合骨安装基准附接到单钉板并且处于如先前关于图119a-119h描述的触发状态。
499.图119j示出根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的立体图，其中，内配合工具尖端适配器不与附接到单钉板的外配合骨安装基准接合并且处于如先前关于图119a-119i描述的未触发状态。
500.图119k示出根据本发明的一些实施方式的具有与外部配合骨安装基准接合的内部配合工具末端适配器的3d跟踪工具的立体图，该外部配合骨安装基准附接到单钉板并且处于如先前关于图119a-119j描述的触发状态。
501.图120a示出了根据本发明的一些实施方式的附接到单钉板的内配合骨安装基准的顶部透视图。
502.图120b示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图120a描述的内配合骨安装基准的侧视图。
503.图120c示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图 120a-120b描述的内配合骨安装基准的顶视图。
504.图120d示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图120a-120c描述的附接到3d跟踪工具的单螺钉板和外部配合工具尖端适配器的内部配合骨安装基准的透视图。
505.图120e示出了根据本发明的一些实施方式的附接到与3d跟踪工具的外配合工具末端适配器接合的单螺钉板上的内配合骨安装基准的透视图，如先前关于图120a-120d所述。
506.图120f示出了根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的立体图，其中外部配合工具尖端适配器与附接到单螺钉板的内部配合骨安装基准脱离并且处于如先前关于图120a-120e描述的未触发状态。
507.图120g示出了根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的立体图，其中外部配合工具尖端适配器与附接到单钉板的内部配合骨安装基准接合并且处于未触发状态，如先前关于图120a-120f所述。
508.图120h示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 120a-120g描述的处于触发状态的具有与附接到单钉板的内配合骨安装基准接合的外配合工具末端适配器的
3d跟踪工具的透视图。
509.图121a示出了根据本发明的一些实施例的具有用于嵌入不透射线球体的不对称分布的孔的外部配合的骨安装基准x射线适配器的透视图。
510.图121b示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图121a描述的具有用于嵌入不透射线的球体的不对称分布的孔的外部配合的骨安装基准x射线适配器的正视图。
511.图121c示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图 121a-121b描述的具有用于嵌入不透射线的球体的不对称分布的孔的外部配合的骨安装基准x射线适配器的侧视图。
512.图121d-121f显示根据本发明的一些实施方式的外匹配骨安装基准x射线适配器的透视图，该适配器嵌有非对称分布的不透射线的球体，该球体与前面关于图121a-121c所述的植入骶骨中的内匹配骨安装基准脱离并啮合。
513.图121g示出了根据本发明的一些实施例的从侧面观察采集的可视化如先前关于图121a-121f描述的骨安装基准x射线适配器的骨盆和非对称分布的不透射线球体的x射线图像。
514.图121h示出了根据本发明的一些实施例的从ap视图取得的可视化骨盆和如先前关于图121a-121g描述的骨安装的基准x射线适配器的不对称分布的不透射线的球体的x射线图像。
515.图122a-122b示出了根据本发明的一些实施例的内部配合的骨安装基准x射线适配器和外部配合的骨安装基准的顶部和底部透视图，该内部配合的骨安装基准x射线适配器具有用于嵌入不透射线的球体的不对称分布的孔和用于确定解剖学轴线的箭头指示器。
516.图122c示出了根据本发明的一些实施方式的内部配合的骨安装基准x射线适配器的透视图，该适配器嵌入有非对称分布的不透射线的球体，该球体与前面关于图122a-122b描述的植入到骶骨中的外部配合的骨安装基准脱离。
517.图122d显示了根据本发明的一些实施方式的内部配合的骨安装基准x射线适配器的顶视图，该适配器嵌有不对称分布的不透射线的球体，该球体与如前面关于图122a-122c所述的植入到骶骨中的外部配合的骨安装基准接合。
518.图123a示出了根据本发明的一些实施例的外部配合的骨安装基准x射线适配器的透视图，该适配器具有三个对称分布的孔，用于嵌入不透射线的球体，并具有箭头指示器，用于确定解剖学轴线。
519.图123b示出了根据本发明的一些实施例的外部配合的骨安装基准x射线适配器的正视图，该适配器具有用于嵌入不透射线球体的三个对称分布的孔，并具有用于确定解剖轴线的箭头指示器，如先前关于图123a所述。
520.图123c示出了根据本发明的一些实施例的外部配合的骨安装基准x射线适配器的侧视图，该适配器具有三个对称分布的孔，用于嵌入不透射线的球体，箭头指示器用于确定解剖学轴线，如先前关于图 123a-123b所述。
521.图123d示出了根据本发明的一些实施例的如前关于图123a-123c 所述嵌入有三个对称分布的不透射线球体的外部配合的骨安装基准x 射线适配器的侧截面图。
522.图123e显示了根据本发明的一些实施方式的外部匹配的骨安装基准x射线适配器的透视图，该适配器具有三个对称分布的不透射线的球体，该球体与前面关于图123a-123d
描述的植入骶骨中的内部匹配的骨安装基准接合。
523.图124a示出了根据本发明的一些实施例的具有星形内配合机构的骨安装基准的透视图。
524.图124b示出了根据本发明的一些实施例的具有如先前关于图 124a描述的星形内配合机构的骨安装基准的顶视图。
525.图124c示出了根据本发明的一些实施例的具有如先前关于图124a-124b描述的星形内配合机构的骨安装基准的侧视图。
526.图124d图示了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 124a-124c描述的具有与植入椎骨中的内配合骨安装基准脱离的外配合工具尖端适配器的3d跟踪工具的透视图。
527.图124e-124f示出了根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的透视图，其中外部配合工具尖端适配器与植入椎骨中的内部配合骨安装基准接合并且处于如前面关于图124a-124d所述的未触发和触发状态。
528.图124g示出了根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的立体图，其中外部配合工具尖端适配器与如前关于图124a-124f所述的植入椎骨中的内部配合骨安装基准接合并且处于未触发状态。
529.图124h示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图124a-124g描述的具有与植入椎骨中的内配合骨安装基准面接合的外配合工具尖端适配器并且处于触发状态的3d跟踪工具的透视图。
530.图125a示出了根据本发明的一些实施方式的具有外部配合工具末端的3d跟踪工具的透视图，该外部配合工具末端不与内部配合骨安装基准接合。
531.图125b示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图125a 描述的具有在唯一的取向上与内配合骨安装基准接合并且处于触发状态的外配合工具末端的3d跟踪工具的透视图。
532.图125c示出了根据本发明的一些实施方式的具有外配合工具末端的3d跟踪工具的侧视图，外配合工具末端不与先前关于图 125a-125b描述的内配合骨安装基准接合。
533.图125d示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 125a-125c描述的具有在唯一的取向上与内配合骨安装基准接合并且处于触发状态的外配合工具末端的3d跟踪工具的侧视图。
534.图126a示出了根据本发明的一些实施例的具有线性触发机构的棒轮廓配准工具的透视图。
535.图126b示出根据本发明某些实施例的、与杆脱开并处于如前参照图126a所述的未装套筒状态的杆轮廓配准工具的侧视图。
536.图126c示出根据本发明的一些实施例的处于如前参照图 126a-126b所述的触发状态的与杆配合的杆轮廓配准工具的侧视图。
537.图126d示出根据本发明某些实施例的、与杆脱开并处于未装配好的状态的杆轮廓配准工具的截面图，如上文结合图126a-126c所述。
538.图126e示出根据本发明的一些实施例的处于如前参照图 126a-126d所述的触发状态的与杆配合的杆轮廓配准工具的截面图。
539.图126f表示根据本发明的一些实施例的、如前面关于图 126a-126e所述的、安装在杆弯曲器上的杆轮廓配准工具的透视图。
540.图126g示出了根据本发明的一些实施例的、如前面关于图 126a-126f所述的、接附到杆弯曲器上的杆轮廓配准工具的后视图。
541.图126h示出了根据本发明的一些实施例的、如前面关于图126a-126g所述的、接附到杆弯曲器上的杆轮廓配准工具的侧视图。
542.图126i-126j示出了根据本发明的一些实施例的连接到弯棒机上的棒轮廓配准工具的透视图，该弯棒机与连接到如前面关于图 126a-126h所述的座标参考端盖装置上的弯曲棒脱开和接合。
543.图127a示出了根据本发明一些实施例的前置柔韧性评估设备的正视图。
544.图127b示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图127a所述的前置柔韧性评估设备的顶视图。
545.图127c-127d示出了根据本发明的一些实施例的如前所述的关于图127a-127b的前表面和后表面柔韧性评估设备的透视图。
546.图128a示出了根据本发明的一些实施例的与椎骨和脊柱杆刚性接合的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口的俯视图。
547.图128b示出了根据本发明的一些实施方式的如前面关于图128a 所述的与椎骨刚性接合的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口的侧视图。
548.图128c示出了根据本发明的一些实施方式的如前关于图 128a-128b所述的与可调节椎弓根螺钉接口和相应的椎骨刚性接合的面向前的和面向后的柔性评估装置的俯视图。
549.图128d示出了根据本发明的一些实施方式的如前关于图 128a-128b所述的与可调节椎弓根螺钉接口和相应的椎骨刚性接合的面向前的和面向后的柔性评估装置的侧视图。
550.图129a显示了根据本发明一些实施方式的与插入椎板中的椎弓根螺钉接合的3d-跟踪工具的立体图。
551.图129b示出了根据本发明一些实施方式的如前面关于图129a所述的刚性地连接于椎骨的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口的一侧和3d跟踪工具的立体图。
552.图129c示出了根据本发明一些实施例的与插入椎板中的椎弓根螺钉接合的3d跟踪工具以及如前面关于图129a-129b所述刚性地附连到椎骨的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口的一侧的透视图。
553.图129d示出了根据本发明一些实施方式的与插入椎板中的椎弓根螺钉接合的3d跟踪工具以及如前面关于图129a-129c所述刚性地附连于椎骨的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口的一侧的俯视图。
554.图130a示出了根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的立体图，该工具具有与附接在覆盖椎骨的皮肤上的顶部皮肤安装基准的“z 图案”接合的工具球头适配器。
555.图130b示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图130a 描述的具有跟踪椎骨的椎板区域的工具球头适配器的3d跟踪工具的立体图。
556.图130c示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 130a-130b描述的具
有跟踪椎骨的骶骨区域的工具球头适配器的3d跟踪工具的俯视图。
557.图130d示出了根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的放大图，该工具具有与顶部皮肤安装基准的“z图案”接合的工具球端适配器，该顶部皮肤安装基准如先前关于图130a-130c描述的那样附接在覆盖椎骨的皮肤上。
558.图130e示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 130a-130d描述的具有跟踪椎骨的椎板区域的工具球头适配器的3d跟踪工具的缩小视图。
559.图130f示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 130a-130e描述的具有跟踪椎骨的骶骨区域的工具球头适配器的3d跟踪工具的缩小视图。
560.图131a示出了根据本发明的一些实施例的具有五个不对称分布的用于嵌入不透射线的球体的孔的外配合的骨安装基准和内配合的骨安装基准x射线适配器的透视图。
561.图131b示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图131a 所描述的具有五个不对称分布的孔以用于嵌入不透射线球体的外部配合的骨安装基准的俯视图。
562.图131c-131d示出了根据本发明的一些实施例的如前关于图131a-131b所述的具有五个不对称分布的用于嵌入不透射线的球体的孔的外配合骨安装基准和内配合骨安装基准x射线适配器的侧视图。
563.图131e示出了根据本发明的一些实施例的如前关于图131a-131d 所述的具有五个不对称分布的用于嵌入不透射线的球体的孔的外配合骨安装基准和内配合骨安装基准x射线适配器的底视图。
564.图131f示出了根据本发明的一些实施例的从可视化骨盆和如先前关于图131a-131e描述的骨安装的基准x射线适配器的五个不透射线球体的侧视图取得的x射线图像。
565.图131g示出了根据本发明的一些实施例的从ap视图取得的、可视化骨盆和如先前关于图131a-131f描述的骨安装的基准x射线适配器的五个不透射线球体的x射线图像。
566.图132a图示了根据本发明的一些实施例的附着有drf的轨迹板显示控制界面的透视图。
567.图132b图示了根据本发明的一些实施例的如先前关于图132a所描述的那样附着有drf的轨迹板显示控制接口的顶视图。
568.图132c示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图 132a-132b描述的在未触发状态下悬停在附着drf的轨迹板显示控制界面上的3d跟踪工具的透视图。
569.图132d示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图 132a-132c描述的处于触发状态的与附着drf的轨迹板显示控制界面接触的3d跟踪工具的透视图。
570.图133a-133c示出了根据本发明的一些实施例的用于通过选择定义轨迹板区域的矩形的左下角、右下角和右上角来初始化轨迹板显示控制界面的显示界面。
571.图133d图示了根据本发明的一些实施例的通过使用如先前关于图133a-133c描述的3d跟踪的探头在任何表面上跟踪对角线而执行的轨迹板显示控制界面的一个初始化步骤的输出。
572.图133e图示了根据本发明的一些实施例的通过使用如先前关于图133a-133d描述的3d跟踪探头在任何表面上跟踪l形线而执行的轨迹板显示控制界面的一个初始化步骤的输出。
573.图133f图示了根据本发明的一些实施例的如先前关于图 133a-133e描述的处于
其活动状态的轨迹板显示控制界面的显示界面。
574.图133g图示了根据本发明的一些实施例的用于如先前关于图 133a-133f描述的皮肤安装基准的z图案跟踪的显示界面。
575.图133h示出了根据本发明的一些实施例的皮肤安装的基准的z图案跟踪和基准的三个角的自动检测以及如先前关于图133a-133g所述的向下到下面的解剖界标的输出。
576.图133i示出根据本发明一些实施例的用于描绘如前文结合图 133a-133h所述的脊柱外科暴露椎板区域一侧的显示界面。
577.图133j示出了根据本发明一些实施例的显示界面，用于描绘如前关于图133a-133j所述的脊柱外科暴露的椎板区域的对侧。
578.图133k-133l示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 133a-133j所描述的2d投影的双侧薄层描记的计算的冠状面中线和矢状面中线的输出。
579.图133m示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 133a-133l所描述的双侧薄层描记的所计算的3d中线的输出。
580.图133n示出了根据本发明的一些实施方式的用于计算如先前关于图133a-133m所描述的双侧薄层迹线的中线的显示界面。
581.图133o示出根据本发明一些实施例的用于计算如前参照图 133a-133n所述的矢状和冠状s1终板线和股骨头中心的显示界面。
582.图133p示出了根据本发明的一些实施例的用于从之前关于图 133a-133o描述的可用解剖界标计算期望脊柱对准参数的显示界面。
583.图133q示出了根据本发明的一些实施例的用于显示如先前关于图133a-133p所述的脊柱追踪的矢状平面图的显示界面。
584.图133r示出了根据本发明的一些实施例的用于显示如前面参照图133a-133q所述的脊柱追踪的冠状面视图的显示界面。
585.图133s示出了根据本发明一些实施例的显示界面，用于显示如前文关于图133a-133r所述的脊柱追踪的轴向平面图。
586.图134a示出了根据本发明的一些实施例的用于使用座标参考端盖设备来确定解剖轴的显示界面。
587.图134b示出了根据本发明的一些实施方式的显示界面，用于观察使用如前面关于图134a所述的3d跟踪探针获得的郁金香形椎弓根螺钉的3d位置。
588.图134c-134e显示了根据本发明一些实施方式的显示界面，用于观察获得的郁金香形椎弓根螺钉的3d位置的矢状和冠状平面投影，完成的薄片跟踪，和完成的棒轮廓跟踪，如前面关于图134a-134b所述。
589.图134f显示了根据本发明一些实施方式的显示界面，用于观察椎弓根螺钉郁金香形头部的采集3d位置的矢状和冠状平面投影、完成的骨板跟踪、平滑的杆轮廓跟踪和如前面关于图134a-134e所述的与杆对准的螺钉的指示。
590.图134g-134h显示了根据本发明一些实施方式的显示界面，用于观察获得的郁金香形椎弓根螺钉的3d位置的矢状和冠状平面投影、完成的薄片跟踪和完成的棒轮廓跟踪，该棒被修改以与更多的螺钉对准，如前面关于图134a-134f所述。
591.图135a-135f示出了根据本发明的一些实施方式的显示界面，用于观察通过与骨
安装基准接合的3d跟踪工具配准的患者骶骨和椎骨的3d网状结构。
592.图135g-135i显示了根据本发明的一些实施方式的显示界面，用于显示通过如前关于图135a-135f所述的骨安装基准记录的患者骶骨和椎骨的矢状、冠状和轴向平面图。
593.图135j-135l显示了根据本发明的一些实施方式的显示界面，用于在如前关于图135a-135i所述操纵患者的骶骨和椎骨在3d空间中的位置之后，重新配准患者的骶骨和椎骨。
594.图136a-136b示出了根据本发明的一些实施例的显示界面，用于观察在非测量和实时测量状态下经由柔性评估装置记录的椎骨的3d 网络。
595.图136c-136d示出了根据本发明的一些实施例的显示界面，其用于显示在通过如前面关于图136a-136b所述的柔性评估装置实时操作椎骨期间测量的矢状面最大脊柱前凸和最大脊柱后凸角度。
596.图136e-136f示出了根据本发明一些实施例的显示界面，其用于显示在经由如前面关于图136a-136d所述的柔性评估装置实时操纵椎骨期间测量的冠状平面最大左cobb角和最大右cobb角。
597.图136g-136h示出了根据本发明一些实施例的显示界面，其用于显示在通过如前面关于图136a-136f所述的柔韧性评估设备对椎骨进行实时操作期间测量的轴向平面最大顺时针扭转和最大逆时针扭转角。
598.图136i示出了根据本发明一些实施方式的显示界面，用于显示通过如前面关于图136a-136h所述的柔性评估装置进行的活动椎骨操纵的完全重放。
599.图136j示出了基于x射线的柔性评估装置的3d跟踪手柄和它们接合的椎骨之间的偏移角的初始化。
600.图137a示出了根据本发明的一些实施方式的具有工具球头适配器的3d跟踪工具的透视图，该工具球头适配器不与锥形的、半圆柱形的外部配合的骨安装基准接合并且处于未触发状态。
601.图137b图示了根据本发明的一些实施方式的与锥形的、半圆柱形外配合骨安装基准接合并且处于如先前关于图137a描述的未触发状态的3d跟踪探针的透视图。
602.图137c示出了根据本发明的一些实施方式的与锥形的、半圆柱形外匹配的骨安装基准接合并且处于如前面关于图137a-b所述的触发状态的3d跟踪探针的透视图。
603.图137d示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 137a-c描述的不与3d跟踪探针的内配合工具末端适配器接合的锥形、半圆柱形外配合骨边界基准点的透视图。
604.图137e示出了根据本发明的一些实施方式的与如先前关于图 137a-d描述的3d跟踪探针的内配合工具末端适配器接合的锥形、半圆柱形外配合骨边界基准点的透视图。
605.图137f示出了根据本发明的一些实施方式的与如先前关于图137a-e描述的3d跟踪探针的内配合工具末端适配器接合的锥形、半圆柱形外配合骨边界基准的侧截面图。
606.图137g示出了根据本发明的一些实施例的如前文关于图137a-f 所述的具有弹簧加载棘爪的外部配合的骨安装基准的侧视图。
607.图137h示出了根据本发明的一些实施例的如前文关于图137a-g 所述的具有弹簧加载棘爪的外配合骨安装基准的侧视截面图。
608.图137i示出了根据本发明的一些实施例的如前文关于图137a-h 所述的具有摩擦
诱导骨界面的外部配合骨安装基准的透视图。
609.图137j图示了根据本发明的一些实施例的如先前关于图137a-i 描述的具有摩擦诱导骨界面的外部配合骨安装基准的侧视图。
610.图137k示出了根据本发明的一些实施例的用于经皮配准如前文关于图137a-j所述的感兴趣的解剖学标志的具有延伸轴的外部匹配骨安装基准的透视图。
611.图137l示出了根据本发明的一些实施例的用于经皮配准如前文关于图137a-k所述的感兴趣的解剖学标志的具有延伸轴的外部匹配骨安装基准的不同透视图。
612.图138a图示了根据本发明的一些实施方式的脊柱的透视图，其中外部匹配的骨安装基准植入骶骨中，并且框架冲击监测、3d跟踪标记柱和3d跟踪drf植入骨盆中。
613.图138b示出了根据本发明的一些实施方式的3d跟踪工具的透视图，该工具不与植入骶骨中的外配合骨安装基准接合并且处于未装配状态，以及框架撞击监控、3d跟踪标记柱和植入骨盆中的3d跟踪drf，如前面关于图138a所述。
614.图138c图示了根据本发明的一些实施方式的与植入骶骨中的外配合骨安装基准接合的并且处于触发状态的3d跟踪工具以及植入骨盆中的3d跟踪髂骨螺钉和3d跟踪drf的透视图，如先前关于图138a-b 所述。
615.图139a示出了具有凸轮锁定机构的内配合骨安装基准x射线适配器的透视图，该凸轮锁定机构具有未被加压的凸轮杆。根据本发明的一些实施例，适配器不与外部配合的骨安装基准接合。
616.图139b示出了具有凸轮锁定机构的内配合骨安装基准x射线适配器的透视图，该凸轮锁定机构具有未被按压的凸轮杆。根据本发明的一些实施例，适配器与外部配合的骨安装基准接合，如先前关于图 139a所述。
617.图139c示出了具有凸轮锁定机构和压下的凸轮杆的内配合骨安装基准x射线适配器的不同透视图。根据本发明的一些实施例，适配器与外部配合的骨安装基准接合，如先前关于图139a-b所述。
618.图139d示出了具有凸轮锁定机构的内配合骨安装基准x射线适配器的侧视截面图。压下的凸轮杆将压力施加到外部配合的骨安装基准的平坦界面，以将其固定就位，如先前关于图139a-c根据本发明的一些实施例所述。
619.图139e示出了具有凸轮锁定机构的内配合骨安装基准x射线适配器的透视图。凸轮杆通过压缩弹簧被压下，该压缩弹簧将压缩力施加到外部配合的骨安装基准的平坦界面以将其固定就位，如先前根据本发明的一些实施例关于图139a-d所述。
620.图139f示出了根据本发明的一些实施例的具有弹簧加载的匹配机构的内匹配的骨安装基准x射线适配器的侧截面视图，其不与如先前关于图139a-e描述的外匹配的骨安装基准接合。
621.图139g示出了根据本发明的一些实施例的具有弹簧加载的匹配机构的内匹配的骨安装基准x射线适配器的侧截面图，该匹配机构与如先前关于图139a-f描述的外匹配的骨安装基准接合。
622.图139h示出了根据本发明的一些实施例的内部配合的骨安装基准x射线适配器的底部透视图，该适配器嵌入有不对称分布的不透射线的球体的较大阵列，不与如先前关于图139a-g描述的外部配合的骨安装基准接合。
623.图139i示出了根据本发明的一些实施例的内部配合的骨安装基准x射线适配器的顶部透视图，该内部配合的骨安装基准x射线适配器嵌入有不对称分布的不透射线的球体的较大阵列，该阵列不与如先前关于图139a-h描述的外部配合的骨安装基准接合。
624.图139j示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图139a-h 所述的嵌入有不对称分布的不透射线的球体的较大阵列的内配合骨安装基准x射线适配器的顶视图。
625.图140a示出了根据本发明的一些实施方式的内部配合的骨安装基准x射线适配器的透视图，该适配器嵌有不对称分布的不透射线的球体，该球体不与植入骶骨和脊柱的多个薄层中的任何外部配合的骨安装基准接合。
626.图140b示出了根据本发明的一些实施方式的内部配合的骨安装基准x射线适配器的透视图，该适配器嵌有非对称分布的不透射线的球体，该球体与前面关于图140a所述的植入骶骨和脊柱的多个椎板中的一个外部配合的骨安装基准接合。
627.图140c显示了根据本发明的一些实施方式的内配合的骨安装基准x射线适配器的透视图，该内配合的骨安装基准x射线适配器嵌入不对称分布的不透射线球体，并装备有3d跟踪标记，与如前面关于图 140a-b所述的植入骶骨中的外配合的骨安装基准和脊柱的多个薄层中的一个接合。
628.图140d示出了从脊柱的矢状面视图取得的x射线图像，其中内配合的骨安装基准x射线适配器与植入骶骨和多个薄层中的外配合的骨安装基准中的一个接合，以及若干椎骨终板的线注释，如先前关于图 140a-c根据本发明的一些实施例所述。
629.图140e显示了从脊柱的冠状位采集的x射线图像，其中内配合的骨安装基准x射线适配器与植入骶骨和多个薄层中的外配合的骨安装基准中的一个接合，以及几个椎骨终板的线注释，如前面关于图 140a-d所述，根据本发明的一些实施方式。
630.图141a示出了根据本发明一些实施例的与脊柱椎骨刚性接合的面向前的柔性评估装置以及不与柔性评估装置上的阳突起接合的x射线适配器的透视图。
631.图141b示出了根据本发明的一些实施例的与脊柱的椎骨刚性接合的面向前的柔性评估装置和面向后的柔性评估装置的透视图，以及与面向前的柔性评估装置上的阳突起接合的x射线适配器的透视图，如之前关于图141a所述。
632.图141c示出了从脊柱的矢状面采集的x射线图像，其中面向前的柔性评估装置和面向后的柔性评估装置与脊柱的椎骨刚性接合，x射线适配器与面向前的柔性评估装置上的凸形突出部接合，并且脊柱的终板被线注释且柔性评估装置被附接，如先前关于图141a-b所述的，其遵照本发明的一些实施例。
633.图141d示出了根据本发明的一些实施例的从脊柱的冠状位观察的x射线图像，其中面向前的柔性评估装置和面向后的柔性评估装置与脊柱的椎骨刚性地接合，x射线适配器与面向前的柔性评估装置上的凸形突起接合，并且线注释了椎骨的终板，其中柔性评估装置被附接，如先前关于图141a-b所述。
634.图142a示出了根据本发明的一些实施方式的处于非活动状态的具有与tmsm机械链接的植入物附着顶端的3d跟踪的植入物驱动器的立体图。
635.图142b示出根据本发明的一些实施方式的如前面关于图142a描述的处于非活动状态的具有与tmsm机械链接的植入物附着顶端的3d 跟踪的植入物驱动器的侧视图。
636.图142c示出根据本发明的一些实施方式的如前关于图142a-b所述的处于活动状
态的具有与tmsm机械链接的植入物附接尖端的3d跟踪的植入物驱动器的侧视图。
637.图142d示出根据本发明的一些实施方式的如先前关于图142a-c 描述的具有与tmsm支座机械链接的植入物附接末端的3d轨道植入物驱动器的侧视截面图。
638.图142e示出了根据本发明的一些实施例的如前关于图142a-d所述的tmsm底座和所附接的tmsm的截面图。
639.图142f示出了根据本发明一些实施方式的3d-轨道植入物驱动器的透视图，其中植入物附接尖端不与可膨胀椎间融合器接合并且处于非活动状态，如前面关于图142a-e所述。
640.图142g示出了根据本发明一些实施方式的如前文关于图142a-f 所述的具有与可膨胀的椎间融合器接合的植入体附接末端的3d轨道式植入体驱动器的侧视截面图。
641.图142h示出了根据本发明一些实施方式的3d-轨道植入物驱动器的侧视图，其中植入物连接尖端与可膨胀的椎间融合器接合并且处于非活动状态，如前面关于图142a-g所述。
642.图142i示出了根据本发明一些实施方式的3d-轨道植入物驱动器的侧视图，其中植入物连接尖端与扩张椎间融合器接合并且处于活动状态，如前面关于图142a-h所述。
643.图143a示出了根据本发明的一些实施例的未与外部配合骨安装基准接合的3d跟踪drf附件的透视图。
644.图143b示出了根据本发明的一些实施例的如先前关于图143a所描述的与外部配合骨安装基准接合的3d跟踪drf附件的透视图。
645.图143c显示了骶骨和l5椎骨的顶视图，其中外部匹配骨安装基准植入在它们中，如前面关于图143a-b根据本发明的一些实施方式所述。
646.图143d示出了根据本发明的一些实施方式的与植入骶骨和l5椎骨中的外配合骨安装基准接合的3d跟踪drf附件的透视图，如先前关于图143a-c所述。
647.图143e示出了具有可膨胀的椎间融合器的3d-轨道植入物驱动器的侧视图。融合器不插入骶骨和l5椎骨之间，其植入有与3d-跟踪drf 附件接合的外部匹配骨安装基准，如根据本发明的一些实施例的先前关于图143a-d所述。
648.图143f示出了具有可膨胀的椎间融合器的3d跟踪式植入物驱动器的矢状面图。笼被插入骶骨和l5椎骨之间，所述骶骨和椎骨被植入有与3d跟踪drf附接件接合的外部匹配骨安装基准。根据本发明的一些实施例，以上组件先前已相对于图143a-e描述。
649.图143g示出了具有可膨胀的椎间融合器的3d跟踪式植入物驱动器的矢状面图。笼在骶骨和l5椎骨之间插入和扩张，并且植入物驱动器的tmsm处于活动状态。骶骨和l5椎骨具有与3d-跟踪drf附件接合的外部匹配骨安装基准。根据本发明的一些实施例，以上组件先前已相对于图143a-f描述。
650.图143h示出了具有可膨胀的椎间融合器的3d-轨道植入物驱动器的轴向视图。笼插入骶骨和l5椎骨之间，并且植入物驱动器的tmsm 处于非活动状态。骶骨和l5椎骨具有与3d-跟踪drf附件接合的外部匹配骨安装基准。根据本发明的一些实施例，以上组件先前已相对于图143a-g描述。
651.图143i示出了具有可膨胀的椎间融合器的3d轨道植入物驱动器的轴向视图。笼在骶骨和l5椎骨之间插入和扩张，并且植入物驱动器的tmsm处于活动状态。骶骨和l5椎骨具
有与3d-跟踪drf附件接合的外部匹配骨安装基准。根据本发明的一些实施例，以上组件先前已相对于图143a-h描述。
652.图143j显示了骶骨和l5椎骨的矢状面图，其中可膨胀的椎体间融合器插入它们之间并在它们之间膨胀，并且具有与3d-跟踪drf附件接合的外部匹配的骨安装基准。3d-履带式植入物驱动器与椎间融合器脱离。根据本发明的一些实施例，以上组件先前已相对于图143a-i 描述。
653.图143k显示了骶骨和l5椎骨的顶部透视图，其中椎间融合器插入它们之间并在它们之间膨胀，如前面关于图143a-j所述，根据本发明的一些实施方式。
654.图143l显示了骶骨和l5椎骨的侧视图，其中椎间融合器插入它们之间，如前面关于图143a-k所述，根据本发明的一些实施方式。
655.图144a示出根据本发明一些实施方式的骶骨和l5椎骨的侧视图，其中椎间融合器插入它们之间，仍然附连于处于非活动状态的3d-跟踪植入物驱动器。
656.图144b示出骶骨和l5椎骨的侧视图，其中椎间融合器插入它们之间并在它们之间扩张，仍然连接至如先前关于图144a所述的处于活动状态的3d-轨道植入物驱动器，根据本发明的一些实施方式。
657.图144c示出骶骨和l5椎骨的透视图，其中椎间融合器插入它们之间并在它们之间扩张，仍然连接在处于活动状态的3d-轨道植入物驱动器上。3d跟踪工具不与植入骶骨中的外配合骨安装基准接合，并且处于非活动状态。根据本发明的一些实施例，以上组件先前关于图 144a-b描述。
658.图144d示出骶骨和l5椎骨的透视图，其中椎间融合器插入它们之间并在它们之间扩张，仍然连接在处于活动状态的3d-轨道植入物驱动器上。3d跟踪工具与植入骶骨中的外部匹配骨安装基准接合，并处于非活动状态。根据本发明的一些实施例，以上组件先前关于图 144a-c描述。
659.图144e示出骶骨和l5椎骨的透视图，其中椎间融合器插入它们之间并在它们之间扩张，仍然连接在处于活动状态的3d-轨道植入物驱动器上。3d跟踪工具与植入骶骨中的外配合骨安装基准接合，并处于活动状态。根据本发明的一些实施例，以上组件先前关于图144a-d 描述。
660.图145a示出根据本发明一些实施例附连至l4椎骨的3d跟踪骨夹持基准的透视图。
661.图145b示出了连接有3d跟踪的骨夹紧基准的l4和l5椎骨的透视图。椎间融合器经由处于非活动状态的3d跟踪植入物驱动器插入在它们之间。根据本发明的一些实施例，以上组件先前关于图145a描述。
662.图145c示出连接有3d跟踪的骨夹紧基准的l4和l5椎骨的透视图。椎间融合器经由处于活动状态的3d跟踪植入物驱动器插入椎间融合器中并在椎间融合器之间扩张。根据本发明的一些实施例，以上组件先前已相对于图145a-b描述。
663.图146a示出根据本发明一些实施例的附连有3d跟踪的骨夹紧基准的l4和l5椎骨的透视图，且内配合x射线适配器不与骨夹紧基准之一上的凸出部接合。
664.图146b示出根据本发明一些实施例的l4和l5椎骨的透视图，其中附连3d跟踪的骨夹紧基准，并且内配合x射线适配器与骨夹紧基准之一上的凸形突起接合，如先前关于图146a所述。
665.图146c示出根据本发明一些实施例的l4和l5椎骨的矢状图，其中附连有3d跟踪的骨夹紧基准，并且内配合x射线适配器与骨夹紧基准之一上的凸形突起接合，如先前关于图146a-b所述。
666.图146d示出了根据本发明一些实施例的具有3d跟踪的骨夹紧基准的l4和l5椎骨的冠状视图，并且内配合x射线适配器与骨夹紧基准之一上的凸形突起接合，如先前关于图146a-c所述。
667.图146e示出了附连有3d跟踪的骨夹紧基准的l4和l5椎骨的透视图。椎间融合器经由处于非活动状态的3d跟踪植入物驱动器插入在它们之间。根据本发明的一些实施例，以上组件先前已相对于图 146a-d描述。
668.图147a示出了根据本发明一些实施方式的附接到椎间融合器上并且处于非活动状态的单次致动3d-跟踪植入体驱动器的立体图。
669.图147b示出了根据本发明一些实施方式的如前面关于图147a所述的、连接到枢转的椎间融合器上并且处于非活动状态的单次致动的 3d-轨道植入物驱动器的立体图。
670.图147c示出了根据本发明一些实施方式的、如前面关于图147a-b 所述的、通过机械连接的tmsm的侧向运动指示的活动状态下的、附接到枢转且扩张的椎间融合器的单致动3d-轨道植入物驱动器的透视图。
671.图147d示出了根据本发明的一些实施方式的、如前面关于图 147a-c所述的、附接到扩张的椎间融合器上并且处于由机械连接的 tmsm的侧向运动所指示的活动状态的单次致动的3d-跟踪的植入物驱动器的透视图。
672.图147e示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图 147a-d描述的用于将笼扩张运动转换成3d跟踪植入物驱动器的tmsm 的正交致动的正交齿轮机构的立体图。
673.图148a示出了根据本发明一些实施方式的附接到椎间融合器并且处于非活动状态的单次致动3d-跟踪植入体驱动器的侧视图。
674.图148b示出了根据本发明一些实施方式的如前面关于图148a所述的、连接到枢转的椎间融合器上并且处于非活动状态的单次致动的 3d-轨道植入物驱动器的侧视图。
675.图148c示出了根据本发明一些实施方式的如前面关于图148a-b 所述的连接到枢转的椎间融合器上并且处于非活动状态的单次致动的 3d-轨道植入物驱动器的侧面透视图。
676.图148d示出了根据本发明一些实施方式的连接到枢转且扩张的椎间融合器上并处于非活动状态的单次致动的3d-轨道植入物驱动器的另一侧透视图，如前面关于图148a-c所述。
677.图148e示出了根据本发明一些实施方式的如前面关于图148a-d 所述的连接到椎间融合器上并且处于非活动状态的单次致动3d-轨道植入物驱动器的后视图。
678.图148f示出了根据本发明一些实施方式的如前面关于图148a-e 所述的连接到枢转的椎间融合器上并且处于非活动状态的双致动3d
‑ꢀ
轨道植入物驱动器的透视图。
679.图148g示出了根据本发明一些实施方式的如前面关于图148a-f 所述的、连接到枢转且扩张的椎间融合器上并且处于由机械连接的 tmsm的竖直运动所指示的活动状态的双致动3d-轨道植入物驱动器的透视图。
680.图149a示出了根据本发明一些实施方式的、附接到椎间融合器上并且处于非活动
状态的双致动3d-轨道植入物驱动器的立体图。
681.图149b示出了根据本发明一些实施方式的如前面关于图149a所述的、连接到枢转的椎间融合器上并且处于非活动状态的双致动3d
‑ꢀ
轨道植入物驱动器的立体图。
682.图149c示出了根据本发明一些实施例的双致动3d-轨道植入物驱动器的透视图，该驱动器安装在枢转且扩张的椎间融合器上，并处于由机械连接的tmsm的垂直运动所表示的活动状态，如前面关于图 149a-b所述。
683.图150a示出了根据本发明一些实施例的未与椎体切除术笼接合的单次致动3d跟踪植入物驱动器的透视图。
684.图150b示出了根据本发明一些实施例的如前关于图150a所述的与椎体切除术笼接合并处于非活动状态的单次致动3d跟踪植入物驱动器的透视图。
685.图150c示出了根据本发明的一些实施例的如前关于图150a-b所述的与椎体切除术笼接合并且在弹簧膨胀时处于活动状态的单次致动 3d跟踪植入体驱动器的透视图。
686.图151a示出了根据本发明一些实施方式的没有致动机构的3d-轨道植入物驱动器的立体图，该驱动器没有与刚性的非致动椎间融合器接合。
687.图151b示出了根据本发明一些实施方式的3d-轨道植入物驱动器的立体图，其中没有致动机构与刚性非致动椎间融合器接合，如前面关于图151a所述。
688.图151c示出了不具有致动机构的3d-轨道植入物驱动器的侧视图，该驱动器与刚性非致动椎间融合器接合并且未插入到骶骨和l5椎骨之间，根据本发明的一些实施方式，如前面关于图151a-b所述，这两者都植入有与3d-轨道drf配合的骨安装基准。
689.图151d示出了根据本发明一些实施方式的3d-轨道植入物驱动器的侧视图，其中没有致动机构与插入骶骨和l5椎骨之间的刚性非致动椎间融合器接合，如前面关于图151a-c所述，这两个椎骨都植入有与 3d-轨道drf配合的骨安装基准。
690.图151e示出了根据本发明一些实施方式的3d-轨道植入物驱动器的侧视图，其中没有致动机构从插入骶骨和l5椎骨之间的刚性非致动椎间融合器中移除，该椎间融合器都植入有与3d-轨道drf配合的骨安装基准，如前面关于图151a-d所述。
691.图151f示出了根据本发明的一些实施例的显示界面，用于以矢状、冠状、轴向和透视图的方式实时示出椎骨的3d运动、其终板的视觉表示及其相关的脊柱对准参数，如先前关于图151a-e所述。
692.图151g示出了显示界面，用于以矢状、冠状、轴向和透视图的方式实时示出椎骨的3d运动、其终板的视觉表示及其相关脊柱对齐参数，以及插入椎骨之间的椎间融合器的3d运动，如先前关于图151a-f所述。
693.图151h示出了显示界面，用于以矢状、冠状、轴向和透视图的方式实时示出椎骨的3d运动、其终板的视觉表示及其相关脊柱对齐参数，以及在椎骨之间插入之后椎间融合器的3d运动，如先前关于图151a-g 所述。
694.图152a-j示出了根据本发明的一些实施例的工作流程，用于相对于骨安装基准配准解剖界标的3d位置，并且在一些情况下结合患者解剖结构的非基于基准的输入(例如，双侧骨板跟踪、术前规划对准参数、患者标准化数据等)使用那些经配准的界标来计算患者的脊柱对准参数。
695.图153a-b示出了根据本发明的一些实施例的用于配准多个椎骨相对于其独特的
20e、图21a-21b、图22、图23a-23c、图24-26、图27a-27d、图28a-28b、图29a-29d、图30b、图31、图38a-38g、图39a-39f、图40a-40c、图41a-44e、图20和20a-20e、图21a-21b、图22、图23a-23c、图24-26、图27a-27d、图28a-28b、图29a-29d、图30b、图31、图38、图38a-38g、图39a-39f、图40a-40c、图41a-40d、图42a-42k、图43a-43f、图44a-44d、图 44a-44b、图46a-46g、图47a-47b、图48a-48c、图49a-49d、图50a-50e、图51a-51i、图52a-52d、图53a-53f、图54a-54d、图55a-55i、图 56a-56f、图57a-57d、图64a-64b、图73a-73b、图77a-77c、图79a-79g、图82a-82b、图87a-87k、图88a-88f、图116j、图117d-117g、117i-117j、图118d-3h、图119g-119k、图120f-120h、图124d-124h、图125a-125d、图126、图127、图128c-128d、图129a-129d、图130、图132等，这些图跟踪被跟踪对象相对于跟踪系统的坐标系的3d坐标。被“跟踪”的对象的一个示例是当其拥有在3d空间中被跟踪的基本上刚性附接的动态参考系时。
706.在一些实施例中，动态参考系(以下称为“drf”)是指以唯一可识别的配置定位的三个或多个点(标记)，使得它们的离散位置与对象身份相关联。一些实施例包括可允许计算drf的3d位置和姿态两者的唯一布置的标记。一些实施例还可以定义相对于drf的坐标系。在一些实施例中，杂散标记指的是3d跟踪对象，通常是反光的或发光的，其可以由3d跟踪照相机可视化并且不是定义drf的标记之一。在一些实施例中，杂散标记可以与drf相关联，并且可以使其位置、姿态和行为相对于一个或多个drf被计算。
707.在一些实施例中，被跟踪的移动杂散标记(tmsm)指的是被设计为相对于其他杂散标记或附近的drf移动的杂散标记。在一些实施例中， tmsm相对于那些其他实体的位置和/或运动的计算可被解释以向计算机采集系统传达信息和/或命令。
708.在一些实施例中，探头参考和/或定义以其位置、取向和身份在 3d空间中已知的方式被跟踪的设备。在一些实施例中，系统可以推断被跟踪对象上和/或附近的其他点和/或标记(例如，尖端、轴、独特特征等)的位置和取向，即使它们不是独立地直接跟踪的。
709.一些实施例包括基准。在一些实施例中，基准可以是主要用作空间中的另一点的参考的对象。在一些实施例中，基准可以放置在感兴趣的对象/区域附近。在一些实施例中，可以初始化基准点相对于感兴趣对象的相对位置。在一些实施例中，在初始化之后，基准的位置和取向可以在将来被参考。在一些实施例中，可以计算初始化的感兴趣对象/区域的精确位置。在一些实施例中，基准可以具有独特的表面图案，其形式为待攻丝的凹口、待描绘的凹槽和/或待联接的配合特征。在一些实施例中，基准独特表面图案可以与3d跟踪探针或末端执行器相互作用。在一些实施例中，基准的3d位置和取向以及身份可以由采集系统计算。在一些实施例中，基准可以是具有嵌入的不透射线标记的物体，其使得能够通过射线照相成像进行基准的可视化和配准。一些实施例包括基准标记。在一些实施例中，基准标志器可以用作“基准”的等效术语，除非具体地指在基准结构内的可以在x射线上可视化的嵌入的“不透射线的标记”。
710.在一些实施例中，术语“3d刚性变换”描述涉及包含旋转和平移变换的矩阵的计算应用的数学运算。在一些实施例中，当系统需要将对象的关系从一个坐标轴变换到另一个坐标轴而对象没有变形时，可以使用3d刚性变换。在一些实施例中，示例可以是：代替使3d跟踪工具的位置坐标和取向值参考3d跟踪采集系统，3d跟踪工具可以基本上严格地变换为参考场景内的另一3d跟踪工具或drf的坐标和取向。此外，一些实施例包括“刚体变换”，同义词。
711.一些实施例包括椎弓根螺钉。一些实施例包括椎弓根螺钉，其可以插入到被称为椎弓根的脊椎椎骨的解剖结构中。在一些实施例中，椎弓根螺钉可以被参考。在一些实施方式中，椎弓根螺钉可以被认为系统可以与任何其它螺钉、紧固件和/或其它外科植入物(例如，笼、杆等)相容。
712.在一些实施例中，郁金香形头部可以是附接到螺钉头部的物体，并且在其运动范围内可以是多轴的或单轴的。在一些实施例中，郁金香形头部通常具有内螺纹，该内螺纹使得紧固件能够与结构基本刚性地接合。在一些实施例中，郁金香形头部可以在外壁/表面上具有配合特征，该配合特征可以使得装置能够基本上刚性地附接到郁金香形头部。在一些实施方式中，郁金香形头部可以设计成接纳杆植入物的插入。
713.在一些实施方式中，杆可以是具有类似于圆的横截面的任何物体。一些实施例包括，另外的形状可包括锁眼、半圆等。在一些实施方式中，杆可以具有任何长度和曲率。在一些实施例中，杆可以联接到被跟踪工具和非被跟踪工具。在一些实施例中，杆可插入到郁金香形头部的空腔中，并且可经由帽螺钉基本刚性地固定就位，该帽螺钉经由螺纹紧固在郁金香形头部的内壁上。
714.在一些实施例中，配准是指任何时候3d跟踪的工具或对象向计算机系统发信号通知关于对象的状态、3d位置、3d取向、唯一身份、相对于其他对象的相对位置的信息或用于系统的算法的其他相关信息。一些实施例包括，例如：3d跟踪的探头可以记录基准的位置和身份，这意味着3d跟踪的探头可以向计算机系统通信特定基准可以在3d空间中相对于3d跟踪采集系统具有特定位置和取向。
715.在一些实施例中，“矢状”是解剖平面，其是指患者的侧视图，其中患者的上部(例如，头部)在右侧或左侧，并且患者的下部(例如，脚)在相对的端部，这取决于视角来自患者的哪一侧，即左半部或右半部。在一些实施例中，根据患者是仰卧还是俯卧，患者的后面将在视图的顶部或底部可见。
716.在一些实施例中，“冠状”是解剖平面，其指的是患者的顶视图，其中患者的上部(例如，头部)在顶部或底部上，并且患者的下部(例如，脚)在相对的端部上，这取决于视角是从患者的哪一侧、下方或上方，以及患者的左侧或那一侧在视图中看起来是右侧或左侧。
717.在一些实施例中，“轴向”是解剖平面，其指的是患者的横截面视图，其中患者的后部在顶部或底部上，并且患者的前部在相对的端部上，这取决于视角来自患者的哪一侧、俯卧或仰卧。在一些实施例中，患者视图还可以根据视图是指向患者的下部还是上部而改变。在一些实施例中，可以使用“横向”。在一些实施例中，横向可以是“轴向”的等同术语。
718.在一些实施例中，“可按压滑动轴”或“柱塞”是指可按压、有时是弹簧加载的滑动轴，其通过按压表面、弹簧加载按钮或其它机械致动装置来致动。在一些实施例中，柱塞可以具有机械链接的tmsm，其可以传送其沿着柱塞相对于附近的drf或其他跟踪的杂散标记物的位置。在一些实施例中，轴可以与3d跟踪工具同轴。在一些实施例中，轴不需要从物体突出。在一些实施例中，轴可以接合在物体内。
719.在一些实施方式中，评估节段性和/或全长脊柱对齐的脊柱对齐参数可用每个相关射线照相对齐参数(例如，cobb角、腰部脊柱前凸(ll)、胸脊柱后凸(tk)、c2-c7矢状垂直轴(sva)、c7-s sva、c2-s sva、中央骶垂直线(csvl)、tl骨盆角(tipa)、骨盆倾角(pt)、骨盆倾角(pi)、颏-眉毛至垂直角(cbva)、tl斜率、骶斜率(ss)、cl-2脊柱前凸、c2-c7 脊柱前凸、
co-c2脊柱前凸、cl-c2脊柱前凸、pi-ll错配、c2-倾斜 (cpt)、c2-t3角、从tl开始的脊髓-倾斜(骨盆spi)和t9(t9spi)、 co斜率、t-cl-1之间的错配和/cl)和/gsa)。另外，在本文档中提到了任何时间对准评估或对准参数的计算，可以假设，可以在说明书的该部分中计算任何上述参数以及未提到但公知的其它参数。
720.在一些实施例中，3d跟踪采集系统可以指使用3d跟踪系统来采集3d空间中的点并经由3d跟踪工具来配准特定命令。一些实施例包括，例如：一种可以用于外科手术导航的光学跟踪系统(例如，ndipolaris spectra立体照相机系统，其跟踪工具或物体，如图126、图 127等所示)。
721.在一些实施例中，3d跟踪探头是可以手持或机器人手持的工具，并且可以由诸如光学外科手术导航系统(例如，ndi polaris立体照相机)的任何3d跟踪采集系统在3d物理空间中跟踪。在一些实施例中，依靠光学外科导航系统可以包括具有基本上刚性附接的3d跟踪drf 的探头。一些实施例可包括机械连接的、3d跟踪的移动杂散标记 (tmsm)，其可安装在可压下的、弹簧加载的和/或用户致动的轴上或与之耦合，该轴可线性地或旋转地(例如，围绕探头上的铰链枢轴)致动 tmsm的运动。
722.在一些实施例中，光学3d跟踪系统可以指可以提供场景的3d映射或图像或者计算跟踪兼容对象的位置、取向和身份的任何光学系统。一些实施例包括，例如：3d跟踪系统可以是外科手术导航系统(例如， ndi polaris 立体照相机系统，来自ndi international， 103 randall drive，waterloo，ontario，canada n2v 1c5)。在一些实施例中，可以从任何基于光学的3d跟踪系统收集类似的信息。
723.在一些实施例中，皮肤安装基准可以直接安装在患者的皮肤表面上，或者以经皮方式安装在皮肤内。在一些实施例中，手术单上方配合基准可以用于与手术单下方的另一基准或任何其他阻挡材料配合。
724.在一些实施例中，跟踪杂散标记(“tsm”)是指光学3d跟踪杂散标记，其被定义为未被记录为drf的一部分的独立的反光或发光标记。在一些实施例中，该特定杂散标识不呈现相对于动态参考标识的直接移动，然而，其可以用作触发器以向采集单元发送各种唯一命令。
725.在一些实施例中，显示监视器是指能够可视地描绘系统的输出、其反馈系统和指令、其计算、以及可用的其它相关信息或设置的任何显示实施例。
726.在一些实施例中，“被跟踪端帽”指的是3d跟踪对象，其可以包含基本上刚性附接的3d跟踪drf，并且可以基本上刚性地附接到杆或杆状对象。在一些实施例中，端盖可以以建立植入物的动态坐标系的方式提供杆的参考系，同时跟踪、结构地操纵/轮廓化或任何其它评估其轮廓。在一些实施例中，该术语可以以“配备有跟踪drf的端盖”，同义词的形式使用。
727.在一些实施例中，被跟踪的滑块是指3d跟踪的对象，其可以包含基本上刚性附接的3d跟踪的drf，并且可以通过与其表面机械接合并且沿着杆的长度跟踪来记录杆的轮廓。在一些实施例中，滑块工具可以被变换成输出相对于3d跟踪的端盖工具的3d坐标和取向值。在一些实施例中，该术语可以以“配备有drf的滑动工具”的形式使用；通常用于评估棒轮廓。
728.在一些实施例中，采集系统与上述3d跟踪采集系统术语同义。在一些实施例中，该
系统是3d跟踪照相机(例如，ndi polaris 立体照相机)和与其通信的计算机系统。
729.在一些实施方式中，末端执行器是指物体的以使得能够进行信息的配准或通信的方式与另一表面或物体接合的任何部件，所述信息包括但不限于：3d位置、3d取向、唯一身份、与场景中的其他对象的物理或基于身份的关系、施加到对象的力或末端执行器所经受的力等。一些实施例包括，例如：机器人臂的3d跟踪式远侧末端。
730.在一些实施例中，追踪是指经由3d追踪的探针或物体沿着表面采集离散或连续点的方法。
731.在一些实施方案中，终板是指与椎间盘和在椎间盘的另一侧上连接的附近椎骨交界的脊柱椎骨的表面。在一些实施例中，终板可以是用于测量患者的脊柱对准参数(例如cobb角)的普通解剖标志，主要是由于终板表面x射线可被用于表示解剖线段或向量的方式，根据该解剖线段或向量，两个或多个终板可被用于计算两个或多个椎骨之间的相对角度(例如li和si终板测量可被用于计算患者腰椎的腰椎脊柱前凸角度)。
732.在一些实施例中，姿态是指对象相对于另一对象或3d跟踪采集系统的取向。在一些实施例中，对象的姿态可以从多个视角是冗余的，或者它可以是唯一的并且可以以将其自身与其他对象区分开来的方式来标识。在一些实施例中，可经由3d定向值(例如，四元数、欧拉角、旋转矩阵、向量系列等)输出对象的姿势。
733.在一些实施例中，术语“唯一”可以指对象的不同身份，或其可区分的配置、位置或取向。在一些实施例中，短语“独特图案”可以指i)3d跟踪系统(在图117、图118、图119、图120、图121、图122、图123、图124、图125中描绘)中的球部件上的嵌入图案表面)；或者 2)对象的非对称或可识别布置，其可以以与另一组被跟踪/配准的对象相比该组对象可被唯一识别的方式被配准。
734.在一些实施方式中，“节”是指脊柱的椎骨跨度内的特定脊柱椎骨。在一些实施例中，水平可指任何椎骨(例如ls、tio、cl、s3等)。在一些实施方式中，脊椎骨的节段的缩写可以是：腰椎(l)、胸椎(t)、颈椎(c)和骶椎(s)。
735.在一些实施例中，“完全接合”可用于描述完全链接、配合、耦合、粘附、接合、紧固或对准的两个或更多个物体。在一些实施例中，两个或更多个物体可以完全接合。在一些实施例中，计算机系统可以记录事件、收集信息、采集3d位置或方向、确定一个或多个对象的身份、接收命令、或输出关于参与的信息。在一些实施例中，完全参与的对象可以触发向计算机系统传送特定命令或采集以进行存储。
736.在一些实施例中，“触发”可以用于描述向计算机或采集系统发信号以存储数据、输出计算或其他相关信息、解释命令或配准对象的身份的通信的按钮或时刻。
737.一些实施例可以是独立的发明，并且不必被其它发明或分类系统工作流程(例如，患者初始化、对准轮廓采集等)排除，如图1所示。例如，本文所述的本发明的一些实施例包括评估脊柱的术中对准、提取关于仪器化硬件的轮廓或对准的信息、以及评估患者脊柱的一些生物力学质量的装置、组件、系统和方法。图1中示出了整个系统的一些实施例，其中中央软件系统可以接收来自离散和/或连续位置数据 (例如，外科手术部位的内部和/或外部)的输入，其中数据通过非射线照相或射线照相系统、算法计算或基于用户的手动交互来收集，以产生与患者脊柱的节间或全长对准、曲率、位置、运动范围和生物力学柔性相关的
视觉和定量输出。本文所述的一些实施例不必在图1所示的系统步骤(例如，3d轨迹、局部解剖、标志等)的分类系列内，示出了根据本发明的一些实施例的用于评估脊柱对准、局部解剖生物力学、杆轮廓和杆的主动轮廓描绘以及基准点的初始化和各种输出的交互式显示的系统。图1的总体系统100可以包括在以下描述中参照一个或多个附图描述的设备、组件、系统和/或方法，包括利用根据一些实施例的一个或多个计算机实现的方法的一个或多个软件模块121的过程。在一些实施例中，系统100可以包括用于患者初始化107、对准轮廓采集115、参考/检测的解剖区域117、第三方软件集成119、局部解剖结构评估105、杆轮廓评估109、辅助杆轮廓界定111和输出显示 113的装置、组件、系统和方法。
738.本发明的一些实施例涉及用于精确放置皮肤表面标记或经皮进入装置的系统和方法，所述经皮进入装置提供下面的骨解剖结构与可见的表面网格的相对位置。在一些实施例中，在此描述的系统和方法可以减少需要采取的x射线的数量，以检验覆盖的或经皮的装置相对于骨解剖结构的位置。一些实施例可以包括皮肤安装贴片，该皮肤安装贴片具有可见标记，该可见标记具有可见光谱中的颜色以供用户看见。此外，在一些实施例中，贴片可以包括嵌入贴片中的对应的不透射线图案(例如，网格线、字母、数字、符号、图标等)，使得当进行x射线时，贴片提供大面积的标志，其可以帮助用户经皮装置放置、一个或多个附加的表面标记基准点的放置、和/或相对于下面的解剖结构定位手术切口部位。例如，图2a示出了根据本发明的一些实施例的身体表面可安装基准补片200的表示，其中不透射线网格线可以在x射线图像上可视化。这里的其它相关附图和讨论可以包括与施加到诸如图 6b、9a-9b和图11a-11b的贴片上的皮肤基准标记示例相关的那些。如图2a所示，一些实施例包括身体表面可安装基准贴片200，其可以包括具有可见和/或不透射线网格线201的不透射线标记的阵列。在一些实施例中，由网格线201限定的形状或标记可以用标识符来着色和/ 或标记，包括但不限于具有不透射线的“r”的红色网格表面(标签209)、具有不透射线的“b”的蓝色网格表面(标签211)、具有不透射线的“y”的黄色网格表面(标签205)和/或具有不透射线的“g”的绿色网格表面(标签207)。在一些实施例中，栅格线可以比所示的更加分开或更加靠近。在一些实施方案中，标记物可以比该非限制性实施方案中所示的更大或更小，以及在数量上更少或更多。在一些实施例中，体表安装基准片200能够精确放置需要识别或理解下面的骨或软组织结构的相对位置的表面安装物体或经皮装置。
739.应当注意，在一些实施例中，片200的可见表面不需要是颜色分布，而是还可以包括也以有意义的方式在x射线成像上显示的任何可识别图案。在一些实施例中，贴片可以通过粘合剂(未示出)或其他方法粘附到表面解剖结构。在一些实施例中，贴片200的一侧可以包括粘合剂(例如，皮肤安装侧)。在一些实施例中，贴片上的独特的可识别的网格区段的尺寸和密度可基于特定应用而变化。在本发明的一些实施例中，可以包括不透射线的衬里，其至少部分地匹配一个或多个覆盖的可见标记。在一些实施例中，贴片200可以便于用户理解每个可见标记在哪里以及它如何与潜在解剖区域或元素相对应。根据一些实施例，这可以便于用户在患者的已知或识别的区域中制作切口。
740.图2b显示了图2a的基准补片的辐射不透成分，如在根据本发明的一些实施例应用了补片的患者的x射线图像上将可见。例如，根据一些实施例，x射线患者图像225被示出为具有在图像225上显示的射线不可透的基准网格贴片200a。在一些实施例中，图像显示基准补片200的不透射线的元件，如在应用了补片200的患者的x射线图像 225上将可见的。在一
些实施例中，在取得施加到患者的贴片200的x 射线之后，用户可以基于贴片上的表示感兴趣的潜在解剖结构的对应网格位置，将表面基准或经皮进入装置指向感兴趣的骨骼解剖结构。在该非限制性示例实施例中，具有不透射线的“r”的红色网格表面(标签209)被示出为209a，具有不透射线的“b”的蓝色网格表面(标签 211)被示出为211a。此外，在一些实施例中，在x射线图像225中，具有不透射线的“y”的黄色网格表面(标签205)被示出为205a，并且具有不透射线的“g”的绿色网格表面(标签207)被示出为207a。在一些实施例中，当以这种方式使用时，图2a的补片200和图2b的成像可以帮助正确的手术部位进入点的精确选择，确保切口覆盖将在其上进行手术的期望的骨解剖结构。另外，在一些实施例中，该贴片200 可用于精确地放置次级皮肤安装基准，使得它们与感兴趣的下面的骨解剖结构重叠。可以应用到成像补片上的基准的一些示例性实施例包括图6b、图9a-9b、图11a-11b。在一些实施例中，贴片200可使用粘合剂或其它常规方法施加到患者的皮肤。在一些实施方式中，可识别的表面标记物的类型可以与所示的一些实施方式不同。
741.图3a-3c示出了根据一些实施例的骨安装基准装置，其被设计成具有横杆以与一个或多个配合装置连接，所述配合装置可帮助记录基准的位置和在3d空间中的姿势(例如，经由跟踪、敲击离散位置、被直接跟踪)，帮助相对于用x射线图像或3d跟踪采集系统记录的感兴趣解剖结构初始化基准，或者在基准和附接的骨解剖结构被联接之后直接操纵它们。在一些实施例中，在对安装到骨解剖结构的基准成像之后，可以配准基准在空间中到感兴趣解剖标志的相对位置，使得当基准在将来由3d跟踪工具定位和配准时，对应的骨解剖成分也是可定位的和/或可识别的。椎骨300显示为具有紧固到骨上的骨安装基准 320。在一些实施例中，基准320可以紧固到右椎板的内侧边缘，但是由于其小的尺寸和轮廓，其可以安装在骨解剖结构上的任何位置。在一些实施例中，骨安装基准320可以包含螺纹或平滑的骨穿刺部件(未示出)，使得其可以基本上刚性地紧固到感兴趣的解剖结构(例如，椎骨300)。在一些实施例中，骨穿透部件可显著小型化，使得其不会刺穿骨解剖结构的相对侧，或者以其它方式损害任何敏感的解剖结构。
742.在一些实施例中，基准320可以包含一个或多个刚性横杆325，其行进跨过基准320。在一些实施例中，横杆325可以被定位成使得在其下方存在开放空间，以允许耦合的基准附件350的配合接口与其直接接合。在这种情况下，在一些实施例中，基准320可以基本上刚性地固定到附件基准350(参见下面的图3b)，以便解释基准320在被3d跟踪装置访问时在空间中的姿态和位置。
743.另外，一些实施例涉及图案化的周边表面(图3b)，包括但不限于凹槽327(未示出)和其它可识别的图案，其可以由3d跟踪探针跟踪或离散地配准。在一些实施例中，图3b示出了具有骨安装基准320 和用于联接到骨安装基准320的附件基准350的椎骨300的装配图，示出了骨安装基准320的配合能力，使得其可以经由各种机构与附件基准350机械地联接。例如，在一些实施例中，一个非限制性机构包括直角回转互锁机构355，使得当附件基准350旋转90度进入机构355 的互锁设计中时，附件基准350被紧紧地拉入基部骨骼基准320的横杆325中。在一些实施例中，附件基准350的结构使得其可以包含表面特征，包括但不限于三个或更多个可识别的凹陷370的不对称图案。在一些实施例中，可识别的凹陷370可以通过与3d可跟踪装置接口来实现基准320在3d空间中的唯一位置和姿态的配准，如下面参考图 3c和图44a-44d更详细地进一步描述的。在一些实施例中，具有基准的其它常规配合机构包
括但不限于四分之一圈、半圈、内螺纹、夹紧装置和/或弹簧加载的咬合装置。
744.当与3d跟踪的探针交互时，可以用于在3d空间中配准基准320 的取向的附件基准350的唯一可识别表面结构的一些实施例可以包括但不限于1)三个或更多个独特间隔的凹痕，2)唯一可识别的凹槽，3d 跟踪的探针可以在其中跟踪以便识别基准320，3)包含一组三个或更多跟踪标记的插入物，其在3d空间中的位置能够被3d跟踪相机跟踪，4)被跟踪的drf，5)具有不透射线特征的较大型式，以使得其独特的姿势和位置能够用x射线成像来识别，以及6)与被跟踪的探针对接，该被跟踪的探针可以基本上刚性地耦合到基准320，使得它可以解释基准320在3d空间中的位置和姿态，如下面参考图44a-44d所述。例如，图3c示出了根据本发明的一些实施例的椎骨300，其中骨安装基准320与顶部基准(基准350)耦合。在一些实施例中，骨安装基准 320包括基本上刚性附接的附属基准350，并且展示了可以与3d跟踪探针配准的唯一可识别表面图案370(表面压痕)的一些实施例。在一些实施例中，构成表面图案370的三个或更多个离散凹痕可与表面图案370耦合的3d跟踪探针的至少一部分耦合。因此，根据一些实施方式，一个或多个计算机系统然后可以用于计算3d空间中的基准320 的位置和唯一姿态。
745.图4a示出了根据本发明的一些实施例的用于正被施加到患者425 的皮肤表面安装基准400的组装或操作过程450。根据一些实施例，当患者的后部皮肤倾向于定位在手术台435上时，皮肤表面安装基准 400被施加到患者的后部皮肤。在一些实施例中，该基准400可以通过附着的粘合剂化合物、u形钉、缝合线或覆盖的粘合剂覆盖物粘附到患者的皮肤。
746.图4b示出了根据本发明的一些实施例的嵌入在基于皮肤的基准442内的不透射线的标记444的样本横向射线照片，该基于皮肤的基准被施加到解剖模型443，粘附到其皮肤表面446。在一些实施方式中，基准标记444的不透射线的元件允许在射线照相图像上清楚地可视化和识别基准442。另外，在一些实施例中，辐射透不过的标记444的已知尺寸允许在x射线图像441内进行参考缩放。此外，也在x射线图像441的视场内的附近解剖结构然后可以被初始化，使得可以在x 射线图像441的平面内绘制位移矢量，如下面在图4c和图4f中所述。在一些实施例中，射线不可透的基准标记444的布置可以被设计成非对称图案，以使得能够从任何视角对基准的x射线图像进行可视化，以使图案的唯一姿态可视化，并且随后使得系统能够自动地估计基准 442的3d取向。例如，图4c示出了根据本发明的一些实施例的具有注释向量的图4b的样本横向射线照片440。在一些实施例中，图4c 显示了位于解剖成分附近的基准的初始化过程的一个方面，期望相对于基准442的位置已知该解剖成分的位置。在一些实施例中，手动或自动化软件注释可以使得能够识别基准内的不透射线标记(被示出为在不透射线标记444之间延伸的向量465和460)。
747.在一些实施例中，给定基准标记444彼此的相对尺寸以及它们彼此的相对取向，可以计算基准442相对于x射线图像440的平面的姿态。在一些实施例中，用户与系统交互以选择一个或多个附加解剖点，来自基准442的位移矢量470将被计算到所述一个或多个附加解剖点。在一些实施例中，在该示例中，选择特定椎体的中心区域，由大圆(例如，如427所示)指示，并且软件计算显示监视器上的每个不透射线标记444与注释区域427之间的像素距离。在一些实施例中，基于基准 442中或上的不透射线标记444的已知尺寸，图像可以被缩放，使得以像素测量的长度可以被转换成以距离单位(例如，mm、cm等)测量的长度。在一些实施例中，软件还可以计算从基准到任何感兴趣的解剖界标的位移矢量，甚至跨越几个椎
骨。
748.图4d示出了根据本发明的一些实施例的c形臂x射线成像系统 480，其可以用于图像采集以及随后基准标记442的初始化。在一些实施例中，在采集的第一x射线图像之后，患者基准复合体和x射线发射器之间的相对角度旋转已知或未知的量以采集随后的图像。在一些实施例中，第二图像允许在第一x射线图像的平面之外添加信息，以构造基准和感兴趣的骨解剖结构之间的3d位移矢量。在一些实施例中，该x射线系统不必是基于c形臂的设备480，而是还可以由其他图像采集系统组成，包括但不限于o形臂、平板x射线、ct扫描、mri以及壁装或床上安装的采集系统。
749.图4e示出了根据本发明的一些实施例的来自与图4a和4b的成像角度不同的成像角度的脊柱-基准对的样本x射线图像485，并且示出了作为基准中或基准上的不透射线的标记物的布置的一些实施例的基准不透射线的标记物(示出为487a、487b)，所述不透射线的标记物的布置被分布以使得能够对附近的感兴趣解剖区域进行图像缩放和定位。
750.图4f示出了根据本发明的一些实施例的图4e的样本x射线图像 485，包括注释向量。在一些实施例中，图4f显示了用于基准体对的 x射线图像初始化过程，所述基准体对在上面图4e中被成像和描述。在一些实施例中，注释向量488用于参考基准442(图4b-4c)内的射线不透标记(487a、487b)中的每一个的相对位置，以及计算到用户指示的感兴趣解剖区域(示出为489)的位移向量486，对于该位移向量，基准442可以在该基准的未来定位时用作参考点。在一些实施例中，射线不可透的基准标记的布置可以设计成非对称图案，如通过射线不可透的标记487a、487b之间的矢量的示例性独特三角形图案所看到的，以使得基准的x射线图像能够从任何视角可视化图案的独特姿态，该独特姿态能够使得系统自动地估计基准的3d取向。在一些实施例中，在这个方面，基准点的取向的估计使得系统能够计算相对于基准轴的 3d向量。
751.图4g以x射线成像系统的坐标显示基准装置442的3d轴，其中根据本发明的一些实施例配准基准442的唯一位置和姿势。在一些实施例中，x射线成像系统坐标轴492被示出为具有3d位移矢量494a，其指示在基准原点490a和先前注释的感兴趣解剖界标491a的三角测量位置之间初始化的相对3d偏移(注释427和489)。在一些实施例中，根据本发明的一些实施例，能够基于每个x射线图像平面之间的输入或计算的角度来组合在每个2d x射线上绘制的位移向量。在一些实施例中，该输入使得能够计算基准442的两个或更多个x射线图像的坐标轴之间的刚体变换，并且因此使得能够计算组合来自两个或更多个 x射线图像的位移向量输入的3d位移向量。在一些实施例中，必须注意，基准设备442相对于诸如427或489的感兴趣解剖区域的一系列 x射线图像可能不总是通过纯旋转变换而不同，并且可以包括平移变换，尤其是如果基准442在其被其吊杆旋转时(如图4d中所见)不与c 形臂视场的体积等中心对准。在一些实施例中，c形臂的视场的这种非圆形性可能是由成像光锥的中心未与c形臂的旋转轴的中心对准而引起的。
752.图4h示出了根据本发明的一些实施方式的在3d跟踪相机坐标中定位基准的系统和方法。在一些实施例中，在非限制性实施例中示出的是相对于3d跟踪采集系统的可识别的跟踪图案495、具有触发能力的被跟踪的探头496(示出为探头处于活动跟踪状态493)和基准坐标轴497。图4h显示了作为非限制性实施方式的在3d跟踪相机坐标中定位基准的一种方法。如图所示，基准配备有独特的凹槽图案495，被跟踪的探针496可以将基准的签名图
案追踪到该凹槽图案中。在一些实施例中，如上文关于图4a所述，基准的可识别特征不限于唯一可追踪图案，而且还限于用于敲击的离散点、安装用于所追踪标记的位置，且以使得探针的姿势可用于解译基准的位置及姿势的方式与所追踪探针实质上刚性耦合。在一些实施例中，通过用被跟踪的探针496 在基准上描绘独特的表面图案495，基准的轴497和原点然后能够相对于3d跟踪采集系统的坐标系被解释。在一些实施例中，采集系统随后将能够解释初始化的附近解剖区域(例如427和489)的位置，如以下在图4i中描述的。
753.在一些实施例中，图4i示出基准装置498相对于3d跟踪采集系统的3d坐标轴。一些实施例包括相对于3d跟踪采集系统的基准坐标轴498和基准442与感兴趣解剖区域(427和489)之间的3d位移矢量 494b。相对于3d跟踪采集系统的坐标的基准原点490b和感兴趣解剖区域491b之间的3d位移矢量494b表示在其经历3d刚性变换之后的矢量494a(图4g中所示)，其中，所述刚性变换利用了在x射线成像和3d跟踪采集系统中的基准位置和取向之间的计算变换，如图4c、 4f和4h所示。在一些实施例中，该合成的3d位移矢量使得能够计算相对于基准原点和相对于3d跟踪采集系统的坐标系的坐标轴的感兴趣解剖区域491b(在图4c-4g中示为相对于x射线成像系统坐标的标记427和489)的位置。在一些实施例中，这使得能够通过解释基准在其他3d跟踪采集系统轴内的位置和姿态来定位感兴趣的骨解剖区域，如图4h所示。
754.在一些实施例中，图5a-5c显示初始化基准以用作感兴趣的潜在解剖区域的参考点的组件、系统和方法，如上参考图4a-4i所述。然而，在一些实施例中，代替利用x射线图像，所述方法可以利用配备有被跟踪的drf 580的基于超声的探头575，使得其位置和姿态能够在由3d跟踪相机可视化时被计算。例如，图5a示出了根据本发明的一些实施例的光学3d跟踪系统550，图5b示出了根据本发明的一些实施例的配备有被跟踪的drf 580的超声探头575。此外，图5c示出了根据本发明的一些实施例的覆盖椎骨596的截面图的患者皮肤表面 594的组装或处理视图590，作为可以与皮肤安装的基准592对准的骨解剖结构的特定区域的表示。在本发明的一些实施例中，图5a的光学 3d跟踪照相机550可以用于贯穿本文引用的3d跟踪采集系统。在一些实施例中，该系统利用立体相机551来检测反射或发射红外光的跟踪标记的位置。在一些实施例中，这是可以用于采集贯穿本文的3d 坐标的跟踪系统的一个示例，但是这也可以通过包括但不限于发光标记、电子通信等的其他方法来实现。此外，在一些实施例中，图5b 的超声探头575配备有被跟踪的drf 580，其使得能够使用无源反光标记585来跟踪探头在3d空间中的位置和姿态。在一些实施例中，跟踪探头的精确位置允许记录采集的每个横截面成像平面之间的相对角度，其可以用于经由超声探头575在超声横截面图像的采集之间的相对位置和姿态的3d刚性变换的计算来创建到感兴趣解剖点的3d位移矢量。
755.在一些实施例中，图6a-d包括施加皮肤安装基准连同其顶部配合部件的装置、系统和过程的描述，该顶部配合部件使得能够横跨手术单配合，使得基准在手术期间能够被可视化和参考，在该手术期间，手术单阻塞覆盖期望知道其位置的骨解剖结构的表面。
756.在一些实施例中，图6a描绘了一种样本场景，对于该样本场景，可以使用皮肤安装的基准625及其相关联的覆盖消毒盖布的配合基准 635。在一些实施例中，在患者俯卧定位在手术台上的情况下，皮肤安装的基准可施加在将不会外科手术暴露但在其下方含有骨解剖结构的区域上，期望相对于其它解剖区域知道所述骨解剖结构的位置。在一些实施例中，
在手术帷帘605被施加到皮肤安装基准上之后，帷帘上配合基准然后可以被用来解释下面的皮肤安装基准的位置，这将在图 6b-d中更详细地描述。例如，图6a示出了根据本发明的一些实施例的用于施加安装在皮肤上的基准625及其相关联的悬垂基准635的组装或过程视图600，并且图6b图示了根据本发明的一些实施例的安装在皮肤上的基准625及其相关联的盖布配合基准635的组装图650。在一些实施例中，基准625可以包括基准400，并且基准635可以包括基准635。
757.参考图6b，详细的组件描绘了皮肤安装的基准625及其相关联的在消毒盖布上方配合的基准635。在一些实施例中，皮肤安装基准625 可以包括粘附到皮肤表面(未示出)的方法，包括但不限于粘合材料、要缝合或钉到皮肤的环形区域、经皮或骨穿刺螺钉、销、金属丝或其他常见紧固件、和/或要紧紧地缠绕在身体表面周围的附接的带。在一些实施例中，在基准内或基准上可以包含一个或多个不透射线的标记 608，其在基准的x射线图像上容易可视化。此外，在一些实施例中，这些不透射线的标记608可以经由形状特定的切口606和基准主体本身相对于彼此定位，使得标记可以用于识别2d x射线图像上的基准的姿态，如上文在图4中描述的。在一些实施例中，基准可以包含磁体(例如，示出为基准625中的磁体604和嵌入基准表面中或基准表面上的基准中的磁体619，使得当由手术盖布(在图6a中示出为605)分开时其有助于牢固地紧固两个基准。在一些实施例中，磁体可以具有不同的几何形状。例如，一些实施例包括球形磁体，其可以用于提供不透射线的标记的两个功能以及帮助将配合的基准跨盖布连接的特征。在一些实施例中，皮肤安装的突起还可以配备有突起以用作机械对准的配合件(可替代地示出为602a和602b)。在一些实施例中，配合件可以从一个基准(例如，示出为625和/或从基准625和基准635两者突出)，并且在相对的基准内具有互补的配合切口，如如617a、617b，以帮助确保两个基准相对于彼此正确对齐。图6b中的突起是圆锥形的，但在一些实施例中也可以用其他锥形或非锥形几何形状创建。
758.在一些实施例中，图6c示出了根据本发明的一些实施例的皮肤安装基准，该皮肤安装基准应用于在手术部位之外但是位于下层解剖结构的区域上的区域中的解剖体模，对于该下层解剖结构，期望知道它们在3d跟踪采集系统的坐标内的位置。此外，图6d示出了根据本发明的一些实施例的皮肤安装基准的一些实施例，该皮肤安装基准与其在布单上的基准在手术布单/毛巾上配合。参考图6c，在一些实施例中，皮肤安装的基准625可被施加到在手术部位681外部的区域中的解剖模型677。例如，图6d示出了根据本发明的一些实施例的皮肤安装基准625的一些实施例，其与手术单/纸巾679上的其布单上方基准 635配合。在一些实施例中，因为消毒盖布上方匹配基准635以可预测的方式与皮肤表面基准625机械地匹配，所以消毒盖布上方匹配基准635的位置和姿势可被用于计算下面的皮肤安装基准625的位置和姿势。此外，在一些实施例中，如果皮肤安装基准625先前已经被初始化到附近的解剖结构，如上文关于图4a-4i所述，则盖布上方配合基准635的位置和姿态然后可以被用作感兴趣的下层解剖结构681的替代参考点。
759.图7示出了根据本发明的一些实施方式的基准740的组装图700，其使得能够唯一地识别一个基准与另一个基准。在一些实施例中，这可以应用于使用多于一个基准并且需要基准的身份的情况。在一些实施例中，接口探针703被示出为设计有电极735以与基准740配合。在一些实施例中，电极可耦合到或插入到基准740中，且基于构建到基准材料中的电路特性(例如，电阻、电容等)，基准的唯一身份可由配合探针得知。如图所示，在一些实施例
中，探头703可以包括利用 3d可跟踪标记725耦合到被跟踪drf 715的探头轴705。此外，在一些实施例中，基准740可以包括内置的两个电极，并且可以拥有嵌入在电极之间的识别电路部件(例如，电阻器、电容器等)。在一些实施例中，以此方式，配备有被跟踪的drf 715的探针703可以被设计成使得它具有可以与基准740对接的配合电极735，从而测量基准740 的独特电特性，同时识别基准740在3d空间中的位置和姿态。因此，在上述的一些实施例中，可以实现唯一基准的识别，这在部署多个基准时是有用的。
760.图8示出了根据本发明的一些实施例的基准的组装图800，并且使得能够唯一地识别一个基准与另一个基准。在一些实施例中，当存在多于一个的所使用的基准并且希望知道该基准的唯一身份时，可以将其应用于场景。在这种设计中，在一些实施例中，配备有rfid读取电路的探针与基准内的弹簧嵌入的rfid标签电路接口。在一些实施例中，以这种方式，探针803能够同时传达基准已经通过按下的弹簧加载的瞬时按钮而被访问，并且还能够采集关于哪个基准已经被引用的信息。如图所示，探头803可以包括具有可跟踪标记725的被跟踪drf 715，其被配置为耦合到包括弹簧加载按钮855的嵌入式rfid读取器 850。在一些实施例中，轴705的末端707可与按钮855的表面858 耦接，从而压缩弹簧864，并且最终使得端子862能够与rfid标签870 接触。在一些实施例中，如果除了被跟踪的drf 715之外，还由配备有rfid读取器850的探针803访问，则压下弹簧864的探针803可以同时执行三个任务1)触发它已经近似基准，2)解释基准表面的位置，以及3)基于所述基准的嵌入的rfid标签来解释所述基准的所述唯一身份。
761.在一些实施例中，图9a显示了先前关于图6a-6b描述的皮肤表面基准点的一些实施例。在一些实施例中，组装的皮肤表面基准900包括耦合到皮肤可安装基准的配合顶表面基准905。例如，图9a根据一些实施例显示了组装的皮肤表面基准930及其在消毒盖布上配合的基准905。在一些实施例中，底部表面基准930配备有粘附到皮肤表面的机构(未示出)。在一些实施例中，基准对905、930在设计成容纳手术单或手术巾同时保持可预测的配合配置的界面925处结合在一起。在一些实施例中，顶部基准包含独特几何形状(例如，这里示出的“z”几何形状)的凹槽(跟踪图案910)，使得3d跟踪的探针(例如，这里描述的任何3d跟踪的探针)可以跟踪图案，如先前关于图4h所描绘的，并且根据该信息解释基准的独特身份，以及解释其在空间中的位置和姿态，使得能够识别如先前关于图4a-4i所描述的基于基准的轴。
762.根据一些实施例，基准900的外部设计被配置为将信息作为嵌入式指令传送给用户。基准的一些实施例具有外部箭头外观(图9a描绘了组装为箭头的基准900的示例)，其可以用于指示用户应当如何放置基准(例如，将基准定位在皮肤上，使得箭头指向远离手术部位)。在一些实施例中，可以实现底部基准上的已知几何形状的倾斜的下倾部 920以及顶部基准上的弯曲的下倾部915，以便于用户从上半部基准 905的凹槽表面910向下到下半部基准930的底表面描绘探针，该底表面过渡到皮肤或覆盖布单的皮肤，上半部基准905被放置在该皮肤上。在一些实施例中，基准900的带框结构可允许在从基准凹槽910 到下伏表面的过渡上更可预测的追踪。另外，在一些实施例中，给定基准斜坡设计的已知几何形状，其允许计算下层身体表面的位置的能力。
763.图9b示出了根据本发明一些实施方式的图9a的基准900的组装图。在一些实施例中，皮肤安装的基准930包含凸对准辅助突起940，类似于先前关于图6b描述的那些。此外，
在一些实施例中，突起具有平坦的顶部922，以容纳叠加材料的增加的体积，如在手术单的情况下。在一些实施例中，以此方式，该结构通过避免铺巾隆起在两个基准半部之间而允许在存在夹层铺巾的情况下两个基准配对物的紧密接近。在一些实施例中，基准点905、930配备有切口924以容纳不透射线的标记和/或磁体两者，其也可以充当不透射线的标记，如先前关于图6b所描述的。在一些实施例中，切口924包括非对称几何图案，其将不透射线的标记基本上刚性地嵌入在能够在任何射线照相视角进行唯一姿态估计的相对构造中。代替用于帮助接近两个基准的磁体，一些实施例可包括具有四分之一圈或扭转机构的突起，其允许横跨手术单的紧密机械连接。在一些实施例中，盖布上方配合基准905配备有被配置成与皮肤安装基准930上的突起940、922的位置配合的凹形对准辅助切口908。在一些实施例中，应当注意，这些突起和配合切口的位置、尺寸和几何形状可以变化，并且这仅仅是一些实施例。此外，在一些实施例中，突起不必仅位于皮肤安装基准上，并且在盖布上方配合基准上的切口可以包括形状和尺寸的不同组合。
764.代替磁体，一些实施例可以包括“夹具在盖布上的”特征(例如，在顶部基准上的突片，以在下部基准侧上方向下夹持，同时在其间抓取盖布)。在一些实施例中，本发明包括两个或更多个夹持臂，所述两个或更多个夹持臂配备在手术单上方基准上，所述两个或更多个夹持臂被设计成卡扣到下基准的对应区域上，以用于当被手术单分开时确保适当的对准。
765.在一些实施例中，基准905可以配备有贯穿本文所提到的其他组件，诸如稍后参考图10a-10g描述的基于深度限位器的基准和探针组合。在一些实施例中，使其能够被唯一地识别的基准包括离散深度的定位槽，其设计成与配备有深度感测技术的探针配合，如下面参考图 10a-10g所述，使得基准和定位槽相对于基准的唯一位置可基于测量的定位槽深度的分布来确定。
766.在一些实施例中，底部基准930可以具有柔性部件，以使其能够成功地粘附和/或适形于患者皮肤的不平坦表面轮廓。
767.图10a-10g中描述的本发明的一些实施例包括与致动tmsm联接的 3d跟踪探针，该致动tmsm指示弹簧加载滑动轴的按压深度，以及互补的配合基准，该互补的配合基准设计成与轴交接并使轴偏转离散量。在一些实施方案中，这种设计的目的是多因素的。例如，图10a示出了根据本发明一些实施例的配备有基本刚性附接的3d跟踪drf 1020 的3d跟踪探头1000。在一些实施例中，被跟踪探头1000上的被致动的tmsm 1030允许探头1000和采集系统之间的模拟通信，如将在下面至少参考图15a-15c和63描述的。在一些实施例中，被致动的tmsm 1030传达关于在探头1000的尖端1049b处的轴1049的偏转深度的信息。此外，在一些实施例中，当与被设计成在完全接合时偏斜轴末端 1049b设定高度的配合基准联接时，探针1000可传达以下三件事：1) 其何时与配合基准完全接合，2)配合基准的位置和姿势，以及3)基于基准将使滑动轴1049偏转的设计的凹陷深度的匹配基准的唯一身份。如图所示，在一些实施例中，被跟踪的drf 1020包括固定的3d跟踪的标记1025a、1025b、1025c、1025d。drf帧1020中所示的一些或所有标记1025a、1025b、1025c、1025d可用于本文所述的任何drf 中。在一些实施方式中，本文所述的任何drf可以使用这些标记，或者可以使用更少的标记。在一些实施例中，本文所述的任何drf可使用与标记1025a、1025b、1025c和/或1025d中的任何标记类似或相同的更多标记。在一些实施例中，本文所述的探针或drf中的
任一个可包括标记1025a、1025b、1025c和/或1025d中的任一个，但具有不同的几何形状和/或形状(例如，标记可小于或大于所示的，或可放置在距探针轴不同的距离处)。
768.一些实施例包括配备有基本上刚性附接的3d跟踪drf 1020的3d 跟踪探头。此外，tmsm 1030基本上刚性地附连到与探针1000同轴的弹簧加载的轴1049，并在通孔内沿探针1000的探针轴1010的长度致动。在一些实施例中，滑动轴1049可经由可按压的末端1049b致动，该末端使轴连同用于tmsm 1030的安装件1005一起平移。在一些实施例中，探针还包含靠近探针尖端1049b的一系列同心取向的、直径变化的突起1040。在一些实施例中，当与限深器基准配合时，这些变化直径的突出部1040可以用作可变限深器选择(1041、1045、1047)，如下面参考图10c所述，其被设计为具有用于与探针1000上的特定限深器1040配合的变化内径。例如，在一些实施例中，图10b显示了如先前在图10a中描述的具有致动尖端和可变深度止挡的探针1000的更详细的透视图。在一些实施例中，跟踪探针轴1010包括各种高度的同轴圆柱形突出部1040，其用作致动可压下的滑动轴尖1049b及其相关的 tmsm 1030到不同高度(1041、1045、1047)的深度止挡，以用于传送到计算机系统的唯一触发信号。
769.在一些实施例中，图10c显示了设计成与前面关于图10a-10b所述的探针配合的限深基准。这些深度止挡基准(1050、1052)具有可变的内径和/或高度，使得它们可以与探头上的变化的深度止挡联接。在一些实施例中，除了具有可变的内径以与探头(例如，探头1000)上的限定的深度止挡配合之外，这可以导致tmsm 1030相对于drf 1020 的可识别的偏转。此外，这些限深器基准的一些实施例还包含可变的底部深度，使得滑动探头尖端1049b可以被致动变化的量，尽管与具有匹配内径的限深器基准配合。在一些实施例中，以此方式，这些深度止挡基准(1050、1052)可彼此区分，并且它们的配合内径和/或深度止挡提供附加的独特标识符。在一些实施例中，这些深度限位基准因此可作为探针接口部件耦合到先前关于图3a到3b、6a到6d和9a到 9b描述的基准。
770.在一些实施例中，图10d显示了先前关于图10a-10b描述的与先前关于图10c描述的特定限深器基准1050匹配的探针1000。在一些实施例中，在这两个部件以这种方式联接的情况下，tmsm 1030可以与探头轴1010同轴地致动，并且基于探头及其配合的限深器基准两者的已知几何形状，可以相对于跟踪的drf测量偏转，并且将该偏转与基于与探头的限深器高度1061(先前在图10a中示出为1041)的特定配合而预期的偏转量进行比较。在一些实施例中，所测量的滑动尖端的偏转(“m”)和附接到滑动轴的tmsm 1030能够用作探头(例如，1000 和/或1001)何时与特定的限深器基准1060(先前在图10c中示出为 1050)完全接合的唯一标识符。
771.在一些实施例中，图10e显示了如先前关于图10a所描述的与深度停止件基准点1084(先前在图10c中示为1052)配合的探针1002，该深度停止件基准点被设计成与先前关于图10d所示出的相比与探针 1000的唯一深度停止件1082(先前在图10a中示为1045)配合。在一些实施例中，与图10d相比，该图显示了在探头的独特限深器1082 上的不同的配合区域1080以及tmsm 1030的偏转高度(“p”)的相关差，指示滑动探头尖端的不同的按压深度(将图10e中的“p”与图10d 中的“m”相比)。
772.图10f示出了根据本发明一些实施例的探针1000的一部分的组装视图1099。在一些实施例中，如先前关于图10a所描述，3d跟踪探针 1000含有可与深度止挡基准点中的任
一者啮合的不对称突出1091，如先前关于图10c所描述，其中深度止挡基准点的对应狭槽1093与探针的突出1091配合。在一些实施例中，由于狭槽切口1093的不对称设计，探针仅可在一个方向上与限深器基准配合。在一些实施例中，这种不对称对准使得探针1099能够配准基准1095的坐标轴的独特取向，并且因此检测基准1095在配准之间如何在3d空间中旋转和平移。在一些实施例中，图10g说明与装备有限深器的3d跟踪探针1000部分啮合的限深器基准1095的透视图，两者先前关于图10f描绘。
773.在一些实施例中，图11a-11b显示了如先前在图6a-6b和图9a-9b 中描述的皮肤表面和配合基准设计。在一些实施例中，该设计中的主要差别在于，存在被跟踪的标记物，其被安装到顶部基准，使得其位置、姿态和身份都能够由3d跟踪采集系统配准，而不需要基准与被跟踪的探头对接。在一些实施例中，倘若基准处于3d跟踪相机系统的视线中，则基准的信息被不断地配准。在一些实施例中，组装的基准可以用于与先前描述的相同目的，因为一旦被初始化，它就用作在潜在解剖结构的空间中的3d位置的表面参考点。例如，在一些实施例中，图11a显示了与包含三个或更多个被跟踪的标记1135的盖布上方配合基准1105配合的皮肤表面基准1155的俯视组装视图1100。在一些实施例中，这些标记1135以预定配置布置以形成drf对象，使得相机采集系统可以将它们识别为与基准相关的唯一实体。在一些实施例中，这些被跟踪的标记1135允许在3d空间中基准的位置和姿态的恒定配准，只要它们在相机的视线内。在一些实施方式中，在这些被跟踪的标记1135不在相机的视线内的情况下，顶部基准组件1105还包含可以由3d跟踪探针接近和跟踪和/或轻敲的表面轮廓1110。在一些实施例中，基准组件(1105、1155)被设计成具有冗余以确保其可以在3d 空间中被配准，而不管被跟踪的标记的视线是否被阻挡。
774.在一些实施例中，安装在基准上的标记可以以使得能够唯一识别基准的方式放置。在一些实施例中，包括以唯一的、可识别的图案(例如，非对称三角形)布置的三个或更多个3d跟踪标记。
775.一些实施例包括将图27a-27b中所示的独特图案嵌入图6a-6d、 9a-9b、11a-11b中所示的基准上，以便能够利用光学系统进行增强的 x射线成像融合，以提供跨两个坐标系的定位特征。在一些实施例中，独特的图案(例如，caltag/artag)可以被应用到基准片或基于皮肤的基准。根据一些实施例，该设计涉及可以在3d跟踪相机空间和2d或 3d x射线成像空间中容易地可视化的辐射不透、独特图案的表面(例如，caltag)。一些实施例涉及使用c型臂相对于唯一图案表面的绝对位置来计算单独的x射线图像之间的相对位置和姿态，并且使得鲁棒的拼接算法能够理解它们的空间关系和重叠。在一些实施例中，本发明可以与安装到x射线成像设备的相应光学传感器一起使用，并且系统知道照相机和x射线成像设备的发射器或检测器之间的相对几何关系。在一些实施例中，该系统能够实现拼接、唯一的3d姿态检测、绝对位置关系，并且对于利用旋转/倾斜x射线成像系统采集的x射线图像应当是鲁棒的。在一些实施例中，在x射线图像中可视化的独特式样表面可以使得能够将图像自动缩放成物理单位(例如，毫米)，以及自动检测基准相对于感兴趣的解剖标志以及相对于x射线成像设备的姿态。
776.图11b显示了根据一些实施例的在盖布上方配合基准1105上配备有被跟踪的标记的基准的另一个视图，该基准与经由粘合剂背衬1157 安装到患者皮肤的皮肤安装基准1155耦合。一些实施例还可以包含用于插入的不透射线磁体和/或电子器件1125、1160的插
槽。应当注意，尽管在图11a-11b中未示出，但是根据一些实施例，该基准1100还可以配备有突起和配合切口，用于如先前关于图6a-6d和图9a-9b所描述的那样对准。
777.图12中描述的本发明的一些实施例包括被跟踪的drf，其配备有相对解剖参考平面的指示。在这种情况下，根据一些实施例，功能方面存在于外部指示方法中，以通知用户如何最佳地定向用于它的被跟踪的drf，以向采集系统指示如何解释相对于解剖轴坐标的照相机坐标。在一些实施例中，图12显示了具有用于传递相对参考解剖轴的内置指示的跟踪drf 1250的表示1200。在一些实施例中，该设计包括四个3d跟踪标记1275，其限定drf，而且还包括覆盖的身体轮廓参考 1225以帮助指导用户如何将drf适当地定位在患者附近。在一些实施例中，连接到该装置的是可调节的安装表面(标记为1280，如在框架 1250下方)，其允许使用者旋转该装置，直到其与患者的取向对准，然后通过任何普通的紧固机构将其锁定就位。在一些实施例中，该装置允许采集系统不仅配准drf，而且相对于动态参考平面的已知几何形状限定解剖参考平面。在一些实施例中，通过利用该设备，其允许采集系统向用户显示解剖参考平面(例如，矢状、冠状、轴向)上的数据，而不是相机坐标，相机坐标通常显得歪斜并且难以由用户根据相机相对于对象的取向来解释。在一些实施例中，应当注意，在该设备上指示解剖参考轴的方法不限于如该图中所示的人体叠加。在一些实施例中，其它方法包括但不限于显示相关解剖学轴线的书面文本、表示解剖学取向的离散身体部分的图像、以及用于应当与特定解剖学轴线对准的区域的字母数字或唯一图案标签，使得软件界面可以使用户通过相对于患者适当地定向drf。在一些实施例中，值得注意的是，参考框架可以安装在几乎任何地方并且不需要具有可调节安装件，并且可以相对于患者或手术台是刚性的/正交的。例如，在一些实施例中，涉及参考框架在一个方向上基本刚性地安装到手术台或任何刚性表面，或基本刚性地直接安装到患者解剖结构(例如，脊柱的棘突)。
778.本发明的一些实施例包括脊柱的横截面ct扫描视图，并突出一些感兴趣的解剖区域，这些区域可用于在通过跟踪方法对脊柱轮廓进行评估之前初始化患者数据，该跟踪方法将在下面参照图65a-65e和图 66a-65b进行更详细的描述。在一些实施例中，这可以用于解释某些区域(例如，皮肤表面、椎板、横突)和其他感兴趣区域(例如，椎体的质心、椎体的前段等)之间的横截面位移矢量。在一些实施方式中，在手术中评估脊柱对齐之前使用ct扫描来初始化患者，使得软件能够更好地将暴露区域(例如，椎板)的定位解释为其他区域(例如，椎体质心) 的位置的替代。在一些实施例中，在这样做时，可以在使用或不使用如先前关于图3a-3b、4a-4i、6a-6b、9a-9b和11a-11b描述的基准界标的情况下执行对所采集的数据的术中解释。在一些实施例中，例如，图13显示了患者的样本横截面ct图像1300，其中特定解剖区域是可见的，包括后皮肤表面1335，以及椎骨界标1338和其许多骨成分的横截面图。在一些实施例中，根据ct图像集，通过计算从特定感兴趣区域到另一感兴趣区域(例如，皮肤中点到椎体质心，以及板层到椎体质心)的位移矢量1325，可以初始化患者的解剖结构。在一些实施例中，在初始化之后，软件可以根据一个区域相对于其他初始化的感兴趣区域的相对位置来解释该区域的位置。在一些实施方式中，尽管椎体质心的位置对于解释脊柱对齐参数可能是最有利的，但是如果皮肤或椎板在手术期间全部暴露，则可以收集暴露元件的坐标，然后基于术前和/或术中初始化数据解释暴露元件的坐标，以表示未暴露区域的位置(例如，椎体质心)。
779.本发明的一些实施例包括具有3d跟踪标记的布置的组件，其可用于向采集系统进
行离散信号发送。在一些实施例中，构成动态参考系 (drf)的四个被跟踪的标记和两个被跟踪的杂散标记(tsm)被包括在该组件中。在一些实施例中，组件的中心可以包括旋转屏蔽，该旋转屏蔽可以被定位成覆盖选定的tsm，或者根本不覆盖tsm。在一些实施例中，在工具几何形状已知的情况下，采集系统软件可以解释哪些tsm 被暴露，并且基于预编程的组合，工具能够与采集系统传送离散消息。在一些实施例中，例如，如果第一tsm被覆盖，则这可以指示系统处于特定状态，而不是如果第二tsm被覆盖，则指示另一状态。在一些实施例中，因为工具包含drf，所以其位置和姿态可以由3d跟踪照相机来解释，并且被覆盖和未被覆盖的杂散标记的布置然后可以用于传送特定命令或设备状态。
780.在一些实施例中，图14a显示了配备有带有标记的被跟踪drf 1401 (1420、1424)、标识为1422a(不可见)和1422b的两个tsm的工具。在一些实施例中，该工具还配备有旋转屏蔽1415，其当前被定位成覆盖tsm 1422a的可见性。在一些实施例中，因为其配备有drf，所以 3d跟踪相机能够在3d空间中定位工具1400的位置和姿态，以及区分用作drf的四个标记和用作tsm的四个标记。在一些实施例中，该工具可以被编程为通过具有可见的或不可见的tsm的变化组合来与采集系统通信。在一些实施例中，当1422a被覆盖时，系统指示其处于特定状态，这不同于如果1422b被覆盖，如图14b所示，这也不同于由两个tsm都未被覆盖的通信状态，如图14c所示。在一些实施例中，应当注意，可以存在与该工具相关联的一个或多个tsm的任意组合，并且还可以存在覆盖或暴露单个tsm或tsm组合的任意排列，以将各种状态传送给采集系统。在一些实施例中，tsm相对于已配准drf的静态已知位置使得计算机系统能够鲁棒地过滤掉不与该工具相关联的任何幻影标记或附加杂散标记，因为计算机算法能够经由工具基座安装件的设计确定相机可见的哪些杂散标记拥有与tsm的预设位置匹配的相对于工具(1400、1425、1450)的位置。在一些实施方式中，该图中所示的旋转屏蔽体仅是如何阻挡3d跟踪照相机对tsm的可视化。阻挡可视化的一些实施方式包括但不限于弹簧加载的旋转擦拭器、线性运动滑块、致动tsm使得它们从覆盖位置移动到未覆盖位置、以及旋转具有多个面板的屏蔽件使得tsm的不同组合可以被覆盖或未覆盖。在一些实施例中，应当注意，通过覆盖和暴露tsm来发信号通知的技术也可以与致动tsm相结合，如先前参考图10a-10g所描述的，并且如将在下面关于图15a-15c、63和64a-64b更详细地描述的。
781.图14b-14c示出了根据本发明的一些实施例的不同布置的图14a 的工具。例如，在一些实施例中，图14b显示了前面关于图14a讨论的工具，但是在该布置中，旋转屏蔽件1415覆盖tsm 1422b的可视化，并且tsm 1422a未被覆盖。在一些实施例中，这种组合可以用于将其唯一状态传送到采集系统软件。此外，在一些实施例中，图14c显示了先前关于图14a所讨论的工具，但是在这种布置中，旋转屏蔽1415 被定位成使得tsm 1422a和1422b都可见，其被用于将唯一状态传送到采集系统软件。
782.本发明的一些实施例包括3d跟踪探头，其配备有被跟踪的drf和被跟踪的移动杂散标记(tmsm)，该tmsm可以由用户致动并且用于向采集系统软件指示模拟和/或二进制信息。例如，图15a-15c示出了根据本发明的一些实施例的在各种配置中配备有跟踪动态参考系(drf)的探头。在一些实施例中，通过用户致动绕探头轴中的枢轴点旋转的被跟踪的移动杂散标识，被跟踪的移动杂散标识的位置可以相对于drf 来计算，并且当在某些位置可视化时，可以用于将变化的消息传送到采集系统的软件。在一些实施例中，参考图15a，探针1500可以配备有被跟踪的drf 1510，其被耦合到为drf到探针1505的附接提供结构完整性
的安装装置1512，tmsm 1525被耦合到围绕六边形挤压探针轴1505上的枢轴铰链1550旋转的臂1530。臂1530经由跨越的外部弹簧安装件1580、1575而弹簧加载(经由弹簧1578)，这允许可按压突片1570通过用户将其向内朝向同轴探针轴按压而致动。在一些实施例中，所示的探针1500具有钝的半球形尖端1560以避免损坏敏感的解剖结构，并且还具有六边形挤压探针轴1505以用于由用户增加抓握。在一些实施例中，该探针1500被设计成当使用者压下或释放可压下凸片1570时，使tmsm 1525围绕枢转铰链1550旋转。在一些实施例中， tmsm 1525相对于drf 1510的位置和相对角度由任何所公开的系统的采集软件计算，并且可以用于与该系统的二进制或模拟通信，如将关于图63和64a-64b更详细地描述的。
783.在一些实施例中，应当注意，关于tmsm 1525的部件的运动类型， tmsm 1525可如先前关于图10a-10e所述的那样线性地移动，如将关于图63和64a-64b更详细地描述的那样旋转地移动，或者两种类型的运动的组合。在一些实施例中，关于致动方法，包括如这里所示的用户可按压凸片1570，但它也可包括如先前关于图10a-10b所述的用户滑动按钮、旋转按钮和可按压滑动轴。在一些实施例中，关于弹簧位置，外部压缩弹簧1578也可包括但不限于扭力弹簧、内部压缩弹簧、具有形状记忆的可变形材料。关于探针轴1505，所示的六边形挤压形状仅是一个实施例，并且一些实施例包括但不限于圆形、三角形、矩形、五边形挤压和用于使用者抓握和在受限接近环境中放置探针的非均匀旋转轮廓。根据一些实施例，探头轴1505不需要是线性的或对称的。根据一些实施例，关于可按压突片1570，突片1570的位置也可定位在工具1500的主体上的任何地方。关于探针末梢1560，钝半球形设计仅是一些实施例，因为它也可以包括末端1560处的点的不同形状和锐度。在一些实施例中，可以包括运动类型、线性/旋转，并且包括其他致动方法。一些实施例包括用户按钮、滑块或可按压滑动轴(之前在图10a-10b中示出)。一些实施例包括不同的弹簧位置、内部或外部布置、扭转弹簧、可压缩弹簧或不可压缩弹簧。一些实施例包括钝的或尖的替代尖端形状和尺寸。一些进一步的实施例包括如图33d-33f和44b-44d的其它紧固装置中所示的配合尖端。
784.在一些实施例中，参考图15b，具有旋转tmsm 1525的被跟踪的探头1500可以用于先前关于图15a描述的模拟和/或二进制通信。在一些实施例中，当可按压凸片1570处于其未按压位置且弹簧1578处于其最大压缩状态时，显示tmsm 1525的位置。在一些实施例中，可以计算tmsm 1525相对于drf 1510的位置和角度，如将关于图63和图64a-64b更详细地描述的。
785.图15c显示了被跟踪的探测器1500的一些实施例，其具有用于先前关于图15a描述的模拟通信的旋转tmsm 1525。一些实施例显示了当可按压凸片1570处于其按压位置1525a中时的tmsm 1525的位置，并且弹簧1578处于其最大延伸状态中。在一些实施例中，通过比较 tmsm 1525相对于经由可按压标签1570致动的被跟踪的drf 1510的位置，计算机系统可以可视化和计算被跟踪的移动杂散标记物(标记为 1509)行进的弧，具有图15a-15c中描绘的示例。在一些实施例中，可以计算被跟踪的移动杂散标识1525相对于drf 1510的位置和角度，如将关于图63和64a-64b更详细描述的。
786.本发明的一些实施方式利用旋转编码器，该旋转编码器用于测量被收回到机电3d跟踪系统(例如，诸如图23a-23c中所示的系统)外部的可延伸绳索的精确长度。在一些实施例中，该长度计算通过编码器测量机械连接的绳由于缩回而引起的旋转量来完成。在一些实施例中，旋转编码器直接与横向软线机械地连接或与存储软线的若干圈的线轴连接。在
一些实施例中，机电跟踪系统的该部件提供了对采集单元和探头之间的可延伸绳索的精确长度测量。在一些实施例中，机电跟踪系统的旋转测量系统由能够测量旋转度的系统以及实现或增强旋转测量过程的任何支持机械系统组成。在一些实施例中，旋转测量系统与可伸缩绳索和/或收缩卷轴/张力系统机械地接合，以测量与编码器接合的可伸缩绳索的线性距离。例如，旋转测量系统的一些实施例是图 16中所示的旋转编码器1600。旋转编码器是一种机电装置，其将轴 1630围绕主体1610的位置或运动转换为电信号。在一些实施例中，旋转编码器的电接口1650取决于旋转编码器的类型和制造商。在一些实施例中，旋转编码器1600内部的内部电路可以自动计算轴旋转的量、轴旋转的方向，或者通过数字或模拟接口传送测量数据。在一些实施例中，通过其传送旋转测量数据的方法和接口对于编码器系统不重要。在一些实施例中，仅轴1630旋转的角度和方向对于线性距离的计算是重要的。在一些实施例中，电位计也可以用于测量旋转，特别是绝对旋转，这可以消除对长度校准的需要，以便测量主动缩回到机电3d 跟踪系统外部的可伸缩线缆的长度。
787.在一些实施例中，图17a说明根据本发明的一些实施例的与图16 的编码器1600一起使用的滑轮齿轮系统1701，且图17b说明根据本发明的一些实施例的图17a的滑轮齿轮系统1701的齿轮1710。在一些实施例中，图23a-23b中描绘的机电3d跟踪系统的该部件使得能够增加横向穿过外壳并且延伸超过系统到达图20中图示的探针2000的可延伸绳索的长度测量的精度。在一些实施例中，滑轮-齿轮实施例 1701使得能够以将编码器进行的旋转测量的灵敏度乘以几乎等于机械地布置在绳索接口滑轮1710和编码器-轴齿轮1715之间的齿轮组之间的齿轮比的因子的方式，对图16中描绘的编码器轴1630进行基于齿轮的致动。
788.一些实施例包括滑轮齿轮系统，其安装在编码器轴、收缩卷轴/ 张力系统和/或可延伸绳索之间，以增加图16中所示的旋转测量系统的精度。在一些实施例中，滑轮齿轮系统在图17a中示出。利用可伸缩绳索1705、有助于将绳索1705缠绕在滑轮-传动装置1710上以使摩擦最大化并避免绳索打滑的被动滑轮1707、以及围绕滑轮内径的高摩擦o形环1748之间的表面摩擦，可伸缩绳索1705的线性运动被联接到滑轮-传动装置1710。在一些实施例中，滑轮-齿轮1710(在图 17b中详细示出)与旋转编码器轴齿轮1715机械地接合，并且在可伸缩绳1705的线性运动期间，滑轮-齿轮1710的任何旋转对应于旋转编码器轴齿轮1715的更大程度的旋转，其中相应旋转的关系由1710与 1715之间的传动比确定。在一些实施方式中，旋转编码器1720的分辨率可使用所述滑轮-齿轮系统1701增加固定量，并且导致可延伸绳索长度的测量精度增加。在一些实施例中，所述滑轮-齿轮1710可设计成具有凹口1745以允许简单地移除o形环，并且设置在滑轮-齿轮 1710的中心处的切口1740设计成允许插入轴承，该轴承使得滑轮-齿轮1710能够围绕其中心轴线进行摩擦最小的旋转，这可对系统的易用性具有显著影响，以便用户以响应方式缩回探头。
789.与可伸缩绳索1705机械连接的滑轮-传动装置1710的表面的一些实施例可包括特定的几何横截面轮廓，其增强了可伸缩绳索1705和滑轮-传动装置1710表面之间的摩擦。一些实施例包括v形槽，其夹紧在绳索1705的表面上，并且当整个系统处于张力下时，这种设计在绳索和滑轮-齿轮1710之间形成紧公差配合。一些实施例可包括滑轮
‑ꢀ
齿轮系统直接与张紧的卷轴系统的联动装置(下面将参照图18a-18b 更详细地描述)，该联动装置存储了可延伸绳索的多个回转。
790.图18a示出了根据本发明的一些实施例的用于图17的滑轮-齿轮系统的绳索线轴
的透视图，图18b示出了侧视图。图23c中所示的机电3d跟踪系统的该部件涉及待以每转预定的帘线长度/周长换入和换出卷轴的可延伸帘线的螺旋存储。一些实施例涉及线轴，其以同轴方式在线轴与编码器轴之间与图16中所描绘的旋转编码器直接机械介接，以测量在任何时间远离外壳延伸的电线的转数。
791.线轴系统的一些实施例包括具有张力系统的联动装置，该张力系统提供与可伸缩绳索1705相反的力，以最大化图17a所示的滑轮-齿轮系统和/或图16所示的旋转编码器1600中的联接。在一些实施例中，张力系统可以用绳预加载并调整张力以确保沿着可伸长绳没有松弛。在一些实施例中，如果在绳索上产生松弛，则对围绕编码器系统的旋转度的精确测量不是最佳的。在一些实施例中，收回卷轴/张紧系统是基于弹簧的系统，其向可延伸绳索提供张力。在一些实施例中，该收回卷轴/张紧系统可包括子系统，以允许该可伸缩绳的不同程度的张力符合用户的规定。在一些实施例中，收回卷轴/张紧系统可包括在预张紧的可延伸绳索突然释放的情况下减慢和/或停止卷轴的运动以防止可延伸绳索以危险的高速行进的机构。
792.在一些实施例中，收回卷轴提供了一种系统，通过该系统，可延伸绳索可被容纳在其中。在一些实施例中，如图18a-18b所示，绳索线轴1800由圆柱形圆盘1805构成，绳索进入槽1840从侧面除去，使得绳索1705可以以设定的旋转增量围绕线轴中心旋转。一些实施例可以具有厚度比帘线直径大得多的帘线进入槽1840。一些实施例可以具有大致直径的帘线入口槽1840，使得帘线被迫以单圈厚的螺旋堆叠从卷轴的中心向外螺旋。一些实施例可以具有为固定值的内部绳索线轴半径1820。一些实施例可具有可由等式表示的内部帘线线轴半径1820。在一些实施例中，阿基米德螺线的径向距离等于帘线的直径，使得可伸长的帘线如阿基米德螺线所述连续地绕着自身卷绕，这除了线性帘线距离的计算之外，还简化了在卷绕中心和帘线中心之间的距离的计算。
793.一些实施例涉及绳索在由线轴1805的设计安装点1830设定的已知半径处开始固定到线轴上。一些实施例涉及围绕内部索线轴表面(由内半径1820限定)缠绕索，直到索长度完全包含在线轴1800内或当索到达外部线轴边缘(由外半径1810限定)时。在一些实施例中，外部卷轴边缘越大，绳索的运动所施加的扭矩越大，并且当接合绳索张紧系统的收回时使用者将感觉到的阻力越小。在一些实施例中，通过增加包含在编码器的旋转灵敏度的单个分辨步长内的帘线长度，大的内半径表面导致较不精确的测量。
794.在一些实施例中，在本文所述的旋转测量系统中，可伸缩绳索1705 提供缩回卷轴与旋转测量传感器之间的机械连接。在一些实施例中，可伸缩线1705提供探针(图20a-20e)和编码器系统1600(图16)之间的机械连接，允许在探针移动通过空间时对探针尖端位置进行三维测量。在一些实施例中，可伸缩绳索1705的一般实施例是细直径、低拉伸绳索。在一些实施例中，可延伸绳索是金属线缆，其中一些实施例包含特殊涂层，例如尼龙涂层。该可延伸绳索的一些实施例是凯夫拉尔缆索。
795.图19a-19c示出了根据本发明的一些实施方式的图23a的3d跟踪系统的球组件1900。在一些实施例中，图23b-23c中所示的机电3d 跟踪系统的该部件包括球窝式接口，该球窝式接口经由穿过球的中心的可延伸绳索1705的横向运动来操纵。在一些实施例中，可延伸的绳索(例如，图17a所示的绳索1705，图21a所示的绳索2120，或图21b 所示的绳索2150)可以穿过中心筒，通过绳索插入点(绳索进入通道 1903)的入口横穿球窝系统。在一
些实施例中，用于绳索的进入点被设计成与球形结构的中心相交，并且随后与球体的旋转中心对准。在一些实施例中，缆线进入点1903的这种对准使得缆线的运动能够被数学地分成两部分，即缆线存储系统(例如图18a-18b中所示的线轴)和球 1903的中心之间的直线，以及球1903的中心和探针(例如图20中所示的探针)上的安装柱之间的直线。在一些实施例中，筒由机械结构支撑，该机械结构被添加以最小化由绳施加的不期望的力和扭矩，该力和扭矩能够在绳的移动期间使筒偏转。在一些实施例中，球组件可以包括球(或球体)1901的圆筒支撑结构1940。在一些实施例中，当筒离开球的前部时，筒由加强壁1902在内部支撑。在一些实施例中，为了使在绳索进入位置处的筒的偏转最小化，支撑杆1940为筒提供机械刚度，以使在绳索运动期间产生的偏转最小化。
796.在一些实施方案中，球体包括从球形表面的顶部突出的圆柱形凹槽1950，其允许安装图像或任何独特的图案，而没有图案表面的任何球形变形。在一些实施例中，成像传感器因此可以用于通过检查圆柱形凹槽1950上的图案如何相对于成像传感器旋转和平移来可视化和测量球在球面坐标θ和φ中的旋转。在一些实施例中，为了保持圆柱形凹槽与球1901和成像传感器的中心对准，球1901包括相对于圆柱形窗口的正交突出部(防滚杆1920)，当球插入到互补的配合槽中时，该突出部防止球围绕筒结构旋转，该配合槽将防滚杆的运动限制到与圆柱形凹槽1950正交的线性弧。
797.在一些实施例中，如图19b和19d所示，球1901包括圆柱形筒 1930，其在球1901内部开始并且径向延伸到球1901前面的固定距离。在一些实施例中，绳索(例如，诸如绳索1705)可以穿过球的后部中的挤出部，在绳索插入点(示出为1903)处进入筒，穿过球的前部中的筒并且从球的前部中的筒出来(通过筒1930)。在一些实施例中，筒1930 包含过多个孔(筒开窗1922)，以减小筒1931的内部与绳索的外部之间的表面接触面积，这有助于确保绳索平稳地移动通过筒1930。在一些实施例中，筒设计为编码器(例如，诸如编码器1600)提供计算线性绳距所需的固定出口点。在一些实施例中，当筒1930从球1901的前部延伸时，筒1930由筒轴基部圆角(筒尖部圆角1924)的加强壁外部地支撑。此外，在一些实施例中，圆柱形凹槽1950提供横截面平坦的表面，成像传感器可从该表面计算球形球旋转的程度，而不需要由图案的变形(例如，桶形变形)引起的额外变换。在一些实施例中，参考图19c，圆柱形凹槽(凹槽1950)从球形表面的顶部突出，并且允许图像或任何独特图案的安装，而没有图案表面的任何球形变形。在一些实施例中，在最终制造的产品中不需要被示出为增强桶的刚度的支撑结构，并且支撑结构可以包括用于通过用脆性材料进行3d打印而产生的原型的部件。
798.在一些实施例中，图19d-19e示出了根据本发明的一些实施例的图23a的3d跟踪系统的球窝组件。在一些实施例中，用于球1901的球窝外壳1950提供了由于可延伸绳索中的横移运动和轨迹变化而在其中旋转的接头表面。在一些实施例中，插座包含窗口切口1980，其将镜筒1930的移动限制在限定的运动范围内(在窗口1932中)。在一些实施例中，窗口的边界可以帮助维持用于机电3d跟踪系统的最优跟踪体积，而不具有允许绳索彼此交叉或阻碍的多个球窝系统。在一些实施例中，系统还包括互补的防滚通道1976，其允许杆突起1920从球的受限运动沿着防止球1901围绕其筒1930旋转的路径行进。在一些实施例中，系统的侧倾限制特征(1920,1976)保证了圆柱形窗口在传感器的预览窗口1999内处于恒定的视野中，使得图案的任何移动将总是对成像传感器可见。在一些实施例中，多个承窝区域1998从
承窝结构的顶部和底部移除以使球的外部与承窝的内部之间的表面摩擦最小化。在一些实施例中，如多次提到的，最小化承窝、球和绳索之间的摩擦的需要对于三维跟踪系统的功能性是最重要的。一些实施例包括安装在球和承窝表面之间的一层球轴承。一些实施例包括置于球体和承窝表面之间的某种形式的润滑剂。一些实施例可包括置于筒和绳表面之间的某种形式的润滑剂。在一些实施例中，需要高强度和高耐久性材料来保持球窝的结构完整性。在一些实施例中，球窝系统可以由金属、聚合物和/或塑料构成。
799.图20示出了根据本发明的一些实施方式的3d跟踪机电系统的探头2000。图20a-20e示出了根据本发明一些实施例的图20的探针2000 的部件的视图。在一些实施例中，图23b-23c中描绘的机电3d跟踪系统的该组件涉及用于在空间中配准3d点的探头，同时跟踪系统动态地配准探头相对于跟踪系统的坐标系的3d位置和取向。在一些实施例中，探针2000包含两个自由旋转的固定点2010，在那里，在3d空间中被跟踪的可延伸绳索(例如1705)远端以固定距离分开安装。在一些实施例中，探针2000可包括探针轴2025。在一些实施例中，探针2000向机电3d跟踪系统提供各种功能。首先，在一些实施例中，探针2000 使得用户能够沿着3d表面进行追踪。其次，在一些实施例中，探头提供了到每个编码器的可延伸绳索的固定机械接口。在一些实施例中，探针2000的3d姿态可以从计算的距每个编码器的线性绳距、先前描述的球1901在其球窝接头内的旋转值(球面坐标)、每个绳连接点之间的固定距离以及三角恒等式导出。在一些实施例中，利用探针2000 的姿态和线性线距离，可以在3d空间中外推探针尖端2024的精确位置。第三，在一些实施例中，探针2000具有识别通过电、机械、光学和/或机电接口与多种材料的相互作用的能力。第四，在一些实施例中，探针2000具有抓握区域2025，其允许用户保持探针2000并跟踪三维表面，而不干扰绳索或任何附加测量系统。
800.图20中示出了探针2000的一些实施例，其具有用于两根缆线的安装点2010。在一些实施例中，来自编码器(例如前面在图16中描述的)的绳索可联接到绳索固定支架2010，绳索固定支架中的每一个机械地联接到由联接到探针轴2025的绳索安装间隔器2001分开的单独的轴承2044，其中每个轴承的内表面基本上刚性地联接到在探针外壳内同轴的内部杆结构(未示出)。在一些实施例中，间隔件2001和轴承 2044与固定到用户可以抓握的探头半部2025的内部杆(例如，参见轴承2044)同轴。在一些实施例中，内部杆结构经由刚性帽2005保持在探头外壳内。然而，在一些实施例中，应当注意，包括但不限于探头帽2005的若干部件对于装置的功能不是必需的。在一些实施例中，绳索安装件和轴承系统允许探针2000在任何方向上自由移动，而不影响编码器实施例的测量系统的精度。在一些实施例中，(轴2025上的) 探针握持区域为用户提供空间以在三维中追踪。
801.一些实施例包括图23a-23c中描绘的机电3d跟踪系统的部件，其涉及机械地连接到两个3d跟踪的绳索固定点的探头，绳索固定点经由两个固定点之间的机械致动以可调节的距离间隔开。例如，在一些实施例中，图21a-21b示出了3d跟踪系统的组件，其包括耦合到绳固定点(参见从探针2100a、2100b延伸的可延伸绳2120、2150)的探针2100a 和2100b。在一些实施方式中，探针包括具有可压下的滑动轴2115a、 2115b的探针手柄2130a、2130b和(探针2100b的)弹簧加载触发器 2140。在一些实施例中，每个3d跟踪的探针2100a、2100b包括嵌入式机械系统，使得当连接到探针2100a的可压下轴(弹簧加载；弹簧未示出)2115a被按压在表面上时，或者由用户经由探针2100b的轴 2130b上的弹簧加载按钮2140手动致动
时，选择性地改变可延伸绳索固定支架之间的距离，这增加了动态绳索固定支架(用于探针2100a 的2135a；用于探针2100b的2135b)和静态绳索固定支架(用于探针 2100a的2136a；用于探针2100b的2136b)之间的距离。在一些实施例中，可伸缩线2120、2150机械地连接到机电3d跟踪系统(图23a-23c 中所示的示例实施例)。
802.在一些实施例中，处理算法检测电缆支架之间的相对距离的变化以及到机电、3d跟踪系统的信号，该信号应当主动地记录探针尖端处的点，或者解释指定探针正在执行什么类型的测量或者探针正在与之交互的对象身份的特定命令。在一些实施例中，两个动态绳索固定支架之间的距离可以通过相对于探头尖端坐标和姿态基本上刚性地变换 3d绳索固定支架坐标而相对于探头的轴线进行计算。在一些实施方式中，与其他绳索固定安装件相比，可以在计算中没有由绳索固定安装件与其到机电3d跟踪系统的相对距离之间的变化关系所引起的变化的情况下计算绳索固定安装件之间的3d距离。
803.图22示出了根据本发明的一些实施方式的能够进行3d跟踪探头的示例系统。在一些实施例中，图23a-23c中描绘的机电3d跟踪系统的该部件涉及进行通信以使得能够对探头的位置和取向进行3d跟踪的有源和无源部件的系统。在一些实施例中，存在链接到机电3d跟踪系统的探头的多个实施例，其中图22描绘了彼此通信以实现探头的 3d跟踪的部件的系统之间的接口。一些实施例包括不具有电反馈系统或机械反馈系统的探针，编码器实施例和处理软件在追踪期间对该探针进行检测，如以上实施例中所述。在一些实施例中，具有嵌入式电气子系统的探头(图22)可以包含过多的用户控制的拨动开关，其允许用户控制点的配准和探头的主动跟踪(图21a-21b)。一些实施例包括一种与微控制器或计算机处理系统通信的方法，所述通信可通过无线电磁辐射(rf)发光装置来传输。在一些实施例中，绳索可以机械地连接到对接跟踪系统。一些实施例包括通过施加在机械地连接到探针的两根电线上的电压将功率输送到探针以用于位置跟踪的方法。在一些实施例中，可以包括能够再充电的电池系统或等效能量源，例如电容器。在一些实施例中，在探针和外壳之间存在电连接，以在探针位于外壳上时在非使用期间提供能量。在一些实施例中，感测系统的多个传感器可以是用于测量探头的运动和/或姿态的多个惯性测量单元、加速度计和/或陀螺仪。在一些实施例中，这可以消除对具有编码器或可延伸绳索的机械连杆的需要。一些实施例可以是倾斜传感器。一些实施例可以是测量安装在探针上的绳索的旋转的传感器。一些实施例可以是测量施加到探针和/或探针尖端的机械力的系统。在一些实施例中，放置在探头上的固定位置处的射频识别(rfid)标签和/或读取器可以包括rfid是放置在探头中的rfid读取器，其读取rfid标签以开始或停止点的配准和3d中的探头尖端的主动跟踪。rfid的一些实施例是放置在探头中的rfid读取器，其读取放置在特定位置的rfid标签以在探头的使用期间利用特定标识来识别位置。例如，在一些实施例中，参见探针2210的功率存储装置2212、功率接口2214、通信系统2216、微控制器2218、传感器2220和rfid 2222、耦合到编码器2226的软线2230、耦合到编码器2228的软线2232、数字信号2234a(来自编码器2226)和数字信号2234b(来自编码器2228)。此外，在一些实施方式中，参见通过接口2236连接的计算机系统2238中的数据采集控制器2224与数据存储和处理软件连接。
804.本发明的一些实施例包括机电3d跟踪系统的外壳，其以紧凑形式容纳跟踪系统的所有部件，该紧凑形式可以安装到多个各种表面上。例如，图23a示出了根据本发明的一些实施方式的示例3d跟踪系统 2300，包括从球窝式结构2320(例如，如之前关于图19a-19e描
述的那些)延伸的可延伸线2350、耦合的探针2340、以及耦合到结构2310、 2330的刚性表面底座2305。如图所示，一些实施例包含用于紧固安装机构的接口，使其能够用于各种环境。紧固安装机构2305可以包括但不限于用于配合到刚性结构(例如，诸如2310、2330)的吸盘安装件或紧固孔。安装机构2305的一些实施例包括钩和夹具以与手术台、床、麻醉杆、可移动支架上的可移除器械托盘和/或任何其它刚性结构接合，所述可移动支架被构造成定位在患者的手术部位(例如mayo支架)上方或附近、患者的解剖结构上方或附近。一些实施例涉及由用户通过使用探针2340收回的可延伸绳索(显示为2350)，以收集离散和连续的跟踪配准。
805.在一些实施例中，机电3d跟踪系统的组件可被编译成紧凑设计并由外壳设备2350围绕。例如，图23b示出了根据本发明的一些实施方式的外壳2360中的3d跟踪系统。在一些实施例中，根据本发明的外壳2360被示出具有从球体2374、2365的筒体2367、2372延伸的可延伸绳2370(其中绳耦合到探针，诸如图20的探针2000)。在一些实施方案中，封装件2360可防护内部部件免受碎屑、创伤、体液和光暴露。此外，外壳2360可以包含外部探针安装系统，以在不使用可扩展探针系统时将探针(例如，诸如图20所示的探针2000)基本上刚性地固定到外壳2360。在一些实施例中，外壳还容纳线轴系统(如先前在图 17a-17b、18a-18b中所示)，该线轴系统输出两个可延伸的绳索以附接到探针，并且每个绳索2370穿过每个球体2365、2374的桶状结构 2367、2372以实现探针(例如，图20中所示的探针2000)的机电三角测量。
806.一些实施例包括内部光源以防止相机系统的照明的可变性。一些实施例包括电接口，当探针被对接时，电力和/或数据可以通过该电接口被传输到探针和/或从探针接收。电接口的一些实施例可以是从探针安装系统延伸以耦合到探针上的电触点的金属触点。
807.图23c示出了根据本发明的一些实施方式的图23b的3d跟踪机电系统的分解组装视图。例如，一些实施例包括容纳旋转编码器2399 的外壳2361、用于线轴弹簧(未示出)的固定弹簧张紧臂2390、线轴 2392、承窝的下半部2394、承窝的上半部2395(参考图19d-19e)、嵌入式独特图案2383、球2374(参考图19a-19c)、球的桶2365、以及具有嵌入式光学传感器(未示出)的外壳盖2362。在一些实施例中，图23c示出了来自机电3d跟踪系统的组件的编译。在一些实施方式中，两个旋转编码器2399中的每一个测量联接到探针(未示出)的可延伸绳索的长度。在一些实施方式中，每个可延伸的绳索(未示出)被存储并且从线轴2392缩回，该线轴经由弹簧(未示出)被张紧，该弹簧在一端处由安装到刚性外罩2361的弹簧张紧臂2390固定。在一些实施方式中，每根可伸长的绳都穿过球2374，该球可以在带有观察窗(未示出；如图19d-19e所示)的窝2394,2395内经由起始于球2374中心的筒体2365旋转，以便在球旋转期间能够控制绳的运动。在一些实施例中，球的旋转是经由球表面2374上的嵌入式图案2383来测量的，该嵌入式图案在球的中心上方对准并且能够在球面坐标中对球的φ和θ旋转进行镜像以便经由上方的成像传感器进行可视化。在一些实施方案中，外壳包括与外壳2361的底部部件联接的盖2362，这可有助于形成受保护的环境，同时还容纳光学传感器(未示出)、灯(未示出)和微控制器(未示出)，以用于记录和分析来自嵌入式光学传感器和旋转编码器的视觉和电输出。在一些实施例中，无线通信组件(未示出)也包括在外壳中。
808.图24示出了根据本发明的一些实施方式的能够进行探头的3d跟踪的系统。一些实
施例描绘了能够对探针(例如，诸如本文描述的任何探针)的尖端处的3d点进行机电定位的部件的系统。在一些实施例中，三个可延伸绳索(2428,2430,2432)经由从测量每个绳索的长度的三个单独的旋转编码器2422,2424,2426延伸的连接机械地联接到探针 2420的探针尖端2421，软件系统从该连接经由三角测量几何方程计算探针尖端的3d点。在一些实施例中，编码器(诸如编码器2422、2424、 2426中的那些编码器)由缠绕有可延伸绳索(例如2428、2430、2432) 的线轴、可由提供张紧力的任何系统表示的弹簧加载牵开器系统(未示出)、以及可由用于检测旋转程度的其它传感器表示的旋转编码器表示。在一些实施例中，三个编码器实施例被放置在相对于彼此的固定距离处。在一些实施例中，探针2420包含在探针尖端2421处的单个线安装座连接，所有线2428、2430、2432通过该连接与探针2420对接。当探针2420在3d空间中移动时，单独的、不同的绳索长度经由旋转编码器2422、2424、2426(例如，如图16中所示)来测量，然而，其它传感器可用于检测延伸的绳索的长度。在一些实施例中，利用每个编码器2422、2424、2426之间的已知距离、到探针尖端2421的测量的线长度，系统的三角测量算法可以通过几何关系处理数据以计算探针尖端2421的3d位置。在一些实施例中，三芯线编码器系统需要至少三个编码器来计算探针2420的3d位置。
809.在一些实施例中，图23b-23c中所示的机电3d跟踪系统可以包含在图25中所示的部件的系统中，其中球窝运动由机械链接的旋转编码器感测，该旋转编码器测量球在球面坐标中的φ和θ运动(例如，每个球窝系统或组件使用两个编码器)。在一些实施例中，图25所示的基于编码器的3d跟踪系统包括探头2510、绳索2520、2522、编码器2514、 2526、机械联动和测量2518、2512、2528、2530、球窝2516、2524、来自编码器2515、2527的数字信号、来自机械联动和测量2517、2529、 2513、2531的数字信号、数据采集控制器2550、2555和计算机2560。每个球窝2516、2524机械地连接到两个编码器2514、2526。在一些实施方式中，可延伸的绳子2520、2522径向地穿过位于球的中心的桶并连接到探头2510，允许桶跟随可延伸的绳子的位置。由于筒固定在球的中心，并且球的旋转轴线由位于承窝上的槽中的杆固定，所以球不能够围绕筒的轴线径向旋转，并且筒能够跟踪探头的位置。在一些实施例中，当探头移动通过3d空间时，球在承窝中的旋转的测量允许计算筒在球面坐标中的角度起飞。在一些实施例中，如关于图16所描述的，经由旋转编码器2514、2526测量绳索长度，然而，可以使用其他传感器来检测延伸的绳索的长度。在一些实施例中，线长度和角度起飞的测量提供了足够的数据来计算探针在球坐标系中的3d位置。
810.用于计算角度起飞的测量系统的一些实施例是球表面和旋转编码器之间的机械联动装置，然而，其它传感器也可用于检测旋转的程度。在一些实施例中，当球由于探针平移而在θ和φ方向上旋转时，机械连杆(2512、2518、2528、2530)旋转编码器(2514、2526)的轴，并且可以计算球在每个球面坐标平面中的旋转程度。
811.在一些实施例中，一种可能的机械联动装置是如图16中所述的径向固定到旋转测量系统的球形或圆柱形耦合物体。旋转测量装置的一些实施例可以是旋转编码器。在一些实施例中，旋转编码器的位置是固定的，使得圆柱形物体与球体物理接触并且机械地固定到旋转编码器轴。探针的任何移动都导致球的旋转、圆柱形物体的旋转，并且因此导致旋转编码器轴的旋转。在一些实施例中，需要彼此正交定向的所述机械连杆机构(2512、2518、2528、2530)来计算球的桶在θ和φ方向上的旋转。
812.在一些实施例中，算法根据圆柱形物体的半径、由旋转编码器测量的旋转以及球
的半径来计算球以θ和φ的旋转度。在一些实施例中，在计算筒体的φ和θ之后，系统然后使用球面坐标公式来计算从球的中心到第一绳在其与探针配合时的位置的向量。在一些实施例中，对第二球-承窝对重复相同的过程，也使用机械联动装置来感测球的球面旋转。在一些实施例中，第二球窝系统在第二绳与探针配合时计算从球的中心到第二绳的端部位置的3d矢量。
813.在一些实施例中，然后从两个计算的线索矢量的矢量相减来计算探头的姿态。在一些实施例中，给定探针的已知尺寸和探针上的绳索固定点之间的距离，可以外推探针末端的三维位置和取向。
814.在一些实施例中，图23a-23c中所示的机电3d跟踪系统可以包含图26中所示的部件的系统，其中球窝运动由解释球安装图案相对于图像传感器的旋转和相对位置的光学传感器感测。在一些实施例中，系统测量球在球面坐标中的φ和θ移动。在一些实施例中，图26所示的能够3d跟踪探头的位置和姿势的系统2600的组合的机械、电、机电和光学组件包括探头2610、耦合的绳索2612、2614、耦合的球窝2616、 2620、球表面上的嵌入的独特图案2617、2621、编码器2618、2622、相机2624、2628、处理器或控制器2626、2630、数据采集2632、计算机2634和调制解调器2636。两个编码器能够测量绳索的长度，并且两个球窝组件使得能够测量绳索经过球的中心的绳索轨迹(参见图 19a-19e)。在一些实施例中，每个球窝实施例有一个光学传感和唯一图案，用于测量球的球面旋转(图27a-27d中所示)。在一些实施例中，一个探头链接3d空间中的3d跟踪的、可扩展的绳，并且向用户提供用于采集3d点的介质(如图20中所描绘的)。
815.在一些实施例中，可延伸绳索穿过球体的旋转中心，并经由径向圆筒离开，该径向圆筒跟随安装到探针的可延伸绳索端部的位置。在一些实施例中，球体的中心的位置通过球体固定，球体由具有狭槽的承窝约束，以允许圆筒自由移动以跟踪退出的绳。在一些实施例中，承窝确保球体不能经由承窝中的径向狭槽围绕其筒轴旋转，该径向狭槽接纳安装到球体并且与球体的中心同心的互补杆梢。
816.在一些实施例中，通过旋转编码器测量绳索长度，然而，可以使用其他传感器(例如，电位计)来检测使用期间绳索长度的变化。在一些实施例中，由于超过球体中心的可伸缩绳的部分不再总是与编码器附近的可伸缩绳的起始部分同轴，所以必须测量绳穿过的球体筒的角度起飞，以产生计算安装到探头的绳末端的3d位置所需的球面坐标。
817.计算球体的桶的角起飞的一些实施例是在球体的圆柱形窗口上嵌入图案，使得当球体由于绳索在空间中的平移而移动时，图案以模拟由桶相对于球体的中心的坐标系产生的φ和θ角的方式围绕球体的中心旋转。
818.在一些实施例中，一种可能的图案是棋盘，其在该板的每个正方形中具有与增强现实配准标记中所使用的图案类似的唯一黑白标签图案(如图26中的标记2617、2621所示)。在一些实施例中，唯一的棋盘具有已建立的x-y坐标系，使得棋盘的一个角是原点，并且每个正方形表示一个已知尺寸的单元。
819.在一些实施例中，嵌入在插座中的光学传感器记录通过插座的预览窗口可以看到的整个图案的可见部分，其中传感器与球体的中心和插座的预览窗口同心地定位。在一些实施例中，光学传感器将图像帧传输到处理软件以利用计算机视觉算法来检测棋盘图案的所有可见拐角、识别每一可见正方形的签名，且参考整个图案内每一正方形的已知位置。在
一些实施例中，通过计算图案表面的可见正方形之一的已知边长的像素与毫米之间的比率，将图像帧中的像素转换成毫米或任何其它物理单位。在一些实施例中，图像帧的中心表示球体的中心。
820.在一些实施例中，算法然后计算图像中心沿唯一图案的绝对位置，识别以物理图案为单位的精确位置。在一些实施例中，通过识别活动图像帧中的当前图像中心与图案表面上的当筒与插座的侧窗同心时与图像中心对准的位置之间的弧长，使用图像中心的垂直位置来计算筒的θ，从而产生为零的θ。在一些实施例中，弧长输入与图案表面相对于球体中心的已知半径相结合，然后使用外推出弧段角度的弧长公式来计算θ。在一些实施例中，枪管的θ角度表示枪管的上下运动。
821.另外，在一些实施例中，计算最接近图像中心的棋盘格拐角和最接近第一拐角的拐角之间的矢量，该第一拐角在图案的坐标系中相对于彼此垂直地成一直线。在一些实施例中，沿着图像的垂直轴计算穿过图像中心的第二向量。在一些实施例中，算法通过计算两个向量的叉积的反余弦来计算这两个向量之间的相对角度；这种计算还可以使用已知的几何公式以几种不同的方式来完成。在一些实施例中，这些矢量之间的角度表示枪管的角度，其指示枪管的左和右运动。在一些实施例中，在经由独特图案上的图像中心的位置和图案相对于光学传感器的姿态计算桶的φ和θ之后，给定经过球体中心存在的帘线的输入长度，系统然后使用球面坐标公式来计算与探针尖端匹配的帘线端部的端部位置。在一些实施例中，给定两个绳索固定点，在探针轴上具有已知的、计算的3d位置，系统可以计算两个固定支架之间的3d 向量，然后在给定探针的已知尺寸的情况下外推探针末端的3d位置，并且计算探针末端和3d线之间的偏移。
822.在一些实施例中，对于也具有嵌入图案和光学传感器组合的第二球-球座对重复相同的过程，以计算安装到探头的第二可延伸绳端的 3d位置。机电3d跟踪系统的一些实施方式涉及使用光学传感器来测量与可延伸绳索的运动相对应的球的球面旋转，该可延伸绳索横穿球的旋转中心。在一些实施例中，当筒在球的球面坐标系的phi平面中左右平移时，嵌入的图案也旋转相同的角度，因为相机可见的图案被对准为在球的中心上方。在一些实施例中，系统因此测量图案相对于光学传感器的角度以计算在球面坐标中的镜筒的φ角度2710。图 23a-23c中所示的机电3d跟踪系统的一些实施例可以包括使用嵌入球表面上的独特图案，如图27a-27d所示(并且在之前关于图23c的2383 讨论)，其中球窝运动由解释球安装图案2701相对于图像传感器的旋转和相对位置的光学传感器感测。在一些实施例中，所述唯一图案使得所述系统的计算机视觉算法能够计算所述图像传感器的中心相对于所述基于网格的图案的坐标系统的绝对位置。在一些实施例中，系统测量球2705在球面坐标中的φ2710和θ2715移动。在一些实施例中，与计算机鼠标中使用的典型光学传感器不同，如果图像帧丢失或由于任何原因不能被计算，则该系统不会丢失其相对于图案的位置感，因为图案为系统提供了计算其表面上的绝对位置的能力。在一些实施例中，如图所示，桶旋转2710、球2705和图案2701。
823.在一些实施例中，参考图27b和桶的θ旋转2715，机电3d跟踪系统涉及使用光学传感器来测量与可延伸绳索的移动相对应的球的球形旋转，该可延伸绳索横穿球的旋转中心。在一些实施例中，当筒在球的球面坐标系的θ平面中竖直地上下平移时，随着球围绕y轴旋转，嵌入图案平移远离图像传感器的中心。在一些实施例中，随后，系统测量图像中心相
对于网格坐标系的位置以计算沿着网格的垂直部分的平移，且接着使用球中心与图案表面之间的已知半径，系统计算球坐标中的桶的θ角2715。
824.在一些实施例中，参考图27c-27d，计算最接近图像中心的棋盘格拐角和最接近第一拐角的拐角之间的矢量，该第一拐角在图案的坐标系中彼此垂直成一直线。在一些实施例中，沿着图像的垂直轴计算穿过图像中心的第二向量。在一些实施例中，算法通过计算两个向量的叉积的反余弦来计算这两个向量之间的相对角度；这种计算还可以使用已知的几何公式以几种不同的方式来完成。在一些实施例中，使用来自网格轴线2721a和相机轴线2719a中的每一个的一个向量来计算角度，选择具有最接近零-φ角度的两个向量。在一些实施例中，这些矢量之间的角度表示枪管的角度，其指示枪管的左和右运动。在一些实施例中，在经由独特图案上的图像中心的位置和图案相对于光学传感器的姿态计算桶的φ和θ之后，给定经过球体中心存在的帘线的输入长度，系统然后使用球面坐标公式来计算与探针尖端匹配的帘线端部的端部位置。在一些实施例中，枪管的θ角度表示枪管的上下运动。在一些实施例中，系统算法计算图像中心沿唯一图案的绝对位置，从而识别以物理图案为单位的精确位置。首先，在一些实施例中为2，识别网格轴线2721b旋转，然后识别相对于相机轴线2719b的图像中心2722。接着，在一些实施例中，计算网格轴线原点2723和图像传感器中心2722之间的矢量的投影长度。在一些实施例中，该弧长输入与图案表面相对于球体中心的已知半径相结合，然后使用外推出弧段角度的弧长公式来计算θ。
825.图23a-23c中所示的机电3d跟踪系统的一些实施例可以包含图 28a中所示的部件的系统，其中球窝运动由光学传感器感测，该光学传感器解释当球由于筒的运动而旋转时球表面相对于图像传感器的相对平移。在一些实施例中，该系统测量球在球面坐标系中的φ和θ运动。在一些实施例中，系统2800可以包括用于测量绳索的长度的编码器、用于实现对经过球的中心的绳索轨迹的测量的两个球窝组件、用于测量球表面相对于图像传感器的平移以计算球的球面旋转的每个球窝组件的两个光学传感器、以及用于链接空间中的3d跟踪的可延伸绳索并且向用户提供用于采集3d点的介质的一个探针组件。例如，在一些实施例中，系统2800可以包括耦合部件，其包括具有探针尖端2803 的探针2802、绳索2804、2805、球和承窝2809、2815、光学耦合的传感器和处理板2807、2813、2819和2821、耦合的编码器2811、2817、数据采集微控制器2823、2825以及具有数据存储和处理软件的计算机系统2827。
826.在一些实施例中，对于每个球窝，存在一个编码器和两个光学传感器。在一些实施例中，可延伸绳索径向地穿过位于球中心的筒并连接到探针，从而允许筒跟随可延伸绳索的位置。在一些实施例中，由于筒固定在球的中心处，并且球的旋转轴线由安置在承窝上的狭槽中的杆固定，所以球不能够围绕筒的轴线径向旋转，并且筒能够跟踪探头的位置。在一些实施例中，当探头移动通过三维空间时，球在承窝中的旋转的测量允许计算筒的角度输出。在一些实施例中，如图16 中所述，经由旋转编码器测量绳索长度，然而，可以使用其它传感器来检测延伸的绳索的长度。在一些实施例中，线长度和角度起飞的测量提供了足够的数据来计算探针在球坐标系中的3d位置。
827.用于计算角起飞的测量系统的一些实施例是一对光学传感器，其取向为垂直于球窝并且彼此正交，每个光学传感器与球系统的θ和φ球面坐标平面对准。
828.在一些实施例中，发光装置发射有限光谱的光，该光从球表面反射并通过光电探
测器阵列转换成电信号。在一些实施例中，然后使用算法处理转换的数据，以将光电检测器阵列数据转换为球表面相对于照相机的平移变化。在一些实施例中，数据采集和计算系统将平移数据从笛卡尔坐标转换为球面坐标，并且随后基于被感测的球的已知半径来计算球体的θ和φ旋转。该系统的一些实施例可以包括激光二极管和光电二极管阵列、发光二极管和光电二极管阵列和/或成像传感器。在一些实施例中，在球的圆柱形窗口上安装图案或图像以增加光信号的对比度、反射率或灵敏度，以及产生更高的信噪比，并增加θ和φ球面坐标计算的精度。在一些实施例中，图案或图像可以包含图案化和/或颜色的重复变化，并且可以被制造有反射表面，该反射表面最大化发光器件和光电检测器阵列之间的光学耦合。
829.一些实施例涉及在制造过程期间蚀刻在球表面上的表面图案，且所述表面图案增强光学信号对球表面相对于图像传感器的最轻微平移变化的敏感性。
830.一些实施例可以包括附加的光源，其以任何可能的有限光谱在球表面上提供照明，从该光谱中，某些光源频率为系统提供最佳灵敏度，以具有对旋转变化的高分辨率感测，但不会错误地估计实际上没有发生的运动，而仅仅是光学噪声的伪像。
831.图28b示出了根据一些实施例的被配置用于操作和处理在此公开的任何系统的组件的计算机系统2829。例如，在一些实施例中，计算机系统2829可以操作和/或处理在本文的一个或多个图中示出的任何系统的一个或多个软件模块的计算机可执行代码，包括但不限于图 24-26和28a。在一些实施例中，系统2829可包括至少一个计算装置，其包括至少一个处理器2832。在一些实施例中，至少一个处理器2832 可包含驻存于或耦合到一个或一个以上服务器平台的处理器。在一些实施例中，系统2829可包含耦合到能够处理至少一个操作系统2834 的至少一个处理器2832的网络接口2835a和应用程序接口2835b。此外，在一些实施例中，耦合到至少一个处理器2832的接口2835a、2835b 可以被配置为处理软件模块2838中的一个或多个(例如，诸如企业应用)。在一些实施例中，软件模块2838可包含基于服务器的软件，且/ 或可操作以托管至少一个用户帐户和/或至少一个客户端帐户，且操作以使用至少一个处理器2832在这些帐户中的一者或一者以上之间传送数据。
832.在一些实施例中，本发明可以采用涉及存储在计算机系统中的数据的各种计算机实现的操作。此外，在一些实施方式中，上述遍及系统2829的数据库和模型可以将分析模型和其他数据存储在系统2829 内的计算机可读存储介质上和耦合到系统2829的计算机可读存储介质上。此外，在一些实施例中，2829系统的上述应用程序可存储在系统2829内的计算机可读存储介质上和耦合到系统2829的计算机可读存储介质上。在一些实施例中，这些操作是需要物理量的物理操纵的那些操作。通常，尽管不是必须的，在一些实施例中，这些量采用能够被存储、传送、组合、比较和以其他方式操纵的电、电磁或磁信号、光或磁光形式的形式。在本发明的一些实施例中，系统2829可包含耦合到至少一个数据源2837a和/或至少一个数据存储装置2837b和/或至少一个输入/输出装置2837c的至少一个计算机可读媒体2836。在一些实施例中，本发明可以被实现为计算机可读介质2836上的计算机可读代码。在一些实施例中，计算机可读媒体2836可为可存储数据的任何数据存储装置，所述数据可随后由计算机系统(例如系统2829)读取。在一些实施例中，计算机可读媒体2836可为可用于有形地存储所要信息或数据或指令且可由计算机或处理器2832存取的任何物理或材料媒体。在一些实施例中，计算机可读介质2836可以包括硬盘驱动器、网络附接存储装置(nas)、只读存储器、随机存取存储器、基于 flash的存储器、cd-rom、cd-r、cd-rw、dvd、磁带、其他
光学和非光学数据存储设备。在一些实施例中，各种其它形式的计算机可读媒体2836可将指令发射或载运到计算机2840和/或至少一个用户2831，包含路由器、专用或公共网络，或其它发射装置或信道，有线和无线两者。在一些实施例中，软件模块2838可经配置以发送数据和从数据库(例如，从包含数据源2837a和可包括数据库的数据存储装置2837b 的计算机可读媒体2836)接收数据，且数据可由软件模块2838从至少一个其它源接收。在一些实施例中，软件模块2838中的至少一者可在系统内经配置以经由在至少一个数字显示器上再现的至少一个图形用户界面向至少一个用户2831输出数据。
833.在本发明的一些实施例中，计算机可读介质2836可以经由网络接口2835a分布在常规计算机网络上，其中由计算机可读代码体现的 2829系统可以以分布式方式存储和执行。例如，在一些实施例中，系统2829的一个或多个组件可经耦合以通过局域网(“lan”)2839a和 /或因特网耦合的网络2839b(例如，无线因特网)发送和/或接收数据。在一些进一步的实施例中，网络2839a、2839b可以包括广域网(“wan”)、直接连接(例如，通过通用串行总线端口)、或其他形式的计算机可读介质2836、或其任何组合。
834.在一些实施例中，网络2839a、2839b的组件可包括任何数量的用户设备，诸如包括例如台式计算机和/或膝上型计算机的个人计算机，或通过lan 2839a耦合的任何固定的、通常非移动的因特网装置。例如，一些实施例包括通过lan 2839a耦合的个人计算机2840，其可被配置用于包括管理员的任何类型的用户。一些实施例可以包括通过网络2839b耦合的个人计算机。在一些实施例中，系统2829的一个或多个组件可经耦合以通过因特网网络(例如，网络2839b)发送或接收数据。例如，一些实施例包括至少一个用户2831，其无线耦合并经由输入和输出(“i/o”)设备2837c访问包括至少一个企业应用2838的系统的一个或多个软件模块。在一些实施例中，系统2829可以使得至少一个用户2831能够被耦合以通过lan 2839a经由i/o设备2837c访问企业应用2838。在一些实施例中，用户2831可包含使用台式计算机和/或膝上型计算机或通过因特网2839b耦合的任何固定的、通常非移动因特网设备耦合到系统2829的用户2831a。在一些其它实施例中，用户2831可包含耦合到系统2829的移动用户2831b。在一些实施例中，用户2831b可使用任何移动计算装置2831c来无线耦合到系统2829，包含但不限于个人数字助理和/或蜂窝式电话2831c、移动电话或智能电话和/或寻呼机和/或数字平板和/或固定或移动因特网设备。
835.在本发明的一些实施例中，系统2829可以使一个或多个用户2831 能够耦合以从系统2829接收、分析、输入、修改、创建和发送数据，包括从和向在系统2829上运行的一个或多个企业应用2838接收、分析、输入、修改、创建和发送数据。在一些实施例中，在一个或多个处理器2832上运行的至少一个软件应用2838可以被配置为通过因特网2839b耦合以用于在网络2839a、2839b上通信。在一些实施例中，网络2839a、2839b的一个或多个有线或无线耦合的组件可以包括用于数据存储的一个或多个资源。例如，在一些实施例中，这可以包括除用于存储信息的计算机可读介质2836之外的任何其他形式的计算机可读介质，并且可以包括用于将信息从一个电子设备传送到另一电子设备的任何形式的计算机可读介质。
836.图29a-29b示出了根据本发明的一些实施例的配备有跟踪的动态参考系的螺钉头对准螺丝刀2900。图29c示出了根据本发明的一些实施例的图29a-29b的螺丝刀的螺丝刀头和可压下的尖端2957的特写透视图。此外，图29d示出了根据本发明的一些实施例的螺丝刀-螺钉接口的横截面视图。图29a-29b显示了用于三个功能的工具：1)它记录螺杆轴的3d
位置和姿态，2)完全接合在螺钉头部界面中，3)当其通过从工具2900的探针轴2910延伸的可按压滑动轴2957完全接合时发出信号，并且联接到当工具与配合螺钉完全接合时致动的跟踪移动杂散标记物。在一些实施例中，本发明的总体目的是通过与螺钉头部的联接机构识别螺钉的位置和姿势，并且具有通过tmsm 2945的触发系统，以向采集系统指示工具何时完全与螺钉接合。在一些实施例中，当不存在位于螺钉中的杆阻碍工具与螺钉头部的界面时，可以应用该工具 2900。在一些实施例中，如图29a所示，该工具可包括履带式drf 2929 (具有标记2930)、探头轴2910、tmsm(未按压)2945、手柄2940、螺丝刀头2950、可按压滑动轴(未按压)2957、椎弓根螺钉轴2960、椎弓根螺钉郁金香形头2955和联接机构2905。
837.在一些实施例中，该工具(螺丝刀)2900被设计成与椎弓根螺钉轴2960以这样的方式接合，使得其能够与螺钉头部接合以拧紧和松开螺钉，而且，当工具2900完全接合在螺钉头部2955中时，其2910 相对于螺钉轴2960固定在一个取向。在一些实施例中，该工具2900 可用于通过仅接近螺钉轴2960的螺钉头部2955来快速地记录螺钉轴 2960的位置和姿态。在一些实施例中，如图29a所示，tmsm 2945处于与未压下的并且因此未接合的螺丝刀可压下轴2957相对应的位置。在一些实施例中，这具有与前面关于图10a-10g所述的类似的通过可按压尖端2957致动tmsm 2945的设计。在一些实施例中，应当注意，工具2900的可按压末端2957和螺钉头界面部件2950可以具有许多不同的构造。
838.在一些实施例中，滑动轴(尖端2957)可以被构造成使得其总是保持在工具或螺丝刀的轴内，并且螺钉头部2960被设计成具有中心突出部以使螺丝刀的内滑动轴偏转。这样，在一些实施例中，滑动轴的末端2957不能由不能配合在轴2950内的任何物体致动。在一些实施例中，当被跟踪的移动杂散标记件2945被致动时，采集系统的软件检测其运动(示出为线性的)并且能够区分其何时通过工具和接口螺钉的已知几何形状与螺钉头部完全或部分接合，如以下参照图63更详细地描述的。应当注意的是，根据一些实施例，tmsm 2945的运动可以是线性的、旋转的或其任意组合。此外，在一些实施例中，检测tmsm运动的机构也可以包括通过致动滑动轴来覆盖和暴露特定的杂散标记，如先前关于图14所述。在一些实施例中，螺丝刀头2950的设计可以另外使得其也具有允许确保其与螺钉轴2960机械地联接的部件，使得其在完全接合时仅可以实现一个独特的定向。在一些实施例中，有助于以独特构造接合的结构包括但不限于扩展螺丝刀头、有助于螺丝刀头与螺钉头对准的深度止动凸缘、以及设计有增加深度的螺钉头以确保螺丝刀轴当完全安置到头中时在一个取向上牢固地接合的螺钉。另外，在一些实施例中，由于所描绘的被跟踪的drf 2929的位置不是基本上刚性地附接drf的唯一方式，所以必须注意，drf 2929可以放置在手术工具螺丝刀2900上的任何地方，只要它可以基本上刚性地附接，甚至在可调节的接头上。
839.图29b显示了前面参考图29a所示的工具的一些实施例，除了在该图像中，工具2900与螺钉头部2960完全接合，突出显示tmsm 2945 的新位置，以向采集软件系统指示，根据一些实施例，螺丝刀头2950 和可压下轴2957完全就位，并且螺钉轴2960的定位和姿态随后可以从该位置计算。
840.图29c示出了根据本发明的一些实施例的图29a-29b的螺丝刀 2900的螺丝刀头2950和可压下的尖端2957的特写透视图，并且示出了根据一些实施例的处于未压下位置的前述可压下的滑动轴2957。图 29c示出了根据一些实施例的之前关于图29a-29b描述的螺丝刀工具 2900的螺丝刀头2950和可压下的尖端2957及其与椎弓根螺钉头2960 的接口
2905的更详细的透视图。在一些实施例中，在该视图中，可以看到螺丝刀头2950和螺钉头2960的顶部的界面，以及显示为未按压的可按压尖端2957。一些实施例涉及包含在螺丝刀头内的可按压滑动轴。在一些实施例中，该弹簧加载的可压下轴仅在螺钉头部中的凸形突起与螺钉头部同轴地接合时才能接合，然后可压下轴2957被向上推动，从而致动附接到可压下轴2957的tmsm 2945，以发出3d履带式工具2900和螺钉轴2960完全接合且同轴的信号，并且因此准备在3d 空间中对准。
841.图29d示出了根据本发明的一些实施例的螺丝刀-螺钉接口2905 的横截面图，并且示出了可按压滑动轴尖端(部分地按压)2965。如图 29d所示，根据一些实施例，螺丝刀工具2900将不向采集系统发出其与螺钉头部2960完全接合的信号，因为部分压下的可压下轴2965及其机械连接的tmsm 2945将不相对于被跟踪的drf 2929被完全致动。
842.在一些实施例中，履带式drf不必基本上刚性地附接到工具的轴，而是可以被允许围绕工具轴旋转(例如，与轴承联接)并调整其相对于工具的位置(当需要时仍然能够基本上刚性地锁定)。如简化图 29a-29b所示，如果drf 2929妨碍根据一些实施例的操作，则使用者将工具用作螺丝刀是非常具有挑战性的。应当注意，在一些实施例中，根据一些实施例，被跟踪的drf 2929以更好地便于手柄的用户接口同时保持drf 2929的可视化的不同方式定位和附接到螺丝刀。
843.例如，在一些实施例中，履带式drf 2929经由轴承(其可以与可锁定的棘轮机构联接或不与可锁定的棘轮机构联接)联接到螺丝刀轴 2910，使得其被允许围绕螺丝刀轴的长轴线旋转。在一些实施例中，其定位在手柄上方，具有或不具有轴承以使其能够围绕螺丝刀轴轴线旋转。
844.在本发明的一些实施方案中，如图30a和图30b所示，具有一系列连接的形成drf的3d-跟踪标记3070的椎弓根螺钉插入帽3060与椎弓根螺钉的郁金香形头部2955连接。这样，在一些实施例中，只要标记 3070在相机3000的视线内，就可以在3d空间中跟踪郁金香形头部，并且不需要探头与它们连接以记录它们在空间中的位置。图30a显示了根据一些实施方式的可以用作贯穿本文件的这些和任何其他被跟踪的标记的采集设备的光学3d跟踪系统3000。图30b显示了根据一些实施方式的在帽装置上具有3d-跟踪标记3070的跟踪drf，该帽装置装备有配合机构3060，以基本上刚性地安装到椎弓根螺钉2960(不可见；在图30b中被插入脊椎骨3055中)的郁金香形头部2955。在一些实施方案中，在标记3070的该跟踪的参考系与螺钉2960连接的情况下，可在3d空间中跟踪椎弓根螺钉2960的位置，只要其在3d跟踪照相机3000的视线中。在一些实施方式中，drf标记3070和郁金香头 2955之间的界面3060可以由一系列机构组成，下面参照图34a-34f、 35a-35e、36a-36i和37a-37g更详细地描述。
845.图31示出了根据本发明的一些实施方式的体装3d跟踪照相机，并且以避免根据一些实施方式的3d跟踪照相机和手术部位或任何其他的可视化感兴趣区域之间的视线阻碍的方式操作。在一些实施例中，该设计涉及配备有基本上刚性地固定到身体安装的3d跟踪相机3135 的身体安装的被跟踪drf 3125的用户，使得可以在用户的视场与外部 3d跟踪相机(未示出)之间融合信息，因为身体安装的相机3135的位置和姿态通常将是可见的并且对于较大视场3d跟踪相机(未示出)是已知的。图31显示了根据一些实施例的配备有被跟踪的drf 3125的体装3d跟踪传感器3135。3d跟踪传感器3135到身体的安装机构的一些实施例是经由具有可调节部件3110、3105的头戴式紧固件。在一些实施例中，通常被大视场相机的视
线遮挡的手术区域可以经由体载3d 跟踪光学传感器3135被可视化。在一些实施例中，由于安装在身体上的光学传感器3135配备有基本上刚性安装的跟踪drf 3125，所以较大视场相机(未示出)可以在3d空间中配准安装在身体上的光学传感器的位置和姿态，并且利用该信息，解释由安装在头戴式3d跟踪光学传感器3135可视化的场景，以创建全局坐标系相对于大视场相机坐标系的动态3d缝合映射。在一些实施例中，身体安装的相机3135和较大视场相机(未示出)的坐标系的融合将经由3d刚性变换来计算，该刚性变换将被应用于由身体安装的相机3135针对其采集的所有帧收集的3d数据。因此，在一些实施例中，计算在身体安装的相机3135的视场内的感兴趣对象(例如，3d可跟踪工具、drf、解剖标志、基准点、外科手术附件、其他光学或电磁传感器等)的3d位置和姿势，其由较大视场相机(未示出)跟踪。
846.图32显示了解释脊柱后部元件轮廓的方法，该方法通过将延展性物体放置在手术暴露的骨元件上，使得其匹配暴露的脊柱轮廓，然后除去延展性物体，并将其轮廓与包括立体照相机的光学系统配准，并从该信息中，计算根据一些实施方式的轮廓匹配的脊柱对齐参数，其中延展性物体现在用作脊柱后部元件轮廓的替代品。在一些实施例中，其它相关的其它图(涉及计算脊柱对准参数和由软件算法处理的其它感兴趣解剖界标)包括图65a-65e、66a-66b和68。图32显示了根据一些实施例的系统3200，其中韧性杆3215利用可调节夹子3210放置在脊柱3230的手术暴露部分上方，以配准特定脊柱水平用于软件解释。在一些实施方式中，在杆3215插入手术部位之后，韧性杆3215适形以匹配暴露的脊柱元件的轮廓3225，并且一个或多个安装的夹子3220 沿着杆3215与附近的感兴趣解剖标志对准。在一些实施例中，该韧性杆3215然后通过一个或多个成像传感器3241经历拓扑配准3240，以解释与脊柱3230的轮廓3225匹配的杆3215的3d轮廓。在一些实施例中，然后通过下面参考图65a-e、66a-b和68详细描述的软件算法处理韧性杆3215的3d轮廓。在一些实施例中，光学配准系统3241 可以是配准3d表面轮廓的任何光学系统，包括但不限于一个或多个深度传感器、立体视觉相机和结构光系统，其中杆被固定到静止或可移动的平台基部上。在一些实施例中，基于使用光学方法配准韧性杆 3215的3d轮廓的一些实施例，以及指示脊柱水平的相关夹子3210，系统可计算杆3215的每个解剖平面的脊柱对齐参数3250，并解释脊柱3230的相对对齐和轮廓。
847.图33a-33i中所示的本发明的一些实施方式包括螺钉和螺丝刀的组合，其允许机械连接两个装置的能力，使得螺丝刀与螺钉轴同轴，并且还具有随后基本上刚性地操作螺钉轴的能力，如果螺钉轴固定在骨中，则螺钉轴具有随后操作相关骨结构的能力。例如，图33a示出了根据本发明一些实施例的椎弓根螺钉设计，图33b示出了根据本发明一些实施例的椎弓根螺钉。此外，图33c示出了根据本发明一些实施方式的与多轴郁金香形头部配合的椎弓根螺钉，图33d示出了根据本发明一些实施方式的设计成与图33b的椎弓根螺钉接合的工具。图 33e示出了根据本发明一些实施例的图33d的工具和图33c的螺钉之间的联接的视图。此外，图33f示出了根据本发明一些实施方式的如图33c所示的连接到椎弓根螺钉的图33d所示的连接工具，图33g示出了根据本发明一些实施方式的图33a的螺钉的俯视图，图33h示出了根据本发明一些实施方式的图33b的螺钉的俯视图。如图所示，一些实施例包括al len键插入件3325、刚性单横杆3320、耦合的螺纹轴 3305和弯曲螺钉头部3315。根据一些实施例，图33a和图33i显示了螺钉的一些实施例，该螺钉包括al len键插入部3325、横跨螺钉头部 3315的侧壁但允许插入部上方的间隙的刚性横杆3320、螺纹轴3305 和弯曲螺钉
头部3315，以适应与郁金香形头部(在图33c中看为标签 3365)的配合。图33b显示了上面关于图33a详细描述的螺钉的一些实施例。一些实施例显示了具有两个交叉横杆3350的螺钉头3345，以便能够与图33d中所示的不同工具连接。应当注意，在这些图中描绘的螺钉的示例仅代表本发明的一些实施例。在一些实施例中，横杆 3350可以具有不同的轮廓、数量和用于每个螺钉头部的相对布置。图 33c显示了根据一些实施例的前面关于图33b描述的螺钉的一些实施例，该螺钉与多轴向郁金香形头部3365配合，该多轴向郁金香形头部具有与杆对接的切口3375和接收紧固帽的螺纹3370。
848.图33d显示了设计成与先前关于图33b详细描述的螺钉对接的工具的一些实施例。在一些实施例中，该工具包括四个机械联接延伸部 3390，其被设计成经由直角转弯机构与螺钉头部横杆接合。在一些实施例中，在执行直角转弯之后，工具变得基本刚性地固定到螺钉头部和轴，如图33b中所描绘的。在一些实施例中，螺钉的中心轴的端部具有可压下的滑动轴3393，其可以联接到tmsm(未示出)以指示工具 3390和螺钉的完全接合，如图33b中所示，在先前关于图10a-10e和图29a-29c详细描述的通信方法中。在一些实施例中，应当注意，该工具的尖端3393的中心也可由螺纹轴组成，该螺纹轴在工具3390的顶部区段(未示出)处向下拧紧以将滑动杆推靠在螺钉头部的刚性横杆上。在一些实施例中，以此方式，工具在螺钉头部界面处具有增加的固定强度。在一些实施例中，该螺纹中间轴也可以连接到tmsm(未示出)上，以指示其相对于安装到螺丝刀上的被跟踪的drf(未示出)的位置。此外，在一些实施例中，图33e显示了螺钉头部、其横杆和螺丝刀联接端部执行器之间的界面的透明视图，如先前关于图33a-33i 所讨论的。从该视图中，在一些实施例中，当两个工具彼此接合时，工具的螺纹螺钉轴3391、弯曲的螺钉头部壁3318和机械联接延伸3390 是可见的。此外，在一些实施例中，与图33e不同，图33f示出了螺丝刀(3392)和相互接合的带横杆的螺钉3395的不同透视图。从这个角度来看，在一些实施例中，螺丝刀轴与螺杆轴的同轴对准是明显的。图33g显示了前面关于图33b描述的配备有横杆的螺钉的仰视图，该图突出了根据一些实施方式的郁金香形头部的圆形切口3380，该圆形切口与螺钉头部的弯曲壁(3318、3345；未示出)交界。
849.一些实施方式包括工具或组件，以直接与椎弓根螺钉的郁金香形头部接合，使得其相对于椎弓根螺钉轴基本上刚性地固定旋转的郁金香形头部，然后使得测量和操纵装置能够作用在联接的脊柱元件上，以帮助对准测量和固定，如将在下面参照图39a-39f和42a-42k更详细地描述的。
850.图34显示了根据本发明一些实施方式的用于与椎弓根螺钉接口的工具。图34a显示了根据一些实施方式的与椎弓根螺钉的郁金香形头部的螺纹插入部直接连接的横截面图。在一些实施例中，该图示出椎弓根螺钉轴3410(螺纹未示出)、其相关联的郁金香形头部3420、接口装置的螺纹紧固旋钮3440、其套筒本体3425、装置本体连接3430、基本上刚性地推向螺钉头部的突出尖端3423、以及装置的内轴螺纹 3422。在一些实施例中，通过螺纹紧固旋钮3440紧固装置导致内轴螺纹3422直接与郁金香形头部螺纹接合，以使突出末端3423推压螺钉头部。在一些实施例中，以这种方式的紧固提供了装置、郁金香形头部和椎弓根螺钉之间的刚性连接，使得多轴向郁金香形头部的运动受到限制并且所有三个部件彼此联接。在一些实施方式中，该图中显示的装置主体连接3430被设计为与更大的工具接合，该工具将在下面参考图39a-39d、40a-40c、41c、42a42-f更详细地描述。根据一些实施例，一些实
施例包括但不限于圆柱形挤压件、球形尖端和与内轴同轴或垂直并通过铆钉或其他能够使其围绕内轴的轴线旋转的机构联接的非刚性圆柱形挤压件。
851.图34b-34c显示了根据一些实施方式的与椎弓根螺钉接口的关于图34描述的装置的非横截面侧视图。在一些实施方式中，可见的是在郁金香形头部切口上延伸的侧突片延伸部3421。在一些实施例中，这些侧舌片延伸部提供装置和螺钉的郁金香形头部之间的附加刚性界面连接，进一步有助于将装置、郁金香形头部和螺钉基本刚性地彼此固定。
852.图34d显示了根据一些实施方式的与椎弓根螺钉接口的图34a相关描述的装置的横截面视图。图34e显示了根据一些实施方式的与椎弓根螺钉接口的关于图34a描述的装置的非横截面的、呈现的侧视图。图34f显示了根据一些实施方式的与椎弓根螺钉接口的关于图34a描述的装置的非横截面的、呈现的正视图。
853.图35a-35f显示了设计成与椎弓根螺钉的郁金香形头部直接接合的组件或工具3500，其方式为，其相对于椎弓根螺钉轴基本上刚性地固定旋转的郁金香形头部，然后使得测量和操纵装置能够作用在脊椎元件上，以帮助对准测量和固定，如将在下面参照图39a-39f和根据一些实施方式的42a-42k更详细地描述的。如图所示，在一些实施例中，工具3500包括椎弓根螺钉轴3510、郁金香形头部3503、被拉拔的轴前进旋钮3540、套管主体3525、装置主体连接部3530、突出尖端3504、外轴螺纹3535、突出尖端前进旋钮3545、被拉拔的销3546、保持环3502和扩展齿3527。在一些实施例中，在操作中，在与郁金香形头3503直接对接之后，起拔销前进旋钮3540引导外轴螺纹3535 以驱动扩展齿3527的扩展，从而与郁金香形头螺纹直接对接。在一些实施例中，保持环3502限制装置的膨胀以防止过度应力，并且突出尖端推进旋钮3545然后可以被拧紧以增加具有郁金香形头部螺纹的膨胀齿上的张力，并且由此将装置、郁金香形头部和螺钉轴基本上刚性地固定在一起。在一些实施例中，在该图中显示的设备主体连接3530 被设计成与将在下面参考图39a-39f和42a-42k更详细地描述的更大工具对接。
854.图35b显示了根据一些实施方式的与椎弓根螺钉接口的关于图 35a描述的装置的非横截面正视图。在该图中可以看到根据一些实施例的在郁金香形头部切口上延伸的侧部凸片延伸部3529。在一些实施例中，这些侧舌片在装置和螺钉的郁金香形头部之间提供了额外的刚性接合，进一步有助于将装置、郁金香形头部和螺钉基本上刚性地彼此固定。图35c显示了根据一些实施方式的与椎弓根螺钉接口的关于图35a描述的装置的非横截面透视图。图35d显示了根据一些实施方式的与椎弓根螺钉接口的图35a相关描述的装置的横截面透视图。图35e显示了根据一些实施方式的与椎弓根螺钉接口的关于图35a描述的装置的非横截面的、呈现的正视图。图35f示出了根据本发明一些实施方式的图35a-35e的工具的特写透视图，其不具有联接的椎弓根螺钉或郁金香形头部。图35f显示了根据一些实施方式的图35a中描述的装置的非横截面正视图，其中没有连接椎弓根螺钉和郁金香形头部。在该视图中，根据一些实施例，扩展齿和侧突片延伸部更清楚地可见。
855.本发明的一些其它实施方式包括能够经由直角转弯机构与椎弓根螺钉的郁金香形头部直接接合的工具或组件，使得该工具或组件相对于椎弓根螺钉轴基本上刚性地固定旋转的郁金香形头部，然后使得测量和操纵装置能够作用于脊柱元件，以帮助对准测量和固定，如将在下面参照图39a至图39f和图42a至图42k更详细地描述的。例如，在一些实施例中，图36a显示了本发明的剖视图，其用于通过直角转弯机构与椎弓根螺钉的郁金香形头部
的螺纹插入件直接连接。在一些实施方式中，该图示出了椎弓根螺钉轴3610(螺纹未示出)、其相关联的郁金香形头部3620、直角转弯旋钮3635、其套管本体3640、装置本体连接部3645、基本上刚性地推向螺钉头部的突出尖端3650、突出尖端推进旋钮3637、侧突片延伸部3695和直角转弯保持器3699。在一些实施方式中，在将装置插入郁金香形头部使得螺纹不接合之后，将直角回转旋钮旋转90度以使直角回转螺纹与郁金香形头部的螺纹接合。在一些实施例中，在旋转90度之后，直角回转保持器防止过度旋转，以确保在通过拧紧突出末端推进旋钮来增加螺纹上的张力之前螺纹被接合。在一些实施例中，通过拧紧突出尖端推进旋钮，突出尖端被直接驱动抵靠螺钉头部并且增加四分之一圈螺纹上的张力，从而从多轴向郁金香形头部移除公差。这样，在一些实施例中，该装置基本上刚性地将郁金香形头部和螺钉杆固定在一起。在一些实施方式中，在该图中显示的装置主体连接3645被设计成与更大的工具接合，所述更大的工具将在下面参考图39a-39f和42a-42k更详细地描述。
856.图36b显示了根据一些实施方式的与椎弓根螺钉接口的关于图36a描述的装置的非横截面正视图。在该图中可以更清楚地看到侧突起延伸3695，根据一些实施例，前面结合图35b详细描述了。此外，在该图中更清楚地看到的是根据一些实施例的之前关于图36a详细描述的直角转弯保持器3699。此外，图36c显示了根据一些实施方式的与椎弓根螺钉接口的图36a相关描述的装置的侧视图，图36d显示了与椎弓根螺钉接口的图36a相关描述的装置的非横截面透视图。图36e 显示了根据一些实施方式的关于图36a所述的与椎弓根螺钉接口的装置的非横截面透视图，图36f显示了关于图36a所述的与椎弓根螺钉接口的装置的横截面透视图。在一些实施例中，该图示出了与郁金香形头部螺纹接合的直角回转螺纹。图36g显示了根据一些实施方式的与椎弓根螺钉接口的图36a相关描述的装置的横截面透视图。在一些实施例中，该图示出了与郁金香形头部螺纹脱离的直角回转螺纹。图 36h显示了根据一些实施方式的与郁金香形头部(椎弓根螺钉轴未示出)交界的、关于图36a描述的装置的非横截面的、描绘的侧视图。图 36i显示了根据一些实施方式的与郁金香形头部(椎弓根螺钉轴未示出)接合的关于图36a描述的装置的非横截面的前视图。
857.本发明的一些实施方式包括一种装置，该装置用于直接与两个植入的椎弓根螺钉对接，使得该装置基本上刚性地连接至郁金香形头部，并且去除多轴向郁金香形头部和椎弓根螺钉之间的公差，使得该装置机械地连接至螺钉所插入的椎骨或其它骨解剖结构。为了清楚起见，在一些实施方式中，图37a-37g不包括跟踪的drf和触发机构，尽管它们可连接到该装置以允许其在操纵或保持脊柱元件时向使用者提供定量数据，如将参照图39a-39f和42a-42k更详细地描述的。在一些实施例中，包括图37a-37g的组件的本发明可包括各种联接的部件，包括拧紧旋钮3740、手柄3705、宽度调节机构3707、导轨(x2)3723、郁金香形头部侧枕座3727、用于紧固突起的弹簧机构3728、当装置被主动夹紧时压靠内部弹簧(未示出)的张力杆3732、垫板3710和/或夹具释放杆3750。例如，图37a显示了根据一些实施方式的本发明的正视图，其设计成基本上刚性地接合已经植入脊柱或其它骨元件中的两个螺钉。在一些实施方式中，该实施方式配备有紧固旋钮3740、手柄 3705、宽度调节机构3707、两个导轨3723、接近郁金香形头部的侧壁的郁金香形头部支座3727、在郁金香形头部下方滑动的压板3710、以及夹具释放杆3750。在一些实施例中，未示出(为了清楚起见)的是跟踪drf和跟踪杂散标记，其可被施加到装置上以在使用期间评估工具的位置和运动，如下面参照图39a-39f和42a-42k详细描述的。此外，图37b显示了前面在图37a中描述的本发明的一
些实施例的后视图。从该透视图可以看到宽度调节旋钮3709，根据一些实施例，其用于调节手柄和郁金香形头部侧面托架之间的距离。在一些实施例中，该视点还提供了宽度调节机构的前透视图，其使得郁金香形头侧支座能够被拉动成彼此更靠近或更远离。此外，一些实施例包括螺钉头接合突出部3760和夹具3749。例如，图37c显示了根据一些实施例的在图 37a中先前描述的本发明在闭合位置的透视图。从该透视图中可以看到根据一些实施方式的螺钉头部界面凸起3760、用于将该装置牢固地紧固到椎弓根螺钉上的夹具3749、以及在郁金香形头部下面滑动的垫板3710。在一些实施例中，该视点显示了连接手柄和螺钉交界臂的导轨3723的更好的视点。此外，图37e显示了根据一些实施例的处于打开位置的先前在图37a中描述的本发明的绘制的倾斜侧视图，并且图 37d显示了处于闭合位置的先前在图37a中描述的本发明的侧面透视图。从该透视图可以看到根据一些实施例的弹簧3728和在其折叠位置中的中心弹簧结构3732上方。
858.图37f示出了根据一些实施方式的处于闭合位置的先前在图37a 中描述的本发明的绘制的倾斜侧视图，其中详细示出了在一侧与附接到椎弓根螺钉轴3790(螺纹未示出)的郁金香形头部3770交接的装置。从该角度看，根据一些实施例，可以看到螺钉头界面突出部与螺钉接合，并且通过紧紧地向下驱动螺钉头同时底板向上拉动郁金香形头部，减小了多轴向郁金香形头部和椎弓根螺钉轴之间的公差，从而导致三个结构之间的刚性固定。应注意，根据一些实施例，螺钉头界面突出部的设计和几何形状可具有圆柱形突出部、球形头部和枢转杠杆臂。
859.图37g显示根据一些实施例的先前在图37a中描述的本发明的呈现的底视图。根据一些实施例，该透视图不包括宽度调节机构以帮助导轨的可见性，以及不包括它们的切口槽以使得能够在郁金香形头侧支座和螺钉头界面突出部之间施加扭矩。应当注意，由于在该图中未示出宽度调节机构，因此根据一些实施例，手柄不在装置的两个螺钉头交接构件之间的中心。在之前描述的该装置的一些实施例中，宽度选择器机构确保手柄保持在螺钉头接合部件之间的中心。
860.参考图38和图38a-38g，一些实施方式包括图38，其包括根据本发明一些实施方式的具有限深器的椎弓根螺钉轴(表示为没有螺纹)。一些实施例使得能够在配备有多轴郁金香形头部并且具有或不具有安置在郁金香形头部内的已经植入的杆时评估螺钉轴位置和姿态。在一些实施例中，实施例的第一方面是一种螺钉，该螺钉设计有限深器环，该限深器环在郁金香形头部下方的位置处基本上刚性地附接到螺钉轴，该限深器环仍然使得所附接的多轴式郁金香形头部能够完全运动。在一些实施例中，深度限位器具有特定的图案，该图案将与实施例的第二方面、被跟踪的深度限位器评估工具以这样的方式连接，即，其允许解释在3d空间中的螺钉轴位置和姿态，以及指示评估工具何时完全位于深度限位器中，以确保仅当工具正确接合时才进行螺钉轴位置的评估。在一些实施例中，所示的指示方法是通过tmsm的激励，如先前关于图10a-10g、14a-14c和29a-29c详细描述的，但是也可以通过其它方法实现，包括但不限于tmsm的手动激励、跟踪的杂散标记的覆盖或暴露、以及电子通信。
861.图38a显示了根据本发明一些实施方式的图38的具有深度止挡的椎弓根螺钉轴的俯视图。例如，一些实施例包括具有轴3810(螺纹未示出)的椎弓根螺钉、基本上刚性地附接到螺钉轴3805并且设计有限深器配合图案3818的限深器3815、限深器配合孔3817以及用于
3875的配合销可压下轴3880 的线性致动机构的一些实施例是用于在手柄3825上方、下方和/或附近的tmsm 3875的狭槽3885。应当注意，根据一些实施例，tmsm的位置可定位在工具的主体上的任何位置，并且与配合销3880相关的致动可通过线性运动(如图所示)、旋转运动或它们的组合来实现。还应当注意，根据一些实施例，装置的一些实施例可包含多于一个tmsm，其与单独的弹簧加载的配合销配对以指示工具与螺钉的接合或将其它状态传送到采集系统。在一些实施例中，评估工具与螺钉限深器匹配图形3815牢固地接合，向采集系统发信号以基于螺钉的已知几何形状和工具-螺钉组合的已知匹配几何形状来计算螺钉的3d位置和姿态。
866.本发明的一些实施例包括一种装置，其可用于评估具有一个或多个安装件的脊柱在手术中的柔性，所述安装件与植入的椎弓根螺钉基本上刚性地连接(如前面关于图33a-33h、图34、图35a-35f和图 36a-36i所述)。在一些实施例中，在基本上刚性地将两个工具中的每一个固定到单独的脊椎节段之后，脊椎可以通过直接推在身体表面上或间接地通过与工具的手柄相互作用以在工具接合到其上的脊椎节段之间建立运动范围来操纵。在一些实施例中，运动范围可经由3d视图或在相关解剖平面上的2d投影在显示监视器上显示给用户，如以下参照图70更详细描述的那样。此外，在一些实施例中，在使用该工具将两个或多个脊椎水平调整到期望的相对方向之后，将描述一些实施例，其中工具可以锁定在一起以在插入杆之前暂时将解剖结构保持在该构造中，将参考图42a-42k更详细地描述。
867.图39a显示了根据一些实施例的用于在手术中操作骨解剖结构和评估运动范围的装置3900的全透视图。在一些实施例中，可以一次使用两个设备3900，使得每个牢固地紧固到脊柱的水平上并且在3d空间中被跟踪的同时相对于彼此移动每个水平，以评估具有耦合设备的两个或更多个脊柱节段之间的可实现的对准范围。该装置的一些实施方式包括用于3d跟踪照相机(未示出)的跟踪的drf 3905(具有标记 3907)以解释其在3d空间中的位置和姿势，可调节的手柄3910，配备有tsm 3913的宽度调节旋钮3911，以使采集系统软件能够基于跟踪的drf和该tsm之间的距离解释手柄相对于工具末端执行器的角度，宽度调节机构3920，允许手柄锁定到离散的预设角度的可缩回的弹簧活塞3915，用于容纳工具的螺钉接口部件的套筒体3930，用于与郁金香头紧密地接口的螺纹紧固旋钮3909，如之前关于图34、34a-34f、 35a-35e和36a-36g详细描述的，以及用于指示该装置的螺钉接口部件3930的位置和/或姿势的tsm 3908。应当注意，这是该装置，并且在一些实施例中，套管主体相对于宽度调节机构的角度可以是可调节的或固定在变化的角度，以适应根据一些实施例的工具将与之接合的椎弓根螺钉。还应当注意，工具的手柄可以配备有弹簧加载的触发器，以致动tmsm的运动，用于指示其活动状态和/或向采集系统发送命令，如根据一些实施例将参考图39b更详细地描述的。还应注意，根据一些实施例，工具的一些实施例可在工具的宽度调节旋钮3911或螺钉接口组件3930上和/或附近具有不同数量的tsm。
868.图39b显示了先前关于图39a描述的工具的手柄的一些实施例，其中，根据一些实施例，其配备有经由滑动轴3959联接到弹簧加载触发器3950的tmsm 3956。在一些实施例中，用户能够通过相对于工具上的被跟踪的drf致动tmsm来向采集系统传达探头处于活动状态，在该活动状态期间可以记录探头的坐标，如先前关于图10a-10g和 29a-29d详细描述的。另外，该工具的一些实施例设计成与一个或多个附加的柔性评估装置一起使用，每个柔性评估装置配备有可唯一识别的跟踪drf，使得它们的相对运动可在调整患者定位时被独
立地记录，如下面参照图40a-40c和42a-42k所述。
869.图39c显示了根据一些实施例的上面关于图39a-39b所描述的实施例的底视图。在一些实施例中，从该视图，宽度调节机构3920通过线性齿轮3922、3924可视化，其允许调节装置的螺钉接口组件3930 之间的距离，以适应其将与之接口的螺钉的变化的解剖学位置。在一些实施例中，图39d显示了前面关于图39a-39c所述的工具的横截面侧视图。在一些实施方式中，从该角度看，可缩回的弹簧活塞3933 是可见的，在中心装置连接体3915内以离散的角度接合在棘爪3934 中的一个内，用于调节工具的手柄3910的角度。在一些实施方式中，这样，工具手柄3910可以被调节，使得它不干扰被放置在手术部位内的另外的工具，如下面关于图40a-40c和42a-42k描述的。应当注意，这仅是手柄3910，其中它在宽度调节机构的中间处接合。在一些实施例中，工具的手柄在宽度选择机构上的偏心位置处连接，并且在一些实施例中，工具的手柄以非正交的角度突出到宽度调节机构，以允许增强每个工具上的被跟踪的drf标记(3907,3954)和tmsm 3956的跟踪照相机可视性。
870.图39e显示了根据一些实施例的允许工具的螺钉接口位置之间的距离变化的宽度调节机构3920的底视图。此外，图39f示出了根据本发明的一些实施方式的如上文关于图39a-39e所述的装置的宽度调节机构3920、螺纹拧紧旋钮3909和套管主体3930的特写透视图。
871.一些实施例可以配备如关于图36a-36i所描述的直角转弯尖端以与所描述的螺钉配合。该装置的一些实施例包括螺钉接口部件的变型，使得它们能够与如前所述的配备有横杆的螺钉配合。对于与这种设计的螺钉接合的一些实施例，螺钉接合部件被设计成具有之前关于图3b、 33d-33f和44d描述的直角转弯机构。
872.图40a-40c显示了根据一些实施例的应用于脊柱解剖模型的、先前关于图39a-39e详细描述的柔韧性评估装置的应用。在一些实施方式中，附图示出了装置的应用，如应用穿过脊椎节段l1-s1，示例评估区域。在一些实施例中，因为评估设备工具都包含跟踪的drf，所以在脊柱的操纵期间跟踪它们的位置和姿势，使得评估设备的最大和最小角度以及位置可被记录，并且计算被显示给用户。此外，该装置的一些实施例允许这些装置中的两个或多个的相对位置彼此锁定，并允许插入硬件以将脊柱固定到该构造中，如下面参考图41a-41c和 42a-42k所述。
873.图40a示出了根据本发明的一些实施例的具有直曲线的脊柱模型的侧视图，以及与该模型接合的两个柔韧性评估工具。图40a显示了根据一些实施例的直曲线4010a和与模型和螺钉接口组件4015、4018 接合的两个柔性评估工具(4077a、4077b)。在一些实施例中，用户的手4008与每个评估工具4077a、4077b的手柄交互，并且每个工具配备有唯一的被跟踪的drf(4076a、4076b)，以使得能够通过3d跟踪相机(未示出)来跟踪设备在3d空间中的位置和姿态。在一些实施例中，螺钉接口部件之间的宽度和高度是固定的。在一些实施例中，当评估设备被激活时，可以计算它们的相对3d角度(4075a、4075b)，并将它们投影到解剖参考平面上。在图40a中，所示的手柄之间的角度是10 度，其可以作为脊柱弯曲的最大极限显示给使用者。
874.图40b显示了根据一些实施例的与具有脊柱前凸曲线4010b的脊柱模型对接的两个柔韧性评估装置(4077a、4077b)。在一些实施例中，3d跟踪采集系统可向用户显示相对角度(4075a、4075b)和位置，如上文关于图40a所述，并且如应用于该实施例，可显示脊柱伸展
的最大极限为45度。此外，图40c从3d跟踪照相机(未示出)的角度显示了根据一些实施例的本发明。在一些实施例中，示出了工具的独特的被追踪drf4076a、4076b，以及手柄相对于装置的螺钉接口部件的镜像角度。该装置的一些实施例将手柄定位在相对于宽度调节机构的变化角度，并且还具有弹簧加载的触发器(未示出)，以将探头的活动状态传送到采集系统，如上文关于图39b所述。
875.图41a-41d显示了根据一些实施例的柔性评估装置，其在之前关于图39a-39f和图40a-40c详细描述，其配备有可拆卸部件以允许在不拆卸螺钉接口部件的情况下移除工具手柄和主体。在一些实施例中，手柄的移除允许保持螺钉上的刚性固定，同时在手术部位内恢复可工作的空间。在一些实施例中，它还能够用于将对准锁定在一侧上的某一构造中，移除装置的手柄和主体，然后放置杆以将脊柱固定在该构造中，如将在图42a-42k中详细描述的那样。
876.参考图41a，其示出了根据一些实施例的前述柔性评估装置的螺钉接口部件的侧视图，其中螺钉接口装置的可拆卸部件经由可通过按压释放突片4110而被释放的弹簧加载的卡扣臂4105与底部部件配合。
877.在一些实施例中，顶部部件包括用于螺纹紧固旋钮(未示出)的柱4115，所述螺纹紧固旋钮如前参照图34、34a-34f、35a-35f和36a-36i所述。
878.在一些实施例中，两个部件的配合接口包含中心对准柱4120和外围对准销4125，以便于对准并且使得能够刚性配合部件。
879.图41b显示了根据一些实施例的上面关于图41a所述的实施例的正视图。该实施例的该视图显示了旨在与椎弓根螺钉头部的顶表面对接的螺钉对接杆4130，而装置螺纹4135与郁金香形头部螺纹(未示出)、侧突起延伸部4140、卡扣臂配合棘爪4145和弹簧加载的卡扣臂4105 对接。此外，图41c示出了根据本发明的一些实施例的图41a-41b的装置，其装配有前面关于图39a-39f和40a-40c所述的柔性评估装置。例如，图41c显示了根据一些实施例的装置，其中先前关于图41a-b 描述的可拆卸螺钉接口部件与先前描述的柔性评估装置组装在一起。在一些实施例中，如图34、34a-34f、35a-35e和36a-36i所述，柔性评估装置的一侧装备有可拆卸的螺钉接口部件，另一侧装备有不可拆卸的部件。例如，在一些实施例中，螺钉接口杆4130在不可拆卸螺钉接口部件上是可见的，如接口郁金香形头部的螺纹4135。在一些实施例中，侧突片延伸部4140、卡扣臂配合棘爪4145和弹簧加载的卡扣臂4105可见于可拆卸的螺钉接口部件上。此外，在一些实施例中，在柔性评估装置上，如前面关于图39a-39b和40a-40c所述，显示了被跟踪的drf 4150、手柄4160、可缩回的弹簧活塞4165、宽度调节旋钮4170、用于宽度调节旋钮4170的tsm 4175、螺纹紧固旋钮4178、用于螺纹紧固旋钮4178的tsm 4182、宽度调节机构4184和套管本体 4186。另外，在一些实施例中，可拆卸螺钉接口部件被示出为与附接到椎弓根螺钉(螺纹未示出)轴4188的郁金香形头部4192接口。
880.图41d显示了根据一些实施例的可拆卸螺钉接口部件的透视组装视图，其显示了释放突片4110、中心对准柱4120、周边对准销4125、螺钉接口杆4130、侧突片延伸部4140和弹簧加载的卡扣臂4105。
881.一些实施例包括配备有可拆卸螺钉接口部件和可调节交联装置的评估装置。例如，参考图42a-42c，一些实施例包括如上参考图39a-39f、 40a-40c和41a-41d所述的脊柱柔性评估装置，其装备有固定机构，如下参考图43a-43f所述，该固定机构允许柔性评估装
置锁定在特定位置，并从一侧移除以适应固定杆在对侧的放置。这样，根据一些实施例，用户可以利用来自跟踪每个柔性评估装置的位置的3d跟踪采集系统的反馈将脊柱定位成期望的构造。应当注意，根据一些实施例，向用户显示的反馈可以是工具的相对定位，或者是初始化椎骨的相对定位，如下面参考图70详细描述的。
882.图42a示出了如前所述的根据一些实施例的配备有带有可调节交联装置的可拆卸螺钉接口部件的柔性评估装置4200。在一些实施方式中，该装置包括宽度调节机构4205(例如，图41c的4170)，以使螺钉接口部件之间的距离与植入的椎弓根螺钉和它们的相关联郁金香形头部4225之间的距离匹配。在一些实施例中，这旨在在手术期间椎弓根螺钉已经放置到脊柱4210中之后使用。在一些实施例中，该装置可以装备有骨夹紧机构，该骨夹紧机构使其能够在没有与之接合的椎弓根螺钉和郁金香形头部的情况下基本上刚性地固定到脊柱。
883.此外，图42b示出了根据本发明的一些实施方式的通过与郁金香形头部接合而基本刚性地联接到椎弓根螺钉的、先前关于图42a描述的柔性评估装置，并且示出了根据一些实施方式的螺纹紧固旋钮4209。在一些实施例中，示出了柔性评估装置，其中，螺钉接口部件能够经由螺纹紧固旋钮4209基本上刚性地联接到郁金香形头部。在一些实施例中，当它们紧密地联接到郁金香形头部时，去除椎弓根螺钉轴和多轴向郁金香形头部之间的公差，因此导致螺钉轴、郁金香形头部和柔性评估装置之间的大致刚性固定的系统。
884.此外，图42c显示了根据一些实施例的第二柔性评估装置4202，其与距先前描述的已经配合的装置4201用户定义的距离处的脊椎节段对接。在一些实施例中，因为两个评估设备都拥有唯一的被跟踪 drf4226a、4226b，所以3d跟踪采集系统能够将它们彼此区分。此外，图42d显示了根据一些实施例的两个配合的柔性评估装置4201、4202。在一些实施例中，在装置基本上刚性地附接到脊柱之后，通过释放并且随后重新接合可缩回的弹簧柱塞4165，可以相对于它们的螺钉接口部件调节它们的手柄，以实现更大的自由度，而装置不会彼此阻碍。在一些实施例中，3d采集系统通过将各个工具的跟踪drf与位于相应工具的宽度调节机构或螺钉接口部件上的位置和/或tsm进行比较来解释手柄的位置。此外，在一些实施例中，在评估装置通过与螺钉4225 配合而基本上刚性地固定到脊柱4210之后，它们可通过使用者触发 (如先前关于图39b所见的触发器3950)联接到每个装置手柄4201、 4202内的可压下轴3959的tmsm 3956而置于活动状态，然后操纵脊柱的轮廓，直到使用者对软件显示的测量满意为止。在一些实施例中，装置之间的脊柱的相对轮廓然后可通过使用可调节的交联装置保持在适当位置，如下面参考图42e-42i和43a-43d所述。
885.图42e显示了如前面关于图39a-39f、41a-41d和42a-42d所述的基本刚性地连接到脊柱上的两个柔韧性评估装置。根据一些实施例，当装置以使得脊4210保持在期望轮廓的方式定位时，它们可利用附接到宽度调节装置4201、4202的可调节交联装置4250锁定在一起。此外，图42f示出了基本刚性地附接到脊柱4210的两个柔性评估装置4201、4202，还包括根据一些实施方式的用于螺钉接口装置4255的可调节交联装置4250。例如，在一些实施例中，除了在宽度调节机构之间基本上刚性地连接装置之外，螺钉接口部件也可以经由可调节的交联装置4255基本上刚性地固定到彼此。图42g示出了根据本发明的一些实施例的先前关于图42a-f描述的器械化脊4210，并且示出了根据一些实施例的用于联接到脊4210的螺钉接口装置4255的可调节交联装置。在这种情况下，如所描述的，可拆卸的螺钉接口部件
使得主体和评估设备的一个螺钉接口部件能够被移除，以留下两个螺钉接口部件，根据一些实施例，这两个螺钉接口部件由联接的可调节交联设备 4255保持在适当位置。
886.图42h显示了根据一些实施例的先前关于图42a-42g描述的仪器化脊柱4210。在一些实施例中，在脊柱4210保持固定轮廓时，柔性评估装置的移除部件允许将杆4269放置在暴露的对侧螺钉组内。此外，图42i示出了根据本发明的一些实施例的先前关于图42a-42h描述的装有器械的脊柱。在一些实施方式中，用帽螺钉4271将置于暴露的一组椎弓根螺钉内的杆4269固定就位。在一些实施例中，在杆4269将脊4210保持在期望轮廓的情况下，现在能够移除剩余的螺钉接口部件。此外，图42j显示了根据一些实施例的先前关于图42a-42i描述的仪器化脊柱4210。在一些实施例中，在脊柱的轮廓由已经固定的杆4269b 保持就位的情况下，图42i所示的柔性评估装置的其余部件被移除，从而能够将第二杆4269a放置在螺钉内。此外，在一些实施例中，图 42k显示了前面关于图42a-42j所述的装有器械的脊柱。在一些实施例中，该图示出了利用可锁定的柔性评估装置对实现的固定脊柱的调整对准的最终步骤。在一些实施方式中，在该步骤期间，第二杆用有头螺钉4271固定。
887.图43a显示了根据一些实施例的装置4300的顶视图，该装置是如上文关于图42a-42k所述的可调节的交联装置，其与如上文关于图 39a-39f、40a-40c、41a-41d和42a-42k所述的柔性评估装置的部件配合。一些实施例包括外滑块球窝4301，其设计成与柔性评估装置的部件上的突出球配合，包括宽度调节机构，如前面关于图39a-39f、 40a-40c、41a-41d和42a-42k所述，以及装置的螺钉接口部件，如前面关于图34-36、41a-41d所述。一些实施例还包括具有齿并且与具有齿4304的内部齿条接合的可缩回弹簧柱塞4303。另外，在一些实施例中，存在设计成与第二柔性评估装置部件配合的内滑块球窝4306，如先前在图42a-42k中所述。
888.图43b显示了先前在图43a中所示的装置4300的底视图，其是根据一些实施例的上面关于图42a-42k所述的可调节的交联装置。在一些实施例中，从该角度看，外滑块球窝4301、带齿的内部齿条4304 和内滑块球窝4306都是可见的。在一些实施方式中，为了调节可调节交联装置的长度，使用者压下带齿的可缩回的弹簧柱塞，使得其与带齿的内部齿条脱离。在一些实施例中，当长度是所希望的时，使用者释放带齿的可缩回的弹簧柱塞，使得它与带齿的内部齿条4304重新接合。图43d示出了根据一些实施例的具有齿4304、外滑块固定螺钉4320 和内滑块固定螺钉4322的可缩回弹簧柱塞4303。
889.图43e和43f示出了根据一些实施例的先前关于图42a-42k、 43a-43d描述的可调节交联装置4333，其与先前关于图41a-41c描述的柔性装置的可拆卸螺钉接口部件(此处示出为4335a、4335b，并且通过联接器4380与旋转球或接头4381可调节地联接)接合。如图所示，在一些实施例中，被联接的部件可包括固定球4330a，4330b，扣合臂配合位置4345a，4345b(例如，先前关于图41b示出为扣合臂配合棘爪4145)，周边对准销4350a，4350b，椎弓根螺钉轴4355a，4355b，以及郁金香形头部4360a，4360b。在一些实施例中，可拆卸螺钉接口装置4335a、4335b具有用以与内部和外部滑块球座接口的固定球4330a、4330b、卡扣臂配合位置4345a、4345b和外围对准销4350a、 4350b。此外，在一些实施例中，螺钉接口部件与椎弓根螺钉轴4355a、 4355b的郁金香形头部4360a、4360b(螺纹未示出)接合。
890.本发明的一些实施例包括配备有刚性横杆的骨植入基准，该刚性横杆与配备有tmsm的跟踪探针基本上刚性地配合，以向采集系统指示何时其完全接合。在一些实施例中，
因为探针仅能够以一种形态与基准配合，所以当被跟踪的探针与基准完全接合时，基准的位置和姿态可以被解释。在一些实施例中，如果基准先前已经被初始化到椎骨，则重新评估基准的位置和姿态使得能够重新配准椎骨的位置和姿态。此外，在一些实施例中，如果基准置于手术导航下，则将探针与基准对接能够实现用于手术导航情况的骨解剖的快速重新配准，当解剖相对于参考drf移动时或当解剖从其成像最后被配准用于手术导航时改变构造时提供值。在一些实施例中，以这种方式，骨基准用作解剖结构的快速重新配准的另一方法，如图38和38a-38g中类似地描述的。例如，图44a示出了根据本发明的一些实施方式的骨植入基准，其配备有横杆并且基本上刚性地固定到椎骨的椎板，如先前关于图3a-3c 所描述的。在一些实施例中，骨植入基准4410配备有刚性横杆4412，并且如前所述基本刚性地固定到椎骨4400的椎板4401。此外，图44b 示出了根据本发明的一些实施例的骨植入基准4410和骨基准匹配螺丝刀4450的预接合的过程视图，该骨基准匹配螺丝刀配备有被跟踪的 drf 4420(由3d跟踪标记4425组成)和在螺丝刀的端部处联接到可按压滑动轴(稍后示出为4450b)的tmsm 4415。一些实施例是用于解释椎骨在空间中的位置和姿势的一些实施例的替代，如先前在图3a-3c、 29a-29c、33a-33h和38、38a-38g中所描述的。在一些实施方案中，探针末梢4450a配备有直角转弯机构以与骨植入基准紧密接合。在一些实施例中，通过与基准上的横杆4412完全接合，可按压的滑动轴被机械地致动以移动链接的tmsm 4415，并且由此向3d跟踪采集系统发送信号以记录螺丝刀的坐标，并且计算植入骨的基准的位置和姿态，并且如果相关椎骨已经被初始化，则计算其相关联的椎骨。例如，在一些实施例中，图44c示出了骨植入基准件和骨基准配合螺丝刀的接合，骨植入基准件和骨基准配合螺丝刀配备有在螺丝刀4450的端部处联接到可压下的滑动轴4450b的被跟踪的drf 4420和tmsm 4415，并且图44c显示了与骨植入基准件4410接合的骨基准配合螺丝刀4450。当完全接合时，如图所示，骨基准配合螺丝刀4450与骨植入基准4410 同轴地对准，并且tmsm 4415被致动，从而向采集系统指示根据一些实施例螺丝刀末端4450b与骨植入基准完全接合。此外，图44d示出了根据本发明的一些实施例的具有横杆和覆盖在骨基准配合螺丝刀上的骨植入基准。在一些实施例中，直角转弯配合末端4455和可按压滑动轴4450b。在一些实施例中，直角转弯配合末端4455被示出为可按压滑动轴4450b，其在螺丝刀4450和基准4410之间完全接合(围绕横杆4412接合)时被按压。应当注意，在一些实施例中，可以基于用户对软件的输入、手触发tmsm或电子通信系统来触发采集系统以计算基准的位置，并且可以用于在杆植入之前在相机坐标内快速重新配准椎骨的位置，如以下在图45a-45b和72中所描述的。
891.本发明的一些实施例包括利用限深器螺钉和限深器接合螺钉评估工具的快速重新配准。例如，一些实施例包括一种系统和方法，其通过利用装备有限深器的椎弓根螺钉和限深器接合评估工具，能够快速重新配准和3d再现椎骨在空间中的相对位置，如先前关于图38和 38a-38g所描述的。在一些实施例中，在存在或不存在植入杆的情况下，附接到螺钉的限深器可由限深器接合评估工具访问，以准确地计算3d跟踪相机坐标中的螺钉的位置和姿势。在一些实施例中，如果螺钉最初在图像引导下放置，则采集系统已经存储并记录了每个螺钉相对于它们所植入的椎骨的相对位置。在一些实施例中，利用该信息，在重新记录两个螺钉在空间中的新位置之后，采集软件能够重建它们所插入的椎骨的位置。在一些实施例中，如果外科导航系统通过用作患者参考的被跟踪的drf的移动或通过从采集图像时起脊柱轮廓的变化而与患者的解剖结构分离，则该系统可被快速地重新配准到患者的当前空
间位置。
892.图45a显示了本发明，其中两个椎骨4525a、4525b装备了前面关于图38、38a-38g所述的装备有限深器的椎弓根螺钉4540，通过使接合限深器的3d跟踪工具4505与每个椎骨上的每个螺钉接合，该椎弓根螺钉可以在3d空间中对准。在一些实施例中，用于记录螺钉的位置和取向的3d跟踪工具4505包括手柄4510、与螺钉深度停止界面配合的可按压滑动轴，该螺钉深度停止界面致动tmsm 4511以将工具的触发状态改变为活动的、以及独特构造的3d跟踪标记的3d可跟踪drf 4515。在一些实施例中，如果螺钉最初在手术导航下放置，并且螺钉杆相对于椎骨的位置是已知的，那么对于每个椎骨的螺钉杆的位置和姿态的评估能够产生每个椎骨(如表示4561、4562所示)在空间上相对于彼此的3d透视图。应当注意，根据一些实施例，利用配备了深度挡块的椎弓根螺钉及其相关联的评估工具不是获得软件进行该评估所需的信息的唯一方式。一些实施例包括直接与螺钉头同轴配合以解释它们的位置和姿势，如前面在图29a-29c和图33a-33h中所述。在一些实施例中，在植入杆之后需要评估螺钉并由此评估椎骨位置的情况下，配备有限深器的椎弓根螺钉利用所描绘的评估工具保持接近螺钉轴。此外，在一些实施例中，图45b显示了前面图45a中描述的本发明，在这种情况下，椎骨#1 4525c的位置相对于椎骨#2 4525b的位置已经改变。在一些实施例中，通过将装备有限深器的跟踪评估工具接合到椎骨4525c和椎骨4525b中的装备有限深器的椎弓根螺钉4540中，采集系统的软件然后可以在显示监视器上在每个椎骨相对于彼此的3d 位置和取向中重建更新的透视图4563。
893.在一些实施例中，图38中描绘的用于经由螺钉的重新配准来更新椎骨的3d绘制的探针也可以经由与骨基准配合来更新，如图3a-3c 和44a-44d中描绘的。一些实施例包括直接与骨安装的、经皮的或皮肤安装的基准配合，该基准被初始化为用于3d绘制的感兴趣的解剖标志。
894.本发明的一些实施例能够在微创以及开放性手术和程序期间显著减少x射线和辐射暴露。在一些实施例中，被跟踪的手术工具能够被放置在先前采集的x射线图像的视场中，使得它们的投影轮廓能够被显示在先前采集的x射线图像中可视化的解剖结构上。在一些实施例中，采集软件解释工具表面相对于x射线发射器/检测器的位置，并且使用该信息能够准确地显示工具的位置在先前采集的x射线图像上的实时重叠，考虑工具轮廓的适当尺寸缩放，如下面参考图71所述。
895.图46a-46b示出了根据本发明一些实施方式的3d跟踪工具。在一些实施例中，3d跟踪工具4600包括手柄4610、跟踪drf 4605(具有标记4607)和工具尖端4620(其通常是耦合的植入物)。应当注意，在本发明的一些实施例中，所使用的手术工具的每个移动部件需要相对于所述工具内的其他部件中的每个部件进行3d跟踪。图46c显示本发明，其中x射线发射器4684配备有相对于发射器位于已知位置的跟踪的drf 4686，x射线检测器4682也可配备有相对于检测器位于已知位置的跟踪的drf 4699。在一些实施例中，在x射线系统对搁置在手术台4683上的脊柱4691进行成像的情况下，x射线发射器产生其x射线束4695的锥形体积。在一些实施例中，然后将该圆锥形体积内的所有对象投影到x射线检测器4682上。在一些实施例中，利用x射线系统4680的已知几何形状，该锥形体4695的位置和姿态相对于安装到 x射线系统的任一跟踪drf(4686,4699)是已知的。在一些实施例中，利用已经记录了发射器的位置并由此记录了锥形成像体积的3d跟踪照相机，当拍摄x射线时，采集系统可以确
定被跟踪的手术工具的任何部件何时进入该体积内。在一些实施例中，当手术工具4689定位在体积内时，其虚拟投影可以覆盖在先前采集的x射线图像上，如图46d 所示。在一些实施例中，被跟踪的工具的表面与发射器的接近度使得采集软件能够确定其在覆盖图像中的相对尺寸缩放，如下面参考图71 所述。
896.图46d示出了根据本发明的一些实施例的靠近x射线检测器定位在脊柱的x射线图像顶部上的被跟踪的手术工具的虚拟叠加。如图所示，在一些实施例中，脊柱4601的x射线图像包括靠近检测器4615a 的手术工具的重叠图像。在一些实施例中，当工具相对于先前采集的x射线的锥形体移动时，该虚拟重叠被实时更新，如下面参考图71所述。图46e显示了先前在图46c中描述的本发明的一些实施例，其中根据一些实施例，被跟踪的手术工具4689被定位成更靠近x射线发射器。此外，图46f显示了根据一些实施例的在x射线图像4602中的被跟踪的外科工具的虚拟覆盖，其中工具4620a被定位为靠近发射器，如图46e所示。在一些实施例中，因为工具的表面更靠近x射线发射器，所以其虚拟投影被缩放为更大以匹配在该位置处是否采集了工具的真实x射线图像的情况。在一些实施例中，工具的相对缩放尺寸的软件解释在下面参考图71描述。此外，图46g显示根据一些实施例的 x射线图像4603，其具有从先前在图46e-46f中描述的工具位置旋转 90度的靠近发射器的被跟踪的外科工具4620b的虚拟覆盖。在一些实施例中，工具相对于先前采集的x射线体积的空间中的实时位置可经由先前采集的x射线图像上的覆盖图显示。在一些实施例中，虚拟覆盖工具4689还可以同时覆盖或与在x射线体积4695的视场之内或之外的其他3d跟踪外科工具接合。在一些实施例中，如果3d跟踪的drf 被安装到也在x射线图像中的感兴趣的解剖标志上，则外科工具4689 的3d跟踪的位置和姿态可以被覆盖，同时图像中的解剖结构也变为虚拟地被调整以反映它们相对于c臂drf(4699,4684)和主外科工具 4689的移动(例如，当具有耦合的植入物(诸如笼)的外科工具4689被插入到具有机械链接的drf的两个椎骨之间时)，并且对应的x射线图像虚拟覆盖调整成像的椎骨的位置和取向以反映它们相对于彼此的近似真实世界位置和取向。
897.本发明的一些实施例包括构成用于在植入之前评估杆的轮廓的手持式机构的两部分系统的部件。例如，图47a显示了根据一些实施方式的被跟踪的端盖的部件，其用于基本上刚性地保持杆，相对于3d 跟踪相机限定解剖参考平面，并且建立将在其中记录杆的位置的所有坐标的坐标系。此外，图47b显示了根据一些实施例的与被跟踪的端盖结合使用的被跟踪的滑块工具的部件，以沿着杆的表面滑动并解释其在由被跟踪的端盖建立的坐标系内的坐标，如下面参考图74详细描述的。如图所示，一些实施例包括端盖手柄4720、用于与包含解剖学轴线参考箭头标记的安装配合4714对接的安装件4722，所述解剖学轴线参考箭头标记包括但不限于下部4718和后部4719。一些实施例还包括用于插入杆的杆安装孔4712和用于固定螺钉以将杆相对于端盖固定就位的螺纹孔4716、用于履带式drf的安装平台4710、履带式 drf 4730和紧固件4740。一些实施例利用单独的、被跟踪的drf。在一些实施例中，基于drf的标记直接安装到工具表面本身中，如下面参考图52a-52b和53a-53f所述。此外，下面参照图48a-48b、49d、 50e、51a-51c、51h-51i和56a-56f示出根据一些实施例的本发明的一些实施例。
898.图47b显示了根据一些实施例的被设计成与固定到被跟踪的端盖的杆对接的被跟踪的滑块的部件，如先前关于图47a所描述的。滑动件的一些实施例包括手柄4770、用于与
安装配合部4797结合的安装座4772、设计成在杆的轮廓的采集期间跨骑和居中杆的杆居中叉4798、用于接收经由紧固件4790与tmsm安装座4754配合并且是弹簧加载 4795的可压下滑动轴4786的通孔4784。一些实施例还包括用于接收被跟踪的drf 4780的drf安装件4760和附接到其对应安装件的tmsm 4753。下面参照图51d-51i描述该装置的一些实施例。应当注意，根据一些实施例，意在与杆接合的杆定心叉形部件的一些实施例是意在适应特定杆直径的环形设计、可调节直径的环、u形设计和多边形设计，包括但不限于三角形、矩形、五边形等。
899.图48a-48c涉及根据一些实施例的先前关于图47a描述的被跟踪的端盖。一些实施例配备有由手柄上的触发器致动的弹簧加载的tmsm，该触发器用于与3d跟踪采集系统通信。另外，在一些实施例中，它包含了一种替代的固定杆的方法，而不是先前在图47a中描述的固定螺钉。在一些实施例中，杆安装孔通过凸轮杆和螺纹紧固件的组合而裂开和拧紧，以便更快速地更换和固定杆与端帽，以及在固定之后保持杆的中心对准。例如，在一些实施例中，图48a示出了根据本发明的一些实施例的端盖的一部分的特写视图，示出了包括杆安装孔4824、杆4805、端盖手柄4830、凸轮杆4823、铰链销4821和螺纹紧固件4825 的组件。在一些实施例中，杆4805插入杆安装孔4824中并且通过绕铰链销4821旋转以抵靠螺纹紧固件4825拧紧的凸轮杆4823固定在适当位置。
900.图48b示出根据本发明一些实施例由图47a的部件组装的端盖 4800的透视图，并且示出杆4805、触发器4833、弹簧加载铰链4831、触发器臂(4832,4841)、tmsm 4819和端盖跟踪drf 4815(具有3d跟踪标记4817)。在一些实施例中，该透视图示出了先前在图47a中示出的端盖，其中杆4805被固定。一些实施例还包括手致动的触发器 4833，其围绕把手4830内的弹簧加载铰链4831旋转，以致动具有连接的tmsm 4819的触发器臂4841。一些实施例还包含跟踪的drf 4815，用于通过3d跟踪照相机(未示出)来解释端盖及其附连的杆的位置。在一些实施例中，由该实施例上的触发器致动的tmsm的位置与由采集软件跟踪的drf的位置相比较，以确定用户是否正在触发设备，如下面参考图64a-64b和65a-65e更详细地描述的。应当注意，在该设备的一些实施例中，根据一些实施例，触发器可以经由其他机制来致动，诸如使用线性运动而不是旋转来覆盖或暴露被跟踪的标记，如先前关于图14所描述的，如先前关于图10a-10g、29a-29d、图38、38a-38g、 39a-39f、42a-42k、44a-44d和45a-45b所描述的，使用电子通信，或者经由到显示监视器接口的直接用户输入。此外，图48c示出了根据本发明的一些实施例的图48b的端盖4800的侧视图。在一些实施例中，该透视图示出了固定在端帽手柄4830内的杆4805，其配备有在弹簧加载铰链4831上旋转并将tmsm 4819安装在触发器臂4841上的触发器4833。在一些实施例中，该图还显示了用于解释3d空间中的端盖位置和姿势的跟踪的drf 4815，以及显示了具有下部4849和后部4843的两个相对解剖学轴指示符。一些实施例可以应用于下面参考图49d、50e、51h-51i、56和87a关于配备有跟踪drf的端盖所述的任何应用。
901.本发明的一些实施例可以用于在植入之前通过将先前在图47a和48a-48c中描述的跟踪式端盖与固定基座单环评估装置联接来评估杆的轮廓。在一些实施例中，不是如前所述利用两个手持工具评估杆轮廓，而是该装置通过将杆安装到一个手持端盖并使杆穿过基本刚性固定的环装置而能够进行杆轮廓评估。在一些实施例中，因为环的直径被设计或调节成与杆的直径紧密匹配，所以该实施例迫使杆的与环接合的部分与环几乎同心。在一
些实施例中，为了从该实施例计算杆的轮廓，采集系统解释端盖行进的路径，而不是如前所述的滑块相对于端盖行进的路径。在一些实施例中，下面参考图75详细描述本发明的软件解释。
902.图49a显示了根据一些实施例的用于在植入之前评估杆的轮廓的组件4900，其应用于当杆附接到跟踪的端盖时。一些实施例包括固定基部4905，其具有保持杆接收环4910的联接柱4915，该杆接收环被设计成用于使设定直径的杆穿过。在一些实施例中，tsm 4903以及铰链4907附接到环，在闭合位置示出的铰接的翼片4909围绕该铰链旋转。在一些实施例中，tmsm 4920被附接到铰接的翼片，并且用于当杆经由附接到铰接的翼片4909的tmsm 4920相对于附接到环的tsm 4903移动而与环4910接合时向采集系统发送信号。在一些实施例中，当铰链4907闭合和打开时，通过简单地比较tsm 4903和tmsm 4920 之间的距离来完成该运动的软件解释。在一些实施例中，在没有杆的情况下，通过作用在附接到铰接翼片4909的tmsm 4920上的重力，铰接翼片4909保持闭合。在一些实施例中，铰接的挡板也可以是弹簧加载的。应当注意，在该设计的一些实施例中，固定基部4905可以搁置在表面上，或者安装到刚性表面，该刚性表面包括根据一些实施例的机器人的部件。
903.图49b显示了先前在图49a中描述的本发明，除了铰接翼片4909 及其附接的tmsm 4920处于打开位置，类似于当杆4960插入环4910 中并向上推在铰接翼片4909上时的位置。图49c显示了先前在图 49a-b中描述的本发明的一些实施例的不同视图，其中铰接翼片4909 及其附连的tmsm 4920处于打开位置，并且杆接收环4910的直接可视化，通过刚性柱4915从基部4905保持。图49d示出了根据本发明的一些实施例的与先前关于图47a和48a-48b描述的杆和轨道端盖联接的图49a-49c的组件。
904.图49d显示了根据一些实施例的如先前在图49a-c中描述的固定基部的单环杆评估装置，其与先前在图47a和48中描述的杆4960和跟踪端帽4990联接。一些实施例示出了杆4960将铰接板4909推离，并且通过这样做，致动附接到铰接板4909的tmsm 4920。在一些实施例中，当软件采集系统检测到tsm 4903和tmsm 4920之间的距离比铰接板被关闭时更近时，软件采集系统被触发以记录端盖的坐标。在一些实施例中，记录的端盖路径的坐标然后可以用于计算棒的轮廓，如图75中详细描述的。在一些实施例中，用户可以经由先前关于图48b 描述的其它触发方法触发采集。在配准了附接到被跟踪的端盖的杆的轮廓之后，被跟踪的端盖可以用于用户直接与描绘杆轮廓的显示监视器接口，如下面参考图78详细描述的。
905.图50a-50d示出了根据本发明的一些实施例的固定基座、可变环、可移动的杆评估装置的实施例。在一些实施例中，装置组件在图 49a-49d中描述，其中它能够经由可变环尺寸选择器部件适应一系列杆直径的轮廓评估。在一些实施例中，在使用者通过使用可缩回的弹簧柱塞在铰接活板的前面旋转适当直径的环之后，接下来可以使附接到跟踪端帽的具有相应直径的杆穿过该环，并且使其轮廓以与先前关于图49a-49d描述的相同的方法来解释。
906.首先，图50a示出了根据一些实施例的实施例5000的正视图，示出了联接到立柱5005的固定基部5001，包含多个不同直径的杆接收环5009的旋转杆宽度选择器5007经由紧固件5011联接到该固定基部，并且可以经由可伸缩弹簧柱塞5013和固定到立柱5005的tsm 5017 旋转到预设角度。在一些实施例中，包含不同直径的环的杆宽度选择器5007被设计成
使得装置的该实施例能够适应不同直径的杆，而不是必须使用多个装置。
907.图50b显示了根据一些实施例的图50a中所示的装置的斜视图5001，其中移除了旋转杆宽度选择器5007、可伸缩弹簧柱塞5013和紧固件。在一些实施例中，离散角棘爪5015以设定角度接收可缩回弹簧柱塞5013。在一些实施例中，铰链5019与示出为处于闭合位置的铰接板5021以及与连接的tmsm 5023接合，如前面关于图49a-49d 所述。图50c显示图50b中所示的本发明的后视图5002。图50d显示了根据一些实施例的如前面关于图50a-c描述的本发明的实施例5003，其与穿过其中一个固定环的杆4960接合，并将铰接板5021及其连接的tmsm 5023推到打开位置。
908.图50e示出了根据本发明的一些实施方式的与联接到端盖5095的杆4960接合的图50a-50d的固定基部、可变环、可移动的杆评估设备。在一些实施例中，如先前在图49d中描述的，端盖5095用于在其长度穿过固定环时跟踪杆4960的端部的路径。在一些实施例中，从该相互作用计算杆的轮廓的软件在下面参考图75描述。一些实施例包括当杆 4960穿过固定环时移动的线性致动tmsm 5023。在一些实施例中，在配准附接到被跟踪的端盖的杆的轮廓之后，被跟踪的端盖可以用于用户直接与描绘杆轮廓的显示监视器接口，如下面参考图78详细描述的。
909.本发明的一些实施例包括手持式、可移动的杆轮廓评估装置。参考图51a-51i，一些实施例包括在植入之前使用两个手持式跟踪装置来评估杆的轮廓的方法。在一些实施例中，为了利用一些实施例来记录杆的轮廓，杆基本上刚性地固定在被跟踪的端盖内，如先前在图 48a-c、49d和50e中所述，然后先前在图47b中所述的被跟踪的滑块在杆的表面上滑动一次或多次。例如，图51a显示了根据一些实施例的先前在图47a、48、49d和50e中描述的为被跟踪端盖的本发明的 5100的侧视图。在一些实施例中，它包括手柄5101、杆安装孔5103、解剖学轴线参考标签(5105、5107)、被跟踪的drf 5189(由独特构造的3d可跟踪标记5188制成)、将drf安装座紧固到手柄5101的固定螺钉5108以及用于将杆基本上刚性地固定就位的固定螺钉5109。在一些实施方案中，当插入并固定在该装置内时，采集软件相对于包含在装置上的解剖学标记来解释杆。图51b显示了本发明的正视图，一种先前在图51a中示出的履带端帽。图51c显示了根据一些实施例的先前在图51a-51b中示出的本发明的履带端帽的后视图。
910.图51d显示了根据一些实施例的本发明的组装视图，先前关于图47b描述的被跟踪的滑动器，其包括手柄5129、杆定心叉5130、被跟踪的drf 5136(由3d可跟踪标记3135制成)、弹簧加载的可按压轴 5140和轴安装的tmsm 5145。在一些实施例中，当与固定到先前关于图51a-51c描述的轨道端盖的杆一起使用时，该实施例能够通过沿杆的表面滑动来记录杆的坐标。在一些实施例中，当其与杆的表面完全接合时，滑动轴和附接的tmsm被致动，并且采集系统被触发以记录对应于杆的中心的坐标。在一些实施例中，计算杆坐标的软件在下面参照图73a-73b和74进行描述。一些实施例包括如先前参考图49a-49d 和图50a-50e所述的耦合环。另外，在一些实施例中，线性地致动 tmsm仅是触发采集系统滑块与杆完全接合的一种方法。一些实施例包括但不限于tmsm的旋转运动、在被跟踪的滑块或被跟踪的端盖上的手持触发、来自被跟踪的端盖或被跟踪的滑块上的嵌入式电子设备的电子通信、或经由软件接口的直接用户输入。
911.图51e显示了前面图51d所示实施例的后视图，显示了可压下轴 5140、杆定心叉
5130和跟踪drf 5136。图51f显示了前面在图51d-51e 中所示的一些实施例的特写视图，其中可以看到跟踪的drf 5136、弹簧5150和弹簧加载的可压下的轴尖端5140，以及它的连接的tmsm 5145。在一些实施例中，滑动轴5140及其安装的tmsm处于延伸位置，指示跟踪滑块没有与杆接合。
912.图51g显示了前面在图51d-f中所示的实施例的特写视图，其中根据一些实施例，接合的可压下轴5155及其安装的tmsm 5160处于压下位置，如果在对应于所使用的杆直径的预设高度处，则该位置将向采集软件指示跟踪的滑块与杆牢固地接合，并且其坐标应该被记录。此外，图51h显示了根据一些实施例的本发明，其是通过将杆5170 基本上刚性地固定在轨道端帽中并使轨道滑块在杆上滑动一次或多次而在植入之前记录杆的轮廓的机构。在配准了附接到被跟踪的端盖的杆的轮廓之后，被跟踪的端盖可以用于用户直接与描绘杆轮廓的显示监视器接口，如下面参考图78详细描述的。图51i显示了先前在图 51h中所示的本发明的一些实施例的另一视图。
913.本发明的一些实施例包括基于tmsm的植入棒轮廓评估设备。一些实施例用于在杆被植入患者之后评估杆的轮廓。一些实施例利用具有滑动轴和弹簧加载的tmsm的杆定心叉设计，如先前在图47a和 51d-51i中描述的，在跟踪的探针的端部上，使得其可以配合到手术部位中并且在植入的杆上跟踪。在一些实施例中，探头能够跳过任何阻碍硬件而不记录其坐标，因为仅当tmsm处于与滑动轴被预设直径的杆压下相对应的位置时，采集系统才被触发以进行记录。在一些实施例中，用于计算和解释杆轮廓的软件在下面结合图76和77a-77c进行描述。
914.图52a示出了根据本发明的一些实施例的基于tmsm的植入棒轮廓评估设备5200的部件。在一些实施例中，装置5200包括探头轴5210、用于与杆接合的杆定心叉5230、5235、用于待插入的跟踪drf标记器 (未示出)的安装件5215、用于弹簧(一个或多个)的安装件5225、用于滑动轴5220的深度止动件以及用于防止插入的轴(未示出)旋转的滑动轴引导件5205。一些实施例旨在与下面参照图52b描述的实施例结合。
915.图52b示出了根据一些实施例的用于联接至图52a的部件的可压下的滑动轴，其包括具有圆形尖端5264的可压下的滑动轴5250、用于弹簧的安装部5260、用于可调节的深度止动件的螺纹孔5268、用于 tmsm的安装部5209、以及当插入到上文关于图52a所述的其互补探头内时防止旋转的引导配合轮廓5252。
916.图52c示出了根据本发明的一些实施例的图52a的部件的顶视图，并且示出了能够容纳与图52b相关的滑动轴5250的弹簧安装件5225 和滑动轴通孔5229。图52d显示了先前在图52b中所示的实施例的另一个视图，其使得可压下的滑动轴5250、弹簧安装件5260、用于可调深度止动件的螺纹孔5268、用于tmsm的安装件5209以及引导配合轮廓5252能够更紧密地观察。
917.图53a显示了装置5300的一些实施方式，该装置被构造成在杆被植入手术部位后评估杆的轮廓。在一些实施例中，该图包括先前关于图52a-52d描述的部件的组件。在一些实施例中，装置5300包括具有杆定心叉5315、容纳可按压滑动轴5335的通孔(未示出)、具有耦合 tmsm 5325的跟踪探针5310，以及跟踪drf 5320(由几个3d可跟踪标记5330制成)。在一些实施例中，这用于与植入杆(未示出)接合，使得杆压下可压下滑动轴5335，从而相对于连接的跟踪drf 5320移动连接的tmsm 5325。在一些实施例中，当tmsm 5325基于棒直径相
对于跟踪的drf 5320移动预设量时，触发采集系统以记录对应于棒的中心的坐标，如下面参考图76-77所述。此外，图53b示出了根据本发明的一些实施例的图53a的组件的一部分5301的特写后视图。此外，图53b显示了在53a中先前所示的本发明的实施例的后视图，其中可视显示了可压下的滑动轴5335、其附接的tmsm 5325、履带式drf 5320、弹簧5354、用于滑动轴的限深器5356、以及根据一些实施例的用于调节滑动轴顶端超过叉的分叉的最大突出长度的限深器定位螺钉5352。一些实施例不具有调节滑动轴的最大突出长度的机构。另外，在一些实施例中，在该实施例中提及的外部弹簧可以由内部可压缩弹簧、扭转弹簧和在一些实施例中的记忆嵌入材料组成。在一些实施例中，该图示出了滑动轴引导件如何防止滑动轴的旋转，从而将tmsm 5325限制为相对于所跟踪的drf 5320的线性运动。
918.图53c显示了根据一些实施方式的先前在图53a-53b中所示的实施方式的杆界面区域的近视图。在一些实施例中，弹簧加载的可压下滑动轴5335a处于其延伸位置。在该位置，不触发采集系统来记录探头的坐标，因为它不指示它与要测量的杆对接。此外，图53d显示了根据一些实施例的先前在图53a-53c中描述的实施例的视图，该实施例与杆定心叉5315内的杆5367对接并且将滑动轴5335b压下到压下位置，从而导致附接的tmsm(未示出)相对于探头的附接的drf(未示出)移动，指示采集系统记录对应于杆的横截面的中心的3d坐标。
919.图53e显示了根据一些实施例的先前关于图53a-53d描述的设备实施例的被跟踪的drf部分的更近的视图。在一些实施例中，如图所示，tmsm 5325a相对于被跟踪的drf 5320的位置对应于可压下轴处于延伸位置，如图53c所示。在一些实施例中，在该配置中，不触发采集软件来记录探头的坐标。图53f显示了根据一些实施例的先前关于图53a-e描述的装置实施例的跟踪drf 5320部分的更近的视图，其显示了滑动轴引导件5329。在一些实施例中，tmsm 5325b相对于所跟踪的drf 5320的位置如图所示对应于可压下轴5335处于压下位置，如图53d所示。在一些实施例中，触发采集软件以记录探头的位置，如下面参考图76-77所述，可以根据该位置计算杆的坐标。
920.本发明的一些实施例包括基于电导率的植入棒轮廓评估装置。一些实施例旨在在杆被植入手术部位内之后评估杆的轮廓。一些实施例与先前关于图52a-52d和53a-53f描述的那些实施例的不同之处在于，其在杆定心叉的内壁上具有电接触端子。在一些实施例中，这些电隔离的端子然后用于感测它们之间的导电性。在一些实施例中，在杆不接触两个端子的情况下，没有电流在它们之间流动。然而，在一些实施例中，当杆完全接合在叉内时，电流从一个触点流到另一个触点，指示设备完全接合杆，并且轮廓评估设备无线地或通过电线与3d跟踪采集系统电通信，以指示其应当记录设备的坐标。因此，在一些实施例中，嵌入探头中的是经由电池或电容器的小电源，以及与采集系统通信的电路组件。例如，图54a显示了根据一些实施例的本发明(组件 5400)，其包括在一端配备有杆定心叉5425并且在另一端配备有跟踪 drf 5415的探头轴5410。一些实施例可以应用于已经植入的脊柱杆，并且用于通过沿着杆5440的暴露表面滑动叉状物5425的内侧来评估其3d轮廓。在一些实施例中，该装置叉状物具有在杆定心叉状物5425 的内表面上的电接触端子(下面参考图54b描述)，和在杆内的内部电子器件(未示出)，该内部电子器件检测电流何时在它们之间流动。在一些实施例中，当电流在端子之间流动时，轮廓评估工具发信号通知采集系统记录其在空间中的位置。探头与采集系统的通信方法的一些实施例包括但不限于无线射频传输、经
由红外或可见光照明探头上的元件的光学信号传输以及有线信号传输，所述元件由系统检测。在一些实施例中，解释杆相对于探针的位置和轮廓的过程在下面参考图76 和77a-77c进行描述。
921.图54b示出了根据本发明一些实施例的图54a的装置的杆定心叉和电接触垫。图54b提供了根据一些实施例的杆定心叉5425和位于叉的每个臂的内表面上的电接触垫5427a、5427b的更好的可视化。在一些实施例中，探针不能发出其是活动的信号，除非电导体连接两个接触端子。应当注意，在一些实施例中，接触端子的形状可以不同，包括但不限于圆柱形、半圆柱形、平坦和弯曲表面，其从叉状物的内表面突出的距离是变化的。
922.图54c显示了根据一些实施例的先前关于图54a-54b描述的与未完全座置在叉内的杆5440相互作用的实施例。在该配置中，在一些实施例中，杆5440不与两个电接触板都接近，并且因此评估设备处于非活动、非跟踪状态。此外，图54d显示了根据一些实施例的先前关于图54a-54c描述的与完全接合在叉内的杆5440相互作用的实施例。在这种配置中，在一些实施例中，金属杆接近叉的两个电接触垫(图54b 的5427a、5427b)，因此传导电流通过它。在一些实施例中，当传导电流时，探头然后向3d跟踪采集系统发信号，指示其处于活动状态，并且记录其坐标以用于计算棒轮廓，如下面参考图76和77a-77c所述。
923.一些实施例包括3d跟踪式手动移动杆弯曲器。一些实施例可以利用附接到跟踪的端盖的已经配准的杆，以在弯曲期间弯曲和重新配准杆的更新的轮廓。一些实施例还允许在显示监视器上显示所跟踪的手持式弯棒器相对于先前记录的棒的精确位置。另外，在一些实施例中，该系统还允许软件辅助的和软件指导的弯曲，指导用户在哪里放置和如何操纵跟踪的手持式弯棒机，以将棒的轮廓形成为预定形状。在一些实施例中，该实施例的能力及其变化将在下面参照图56a-56f、 79a-79g和81更详细地描述。
924.图55a显示了本发明，它是一种手持式弯棒机5501，它包括两个手柄，手柄#1 5507a包含中心杆轮廓表面5503，根据一些实施例，还包括左外辊5505和手柄#2 5507b包含右外辊5506。所示的一些实施例与接近辊子和中心弯曲表面的直杆5511a连接，因为弯曲手柄 (5507a、5507b)彼此以打开角度定位。此外，图55b显示了关于图55a 描述的本发明的实施例，其中杆弯曲器的手柄是近似的，根据一些实施例导致了弯曲的杆5511b轮廓。图55c表示根据一些实施例的弯曲器5501的杆连接点的近视图，如前面图55b所示，与弯曲的杆5511b 连接。
925.图55d显示了本发明，其包括连接到杆5511a的手持式弯棒机，如前面关于图55a-55c所述，根据一些实施例，其装备有固定到手柄 #1 5507a上的跟踪的drf 5550、外滚子5506上的滚子安装件5508 和固定到滚子安装件5508上的tmsm 5540。在一些实施例中，如图所示，弯杆器5501与直杆5511a连接，使得弯杆器的手柄5507a、5507b 必须彼此以宽角度定位以容纳直杆。在一些实施例中，在被跟踪的drf5550安装到手柄#1 5507a的情况下，3d跟踪采集系统可以配准中心杆轮廓表面和左外辊两者的位置和姿态。在一些实施例中，tmsm 5540 连接到右外辊5506，它使采集系统能够随后记录右外辊相对于弯曲机的两个其它杆接口点的位置。在一些实施例中，由于能够在3d空间中定位弯曲器上的所有三个杆接口点，采集系统能够解释弯曲手柄之间的相对角度，并且利用已知的杆直径，能够解释引入杆中的弯曲程度。在一些实施例中，当本发明的该实施例联接到先前记录的杆时，该杆固定到跟踪的端盖，如先前关于图49d、50e、51h-51i所述，采集系统能够解释何时跟踪的弯曲器
上的三个杆接口点与先前记录的杆接合。在一些实施例中，当是这种情况时，软件系统能够提供弯曲器相对于杆的实时跟踪、弯曲期间杆轮廓的实时更新以及软件辅助的弯曲指令，如下面参考图56a-56f、79a-79g、80-81、87a-87k和88a-88f所述。此外，图55e显示了如图55d中先前所述的装置5501，除了杆弯曲器手柄5507a、5507b连接之外，从而根据一些实施方式形成弯曲杆5511b。此外，图55f示出了根据一些实施例的图55e所示的并且先前关于图55d描述的实施例的另一视图。在一些实施例中，该透视图使得能够看到用于附接到柄部#1 5507a的被跟踪的drf 5550的安装柱5551。应当注意，在一些实施例中，被跟踪的drf 5550联接到手柄#1 5507a 上的变化的位置，并且处于距手柄的变化的角度和偏移高度。在一些实施例中，该图仅显示了被跟踪的drf 5550相对于弯棒器手柄的相对位置。在一些实施例中，相同的变化适用于tmsm 5508(如图55d中所标记的)到句柄#2 5507b的相对定位。在一些实施例中，它直接位于右外滚子5506上方，它可以位于手柄#2 5507bto上的任何位置，提供软件需要计算本发明的上述实施例的输入信息。
926.一些实施例包括弹簧加载的tmsm，其连接到杆弯曲器的中心杆轮廓表面，使得仅当杆完全向上压靠中心杆轮廓表面的表面时，其移动杂散标记，并且由此用作杆何时与弯曲器完全接合(即，仅当杆“被弯曲”或“被接合”)的指示器。例如，一些实施例包括弹簧加载(未示出)的tmsm(未示出)，其以这样的方式连接到中心的棒-造型表面5503，即，只有当棒完全接近抵靠弯棒机的中心的棒-造型表面5503时，tmsm 才完全偏转。这样，在一些实施例中，采集系统具有指示杆的轮廓何时被主动弯曲的附加方法。
927.参照图55a-55i和56a-56f，在一些实施例中，履带式弯折机可以是通用适配器设计，使得其可以应用于其它用户操作的杆弯折机，尤其是在手术室中使用的桌面弯折机。此外，在一些实施例中，还必须注意，为了看到在哪里切割棒的数字覆盖，棒切割机还可以以类似的方式配备有跟踪附件。应当注意，一些实施例也可以应用于其它使用者操作的弯杆机，其包括与杆的两个或多个接触点以引起弯曲。在一些实施例中，这些原理应用于用于杆切割的器械，使得切割器相对于先前记录的杆的位置可视。
928.图55g表示本发明的可选弯曲器实施例，其来自前面关于图 55d-55f所述的实施例，其中根据一些实施例，杆弯曲器在手柄#15507a上装备有两个tmsm(表示为5571、5572)，并在手柄#2 5507b 上装备有一个tmsm 5573。在一些实施例中，三个tmsm 5571、5572、5573被用来定位弯片机上每个杆接口点的位置。在一些实施例中，因为所示的三个tmsm安装点直接位于弯棒机的三个杆接口点上，所以采集软件可以定位由三个标记5571、5572、5573限定的弯棒机的平面，然后基于tmsm和弯棒机上的杆接口点之间的已知偏移量使其偏移已知量。在一些实施例中，采集系统能够基于单个光学3d跟踪系统的视角限制来可靠地解释从由三个tmsm限定的平面的偏移方向，该视角限制将tmsm平面的法向矢量定义为从三个标记的中心到3d跟踪相机绘制的矢量小于90度的法向矢量。在一些实施例中，在这种构造中，被跟踪的折弯机能够实现与前面关于图55d所述的相同的功能。一些实施例包括将多于三个的tmsm连接到弯曲机上，以及将tmsm设置在替代位置而不是直接设置在弯棒机的棒接口部件上。在一些实施例中，如该图所示，被跟踪的弯曲机与直杆5511a连接，使得弯曲机手柄之间的角度必须相对于彼此以宽角度定位。在一些实施例中，在这种结构中，因为从中心弯曲表面到每个外部辊的距离是相同的，弯曲手柄之间的角度，以及由此弯曲的程度，可以基于从中心tmsm 5571到两个等间距tmsm5572、5573之间的角度来计算。
929.图55h显示了如前面在图55g中描述的本发明，除了杆弯曲器手柄接近，根据一些实施例产生了弯曲的杆5511b。图55i显示了根据一些实施例的在图55h中所示的并且先前关于图55g所描述的实施例的另一视图。
930.图56a-56f进一步描述了根据一些实施例的先前关于图55a-55i 描述的本发明。在一些实施例中，所描绘的是本发明的必要组件，以实时跟踪弯曲，以及利用软件辅助的指示弯曲，所有这些都被显示。此外，在一些实施例中，在该图中引入了装置的附加实施例，其能够在计算弯曲的实时跟踪和计算重新配准的杆时考虑杆材料在弯曲期间和之后可能经历的形状记忆。例如，图56a显示了前面关于图55g-55i 所述的装置5600，其中根据一些实施例，预套准的杆5610固定在被跟踪的配备有drf的端盖5605内，并且被跟踪的杆弯曲器5501b配备有与杆连接的三个tmsm。在这种构造中，在一些实施例中，采集软件可以解释被跟踪的弯杆器相对于先前记录的杆5610在被跟踪的端盖的相对坐标系内的位置。利用这种配置，在一些实施例中，采集系统可以提供弯曲机相对于杆的实时跟踪、弯曲期间杆轮廓的实时更新以及软件辅助的弯曲指令，如下面参考图79a-79g、81、87a-87g和 88a-88f所述。
931.图56b示出了先前关于图56a描述的实施例的另一构造，其中根据一些实施例，被跟踪的杆弯曲器5600与被弯曲的杆的替代位置接合，显示了从弯曲器与杆的笔直部分相接时起手柄和相关联的tmsm之间的角度如何改变，如图56a所示。
932.图56c示出了根据一些实施例的先前关于图55d-55f描述的装置 (组件5602)，其中预先记录的杆5610固定在配备有跟踪drf的端盖 5605内，并且跟踪杆弯曲器(具有端盖5605和杆弯曲器5601的组件 5602)在一个手柄上配备有跟踪drf 5550并且在另一个手柄上配备有 tmsm 5573。在一些实施例中，利用这种构造，采集系统能够提供弯曲机相对于杆的实时跟踪、弯曲期间杆5610轮廓的实时更新以及软件辅助的弯曲指令，如下面参考图79a-79g、81、87a-87k和88a-88f所述。
933.图56d示出了先前关于图56c描述的一些实施例5602的另一构造，其中被跟踪的杆弯曲器5601与弯曲的杆5610的替代位置接合，显示了从弯曲器与杆5610的笔直部分相接时起，手柄和相关联的tmsm5573相对于被跟踪的drf 5550之间的角度如何变化，如图56c所示。
934.图56e示出5600的一些实施例，其包括固定到预套准杆5610的被跟踪的配备有drf的端盖5605、非跟踪的手动弯曲器5501c和安装有tmsm 5695的杆盖5690。一些实施例表示了在利用手持式弯曲器使杆弯曲的同时更新杆的先前记录的轮廓的替代机构和方法。在一些实施例中，因为弯曲器没有被跟踪，所以相对于杆固定到的跟踪的端盖检测tmsm的位置。在一些实施例中，每当系统检测到tmsm 5695和端盖5605上的跟踪drf之间的相对运动时，采集系统记录tmsm 5695 相对于端盖5605行进的路径。在一些实施例中，如下面参考图80所述，利用弯棒机的中心弯曲表面的已知几何形状，tmsm的路径被用于计算每个弯曲的位置和曲率。
935.图56f显示了5601，其包括固定到预配准的杆5610的被跟踪的配备有drf的端盖5605、配备有被跟踪的drf 5550和一个tmsm的被跟踪的手动折弯机5501、以及根据一些实施例的安装有tmsm 5695的杆盖5690。在一些实施例中，在弯曲期间通过跟踪如先前关于图 55d-55f所述的杆弯曲器在杆的界面区域处的构造以及装备有tmsm的杆帽相对于杆固定到其上的跟踪的端帽的运动两者的组合来更新先前记录的杆的轮廓。在这种构造中，在一些
实施例中，采集系统能够考虑到杆材料内的形状记忆，而没有tmsm安装的杆帽的先前描述的实施例没有。在一些实施例中，因为在该实施例中跟踪与装备有drf的端盖相对的杆的端部，所以在杆弯曲器在与杆的特定区域对接时达到其在手柄之间的最小角度之后，如果杆材料保持其形状记忆和回弹中的一些，则装备有tmsm的杆盖将相对于装备有drf的端盖移动，并且采集系统软件现在能够在重新计算杆的轮廓时考虑该记忆，如关于图80 更详细地描述的。如同图56a-56e中描述的一些实施例，这种配置也使得能够进行软件辅助弯曲和与显示监视器接口，如下面参考图 79a-79g、80-81、87a-87g和88a-88f所述。
936.本发明的一些实施例包括3d跟踪的手动植入杆弯曲系统，其能够跟踪已经植入外科手术部位内的杆的弯曲。在一些实施例中，在已经通过前面关于图52a-52d、53a-53f和54a-54b所述的机构记录植入杆的轮廓之后，用户使用drf跟踪和配备触发器的原位弯曲器与植入杆交互。例如，根据本发明的一些实施例，一些实施例包括联接到杆的 drf跟踪和配备触发器的现场弯曲器。在一些实施例中，两个被跟踪的原位弯曲器，每个配备有独特的被跟踪的drf(5705a、5705b)，可以与预先配准的杆连接以在植入之后改变其轮廓。在一些实施例中，因为被跟踪的现场弯曲器与已经配准的杆5711接合，所以它们相对于配准的杆的位置可以经由显示监视器显示。另外，在一些实施例中，因为它们配备有可按压的滑动轴5735以用作指示它们何时与杆完全接合的触发器，所以它们的移动将不会导致配准杆的软件记录轮廓的改变，除非两个或更多个现场折弯机同时触发并且在触发时相对于彼此移动。例如，图57a显示了本发明的5700，其包括带有手柄5710a、 5710b的跟踪式原位弯曲机、配备有连接到预配准杆5711的可压下滑动轴顶端(未示出)的杆接口头部5725a、5725b、安装到可压下滑动轴的tmsm 5707a、5707b、以及根据一些实施例的跟踪式drf 5705a、5705b。此外，参考图57b，示出了一些实施例5701，其中脊柱5713具有装有器械的椎弓根螺钉轴5718、郁金香形头部5739、植入的预配准杆5750 和有头螺钉5738，在一些实施例中，弯曲器上的两个触发器都可以被压下，从而相对于相关的drf(5705a、5705b)致动tmsm(5707a、5707b)，向采集系统指示它们与杆完全接合。
937.图57c示出了根据本发明的一些实施例的图57a的棒(标记为5711) 的特写视图，图57c示出了与预配准的棒5711接合的图57a所示的一些实施例的另一视图。图57d表示了图57a中所示的弯管器的杆接口头部5725的近视图，它包括可压下滑动轴5735的视图，其中，在该组装视图中，可压下滑动轴末端5735a处于朝着可以接收杆5711的表面5730延伸的位置。在一些实施例中，表面5730的至少一部分可包括弯曲或凹入表面5730a，其可补充和/或最大化与杆(例如，杆5711) 的弯曲表面的接合和/或表面接触。
938.本发明的一些实施例使得能够使用皮肤安装的基准标记来用作替代标记，根据该替代标记可以计算下面的解剖学界标的位置。例如，图58示出了根据本发明的一些实施例的在手术中利用两个或更多个x 射线图像初始化皮肤安装的或经皮的基准的工作流程5800。在一些实施例中，该图描述了用户和采集系统接口连接以初始化和计算基准标记和感兴趣解剖区域之间的3d位移矢量的过程。在一些实施例中，与该过程相关的一些图包括利用多平面x射线的3d位移矢量的x射线初始化(图4a-4g，图13)、关于患者皮肤表面上或皮肤表面中的基准放置的反馈(图2a-2b)、跨帷帘、两半基准设计(图6a-6d，以及图9a-9b)、基准在相机坐标中的配准 确定其唯一标识(图4h-4i，图5，以及图 7-8，图10a-10d，以及图11a-11b)。
939.在一些实施例中，工作流程5800的一个或多个步骤可以用于在皮肤安装的或经皮的基准标记和感兴趣的解剖标志之间配准3d位移矢量。在一些实施例中，在将患者定位在手术台上的步骤5802之后，步骤5804可包括将基准放置在感兴趣解剖区域内的软组织上或软组织内。例如，一些实施例涉及用户将基准放置在一般感兴趣区域上或一般感兴趣区域内。本发明的一些实施例可以涉及用户经由不透射线的贴片接收关于基准标记的放置的反馈，所述反馈识别表面上的最佳位置以放置或插入基准装置；这在之前已经结合图2a和2b进行了描述和讨论。
940.一些实施例涉及将第二半基准与放置在软组织上或内部的原始基准标记物配合，以在手术盖布和手术部位外部的其他阻塞材料的引入之后保持接近基准。图6a-6d和图9a-9b中描述了实现本发明的一个或多个实施例的一些实施例。在一些实施例中，步骤5806可包括获得包含基准和要用基准识别的期望骨解剖的第一x射线图像。此外，步骤5808可包括x射线发射器的旋转，并且步骤5810可包括获得第二 x射线图像，该第二x射线图像包含基准和根据一些实施例的要利用基准识别的期望的骨解剖结构。
941.一些实施例还包括注释从相对于基准的唯一视角采集的每个图像的基准标记和感兴趣解剖界标之间的2d矢量的过程。在一些实施例中，参考图4a-4f描绘和讨论了该位移向量初始化过程。在一些实施例中，初始化过程的总体目标可以在之前图13中描绘的截面图中可视化。一些实施例包括使用基准的两个或更多x射线图像之间的相对旋转和平移偏移信息来计算基准标记和感兴趣解剖界标之间的3d位移矢量的过程，其中使用每个图像的2d位移矢量作为计算的输入。在一些实施例中，基于多个2d位移向量之间的刚性变换来计算3d位移向量的这个过程先前在图4g中被描绘。例如，步骤5812可包括用期望的骨解剖位置标注x射线图像，并且步骤5814可包括根据一些实施例通过基准上的不透射线标记的已知尺寸来校准x射线图像距离。此外，步骤 5816可包括在x射线图像上从基准原点到所指示的感兴趣的骨解剖结构绘制缩放的位移向量，并且步骤5818可包括根据一些实施例输入或计算x射线图像之间的位移角。此外，根据一些实施例，步骤5820 可包括将位移矢量相加以产生从基准点到注释区域的3d位移矢量。
942.在一些实施例中，步骤5822和5830描述了使用3d跟踪设备来配准基准标记相对于3d跟踪采集单元的坐标系的位置和取向，然后将所采集的位置信息作为刚性变换应用于基于x射线的3d位移矢量以将来自成像单元的矢量转换成3d跟踪采集系统的单位的过程。在一些实施例中，该过程可以在图4h、4i、5、7-8、10a-10d和11a-11b中描述。另外，这些先前的附图描绘了用于确定基准标记的唯一身份的一些实施例，以便系统能够一次利用若干基准标记，并且理解哪个基准与到感兴趣的唯一解剖学界标的特定数学关系相关联。例如，根据一些实施例，步骤5822可以包括将基准原点解释为相机坐标，并且步骤5824 可以包括在离散点中用跟踪的探针跟踪或轻敲基准以指示基准姿态。此外，根据一些实施例，步骤5826可包括被跟踪的探针与基准的机械配合或耦合以获得基准姿势，并且步骤5828可包括直接跟踪安装在基准上的标记，并且步骤5830包括访问基准，该基准然后用作到被初始化的附近的感兴趣骨点的参考点。
943.在一些实施例中，与工作流5800相关的上述过程、方法或程序中的任一者可包含步骤或过程5802、5804、5806、5808、5810、5812、 5814、5816、5818、5820、5822、5824、5826、5828和5830中的一者或一者以上或用其完成。在一些实施例中，工作流5800的步骤可以按
所示顺序进行。在一些实施例中，工作流5800的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流5800的一个或多个步骤。
944.本发明的一些实施例使得能够配准骨安装基准标记以表示位于标记基本上刚性地附接到的骨解剖结构内或附近的解剖标志。例如，图 59示出了根据本发明的一些实施例的工作流程5900，以利用在放置一个或多个骨安装基准之前拍摄的两个或更多个x射线图像来初始化在手术中放置的一个或多个骨安装基准。在一些实施例中，该图描述了后端系统使用基于皮肤的基准及其3d位移矢量的先前x射线初始化到感兴趣解剖标志并且相对于先前3d位移矢量的基于相机的配准坐标变换骨安装基准位置和姿态以描述骨安装基准标记和感兴趣解剖区域之间的关系的过程。在一些实施例中，其他相关附图可以包括用于骨安装基准设计和耦合到附加基准(参见图3a-3c)以及基准在相机坐标中的配准和确定其唯一身份(图10a-10d和图44a-44d)的一些实施例。
945.在一些实施例中，该过程的步骤5910、5912可涉及图58的工作流程中所述的步骤，其概述了用于在成像坐标中为基于皮肤的或经皮的基准配准3d位移矢量的过程以及3d跟踪采集单元的单元。在一些实施例中，如果由于外科手术部位的位置需要进入解剖结构的该位置而必须移除已配准基准标记，则用户可以利用该过程来恢复对提供关于其他感兴趣解剖结构标记的信息的3d位移矢量的进入。在一些实施例中，步骤5914可包括去除皮肤基准，并且步骤5916可包括皮肤切口和暴露手术部位。
946.在一些实施例中，步骤5918和5920可涉及用户将微型基准标记植入骨解剖结构中，然后经由3d跟踪探针配准其相对于3d跟踪采集单元的位置和取向。图3a-3b和图4a-4d描述了该过程的一些实施例。
947.在步骤5922和/或5924和/或5926和/或5928中描述的一些实施例可以涉及3d跟踪探针追踪基准表面或分接基准上的离散点以相对于3d跟踪采集单元的坐标配准基准的3d位置和取向。图10a-10d中描述了一些实施例。
948.在一些实施例中，步骤5930可以包括将已配准的骨安装基准的位置和取向与经由在手术部位的切口之前基于皮肤的基准的初始化而被转换成3d跟踪采集系统的坐标的先前3d位移矢量初始化的已配准界标的位置和取向进行比较。此外，在一些实施例中，步骤5932和5934 可包括将步骤5930中计算的关系用作应用于具有来自3d跟踪采集系统的坐标的配准的解剖界标的刚性变换的输入。
949.在一些实施例中，与工作流5900相关的以上过程、方法或过程中的任一个可以包括步骤或过程5910、5912、5914、5916、5918、5920、5922、5924、5926、5928、5930、5932和5934中的一个或多个，或者可以利用这些步骤或过程中的一个或多个来实现。在一些实施例中，工作流5900的步骤可以按所示的顺序进行。在一些实施例中，工作流 5900的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流5900的一个或多个步骤。
950.与图58和59中所示的实施例类似，图60示出了根据本发明的一些实施例，利用在放置骨安装基准之后拍摄的两个或多个x射线图像来初始化在手术中放置的骨安装基准的工作流程。在一些实施例中，一旦用户已经创建手术部位并且暴露骨解剖结构，用户就可以将微型基准标记植入骨解剖结构表面中，直到它基本上刚性地固定到解剖结构。根据一些实施例，该骨基准实施例的示例在图3a和3b中示出。一些实施例涉及使用与骨安装基准标记的表面匹配的较大基准标记，以增强其在x射线图像中的可视化，以便将3d位移矢量注释
到感兴趣的解剖标志。图3c中描绘了该实施例的示例。
951.在一些实施例中，在步骤6002中，切开皮肤并暴露手术部位，并且在步骤6004中，将骨安装基准紧固到易接近位置处的感兴趣的脊椎节段，并且进一步在步骤6006中，将配合设备(可选的)附接到骨安装基准以辅助x射线初始化。在一些实施例中，步骤6012、6010、6008、 6014、6016、6018、6020、6022和6024可以包括如图58中所述的基准标记的基于x射线的配准，以在骨安装的基准标记和感兴趣的解剖学界标之间的成像坐标中产生3d位移矢量。然后，一些实施例通过相对于3d跟踪采集系统的坐标采集基准标记的位置和取向，将骨安装基准的3d位移矢量配准到3d跟踪采集系统的坐标中的感兴趣解剖界标。该过程的例子在图4h-4i、图10a-10d以及图44a-44d中描述。
952.在一些实施例中，一旦骨安装基准在x射线成像系统和3d跟踪采集系统中都被配准，每当用户返回以配准更新的位置和取向时，就计算其当前位置和先前配准的位置之间的相对关系，并经由刚性变换应用该相对关系，以计算感兴趣的解剖界标的最准确位置，因为它们当前相对于3d空间中的基准标记存在。例如，在步骤6026中，过程可以包括评估初始化的基准的位置和姿态，包括但不限于步骤6028，包括用跟踪的探针跟踪印在基准上的独特图案，步骤6030基本上刚性地将跟踪的配合探针耦合到基准，步骤6032基本上刚性地将跟踪的标记耦合到基准，以及步骤6034，根据一些实施例，在基准上或在基准配合附件上用跟踪的探针分接离散点。
953.在一些实施方案中，与工作流程6000相关的任何上述过程、方法或程序可以包括步骤或过程6002、6004、6006、6012、6010、6008、 6014、6016、6018、6020、6022、6024、6026、6028、6030、6032、 6034和6036中的一个或多个，或用这些步骤或过程中的一个或多个来实现。在一些实施例中，工作流6000的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流6000的步骤中的一个或多个步骤。
954.本发明的一些实施例涉及相对于3d跟踪采集系统的坐标初始化患者的解剖平面，以使得在手术期间进行的测量能够精确地参考被评估的解剖结构的尺寸。例如，图61示出了根据本发明的一些实施例的在手术中配准解剖参考平面的方法。在一些实施例中，如果用户已经通过外科导航技术的初始化过程建立了测量系统的坐标，则由3d跟踪采集系统输出的数据的坐标已经相对于患者的解剖平面被参考。在一些实施例中，如果用户尚未经由外科导航技术的初始化过程建立测量系统的坐标，则用户将利用图61中描述的一些实施例来初始化关于患者的解剖平面的3d跟踪数据输出。
955.一些实施例包括利用被跟踪的drf(例如，图12)及其相对于3d 跟踪采集系统的相关联的3d取向和位置作为由被3d跟踪装置输出的测量的3d刚性变换的输入，以参考患者的解剖平面。在一些实施例中，在图62a-62c中描绘了经由与患者解剖平面对准的被跟踪动态参考将由3d跟踪装置输出的测量结果变换成相对于患者解剖平面的这一过程的一个示例。
956.用于初始化患者解剖平面的一些实施例可以涉及利用3d跟踪探头采集空间中的两个或更多个数据点，以定义患者的解剖平面相对于3d跟踪采集系统的方向、位置和取向。一些另外的实施例可以涉及将探头保持在空间中的特定取向和位置，并且将相对于3d跟踪采集系统的位置配准为由3d跟踪装置输出的所有采集的测量的新坐标系。
957.在一些实施例中，判定步骤6102可包括确定患者解剖结构/成像是否已相对于3d跟踪照相机轴被配准。在一些实施例中，对于肯定的回答，该过程可包括步骤6104，其包括
用作利用导航照相机的患者横截面成像融合的参考的被跟踪的drf；步骤6106，其包括解剖平面的取向被解释的地方；以及步骤6126，其可包括在解剖轴内解释的照相机坐标。
958.在一些实施例中，步骤6102的否定可导致步骤6108，其中相对于照相机轴线指示解剖平面的位置，包括但不限于步骤6110，包括调节drf的位置以使其参考平面标记与患者的解剖平面对准。此外，步骤6112包括用跟踪的探头在空间中轻敲两个点，以表示与患者对准的每个解剖轴。此外，步骤6114包括根据一些实施例将被跟踪的探头暂时保持在所指示的取向。在一些实施例中，步骤6116(从步骤6110 或从肯定的判断步骤6118到达)可包括将照相机轴线基本上刚性地转换为drf参考的解剖轴线，并且转到步骤6126，其中照相机坐标用解剖轴线来解释。
959.在一些实施例中，从包括检查专用drf是否用于指示患者解剖结构的判定步骤6118，否定可以进行到将照相机轴基本上刚性地转换为参考解剖轴的步骤6120，并且进行到判定步骤6122。从步骤6122，肯定可导致步骤6124，包括返回到步骤6108，而否定可包括进行到步骤6126(如上所述)。
960.在一些实施例中，与工作流6200相关的以上过程、方法或规程中的任一个可包括步骤或过程6102、6104、6106、6108、6110、6112、 6114、6116、6118、6120、6122、6124和6126中的一个或多个，或者可由这些步骤或过程中的一个或多个来实现。在一些实施例中，至少一个步骤可以包括判定步骤(例如，诸如步骤6102或6122)，其中一个或多个随后的步骤取决于状况、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流6100的步骤可以按所示的顺序进行。在一些实施例中，工作流6100的任何步骤可以不按所示的顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流6100的一个或多个步骤。
961.本发明的一些实施例通过用3d跟踪探针跟踪身体表面并与先前初始化的皮肤基准标记接口连接来采集和解释脊柱轮廓，如前所述。在一些实施例中，可以用装有触发器的探针进行追踪，如前面关于图 10a-10g和图15a-15c所述，以指示被追踪的体表类型(例如皮肤、椎板等)并确保探针仅在与体表接触时处于活动状态，如下面参考图69 所述。在一些实施例中，从该实施例获得的所采集的追踪数据然后可以用于自动计算脊柱对齐参数，如下面参考图66a-66b和67所描述的。
962.图62a显示了本发明的一些实施例，其包括通过使用跟踪探针在身体表面上进行跟踪来采集关于脊柱轮廓的信息。一些实施例由脊柱骨解剖结构6211、中断以表示手术部位6220的上覆皮肤6215、施加到手术部位外部的两个区域的皮肤安装基准6226、6228以及上覆手术盖布6208和上覆盖布配合基准6225、6227组成。在一些实施例中，使用3d跟踪探针，在颈胸脊柱6202的皮肤、手术部位解剖6204和腰骶脊柱6205的皮肤上采集跟踪坐标。在一些实施例中，在采集该跟踪数据之后，采集系统软件可以借助于基准初始化数据解释它，如先前关于图4a-4i和58所述，以表示一个完整的骨表面轮廓，从该轮廓可以计算脊柱对准参数，如下面参考图67和69所述。
963.图62b显示了本发明的一个实施例，其是通过在光学3d跟踪照相机的轴内利用3d跟踪探针进行跟踪而采集的身体表面轮廓的显示，包括根据一些实施例的在消毒盖布上方配合的基准点6251、颈胸皮肤跟踪6253、手术部位跟踪6255和腰骶皮肤跟踪6257的3d坐标。在一些实施例中，为了正确地解释该数据，采集软件必须基本上刚性地变换数据，使得其在解剖参考轴内而不是在照相机轴内被表示。在一些实施例中，建立解剖参考轴的机制先前
关于图12和61描述，并且变换的数据在下面参考图62c示出。
964.图62c显示了根据一些实施例的如先前关于图62a-62b所述的将 3d刚性变换应用于所采集的跟踪数据的本发明，其将在包括盖布上方配合基准点6261的坐标、颈胸皮肤跟踪6263、手术部位跟踪6265和腰骶皮肤跟踪6267的解剖参考轴内被解释和显示。根据一些实施例，以这种方式解释和显示所采集的3d跟踪数据使得能够进行如下面关于图62d和67所述的后续操纵和计算。
965.图62d显示了根据一些实施例的本发明，其是先前关于图62a-62c 描述的所采集的跟踪数据的转换。在一些实施例中，基于初始化的皮肤基准和感兴趣的解剖区域之间的位移矢量，并且基于最接近地近似手术部位追踪的皮肤追踪位置和手术部位追踪的端点之间的位移矢量，任何皮肤表面追踪被平移以表示骨解剖的一个连续追踪。如图所示，一些实施例由颈椎部基准6281、颈胸部皮肤跟踪6283、腰骶部皮肤跟踪6285和腰骶部基准6287的平移坐标组成。在一些实施例中，从将平移轨迹耦合到手术部位跟踪的数据(如果适用)，然后可以如以下参照图67所述来计算脊柱对准参数。另外，在一些实施例中，如果仅对于手术部位期望对准的定量评估，这也可以在该实施例中利用所采集的数据来实现，如下面参照图68更详细地描述的。
966.本发明的一些实施例包括使用被跟踪的移动杂散标识器(tmsm)以经由其相对于被3d跟踪的工具的末端执行器和/或drf的被跟踪的动态运动将特定命令传送到计算机系统。例如，图63示出了根据本发明的一些实施例的用于模拟触发相对于具有drf的被跟踪工具的一个或多个tmsm的检测的工作流程6300。在一些实施例中，与tmsm相对于探头轴的线性致动相关的其它相关附图可包括但不限于图10a-10e、图29a-29c、图38c、38g、图39a-39b、图44b-44d、图45a-45b、图 51e-51h、图53a、53c-53d和图57a-57b。在一些实施例中，与刚性臂上的tmsm相对于探头轴的旋转致动相关的其它相关附图可包括但不限于图4h、图15a-15c、图48b-48c、图49a-49d、图50a-50e和图82a-82b。在一些实施例中，与tmsm相对于探头轴的角度的计算相关的一些相关附图可包括但不限于图64a-64b。
967.本发明的一些实施例涉及机械地链接到3d跟踪工具的tmsm的使用，以及跟踪其相对于3d跟踪工具的坐标的动态位置，该动态位置由耦合的drf及其相关联的工具定义文件定义。一些实施方式涉及使用可压下的尖端，该可压下的尖端致动杆，该杆与3d跟踪工具的轴同轴。在一些实施例中，tmsm被附接到可压下杆，并且随后其距3d跟踪工具的尖端或相对于工具的drf的任何其它限定部件的距离可以在可压下尖端的致动时遵循线性运动路径动态地改变。该系统的一些实施例使用tmsm的3d位置，并对其应用3d位置的3d刚性变换和3d跟踪工具相对于3d跟踪采集单元的取向。在一些实施例中，tmsm位置数据现在被变换成相对于3d跟踪工具的坐标系，并且因此在不触发可按压尖端以改变tmsm相对于3d跟踪工具的位置的情况下，不干扰在空间中移动3d跟踪工具。在一些实施例中，在变换的tmsm和3d跟踪的工具末端执行器之间的矢量的结果幅度是数学输出，该数学输出被跟踪以用于系统检测何时事件已经发生以记录由3d跟踪的工具的位置和/ 或行为产生的信息或存储数据。
968.在一些实施例中，可以分析变换的tmsm坐标和3d跟踪的工具的末端执行器的坐标之间的向量的幅度的动态变化，以检测二元系统行为的幅度的特定阈值，或者还可以在tmsm相对于3d跟踪的工具的末端执行器的可能的运动范围上的幅度的各种级别上分析，表示更模拟的系统行为。一些示例性实施例在图10a-10b、10d、10e、图29a-29c、图38c、38g、图
39a-39b、图44b-44d、图45a-45b、图51e-51h、图 53a、53c-53d和图57a-57b中示出。此外，当tmsm的行为被用于传送机械地连接到tmsm基本上刚性地附接到的3d被跟踪工具的特定命令(例如，诸如3d被跟踪工具的末端执行器和臂的旋转轴之间的向量) 时，系统的一些实施例可以计算两个向量之间的角度以进行传送，并且tmsm和机械地连接到tmsm基本上刚性地附接到的3d被跟踪工具的臂的旋转轴之间的向量。在一些实施例中，系统在3d跟踪工具的使用期间计算这两个矢量之间的角度，并且不断地分析相对于3d跟踪工具的坐标定义的矢量的角度。在一些实施例中，这种动态角度计算，例如图64a和图65b中描述的示例，也可以以如上所述的二进制或模拟方式来感测，以使得各种命令能够被传送到3d跟踪采集单元用于各种应用。一些实施例涉及使用具有旋转致动的tmsm的3d跟踪工具来跟踪选定区域处的脊柱，并且与系统通信以仅在基于tmsm的角度已经经由3d跟踪工具上的按钮的致动而达到特定阈值时存储3d跟踪工具的位置和取向数据。一些示例性实施例在图4h、图15a、图15b、图15c、图48b、图48c、图49a、图49b、图49c、图49d、图50a、图50b、图50c、图50d、图50e、图82a和图82b中示出。
969.在一些实施例中，与工作流程6300相关的上述过程、方法或程序中的任一个可包括步骤或过程6310、6312、6314、6320、6318、6316、 6322、6324、6326、6328、6330、6332、6334、6336、6338、6340、 6342、6344、6346、6350、6354和6356中的一个或多个或利用这些步骤或过程中的一个或多个来实现。在一些实施例中，至少一个步骤可以包括判定步骤(例如，诸如步骤6328)，其中一个或多个随后的步骤取决于状况、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流6300 的步骤可以按所示顺序进行。在一些实施例中，工作流6300的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流6300 的步骤中的一个或多个步骤。
970.图64a显示了本发明，其由具有尖端6415的探针、被跟踪的drf 6405、包含tmsm 6425并围绕枢轴铰链6410枢转的枢转臂6430组成。在该实施例中，根据一些实施例，探针尖端、枢轴铰链和tmsm的3d 坐标相对于跟踪的drf轴是已知的，并且tmsm相对于drf的位置可以根据如下参考图64b所述的相对角度来计算。此外，图64b显示了根据一些实施例的本发明，其包括如先前关于图64a所述的旋转tmsm 6456相对于探头上的drf的位置的解释和计算。在该软件解释中，根据一些实施例，从探针尖端6415通过枢轴铰链6410定义矢量v1 6450，并且从枢轴铰链到tmsm 6456定义矢量v2 6444。在一些实施例中，如先前关于图63所述来计算v1和v2之间的角度theta，并将其用作将模拟或二进制信号传送到3d跟踪采集系统的方法。一些实施例可应用于本发明的一些实施例，其包括tmsm相对于被跟踪的drf围绕铰链旋转，如先前参考图15a-15c、48a-48c、55a-55i、56c-56d和56f 所描述的那些实施例。
971.在本发明的一些实施例中，基于从横截面成像(ct显示)获得的数据，可手动或自动注释相对的身体和骨表面，以便随后计算从每个表面上的点到彼此的相对位移矢量(例如，从椎板的中点到椎体质心的位移矢量)。在一些实施例中，采集软件可以将该信息用作通过用3d跟踪探头跟踪身体表面而创建的数据的操纵的输入。例如，图65a示出了根据本发明的一些实施例的用于利用3d跟踪探针初始化身体和骨骼表面描记的患者特定解释的截面图像上的离散身体表面或骨骼表面注释的显示。图65a显示了根据一些实施例的将用于利用3d跟踪探针初始化身体和骨骼表面描记的患者特定解释的截面图像(6510、6512) 上的身体表面或骨骼表面注释。根据一些实施方式，这些注释区域包括但不限于皮肤表面、棘
突、椎板、横突、椎弓根、椎体和椎体质心。
972.图65b示出了根据本发明的一些实施例的来自ct扫描的横截面注释的3d透视图，其中基于这些注释，软件比较算法具有患者特定的参考，以将骨骼表面上的3d跟踪的轮廓与来自横截面成像的注释表面进行比较，并使用该比较来试图显示轮廓评估跟踪之后的脊柱的3d透视图。另外，在一些实施例中，该数据可用于自动检测由手术部位内的描绘轮廓表示的脊椎节段。
973.图65c示出了根据本发明的一些实施例的冠状投影坐标的曲线图。图65c显示了根据一些实施例的带注释的横突(6514、6520)、椎板 (6516、6518)、椎体质心、皮肤表面和棘突的冠状投影坐标。一些实施例显示了变化的骨成分上的注释的冠状轮廓的相似性。另外，它显示了计算冠状平面内的位移向量的基础。此外，图65d示出了根据本发明一些实施例的矢状投影坐标的绘图，并且包括带注释的横突6528、椎板6520、椎体质心6526、皮肤表面6522和棘突6524的矢状投影坐标。一些实施例显示了在椎骨长度上的椎板、横突和椎体质心上的注释的矢状轮廓的相似性，其用作到解释先前在图62a-62d中描述的3d 跟踪数据中以及在根据轨迹自动计算脊柱对准参数中的有价值输入，如下面参考图67所述。
974.图65e示出了根据本发明的一些实施方式的对应解剖界标和椎体质心之间的计算截面距离。根据一些实施例，示出了对应的解剖界标和椎体质心(例如，左椎板中点6530、右椎板中点6532、左横突中点 6534和右横突中点6536等)之间的计算的截面距离。
975.在本发明的一些实施方式中，可以基于初始化数据，借助于或不借助于基准，将所采集的3d示踪数据解释为表示椎体质心的轮廓。图 66a示出了根据本发明的一些实施例的椎骨6601沿其相对解剖轴的横截面切片的显示，其中描绘坐标6603来自利用3d跟踪的探针在手术暴露的左椎板上的描绘，并且坐标来自右椎板(未示出)，并且对应的计算坐标6605表示横截面成像上的椎体质心。
976.一些实施方式包括根据本发明的一些实施方式的经由双侧追踪坐标和患者初始数据计算的椎体的显示。例如，图66b显示了根据一些实施方式的本发明，其中横截面图像6601的椎体质心6615的位置通过双向追踪坐标和患者初始数据来计算。一些实施例还包括作为来自 3d跟踪的探头跟踪的输入的左6607和右6609薄层坐标、连接两个薄层坐标的线段6611、以及从薄层连接段的中点且基于患者初始化信息的距离的正交线段6613。应当注意，在本发明中存在初始化患者解剖结构的一些实施例，根据一些实施例包括但不限于如参考图13和 65a-65e所述的ct成像注释、术中x射线图像注释、规范患者数据集、如先前参考图4a-4i、6a-6c、9、44a-44d、45a-45b、58-60和62a-62d 所述的基于基准的初始化。
977.本发明的一些实施例涉及对由3d跟踪工具产生的轮廓跟踪进行滤波和分割的过程。在一些实施例中，可以从在手术部位的内部和外部生成的跟踪数据导出计算，具有或不具有感兴趣的特定解剖学标志的注释。例如，图67示出了根据本发明的一些实施例的基于术中追踪来计算脊柱对准参数的工作流程6700。一些相关的其它附图可以包括但不限于根据一些实施例的图9a-9b、图21a-21b和图64a-64b(用于跟踪序列的初始化)、图12(用于患者解剖平面的初始化)、图86(用于对准参数输出)、图62、图65a-65e和图66a-66b(用于通过3d位移偏移将跟踪数据变换到通过连接其它解剖标志位置产生的曲线)。
978.本发明的一些实施例涉及机电3d跟踪系统的使用，如图23a和图 23b所示。一些实施例涉及使用图5a中描绘的光学3d跟踪系统。此外，一些实施例涉及经由由被跟踪的drf
(例如，图12)定义的坐标变换参考、或定义由3d跟踪工具生成的测量将相对于初始化之后被变换的解剖平面参考的取向、方向和位置的唯一图案或平面的轨迹来初始化患者的解剖平面。此外，本发明的一些实施例涉及基于跟踪数据与特定的感兴趣解剖区域(例如，棘突、薄层、皮肤表面、横突等)的关系对跟踪数据进行分类。跟踪数据的这种解剖分类的一些实施例是基于软件的用户输入、在已配准的基准标记或解剖标志附近的基于接近度的检测、具有已知尺寸的独特图案的配准、或经由利用3d跟踪工具或drf致动的基于用户的选择性切换的结果，例如触发附接到3d跟踪工具的tmsm。根据一些实施例，一些示例包括图9a、图9b、图21a、图21b、图64a和图64b。
979.在一些实施例中，一旦经由在相对于3d跟踪采集系统的3d坐标中使用的3d跟踪工具采集了连续或离散的一系列点，系统的算法就可以利用数据(例如，包括但不限于，到一个或多个感兴趣解剖标志的基于基准的3d位移矢量、患者群体的规范数据、或定义被跟踪的解剖区域与感兴趣解剖标志之间的3d位移矢量的术前成像注释)来变换跟踪数据，以近似通过连接跨跟踪区域的关键解剖标志处的点(例如，通过将线拟合到若干椎体质心生成的曲线)而产生的轮廓。在一些实施例中，在图62a、图62d、图65a、图65b、图65c、图65d、图65e、图66a 和图66b中描述了这种所描述的变换过程的示例。
980.一些实施例涉及使用经滤波的跟踪轮廓的一阶和二阶导数计算来识别曲线的最大值、最小值和拐点。一些实施例涉及使用这些计算的拐点作为在计算基于终板的冠状动脉测量(例如cobb角)中使用的参考线。
981.一些实施例涉及使用一个或多个感兴趣的解剖学界标的注释作为输入，如果算法计算用于对特定区域中的椎骨区段的对准进行基于终板的测量的垂直线，则追踪的区段应该被输入到该输入中，该特定区域由一个或多个注释的解剖学界标限定。注释处理的一些实施例涉及使用3d跟踪工具配准解剖界标、基于在手术之前或期间对截面成像的配准参考或经由相对于跟踪数据的配准基准标记的位置的基于软件的估计。根据跟踪数据的这些分段注释，一些实施例涉及脊柱对准参数 (例如，cobb角、腰部脊柱前凸(ll)、胸部脊柱后凸(tk)、c2-c7矢状垂直轴(sva)、c7-s1 sva、c2-s1 sva、中央骶垂直线(csvl)、t1骨盆角(t1pa)、骨盆倾斜(pt)、骨盆倾角(pi)、下巴-眉毛到垂直角(cbva)、 t1倾斜、骶倾斜(ss)、c1-2脊柱前凸、c2-c7脊柱前凸、c0-c2脊柱前凸、c1-c2脊柱前凸、pi-ll错配、c2-骨盆倾斜(cpt)、c2-t3角、从t1(骨盆t1spi)到t9(t9spi)的棘-倾斜、c0倾斜、t1与颈椎之间的错配(cl)、以及gsa/1s)和/或全局脊柱前凸)。图86a-86c描述了这些计算的对准参数以及在文献中为患者特定的手术目标预先定义的阈值的显示的一些实施例。
982.在一些实施例中，与工作流6700相关的任何上述过程、方法或程序可以包括一个或多个步骤或过程6702、6704、6706、6712、6710、 6708、6714、6716、6718、6720、6722、6724、6726、6728、6730、 6732、6738、6740、6734、6736、6742、6744、6746和6748，或者利用这些步骤或过程中的一个或多个来实现，如图所示。在一些实施例中，工作流6700的步骤可以按所示的顺序进行。在一些实施例中，工作流6700的任何步骤可以不按所示的顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流6700的一个或多个步骤。
983.本发明的一些实施例涉及过滤和分割由仅配准手术部位内的点的 3d跟踪工具产生的轮廓跟踪的过程。在一些实施例中，计算从在手术部位内生成的跟踪数据导出，具有或不具有感兴趣的特定解剖标志的注释，以及具有或不具有手术部位中的骨安装基准标记的
配准。例如，图68示出了根据本发明的一些实施例的仅在手术部位内使用基于探针的追踪来采集脊柱对准曲线的工作流程。根据一些实施例，其它相关附图可以包括与骨安装基准标记与一个或多个感兴趣解剖界标的配准(图59和60)、触发附接到3d跟踪工具的跟踪移动杂散标记(图63)、基于术中追踪计算脊柱对准参数(图67)相关的那些附图。
984.一些实施例涉及使用骨安装基准标记，其经由3d位移矢量配准到一个或多个附近的感兴趣解剖界标，例如图59-60中描述的过程。一些实施例涉及向正在发生跟踪或配准的3d跟踪采集系统传送命令，例如图63中描绘的过程。一些实施例涉及用户通过诸如跟踪或离散点敲击配准的基准标记或还机械耦合在3d跟踪工具和基准标记之间的过程来注释特定解剖标志。一些实施例涉及计算机系统仅存储由3d跟踪工具在其跟踪或离散地配准所关注的解剖区域的轮廓时生成的数据，所述轮廓以骨安装基准标记的配准或邻近检测事件开始和结束。一些实施例涉及用户经由手动显示监视器输入来识别与患者的解剖切片相关的追踪感兴趣区域，所述手动显示监视器输入定义追踪将跨越的界标。一些实施例涉及基于追踪数据的配准轮廓和/或一个或多个感兴趣解剖界标的注释来计算脊柱对准参数。图67中描述了该过程的一些例子。
985.在一些实施例中，与工作流6800相关的上述过程、方法或程序中的任一者可包含或用例如6802、6804、6806、6808、6810、6812、6816、 6814、6816、6817、6822、6818、6820、6822、6824、6826、6828、 6830、6832、6834、6836、6838、6840、6842及6844等步骤或过程中的一或多者完成。在一些实施例中，至少一个步骤可以包括判定步骤(例如，诸如步骤6814)，其中一个或多个随后的步骤取决于状况、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流6800的步骤可按所示次序进行。在一些实施例中，工作流6800的任何步骤可不按所示的顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流6800的步骤中的一者或一者以上。
986.图69示出了根据本发明的一些实施例的使用跨越手术部位之外的基于探针的跟踪数据来采集脊柱对准曲线的工作流程6900。本发明的一些实施例涉及过滤和分割轮廓描迹的过程，该轮廓描迹由配准手术部位内和手术部位外的点的3d跟踪工具产生。在一些实施例中，计算从在手术部位内生成的跟踪数据导出，具有或不具有一个或多个感兴趣的特定解剖学标志的注释，具有或不具有在手术部位中的骨安装基准标记的配准，以及具有或不具有在手术部位之外的皮肤安装基准标记的配准。一些其它相关的其它附图包括根据一些实施例的图 59-60(用于将骨安装基准标记与一个或多个感兴趣的解剖学标记配准)和图63(触发附接到3d跟踪工具的跟踪移动杂散标记)。其他包括根据一些实施例的图67(用于基于术中追踪计算脊柱对准参数)、图68(概述了使用追踪和骨安装基准计算对准的过程，图6b、9a-b、 11a-b(与基于皮肤的基准标记相关)以及图62a、62d、65a-e、66a-b (与计算追踪数据和感兴趣的解剖学标记之间的位移偏移相关)。
987.本发明的一些实施例涉及初始化感兴趣的关键解剖界标，例如脊柱对准参数计算所需的那些界标。一些实施例涉及图6b、9a-b、 11a-11b、59、60和68中所示的描绘。一些实施例涉及跟踪手术部位内的解剖结构以及配准标志，诸如手术部位之外的基于皮肤的基准标记。一些实施例涉及基于初始化的3d位移向量来应用偏移，诸如图 62a、62d、65a-65e和66a-66b中所描绘的示例。此外，传达何时存储跟踪数据和将特定跟踪分类为与解剖区域相关的一些实施例包括图 9a-9b、62a-62d、59和63中描述的示例实施例。
988.在一些实施例中，与工作流程6900相关的上述过程、方法或程序中的任一个可以
包括诸如6902、6904、6906、6908、6910、6912、6914、 6916、6918、6920、6922、6924、6926、6928、6930、6932和6934 的步骤或过程中的一个或多个，或者利用这些步骤或过程中的一个或多个来实现。在一些实施例中，至少一个步骤可以包括判定步骤(例如，诸如步骤6924)，其中一个或多个随后的步骤取决于状况、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流6900的步骤可以按所示的顺序进行。在一些实施例中，工作流6900的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流6900的一个或多个步骤。
989.本发明的一些实施例涉及计算感兴趣的特定解剖区域的灵活性或运动范围的过程。一些实施例使得用户能够机械地操纵脊柱的构造，同时计算脊柱区域的定量柔性。例如，图70示出了根据本发明的一些实施例的使用柔性评估装置在手术中评估脊柱柔性的工作流程7000。根据一些实施例的其它相关附图(例如，与柔性评估设备相关的附图可以包括图34a-34f、图35a-35f、图36a-36i、图37a-37g、图39a-39f 和图40a-40c)。此外，根据一些实施例，包括在调节脊柱矫正的设定和保持操作期间的脊柱上的柔韧性评估装置包括图42a-42f和图70。
990.本发明的一些实施方式涉及3d跟踪工具的刚性固定，该工具可以以可调节的构造布置，通过诸如椎弓根螺钉的附接刚性标记与暴露的手术部位中的椎骨刚性固定。此外，该系统的一些实施方式涉及3d 跟踪工具同时基本刚性地附接到椎骨上的多于一个椎弓根螺钉的能力。在各种应用和形式中的一些实施例的示例，但不是对所有可能的和开发的设计置换的穷举，包括至少在图34a-34f、35a-35f、36a-36i、 37a-37g、39a-39f和40a-40c中描述的那些。
991.一些实施例涉及椎骨终板角度相对于3d跟踪工具侧表面的基于x 射线的配准。该系统的一些实施例涉及使用一个或多个指定的3d跟踪工具来操纵解剖结构的多个区域，并且存储由3d跟踪采集系统检测到的位置和取向信息。该系统的一些实施例涉及计算在感兴趣的评估区域的端部处基本上刚性地附接到椎骨的两个或更多个3d跟踪工具之间的相对角度。在一些实施例中，该角度可以提供对脊柱的柔性的评估，因为系统能够在探索附接的椎骨的整个运动范围的操纵期间测量两个或更多个3d跟踪工具之间的相对角度。根据一些实施例，在图 42a-42f中描述了这种操纵和测量过程的一些示例。
992.在一些实施例中，与工作流7000相关的上述过程、方法或程序中的任一个可包括一个或多个步骤或过程，或用一个或多个步骤或过程来实现，诸如7002、7004、7006、7008、7010、7012、7014、7016、 7018、7020、7022、7024、7026和7028。在一些实施例中，至少一个步骤可以包括判定步骤(例如，诸如步骤7014)，其中一个或多个随后的步骤取决于状况、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流7000的步骤可以以所示的顺序进行。在一些实施例中，工作流7000 的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流7000的一个或多个步骤。
993.本发明的一些实施例涉及使用3d跟踪动态参考标记来覆盖外科器械以近似器械在感兴趣解剖区域的2d射线照片上的2d投影形状的过程。例如，图71示出了根据本发明的一些实施例的产生手术器械在术中x射线上的实时叠加的工作流程。根据一些实施例，例如与使用 3d跟踪工具和c形臂x射线图像的重叠图示的过程有关的一些其他图关于图46a-46g进行描述。
994.本发明的一些实施例涉及利用具有耦合的被跟踪drf的3d被跟踪工具。一些实施
例还涉及使用基本上刚性地附着到诸如c型臂的x射线成像系统的发射器的drf。此外，一些实施例涉及使用3d跟踪工具相对于x射线成像系统的相对距离和取向来计算在x射线图像上具有附接的drf的手术工具的适当尺寸和2d投影形状。
995.在一些实施例中，系统利用3d跟踪的手术工具远离x射线成像系统的已知距离、手术工具的尺寸和大小、手术工具的位置和方向以及成像系统的位置和方向，所有这些都相对于3d跟踪采集系统的坐标，以产生跟踪的手术工具相对于x射线成像系统具有适当比例和姿态的精确2d投影。一些实施例包括计算被跟踪的手术工具和成像系统之间的刚性变换，以变换工具的位置和取向，以相对于成像系统坐标输出。此外，系统的一些实施例使得能够基于其相对于x射线成像系统的锥形束的体积的距离和姿态来视觉叠加3d跟踪的手术工具的计算的2d 投影。
996.在一些实施例中，与工作流7100相关的以上过程、方法或程序中的任一者可包含或用例如7102、7104、7106、7108、7110、7112、7114、 7116、7118、7120、7122、7124、7126、7128、7130、7132、7134、 7136、7138、7140和7142等步骤或过程中的一者或一者以上来实现。在一些实施例中，工作流7000的步骤可以以所示的顺序进行。在一些实施例中，工作流7000的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流7000的一个或多个步骤。
997.本发明的一些实施例涉及将位置和方向与可及的基准标记、外科植入物或解剖标志配准的过程，这些基准标记、外科植入物或解剖标志被配准到椎骨和感兴趣的周围解剖标志。例如，图72示出了根据本发明的一些实施方式的在导航/配准螺钉插入之后快速重新配准外科导航系统的工作流程7200。在一些实施例中，工作流程7200描述了用于通过相对于已知界标配准感兴趣椎骨的位置和姿势来产生感兴趣椎骨的3d透视图的方法，所述已知界标在对椎骨采集的基于3d的图像(例如ct扫描)中被配准。一些其它相关附图包括根据一些实施例的图44a-44d(用于配准椎骨的基本刚性附接的界标的方法)和图 45a-45b(用于经由已知界标(例如，椎弓根螺钉轴)重新配准被操纵的椎骨的过程)。
998.该系统的一些实施方式涉及使用导航椎弓根螺钉来记录椎弓根螺钉轴与椎体之间的关系。该系统的一些实施例涉及使用与到附接的椎骨的感兴趣解剖标志的3d位移矢量相关联的配准的骨安装基准。图 44a-44d中描述了一些实施例。
999.一些实施例涉及通过诸如ct扫描或o型臂扫描的模态将椎骨的所关心的界标与解剖结构的体积3d重建配准。此外，一些实施例涉及将一个或多个可接近的基准标记、外科植入物或解剖学标记作为椎骨的 3d重建的相关组件进行配准的系统。这样，在一些实施例中，每次3d 跟踪采集系统将一个或多个所述项目与位置和取向输出配准，系统可以计算具有相关3d重建的感兴趣解剖对象的更新位置和取向。图45a 和45b中描述了一些实施例。
1000.在一些实施例中，与工作流7200相关的上述过程、方法或规程中的任一个可包括一个或多个步骤或过程，或用一个或多个步骤或过程来实现，诸如7202、7204、7205、7206、7208、7210、7212、7214、 7216、7218、7220、7222、7224、7226、7228、7230、7232、7234、 7236、7238、7240、7242、7244、7246和7248。在一些实施例中，至少一个步骤可以包括判定步骤(例如，诸如步骤7212)，其中一个或多个后续步骤取决于状况、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流7200的步骤可以按所示顺序进行。在一些实施例中，工作流 7200的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流7200的一个或多个步骤。
1001.图73a-73b显示了本发明，其包括通过与根据一些实施例的如前面关于图47b、51d-51i、53a-53f和54a-54d所述的杆定心叉对接来解释杆轮廓。在一些实施例中，该采集系统的计算基于当已知直径的杆与已知几何形状的叉完全接合时从叉的分叉到杆的横截面中心点的计算距离。例如，图73a显示了本发明的7300，其包括根据一些实施例的位于工具轴7305的端部上的杆定心叉7315，其具有附接的跟踪 drf(未示出)、在点c 7310处的分叉并且与杆7311接合。在这种构造中，根据一些实施例，由于叉没有完全与杆接合(即，杆不与叉的两个侧壁都接近)，所以工具不触发采集系统来记录工具的坐标。指示叉与杆牢固接合的该触发机构可以通过多个一些实施例来实现，包括但不限于线性致动的tmsm、旋转致动的tmsm、穿过叉安装的电接触端子的杆的电传导、无线或有线电子通信、以及通过可见或红外光的光信号。
1002.图73b示出了根据本发明的一些实施方式的与表示为实施方式 7301的杆完全接合的图73a的叉。例如，图73b显示了根据一些实施例的在与杆7317完全接合的工具轴7305上的杆定心叉7315，使得叉 7315的两个内壁都接近杆表面。在一些实施例中，指示叉的分叉的点 c 7310相对于附接到工具的被跟踪的drf(未示出)是已知的。在一些实施例中，基于杆的已知直径和叉的几何形状，产生矢量v1 7319，以从c 7310指向杆的计算中心点c'7318，该中心点沿着平分叉的线定位。在一些实施例中，在解释了点c'7318相对于附接到装备有叉子的工具的被跟踪的drf的位置之后，如果适用，c'7318的坐标经历刚体变换以在装备有drf的端盖的坐标内表示。对于不涉及如先前关于图52a-52d、53a-53f和54a-54d所述的联接的端盖的一些实施例，杆坐标相对于照相机坐标或解剖参考标记(如果存在的话)来解释。
1003.本发明的一些实施方式涉及通过3d跟踪工具的组合记录杆植入物的轮廓的过程。例如，图74示出了根据本发明的一些实施例的在植入之前使用两个手持式跟踪工具来评估杆的轮廓的工作流程。根据一些实施方式的一些其它相关的其它附图(例如，用于评估棒轮廓的工具包括图48a-48c、49d、50d-50e、51h-51i、53c-53d和54c-54d)。此外，根据一些实施例，使用被跟踪的移动杂散标记作为触发的工具的其他附图和描述包括图63。
1004.本发明的一些实施方式涉及使用一个或多个具有基本刚性附接的被跟踪drf的3d被跟踪工具。该系统的一些实施方式涉及使用基本上刚性地附接到手术杆的一端的3d跟踪工具。图48a-c和49d中描述了一些示例性实施例。一些实施例涉及使用计算机系统可以检测为触发的3d跟踪工具和基本上刚性附接的tmsm经由各种通信信号(例如，图 49d和50d-50e)选择杆直径，如图63中所描绘的。
1005.一些实施方式涉及使用具有端部执行器的第二3d跟踪工具，该端部执行器与杆表面相符并且包含与3d跟踪工具的轴同轴的可按下轴。在一些实施例中，当3d跟踪工具被压靠在杆表面上时，可压下的尖端致动3d跟踪工具并且平移基本上刚性地附接到可压下轴的tmsm，该 tmsm向3d跟踪采集系统发信号通知杆正被接合。该系统的一些实施例涉及在活动/触发状态下使用该3d跟踪工具来跟踪棒的轮廓，并且同时对跟踪数据的每个离散点应用刚性变换以参考具有相对于3d跟踪采集系统的动态位置坐标和取向的3d跟踪端盖工具。
1006.该系统的一些实施例涉及杆，该杆附接到3d跟踪端盖工具，其中，将相对端插入穿过环形形状的物体可允许杆的横截面(平行于环形物体的进入路径)穿过。在这种情况下，根据一些实施例，3d跟踪的端盖行进的动态路径可以用于通过与导致3d跟踪的端盖的行进
路径的弯曲的约束的关联来计算杆的轮廓。在各种应用和形式中，该系统的一些示例性实施例至少在图48a-48c、49d、50d-50e、51h-51i、53c-53d 和54c-54d中示出。
1007.在一些实施例中，与工作流程7400相关的上述过程、方法或程序中的任一者可包含或用一个或一个以上步骤或过程来实现，例如7402、 7404、7406、7408、7410、7412、7414、7416、7418、7420、7422、 7424、7426、7428、7430、7432、7442、7443、7440、7438、7434和 7436。在一些实施例中，至少一个步骤可以包括判定步骤(例如，诸如步骤7404和7422)，其中一个或多个随后的步骤取决于状况、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流7400的步骤可以按所示的顺序进行。在一些实施例中，工作流7400的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流7400的一个或多个步骤。
1008.本发明的一些实施方式涉及通过3d跟踪工具和固定物体的组合来配准杆植入物的轮廓的过程。图75示出了根据本发明的一些实施例的使用一个手持式跟踪工具和一个基本上刚性固定的环来评估杆在植入之前的轮廓的工作流程7500。在一些实施例中，其它相关附图包括用于评估棒轮廓的工具(图48a-48c、50b-50c)、基于环的示踪工具(图 49a-49d)和类似的基于跟踪端盖的棒轮廓评估过程(例如，诸如图 74-75)。
1009.该系统的一些实施例涉及与图74中描述的过程类似的过程，其中，具有基本上刚性跟踪的drf的3d跟踪端盖工具被用于充当用于杆轮廓的跟踪坐标系参考。该系统的一些实施例包括将杆的相对端插入穿过固定在空间中的(并且允许杆的横截面平行于其进入路径)的环形物体以穿过。在一些实施例中，在这种情况下，通过与引起3d跟踪端盖的行进路径的弯曲的约束相关联，使用3d跟踪端盖工具行进的动态路径来计算杆的轮廓。
1010.一些实施例涉及使用一个或多个被附着到固定的环形对象的被跟踪的移动杂散标记(tmsm)，其中一个基于铰链的tmsm相对于固定的 tmsm被致动，以向3d跟踪采集系统指示何时杆正被插入通过其通道。一些示例实施例包括图49a-49d。
1011.一些实施例涉及将刚性变换应用于固定的超环面形状的对象的相对于3d跟踪的采集单元的位置和取向，并且将其位置变换成相对于3d跟踪的端帽工具的位置和取向。在图48a-48c和50b-50c中描述了在各种应用和形式中的一些实施例。
1012.在一些实施例中，与工作流7500相关的上述过程、方法或程序中的任一个可包括一个或多个步骤或过程或用一个或多个步骤或过程来实现，诸如7502、7504、7506、7508、7510、7512、7514、7516、7518、 7520、7522、7524、7526、7528、7530、7532、7534、7536、7538、 7540、7542、7544、7546、7548、7550。在一些实施例中，至少一个步骤可以包括判定步骤(例如，诸如步骤7504或7532)，其中一个或多个随后的步骤取决于状态、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流7500的步骤可以按所示顺序进行。在一些实施例中，工作流7500的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流7500的一个或多个步骤。
1013.本发明的一些实施方式涉及在杆已被植入脊柱解剖结构中之后通过3d跟踪工具的组合来配准杆植入物的轮廓的过程。图76示出了根据本发明的一些实施例的用于评估植入后的棒的轮廓的工作流程 7600。在一些实施例中，其它相关的附图包括涉及3d跟踪工具的棒轮廓触发(图53a、53c-53d、54a-54d和73a-73b)和当棒被植入时的棒轮廓评估过程(图77a-77c)的那些。
1014.一些实施例涉及具有与3d跟踪工具的轴同轴的可压下轴的设计，其中可压下轴机
械地连接到tmsm，当tmsm相对于3d跟踪工具的末端执行器被致动时，tmsm能够向3d跟踪采集系统发信号通知杆正被跟踪。图53a和53c-53d中描述了该过程的实施例的一些例子。图 54a-54d和73a-73b中示出了用于感测3d-跟踪工具何时被压靠在杆表面上的一些实施例。
1015.一些实施例涉及使用所述杆感测、3d跟踪工具来在杆被植入时跟踪杆的轮廓，并且在该过程期间收集工具的3d位置和姿态。一些实施例涉及计算机系统拟合由其它外科植入物(例如，椎弓根螺钉头)引起的跟踪中的中断之间的线，以估计被植入的杆的完整轮廓。图77a-77c 描述了该系统的一些实施例。
1016.在一些实施例中，与工作流程7600相关的上述处理、方法或过程中的任一个可以包括诸如7602、7604、7606、7608、7610、7612、7614、 7620、7618、7616、7622和7624的一个或多个步骤或处理，或者可以利用这些步骤或处理来实现。在一些实施例中，工作流7600的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流7600 的一个或多个步骤。
1017.一些实施方式包括在将杆植入到手术部位内的郁金香头部之后，对通过评估杆轮廓而产生的数据进行解释，包括来自先前参照图 52a-52d、53a-53f、54a-54d、73a-73b和76描述的一些实施方式的任何数据。
1018.图77a显示了本发明，其包括根据一些实施方式的已经装备有椎弓根螺钉轴7745和植入到其郁金香状头7722中的杆7720的脊柱7711。当以这种方式植入手术部位内时，通过利用先前在图52-54中描述的一些实施例，可以评估该杆的轮廓。图77b显示了本发明的一些实施方式，其包括植入杆和前面关于图77a所述的周围元件，以及使用前面关于图52a-52d、53a-53f和54a-54d所述的植入后杆轮廓评估装置 7780与植入杆的坐标连接并跟踪植入杆的坐标，从而记录激活的装置 7728的坐标，同时丢弃无效的坐标7782(例如，在阻碍植入杆的路径的椎弓根螺钉7745上的跟踪探针)。轮廓评估装置被设计成仅在装置与杆完全接合时才触发，因此当装置从杆移除以在路径阻碍硬件周围导航时，不触发采集系统记录其坐标。前面已经参照图73和76描述了描述采集过程和基于评估装置的坐标解释植入杆的坐标的一些实施例。此外，图77c显示了本发明的一些实施例，用于解释用前面在图 77a-b中描述的装置从植入杆的轮廓评估获得的数据，该数据包括表示来自主动触发评估装置7790的杆轮廓的绘制坐标和基于记录的杆数据点的解释的重建杆轮廓7792。在一些实施例中，该重构轮廓通过由记录的杆坐标的输入定义的样条产生。产生这种重建的视杆的一些实施例包括但不限于应用于记录的视杆坐标的可变阶多项式拟合和平滑滤波器。
1019.本发明的一些实施例涉及将脊柱杆的配准的3d轮廓的覆盖图投影到显示监视器上的患者成像上并允许用户交互式地放置和调节杆覆盖图的位置的过程。例如，图78示出了根据本发明的一些实施例的用于交互式用户放置配准杆作为显示监视器上的患者图像上的覆盖图的工作流程7800。一些其它相关附图和描述包括根据一些实施例的图 74-76(用于在植入之前和植入之后评估杆轮廓的过程)和图87f-87g (用于配准的杆轮廓在患者成像上的交互叠加)。
1020.本发明的一些实施方式涉及保持基本刚性地附接至先前记录的杆轮廓的3d跟踪端盖工具的使用。本发明的一些实施例涉及用户通过将 3d跟踪的端盖工具与配准杆在显示监视器处指向来确认叠加交互的坐标，并且当3d跟踪的端盖工具的取向与以用户在显示监视器上操纵的直观方式映射叠加的上/下和左/右运动匹配时经由tmsm触发。
1021.一些实施例涉及用户经由3d跟踪的端盖工具沿着工具的相对于显示监视器的取向的预选定取向的移动来操纵杆的配准轮廓的2d投影。一些实施例涉及以物理单位(例如，毫米)缩放患者术前或术中成像并且使得能够精确缩放经配准的杆轮廓的叠加。一些进一步的实施例涉及用户能够在图像上选择两个或多个点，杆轮廓覆盖图应当与这些点相交，并且用户能够操纵其轮廓位置和取向以满足这些点相交约束。在图74-76中描述了本发明的实施例在各种应用和形式中的一些示例，其中在图87f-87g中描述了在显示监视器上杆轮廓与患者成像的交互式重叠。
1022.在一些实施例中，与工作流7800相关的任何上述过程、方法或程序可以包括一个或多个步骤或过程，或利用一个或多个步骤或过程来实现，诸如7802、7804、7806、7808、7810、7812、7814、7816、7822、 7828、7830、7832、7834、7836、7838、7818、7820、7826、7824、 7844、7840、7846、7848、7842和7850。在一些实施例中，工作流 7800的任何步骤可以不按所示的顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流7800的一个或多个步骤。
1023.图79a-79g涉及本发明的一些实施例，其包括解释和计算跟踪杆弯曲装置的过程，如先前关于图55d-55i、56a-56d和56f所述，与已经经由先前关于图49d、50e和51h-51i所述的一些实施例使其轮廓先前配准的杆对接，并且根据一些实施例，使得能够基于来自跟踪杆弯曲器的采集系统输入解释和计算杆的新轮廓，该采集系统输入与先前配准的杆坐标有关，该先前配准的杆坐标与固定有杆的配备有跟踪 drf的端盖有关。
1024.图79a显示了本发明的一些实施例，其包括具有已知直径的杆 7900的预先记录的轮廓的坐标，该坐标投影到杆弯曲工具的2d平面上，该平面由根据一些实施例的杆弯曲器上的三个杆接口点的中间限定。图79b显示了根据本发明的一些实施例的杆轮廓7900，其包括先前关于图79a所述的先前记录的杆轮廓7900，以及杆弯曲器的左外辊子7904、中心杆轮廓修整表面7906和右外辊子7905的相对位置。如一些实施例中所示，弯曲器的三个杆接口部件与杆接合，通过与先前记录的杆轮廓相切地显示来表示。
1025.图79c显示了本发明的一些实施例，包括分成三个段的先前记录的棒坐标：左侧未接合杆段7901、弯折器接合段7903和右侧未接合段7902。另外，一些实施例包括将中心杆轮廓表面连接到左外辊7920 和右外辊7922的线，由这些线可计算它们7924之间的角度。在一些实施例中，当弯曲器与直杆接合时，该角度将为最小，与当弯曲器将最大曲率施加到杆时相反，该基准角度将为最大。
1026.图79d显示了本发明的一些实施例，其中，杆弯曲器的手柄接近在预先对准的杆中引起弯曲，使得在关于图79c所述的滚子间向量 (7920,7922)之间的角度7952增加。在一些实施例中，根据已知的被跟踪的弯曲机的当前弯曲配置、弯曲机的已知几何形状和已知的杆直径，采集系统软件然后通过求解每个杆界面表面之间的切线来计算左外辊7948、中心轮廓表面7951和右外辊7953上的杆接触点(显示为实心圆)。
1027.图79e显示了本发明的一些实施例，其中，先前关于图79d计算和描述的杆接触点用作用于限定连接它们中的每一个的样条的约束，并且产生杆轮廓7903a的新计算的弯曲机接合的段，并且基于样条的路径长度(当弯曲机处于弯曲构造时，其比直的构造更长)，更新的杆的未接合的左段7901b和右段7902b被解释。进一步地。图79f显示了本发明的一些实施例，其涉及通过进行刚性体转变以平移和旋转两者，从而切向地接近棒的花键产生的弯曲件接合的轮廓，来切向地再接近棒轮廓的未接合的左段7971和右段7972，如前面关于图
79e所述。
1028.图79g显示了本发明的一些实施例，其中利用前面关于图79a-79f 所述的内容来产生在用跟踪的弯折器弯折之后杆的轮廓7999的更新的投影坐标，并与弯折之前的3d轮廓坐标结合，以计算和更新记录的杆的3d曲率。先前关于图79a-79g描述的一些实施例可以应用于在与先前在图55d-55i、56a-56d和56f中描述的跟踪的杆弯曲机对接时计算和更新预先记录的杆轮廓。
1029.本发明的一些实施例涉及跟踪在植入杆之前正在轮廓化为新形状的配准杆的动态轮廓的过程。例如，图80示出了根据本发明的一些实施例的用于在植入之前手动弯曲杆的工作流程，其中实时反馈杆的动态轮廓。在一些实施例中，其它相关的附图和描述可以包括图55a-55i、 56a-56f(用于弯曲已记录的棒并跟踪其轮廓的变化的装置)、图 79a-79g(用于计算已记录的棒轮廓的棒弯曲)、图87a-87g、88a-88f (用于显示已记录的棒轮廓的棒弯曲反馈)和图74-76(用于在植入之前和之后评估棒的轮廓的过程)。在一些实施例中，工作流程80可以包括步骤8002、8004、8006、8008、8010、8014、8016、8018、8020、 8022、8024、8026、8028、8030、8032、8034、8036、8040、8044、8038、8042和8046。
1030.本发明的一些实施例涉及跟踪已配准棒轮廓的动态变化，所述已配准棒轮廓已经保持刚性固定到具有联接的跟踪drf的3d跟踪端盖工具。本发明的一些实施例涉及用于预先对准杆的过程，图74-76中描述了一些例子。
1031.该系统的一些实施例涉及使用可移动的3d跟踪杆弯曲器和tmsm，tmsm基本上刚性地附接到配准杆的与附接到杆的3d跟踪端盖工具的端部相对的端部。一些实施例解释3d跟踪的弯棒机的弯曲点的手柄之间的角度、弯棒机沿着棒的轮廓的位置、以及弯棒机相对于3d跟踪的端盖工具相对于3d跟踪采集系统的取向，以基于棒的偏转的段计算配准的棒的近似新的轮廓。根据一些实施例，在图79a-79g中描述了该算法计算过程的一个示例。图55a-55i、56a-56f中描述了能够评估、操纵和更新所记录的杆的轮廓的系统的一些实施例和排列。该系统的一些实施例包括配准棒的交互式定量反馈显示、处于其相对于3d跟踪端盖工具的活动的相对位置和取向的3d跟踪棒弯曲器的叠加。一些实施例在图87a-87g和88a-88f中描述。
1032.在一些实施例中，与工作流8000有关的以上过程、方法或程序中的任一个可以包括或利用诸如8002、8004、8006、8008、8010、8014、 8016、8018、8020、8022、8024、8026、8028、8030、8032、8034、 8036、8040、8044、8038、8042和8046的步骤或过程中的一个或多个来实现。在一些实施例中，工作流8000的任何步骤可以不按所示的顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流8000的一个或多个步骤。
1033.本发明的一些实施例涉及跟踪在植入杆之前正在轮廓化为新形状的配准杆的动态轮廓并基于手术计划输入提供定向软件交互反馈的过程。例如，图81示出了根据本发明的一些实施例的工作流程8100，其用于在植入之前利用定向软件输入来手动弯曲杆，以将动态杆轮廓的投影叠加在术中x射线图像上。一些其它相关附图包括根据一些实施例的图80(例如，用于手动弯曲配准的棒轮廓并输出调整后的形状的过程)和图88a-88f(用于显示配准的棒轮廓的棒弯曲反馈)。
1034.该系统的一些实施例涉及定向软件反馈，其帮助使用者确定弯棒机必须沿着棒轮廓放置在何处、相对于3d跟踪端盖工具的定向以及 3d跟踪弯棒机必须以多大的弯曲角度
将轮廓力和形状施加到对准的棒轮廓。该系统的一些实施例包括对准的棒的轮廓描绘过程和棒弯曲器在空间中相对于对准的棒轮廓的位置和取向的投影的实时反馈。该系统的一些实施例包括交互式反馈显示器，该交互式反馈显示器描绘相对于3d跟踪的杆弯曲器的手柄之间的角度正在发生的弯曲量，以及用户应当在该位置和取向处弯曲杆轮廓多少，以产生最佳地匹配用于手术的手术计划目标的杆的最佳的、最终的新轮廓。
1035.在图88a-88f中描述了各种应用和形式的一些实施例的一些例子，包括动态杆轮廓绘制过程的基于软件的交互式显示。
1036.在一些实施例中，与工作流程8100相关的上述过程、方法或程序中的任一个可包括一个或多个步骤或过程，或用一个或多个步骤或过程来实现，诸如8102、8104、8106、8108、8110、8112、8114、8116、 8118、8120、8122、8124、8126、8128、8130、8132、8134、8136、 8138、8140、8142。在一些实施例中，工作流8100的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流8100的步骤中的一个或多个。
1037.一些实施例包括具有触发能力的被跟踪的探头，如先前关于图 10a-10g和15a-15c所描述的，可以经由该图中所描述的校准过程结合下面参考图83详细描述的计算而被用作具有未跟踪的显示监视器的用户接口设备。
1038.图82a显示了本发明的一些实施方式，其中，非跟踪显示监视器 8210传送校准指令8205，并且在显示监视器上显示校准标记8230，以引导持有具有触发能力8240的3d跟踪探头的用户，通过将探针尖端及其计算的轨迹线8245顺序地定向到显示监视器上的每个指示标记(如所示的定向到中心标记)，来将探头校准到屏幕尺寸以及相对于 3d跟踪照相机的空间位置。在一些实施例中，解释该校准过程的工作流程在下面参考图83详细描述，一些实施例包括使用具有触发能力的被跟踪的探头，以作为激光指示器模拟物与被跟踪的监视器对接，如下面参考图84a-84b详细描述的，并且其它实施例涉及使用具有触发能力的被跟踪的探头来创建用户定义的轨迹板模拟与未被跟踪的显示监视器对接，如下面参考图85详细描述的。此外，图82b显示先前关于图82a描述的本发明的5，其中根据一些实施例，被跟踪探针的计算轨迹线8247指向显示监视器上的左上校准标记。
1039.本发明的一些实施方式涉及使用具有附加的3d跟踪触发器的3d 跟踪工具与显示监视器交互并使用该工具作为选择光标的过程。例如，图83示出了根据本发明的一些实施例的利用配备触发器的探针作为用于具有非跟踪显示器的用户界面系统的激光指示器模拟的工作流程。根据一些实施例，一些其他相关附图可以包括图82a-82b(用于具有显示监视器的配备有触发器的工具的交互式显示)、图15a-15c(用于可以用于交互式显示光标控制的配备有触发器的3d跟踪工具)以及图 63(用于使用被跟踪的移动杂散标记tmsm作为到被跟踪的3d工具的切换附件的过程)。
1040.该系统的一些实施例涉及使用具有耦合的被跟踪drf的3d跟踪工具以及机械链接的tmsm，其可以用作工具相对于3d跟踪采集系统的位置、取向和状态的基于软件的输入。图63中描绘了一些实施例。
1041.一些实施例涉及3d跟踪工具指向显示监视器的不同位置处的一个或多个标记，并且一旦用户确信3d跟踪工具的轴被最适当地对准以用于将虚拟射线指向屏幕上显示的一个或多个标记，就在每个点发信号通知选择。图15a-15c中描绘了各种形式和使用状态的3d跟踪工具的一些示例实施例。此外，一些实施例涉及通过计算由3d跟踪工具在这些配准的
标记点的耦合位置和取向形成的线，确定3d跟踪工具在显示监视器上的配准的标记点之间的移动、位置和取向的映射。一些实施例还涉及使用显示监视器的尺寸和像素分辨率来提供3d跟踪工具相对于显示监视器的运动的更适当的映射。此外，系统的一些实施方式使得用户能够将3d跟踪工具用作虚拟光标和输入选择工具，用于由显示监视器可视化的软件系统。图82a-82b中描述了各种应用和形式的一些实施例。
1042.在一些实施方案中，与工作流程8300相关的上述过程、方法或程序中的任一个可包括步骤或过程8302、8304、8306、8308、8310、8312、 8314、8316、8318、8320、8322、8324、8326、8328、8330、8334、 8336、8338中的一个或多个或用其完成。在一些实施例中，这些步骤中的至少一个步骤可包括决策步骤(例如，8318或8328)，其中一个或多个后续步骤取决于状况、决策、状态、或其他条件。在一些实施例中，工作流8300的步骤可以按所示的顺序进行。在一些实施例中，工作流8300的任何步骤可以不按所示的顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流8300的一个或多个步骤。
1043.本发明的一些实施方式涉及使用具有附接的3d跟踪触发器的3d 跟踪工具与显示监视器交互并使用该工具作为选择光标的过程，同时显示监视器具有耦合的3d跟踪drf。例如，图84a-84b示出了根据本发明的一些实施例的利用配备触发器的探针作为用于与3d跟踪显示监视器的用户接口的激光指示器模拟的工作流程。一些其它相关附图包括根据一些实施例的图82a-82b(具有显示监视器的配备有触发器的工具的交互式显示)、图15a-15c(用于可以用于交互式显示光标控制的配备有触发器的3d跟踪工具)、图63(使用tmsm作为到3d跟踪工具的切换附连的过程)和图83(使用3d跟踪工具作为界面显示监视器光标的过程)。该系统的一些实施例涉及图83所做的处理和引用。
1044.该系统的一些实施例涉及将3d跟踪的drf基本上刚性地附接到将用于交互式软件目的显示监视器。此外，该系统的一些实施例涉及使用配备有drf的显示监视器作为3d跟踪采集系统的跟踪体积中的参考工具。一些实施例涉及图83中概述的过程，其描述了用于根据配备有扳机的3d跟踪工具的移动、位置和取向来校准显示监视器的尺寸的过程的示例。图82a-82b中描述了该系统的一些实施例。
1045.具体参考图84b，该系统的一些实施例依赖于图84a中描述的过程。该系统的一些实施例利用图83和63中描述的过程。该系统的一些实施例涉及将3d跟踪的drf基本上刚性地附接到将用于交互式软件目的的显示监视器。此外，该系统的一些实施例涉及相对于3d跟踪采集系统的3d跟踪的、配备触发器的工具(例如，图15a-15c) 的相对位置和取向的算法计算，以计算适当的射线相交3d跟踪工具的探针轴方向和显示监视器的方向。一些实施例涉及使用显示监视器的尺寸和像素分辨率来提供3d跟踪工具相对于显示监视器的运动的更适当的映射。图82a-82b中描述了包括将drf附着到显示监视器的一些实施例。
1046.在一些实施例中，与工作流8400相关的以上过程、方法或程序中的任一者可包含步骤或过程8402、8404、8406、8408、8410、8412、 8414、8416、8418、8420、8422、8424、8426、8428、8430、8452、 8454、8456、8458、8464、8466、8468、8470、8462和8460中的一或多者或用其完成。在一些实施例中，至少一个步骤可以包括判定步骤(例如，诸如步骤8402)，其中一个或多个随后的步骤取决于状态、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流8400的步骤可以按所示顺序进行。在一些实施例中，工作流8400的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流8400的一个或多个步骤。
1047.本发明的一些实施方式涉及使用具有附接的3d跟踪触发器的3d 跟踪工具来与显示监视器交互并且经由非跟踪表面的校准将该工具用作选择光标的过程。例如，图85示出了根据本发明的一些实施例的工作流8500，其利用配备触发器的探头来充当用于经由用户定义的轨迹板模拟进行的非跟踪显示的接口设备。一些其它相关附图包括图63 (使用被跟踪的移动杂散标记(tmsm)作为到3d跟踪工具的切换附件的过程)、图83(使用3d跟踪工具作为界面显示监视器光标的过程)、图15a-15c(可以用于交互式显示光标控制的配备触发器的3d跟踪工具)以及图82a-82b(具有显示监视器的配备触发器的工具的交互式显示)。例如，该系统的一些实施例利用图63和83中描述的过程。一些实施例涉及3d跟踪工具指向显示监视器的不同位置处的一个或多个标记，并且一旦用户确信3d跟踪工具的轴被最适当地对准以将虚拟射线指向屏幕上显示的标记，则在每个点用信号通知选择。图15a-15c 中描绘了各种形式和使用状态的3d跟踪工具的一些示例实施例。
1048.一些实施例涉及使用3d跟踪工具来跟踪刚性的非跟踪对象的边界，或者在刚性的非跟踪对象的边界表面上配准多个离散点，以便配准其边界尺寸和框架相对于3d跟踪采集系统的取向。此外，一些实施例涉及使用显示监视器的尺寸和像素分辨率来提供3d跟踪工具相对于显示监视器的运动的更适当的映射。一些实施例涉及计算配准的刚性、非跟踪对象尺寸和取向与显示监视器的尺寸之间的映射。一些实施例基于3d跟踪的工具末端执行器在刚性的、非跟踪的、配准的对象表面上在其边界内的位置，算法地计算光标在显示监视器上的交互放置。图82a-82b和83中描述了各种应用和形式的一些实施例。
1049.在一些实施例中，与工作流8500相关的上述过程、方法或程序中的任一个可包括步骤或过程8502、8504、8506、8508、8510、8512、 8514、8516、8518、8520、8522、8524、8526、8528和8530中的一个或多个，或者利用这些步骤或过程中的一个或多个来实现。在一些实施例中，工作流8500的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流8500的一个或多个步骤。
1050.本文所述系统的一些实施例可产生输出显示，用于用先前至少关于图62a-62d和65a-65e、66a-66b和67-69描述的本发明的一些实施例执行的对准评估。
1051.图86a显示了本发明的一些实施例，其包括计算的脊柱对准参数的图8600，以及显示在每个参数之下的根据对准评估计算的它们的当前值。一些实施例包括这些显示器和/或它们的量化值，其基于与预定手术目标的接近度改变颜色，使得用户能够可视化并且关注离预定范围最远的参数。一些实施例包括用户查看先前采集的评估和动态响应的脊柱绘图的能力，这些脊柱绘图改变其轮廓以准确地表示其最近测量的值。在一些实施例中，所示和所述的显示可以应用于脊柱的两个区域之间或者一个解剖区域与脊柱或骨盆之间的任何测量值。在一些实施例中，如先前所述，先前描述了用于生成这些参数的数据采集和解释过程。
1052.图86b显示了本发明的一些实施方案，其是在矢状面8650a和冠状面8650b中的患者图像的输出显示，具有移除任何软件叠加的选项。此外，图86c显示了本发明的一些实施例，其包括具有表示基于手术中评估的患者当前脊柱对准的患者脊柱解剖结构的矢状和冠状叠加 (分别为8651a，8651b)的矢状和冠状患者图像。在一些实施例中，为了生成这些叠加，使用先前采集的患者图像的手动或自动分割来分离脊柱的元件，然后将脊柱的元件锚定在前一图像的参考点处，然后旋转并扭曲以提供测量对准的定性表示。在一些实施例中，
在患者图像上显示表示脊柱轮廓的线的覆盖图，而不是动态修改的分割图像的覆盖图。在一些实施方式中，该曲线可以具有或不具有离散的脊椎节段指示，并且用户能够切换先前采集的跟踪轮廓评估的开和关。
1053.图86d显示了本发明的一些实施方式，其是由分立的椎骨表示的测量的脊柱对准参数的输出显示8675，分立的椎骨既单独地平移又旋转以与测量的脊柱对准切向地对准。以此方式，输出可动态地调整到局部测量，例如腰部脊柱前凸，展示为从10度8678到30度8681，其包含更改输出显示器内的相关端板之间的对准。一些实施例还包括在冠状平面(未示出)和3d透视图中示出的这种动态显示。一些实施例的另一部分是相对于输出图像的离散脊椎节段标签8683的显示。
1054.一些实施例包括具有预先记录的轮廓的杆，该杆固定到被跟踪的配备有drf的端盖，并与根据本发明的一些实施例的被跟踪的杆弯曲器相互作用。例如，图87a显示了先前关于图55d-55i、56a-d和56f 描述的本发明的一些实施例，包括具有先前配准的轮廓的杆8715，其固定到装备有跟踪drf的端盖8710并与跟踪杆弯曲器8720相互作用。
1055.图87b显示了本发明的一些实施例，其包括：配准的杆轮廓8735 的矢状投影、指示相对于配准的杆轮廓的被跟踪的杆弯曲器8755的当前矢状位置(如参照端盖drf轴)的显示、以及用于解剖轴以便于用户解释的标签8717。在一些实施例中，用户能够使杆弯曲器相对于杆的 2d解剖投影位于何处可视化，从而允许改进对复杂杆轮廓的解释以及相对于患者成像的解释，如下面参考图87f-87g所述。应当注意，在利用本发明的一些实施例之前进行的棒轮廓配准过程在上面关于图 47a-47b、51a-51g、73a-73b和74-75进行了描述。
1056.图87c显示了本发明的一些实施例，包括：已配准棒轮廓8765的冠状投影、指示相对于已配准棒轮廓的被跟踪棒弯曲机8760的当前冠状位置的显示，如参照端盖drf轴、以及用于解剖轴以便于用户解释的标签8723。在一些实施例中，杆弯曲器的位置显示为弯曲器在显示平面上的投影。在一些实施例中，如该图中所示，杆弯曲器定位成与其接合的杆的区段和冠状平面两者正交，如该投影中的窄矩形所示。当折弯机在显示平面内弯曲时，根据一些实施例，它如图87b所示的那样显示。
1057.图87d显示了本发明的一些实施例，其显示了弯曲部中心杆轮廓表面8730相对于杆8725的横截面视图的位置，带有解剖学轴线8727 的标记。一些实施例允许解释被跟踪的弯杆器的接口部件在绕杆的每个段的长轴旋转时的位置。
1058.图87e显示了本发明的一些实施例，其显示了配准的杆轮廓8735 的矢状投影，并且除了解剖轴的标记8733之外，还从上杆端点8740 和下杆端点8745产生正交线，以及它们之间的计算角度8750。在一些实施例中，用户可以修改和选择杆上的离散位置，在这些离散位置之间将画出正交线并计算角度。在一些实施例中，棒和正交线之间的对应测量结果可以被投影到冠状平面上。另外，在一些实施例中，这些投影和测量的角度可以在植入之前和之后评估杆轮廓之后执行，并且不需要必须与跟踪的弯曲机接口来这样做。
1059.图87f根据一些实施例显示了矢状患者图像8775，其具有已配准棒轮廓8777的叠加以及被跟踪棒弯曲机8779相对于先前配准棒的位置的叠加显示。对准杆轮廓的放置位置可通过前面参照图78所述的一些实施例来实现。
1060.图87g显示了根据一些实施例的利用已配准棒轮廓8783的叠加以及被跟踪的棒弯曲器8785相对于先前配准的棒的位置的叠加显示而为操作计划8781而调整的矢状患者图
像。可以通过先前关于图78描述的一些实施例来实现配准杆的轮廓在该调整后的患者图像上的放置位置。在一些实施例中，通过将对准的杆轮廓覆盖在被调节以模拟手术目标的图像上，杆的轮廓可以利用实时显示反馈调节到这样一个点，在该点处杆的轮廓覆盖在调节的患者图像上，使得杆的轮廓位于将在术后图像上的位置，固定到植入的椎弓根螺钉的郁金香状头部。
1061.图87h显示了本发明的一些实施例，其中，在显示监视器上的弯杆器的位置用箭头8786表示，而杆用单色实线8787表示。
1062.图87i显示了本发明的一些实施例，其中，将弯棒机在显示监视器上的位置表示为箭头8786，并且与弯棒机接合的棒段的颜色8789 不同于未与弯棒机8788接合的棒段的颜色，如前面关于图79所述。在一些实施例中，不是颜色的变化，杆的接合段可以通过线的笔划粗细的变化或从虚线变为实线而与杆的未接合段区分开来。
1063.图87j显示了本发明的一些实施例，其中，将弯杆器在显示监视器上的位置表示为手动弯杆器的轮廓，手柄和杆接口区域的轮廓8795 基于手柄彼此的当前方位使显示适应。在一些实施例中，在该图中，其显示为手柄完全打开(即，在它们之间的最大角度处)以适应与直杆 8793的接口连接。
1064.图87k显示了本发明的一些实施例，其中，将在显示监视器上的弯棒机的位置表示为手动弯棒机的轮廓，手柄和杆接口区域的轮廓 8796根据手柄彼此的当前方位使显示适应。在一些实施方案中，在该图中，其显示为手柄完全闭合(即，在它们之间的最小角度处)并且因此与杆8794的弯曲区域交界。
1065.图87l显示了本发明的一些实施例，其中，杆弯曲器在显示监视器上的位置表示为三个实心圆，以表示左外辊子8789、中心杆轮廓表面8790和与直杆8787接合的右外辊子8791。此外，图87m显示了本发明的一些实施例，其中，杆弯曲器在显示监视器上的位置表示为三个填充的圆，它们具有轮廓8792，以表示与直杆8787接合的左外辊子8789、中心杆轮廓表面8790和右外辊子8791。
1066.一些实施例包括显示监视器接口，以允许先前配准的杆的软件指导的弯曲，该先前配准的杆基本上刚性地固定到被跟踪的配备有drf 的端盖，并且与被跟踪的杆弯曲器接口，如先前关于图87a-87m所述。一些实施例实现了指导用户在何处以及如何利用跟踪的杆弯曲器弯曲杆以使杆的最终轮廓匹配预设输入的机构。在一些实施例中，这些预设输入以变化的形式体现，并且可以基于术前成像、术前规划、预设测量输入和术中对准测量等。先前参考图80-81描述了与一些实施例相关联的工作流程。
1067.一些实施例包括记录的杆轮廓的矢状投影、相对于记录的杆轮廓的弯杆器的当前位置的显示、用户应当放置弯杆器的软件指令的位置的显示、以及根据本发明的一些实施例的解剖轴标签。
1068.图88a显示了本发明的一些实施例，包括已配准的杆轮廓8801的矢状投影、相对于已配准的杆轮廓的杆弯折器8803的当前位置的显示、用户应当将杆弯折器8805放置到的软件指令的位置的显示、以及解剖学轴线标签8825。一些实施例允许视觉显示和反馈，其示出弯棒器相对于软件指示用户将弯棒器放置在杆上的位置的位置。在一些实施例中，折弯机的软件指令位置的外观通过颜色、线重或形状而改变，以便指示使用者何时成功地将折弯机的当前位置覆盖到折弯机相对于配准杆的软件指令位置上。
1069.图88b示出了根据本发明的一些实施例的应用于冠状面的图88a 的显示，具有配准的杆轮廓8807的冠状投影、当前弯折器位置相对于杆8809的冠状显示叠加图、弯折器放置位置的软件指令的弯折指示器 8811以及解剖轴标签8827。
1070.图88c示出了根据本发明的一些实施例的杆、杆弯曲器的中心轮廓表面的当前位置、软件指令的杆弯曲器的中心轮廓表面应被放置的位置、以及解剖轴标记的横截面显示。示出了根据一些实施例的杆 8813的横截面显示、弯曲器8815的当前取向、弯曲器放置位置8817 的软件指令指示器、解剖轴标签8829。
1071.图88d表示本发明的一些实施例，包括弯曲件手柄8852的当前相对位置的显示表示，该位置直接与在已知直径的杆上引起的弯曲程度相关。在一些实施例中，手柄之间的角度是自适应的，并且基于所检测到的被跟踪的弯棒机的构造而改变。此外，图88e表示了根据本发明的一些实施例的弯管器手柄8854的软件指令的相对位置的显示表示，该相对位置与在已知直径的杆上引起的弯曲程度直接相关。在一些实施例中，弯曲者的手柄8854的软件指令的相对位置的显示表示与在已知直径的杆上引起的弯曲程度直接相关。在一些实施例中，在其最大弯曲状态(即，手柄之间的最小角度)下显示弯棒机，并且一旦弯棒机如图88a-88b中所述地放置在沿着棒的长度的指示位置，并且一旦弯棒机如图88c中所述地相对于棒的横截面成直角定位，则弯棒机的手柄的可实现的运动范围内的任何角度都可以显示为软件指示的弯曲程度，以便用户进行匹配。
1072.图88f表示本发明的一些实施例，其包括角度规8866的显示表示，其中除了软件指令的指示器8864之外，还示出了被跟踪的杆弯曲器的手柄8862之间的当前角度，该指示器指示在先前记录的杆和被跟踪的杆弯曲器之间的接合点处需要什么角度。在一些实施例中，用户能够观察当手柄彼此靠近或远离时所跟踪的折弯机的当前弯曲角度的变化。在一些实施例中，用户调整手柄之间的角度，直到当前角度指示符叠加在软件指令的角度指示符上，在该点处，用户界面显示实现输入到系统的期望杆轮廓所需的下一个弯曲位置。
1073.在一些实施例中，任何系统和软件可与杆切割器一起应用，以指示用户在哪里切割如上所述的杆。本发明的一些实施例还包括被跟踪的杆切割装置相对于仍与被跟踪的装备有drf的端盖联接的先前对准的杆的位置的指示。在本发明的一些实施例中，包括相对于先前记录的杆实时跟踪切割器，以及相对于杆软件指令地放置切割装置。
1074.本发明的一些实施例涉及交互地提供如何操纵和定位可调节的脊柱体模以近似在该模型的成像中可用的取向和关系的指令的过程。例如，图89示出了根据本发明的一些实施例的匹配可调节工作台脊柱模型以模拟来自患者特定成像的对准参数的工作流程。其它相关附图包括根据一些实施例的图90a-90d(台式脊柱模型的显示器和交互式可调节部件)。
1075.该系统的一些实施例涉及基于通过成像技术(例如，ct、mri、2d x 射线照片、超声波等)对解剖结构的可视化来注释台式脊柱模型的脊柱椎骨水平。此外，该系统的一些实施例涉及基本上刚性地附接可调节、增量测量的杆的布置，该杆既基本上刚性地固定脊柱模型在空间中的构造，又为用户提供定量反馈以解释每个多杆、可调节固定装置的位置。图90c中描绘了多杆、可调节的固定装置的一些实施例。
1076.一些实施例涉及多杠杆、可调节的固定装置与每个脊椎椎骨节段的刚性附接。一些实施例涉及将脊柱模型的选定节段附连成基本刚性地附连到多杠杆的可调节固定装置。
该系统的一些实施例涉及指示用户通过操纵一个或多个多杠杆、可调节的固定装置来调节脊柱的特定节段，以便以与解剖结构的构造匹配的方式来配置脊柱模型的构造，如在脊柱模型的成像配准中所可视化的那样。一些进一步的实施例涉及所产生的基于3d ct的变换重建或脊柱模型解剖结构的横截面可视化估计，因为脊柱模型解剖结构当前位于台面上，假设用户正确地遵循软件指导以调整特定构造的脊柱模型。
1077.在一些实施例中，与工作流8900相关的上述过程、方法或程序中的任何一个可以包括步骤或过程8902、8904、8906、8908、8910、8912、 8914、8916、8918、8920、8922、8924、8926、8928、8930、8932、 8934、8936中的一个或多个，或者可以利用这些步骤或过程中的一个或多个来实现。在一些实施例中，至少一个步骤可以包括判定步骤(例如，诸如步骤8918)，其中一个或多个随后的步骤取决于状态、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流8900的步骤可以以所示的顺序进行。在一些实施例中，工作流8900的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流8900的一个或多个步骤。
1078.一些实施例涉及患者图像，分析所述患者图像以指示其脊柱对准轮廓和参数以及输出如何定位耦合到脊柱的解剖模型的可调整座架的指令，以便模拟在患者图像中显示的脊柱对准参数。该装置的一些实施例包括将期望的离散对准参数值(例如，30度的腰部脊柱前凸)输入到软件，该软件然后输出关于如何定向可调节安装件以将解剖模型构造成具有输入参数的指令。该装置的一些实施例包括用户定位解剖模型，然后将可调节安装件的所有坐标输入到软件中，以便其然后输出与解剖模型的对准参数紧密匹配的患者图像。
1079.图90a示出了根据本发明的一些实施例的矢状和冠状患者图像，其中脊柱的矢状和冠状轮廓轨迹被覆盖，可调节安装件在解剖模型上的离散的软件指令的放置，以及用于那些可调节安装件中的每一个的坐标被定位在可调节基准面模型上的指令。在一些实施例中，矢状 9001和冠状9007患者图像被示出为具有脊柱的重叠的矢状9003和冠状9009轮廓迹线、可调节安装件(9005、9011)到解剖模型上的离散的软件指令的放置、以及用于那些可调节安装件中的每一个的坐标被定位在可调节工作台模型上的指令。根据一些实施例的软件描述在前面参照图89进行了描述。此外，图90b示出了根据本发明一些实施例的解剖模型安装分解组件。
1080.图90b显示了本发明的一些实施例，包括桌面基座9020、装备有距离指示器9024并与装备有距离指示器9028的交叉导轨9026连接的侧面导轨9022，并设计成与在其交叉导轨配合槽9038内的交叉导轨滑动件9034连接，该配合槽9038装备有用于与高度调节滑动件9032 配合的槽9039，该高度调节滑动件通过与解剖学脊柱模型(未示出)上的单个椎骨连接的紧固件9036与角度调节件9030配合。一些实施例允许将耦合的解剖模型(未示出)定位在台面底部上方的任何位置处。
1081.图90c显示了前面关于图90b描述的本发明的一些实施例，其处于组装形式，其中解剖模型接口表面9040更容易可视化。在所示的实施例中，该界面通过用于紧固件(未示出)的通孔实现，以基本上刚性地联接到解剖模型的椎体的前面。在一些实施例中，该界面包括球形接头，以允许解剖模型围绕接口点枢转。在一些实施方案中，通过夹持机构将紧固件固定到解剖模型上，以将插座预先安装在解剖模型的每个椎骨上，从而能够快速交换接口点。
1082.图90d显示了本发明的一些实施例，其中脊柱解剖模型9050以离散对准结构定位，
该离散对准结构具有前面关于图90b-90c所述的可调节安装件。在一些实施例中，基于软件指令的参数来定位每个安装件，所述参数包括：沿着侧轨的位置、沿着横轨的位置、距基座件的高度、距高度调节滑块的角度、以及它应当与之对接的椎骨高度。在一些实施例中，横梁是圆柱形的，允许基座件围绕横杆旋转。在一些实施例中，不是仅与选定的椎骨节段配合，而是每个椎骨配备有可调节的安装件，以允许以更高的精度匹配轮廓。
1083.一些实施例使得不同的类似探针的扩展能够被添加或交换到被跟踪或可跟踪drf，同时向采集软件指示哪个扩展当前被耦合，以及因此当跟踪相关联的drf时参考哪个工具定义文件。例如，一些实施例可以使得不同的探头状扩展能够被添加或交换到被跟踪或可跟踪drf (即，诸如可以被跟踪或能够被跟踪的drf)。此外，在一些实施例中，采集系统的采集软件可以接收关于当前连接哪个扩展名的数据，以及因此当跟踪相关drf时参考哪个工具定义文件。例如，图91a示出了非限制性组件9100，其具有带跟踪或可跟踪标记9101a的跟踪drf9101，并且包括作为选定的模块化工具尖端的接合的直的探针延伸部 (共同示出为探针延伸件9105)，该探针延伸部包括根据一些实施例的在接合时相对于drf 9101定位的相关联的唯一tmsm 9103。本发明的一些实施例涉及前面参照图15a-15c、46a-46g和100104描述的装置和系统，以及参照图63、64a-64b和113描述的过程。
1084.图91a示出了本发明的一些实施例，其包括具有配合延伸部的跟踪drf 9101，该配合延伸部包含配合槽，弹簧加载的tmsm 9103由于附接到唯一的探针延伸件9105的离散距离的突起9111(也参见图91b) 而在该配合槽中滑动。在一些实施例中，当在相对于跟踪的drf 9101 的预设位置检测到tmsm 9103时，采集系统配准耦合了哪个探针扩展尖端，并相应地更新drf 9101的工具定义文件。先前关于图63描述了检测tmsm 9103相对于drf 9101的运动的过程的一些实施例(参见用于模拟触发一个或多个tmsm相对于根据本发明的一些实施例的具有drf的被跟踪工具的检测的工作流程6300)。
1085.图91b示出了先前在图91a中描述的一些实施例的9110，其中探针延伸部9105与被跟踪的drf 9101未接合或脱离。在该图中，弹簧加载的tmsm 9107被固定到滑动插入物9109，该插入物没有被探针延伸物的独特的配合突出部9111压下，并且配合销9113和相关联的配合槽9115是可见的。此外，在一些实施例中，配合销9113可以通过弹簧加载的柱塞(未示出)牢固地紧固到配合槽9115内的drf 9101。
1086.图91c显示了前面关于图91a-91b所述的一些实施例的9120，并显示了将替代的探针延伸物9117与其自身独特的配合突起9119相耦合。在一些实施例中，与接合其它探针延伸件时相比，该结构和布置可以导致tmsm 9121相对于9101滑动到不同的位置。如图所示，在一些实施例中，探针延伸部9117包括弯曲的探针尖端9117a。在一些实施例中，当采集系统在相对于9101的该特定位置中检测到9107时，其可以根据具有所示弯曲探针尖端9117a的替代探针扩展9117来加载适当的工具定义文件。模块化探针扩展类型的一些实施例可以包括但不限于：直探头、弯曲探头和/或具有独特的配合特征的探头，所述配合特征用于与基准或另一附属装置、螺丝刀头、杆定心叉、环结构或其它闭环设计联接。
1087.本发明的一些实施例可以包括多个永久或半永久地耦合到一个 drf的探针扩展。此外，在一些实施例中，一个或多个tmsm可以被移动到相对于drf的离散位置，以将数据传送到采集系统，包括但不限于与正在利用哪个探针扩展以及因此应当加载哪个工具定义文件相关或相关联的数据。一些实施例包括与装备有tmsm的系统兼容的系统：应当注意，本发
明的一些实施例与先前参考图10a-10g和图15a-15c 描述的用于触发的装备有tmsm的探针兼容。在一些实施例中，采集系统可以区分各个杂散标记。
1088.一些实施例可以包括扩展上的一个或多个tsm：本发明的一些实施例可以包括具有一个或多个其自己的tsm的探针扩展，使得当扩展与drf接合时，一个或多个tsm处于预定位置。
1089.在本发明的一些进一步的实施例中，模块化探针扩展和drf之间的配合机构可以包括但不限于：直角回转的、带螺纹的、弹簧加载的卡扣臂，以及可缩回的弹簧柱塞。
1090.一些实施例涉及患者图像的生成和分析，其中，分析患者图像以指示其脊柱对准轮廓和参数。此外，在一些实施例中，可以分析图像以输出如何定位耦合到脊柱的解剖模型的可调节安装件的指令，以模仿在患者图像中显示的脊柱对准参数。该装置的一些实施例包括将期望的离散对准参数值(例如，30度的腰部脊柱前凸)输入到软件，该软件然后输出关于如何定向可调节安装件以将解剖模型构造成具有输入参数的指令。本发明的一些实施例包括用户定位解剖模型，然后将可调节安装件的一个或多个定位坐标(例如，侧轨位置、跨轨位置、高度、冠状角、矢状角等)输入到软件中，其中系统可输出与解剖模型的对准参数紧密匹配的患者图像。图110a-110b提供了使用一个或多个患者图像来定位模型以匹配一个或多个患者图像的过程的一些实施例的进一步细节。此外，本发明的一些实施例涉及关于图12和90a-90d描述的装置和系统，以及关于图89和110a-110b描述的过程。
1091.图92a示出了本发明的一些实施例的侧视图9200，类似于前面关于图90a-90d所描述和示出的。在这种情况下，侧视图9200包括通过一系列可调节组件定位成对齐构造的脊柱模型9201和骨盆9202。在一些实施例中，在脊柱(9201)的高度处，对于脊柱(9204、9214、9215、 9216、9217)的每个高度都有安装件，在一些实施例中仅示出了几个安装件。在一些实施方式中，这些安装件可以经由螺钉9203机械地联接至椎骨。在一些实施方式中，该连接机构可以以各种不同的方式实现，包括但不限于紧固件、和/或粘合表面、和/或内置在每个椎骨中的直接突起。在一些实施例中，图92a的侧视图9200示出了搁置在下侧导轨9213、基片9212、具有距离指示9211的顶侧导轨以及用于椎骨和骨盆固定架中的每一个的单独的横向导轨9210上的脊柱模型9201。在一些实施方式中，附接至每个横向导轨9210的可以是一个基座件 9209，一个滑动高度调整件9208适配在该基座件中，并且该基座件能够竖直地上下滑动。在一些实施例中，可以使用多种尺寸的可调节高度调节组件来实现不同程度的矢状曲率。在一些实施例中，冠状旋转件9207所位于的冠状角指示9219可以在冠状平面中旋转，并且可以附接至滑动高度调节件9208的顶部。
1092.在一些实施例中，被设计成与各个椎骨界面安装件(例如，t1椎骨界面安装件9204、9214、9215、9216、9217)配合的矢状旋转篮9205 可以附接到冠状旋转件9207的顶部，并且进一步地，能够在矢状平面中以由矢状角指示器9206指示的角度旋转。在一些实施方案中，模型的骨盆可以类似地安装，除了它由更刚性的骨盆冠状角度调整件9225 和它自己独特的骨盆接口安装件9218支撑。在一些实施例中，还包含被跟踪的drf 9220，其包括取向指示器9222和/或drf安装9221，使得模型具有从3d跟踪照相机建立的坐标系。此外，在一些实施例中，该drf 9220可以使模型能够被成像(例如，ct、x射线等)并且使其解剖界标融合在相机坐标中。在一些实施例中，为了使模型能够竖直站立，一个或多个底座脚9224可以与对应的底座旋转件9223对接并且与模型对接(在该图像中经由底座件9209示出)。在一些实
施方式中，该角度调节机构可以允许解剖模型的连续角度范围垂直站立，以表示和可视化站立的人的对准。
1093.图92b显示了来自图92a所示的侧视图9200的相对侧的侧视图 9230，并且提供了根据一些实施例的骨盆接口安装件9218、骨盆冠状角调整件9225和骨盆接口安装件9218的替代视角。根据本发明的一些实施例，该观察透视图还使得能够看到侧面高度指示器9231，这可以允许滑动高度调节片9208的离散高度设置。
1094.图92c显示图92a-92b的可供选择的透视图9235，包括根据本发明的一些实施方案的脊柱模型9201、骨盆模型9202、冠状旋转件9207、滑动高度调节件9208、基座件9209、横轨9210、顶侧轨9211、模型基片9212、冠状角指示9219和具有界面基座旋转件9223的基座足部 9224，在此显示为与模型基片9212界面连接。
1095.图92d显示了根据一些实施方式的图92a-92c的替代视图9236，其直立在底座脚9224和/或底座旋转件9223上。根据本发明的一些实施方式，该透视图提供了脊柱模型9201、骨盆模型9202、冠状旋转件 9207、滑动高度调节件9208、基座件9209、横轨9210、顶侧轨9211、模型基板9212、底侧轨9213、椎骨界面安装件(如l3脊椎节段所示) 9217、骨盆界面安装件9218、drf 9220、drf安装件9221和drf定向指示器9222的不同视角。
1096.图92e显示了一些实施方式的drf 9220、drf安装件9221、drf 取向指示器9222和drf安装件上的安装孔9238的更近的透视组装图 9237，以允许刚性联接到模型的基片和侧轨(未示出)。此外，图92f 显示了根据本发明的一些实施方式的drf 9220、drf安装件9221和 drf定向指示器9222的透视组装图。
1097.图92g显示了根据一些实施例的滑动高度调节件9208和配合基件 9209的更靠近的组装视图9240。在一些实施例中，滑动高度调节片 9208包含用于与冠状转动件(未示出)配合的安装孔9241、止动螺钉孔 9242、用于围绕基座片9209的外壁配合的侧延伸部9243、用于围绕螺钉滑动以实现高度调节的中心槽9244、以及用于高度止动件选择的侧螺钉孔9245。在一些实施例中，根据本发明的一些实施例，基座件 9209包含侧槽9246以适应围绕侧安装螺钉(未示出)的高度调节，和/ 或横轨容纳通道9247，和/或横轨止动螺钉孔9248，和/或前侧高度指示标记9249以允许用于配合的滑动高度调节件9208的高度设定的可视化。
1098.图92h显示了与图92g中所示不同的透视组件视图9250，允许滑动高度调节件9208的替代视图，该滑动高度调节件包含用于紧固件 (未示出)的中心狭槽9244和用于紧固件(未示出)的侧面高度止动孔 9245。根据本发明的一些实施例，还可看到基座件，示出了其容纳紧固件(未示出)的侧槽9246，以与滑动高度调整件9208的侧高度止动孔9245接合。
1099.图92i显示了与图92h所示不同的透视图9251，示出了根据本发明一些实施例的用于冠状旋转件的旋转轴的滑动高度调节件的安装孔 9241，以及用于冠状旋转件的止动螺钉孔9242。
1100.图92j显示了根据一些实施例的包括高度指示器标记9253的侧面高度指示器9231的更近的视图9252。在一些实施例中，该部件用于配合到基部部件(即，基部部件9209，未示出)的侧壁上，以读取配合的滑动高度调节部件的离散高度设置(例如，使用侧槽9246，未示出)。此外，图92k显示了与图92j中所示不同的侧面高度指示器9231的透视图9254，示出了根据一些实施例的高度指示器标记9253。
1101.图92l显示了根据一些实施方案的包含安装孔9256和要相对于配对的冠状旋转件(未示出)读取的冠状角指示标记9257的冠状角指示 9219(图92a)的更近的视图9255。图92m显示了与图92l中所示不同的冠状角指示物9219的透视图9258，示出了根据一些实施例的安装孔9256和冠状角指示物标记9257。
1102.图92n示出了根据一些实施例的包括安装孔9260、对准突起9261 和矢状角指示标记9262的矢状角指示9206的近视图9259。此外，图 92o显示了与图92n中所示不同的矢状角指示件9206的透视图9263，其包括根据一些实施例的安装孔9260。
1103.图92p显示了冠状旋转件9207的更近的视图9264，其显示了根据一些实施例的可以用于滑动冠状角止动紧固件(未示出)的弧形槽 9265。此外，示出了观察窗9266，其在一些实施例中可以用于使下面的冠状角指示物(未示出)上的角度标记可视化。此外，在一些实施例中，示出了可以用于附接到滑动高度调节片(未示出)的安装孔9267。此外，示出了支撑角撑板9268，并且在一些实施例中矢状角指示棒 9269可以用于读取匹配的矢状旋转篮(未示出)和矢状角指示(未示出) 的角设置。此外，根据一些实施例，矢状旋转止动螺钉孔9207和安装孔9271被示出并且可以被用于附接矢状旋转篮(未示出)。
1104.图92q显示了与图92p所示不同的冠状旋转件的透视图9272，其示出了根据一些实施例的冠状角狭槽9265、用于观察下面的冠状角标记的观察窗9266、矢状角指示棒9269、矢状旋转止动螺钉孔9270、安装孔9271和冠状角指示棒9273。在一些实施例中，根据一些实施例，冠状角指示条9273可以用来提供相对于下面的冠状角指示的参考点，如先前在图92m-92n中描述的。
1105.图92r显示了根据一些实施例的骨盆冠状角调节件的更近的视图 9274，其图示了用于与骨盆接口安装件(未示出)接口的安装孔9275、矢状旋转止动螺钉孔9276和侧支撑杆9277。
1106.图92s显示了与图92r所示不同的骨盆冠状角调节件的透视图 9278，并且示出了根据一些实施例的可以用作相对于配合的骨盆界面安装件(未示出)和矢状角指示器(未示出)的参考点的侧支撑杆9277 和矢状角指示器杆9279。
1107.图92t显示了根据一些实施例的骨盆接口安装件9218的更近的视图9279，其包含位于模型耻骨联合(未示出)侧面的伸展杆9280、用于冠状角度指示器的槽9281、用于与如先前在图92r和92s中描述的骨盆冠状角度调节件接口的安装孔9282，以及用于在调节安装件的矢状角度的同时容纳矢状旋转止动螺钉(未示出)的槽9283。此外，图92u 显示了与图92t中所示不同的骨盆接口安装件9218的透视图9284，其示出了根据一些实施例的用于容纳矢状旋转止动螺钉(未示出)同时调节安装件的矢状角的狭槽9283和用于联接到骨盆模型的安装孔 9285。
1108.图92v显示了根据一些实施例的矢状旋转篮9205的近视图9286，连同其用于与先前在图92p-92q中描述的冠状旋转件配合的安装孔 9287，以及用于容纳矢状旋转止动螺钉(未示出)同时调节篮的矢状角的狭槽9288。
1109.图92w显示了与图92v所示不同的矢状旋转篮9205的透视图9289，其图示了根据一些实施例的用于与先前在图92p-92q中描述的冠状旋转件(未示出)接合的安装孔9290。图92x显示了与图92v-92w所示不同的矢状旋转篮9205的透视图，其显示了根据一些实施例的用于紧固椎骨界面支架的安装孔9292。
1110.图92y示出了根据本发明一些实施方式的、用于如前文关于图 92a-92x所述的可调节仿真脊柱模型保持器的椎骨界面部件的前视图9293。如图所示，图92y显示了根据一些实施方式的具有安装延伸突起9294的椎骨界面安装座9214，该安装延伸突起被设计成滑入矢状旋转篮(未示出)(先前在图92v-92x中描述)。根据一些实施例，还示出了作为紧固件的安装孔9295，以将其固定到矢状旋转篮9205。
1111.图92z示出了根据本发明一些实施例的如前关于图92a-92y所述的用于可调节体模脊柱模型保持器的椎骨界面部件和矢状角调节部件的透视图9296。透视图9296提供了根据一些实施例的矢状旋转篮9205 和椎骨界面支架9214两者的更近的外观，包括其用于将紧固件固定到脊柱模型(未示出)的安装孔9297。
1112.图92aa显示了根据本发明一些实施方式的与前面参照图92a-92z 所述的仿真脊柱模型保持器基本刚性接合的可调节椎骨保持器的透视图9298。例如，图92aa显示了如先前在图92a-92d中所述的一些实施方式的更近的外观，显示了基本刚性地连接到椎骨界面支架9214 的脊柱模型9201，该支架固定到具有矢状角指示的矢状旋转篮9205。在一些实施例中，组件在搁置在滑动高度调节片9208上的冠状旋转片 9207上旋转，其中离散的高度设置能够从侧高度指示器9231读取。此外，在一些实施例中，该组件被安装在紧固到沿着顶部侧轨9211 滑动的横轨9210的基片9209上，并且被耦合到模型基片9212。该视图证明，在一些实施例中，用于调节椎骨的部件的组件可应用于与适应脊柱模型的期望端部轮廓所需的一样多的单独椎骨。
1113.图92ab显示了根据一些实施例的基座旋转件9223和基座支脚 9224的透视装配图9299。根据本发明的一些实施例，基座旋转件9223 被设计成与模型基座件(未示出)接合。此外，根据本发明的一些实施例，图92ac显示了与图92ab中所示不同的基座旋转件9223和基座支脚9224的透视(前)装配图9299a。
1114.图92ad示出了根据本发明的一些实施方式的如前关于图 92a-92ac所述的可调节人体模型脊柱夹持器的基部平台和横向导轨的前部组件视图9299b。例如，图92ad示出了根据一些实施例的具有狭槽9210a以容纳来自基座件(未示出)的紧固件和安装孔9210b以紧固到顶部侧轨9211的横轨9210。在一些实施方式中，顶侧导轨9211 包含狭槽9211a以适应叠置的横向导轨的滑动，以及包含安装孔9211b 以用于紧固到模型基片9212。此外，在一些实施方案中，模型基板9212 包含多个槽缝9212a以便适应这些叠加的横轨紧固件的滑动，并且包含多个拐角安装孔9212b以便允许紧固到上方的这些顶部侧轨和下方的这些下侧侧轨9213上。此外，在一些实施例中，下侧导轨可以包含加宽的槽9213a，以容纳用于滑动横向导轨的紧固件以及用于紧固紧固件的螺母(未示出)。此外，在一些实施例中，下侧导轨还包括用于紧固到模型基片9212、顶侧导轨9211、横向导轨9210和drf固定件(未示出)上的安装孔9213b，如前面图92e-92f中所述。
1115.本发明的一些实施例包括一种装置，该装置可用于评估具有一个或多个安装件的脊柱在手术中的柔性，该安装件可与植入的椎弓根螺钉基本刚性地连接，如前面关于图33a-33h、图34、图35a-35f和图 36a-36i所述。在一些实施例中，在基本上刚性地将两个工具中的每一个固定到单独的脊椎节段之后，脊椎可以通过直接推在身体表面上或间接地通过与工具的手柄相互作用以在工具接合到其上的脊椎节段之间建立运动范围来操纵。在一些实施例中，运动范围可在显示监视器上经由3d视图或在相关解剖平面上的2d投影显示给
用户，如先前关于图70所述。此外，在一些实施例中，在使用该工具将两个或多个脊椎节段调节到期望的相对定向之后，工具可锁定在一起以暂时将解剖结构保持在一构造中，同时杆插入到装有脊椎仪器的椎弓根螺钉以将脊椎保持在该轮廓中。本发明的一些实施例涉及关于图34、34a-34f、 35a-35f、36a-36i、37a-37g、39a-39f、40a-40c、41a-41d、42a-42k、 43a-43f、94a-94h、95a-95i、96a-96s、97a-97l、105a-105g和 106a-106f描述的装置和系统，以及关于图63、70、108a-108h、 111a-111c和113描述的过程。
1116.图93a示出了根据一些实施方式的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的后视图9300，该可调节椎弓根螺钉接口基部具有一个固定侧臂(9309b)和具有高度和角度调节的一个侧臂(示出为可调节侧臂9309a)。在一些实施方式中，9309a和9309b的组件可以是相同的，因此被示出为具有相同的组件。在一些实施例中，后视图9300示出了柔性评估装置的下半部，其中手柄、其drf和相关的触发机构被移除。如图所示，一些实施例包括手柄安装侧壁9303和弹簧加载柱塞9301，其可以用于选择手柄(未示出)的相对角度。在一些实施例中，包括高度调节旋钮9302的组件(例如，诸如移动侧臂机构9313a)可以用于改变侧臂中的一个(例如，可调节侧臂9309a)的延伸高度，和/或可以用于改变侧臂之间的距离(例如，通过使可调节侧臂9309a在腔或通道 9327和/或9325和/或9326中朝向或远离固定侧臂9309b移动)。此外，在一些实施例中，示出了中心安装件9304本体，以及固定肩部 9305，其可以基本上刚性地将侧臂中的一个(固定侧臂9309b)相对于中心安装件本体保持在固定角度。此外，在一些实施方式中，定位在郁金香形头部安装轴9308的顶部的一个或更多个装置郁金香形头部 9307(示出了四个)可以允许利用有头螺钉9306将杆基本刚性地固定在两个或更多个装置之间。在一些实施方式中，该装置可以与椎弓根螺钉郁金香形头部9311和被植入到骨解剖结构中的椎弓根螺钉轴 9310(螺纹未示出)对接。在一些实施例中，为了实现装置组装，可以存在用紧固件9314固定的宽度调节壳体安装托架9312。在一些实施例中，可拆卸侧臂可以经由侧臂安装套筒9313联接到装置的上部。在一些实施方式中，为了适应对侧椎弓根螺钉的不同位置和角度，这些侧臂之间的相对角度和距离可以通过一个移动侧臂(在该图示中为左侧)来调节。
1117.图93b示出了先前在图93a中示出的装置的侧视图9315，包括其弹簧加载柱塞9301、能够以离散的手柄角度接收弹簧加载柱塞9301 的角度定位器9316、宽度调节紧固旋钮9317、手柄安装孔9320、宽度调节壳体安装支架9312、高度调节旋钮9302、以及根据一些实施方式的在郁金香头部安装轴9308上的装置郁金香头部9307。在一些实施方式中，侧视图9315进一步示出了利用相关的椎弓根螺钉轴9310 (螺纹未示出)联接到椎弓根螺钉头部9311的装置，并且除了用于在将装置联接到椎弓根螺钉时施加端帽的通孔9318之外，还示出了郁金香形头部安装件9319的前臂。该装置的一些实施例设计成利用与这里所示的植入椎弓根螺钉一起提供的有头螺钉，但是一些实施例包含内置到侧臂的螺钉-界面区域的有头螺钉(参考图94a-94h)。
1118.图93c示出了根据本发明一些实施例的如前关于图93a-93b所述的柔性评估装置的可调节椎弓根螺钉接口基部的透视图9321，该可调节椎弓根螺钉接口基部具有一个固定侧臂和一个高度和角度可调节的侧臂。在一些实施方案中，透视图9321示出了可以允许可调节侧臂在宽度调节侧通道9325和宽度调节顶部通道9326中滑动的手柄安装件侧壁9303、高度调节旋钮9302和宽度调节紧固旋钮9317。此外，还示出了宽度调节壳体安装托架9312
105g 和106a-106f描述的装置和系统，以及关于图63、70、108a-108h、 111a-111c和113描述的过程。
1126.图94a显示了如先前在图93a-93j中描述的设备的下半部的9400，除了没有调节移动侧臂的高度的机构并且具有根据一些实施例的内置的、伸长的帽螺钉9401。然而，在这种情况下，如图93a-93j的一些实施例所示，移动侧臂9419b可以在调节壳体安装托架9426的空腔或通道9424中移动。在一些实施方式中，这可以用于将装置固定到椎弓根螺钉的郁金香状头部9407和轴9410，郁金香状头部安装件的前臂 9409和后臂9408在郁金香状头部9407的侧面，并且基本上刚性地固定螺钉接口杆(未示出)。此外，在一些实施例中，在该图示中可见的是将移动侧臂的角度和位置牢固地锁定在适当位置的宽度调节收紧旋钮9402。还示出了弹簧加载的柱塞9403及其相关的角度定位器9404，其可用于调节装置手柄(未示出)的相对角度，根据一些实施例，该手柄与安装孔9405安装在一起。根据本发明的一些实施例，还示出了装置的郁金香形头部9406，其使得能够在两个或更多个装置之间用杆联接，以在杆或其它硬件被植入手术部位中时将装置和解剖结构保持就位。此外，图94b显示了根据本发明的一些实施方式的先前在图94a 中描述的一些实施方式9400的俯视图9412，其包含弹簧加载柱塞9403、装置郁金香形头部9406和带帽螺钉9413，其可以用于固定杆连接装置、手柄安装侧壁9414和宽度调节顶部通道9415。
1127.图94c显示图94a-94b中先前描述的一些实施例的正视图9417，其含有宽度调整上紧旋钮9402、中心安装件9421和宽度调整上紧旋钮9403。在一些实施方式中，固定肩部9420可以基本刚性地联接到固定侧臂9419a并且经由滑动保持夹9418固定。此外，在一些实施方式中，一个侧臂可以包括高度和角度调节装置(示出为可调节侧臂 9419b)。类似于图93a至图93j的实施例，在一些实施例中，侧臂9419a 和9419b的部件可以相同，因此以相同的部件示出。此外，如图所示，根据本发明的一些实施例，装置配合的椎弓根螺钉示出为包括郁金香形头部9407和螺钉轴9410(螺纹未示出)。
1128.图94d显示了先前在图94a-94c中描述的不同的视图9423，其包含宽度调节紧固旋钮9402、具有顶部通道9415的宽度调节机构、以及用于固定可拆卸的侧臂9419a、9419b的滑动保持夹9418，根据本发明的一些实施方式，该侧臂配备有可允许与植入的椎弓根螺钉上的郁金香形头部的螺纹配合的内置帽螺钉9401。
1129.图94e示出了根据本发明的一些实施方式的先前在图94a-d中描述的实施方式的后视图9425，其示出了宽度调节壳体安装支架9426，该宽度调节壳体安装支架使得能够组装包括高度调节旋钮9403(未示出)的可移动滑动臂机构9413a，该高度调节旋钮可以用于改变侧臂 9419b的延伸高度。此外，如前所述，根据一些实施方式，可以使用移动滑臂机构9413a在调节壳体安装托架9426的腔或通道9424中移动侧臂9419b，从而允许通过在腔或通道9424中移动侧臂9419b来增大或减小侧臂9419a、9419b之间的距离。
1130.此外，图94f显示了与图94a中先前所示的侧视图相反的侧视图 9427，其显示了根据本发明一些实施例的宽度调节上紧旋钮9402、用于手柄(未显示)的安装孔9405、用于附接到固定侧臂的固定肩部9420 和附接椎弓根螺钉的郁金香形头部9407。
1131.图94g显示图94a-94f中所述装置的前视图9429。在该图示中，配合的椎弓根螺钉中的一个已经从固定侧臂9419a上移除，以提供内置帽螺钉9401和郁金香形头部支架的前臂(前臂9409)的改善的可视性。此外，图94h显示了与图94g所示不同的透视图9431，其显示
了根据一些实施方式的内置帽螺钉9401及其设计成与植入的椎弓根螺钉的郁金香形头部螺纹对接的螺纹。
1132.本发明的一些实施例包括一种装置，其可用于评估脊柱在手术中的柔性，该装置具有一个或多个安装件以与植入的椎弓根螺钉基本上刚性地连接，如前面关于图33a-33h、图34、图35a-35f和图36a-36i 所述。在一些实施例中，在基本上刚性地将两个工具中的每一个固定到单独的脊椎节段之后，脊椎可以通过直接推在身体表面上或间接地通过与工具的手柄相互作用以在工具接合到其上的脊椎节段之间建立运动范围来操纵。在一些实施例中，运动范围可以经由3d视图或在相关解剖平面上的2d投影在显示监视器上显示给用户，如先前参考图 70所述的。本发明的一些实施例涉及关于图34、34a-34f、35a-35f、 36a-36i、37a-37g、39a-39f、40a-40c、41a-41d、42a-42k、43a-43f、94a-94h、96a-96s、97a-97l、105a-105g和106a-106f所述的设备和系统，以及关于图63、70、108a-108h、111a-111c和113所述的过程。
1133.图95a显示了9500，其使得能够通过根据一些实施例的包含上部 9595的装置的3d跟踪运动来评估脊柱柔性，该上部包括手柄的装置手柄握把9509，该手柄包含利用安装螺钉9504和对准销9505固定到 drf臂的跟踪drf 9503。在一些实施例中，手柄还包含弹簧加载的滑动触发器9508，其具有附接有tmsm 9501的滑动臂9502，使得tmsm 相对于所跟踪的drf线性地上下移动，由用于滑动臂的后壁9507支撑以与采集系统通信。在该非限制性实施例中，在一些实施例中，tmsm9501、滑动臂9502和扳机9508被示出处于未压下位置。此外，在一些实施方案中，装置手柄9509安装到包括装置的椎弓根螺钉接口工具 9585的下部9599，并且能够经由装配到离散角度棘爪(未示出)中的弹簧加载柱塞9510来调整其角度。在一些实施例中，装置的下部9599 可包含被安装到宽度调节旋钮9515的被跟踪的固定偏离标记9511，该宽度调节旋钮用于调节两个螺钉接口工具9585之间的宽度。一些实施例还包括两个螺钉紧固旋钮9512，用于拧入植入的椎弓根螺钉的郁金香形头部。在一些实施例中，被追踪的固定杂散标记(9511、9514) 可以被安装到这些螺钉紧固旋钮，以便在使用所有三个被追踪的杂散标记9513(9514、9511)的位置时计算设备的平面。在一些实施例中，该装置的下部包含宽度调节引导件9516，并且螺钉接口工具9585可经由卡扣臂9517从该装置断开。在一些实施例中，装置的螺钉接口工具9585在其最远端包含拟杆9518，以便紧固到配合椎弓根螺钉的鞍状物中，并且基本上刚性地将多轴向郁金香形头部(如果适用)的位置固定到其相关联的椎弓根螺钉轴，从而允许装置基本上刚性地联接到椎弓根螺钉所固定到的骨解剖结构。
1134.在一些实施例中，图95b的9520显示了前面在图95a中描述的一些实施例，除了tmsm 9521、滑动臂9522和扳机9523处于完全压下的位置。此外，图95c显示了根据一些实施方式的图95a中所示的后视图9525，其包括drf 9503、手柄9509和用于支撑滑动臂9502的后壁9507。在一些实施例中，用于tmsm的滑动臂9502和触发器9508 被示出处于未压下位置。根据本发明的一些实施例，该视图允许在触发器的后部中的触发器运动限制狭槽9426的可视化，其允许滑动运动直到狭槽壁被触发器保持螺钉停止。
1135.图95d显示了根据本发明的一些实施例的前面在图95c中描述的装置的后视图9529，除了用于tmsm的扳机9523和滑动臂9522处于完全压下的位置。此外，图95e显示了先前在图95a-d中描述的装置的后视图9531，除了其根据一些实施例配备有在drf臂9533上具
有独特drf 9532的触发器和具有独特几何形状的滑动臂9535(显示为上部9595a)。在一些实施例中，根据本发明的一些实施例，滑动臂保持tmsm 9534并由后壁9536支撑，并且可以通过按下触发器9537来向采集系统发信号。此外，图95f的9539显示了图95e中所描述的内容，除了根据本发明的一些实施例，扳机9542、滑动臂9541和安装的tmsm 9540处于压下位置。
1136.图95g的附图标记9544示出了根据一些实施例的先前在图95a-f 中描述的具有独特drf(9503、9532)的两个装置，相关联的滑动tmsm (9502、9540)通过触发器9542安装到滑动臂(9502、9541)。从3d跟踪照相机的角度以这种配置示出，可以理解，根据一些实施例，每个工具的跟踪标记面向相同的方向。另外，在一些实施例中，drf臂和滑动臂(9541、9502)彼此偏离以避免相邻工具妨碍跟踪照相机对任何被跟踪标记的可视化。
1137.图95h显示了图95g的侧视图9550，显示了根据本发明一些实施方式的柔性评估工具#1 9551和柔性评估工具#2 9552，其伪杆9553 延伸以与植入的椎弓根螺钉的郁金香形头部配合(下部9599包括具有螺钉接口工具9585a的下部9599a)。
1138.图95i显示了根据一些实施方式的图95a-95d的手柄的横截面视图9560，该手柄包含滑动扳机9561、向扳机提供回复力的压缩弹簧9562、压缩弹簧并帮助保持滑动扳机与其运动路径对准的定位销9563、以及将滑动扳机的运动限制在扳机运动限制槽的区域的扳机保持螺钉9564。在一些实施方式中，还示出了手柄9566、用于弹簧加载柱塞(未示出)的安装孔9567以及用于与装置(未示出)的下部联接的手柄的安装孔9567。在一些实施方案中，由于手柄的最上区域弯曲出该横截面图像的平面，因此手柄的最上区域不可见。
1139.本发明的一些实施例包括一种装置，其可用于评估脊柱在手术中的柔性，该装置具有一个或多个安装件以与植入的椎弓根螺钉基本上刚性地连接，如前面关于图33a-33h、图34、图35a-35f和图36a-36i 所述。在一些实施例中，在基本上刚性地将两个工具中的每一个固定到单独的脊椎节段之后，脊椎可以通过直接推在身体表面上或间接地通过与工具的手柄相互作用以在工具接合到其上的脊椎节段之间建立运动范围来操纵。在一些实施例中，运动范围可在显示监视器上经由 3d视图或在相关解剖平面上的2d投影显示给用户，如先前参考图70 所述。此外，在一些实施例中，在使用该工具将两个或多个脊椎节段调节到期望的相对定向之后，工具可互锁在一起以暂时将解剖结构保持在该构造中，同时杆插入到装有脊柱器械的椎弓根螺钉以将脊柱保持在该轮廓中。本发明的一些实施例涉及关于图34、34a-34f、37a-37g、 39a-39f、40a-40c、41a-41c、42a-42k、43a-43f、93a-93j、95a-95i、 96a-96s、97a-97l、105a-105g和106a-106f描述的装置和系统，以及关于图63、70、108a-108h、111a-111c和113描述的过程。
1140.图96a示出了根据一些实施例的由drf和滑动触发器组成的柔性评估工具顶半部，其在之前参考图95a-95h描述(例如，包括上部9595、 9595a)，与之前参考图93a-93j描述的工具底半部联接，该工具底半部配备有内置帽螺钉设计以与之前参考图94a-94h描述的椎弓根螺钉 (示出为实施例9400)配合。在一些实施例中，该图示包括柔性评估工具#1 9602(其可以包括如前所述的上部9595a的全部或一部分)和柔性评估工具#2 9601(其可以包括如前所述的上部9595的全部或一部分)两者的正视图。此外，图96b示出了根据一些实施例的柔性评估工具#1 9602和柔性评估工具#2 9601两者的后视图。图96c示出了根据一些实施例的与图96a-b中所示的不同的视图，即柔性评估工具#1 9602和柔性评估工具#2 9601。
图96d示出了图96c的侧视图，包含柔性评估工具#1 9602和柔性评估工具#2 9601。图96e示出了根据一些实施例的包含柔性评估工具#1 9602和柔性评估工具#2 9601的图 96d的顶视图。
1141.图96f示出了前面图96a-96e中描述的实施例的底部9612，其中去除了手柄，并且根据一些实施例，包括固定肩部9613、手柄安装侧壁9614、用于调节手柄角度的弹簧加载柱塞9615、可用于调节移动侧臂9697高度的高度调节旋钮9616、宽度调节顶部通道9617、宽度调节壳体安装支架9618、宽度调节紧固旋钮9619、包含装置郁金香形头部9621的侧臂延伸件9620和帽螺钉9622。在一些实施方式中，内置帽螺钉9623可设计成与可植入椎弓根螺钉9625(螺纹未示出)的郁金香形头部9624和滑动保持夹9626接合，当移除时，该滑动保持夹能够快速释放侧臂9627。此外，在一些实施例中，移动侧臂9697可以如前所述利用可移动地定位在调节壳体安装支架(例如，支架9618)中的移动侧臂在空腔或通道9699内关于类似或相同的结构移动。
1142.图96g显示了前面参照图96f描述的9612的不同视图9630，显示了根据一些实施例的宽度调节壳体安装托架9618以及其它前面描述的部件。图96h显示了根据一些实施例的先前关于图96f-96g描述的9612的不同视图9632。此外，图96i显示了前面参考图96f-96h 描述的实施例的不同视图9634，只是移去了配合的椎弓根螺钉，使得能够更好地观察内置帽螺钉9635。在一些实施例中，该图示出了以与固定侧臂成向内面对的角度定位的移动侧臂9636。此外，图96j显示了先前关于图96j描述的一些实施例的视图9637，除了移动侧臂9638 被定位成平行于固定侧臂。在一些实施例中，这说明了移动侧臂不仅平移而且围绕宽度调节紧固旋钮的轴线旋转的能力。
1143.图96k显示了与关于图96i-96j所述的类似的一些实施例的分解的组件透视图9640，除了其包含具有伪杆9644的独特的螺钉接合区域，而没有先前在图96i-96j中所示的前壁和后壁。一些实施例还包含先前描述的部件，包括固定肩部9641、宽度调整轨9642、宽度调整壳体安装托架9618、紧固顶部三个部件的螺钉9643、移动肩部9650 配合的宽度调整枢转件9645、侧面对准销9648及其配合盲孔9646、以及中心对准销9649及其配合盲孔9647。此外，图96l显示根据一些实施例的从图96k中的不同视图示出的拆卸的前视图9655，其包含弹簧加载柱塞9615、宽度调整壳体安装支架9618、滑动保持夹子9626、固定肩部9641、宽度调整轨道9642、宽度调整枢轴件9645、侧面对准销9648、中心对准销9649、移动肩部9650和中心安装台9656。
1144.图96m显示了前面关于图96k-96l描述的组装图9660，包括根据一些实施例的固定臂部9660a和可动臂部9660b。在该视图中，在一些实施例中，移除配合椎弓根螺钉中的一个以更好地观察伪棒(配合椎弓根螺钉9660a显示在伪棒9644上，但未在另一个上)。此外，在一些实施例中，该图示不包括具有触发和3d跟踪组件的附加手柄。
1145.图96n显示了根据一些实施例的如先前关于图96a-96e所述的组装的柔性评估装置#1 9602的后视图9670。
1146.图96o显示了根据一些实施方式的连接于植入椎骨9674的椎弓根螺钉的柔性评估工具#1 9602和柔性评估工具#2 9601以及将两个评估工具连接在一起的工具间连接杆9673(例如9400)的侧视图9672。在一些实施例中，在使用该装置时，使用者能够调节每个被跟踪的评估装置以根据需要相对于彼此定位椎骨，并且工具间连接杆9673能够附接到每个
评估装置以将椎骨保持在它们的期望的相对位置，同时在完全移除评估装置的所有部件之前弯曲和植入杆连接椎弓根螺钉。此外，图96p显示了关于图960描述的俯视图，其包含柔性评估工具#1 9602 和柔性评估工具#2 9601，以及根据一些实施例的工具间连接杆9673。
1147.在一些实施例中，图96q显示了通过工具间连接杆9679连接的两个侧臂的侧视图9678，并且在连接到植入椎骨9674中的椎弓根螺钉和所示的侧面对准销9680之后，所述侧臂从侧臂套筒断开。在一些实施例中，该图示强调了在将椎骨定位在它们的期望相对定向之后评估装置如何能够大致刚性地联接到彼此，并且评估装置能够被拆卸以留下单侧定位的侧臂来暴露对侧椎弓根螺钉以将杆固定到植入的椎弓根螺钉，由此将脊柱节段锁定到测量的和期望的相对对准。在一些实施方式中，在将杆植入到暴露的对侧植入的椎弓根螺钉中之后，可以移除剩余的侧臂，其中椎骨通过植入的对侧杆保持在期望的轮廓中，因此然后可以将第二杆固定到先前占据的、植入的椎弓根螺钉。
1148.在一些实施例中，图96r显示了与先前关于图96q所述的实施例类似的实施例9685，除了在与通过工具间连接杆9679连接的剩余侧臂的对侧植入杆。在一些实施例中，图96s显示了前面关于图96r所述的实施例的顶视图9690，包括工具间连接杆9679和用于椎弓根螺钉的植入杆9691。在一些实施例中，在帽螺钉被完全拧紧以将植入杆 9691固定到植入的椎弓根螺钉之后，从椎弓根螺钉移除剩余的侧臂。在一些实施例中，在移除最后的侧臂之后，植入的杆9691保持脊柱对准，同时对侧椎弓根螺钉现在暴露以接收另外的植入杆。
1149.本发明的一些实施例包括一种装置，该装置可用来评估手术中脊柱的柔性，该装置具有一个或多个安装件以便与植入的椎弓根螺钉基本刚性地连接，如前面关于图33a-33h、34、35a-35f和36a-36i所述。在一些实施例中，在基本上刚性地将两个工具中的每一个固定到单独的脊椎节段之后，脊椎可以经由解剖结构上的直接力来操纵，或者间接地通过与评估工具的手柄相互作用以在工具接合到其上的脊椎节段之间建立运动范围来操纵。在一些实施例中，运动范围可在显示监视器上通过3d视图或在相关解剖平面上的2d投影显示给用户，如前面参考图70所述。在一些实施例中，在使用该工具将两个或多个脊椎节段调节到期望的相对取向之后，该工具可互锁在一起以暂时将解剖结构保持在该构型，同时杆插入到装有脊椎装置的椎弓根螺钉以将脊椎保持在该轮廓。在一些实施例中，图97示出了系统在微创脊柱外科手术中的效用，诸如经皮进入外科手术，包括机器人辅助和非机器人辅助的情况。本发明的一些实施方式涉及关于图34、34a-34f、35a-35f、 36a-36i、37a-37g、39a-39f、40a-40c、41a-41d、42a-42k、43a-43f、 93a-93j、95a-95i、96a-96s、97a-97l、105a-105g和106a-106f描述的装置和系统，以及关于图63、70、108、111和113描述的方法。
1150.在一些实施例中，图97a示出了细长侧臂实施例9700，其可以用作柔性评估装置的螺钉接口部分，使其能够接近通过经皮微创方法植入的椎弓根螺钉。在本发明的一些实施例中，该实施例通过内置延伸螺钉9717与椎弓根螺钉轴9708的郁金香形头部9707配合(螺纹未示出)。在一些实施例中，该装置包括从侧臂9702延伸的微创套管9701，其包含固定夹凹槽9709、侧对准销9703、装置郁金香形头部9704和帽螺钉9705，用于将两个或多个这些侧臂一起联接穿过椎骨。在一些实施例中，装置(椎弓根螺钉轴9708)与椎弓根螺钉脱离，并且侧臂从柔性评估装置的侧臂套筒(未示出)和手柄(未示出)断开。在一些实施方式中，图97b的视图9710显示了先前关于图97a描述的实施方式，其包括侧面对齐销9710，除了该装置通过郁金香形头部9707与椎弓根螺钉(椎弓根螺钉轴9708)配合。
1151.在一些实施方式中，图97c显示了前面关于图97b描述的实施方式的顶视图9712，其包含延伸的螺钉头部9714，其能够将装置紧固到椎弓根螺钉，侧面对准销9703，其用于与侧臂套筒配合，盲孔9713，其用于与中心对准销配合，以及装置郁金香形头部9704和帽螺钉9705，其用于根据本发明的一些实施方式将2个或更多个这些侧臂跨过椎骨联接在一起。
1152.在一些实施方式中，图97d显示了前面关于图97b-97c描述的实施方式的横截面图9716，其包含通过连接到延伸的螺钉轴9714b的延伸的螺钉螺纹9717与椎弓根螺钉轴9708的郁金香形头部9707配合的侧臂(螺纹未示出)，该螺钉轴穿过微创套筒9701和用于与侧臂套筒 (未示出)配合的侧对准销9703。在一些实施例中，图97e显示了前面在图97b-97d中描述的实施例的剖视图9720，其包含穿过微创套筒 9701的延伸螺钉9714，以及侧面对准销9703和固定器夹槽9709，其可以用于帮助将侧臂连接到固定或移动肩件(未示出)上的侧臂套筒。
1153.在一些实施例中，图97f显示了前面关于图97b-97e描述的装置的装配图9725，其包含两个具有延伸螺钉9714和侧面对准销9703的最小侵入侧臂套筒9701，用于在一侧与移动肩部9729匹配，在另一侧与固定肩部9728匹配。在一些实施例中，肩部包含中心对准销9727，其可在将侧臂与装置的上部配合时进一步帮助对准。在一些实施例中，可移动肩部9729的角度和位置可使用宽度调节紧固旋钮9730和高度调节旋钮9731来调节。在一些实施例中，包括其连接的上级注释(例如，滑动触发器、drf等)的3d跟踪的手柄从设备的中间部分断开连接并且在视图9725中未示出。
1154.在一些实施方式中，图97g显示了前面关于图97b-97f所述装置的两个完全装配的实施方式的侧视图9735，包括微创柔性评估工具#1 9736和微创柔性评估工具#2 9737，每个与椎弓根螺钉配合。在一些实施方式中，图97h显示了先前关于图97g描述的两个完全组装的实施方式的不同视图9745，包括微创柔性评估工具#1 9736和微创柔性评估工具#2 9737，每个与椎弓根螺钉配合。在一些实施方式中，图 97i显示了与图97g所示相反的侧视图9745，其包含组装的微创柔性评估工具#1 9736和组装的微创柔性评估工具#2 9737，每个与椎弓根螺钉(椎弓根螺钉轴9708)配合。在一些实施方式中，图97j显示了前面关于图97g-97i描述的实施方式的前视图9750，包括根据本发明一些实施方式的微创柔性评估工具#1 9736和组装的微创柔性评估工具 #2 9737，每个工具与椎弓根螺钉配合。
1155.在一些实施例中，图97k显示了先前关于图97g-97j描述的实施例的顶视图9755，其包括微创柔性评估工具#1 9736和组装的微创柔性评估工具#2 9737。在一些实施方式中，图97l显示了前面关于图 97g-97k描述的实施方式的后视图9760，包括根据本发明一些实施方式的微创柔性评估工具#1 9736和组装的微创柔性评估工具#2 9737，每个都配合到椎弓根螺钉。
1156.本发明的一些实施例包括棒轮廓配准系统，其可以用于在植入之前能够测量棒的轮廓。本发明的一些实施例涉及关于图47a-47b、 48a-48c、49a-49d、50a-50e、51a-51i、52a-52d、53a-53f、54a-54d、 55a-55i、56a-56f、99a-99o、106a-106f、115a-115f描述的装置和系统，以及关于图63、73a-73b、74-76、77a-77c、78、109a-109d、112a-112c、113和114a-114f描述的过程。在一些实施例中，图98a 示出了根据本发明的一些实施例的棒轮廓配准系统9800的前视图。在一些实施方式中，棒轮廓配准系统9800包括drf 9801、安装螺钉9802、 drf对准壁9803、安装螺钉9804、手柄9805、tmsm(未受压柱塞)9806、 tmsm滑柱9807、
弹簧张紧盖9808、张紧螺钉9809、棒接合叉9810 和弹簧加载柱塞(未受压)9811。在一些实施例中，弹簧加载的柱塞 9811没有被压下，并且因此耦合的tmsm 9806相对于drf 9801位于其基线位置处或附近。在一些实施例中，根据包括但不限于关于图63 和113描述的那些过程，系统解释工具处于非活动状态。在一些实施方式中，柱塞9811通过容纳在弹簧张紧盖9808下方的内部弹簧机构 (未示出)被弹簧加载，该内部弹簧机构在内部弹簧(未示出)上施加张紧力，如通过张紧螺钉9809沿弹簧张紧盖9808的狭槽的相对位置所指示的。在一些实施方式中，杆接合叉9810能够使装置9800在沿着杆轮廓追踪装置9800期间能够与杆的横截面成直线地定向。在一些实施方式中，装置9800可以将drf 9801和tmsm 9806定位成分开显著的距离，以便使得使用者能够舒适地抓握手柄9805并且不阻碍在drf9801或tmsm 9806上的任何3d跟踪的标记。在一些实施例中，这种布置还有助于避免标记在阻塞体积中的聚集，这往往使得能够实现更高的幻影和被遮挡的3d跟踪标记的产量。在一些实施方式中，手柄 9805可以以模块化方式经由安装螺钉9804附接到drf对准壁9803安装件，但是这些部件也可以制造为一个部件(例如，可以联接和/或一体)。在一些实施例中，drf 9801经由安装螺钉9802基本上刚性地附接到drf对准壁9803，然而，在本发明的一些实施例中，这些模块化部件也可以被制造为一个部件。
1157.在一些实施例中，图98b示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图98a所述的系统9800的棒轮廓配准系统9815的前视图，示出了包括tmsm(压下的柱塞)9816、tmsm滑动柱(压下的)9817和弹簧加载的柱塞(压下的)9818的组件。在一些实施例中，棒轮廓配准系统9815可包括图98a中所示的前述系统9800的至少一些部件或组件。在一些实施例中，弹簧加载的柱塞9818在杆接合叉9810内被完全压下，并且因此经由联接的tmsm滑动柱9817相对于drf 9801 的升高，联接的tmsm 9816位于其活动位置处或附近。在一些实施例中，根据包括但不限于关于先前描述的图63和113描述的那些过程，系统可以解释工具处于活动状态。
1158.在一些实施方式中，图98c示出了根据本发明的一些实施方式的类似于先前关于图98a-98b描述的系统9800、9815的棒轮廓配准系统 9820的侧视图，示出了包括drf 9801、安装螺钉9802、弹簧张紧盖 9808、张紧螺钉9809、手柄9805和tmsm 9821的组件。在该实施例中，tmsm 9821的示例位置示出了tmsm 9821的致动如何与drf 9801 相对于3d跟踪照相机系统的平面一致，并且因此该相对位置根据包括但不限于关于先前描述的图63和113描述的那些过程的过程来简化触发状态解释。
1159.在一些实施例中，图98d示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图98a-98c所述的系统的棒轮廓配准系统9823的透视图，示出了包括压缩弹簧9824的组件。在一些实施例中，棒轮廓配准系统 9823可包括图98a-98b中所示的前述系统9800、9815的至少一些部件或组件。
1160.在一些实施例中，图98e-98f示出了根据本发明的一些实施例的如前文关于图98a-98d所述的棒轮廓配准工具的触发机构的透视图。在一些实施例中，图98e示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图98a-98d所述的系统的棒轮廓配准系统9826的局部透视图，示出了包括张紧螺钉9809、棒接合叉9810、tmsm(压下柱塞)9816 和压缩弹簧9824的组件。在一些实施例中，tmsm滑柱9817与三个对称间隔开的压缩弹簧9824联接，这有助于柱塞9818的弹簧加载触发机构，同时减轻沿tmsm滑柱9817的侧面的不均匀的弹簧力。
在一些实施例中，可以有一个弹簧，该弹簧张紧tmsm滑柱9817和/或在弹簧上/中/附近的其它特征，这些特征在柱塞9818的致动期间便于tmsm 滑柱9817的平滑和无扭转的运动。
1161.在一些实施方式中，图98f示出了与先前关于图98a-98e所述的系统类似的杆轮廓配准系统9828的透视图，示出了包括张紧螺钉9809、压缩弹簧9824、弹簧加载柱塞9829和柱塞壁9830的组件。在一些实施例中，柱塞壁9830压靠杆接合叉9810的顶部上的容器，直到柱塞 9818被压下，这压缩弹簧9824，抵抗经由张紧螺钉9809初始化的预设张力，并且致动tmsm滑动柱9817的顶部上的联接的tmsm(未示出) 9816(例如，参考图98e)。
1162.在一些实施例中，图98g示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图98a-98f所述的系统的棒轮廓配准系统9835的侧视图，示出了包括tmsm(压低柱塞)9816、压缩弹簧9824和弹簧加载柱塞 9829的组件。在一些实施例中，当柱塞9829被压下时，同时弹簧张紧盖9808经由张紧螺钉9809基本上刚性地固定到杆接合叉9810，联接的tmsm 9816相对于弹簧张紧盖9808的顶表面升高，并且因此tmsm9816相对于drf的位置升高，并且经由包括但不限于关于图63和113 描述的那些过程的过程触发系统的活动状态解释。
1163.在一些实施例中，图98h示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图98a-98g所述的系统的棒轮廓配准基准系统9837的侧视图。在一些实施方式中，棒轮廓配准参考系统9837包括drf 9838，其包括标记9839a、滑动触发器主体(未按压)9839、端盖轴9840、端盖把手9841、凸轮锁定杆9842、触发器突片(未按压)9843和安装孔 9844。在一些实施例中，端盖工具9837不处于活动状态，因为其触发突片9843未被压下，并且因此tmsm 9852相对于drf 9838位于其基线位置处或附近。在一些实施方案中，柄部9841是模块化部件，其可经由包含用于刚性固定的紧固件(未示出)的安装孔9844与端盖轴 9840替换和安装。在一些实施方式中，滑动触发器主体9839围绕端盖轴9840缠绕，以确保触发机构不会致动脱离其主要预期轴线，并且在使用期间仅保持竖直。在一些实施方式中，杆可插入装置中，并通过紧固的凸轮锁定杆9842基本上刚性地固定到端盖轴9840区域。
1164.在一些实施例中，图98i示出了根据本发明的一些实施例的与先前关于图98a-98h所述的系统类似的棒轮廓配准基准系统9846的侧视图，示出了包括tmsm(压下的)9847、滑动触发本体(压下的)9848 和触发凸片(压下的)9849的组件。在一些实施例中，设备9846处于活动状态，因为触发器接片9849已经被压下，降低了基本上刚性附接的tmsm 9847相对于drf 9838的位置，其中根据包括但不限于关于图 63和113描述的那些过程，系统解释为活动设备状态。
1165.在一些实施例中，图98j示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图98a-98i所述的系统的棒轮廓配准基准系统9851的前视图。在一些实施方式中，杆轮廓配准基准系统9851包括drf 9838、滑动触发器主体(未按压)9839、端盖把手9841、凸轮锁定杆9842、触发器突片(未按压)、tmsm(未按压)9852、drf安装螺钉9853、定位销9854、杆接口插座9855和安装螺钉9856。在一些实施例中，设备9851处于非活动状态，因为触发器接片9843未被压下，并且因此 tmsm 9852处于或接近其相对于drf 9838的基线位置。在一些实施方式中，drf 9838是系统9851的模块化部件，并且可以经由drf安装螺钉9853和穿过drf的定位销9854移除、更换或安装，并且连接到端盖轴9840，这限制了drf相对于端盖轴9840抵抗其预定几何形状的不期望的旋转。在一些实施方式中，杆可插入杆接口插座9855中，并通过紧固的凸轮锁定杆9842基本上刚性地固定，该凸轮锁定杆将公差间隙压出插座9855。在一
些实施方案中，在柄部9841为系统9851 的模块化部件的情况下，柄部9841可经由一个或多个安装螺钉9856 与端盖轴9840基本上刚性地接合。
1166.在一些实施例中，图98k示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图98a-98j所述的系统的棒轮廓配准基准系统9858的前视图。在一些实施例中，棒轮廓配准参考系统9858包括drf 9838、tmsm (压下的)9847、滑动触发本体(压下的)9848和触发凸片(压下的) 9849。在一些实施例中，系统9858处于主动触发状态，因为触发器突片9849被压下，并且因此基本刚性联接的tmsm 9847相对于drf 9838 被降低。在一些实施例中，根据包括但不限于关于图63和113描述的那些过程，系统将该修改的相对位置解释为触发事件。
1167.在一些实施例中，图98l示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图98a-98k所述的系统的棒轮廓配准基准系统9860的侧视图。在一些实施例中，棒轮廓配准参考系统9860包括tmsm触发器安装件(处于未按压状态)9861、滑动触发器主体(处于未按压状态)9862 和触发器突片(处于未按压状态)。在一些实施例中，该图示描绘了系统9860的与图98h中描绘的侧相反的侧，并且还被分类为处于非活动状态。
1168.在一些实施例中，图98m示出了根据本发明的一些实施例的与先前关于图98a-98l所述的系统类似的棒轮廓配准基准系统9865的侧视图，示出了包括tmsm触发器安装件(压下的)9866、滑动触发器主体(压下的)9867和触发器凸片(压下的)9868的组件。在一些实施例中，该图示描绘了系统9860的与图98i中描绘的相反的一侧，并且还被分类为处于活动状态。
1169.在一些实施方式中，图98n示出了根据本发明的一些实施方式的棒轮廓配准参照系统9870的侧视截面图，其类似于先前关于图 98a-98m描述的系统。在一些实施例中，棒轮廓配准基准系统9870包括端盖轴9840、tmsm触发器安装件(凹陷)9871、定位销9872、压缩弹簧9873、触发器保持螺钉9874、触发器运动限制狭槽9875、安装孔9876、棒接口插座9877、凸轮-杠杆安装孔9877a和棒接口深度止动件9877b。在一些实施方式中，在杆对接插座9855内存在杆对接限深器9877a，其提供刚性壁，以便在凸轮锁定杆经由通过凸轮-杆安装孔9877b拧紧的螺纹紧固时，插入的杆抵靠该刚性壁。在一些实施方案中，模块化手柄9841和端盖轴9840的配合界面通过插入到安装孔 9876中的紧固件基本上刚性地联接。本发明的一些实施例包括在端盖轴9840内的嵌入压缩弹簧9873，其通过与tmsm触发器底座9871基本刚性接合的定位销压缩。在一些实施例中，当触发本体通过触发凸片9863的致动而压下时，tmsm 9852随着弹簧9873压缩而降低，并在触发完成时提供回复力。
1170.在一些实施例中，图98o示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图98a-98n所述的系统的棒轮廓配准系统9878的透视图。在一些实施方式中，棒轮廓配准系统9878包括配备有棒的端盖9879，其包括具有标记9879b的联接的drf 9879a、30度棒界面接收器9880、直杆9881、具有包括标记9888a的drf 9888的跟踪滑块9882、以及 tmsm(凹陷)9883。在一些实施方式中，直杆9881基本上刚性地接合在30度(朝下)的插座9880内。在一些实施方式中，直杆9881随后基本上刚性地与装备有杆的端帽9879接合，这提供了杆轮廓将相对于其配准的参考3d坐标系，如先前关于图73a-73b、74-76、77a-77c和 78所述。
1171.在一些实施例中，被跟踪的滑块9882在活动触发状态下沿着杆 9881的外表面跟踪，如由升高的tmsm 9883所指示的，并且随后记录杆的3d轮廓。在一些实施方式中，成角度的棒接口插孔(例如，相对于端盖轴9840具有10、15、30度倾斜的插孔)在跟踪采集具有任何
形状的棒的轮廓期间便于工具(9879、9882)和它们各自的drf的稳健的可视化。在一些实施例中，图98p示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图98a-98o所述的系统的杆轮廓配准系统9885的透视图，示出了包括装备有杆的端盖(具有30度的容座)9879、30度的杆接口容座9880和轨道滑块9882的组件。本发明的一些实施例描绘了与图98o中相同的系统9878的正视图。在一些实施例中，图98q示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图98a-98p所述的系统的棒轮廓配准系统9887的侧视图。在一些实施方式中，杆轮廓配准系统9887包括装备有杆的端盖(具有30度的容器)9879、直杆9881和轨道滑块9882。该实施例描绘了图98o的相同系统9878的侧视图。
1172.在一些实施例中，图98r示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图98a-98q所述的系统的棒轮廓配准系统9889的透视图。
1173.在一些实施方式中，杆轮廓配准系统9889包括杆接口接收器9877、直杆9881、跟踪滑动器9882和装备有杆的端盖(具有0度接收器)9890。在一些实施方式中，基本上刚性地附接到轨道端盖9890的直杆9881 可以由轨道滑块工具9882追踪，类似于图98o中描绘的系统9878的过程。在一些实施方式中，杆接口插孔9877不具有偏离端盖轴9840 的设定斜度。在一些实施方案中，可以理解，水平的杆接口插座9877 可以使得被跟踪的滑块工具9882在跟踪采集期间更可能阻塞被跟踪的端盖9890，并且因此在跟踪采集杆轮廓期间，尤其是如果杆轮廓被弯曲成脊柱前凸(向上)曲线，将具有斜率偏移的插座呈现为用于维持所有3d跟踪标记的可视化的潜在解决方案。
1174.在一些实施例中，图98s示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图98a-98r所述的系统的棒轮廓配准系统9890的透视图。在一些实施方式中，杆轮廓配准系统9890可包括装备有杆的端盖(30 度容器)9879、30度杆接口容器9880、跟踪滑块9882和弯曲杆9891。在一些实施方式中，30度杆接口接收器9880可以改进图98r中描绘的系统9889，其中，可以鲁棒地跟踪弯曲杆轮廓9891，同时相对于附近的3d跟踪相机系统保持两个工具(9882、9879)的类似可视化，如图 98r中的示例性实施方式中所展示的。
1175.在一些实施方式中，图98t示出了与先前关于图98a-98s所述的系统类似的棒轮廓配准系统9892的后视立体图。本发明的一些实施例包括杆轮廓配准系统9892，其包括联接到手柄(例如，类似于或相同于早先所述的手柄9805)的drf 9893和drf安装柱9894。在一些实施例中，模块化drf 9893可以从drf安装柱9894移除，并且可以在相反方向上重新接合，如图98u中的示例性实施例中所示。在一些实施方案中，系统9892可用于使用者的右手，而端盖工具9879被保持在左手中。在一些实施例中，系统9892根据包括但不限于关于图112 和113描述的那些过程自动检测tmsm 9883相对于drf 9893的取向。
1176.在一些实施方式中，图98u示出了与先前关于图98a-98t所述的系统类似的棒轮廓配准系统9895的后视立体图。在一些实施方式中，棒轮廓配准系统9895包括drf 9893和drf安装柱9894。在一些实施例中，模块化drf 9893已经沿与先前在图98t的示例性实施例中描述的方向相反的方向定位。在一些实施例中，图98v示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图98a-98u所述的系统的棒轮廓配准系统9897的后透视图。在一些实施例中，棒轮廓配准系统9897包括 drf 9893。在一些实施方式中，drf 9893可以重新定位和重新安装在 drf安装柱9894上(图98u)。在一些实施方式中，跟踪的滑块系统9897 可用于用户的左手，而端盖工具9879被握在右手中。
1177.本发明的一些实施方式包括杆轮廓配准系统，其联接到杆弯曲系统以能够进行杆植入物的轮廓造型和/或配准。本发明的一些实施例类似于关于图47-57、98、106和115所述的装置和系统，以及关于图 63、73a-73b、74-76、77a-77c、78、79a-79g、80-81、87a-87k、88a-88f、 109a-109d、112a-112c、113和114a-114f所述的过程。在一些实施例中，图99a示出了根据本发明的一些实施例的棒轮廓配准系统9900 的前视图。在一些实施例中，杆轮廓配准系统9900包括一个或多个安装螺钉9901，和/或drf对准壁9902，和/或drf 9903，和/或安装螺钉9904，和/或触发器延伸臂9905，和/或tmsm 9906(以未受压状态示出)，和/或tmsm滑动柱9907(以未受压状态示出)，和/或弹簧张紧盖9908，和/或张紧螺钉9909，和/或杆接合叉9910，和/或弹簧加载柱塞9911(以未受压状态示出)。在一些实施例中，tmsm 9906处于非活动状态，因为弹簧加载柱塞9911未被压下，因此tmsm 9906相对于drf 9903位于其基线位置处或附近。在一些实施例中，drf 9903 是模块化的，并且可以被移除以及经由drf对准壁9902安装件基本刚性地附接至杆轮廓对准装置。在一些实施例中，安装螺钉9901可基本上刚性地将杆轮廓配准系统9900附接到另一工具，诸如杆弯曲器。在一些实施例中，tmsm 9906使用与前面关于图98d-98g描述的那些类似的子组件机构而被弹簧加载。
1178.在一些实施例中，图99b示出了根据本发明的一些实施例的类似于杆轮廓配准系统9900(并且使用系统9900的一些类似或相同的部件)的杆轮廓配准系统9915的正视图。在一些实施例中，杆轮廓配准系统9915可包括弹簧加载柱塞9916(以压下状态示出)、和/或tmsm 滑动柱9917(以压下状态示出)、和/或tmsm 9918(以压下状态示出)。在一些实施例中，当弹簧加载柱塞9916处于完全压下状态时，系统 9915处于活动状态，并且相关的tmsm 9918被致动到相对于其基准位置的活动位置，该基准位置相对于drf 9903。
1179.在一些实施例中，图99c示出了根据本发明的一些实施例的杆轮廓配准系统9920的透视图，其类似于先前关于图99a-99b所述的系统，并且使用一些类似或相同的构件。在一些实施例中，杆轮廓配准系统 9920包括安装螺钉9901，和/或drf 9903，和/或安装螺钉9904，和/ 或触发器延伸臂9905，和/或tmsm 9906(显示为处于未压下状态)，和/或张紧螺钉9909，和/或杆接合叉9910。
1180.在一些实施例中，图99d示出了根据本发明的一些实施例的杆轮廓配准系统9925的侧视图，其类似于先前关于图99a-99c所述的系统，并且使用一些类似或相同的构件。在一些实施例中，杆轮廓配准系统 9925包括安装螺钉9901，和/或drf对准壁9902，和/或触发器延伸臂9905，和/或弹簧张紧帽9908，和/或张紧螺钉9909，和/或杆接合叉9910。在一些实施例中，tmsm 9906与drf 9903内嵌，并由此便于简化系统解释触发状态的处理。
1181.在一些实施例中，图99e示出了根据本发明的一些实施例的杆轮廓配准系统9927的前视图，其类似于先前关于图99a-99d所述的系统，并且使用一些类似或相同的构件。在一些实施例中，杆轮廓配准系统 9927包括配备有轨道滑块的杆弯曲器9928、和/或弹簧加载柱塞9929 (以未压下状态示出)、和/或tmsm 9930(以未压下状态示出)、以及安装螺钉9931。在一些实施例中，如前面关于图99d所描述的，杆轮廓配准系统9925通过安装螺钉9931基本刚性地联接到杆弯曲器9928 上。在一些实施例中，杆轮廓配准系统9925可为内置的或与杆弯曲器 9928集成，并且可不需要任何附接过程。在一些实施例中，弹簧加载柱塞9929未被压下，并且因此系统9927处于非活动跟踪状态。
1182.在一些实施例中，图99f示出了根据本发明的一些实施例的杆轮廓配准系统9933
的正视图，其类似于先前关于图99a-99e所述的系统，并使用一些类似或相同的构件。本发明的一些实施例包括杆轮廓配准系统9933，其包括配备有轨道滑块的杆弯曲器9928、和/或安装螺钉 9931、和/或弹簧加载柱塞(以压下状态示出)9934、和/或tmsm 9935 (以压下状态示出)。在一些实施例中，弹簧加载柱塞9934被压下，从而杆轮廓配准系统9933处于主动跟踪状态，如tmsm 9935相对于其基准位置(例如，如图99e中进一步所示)相对于drf 9903的致动位置所示。
1183.在一些实施例中，图99g示出了杆轮廓配准系统9937的透视图，其类似于先前关于图99a-99f所述的系统，并且使用一些类似或相同的构件。在一些实施例中，棒轮廓配准系统9937包括配备有跟踪滑块的棒弯曲器9928、和/或弹簧加载柱塞9929(以未压下状态示出)、和 /或tmsm 9930(以未压下状态示出)、和/或安装螺钉9931。本发明的一些实施例还提供了前面关于图99e描述的系统的倾斜透视图，其描述了非活动系统。
1184.在一些实施例中，图99h示出了根据本发明的一些实施例的棒轮廓配准系统9940的透视图，其类似于先前关于图99a-99g所述的系统，并且使用一些类似或相同的构件。在一些实施例中，棒轮廓配准系统 9940可以包括配备有跟踪滑块的棒弯曲器9928和/或tmsm 9935(以压下状态示出)。本发明的一些实施例还提供了前面关于图99f描述的系统的倾斜透视图，其描述了主动系统。
1185.在一些实施例中，图99i示出了根据本发明的一些实施例的棒轮廓配准系统9942的侧视图，其类似于先前关于图99a-99h所述的系统，并且使用一些类似或相同的构件。一些实施例包括杆轮廓配准系统 9942，其包括弹簧张紧盖9908、和/或张紧螺钉9909、和/或杆接合叉 9910、和/或装备有导轨滑块的杆弯曲器9928、和/或tmsm(未压下) 9930、和/或安装螺钉9931、和/或中心杆轮廓表面9944、和/或左外辊9952。本发明的一些实施例提供了前面关于图99e描述的系统的侧面透视图，其描述了示例性的非活动系统。在一些实施例中，被跟踪的配备有滑动器的弯杆器9928的手柄可以被用户抓住，并且弯曲表面 (9952,9944)可以被完全接近，同时仍然向系统提供经由滑动器附件跟踪杆的轮廓的能力(例如，图99d)。
1186.在一些实施例中，图99j示出了根据本发明的一些实施例的杆轮廓配准系统9946的侧视图，其类似于先前关于图99a-99i所述的系统，并且使用一些类似或相同的构件。在一些实施例中，棒轮廓配准系统 9946可包括tmsm滑柱9947(示出为处于压下状态)。本发明的一些实施例示出了前面关于图99f描述的系统的侧面透视图，其描述了示例性的主动系统。
1187.在一些实施例中，图99k示出了根据本发明的一些实施例的类似于前面关于图99a-99j所述的系统并使用一些类似或相同部件的杆轮廓成形系统9949的透视图。一些实施例包括杆轮廓系统9949，其包括右外辊9943、和/或中心杆轮廓表面9944、和/或杆9950、和/或配备履带式滑块的杆弯曲机9951、和/或左外辊9952、和/或配备杆的履带式端盖9953。在一些实施例中，配备有履带式滑块的弯杆机9951 展示了在履带式滑块附接件被接合并且不与弯杆机9951一起主动使用时，轮廓表面(9943、9952、9944)如何能够完全接近以用于使杆轮廓化。在一些实施例中，杆9950可以被附接到轨道端盖9953中，然后由配备有轨道滑块的杆弯折器9951来形成轮廓，直到用户准备配准调节杆9950的轮廓。在一些实施例中，系统(例如，图99i的杆轮廓配准系统9942)可以被定向成使得滑动器附装件的杆接合叉
10003监视tmsm 10004的动态位置，并经由包括但不限于图63和113中所示和所述的那些过程的过程被解释成触发状态。
1194.在一些实施例中，图100b示出了根据本发明一些实施例的选择性触发探针系统10010的侧视图，其与先前关于图100a描述的系统类似，并且使用一些类似或相同的部件。在一些实施例中，选择性触发探针系统10010包括探针轴10001、和/或触发突片10002(未示出)和/或安装螺钉10006、和/或安装螺钉10011、和/或用于触发突片10012 的狭槽、和/或手指支托10013。在一些实施例中，使用者可经由手指支托10013抓握探针10010，并且经由其手指之一致动触发突片10002。在某些实施例中，当触发凸片10002被压下时，tmsm 10004(其安装在一臂上，该臂是旋转触发臂10008的刚性延伸部)可以在同心弧路径中被致动，其中触发臂10008的较小臂延伸部通过触发凸片10002的压下与较大臂的角位移匹配。在一些实施例中，触发突片10002可穿过狭槽10012穿过手指支托10013。在某些实施例中，drf 10003可通过安装螺钉10011的接合基本上刚性地附连到探针轴10001，而扭簧和旋转触发臂通过另一安装螺钉10006保持在适当位置(即，离探针轴 10001的垂直距离)。
1195.在一些实施例中，图100c示出了根据本发明一些实施例的选择性触发探针系统10020的前视图，该系统与先前关于图100a-100b描述的系统类似，并且使用一些类似或相同的部件。一些实施例包括选择性触发探针系统10020，其包括drf 10003和/或弹簧加载tmsm(未压下触发器)10004和/或安装螺钉10011和/或drf对准安装件10021。在某些实施例中，drf 10003插入drf对准安装座10021中，从而能够以阻止其相对于探针(探针轴10001)移动和/或旋转的方式刚性固定drf 10003。在某些实施例中，drf 10003可通过安装螺钉10011 基本上刚性地附连到探针轴10001。在一些实施例中，当触发标签 10002未被按下时，tmsm 10004处于非活动触发位置。
1196.在一些实施例中，图100d示出了根据本发明一些实施例的选择性触发探针系统10030的后视图，其与先前关于图100a-c描述的系统类似，并且使用一些类似或相同的部件。在一些实施例中，选择性触发探针系统10030包括drf 10003、探针轴10031、触发突片(被压下) 10032和旋转触发臂(被压下)10033。在一些实施例中，当该触发器凸耳10032被完全压下时，该tmsm 10004处于一活动触发位置，这将该触发臂10033旋转至一位置，该位置将该实质上刚性耦接的tmsm 10004旋转至相对于该drf 10004的一活动位置。在一些实施例中，旋转触发臂10033也可完全封闭在基本上刚性地附接到探头轴10031 的护套内，以使得触发臂10033在其致动时不会被任何外力(例如，使用者的手、手套、身体组织和流体等)阻碍
1197.在一些实施例中，图100e示出了根据本发明一些实施例的选择性触发探针系统10040的侧视图，该系统与先前关于图100a-d描述的系统类似，并且使用一些类似或相同的部件。在一些实施例中，tmsm10004作为触发器凸耳10032处于活动触发位置，并且当位于探头轴 10001内部的狭槽10012内部时被完全压下并且不能被进一步致动。
1198.在一些实施例中，图100f示出了根据本发明一些实施例的选择性触发探针系统10050的前视图，其与先前关于图100a-e描述的系统类似，并且使用一些类似或相同的部件。一些实施例包括选择性触发探针系统10050，和/或触发突片10032(示出为被压下)，和/或tmsm10051(示出为被压下的触发器)。在一些实施例中，当触发器凸耳10032被完全压下时，tmsm 10051处于活动的触发器位置，这使得触发器臂10033旋转至这样的位置，即，使得
基本上刚性连接的tmsm10051相对于drf 10004向左旋转。在一些实施例中，该旋转包括由联接到tmsm 10051上的触发臂的上延伸部的半径限定的弧形路径。
1199.本发明的一些实施例包括选择性触发探头系统，其能够经由线性触发机制选择性地向3d跟踪相机系统发信号通知它何时处于“活动”和/或“不活动”二进制状态和/或在这两个边界之间的模拟状态。在一些实施例中，探针可以被配置用于左手主导或右手主导用户。本发明的一些实施例涉及关于图10、14、15、91和100描述的装置和系统，以及关于图24-26、27a-27d、28a-28b、58-61、62a-62d、63、64a-64b、65a-65e、66a-66b、67-69、82a-82b、83、84a-84b、85和113描述的过程。
1200.在一些实施例中，图101a示出了根据本发明的一些实施例的选择性触发探针系统10100的正视图，示出了包括探针轴10101、和/或触发器套筒10102、和/或触发器10103(以未受压状态示出)、和/或定位销10104、和/或快速释放销10105、和/或drf 10106、和/或tmsm10107(示出了未受压触发器)、和/或tmsm滑动安装件10108(示出了未受压触发器)、和/或tmsm滑动安装件背衬10109、和/或drf安装件10110、和/或安装螺钉10111的组件。在一些实施例中，触发器 10103未被按下，并且由于tmsm 10107位于其相对于drf 10106的基线位置处或附近，因此探头处于非活动状态。在一些实施例中，tmsm 滑动底座背衬10109的边界描述了探头的tmsm 10107的整个可能的运动范围。在一些实施例中，触发套筒10102包围内部触发机构(未示出) 并且使得触发机构能够根据用户的优势手偏好而偏向一侧。在一些实施例中，触发套筒10102可以经由进入触发套筒10102并基本刚性地固定到探头轴10101的快速释放销10105与探头轴10101基本刚性地接合。在一些实施例中，当移除快速释放销10105时，可移除触发套筒10102，使其相对于探头轴10101的取向反向，然后通过重新插入快速释放销10105来重新接合。在一些实施方式中，触发器10103围绕触发器套筒10102内的定位销10104旋转，并且使得能够由用户和/ 或系统控制触发致动。
1201.在一些实施例中，图101b示出了根据本发明的一些实施例的选择性触发探针系统10115的正视图，其与先前关于图101a描述的系统类似，并且使用一些类似或相同的部件。一些实施例包括选择性触发探针系统10115，其包括触发器(压下的)10116、和/或弹簧加载的滑动轴10117、和/或tmsm 10118(压下的触发器)、和/或tmsm滑动安装件10119(压下的触发器)。在一些实施例中，触发器10116可以完全压下抵靠内部触发机构(未示出)，这提高了tmsm 10118在tmsm滑动底座背衬10119上的位置，并且到达相对于drf 10106的位置，该位置向系统发出信号，表示探头处于活动触发状态。
1202.在一些实施例中，图101c示出了根据本发明的一些实施例的选择性触发探针系统10125的后视图，其与先前关于图101a-101b描述的系统类似，并且使用一些类似或相同的部件。在一些实施例中，选择性触发探针系统10125可以包括触发器10103(未被按压)、和/或定位销10104、和/或快速释放销10105、和/或后盖安装螺钉10126、和 /或后盖1027。在一些实施例中，后盖10127可以容纳用于探针的内部滑动轴(未示出)的弹簧系统(未示出)。在一些实施例中，后盖安装螺钉10126可以基本上刚性地将后盖10127附接到探头轴10101，并且还可以提供用于弹簧(未示出)的一端的固定点，另一端基本上刚性地附接到tmsm滑动底座背衬10119。在一些实施例中，图101d示出了根据本发明的一些实施例的选择性触发探针系统10130的后视图，其与先前关于图101a-c描述的系统类似，并且使用一些类似或相同的部件，示出了包括触发器(被压下)10116的组件。
1203.在一些实施例中，图101e示出了根据本发明的一些实施例的与先前关于图101a-101d描述的系统类似并且使用一些类似或相同部件的选择性触发探针系统10135的正视截面图。在一些实施例中，选择性触发探针系统10135可包括触发器10103(未示出)、和/或定位销 10104、和/或快速释放销10105、和/或tmsm滑动底座背衬10109、和/或定位销10136、和/或双连杆臂(下连杆：未被按压的触发器)10137、和/或定位销10138、和/或双连杆臂(上连杆：未被按压的触发器) 10139、和/或弹簧加载的滑动轴(未被按压的触发器)10140、和/或 tmsm底座(未被按压的触发器)10141。在一些实施例中，触发器10103 未被按下，并且因此探头处于非活动触发状态。描述了内部触发机构的一些实施例以证明其相对于未压下的触发器10103的基线位置。在一些实施方案中，双连杆臂(下连杆：未压下的触发器)10137可在一端经由下定位销10136相对于探针轴10101固定，其中双连杆臂的另一端经由相交的定位销10138附接到第二双连杆臂(上连杆：未压下的触发器)10139。在一些实施方式中，第二双连杆臂(上连杆：未压下的触发器)10139的上端可以通过相交的定位销10138连接至弹簧加载的滑动轴10140。在一些实施例中，弹簧加载的滑动轴10140可基本刚性地附连到tmsm安装件10141，且因此当触发器10103促动两连杆臂系统且提升弹簧加载的滑动轴10140的位置时，tmsm安装件10141 上的tmsm 10107可远离drf定位，drf向系统发出探头转变到活动触发状态的信号。
1204.在一些实施例中，图101f示出了根据本发明的一些实施例的与先前关于图101a-101e描述的系统类似并且使用一些类似或相同部件的选择性触发探针系统10145的正视截面图。在一些实施例中，选择性触发探针系统10145可包括触发器(压下的)10116、和/或双连杆臂(下连杆：压下的触发器)10146、和/或双连杆臂(上连杆：压下的触发器) 10147、和/或弹簧加载的滑动轴(压下的触发器)10148、和/或tmsm 安装件(压下的触发器)10149。在一些实施例中，触发器10116可完全压靠下部双连杆臂10146，该下部双连杆臂伸直以延伸上部双连杆臂10147的位置，并因此可升高弹簧加载的滑动轴10148的位置，该滑动轴基本刚性地固定到tmsm安装件10149上的tmsm 10118。在一些实施例中，tmsm 10118相对于固定drf(未示出)的这个位置被系统解释，以便发信号通知探测触发的“活动”状态。
1205.在一些实施例中，图101g示出了根据本发明的一些实施例的选择性触发探针系统10155的前透视图，其与先前关于图101a-101f描述的系统类似，并且使用一些类似或相同的部件。一些实施例包括选择性触发探针系统10155，其包括快速释放销10105、drf 10106、tmsm(未压下的触发器)10107、tmsm滑动底座背衬10109、双连杆臂(下连杆：未压下的触发器)10137、双连杆臂(上连杆：未压下的触发器)以及销钉装载通道槽10156。在一些实施方式中，在致动期间通过限定的销钉装载入口槽10156将双连杆臂(10137、1039)限制在其竖直运动范围内，其中触发过程提升销钉10138相对于槽10156的位置。
1206.在一些实施例中，图101h示出了根据本发明的一些实施例的选择性触发探针系统10160的后透视图，其与先前关于图101a-101g描述的系统类似，并且使用一些类似或相同的部件。一些实施例包括选择性触发探针系统10160，其包括定位销10161、和/或后盖对准突出部 10162、和/或安装螺钉10163、和/或压缩弹簧10164、和/或用于弹簧 10165的安装螺钉。在一些实施方式中，下部双连杆臂的定位销10161 (之前为10136)固定到探针轴10101上，使得能够致动触发器以提升弹簧加载的滑动轴远离探针尖端，并抵抗压缩弹簧，从而随后提升 tmsm 10107相对于drf 10106的位置。在一些实施例中，封闭的压缩弹簧
10164在一端通过安装螺钉(之前为10126)固定，并通过tmsm安装件10149连接到可移动的安装螺钉10165，该螺钉连接到弹簧加载的滑动轴10148，允许弹簧10164在致动期间延伸。
1207.在一些实施例中，图101i示出了根据本发明的一些实施例的选择性触发探针系统10170的侧视图，其与先前关于图101a-101h描述的系统类似，并且使用一些类似或相同的部件。在一些实施例中，触发器未被按下，因此tmsm未从其相对于drf的基线、非活动位置偏移。在一些实施例中，图101j示出根据本发明一些实施例的选择性触发探针系统10175的侧视图，该系统类似于先前关于图101a-101i所述的系统，并使用一些类似或相同的部件。在一些实施例中，触发器被按下，tmsm相对于drf从其基线、非活动位置完全偏移，并且tmsm因此处于活动触发状态。
1208.在一些实施例中，图101k示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图101a-101j所述的系统的选择性触发探针系统10176的装配图，示出了包括双连杆臂(下臂)10177和/或双连杆臂(上臂) 10178和/或弹簧加载滑动轴10179和/或tmsm 10180和/或触发器套筒10181和/或触发器10182的组件。
1209.在一些实施方式中，图101l-101o示出了根据本发明的一些实施方式的如先前关于图101a-101k描述的具有线性触发机构的3d跟踪工具的触发套筒的立体图。在一些实施例中，图101l示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图101a-101k所述的系统的探头盖系统10183的端视图，示出了包括用于探头轴10184的通道的组件。在一些实施例中，用于探针轴10184的通道表示与探针轴的横截面的外表面轮廓匹配的几何切口。在一些实施例中，该通道可体现为能够使触发套筒接合到探头轴并从探头轴移除的任何轴。
1210.此外，在一些实施例中，图101m示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图101a-101l所述的系统的探头盖系统10185的透视图。在一些实施例中，探头盖系统10185包括用于接合销10186的孔和用于快速释放10187的孔。在一些实施例中，快速释放销10105 可以插入穿过触发套筒10181上的孔10187。在一些实施例中，用于触发器的定位销10104被插入穿过触发器套筒(例如，诸如触发器套筒 10181)上的另一个孔10186。在一些实施例中，图101n示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图101a-101m所述的系统的探头盖系统10188的透视图，示出了包括用于触发器10189的槽口的组件。在一些实施例中，触发器10182插入并限制在触发器套筒10181内的狭槽10189内。在一些实施例中，图101o示出了类似于先前关于图 101a-101n所述的系统的探头盖系统10190的透视图。
1211.在一些实施例中，图101p示出了根据本发明的一些实施例的选择性触发探针系统10191的装配图，其与先前关于图101a-101o描述的系统类似，并且使用一些类似或相同的部件。在一些实施例中，选择性触发探针系统10191包括左手支配探针配置10192和左手支配触发器配置10193。在一些实施例中，触发器套筒10193定向成左手主导触发器构造，其中内部触发器机构的伴随探头构造10192定位成在其运动范围内具有朝向探头左侧的偏压。
1212.在一些实施例中，图101q示出了根据本发明的一些实施例的与先前关于图101a-101p描述的系统类似的选择性触发探针系统10195的组装视图。一些实施例包括选择性触发探针系统10195，其包括右手支配探针配置10196和右手支配触发器配置10197。在一些实施例中，触发套筒10197可定向成右手主导触发构造，其中内部触发机构的伴随探针构造10196定位成在其运动范围内具有朝向探针右侧的偏置。
1213.本发明的一些实施例包括基准配准探针系统，其可以与具有外部嵌入式深度限位
器配合接口的基准配合，并相对于3d跟踪相机系统配准基准的位置和方向。在一些实施例中，用户可以使探针与基准内的图案化接口配合，并且当探针与基准接口完全接合时，内部弹簧加载的可按压滑动轴可以相对于安装在探针上的固定drf致动tmsm，以触发到系统的配准事件。在一些实施例中，探针的触发机构可以由用户通过包括但不限于先前关于图95a-95i、98a-98v等描述的那些系统来致动，而不是通过探针与基准的成功配合来致动。本发明的一些实施例涉及关于图3a-3c、10a-10g、14a-14c、15a-15c、29a-29d、33a-33g、 38a-38g、44a-44d、45a-45b、91a-91c、101a-101q、103a-103q、 104a-104j和106a-106f描述的装置和系统，以及关于图58-60、 62a-62d、63、64a-64b、65a-65e、66a-66b、68-69、72和113描述的过程
1214.在一些实施例中，图102a示出了根据本发明的一些实施例的基准配准探针系统10200的前视图，示出了包括骨基准螺钉螺纹10201、和/或探针配合区域10202、和/或探针轴10203、和/或tmsm 10204、和/或安装螺钉10205、和/或drf 10206的组件。在一些实施例中，探针与骨基准完全接合，因此tmsm 10204被提升到主动触发状态。在一些实施例中，图102b示出了根据本发明一些实施例的基准配准探针系统10210的后视图，其类似于先前关于图102a描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件。在一些实施例中，基准配准探针系统 10210a包括探针轴10203、和/或tmsm 10204、和/或drf 10206、和 /或tmsm滑动柱10211、和/或触发器保持螺钉10212、和/或触发器运动限制槽。在一些实施例中，弹簧加载的触发机构(未示出)容纳在 tmsm滑柱10211内。在一些实施例中，弹簧加载的触发机构通过在触发器运动限制狭槽10213内紧固在探头轴10203上的触发器保持螺钉 10212而限制在其触发运动范围内，该触发器保持螺钉是tmsm滑动柱 10211的部件。在一些实施例中，图102c示出了根据本发明一些实施例的基准配准探针系统10215的侧视图，其类似于先前关于图 102a-102b描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件。
1215.在一些实施例中，图102d示出了根据本发明一些实施例的基准配准探针系统10220的组装图，其类似于先前关于图102a-102c描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件。在一些实施例中，基准配准探针系统10220包括组件，该组件包括探针轴10203、和/或drf 10206、 tmsm 10221(未受压)、和/或tmsm滑动柱10222、和/或配合凹槽10223、和/或平坦的配合表面10224。在一些实施例中，探针不与骨基准配合特征(10223、10224)接合，并且因此tmsm 10221不处于主动触发状态。
1216.在一些实施例中，图102e示出了根据本发明的一些实施例的基准配准探针系统10225的侧面组装视图，其类似于先前关于图102a-102d 描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件，示出了包括匹配凹槽 10223的组件。在一些实施例中，图102f示出了根据本发明的一些实施例的基准配准探针系统10226的正装配视图，其类似于先前关于图 102a-102e描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件。在一些实施例中，基准配准探针系统10226包括drf 10206和/或tmsm 10221(处于未按压状态)和/或定位销10227。在一些实施例中，drf 10206可以通过将定位销10227插入穿过drf 10206并基本刚性地固定到探头轴 10203而限制旋转运动。在一些实施例中，drf 10206可以与探针轴 10203一起制造为一个部件，并且不需要防止旋转的定位销10227。
1217.在一些实施例中，图102g示出了根据本发明的一些实施例的骨准标螺钉系统10230的透视图，其类似于先前关于图102a-102f所述的系统，并使用了一些类似或相同的
构件。一些实施例包括骨基准螺钉系统10230，其包括骨基准螺钉螺纹10231、和/或配合槽10232、和/ 或螺钉头部10233、和/或用于驱动器的进入孔10234、和/或平坦配合表面10235。在一些实施例中，骨基准配合特征(10232,10235)可使得基准能够仅在一个独特的定向上由探针(例如，如先前关于图102a所描绘的)配合和配准。在一些实施例中，探针和基准的配合特征必须对准并完全接合，以使配合系统致动探针的内部可按压弹簧加载柱塞(未示出)并朝向主动触发状态触发所附接的tmsm(未示出)。在一些实施例中，多个配合槽10232被实施在骨基准上以促进减轻任何不必要的旋转的刚性配合界面。
1218.在一些实施例中，图102h示出了根据本发明的一些实施例的骨准标螺钉系统10238的侧视图，其类似于先前关于图102a-102g所述的系统，并使用了一些类似或相同的构件。一些实施例包括骨基准螺钉系统10238，其包括配合槽10232和牵引钉10239。在一些实施例中，骨准标螺钉系统10238或与感兴趣的解剖结构交界的类似表面可包括诸如一系列牵引钉10239的特征，其可有助于骨准标螺钉系统10238 与螺钉接合的解剖结构的表面的刚性固定。在一些实施例中，当骨准标螺钉与感兴趣的解剖结构完全接合时，配合的基准附接件和螺钉头部10233彼此压靠并作为一个部件完全刚性，探针然后配合并配准基准的位置和定向。
1219.在一些实施例中，图102i示出根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图102a-102h所述的系统并使用一些类似或相同部件的骨准基准螺钉系统10241的透视图，示出包括配合凹槽10232的组件。在一些实施例中，图102j示出根据本发明的一些实施例的骨基准螺钉系统10245的俯视图，该骨基准螺钉系统类似于先前关于图102a-102i 描述的系统，并使用一些类似或相同的部件，示出包括配合凹槽10232、螺钉头部10233和平的配合表面10235的组件。在一些实施例中，图 102k示出了根据本发明的一些实施例的骨准标螺钉系统10247的侧视图，其类似于先前关于图102a-102j描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件，示出了包括牵引钉10239的组件。在一些实施例中，图102l示出了根据本发明的一些实施例的与先前关于图102a-102k 描述的系统类似并且使用一些类似或相同的部件的骨准基准螺钉系统 10250的透视图。
1220.在一些实施例中，图102m示出了根据本发明一些实施例的基准配准探针系统10252的透视装配图，其类似于先前关于图102a-102l描述的系统，并使用一些类似或相同的部件。一些实施例包括基准配准探针系统10252，其包括探针轴10203、配合槽10232、弹簧加载柱塞 10253和配合突出部10254。在一些实施例中，探针的配合突出部10254 可与骨基准的配合槽10232接合，同时可致动弹簧加载的柱塞10253，其将安装在tmsm滑柱10222上的tmsm 10204的位置朝向相对于drf 的位置提升。在一些实施例中，该动作向系统发信号通知探针处于主动触发状态，从而启动骨基准的唯一取向和位置的配准。
1221.在一些实施例中，图102n示出了根据本发明的一些实施例的基准配准探针系统10256的侧截面图，其类似于先前关于图102a-102m描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件。一些实施例包括基准配准探针系统10256，其包括弹簧加载的柱塞10253和/或tmsm 10257 和/或压缩弹簧10258。在一些实施例中，弹簧加载柱塞10253的致动，例如通过与具有互补配合特征的骨基准配合，可压缩压缩弹簧10258，其可提升位于tmsm滑动柱10222上的tmsm 10257的位置。
1222.在一些实施例中，图102o示出了根据本发明的一些实施例的基准配准探针系统
10259的正装配视图，其类似于先前关于图102a-102n 描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件。在一些实施例中，基准配准探针系统10259包括探针轴10203、和/或drf 10206、和/或弹簧加载柱塞10253、和/或压缩弹簧10258、和/或tmsm安装孔10260、和/或tmsm滑动柱10261、和/或触发器运动限制狭槽10262、和/或安装孔10263、和/或定位销孔10264。在一些实施例中，在drf 10206 后面的安装孔10263用作螺钉(未示出)的固定点，该螺钉基本上刚性地将drf 10206连接到探头轴10203的安装表面。在一些实施例中，弹簧加载柱塞10253直接压缩容纳在tmsm滑柱10261内的弹簧10258，并且将附接的tmsm 10260致动到主动位置。
1223.在一些实施例中，图102p示出了根据本发明的一些实施例的基准配准探针系统10270的透视装配图，其类似于先前关于图102a-102o 描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件。一些实施例包括基准配准探针系统10270，其包括drf 10206、弹簧加载柱塞、tmsm滑柱 10261、tmsm 10271、探针轴10203和安装螺钉10272。在一些实施例中，安装螺钉10272可以插入穿过drf 10206并进入安装孔10263中的螺纹，使得drf 10206能够刚性固定在探头轴10203上。
1224.本发明的一些实施例包括基准配准探针系统，其可以与具有内部嵌入式深度限位器配合接口的基准配合，并相对于3d跟踪相机系统配准基准的位置和方向。在一些实施例中，用户可以使探针与基准内的图案化接口配合，并且当探针与基准接口完全接合时，内部弹簧加载的可按压滑动轴相对于安装在探针上的固定drf致动tmsm，以触发到系统的配准事件。在一些实施例中，探针的触发机构可以由用户通过包括但不限于先前关于图95、98等描述的那些系统来致动，而不是通过探针与基准的成功配合来致动。本发明的一些实施例涉及关于图 3a-3c、10a-10g、14a-14c、15a-15c、29a-29d、33a-33g、38a-38g、 44a-44d、45a-45b、91a-91c、101a-101q、102a-102p、104a-104j和 106a-106f描述的装置和系统，以及关于图58-60、62a-62d、63、 64a-64b、65a-65e、66a-66b、68-69、72和113描述的过程。
1225.在一些实施例中，图103a示出了根据本发明的一些实施例的基准配准探针系统10300的前视图，示出了包括tmsm 10301(处于未受压状态)、和/或tmsm滑柱10302(处于未受压状态)、和/或drf 10303、和/或安装螺钉10304、和/或定位销10305、和/或轴10306、和/或探针末端挤出突片10307、和/或骨基准螺钉10308的组件。在一些实施例中，探针不与骨准标螺钉10308接合，并且因此tmsm 10301不处于主动触发状态。在一些实施例中，基准配准探针系统10300可以包含探针末端突出部10307，其在一个独特的取向上与骨基准螺钉10308 接合，以使得能够在3d空间中配准骨基准螺钉的独特姿态和位置。
1226.在一些实施例中，图103b示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图103a描述的系统并且使用一些类似或相同部件的基准配准探针系统10310的侧视图，示出了包括类似于先前关于图103a 描述的探针尖挤出接片10311的组件。
1227.在一些实施例中，图103c示出了根据本发明的一些实施例的基准配准探针系统10315的后视图，其与先前关于图103a-103b描述的系统类似，并且使用一些类似或相同的部件。在一些实施例中，弹簧加载的触发机构(未示出)容纳在tmsm滑柱10302内，并且通过在触发运动限制槽内抵靠探头轴10306紧固的触发保持螺钉而限制其触发运动范围，该触发运动限制槽是tmsm滑柱10302的部件。
1228.在一些实施例中，图103d示出了根据本发明的一些实施例的基准配准探针系统
10320的透视图，其类似于先前关于图103a-103c描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件，示出了包括tmsm 10301(处于未压缩状态)的组件。在一些实施例中，基准配准探针系统10320 不与骨基准螺钉10308接合，并且因此tmsm 10301不处于主动触发状态。在一些实施例中，图103e示出了根据本发明一些实施例的基准配准探针系统10325的透视图，其类似于先前关于图103a-103d描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件。在一些实施例中，探针与骨准位术螺钉10308完全接合，并且因此tmsm 10301升高到主动触发状态。在一些实施例中，图103f示出了根据本发明的一些实施例的基准配准探针系统10330的透视图，其类似于先前关于图103a-103e描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件，示出了包括探针末端挤出突片10331的组件。在一些实施例中，探针不与骨准标螺钉10308接合，并且因此tmsm 10301不处于主动触发状态。在一些实施例中，图 103g示出了根据本发明的一些实施例的基准配准探针系统10335的透视图，其类似于先前关于图103a-103f描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件，示出了包括tmsm 10336(处于压下状态)和探针尖端平坦配合表面10337的组件。在一些实施例中，探针与骨准标螺钉 10308完全接合，并且因此tmsm 10336被升高到主动触发状态。在一些实施例中，探针针尖平坦配合表面10337帮助探针与骨准准标螺钉 10308的独特对准。在一些实施例中，图103h示出了根据本发明一些实施例的基准配准探针系统10340的侧视图，其类似于先前关于图 103a-103g描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件。在一些实施例中，探针与骨准标螺钉10308完全接合，并且因此tmsm 10336 被升高到主动触发状态。
1229.在一些实施例中，图103i示出了根据本发明一些实施例的基准配准探针系统10345的后视图，其类似于先前关于图103a-103h描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件。一些实施例包括基准配准探针系统10300，其包括扳机保持螺钉10346和扳机运动限制狭槽10347。在一些实施例中，基准配准探针系统10345与骨基准螺钉10308完全接合，因此tmsm 10336被提升到主动触发状态。在一些实施例中，弹簧加载的触发机构(未示出)可容纳在tmsm滑柱10302内，并且通过在触发器运动限制狭槽10347内抵靠探头轴10306紧固的触发器保持螺钉10346而限制其触发运动范围，该触发器运动限制狭槽是tmsm滑柱 10302的部件。
1230.在一些实施例中，图103j示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图103a-103i描述的系统的骨准备螺钉系统10350的透视图。一些实施例包括骨准备器螺钉系统10350，其包括螺钉头部10351、和/或配合基准附接件10352、和/或基准平坦配合表面10353、和/或基准对准凹槽10354、和/或基准螺钉头部偏移10355。在一些实施方式中，具有螺钉头部10351的骨螺钉可以是基准系统的单独部件，其中配合基准附接件可以围绕螺钉轴自由地旋转。在一些实施例中，螺钉头部10351与基准螺钉头部偏移10355对接，这增强了用于压下探针的滑动轴(未示出)的触发机构。在一些实施例中，配合基准附接件 10352包括但不限于一个或多个独特的不对称挤压件(例如，基准对准凹槽10354、基准平坦配合表面10353等)，其使得探针(例如，具有探针轴10306的探针)能够使用互补挤压件(例如，如图103b中描绘的探针末端挤压件10311)与基准附接件10352牢固地且仅在一个独特的定向上配合。在一些实施例中，每当探针与基准附接件10352配合时，探针可以记录骨基准螺钉10308的独特取向和位置。在一些实施例中，当骨准标螺钉与感兴趣的解剖结构完全接合时，配合的基准附接件和螺钉头部彼此压靠并且作为一个部件变得完全刚性，探针配合并
配准基准的位置和取向。
1231.在一些实施例中，图103k示出了类似于先前关于图103a-103j描述的系统的骨准具螺钉系统10360的前视图。在一些实施例中，螺钉 10351a完全插入到配合基准附接件10352中。在一些实施例中，配合基准附接件10352的底表面或与所关注的解剖结构交界的类似表面可以包括诸如一系列钉或钩的特征，这些特征有助于配合基准附接件 10352与螺钉接合的解剖结构的表面的刚性固定。
1232.在一些实施例中，图103l-103o示出了根据本发明的一些实施例的与先前关于图103a-103k描述的系统类似的骨准备术螺钉系统 (10365,10370,10375,10380)的若干透视图，示出了包括基准平坦匹配表面10353和基准对准凹槽10354的组件。
1233.在一些实施例中，图103p示出了根据本发明的一些实施例的与先前关于图103a-103o描述的系统类似的骨准标螺钉系统的俯视图，示出了包括基准平坦配合表面10353和基准对准槽10354的组件。在一些实施例中，基准附接件10352的唯一取向是明显的并且示出探针如何配准基准系统的唯一姿态，而不管其被紧固的接合解剖结构是否碰巧移动。
1234.在一些实施例中，图103q示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图103a-103p描述的系统的基准配准探针系统10390的透视图，示出了包括探针轴10306、和/或探针末端挤出突片10307、和/ 或探针平面配合延伸部10391、和/或弹簧加载柱塞10392的组件。在一些实施例中，一旦探针尖端的配合延伸部(例如10391、10307等) 与配合基准附件10352完全接合，探针轴10306内的弹簧加载柱塞10392可以抵靠骨螺钉的螺钉头部10351的表面致动，并因此可以将所附接的tmsm 10336的位置提升到主动触发状态。
1235.本发明的一些实施例包括螺钉配准探针系统，其能够与具有嵌入式深度限位器配合接口的紧固件配合，并且配准紧固件的轴相对于3d 跟踪相机系统的位置和取向。在一些实施例中，用户可以将探针与附接到螺杆轴的图案化接口配合，并且当探针与螺杆配合接口完全接合时，内部弹簧加载的可按压滑动轴相对于安装在探针上的固定drf致动tmsm，以触发到系统的配准事件。在一些实施例中，探针的触发机构可由使用者通过包括但不限于先前关于图95a-95i和98a-98v等描述的那些系统来致动，而不是通过探针与紧固件的成功配合来致动。本发明的一些实施例涉及关于图3a-3c、10a-10g、14a-14c、15a-15c、 29a-29d、33a-33g、38a-38g、44a-44d、45a-45b、91a-91c、101a-101q、 103a-103q和106a-106f描述的装置和系统，以及关于图58-60、 62a-62d、63、64a-64b、65a-65e、66a-66b、68-69、72和113描述的过程。
1236.在一些实施例中，图104a示出了根据本发明的一些实施例的螺钉配准探针系统10400的正视图。一些实施例包括螺钉配准探针系统 10400，其包括tmsm 10401(未被按压)、和/或drf 10402、和/或安装螺钉10403、和/或定位销10404、和/或tmsm滑柱10405(未被按压)、和/或轴10406、和/或工具配合尖端10407、和/或郁金香形头 10408、和/或螺钉配合附接件10409、和/或椎弓根螺钉轴10410(未示出螺纹)。在一些实施例中，工具配合末端10407可以是部分圆柱形形状，以使杆能够植入螺钉的郁金香形头部，并且可以保持郁金香形头部的运动范围，而不失去对螺钉上的配准部位的接近。在一些实施例中，一旦工具配合末端10407完全且基本上刚性地与螺钉配合附件接合，可按压的滑动轴(未示出)可被致动，从而相对于工具的drf10402移动tmsm10405上的基本上刚性连接的tmsm 10401的位置，并且向系统发出信号，表示螺钉配准的触发事件正在发生。在一些实施例中，螺钉配准探针系
统10400不与紧固件系统接合，并且tmsm 10401 因此不在主动触发位置。在一些实施例中，drf可以模块化地附接到探针设备，并且可以由其他drf和/或相关联的工具定义文件来代替，以改变系统对探针的功能和/或跟踪位置的理解。
1237.在一些实施例中，图104b示出了根据本发明的一些实施例的螺钉配准探针系统10415的侧视图，其类似于先前关于图104a描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件。一些实施例包括螺钉配准探针系统 10415，其包括tmsm 10401(以未压下状态示出)、tmsm滑柱10405(以未压下状态示出)和工具配合尖端10407。在一些实施例中，工具的几何设计具有tmsm 10401，其可以与drf 10402的3d跟踪标记符成直线地定位，以简化如至少在图63、113中描述的过滤杂散标记符、分类tmsm以及测量其用于触发事件的相对位置的处理。
1238.在一些实施例中，图104c示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图104a-104b描述的系统并且使用一些类似或相同部件的螺钉配准探针系统10420的后视图，示出了包括tmsm 10401(处于未按压状态)、和/或drf 10402、和/或tmsm滑柱10405(未按压)、和/ 或轴10406、和/或工具配合尖端10407、和/或触发器保持螺钉10421、和/或触发器运动限制槽10422的组件。在一些实施例中，弹簧加载的触发机构(未示出)可容纳在tmsm滑柱10405内，并且可经由在触发运动限制狭槽10422内抵靠探头轴10406紧固的触发保持螺钉10421而限制其触发运动范围，该触发运动限制狭槽是tmsm滑柱10405的部件。
1239.在一些实施例中，图104d示出了根据本发明的一些实施例的螺钉配准探针系统10425的前视图，其类似于先前关于图104a-104c描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件。在一些实施例中，螺钉对准探针系统10425可以包括tmsm 10426(处于压下状态)、tmsm滑柱 10427(处于压下状态)和接合的工具配合尖端10428。在一些实施例中，工具配合末端10428可与螺钉配合附件10409完全接合，并且可压下的滑动轴(未示出)可提升tmsm滑动柱10427的tmsm 10426远离 drf 10402，以向系统发出信号，指示配准探针与螺钉配合附件完全对准并接合。在一些实施例中，螺钉配合附件可以与螺钉轴同轴，以便使得探头能够经由螺钉配合附件位置的配准来快速配准螺钉轴的准确取向。在一些实施例中，螺钉的配合附接可具有包括但不限于共线配合或与螺钉轴的中心轴线成角度的配合的特征。
1240.在一些实施例中，图104e示出了根据本发明的一些实施例的螺钉配准探针系统10430的侧视图，其类似于先前关于图104a-104d描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件。在一些实施例中，螺旋配准探针系统10430可以包括tmsm 10426(以压下状态示出)和/或tmsm 滑柱10427(以压下状态示出)。在一些实施例中，类似于图104d中所示，螺钉配准探针通过与螺钉的配合附件完全接合而处于活动状态。
1241.在一些实施例中，图104f示出根据本发明的一些实施例的螺钉配准探针系统10435的后视图，其类似于先前关于图104a-104e描述的系统，并且使用根据本发明的一些实施例的一些类似或相同的部件。一些实施例包括螺钉配准探针系统10435，其包括接合的工具配合末端10428和/或具有压下的触发器10436的触发器保持螺钉。在一些实施例中，类似于图104d-104e中所示，螺钉配准探针可以通过与螺钉的配合附件完全接合而处于活动状态。在一些实施例中，具有压下的触发器10436的触发器保持螺钉位于触发器运动限制槽10422的底部内，因为tmsm滑柱10427已经相对于drf 10402和探头轴10406升高，其更远离触发器保持螺钉，并且基本刚性地附接到探头轴10406。
1242.在一些实施例中，图104g示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图
104a-104f描述的系统的螺钉配准探针系统10440的透视图，示出了包括tmsm 10441(未按压状态)、tmsm滑柱10442(未按压状态)和螺钉配合附件10443的组件。在一些实施例中，类似于图 104a-104c中所示，螺钉配准探针处于非活动状态。
1243.在一些实施例中，图104h示出了根据本发明的一些实施例的螺钉配准探针系统10450的透视图，其类似于先前关于图104a-104g描述的系统。一些实施例包括螺钉配准探针系统10450，其包括工具配合挤压图案10451、和/或弹簧加载柱塞(未被按压)10452、和/或工具配合深度止挡10453、和/或螺钉配合图案10454、和/或螺纹孔10455。在一些实施例中，工具配合挤压图案10451可以包括与螺钉配合图案 10454互补的不同拔模角，以使得能够在探头和螺钉配合附接件之间实现独特的、良好对准的和完全接合的配合。在一些实施例中，当工具配合挤压图案与螺钉配合图案10454完全接合时，弹簧加载柱塞 10452被压下，并且随后提升tmsm 10441的位置，直到其到达相对于 drf 10402的主动触发位置。在一些实施例中，可利用螺钉配合图案 10454内的螺纹孔10455，以便经由插入穿过工具配合挤压图案10451 的本体的紧固件(未示出)将探针配合末端基本刚性地固定到螺钉附接件。
1244.在一些实施例中，图104i示出了根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图104a-104h描述的系统的螺钉配准探针系统10460的透视图，示出了包括tmsm 10461(被压下)和/或tmsm滑柱10462(被压下)和/或接合的工具配合尖端10463的组件。在一些实施例中，类似于图104d-104f中所示，螺钉配准探针处于活动状态。
1245.本发明的一些实施例包括柔性评估装置的可调节螺钉接口系统，其可与紧固件配合，紧固件具有嵌入式限深器配合接口，并且与附接到其它解剖标志的其它类似的可调节螺钉接口系统基本上刚性地交叉连接。在一些实施例中，用户可通过椎弓根螺钉将3d跟踪的柔性评估装置与感兴趣的椎骨配合，椎弓根螺钉具有深度停止器配合件，深度停止器配合件在各种相对取向和位置处接合，这通过螺钉接口系统的可变宽度和角度调节机构来解决。在一些实施例中，所描绘的螺钉接口系统与柔性评估装置手柄和/或附属系统兼容，所述柔性评估装置手柄和/或附属系统包括但不限于先前关于图40-43和95-97描绘的那些柔性评估装置手柄和/或附属系统。在一些实施例中，柔韧性评估装置的手柄可以通过一种机构调整到相对于螺钉接口系统的各种手柄方向，该机构包括但不限于可以释放或接合以牢固地调节装置的弹簧加载紧固件手柄相对于3d跟踪相机、附近的螺钉接口设备、其他灵活性评估设备手柄、配备drf的工具等所需的方向。本发明的一些实施例涉及关于图34、34a-34f、35a-35e、36a-36i、37a-37g、图38、38a-38g、39a-39f、40a-40c、41a-41d、42a-42k、43a-43f、94a-94h、95a-95i、 96a-96s、97a-97l、105a-105g、106a-106f描述的装置和系统，以及关于图44a-44d、45a-45b、58-60、62a-62d、63、64a-64b、65a-65e、 66a-66b、68-69、70、72、107a-107d、108a-108h、111和113描述的过程。
1246.在一些实施例中，图105a示出了根据本发明的一些实施例的可调节螺钉接口组件10500的透视图。在一些实施例中，可调节螺钉接口组件10500可以包括侧臂，例如侧臂10501a和/或侧臂10501b、和/ 或延伸螺钉10502、和/或延伸螺钉套筒10503、和/或工具配合尖端 10504、和/或椎弓根螺钉轴(螺纹未示出)10505、和/或螺钉配合附接件10506、和/或螺纹孔10507、和/或郁金香形头部10508。在一些实施例中，侧臂10501a可以是固定侧臂(联接到肩部10513)和/或侧臂 10501b可以是可调节侧臂(可调节地定位在调节支架10518的空腔或通道10519中)。在一些实施例中，臂10501a和10501b之间的距离可以通过使用腔
或通道10519使臂10501b朝向或远离臂10501a滑动来调节)。在一些实施例中，侧臂10501a和侧臂10501b的部件可以是相同的，可以使用至少一些共同的部件，并且类似地描述。在一些实施例中，螺钉接口组件10500可以与柔性评估系统(例如，参见图96n 的示例)基本刚性地接合。在一些实施例中，螺钉接口系统的工具配合末端10504可与螺钉配合附接件10506上的深度止动图案接合，而不管螺钉的郁金香形头部10508内是否存在植入杆。在一些实施例中，侧臂10501组件中的一个可以以固定取向与整个组件10500的宽度可调机构连接，而另一个侧臂组件可以在其相对于相应的侧臂10501组件的相对宽度、高度和取向上变化。在一些实施例中，延伸螺钉套筒 10503中的延伸螺钉10502可使侧臂10501和工具配合末端10504能够与螺钉配合附接件10506的深度止挡界面基本刚性地连接。在一些实施例中，整个螺钉接口组件10500包括但不限于附属郁金香形头部，其能够经由装置之间的杆连接件刚性固定两个或更多个柔性评估装置 (例如，如下面参照图105g所示)，杆连接件通过插入在郁金香形头部上的有头螺钉基本刚性地连接，杆在郁金香形头部的腔内。
1247.在一些实施例中，图105b示出了根据本发明的一些实施例的可调节螺钉接口系统10520的正视图，其类似于先前关于图105a描述的系统，并且使用一些类似或相同的部件。一些实施例包括可调节螺钉接口系统10520，其包括至少侧臂10501a、和/或延伸螺钉10502、和/ 或延伸螺钉套筒10503、和/或工具配合末端10504、和/或椎弓根螺钉轴(螺纹未示出)10505、和/或螺钉配合附接件10506。在一些实施例中，可调节侧臂的可调节取向(未标记)可以使得螺钉接口系统10520 能够与椎弓根螺钉配合，该椎弓根螺钉在关于螺钉接口系统10520的中心轴线不成镜像的取向上被装备到脊柱中。
1248.在一些实施例中，图105c示出了根据本发明的一些实施例的可调节螺钉接口系统10530的后视图，其类似于先前关于图105a-105b所述的系统，示出了包括工具配合末端10504和螺钉配合附连装置10506 的组件。在一些实施方式中，在螺钉接口系统10530与椎弓根螺钉完全接合的同时，可以从郁金香形头部的后面或上面植入脊柱杆植入物。
1249.在一些实施例中，图105d示出了根据本发明的一些实施例的可调节螺钉接口系统10540的俯视图，其类似于先前关于图105a-105c所述的系统，示出了包括工具配合末端10504、和/或螺钉配合连接件 10506、和/或螺纹孔10507的组件。在一些实施例中，如所描绘的，螺钉接口系统10540、螺钉接口系统10540的帽螺钉和配件郁金香形头部可以经由互补器械(例如，螺丝刀)从上方接近。在一些实施例中，图105e说明可调节螺钉接口系统10550的侧视图，其类似于先前关于图105a到105d描述的系统。
1250.在一些实施例中，图105f说明根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图105a到105d所描述的系统的可调整螺钉接口系统10560 的透视图。本发明的一些实施例包括可调节螺钉接口系统10560，其包括延伸螺钉10502、和/或配合装备的螺钉(从工具上拆卸)10561、和/或延伸螺纹10562。在一些实施例中，工具配合末端10504的延伸螺纹不接合到配备有配合的螺钉10561中。在一些实施例中，可调节侧臂子组件可以在取向锁定紧固件未完全接合的情况下与配有匹配的螺钉配合，并且因此使得固定取向的侧臂子组件能够使其自身围绕螺钉接口系统10560取向，以与配有匹配的螺钉10561的匹配接口适当地对准。
1251.在一些实施例中，图105g说明根据本发明的一些实施例的类似于先前关于图105a到105e所描述的系统的可调整螺钉接口系统10565 的透视图。在一些实施例中，可调节螺钉接口系统10565可以包括手柄#1 10566、和/或手柄#2 10567、和/或装置外郁金香形头部
10568、和/或装置内郁金香形头部10569、和/或工具间连接杆10570、和/或装置内郁金香形头部10571、和/或帽螺钉10572、和/或螺钉配合附接件10573、和/或用于椎弓根螺钉10574的植入杆、和/或帽螺钉10575、和/或工具接合椎骨#1 10576、和/或工具接合椎骨#2 10577。在一些实施例中，如图105g的非限制性实施例所示，可调节螺钉接口系统 10565示出了两个柔性评估装置，这两个柔性评估装置通过工具间连接杆10570基本上刚性地连接，工具间连接杆通过装置内郁金香形头部10571和帽螺钉10572基本上刚性地固定，这两个帽螺钉与感兴趣的椎骨(10576、10577)基本上刚性地接合，这两个柔性评估装置随后可被操纵成期望的构造。在一些实施例中，器械椎骨，即那些与柔性评估装置连接的椎骨和那些未与柔性评估装置连接的椎骨，可以经由植入杆10574基本刚性地连接在一起，这确保了柔性评估装置之间的脊柱轮廓可以基本刚性地固定在期望的构造中。在一些实施例中，与感兴趣的椎骨基本刚性接合的柔性评估装置的手柄(10566、10567)可由用户和/或系统操纵，以操纵连接到柔性评估装置并定位在柔性评估装置之间的椎骨的轮廓和柔性。在一些实施例中，期望的构造可以通过柔性评估装置(例如，可调节螺钉接口系统10565可以包括手柄#1 10566和/或手柄#2 10567)来实现，并且通过包括但不限于下面参照图111描述的那些的系统来检测。在一些实施方式中，一旦脊柱的一侧具有在仪器化椎弓根螺钉内的植入杆，并且该杆通过紧固的帽螺钉基本上刚性地连接相关的椎骨，则相应的手柄(10566、10567)可以从整个螺钉接口系统分离，并且另一个杆可以被植入到脊柱的对侧中进入仪器化椎弓根螺钉郁金香形头部，并且因此基本上刚性地固定脊柱的被操纵区域的整个构造。在一些实施例中，螺钉接口系统的每侧上的两个附件装置郁金香形头部(10568、10569)能够使多个结构在脊柱的也具有附接的螺钉接口系统的单独评估和/或固定区域之间连接。在一些实施例中，螺钉接口系统的可调节侧臂和/或固定侧臂组件也可以被调节成能够围绕侧臂轴的轴线旋转，从而使得螺钉接口配合表面能够适当地与所关注的椎弓根螺钉的螺钉配合附件的配合图案对准并且基本上刚性地接合。
1252.本发明的一些实施例包括具有触发机构的装置子组件，该触发机构包含用于保持装置的主动触发状态的可锁定机构。在一些实施例中，参考图106a-106f，一些实施例包括与任何配备drf的系统兼容的触发机构，所述系统包括但不限于关于图3a-3c、10a-10g、14a-14c、 15a-15c、38、38a-38g、44a-57d、91a-91c、95a-99o、101a-103q、 105a-105g和115a-115f描述的装置和系统，以及关于图45a-45b、 58-88f、91a-91c、93a-105g、107a-109d、111a-113和114a-114f描述的过程。
1253.在一些实施例中，图106a示出了根据本发明的一些实施例的触发系统10600的透视图。在一些实施方式中，触发系统10600包括tmsm 触发器安装件10601、和/或弹簧加载(未示出)的tmsm滑柱10602、和 /或用于将drf基本上刚性地附接到装置主体的螺钉安装件10603、和 /或drf安装表面10604、和/或用于限制drf的旋转的定位销10605 的孔、和/或端盖轴10607、和/或滑动触发器主体10608、和/或定位销10609、和/或枢转触发器锁定突片10610、和/或静态触发器突片 10611。
1254.在一些实施例中，触发器系统10600可以包含安装表面以使得所选择的工具drf能够模块化。在一些实施例中，drf可以直接嵌入触发器系统10600主体内。在一些实施方式中，滑动触发器主体10608 可包含一个或多个切口以有利于减少与其它接合部件诸如端盖轴10607的摩擦。在一些实施方式中，图106a-106c是具有锁定功能的触发机构的非限制性
示例性实施方式，并且尽管与触发机构接口的装置主体与在与杆轮廓评估系统相关的组件中使用的端盖工具最相关，例如图98a-98v和99a-99o中所示的那些，但是该触发机构与任何配备有drf的系统兼容，包括但不限于关于图3a-3c、10a-10g、14a-14c、 15a-15c、38a-38g、44a-57d、91a-91c、95a-99o、101a-103q和105g 描述的装置和系统，以及关于图45a-45b、58-88f、91a-91c、93a-105g、 107a-109d和111a-113描述的过程。在一些实施方式中，在触发滑动触发器主体10608时，弹簧加载(未示出)的枢转触发器锁定突片10610 可与端盖轴10607基本上刚性地接合。在一些实施例中，类似的扳机锁定机构或其它替代物可以用于除了图106a中所示的线性致动之外的其它tmsm触发运动，例如旋转致动，如在示例性实施例中所见，例如图15。在一些实施例中，滑动扳机主体10608可以设计成围绕整个端盖轴10607卷绕，以便在触发期间或之后使扳机主体的不希望的旋转和摆动最小化。在一些实施例中，tmsm可以被附接到tmsm触发器底座10601，以使得能够相对于工具的附接的drf跟踪标记。
1255.在一些实施例中，图106b示出了根据本发明的一些实施例的触发系统10615的后视图，其类似于先前关于图106a所述的系统10600。一些实施例包括触发系统10615，其包括tmsm滑柱10602、和/或端盖轴10607、和/或滑动触发器主体10608、和/或枢转触发器锁定突片 10610、和/或静态触发器突片10611、和/或触发器保持螺钉10616、和/或触发器运动限制槽10617。在一些实施例中，当触发器保持螺钉 10616位于触发器运动限制槽10617的顶部时，tmsm限定为处于非活动触发状态，因为滑动触发器主体10608还没有抵抗其内部弹簧机构 (未示出)向下致动。
1256.在一些实施例中，图106c示出了根据本发明的一些实施例的触发系统10640的俯视图10625，其类似于先前关于图106a-106b描述的系统，示出了包括端盖轴10607、和/或滑动触发器主体10608、和/ 或枢转触发器锁定突片10610、和/或静态触发器突片10611的组件。在一些实施方式中，静态触发器突片10611包括在滑动触发器主体 10608的两侧上的延伸部，以便于与左手或右手主导用户的兼容性。
1257.在一些实施例中，图106d示出了根据本发明的一些实施例的触发系统10640的侧视横截面图，其在视图10625中示出为处于压下(激活) 状态，类似于先前关于图106a-106c描述的系统。在一些实施例中，触发系统10625包括端盖轴10607、和/或tmsm安装件10626、和/或 tmsm滑柱(压下的)10627、和/或滑块触发器主体(压下的)10628、和/或压缩弹簧壳体(弹簧未示出)10629、和/或定位销10630、和/或锁定突片运动限制壁10631、和/或枢转触发器锁定突片(锁定的) 10632、和/或锁定延伸部10633、和/或触发器锁定插座10634、和/ 或扭转弹簧10635。在一些实施方式中，当滑动触发器主体处于压下状态10628时，枢转触发器锁定突片10632可接合到触发器锁定插座 10634中，从而允许通过抵抗枢转触发器锁定突片10632的内部扭簧 10635致动而将锁定延伸部10633插入到插座10634中。在一些实施例中，当滑动触发器主体10608经由触发突片被压下(例如，致动静态触发突片10611、枢转触发锁定突片10632等)时，tmsm(未示出)可接合在tmsm安装件10626上，并且可改变其相对于drf(未示出)的 3d跟踪位置，接合在drf安装表面10604上，并且可随后根据包括但不限于关于图63、113描述的那些过程的过程被解释为触发事件。在一些实施例中，触发机构的锁定特征部不必包括与插座配合的枢转延伸突片。在一些实施方式中，触发机构可包括但不限于弹簧加载的棘爪和/或被动闩锁(在滑动触发器主体或端盖轴上)，当滑动触发器主
体 10608被压下超过容器的边界时，弹簧加载的棘爪被释放，被动闩锁与相对的配合主体(分别为端盖轴或滑动触发器主体)上的容器配合，并且限制压缩弹簧解压并返回到其基线状态等。
1258.在一些实施例中，图106e示出了根据本发明的一些实施例的触发系统10640处于未压下(未激活)状态的侧截面图，类似于先前关于图 106a-106d所述的系统。在一些实施例中，触发系统10640可包括端盖轴10607、和/或tmsm安装件10626、和/或锁定突片运动限制壁10631、和/或触发器锁定插座10634、和/或扭簧10635、和/或tmsm 滑柱(未压下)10641、和/或滑动触发器主体(未压下)10642、和/或枢转触发器锁定突片(解锁)10643。在一些实施例中，由于滑动触发器主体10608未被压下，接合在tmsm安装件10626上的tmsm(未示出)可相对于drf(未示出)保持在其基线3d跟踪位置，接合在drf安装表面10604上，并且随后将根据包括但不限于关于图63、113描述的那些过程的过程被解释为非触发非活动工具状态。
1259.在一些实施例中，图106f示出了根据本发明的一些实施例的触发系统10650的分解透视图，其类似于先前关于图106a-106e所述的系统。一些实施例包括触发系统10650，其包括枢转触发器锁定突片 10610、和/或静态触发器突片10611、和/或锁定突片运动限制壁10631、和/或扭转弹簧10635、和/或用于枢转触发器锁定突片10610的定位销10651的孔、和/或定位销10652、和/或用于锁定突片运动限制壁 10631的定位销10653的孔、和/或tmsm滑动柱10654、和/或端盖轴 10655、和/或燕尾轨道10656、和/或触发器锁定插座10657、和/或压缩弹簧壳体(弹簧未示出)10658、和/或drf安装孔10659、和/或用于定位销10660的孔、和/或锁定延伸部10661。
1260.在本发明的一些实施例中，扭簧10635可以用任何其它弹簧或张紧系统代替。在一些实施例中，图106f的燕尾轨道10656中示出的滑动轨道示例实施例可以由一些实施例代替，这些实施例机械地或电磁地使得滑动触发器主体10608能够在端盖轴10607上平滑且不旋转的行进。在一些实施例中，这然后便于通过基本上刚性地联接到滑动触发本体10608的tmsm滑柱10654的销钉(未示出)或类似压缩物体的致动来压缩弹簧(未示出)在压缩弹簧壳体10658内的压缩。
1261.本发明的一些实施例包括用于脊柱对准系统和显示监视器控制器的显示接口。在一些实施例中，系统可以从使用3d跟踪探头跟踪脊柱轮廓的采集接收输入数据，其中示例实施例先前关于图101描述。在一些实施例中，从该实施例获得的所采集的跟踪数据然后可以用于自动计算如先前关于图66a-66b和67所述的脊椎对准参数和椎间角度。本发明的一些实施例涉及关于图101a-101q、100a-100f、91a-91c、 32、23a-23c和2a-15c描述的设备和系统，以及关于图113、82a-86d、 58-69和24-28b描述的过程。
1262.在一些实施例中，图107a示出了显示界面10700，其包括使用3d 跟踪探头(例如，先前关于图101所描绘的示例实施例)经由在解剖表面(例如，椎板)上描画来采集关于脊柱轮廓的信息。该显示界面10700 的一些实施例包括但不限于脊柱图10704和/或脊椎水平标签10705 注释和/或3d跟踪的探头的尖端10706相对于患者解剖坐标系的实时绘图和/或可用于清除角度绘图10707的可选按钮或图标和/或可用于清除角度10708的可选按钮或图标和/或可用于重复跟踪10709的可选按钮或图标和/或可用于添加跟踪10710的可选按钮或图标和/或可用于清除所有跟踪10711的可选按钮或图标和/或可用于初始化跟踪板 10712
的可选按钮或图标和/或实时跟踪板软件显示10701(活动状态) 和/或3d跟踪的探头的尖端在跟踪板10702上的实时绘图和/或测量角度10703的列表。在一些实施例中，显示界面10700可以包括列表框 10703和/或状态更新框10744。在一些实施例中，脊柱图10704可以由包括但不限于患者图像(例如，x射线、ct、mri、o型臂、荧光透视等)、患者解剖结构的3d透视图、脊柱对准参数的图等的实施例替换或补充。
1263.在本发明的一些实施例中，可以使用3d跟踪的探头(例如，先前关于图101所描述的示例实施例)和先前关于图82a-85所描述的处理来对接实时轨迹板软件显示器10701。在一些实施例中，当3d跟踪的探头在初始化的轨迹板体积内移动时，可以根据缩放处理(例如先前关于图82a-85所描述的缩放处理)来缩放实时探针尖端曲线图10702的移动量和相对位置，所述缩放处理将3d跟踪的探针尖端相对于轨迹板的位置映射到显示监视器尺寸和像素分辨率，其中，来自探头移动的该输入被转换为显示器的鼠标光标的镜像实时移动。在一些实施例中，根据相关系统所处的位置、轨迹垫可重新初始化(例如，经由按钮起始以初始化轨迹垫10712)的位置等，初始化的轨迹垫相对于将信息传送到显示接口的系统的位置可保持静态或可动态调整。在一些实施例中，当3d跟踪的探头位于由轨迹板初始化过程限定的体积内时，轨迹板软件显示10701可以改变颜色，或者提供另一指示符，包括但不限于图 82a-85中描述的那些。在一些实施例中，列表框10703可以包括但不限于椎间角和/或距离测量值、3d或2d投影测量值、包括解剖标志的标签、包括工具位置、身份和方向的标签、工具距离和/或角度测量等。在一些实施例中，显示界面10700上的按钮或图标10707、 10708、10709、10710、10711、10712中的一个或多个可以经由用户输入(例如，如先前在图82a-85中描述的手动鼠标点击、基于工具的光标控制等)来致动，并且控制显示界面输出的过程，包括但不限于记录的追踪轮廓、每个追踪轮廓的相应测量、表示终板角度的正交矢量等。在一些实施例中，3d跟踪探针尖端10706的实时绘图可以主动更新其在显示界面10700上相对于其相对于患者解剖坐标系的相对位置的位置，这可以通过包括但不限于，先前关于图61-63描述的那些。
1264.在一些实施例中，图107b示出了显示界面10720，其包括通过使用3d跟踪探头在解剖表面上描画来采集关于脊柱轮廓的信息(例如，先前关于图101所描述的示例实施例)，其中该显示界面实施例先前关于图107a被描述。该显示界面10720的一些实施例可以包括但不限于现场轨迹板软件显示10721(非活动状态)、包括在选定解剖标志之间 (例如，分别在t7-l2和c7-t5之间)的先前角度测量10722和当前角度测量10723的列表框10703、脊柱示踪轮廓10724(例如，通过3d 跟踪探头获得)、先前生成的椎骨终板线#1 10725和线#2 10726、当前生成的椎骨终板线#1 10727和线#2 10728。在一些实施例中，实况轨迹板软件显示(不活动)10721通过3d跟踪的探头不位于由轨迹板初始化过程限定的体积内而描绘(如所示)处于不活动状态，该初始化过程包括但不限于图82a-85中描述的那些过程。在一些实施例中，所描绘的终板线(10725、10726、10727、10728)的重叠包括但不限于，根据由触发输入的离散点所指示的沿着曲线的特定位置处的追踪轮廓计算正交向量在感兴趣的特定解剖标志(例如，t7和l2椎骨)处的3d跟踪探头。在一些实施例中，通过沿着示踪轮廓定位椎骨节段来确定与测量有关的识别的椎骨节段，其中最靠近由3d跟踪探针的触发指示的离散点的位置。在一些实施例中，列表框(10722,10723)中所示的计算是椎骨之间测量的椎间角度，其由沿着追踪轮廓的正交线输入，通过3d跟踪探针的触发在离散椎骨水平处标记，其中正交
向量表示所选感兴趣椎骨的椎骨终板轨迹的估计相对角度。在一些实施例中，通过颜色、形状、透明度、线条类型等示出先前测量(例如，端板线#1 10725和线#2 10726)，其不同于当前测量(例如，端板线#1 10727和线#2 10728)中示出的那些。
1265.在一些实施例中，图107c示出了显示界面10735的一些实施例，其包括通过使用3d跟踪探针在解剖表面上描画来采集关于脊柱轮廓的信息(例如，先前关于图101所描述的示例实施例)。该显示界面 10735的一些实施例包括但不限于先前脊柱示踪轮廓10724(例如，如通过3d跟踪探针获得的)和新重复示踪重叠10736。在一些实施例中，多个描绘轮廓的叠加示出了在手术过程中和/或在其中脊柱正被操纵的生物力学评估期间患者轮廓的进展。在一些实施例中，列表框(10722、 10723)中描绘的测量结果可以是与脊柱轮廓叠加的测量结果匹配的颜色和/或图案，使得用户可以解释哪些测量结果与哪些脊柱构造对应。在一些实施例中，在之前和当前脊柱轮廓描记和/或测量与采集它们的时间和/或顺序之间可以存在关联，使得用户或系统可以最好地理解和解释过程的进展。在一些实施例中，可以根据所采集的最近的脊柱轮廓轨迹以及沿着脊柱进行的相应的角度和/或距离测量来更新列表框中所描绘的测量。
1266.在一些实施例中，图107d示出了显示界面10740，其包括通过使用3d跟踪探针(例如，先前关于图101描述的示例实施例)在解剖表面上跟踪来采集关于脊柱轮廓的信息。该显示界面10740的一些实施例包括但不限于先前脊柱追踪轮廓10724(例如，如经由3d追踪探针采集的)、和/或新的重复追踪覆盖10736、和/或相对于重复追踪轮廓 10736测量的当前生成的终板行#1 10742和行#2 10743、和/或列示在列示框10703内的来自追踪#2 10736的测量角度10741、和/或向用户和/或系统传达显示界面系统的操作的当前状态和/或其相关联算法的状态更新框10744。在一些实施例中，新的正交矢量的叠加表示根据沿脊柱轮廓描迹的离散位置的椎骨终板轨迹，该离散位置通过在那些特定位置触发3d跟踪探针来标记。在一些实施例中，沿着轨迹#2的轮廓的正交向量(10742，10743)源自相关联轨迹的轮廓。
1267.显示界面10740的一些实施例包括但不限于叠加在已采集的多个跟踪轮廓上的正交矢量和其它测量指示符，而不仅仅是最当前的跟踪采集10736。在一些实施例中，系统更新字段10744向用户和/或系统指示其正在等待在最近脊柱轮廓描迹上或附近进行离散点选择以向系统提供关于测量所需的椎骨的输入(例如，椎间角、距离、身份等)。在一些实施例中，系统不需要来自用户或系统的关于椎骨水平的任何手动输入来进行测量，因为系统可以自动分割椎骨水平和关于解剖标志的其它信息，并且利用所有重要的脊柱对准参数和/或感兴趣的生物力学评估来进行跨脊柱的各种测量。本发明的一些实施例包括来自离散和/或连续轨迹的输入，所述离散和/或连续轨迹是从手术部位外部的皮肤以及手术部位内的骨和组织采集的。在一些实施例中，系统还可从基准装置接收输入，该基准装置被初始化以表示手术部位外但在皮肤和/或手术单的表面下的解剖标志(例如，c7的椎体)，对于该解剖标志，实现该输入的过程已经在前面关于图58-60进行了描述。
1268.本发明的一些实施例涉及显示界面，其示出了工具接合椎骨在被操纵时的活动位置(例如，柔性评估)。生成该显示界面系统的过程的一些实施例包括但不限于以下参考图111a-111c描述的过程。与显示界面的显示监视器接口的系统的一些实施例包括但不限于直接或间接与椎骨和/或其它感兴趣解剖标志接合的一个或多个柔性评估工具(例如，图
95a)。前面关于图40a-40c、96o等示出了主动操纵接合椎骨的该系统的一些实施方式。本发明的一些实施例涉及关于图34、 34a-37g、39a-43f、93a-93j、95a-95i、97a-97l、105a-105g和 106a-106f描述的装置和系统，以及关于图63、70和113描述的过程。
1269.在一些实施例中，图108a显示了本发明，其包括显示界面10800，该显示界面示出了柔性评估工具#1 10806和工具#2 10808(例如，以线矢量的形式示出)的投射轴角的2d矢状平面视图10809。显示接口 10800的一些实施例包括但不限于后轴10801和/或前轴10802和/或上轴10803和/或下轴10804标签。系统显示10800的一些实施例包括柔性评估工具#1 10805和工具#2 10807的螺钉端。本发明的一些实施例使得用户能够经由下面参考图111描述的过程在被跟踪设备的不同解剖平面视图之间切换。
1270.在一些实施例中，图108b示出矢状平面显示界面10815，其中，柔性评估工具在与椎骨接合时处于活动触发状态。该显示界面的一些实施例可包括但不限于表示在双触发采集期间2d投影的柔性终板角度评估工具#1 10819和工具#2 10821的一系列线。在一些实施例中，表示2d矢状投影终板角度(10819,10821)的线矢量示出评估工具手柄的取向的相对位移。一些实施例包括柔性评估工具#1 10818和工具# 210820的螺钉端部件的描述。在一些实施例中，当系统计算椎间角度时，包括最大脊柱后凸角度10816和脊柱前凸角度10817。
1271.在一些实施例中，图108c示出冠状平面10835显示界面10830，其中柔性评估工具在与椎骨接合时处于主动触发状态。该显示界面的一些实施例包括但不限于表示在双触发采集期间2d投影的柔性终板角度评估工具#1 10840和工具#2 10841的一系列线。在一些实施例中，表示2d冠状投影终板角度(10840,10841)的线矢量示出评估工具手柄的取向的相对位移。一些实施例包括柔性评估工具#1 10838和工具# 210839的螺钉端部件的描述。在一些实施例中，当系统计算椎间角度时，包括最大左cobb角10836和最大右cobb角10837。在一些实施方案中，冠状显示界面10830可以包括但不限于下10832、上10831、左10833和右10834轴标签。
1272.在一些实施例中，图108d示出了轴向平面10850的显示界面10845，其中，柔性评估工具在与椎骨接合时处于活动触发状态。该显示界面的一些实施例可包括但不限于表示在双触发采集期间2d投影的柔性终板角度评估工具#1 10855和工具#2 10856的一系列线。在一些实施例中，表示2d轴向投影终板角度(10855,10856)的线矢量示出评估工具手柄的定向的相对位移。一些实施例包括柔性评估工具#1 10853和工具#2 10854的螺钉端部件的描述。在一些实施例中，当系统计算椎间角度时，包括最大顺时针角度10851和最大逆时针角度10852。在一些实施例中，轴向显示接口10845可包括但不限于前轴10847、后轴10846、右轴10848和左轴10849标签。
1273.在一些实施例中，图108e示出了矢状面显示界面10845，其中柔性评估工具与椎骨接合。该显示界面的一些实施例可包括但不限于呈现的椎骨(10862,10863)，其表示附连到柔性评估工具#1和工具#2并由其操纵的接合的椎骨。在一些实施例中，当系统显示接合椎骨的活动相对位置时，它还计算和/或显示接合解剖结构的椎骨终板10861 之间的当前矢状角。
1274.在一些实施例中，图108f示出了矢状平面显示界面10865，其中，在矢状平面柔性评估10866期间，柔性评估工具在与椎骨接合的同时处于活动触发状态。该显示界面的一些实施例可包括但不限于呈现的椎骨(上椎骨10870、10874和下椎骨10872、10876)，其代表附
连到柔性评估工具#1和工具#2并由其操纵的接合的椎骨。在一些实施例中，当两个柔性评估装置都处于主动触发状态时，系统可显示接合椎骨的实时相对位置并计算实时和椎间角度范围。在一些实施例中，系统可以计算和显示一系列运动范围结果，包括但不限于，在最大脊柱后凸 10869时上椎骨的终板角度相对于垂直方向，和/或在最大脊柱后凸 10871时下椎骨的终板角度相对于垂直方向，和/或在最大脊柱前凸 10873时上椎骨的终板角度相对于垂直方向，和/或在最大脊柱前凸 10875时下椎骨的终板角度相对于垂直方向。在一些实施例中，系统还可以计算和显示在采集期间实现的最大脊柱前凸椎间角度10868，以及在采集期间实现的最大脊柱后凸椎间角度10867。在一些实施方式中(未示出)，系统可计算和显示可能在接合椎骨之间或外侧的相邻椎骨的估计位置。在一些实施例(未示出)中，系统可以计算和显示实时绘制和针对若干同时接合的椎骨的计算。
1275.在一些实施例中，图108g显示了本发明，其包括轴向平面显示界面10878，其中在轴向平面柔性评估10879期间柔性评估工具在与椎骨接合时处于主动触发状态。该显示界面的一些实施例可包括但不限于表现为接合椎骨的呈现椎骨(上椎骨10883、10887和下椎骨10884、 10888)，接合椎骨附连到柔性评估工具#1和工具#2并由其操纵。在一些实施例中，当两个柔性评估装置都处于主动触发状态时，系统可显示接合椎骨的活动相对位置，并计算椎间角度的范围。在一些实施例中，系统可计算和显示一系列运动范围结果，包括但不限于，最大顺时针扭转时上椎骨终板角度10882相对于垂直方向，最大顺时针扭转时下椎骨终板角度10885相对于垂直方向，最大逆时针扭转时上椎骨终板角度10886，和/或最大逆时针扭转时下椎骨终板角度10889。在一些实施例中，系统还可以计算和显示在采集期间实现的最大顺时针扭转角10880以及在采集期间实现的最大逆时针扭转角10881。在一些实施方式中(未示出)，系统可计算和显示可能在接合椎骨之间或外侧的相邻椎骨的估计位置。在一些实施例(未示出)中，系统可以计算和显示实时绘制和针对若干同时接合的椎骨的计算。
1276.在一些实施例中，图108h示出冠状平面显示界面10890，其中，在冠状平面柔性10891的评估期间柔性评估工具在与椎骨接合时处于主动触发状态。该显示界面的一些实施例包括但不限于表现为接合椎骨的呈现椎骨(上椎骨10895a、10895b和下椎骨10895c、10895d)，接合椎骨附连到柔性评估工具#1和工具#2并由其操纵。在一些实施例中，当两个柔性评估装置都处于主动触发状态时，系统可显示接合椎骨的实时相对位置并计算实时和椎间角度范围。在一些实施方式中，系统可以计算和显示一系列运动范围结果，包括但不限于，在最大右 cobb角10894时相对于水平的上椎骨终板角度，和/或在最大右cobb 角10896时相对于水平的下椎骨终板角度，和/或在最大左cobb角 10897时相对于水平的上椎骨终板角度，和/或在最大左cobb角10898 时相对于水平的下椎骨终板角度。在一些实施例中，系统还可以计算和显示在采集期间实现的最大左cobb角10893以及在采集期间实现的最大右cobb角10892。在一些实施方式中(未示出)，系统可计算和显示可能在接合椎骨之间或外侧的相邻椎骨的估计位置。在一些实施例 (未示出)中，系统可以计算和显示实时绘制和针对若干同时接合的椎骨的计算。
1277.本发明的一些实施例涉及显示界面，其图示了杆轮廓的配准以及在患者图像上对该轮廓的叠加和操纵。生成该显示界面实施例的过程的一些实施例包括但不限于以下参考图112a-112c描述的过程。与显示监视器连接的装置的一些实施例包括但不限于棒轮廓配
准工具(例如，图98a)和棒接合的配准基准装置(例如，图98j)，它们的组合使用的示例性实施例在前面关于图98s中描述。与显示界面通信的杆配准工具的一些实施例包括但不限于也能够配准杆的轮廓的杆弯曲器工具(例如，先前关于图99m描绘的示例性实施例)。本发明的一些实施例涉及关于图47a-53f、98a-98v、99a-99o和115a-115f描述的装置和系统，以及关于图63、73a-78、113和114a-114f描述的过程。
1278.在一些实施方式中，图109a示出显示界面10900，其示出配准的杆坐标和用于配准其杆轮廓的工具的3d照相机视图10906和2d投影视图(即，冠状部10921和矢状部10908)。3d相机视图10906的一些实施例包括用于相机视图的左侧10917和右侧10916的轴标签、远离或朝向相机的深度轴10903、以及相对于相机的向上10901或向下 10902方向、以及端盖和滑块工具坐标10907相对于跟踪相机坐标系的显示位置。本发明的一些实施例包括已配准棒轮廓相对于配准参考装置的坐标系的2d投影视图，其中工具的矢状10915和冠状10922 取向参考的示例性实施例被描绘用于视觉参考。一些实施例包括具有前部10911和后部10910轴线标记、上部10912和下部10913轴线标记的2d矢状投影视图10908、从矢状视角10915看的端盖配准参考装置的示例性实施例、以及滑动工具10914的杆接合区域的2d矢状投影相对于端盖配准参考装置的坐标系的活动位置。一些实施例包括具有左10917和右10916轴标记、上部10918和下部10919轴标记的2d 冠状投影视图10921、从冠状视角10922的端盖配准参考装置的示例实施例、以及滑动工具10920的杆接合区域的2d冠状投影相对于端盖配准参考装置的坐标系的实况位置。
1279.在一些实施方式中，图109b示出显示界面10930，其示出了配准的棒坐标和用于配准其棒轮廓的工具的3d照相机视图10936和2d投影视图(即，冠状面10938和矢状面10947)。3d相机视图10936的一些实施例包括用于相机视图的左侧10934和右侧10935、远离或朝向相机的深度轴10933、以及相对于相机的向上10931或向下10932方向的轴标签，以及端盖、滑块工具和经配准的杆3d坐标10937相对于跟踪相机坐标系的显示位置。本发明的一些实施例包括已配准棒轮廓相对于配准参考装置的坐标系的2d投影视图，其中工具的矢状10915 和冠状10922取向参考的示例性实施例被描绘用于视觉参考。一些实施例包括具有前部10940和后部10939轴标签、上部10941和下部 10942轴标签的2d矢状投影视图10938、从矢状视角10915观察的端盖配准参考装置的示例实施例、滑动工具10943的杆接合区域的2d 矢状投影相对于端盖配准参考装置的坐标系的实况位置、投影到矢状平面10945上的经配准的杆坐标、最靠近端盖10946的经配准的杆矢状坐标的端点、以及离端盖10944最远的经配准的杆矢状坐标的端点。一些实施例包括具有左10949和右10948轴标记、上轴10950和下 10951轴标记的2d冠状投影视图10947、从冠状视角10922的端盖配准参考装置的示例实施例、滑动工具10952的杆接合区域的2d冠状投影相对于端盖配准参考装置的坐标系的实况位置、投影到冠状平面 10954上的已配准杆坐标、最靠近端盖10955的已配准杆冠状坐标的端点、以及离端盖10953最远的已配准杆冠状坐标的端点。
1280.在一些实施例中，图109c示出了描绘所选患者图像的2d视图的显示界面10960。系统的一些实施例包括取向成将端盖保持在用户的右手中的矢状患者图像10961，以及取向成将端盖保持在用户的右手中的冠状患者图像10962。在一些实施例中，端盖配准参考设备的图示与患者图像相邻，包括从其矢状10963和冠状10964视角。
1281.在一些实施例中，图109d示出了描绘所选患者图像的2d视图的显示界面10970。系
统的一些实施例包括取向成将端盖保持在用户的右手中的矢状患者图像10971，以及取向成将端盖保持在用户的右手中的冠状患者图像10972。在一些实施例中，端盖配准参考设备的图示与患者图像相邻，包括从其矢状10963和冠状10964视角。在一些实施例中，经配准的杆矢状投影坐标10974被覆盖在矢状图像10971 上，并且经配准的杆冠状投影坐标10977被覆盖在冠状图像10972上。一些实施例包括覆盖在矢状患者图像10971上的杆轮廓端点的最远离端盖10975的矢状投影，以及杆轮廓端点的最靠近端盖10973(旋转点)的矢状投影。一些实施例包括距离端盖10976最远的杆轮廓端点的冠状投影，以及最靠近端盖10978(旋转点)的杆轮廓端点的冠状投影，其覆盖在冠状患者图像10972上。
1282.一些实施例涉及覆盖在患者图像上的多个配准的杆轮廓，使得用户能够查看对杆的轮廓进行的调整的进展(例如，通过用法式弯曲器、机器人弯曲器等来进行杆轮廓描绘)。在一些实施例中，用户可通过包括但不限于以下参照图112描述的过程来操纵该已配准棒轮廓覆盖图的相对平移和旋转。
1283.本发明的一些实施例涉及分析和注释患者的医学图像(例如，x射线、ct、mri等)，以便输出指令，该指令使得用户能够定位可调节的脊柱和骨盆解剖体模模型以表示成比例的匹配轮廓。在一些实施例中，图110a-110b示出了根据本发明的一些实施例的利用来自患者成像的输入来调节用于可调节模型保持器的椎骨保持器的位置的工作流程。在一些实施例中，工作流11001包括可以用于分析患者图像并生成关于如何调整可调体模脊柱模型的构造以匹配图像中的患者的构造的指令的步骤或过程。可调节的脊柱保持器系统的一些实施方式可以在图 90a-90c和92a-92ad中示出，但不局限于这些图，图89中也包含了这些过程。
1284.一些实施例涉及进行缩放调整以分析患者图像中的解剖结构的轮廓。在一些实施例中，过程可以以相反的顺序操作，其中用户使用工作流11001来配准体模脊柱模型的解剖结构的构造，并且然后系统输出患者图像实施例。所选患者图像的一些实施例可以包括但不限于从表示脊柱轮廓的谱的患者图像库中进行的虚拟绘制或最佳匹配图像选择。在一些实施例中，系统选择的患者图像可以表示针对经配准的体模脊柱模型的构造和/或脊柱对准参数的最佳匹配。
1285.在一些实施例中，与工作流11001相关的上述过程、方法或程序中的任一个可包括或用诸如11000、11002、11004、11006、11008、 11010、11012、11014、11016、11018、11020、11022、11024、11026、 11028、11030、11032、11034、11036、11038、11040、11042、11044、 11046、11048、11050、11052、11054、11056、11058、11060、11062、 11064和11066的步骤或过程中的一个或多个来实现。在一些实施例中，至少一个步骤可以包括判定步骤，其中一个或多个随后的步骤取决于状态、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流11001 的步骤可以按所示的顺序进行。在一些实施例中，工作流11001的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流 11001的一个或多个步骤。
1286.在一些实施例中，图111a-111c示出了根据本发明的一些实施例的用于分析和输出在柔性评估期间和之后接合的椎骨的运动范围结果的工作流程11101。本发明的一些实施例涉及显示椎骨的相对对准和计算角度的过程。在一些实施方式中，工作流程11101可用于显示啮合椎骨的3d和/或2d视图，其在椎骨被操纵时主动更新它们的显示位置。在一些实施例中，工作流程11101描述了用于可视化基本刚性接合的椎骨的实时操纵并计算它们的
相对3d和2d对准的方法。柔性评估设备的一些实施例可以在图96a中描述，但不限于此。在一些实施例中，相关附图包括图34、34a-37g、39a-42k、93a-97l和105a-105g 中的装置和系统的示例实施例以及图63、70、79a-79g、108a-108h 和113中的过程的实施例。
1287.一些实施例涉及在三个解剖平面视图中的一个或多个中显示所呈现的椎骨的实况视图，并且然后，一旦两个椎骨接合装置被触发，系统就可以计算在柔性评估期间所接合的椎骨之间经历的运动范围和实况椎间角度。可用的显示输出的一些实施例包括但不限于一次在所有三个解剖平面视图中呈现的工具接合椎骨的实况视图，和/或一次在三个解剖平面视图之一中呈现的工具接合椎骨的实况视图(例如，图 108f-108h)，和/或一次在三个解剖平面视图的一个或多个中表示每个工具接合椎骨的终板的线矢量的实况视图(例如，图108a)，和/或一次在三个解剖平面视图的一个或多个中表示每个工具接合椎骨的终板的线矢量的实况视图(例如，图108b-108d)，和/或一次在三个解剖平面视图的一个或多个中呈现的具有沿着单独终板的线矢量的线接合椎骨的实况视图，具有从每个圆延伸的径向线矢量的同心圆的实况视图，所述径向线矢量表示在三个解剖平面视图的一个或多个中接合椎骨的终板之间的相对角度，和/或在参考矢量和/或运动矢量上呈现的线矢量的实况视图，和/或线矢量是在(如果先前评估的背景、或先前评估的运动矢量等的范围上显示的。
1288.该系统的一些实施例包括校准装置手柄相对于其螺钉接口套筒的角度，和/或装置相对于接合椎骨的相对位置。在一些实施例中，系统可经由测量手柄的位移定向而自动计算手柄相对于螺钉接口主体的相对定向，同时螺钉接口主体保持大体上刚性固定，且在开始校准之前已知手柄的预设定向。在一些实施例中，系统可经由指示螺钉接口主体相对于手柄的位置和取向的跟踪标记来计算评估装置的手柄与其螺钉接口主体之间的相对取向。在一些实施例中，系统可以接收关于装置手柄相对于其螺钉接口主体的角度的用户输入(例如，角度调整基座组件上的刻度标记)。
1289.一些实施例涉及接合椎骨的终板和装置的螺钉接口主体之间的相对角度的初始化。在一些实施例中，如果椎弓根螺钉通过导航引导而装备，则系统可自动计算接合椎骨的终板和安装有drf的装置手柄之间的角度。
1290.用于评估接合的椎骨的运动范围和相对对准的方法的一些实施例包括但不限于在椎骨接合的评估装置保持在触发状态时手动操纵脊柱，在椎骨接合的评估装置处于触发状态时通过椎骨接合的评估装置的运动直接操纵脊柱，以及在椎骨接合的装置保持在触发状态时通过植入物(例如，体内笼架、插入物、杆、螺钉等)的插入操纵脊柱等。
1291.在一些实施例中，一旦两个装置的触发状态返回到非活动状态，一些实施例涉及活动范围的实时对准反馈和概要视图的显示输出以及定量相对椎间角度的完成，所述运动范围的概要视图由一个或多个感兴趣解剖平面中的每个接合椎骨在柔性评估的持续时间内经历。在一些实施例中，用户可以经由用户输入(例如，图82-85)或设备触发活动(例如，双击以切换视图、单击以开始实况视图、同时点击并保持两个设备以启动椎间运动范围的灵活性测量等)来调整实况和/或概要测量输出的所选视图。
1292.在一些实施例中，与图111a-111c的工作流11101相关的任何上述过程、方法或程序可以包括或完成有一个或多个步骤或过程，例如 11100、11102、11104、11106、11108、11110、11112、11114、11116、 11118、11120、11122、11124、11126、11128、11130、11132、11134、 11136、11138、11140、11142、11144、11146、11148、11150、11152、 11154、11156、
11158、11160、11162、11164和11166。在一些实施例中，至少一个步骤可以包括判定步骤(例如，诸如步骤11110)，其中一个或多个随后的步骤取决于状况、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流11101的步骤可以按所示顺序进行。在一些实施例中，工作流11101的任何步骤可以不按照所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流11101的一个或多个步骤。
1293.本发明的一些实施例涉及配准杆植入物的轮廓、将经配准的轮廓覆盖在患者图像上以及用新修改的杆轮廓更新覆盖图的过程。在一些实施例中，图112a-112c示出了根据本发明的一些实施例的用于配准和叠加杆的轮廓和随后的调整后的杆的轮廓的工作流程11201。在一些实施例中，工作流程11201可以包括在患者图像上显示配准的杆轮廓的3d和2d投影视图，然后经由各种可用的用户输入调整它们在图像上的显示位置。在一些实施例中，工作流11201描述了用于将变换应用于重叠到患者图像上的配准的杆轮廓的2d投影的方法。应用这种刚体变换的一些实施例包括两点快照方法，其中用户在图像上输入两个点，以便配准的棒轮廓与之相交，一个在棒的近端，另一个沿着其轮廓。用于该转换过程的一些实施例包括使用3d跟踪端盖工具(例如，图98l-98n)来将端盖工具中的配准杆的相对平移和旋转镜像到患者图像(例如，图109c-109d)上。在一些实施例中，相关附图包括图 47a-56f、98a-98v、99a-99o、106a-106f和115a-115f中的装置和系统的示例实施例，以及图45a-45b、58-60、63、64a-64b、70、72-78、 87a-87k、109a-109d、113和114a-114f中的过程的实施例。
1294.该系统的一些实施例涉及调节杆植入物的轮廓(例如，利用法式杆弯曲器、机器人系统等来造型杆)、配准经调节的杆的新轮廓并且然后将患者图像上的新轮廓覆盖在之前的杆轮廓覆盖物上并且重复直到已经实现针对患者的期望杆轮廓的连续过程。一些实施例涉及用于杆造型(例如，图55a)和轮廓配准(例如，图98a)的单独装置，并且一些实施例使用一个装置用于两个过程(例如，图98e、98k和98n)。杆配准工具的一些实施方式包括安装界面，该安装界面使得drf能够向前和向后安装到工具上，并因此使得drf能够由使用者的左手或右手使用。在一些实施例中，系统可以自动地检测tmsm相对于用于杆配准工具的所安装的drf的正面的位置位于工具上的哪一侧。一些实施例涉及用户输入以识别哪只手正在持杆对正工具。手识别过程的一些实施例涉及自动定向患者图像以优化用于杆轮廓配准和相对于显示监视器和 3d跟踪相机系统的实况叠加的过程。用于输入患者图像以便叠加待显示的棒轮廓的一些实施例包括但不限于术前站立x射线胶片、屈曲和伸展胶片、ct或mri切片图像、患者的3d体积重建、手术计划调整的x射线图像、术中o型臂扫描、荧光透视、超声、锥束ct成像等。
1295.在一些实施例中，图112a-112c和与工作流11201相关的上述过程、方法或规程中的任一个可以包括一个或多个步骤或过程，或用一个或多个步骤或过程来实现，例如11200、11202、11204、11206、11208、 11210、11212、11214、11216、11218、11220、11222、11224、11226、11228、11230、11232、11234、11236、11238、11240、11242、11244、 11246、11248、11250、11252、11254、11256、11258、11260、11262、 11264、11266、11268、11270、11272、11274。在一些实施例中，进一步的步骤可以包括11276、11278、11280、11282、11284和11286。在一些实施例中，至少一个步骤可以包括判定步骤(例如，诸如步骤 11202)，其中一个或多个随后的步骤取决于状态、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流11201
81、87a-88f、98a-99o、106a-106f、109a-109d、 112a-112c、113等)。一些实施例涉及使用3d跟踪的弯棒机，其可定位弯棒机的三个棒接口部件，包括左侧辊和右侧辊以及中央棒造型表面(例如，图115a-115f)。用于在弯曲之前精确地表示杆的一些实施例包括计算杆的外径在杆弯曲器的杆接口部件(例如，图115a)的当前平面上的投影。在一些实施例中，这包括与弯曲机的左辊和右辊接触的外表面以及与弯曲机的杆造型表面接触的内表面(例如，图115a)。
1302.用于检测杆何时即将被成形的一些实施例包括具有弹簧加载(未示出)的tmsm，当所有三个杆接口部件与杆接触时，该tmsm启动。一些实施例包括当所有三个杆接口部件与杆接触时检测电导率的机构 (例如，图54)。在一些实施例中，可以通过仅在杆已经被仿形或正在被主动仿形时进行检测来绕过该步骤。用于检测杆弯曲的一些实施例包括评估杆的外表面坐标中的任何一个是否与由左和右滚轮占据的 2d封闭区域相交(例如，图115b)。一些实施例可包括将tmsm接附到杆的端部，并检测tmsm与端盖装置的相对运动(例如，图56)。在一些实施例中，一旦检测到棒轮廓描绘，用于修改棒轮廓的一些实施例包括将棒轮廓分成“左未弯曲”、“右未弯曲”和“弯曲”节段，其中各节段具有它们的外部和内部节段(例如图115c)。用于这种情况的一些实施例包括对左和右(或者左或右)未弯曲的棒段施加变换(旋转和平移)，直到它们都与它们各自的辊子相切(例如，图115c)。一些实施方式涉及使用内弯棒段的轮廓重建外弯棒段(例如，图115d)。一些实施例涉及在新构造的棒的外表面坐标中填充间隙，以考虑当棒弯曲时棒的冶金拉伸(例如，图115e、115f等)。一些实施例涉及去除新构造的棒的内表面坐标中的重叠，以解决当棒弯曲时棒的材料的冶金收缩(例如，图115e、115f等)。用于重建最终杆轮廓的一些实施例可包括考虑杆材料的形状记忆，这使得杆在从弯曲器释放时稍微朝向其先前轮廓弹回(例如，图56)。
1303.在一些实施例中，图114a-114f和与工作流11401相关的上述过程、方法或程序中的任何一个可以包括一个或多个步骤或过程，或利用一个或多个步骤或过程来实现，例如11400、11402、11404、11406、 11408、11410、11412、11414、11416、11418、11420、11422、11424、11426、11428、11430、11432、11434、11436、11438、11440、11442、 11444、11446、11448、11450、11452、11454、11456、11458、11460、 11462、11464、11466、11468、11470、11472、11474、11476、11478、 11480、11482、11484、11486、11488、11490、11492、11494、11496、 11498、11403、11405、11407、11409、11411、11413、11415、11417、 11419、11421、11243、11425、11427、11429、11431、11433、11435、 11437、11439、11445、11441、11443、11445、11447、11449、11451、和/或这些步骤或这些过程中的一种或这些过程。在一些实施例中，至少一个步骤可包括判定步骤(例如，诸如步骤11448)，其中一个或多个随后的步骤取决于状况、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流11401的步骤可以以所示的顺序进行。在一些实施例中，工作流11401的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流11401的一个或多个步骤。
1304.本发明的一些实施例包括为弯棒机配备跟踪标记的能力，使得其棒接口部件的3d坐标可在空间中跟踪。在一些实施例中，当将该实施例与实施例结合起来以在植入之前评估杆的轮廓时，如先前关于图 47a-56f、63、73a-75、78-80、98a-98v、99a-99o、106a-106f、109a-109d 和112a-114f所述，采集系统可以解释被跟踪的弯曲器何时调整杆的轮廓，并且可以重建杆轮廓的绘制以在杆的轮廓绘制期间产生实时反馈。
1305.在一些实施例中，图115a示出了包含杆弯曲器的三个杆接口部件的软件的显示器11500，所述三个杆接口部件包括中央杆轮廓表面 11508、左滚子11503和右滚子11504。在一些实施例中，外滚轮的行进路径11512显示为围绕中心棒轮廓表面的质心11509的圆。在一些实施例中，左滚轮11502的中心和右滚轮11505的中心沿着此行进路径定位。在本发明的一些实施例中，先前记录的棒11506的原始数据点可用于产生表示棒的中心曲线的过滤曲线11511，基于棒的已知横截面直径从该曲线计算棒的外表面11507和内表面11510，并将其投影到由棒弯曲机的三个棒接口部件限定的平面上，如先前关于图114a-114f所述。在一些实施例中，该图示提供了当前未被弯曲的杆的示例性实施例，因为杆仅与弯曲器的中央杆造型表面接触，而不与任一辊接触。
1306.在一些实施例中，图115b示出了表示如先前关于图114a-114f所述的软件计算的显示11515。在一些实施例中，左滚子11521和右滚子11523的坐标被示出为与杆的外部段11507和中心曲线11511相交。在一些实施例中，左滚子11521、右滚子11523和中心棒轮廓表面11508 各自由垂直线分段，因为算法利用每个部件的这些无穷小的划分来评估先前配准的棒11507、11511、11510的坐标是否与这些部件中的任一个相交，如当棒弯曲时的情况。在一些实施例中，杆11519的一区域与左滚子11521的区域相交，并且另一区域11520与右滚子11523 相交。在一些实施例中，如先前关于图114a-114f所描述的，经由软件对每条垂直线的分析来检测该交点。在一些实施例中，右滚轮包含与杆的表面相交的一些垂直线11517和不与杆的表面相交的其它垂直线11522。在一些实施例中，左辊子11521包含与记录的杆坐标相交的垂直线11519，以及不与杆坐标相交的其它垂直线11516。在一些实施方式中，中心棒轮廓修整表面11508的区域也被多个垂直线11526 分段，其中一条垂直线与棒内表面11510相切。
1307.在一些实施例中，图115c显示了部分重建的杆，以适应先前关于图115b所述的杆弯曲器的几何形状。除了左旋转线11531和右旋转线 11533之外，本发明的一些实施例还显示了与弯管器的棒造型表面的质心11509重合的中心垂直线11532，这些线可用于基于棒弯管器的当前几何形状来递增地评估棒被弯曲了多少，如前面关于图 114a-114f所述。该图示的一些实施方式显示了除了由外部右未弯曲棒段11536、右中心未弯曲棒段11537和内部右未弯曲棒段11538组成的右未弯曲棒段之外，由左外部未弯曲棒段11539、左中心未弯曲棒段11540和左内部未弯曲棒段11541组成的左未弯曲棒段。在一些实施例中，这些未弯曲节段已经旋转了使得它们不再与弯曲元件的杆接口部件中的任一个相交的角度，而是与每个都相切，如通过左滚子的周边11521与外部左未弯曲的杆节段相切并且右滚子的周边11523 与外部右未弯曲的杆节段11536相切所看到的。在一些实施方式中，重建的内部左弯曲棒段11542和重建的内部右弯曲棒段11543由中心棒轮廓表面在其周边11508与左旋转线11531和右旋转线11533的交点之间的曲线限定。在一些实施方式中，左和右内弯曲棒段11542、 11543然后用于计算左外弯曲棒段11534和右外弯曲棒段11535。
1308.在一些实施方式中，图115d显示了图115c中描绘的实施方式的放大视图11550，其包含中心垂直线11532、左旋转线11531、右旋转线11533、中心棒轮廓表面11508的周界(这里显示为圆形，但为了算法正确地运行，不需要是圆形)、重构的外部左弯曲棒段11534、重构的外部右弯曲棒段11535、重构的内部左弯曲棒段11542、重构的内部右弯曲棒段11543、由左外部未弯曲棒段11539、左中心未弯曲棒段 11540和左内部未弯曲棒段11541组成的左
未弯曲棒段、以及由右外部未弯曲棒段11536、右中心未弯曲棒段11537和右内部未弯曲棒段组成的右未弯曲棒段。在一些实施例中，弯曲机的中心杆状轮廓表面 11508的外表面连同其分割垂直线11553一起被可视化。在一些实施方式中，更近的视图允许重建的内部左弯曲杆段11542和重建的内部右弯曲杆段的更详细的透视，其由在左旋转线11531和右旋转线11533 的交点之间的弯曲件的中心杆轮廓表面11508的周边的曲线限定。图示的一些实施方式还显示了在将这些段连接至未弯曲的左外杆段 11539的最右点和未弯曲的右外杆段11536的最左点的样条之前的阶段的重构的左外弯曲杆段11534和重构的右外杆段11535，如先前关于图114a-114f所述。在一些实施方式中，在图示显示的软件算法阶段，在外弯曲的棒段11534、11535和未弯曲的棒段11539、11536之间存在外棒表面间隙区域11551。在一些实施方式中，在未弯曲的右棒段的旋转和平移后且在移除左旋转线11531和右旋转线11533之间的棒坐标前，存在棒内表面的重叠区域11552，其使得能够如先前关于图114a-114f所述的那样非重叠重建内弯曲棒段和外弯曲棒段。
1309.在一些实施例中，图115e显示了用于与前面关于图115b-115d所述相同的弯曲件位置的完全重建的棒，其包括弯曲件的中心棒轮廓表面11508的周边、左滚子11521的周边、右滚子11523的周边、左外部未弯曲的棒段11539、左中心未弯曲的棒段11540和左内部未弯曲的棒段11564，其中移除了其在左旋转线(未示出)右侧的坐标，以及右外部未弯曲的棒段11536、右中心未弯曲的棒段11537和右内部未弯曲的棒段11565，其中移除了其在右旋转线(未示出)左侧的坐标。在一些实施方式中，重建的内弯曲棒段11561通过熔合左和右内弯曲棒段而制成，如先前关于图115c-115d所示。在一些实施方式中，重建的外弯曲杆段11563由内重建的弯曲杆段11561计算，如先前关于图114a-114f所述，并且未弯曲的外杆段11539、11536和重建的外弯曲杆段11563之间的任何潜在间隙已经由未弯曲的左外杆段11539的最右位点、重建的外弯曲杆段11563和未弯曲的右外杆段11536的最左位点之间的先前拟合曲线(未示出)填充。该图示的一些实施例在显示监视器上为用户显示将被更新的软件渲染的更新的杆轮廓。
1310.在一些实施例中，图115f显示了之前在图115e中所示的放大视图，其包含弯曲器的中心棒造型表面11508、右外部未弯曲棒段11536、右中心未弯曲棒段11537、右内部未弯曲棒段11565、左外部未弯曲棒段11539、左中心未弯曲棒段11540、左内部未弯曲棒段11564、重建的内部弯曲棒段11561的周边，其用于计算重建的中心弯曲棒段11562 和重建的外部弯曲棒段11563。
1311.在一些实施例中，系统可以允许外科医生在手术中进行评估和调整患者的对准和生物力学能力。在一些实施方式中，系统可以记录患者的局部和/或全长脊柱曲率和柔性。在一些实施例中，系统可以记录用于评估和/或操纵脊柱的构造的器械和/或植入物。在一些实施例中，系统可以使用各种计算和算法来产生对患者的脊柱生物力学质量和用于增强这些质量的定制植入物的定量评估。在一些实施例中，这些定量评估可包括但不限于与脊柱的整体和部分对准(例如，腰部脊柱前凸、中央骶垂直线、骨盆角、脊柱后凸、cobb角等)有关的各种射线照相参数的计算值。
1312.一些实施例包括关键特征。在一些实施例中，这里描述的一个或多个实施例可以包括相对于3d跟踪采集系统初始化的感兴趣解剖标志(例如，c7、si等)。在一些实施例中，可以在手术部位(例如，皮肤表面)内和手术部位之外沿着脊柱的表面(例如，后表面、前表
面或侧表面)进行连续或离散的3d跟踪采集。一些实施例包括一系列算法，其对连续或离散的3d跟踪探头数据进行滤波，以识别所采集的点与感兴趣的解剖区域(例如，椎体的质心)之间的关系。在一些实施例中，节段和/或全长脊柱对齐的评估可由每个相关的射线照相参数(例如， cobb角、腰部脊柱前凸、胸部脊柱后凸、c2-c7脊柱前凸、c7-si矢状垂直轴、骶正中线、骨盆角、骨盆发病率-腰部脊柱前凸不匹配等) 的值产生。在一些实施例中，可以产生对诸如螺钉、杆或笼的仪器化硬件的轮廓、位置和/或对准的评估。
1313.一些实施例包括用于评估和调节可以植入到解剖结构中/上的植入物的视觉显示和定量反馈系统，包括配准的感兴趣解剖标志的3d 动态绘制。在一些实施例中，可在选定范围的椎骨节段之间产生节段性、区域性或全长柔韧性和运动范围的评估。在一些实施例中，显示器输出关于脊柱的曲率和对准、定量射线照相对准参数值、仪表化硬件分析、脊柱的灵活性或运动范围的信息，以及还有采集或分析射线照相图像的各种方式。在一些实施例中，显示器实现交互式反馈和界面，以便用户向系统发信号通知特定命令，以便计算、开始用于感兴趣的(一个或多个)系统或解剖区域的定量或视觉分析的操作或输出感兴趣的(一个或多个)系统或解剖区域的定量或视觉分析。
1314.一些实施例包括皮肤安装的基准设备，用于配准手术部位外部的所关注关键解剖学标志的3d位置和姿势。在一些实施例中，潜在解剖界标的位置可用于脊柱对准参数的计算和其它相关生物力学分析。在一些实施例中，图116a示出了用于皮肤安装的两部分基准装置的组件 11600，其包括具有粘合背衬11622的上半部基准11605和下半部基准 11621。在一些实施例中，上半部基准11605以表面跟踪配准凹槽11603 为特征，以用于经由凹槽内的3d跟踪的探针跟踪将基准3d坐标轴快速配准到导航相机坐标中。在一些实施例中，上半部基准11605包含不对称布置的、嵌入的射线不可透的基准标记11651的阵列，用于基准的3d位置和姿态相对于感兴趣的下层解剖界标的基于x射线的配准。
1315.在一些实施例中，基准装置的两个或更多个多平面x射线图像将被采集，其中感兴趣的解剖标志在相同的x射线图像中也是可见的。在一些实施例中，在每个图像中，使用射线不可透的基准标记11651 之间的已知非对称几何分布，系统自动计算基准相对于x射线成像探测器平面的3d姿态。在一些实施例中，用户注释每个x射线图像中的感兴趣的关键解剖界标，然后系统自动计算所有注释的界标相对于基准质心坐标轴的3d位置。在一些实施例中，一旦用户利用配准凹槽 11603的描迹或敲击三个或更多个棘爪11601来配准上半部基准11605 的表面位置和姿势，系统就计算所有初始化的解剖界标相对于导航相机的坐标轴的位置，从而使得能够计算相对于3d探头轨迹的脊柱对准参数或脊柱界标的其他配准。
1316.在一些实施例中，由于手术单频繁地施加到手术部位周围的区域，基准装置包括两个互补的半部，这两个半部跨过手术单配合以使得能够在没有附加x射线图像的情况下继续更新感兴趣的潜在解剖界标的 3d位置和姿态。本发明的一些实施例涉及机械配合机构以将上半部基准11605刚性地连接到下半部基准11621。一些实施例涉及翼形夹紧机构，其特征在于一个或多个侧夹具11609，其经由枢转轴承11613 围绕铰接接头11607旋转。在一些实施例中，侧夹壁11615的特征在于倾斜配合表面11619，其与底部基准突起配合11617机械接合，并且在这样做时，该对基准半部夹在手术单接口11623上以实现刚性的、抗撞击的配合。
1317.在一些实施例中，图116b示出了先前关于图116a描述的基准装置组件处于脱离位
置的侧视图11630。在一些实施例中，在该组件中，侧夹壁11632处于打开位置。在一些实施例中，底部基准的夹紧特征包括一系列向上和向下倾斜的配合表面，其有助于机械地保持侧夹壁 11632的倾斜表面及其配合特征11619。在一些实施方式中，图116c 示出了先前关于图116a-b描述的基准装置组件处于接合的闭合位置的侧视图11640，其中未示出中间手术帷帘。在一些实施例中，图116d 示出皮肤安装的基准组件的侧视截面图11650。围绕手术帘两侧的基准半部的主要配合特征包括由母对准凹槽11655接收的公对准突出部 11653。在一些实施例中，侧夹具壁11616具有一系列倾斜配合表面 11659，其压靠底部半边基准的突出部配合11617的向下倾斜配合表面 11631。
1318.在一些实施例中，图116e示出了先前关于图116a-d描述的上半部基准11605装置处于打开、脱离位置的侧视图11660。在一些实施例中，上半部基准的下侧涉及非对称、独特布置的三个或更多个不透射线的标记球体，并且在一些实施例中，球体中的一个位于图案的质心处。在一些实施例中，通过将一个球体定位在图案的质心处，可以实现更大的精度以在x射线图像中配准基准图案的质心和随后的姿态，因为相对于地面实况坐标数据库比较了成像的图案，其中球体围绕基准的质心旋转。在一些实施例中，图116f示出了组件侧视图11670，其证明了相对于基准的顶表面，不透射线的基准球11651可以被可视化。在一些实施例中，当3d跟踪的探针轨迹和配准上半部基准11605 的3d坐标轴时，系统计算射线不透基准球11651的质心相对于导航相机测量的基准表面坐标在何处。在一些实施例中，使用基准球坐标相对于导航相机的这种配准，计算3d刚体变换以转换相对于现在要在导航相机坐标中计算的x射线基准坐标测量的感兴趣解剖界标的3d位移矢量。
1319.在一些实施例中，图116g-116i示出了先前关于图116a-f描述的基准组件装置的分解透视图(11680、11690、11691)。在一些实施例中，这些视图示出了将上半部基准11605横跨将两个装置半部夹在中间的手术帷帘11681的表面配合到底半部基准11621的过程。
1320.在一些实施例中，图116j示出了与先前关于图116a-i描述的皮肤安装的基准组件接合的3d跟踪的探针11682的组装视图11692。在一些实施例中，3d跟踪的探针包括封装在触发器套筒手柄11698中的探针轴11679，以及包括3d跟踪的标记11684的独特阵列并且经由沿着探针轴11679将阵列附接到drf安装件11699的螺钉11693而链接到探针的3d跟踪的动态参考框架(drf)11686。在一些实施例中，3d 跟踪探头包含跟踪移动杂散标记(tmsm)11695，其基本上刚性地连接到经由触发按钮11697致动的触发弹簧加载连杆机构(未示出)。在一些实施例中，系统自动检测在已知3d体积边界内相对于drf的位置和姿势的tmsm的位置，并且基于用户选择的触发灵敏度阈值，超过设定阈值的tmsm的位置向计算机发信号通知活动探测状态。在一些实施例中，tmsm 11695经由背衬安装件11696连接到触发机构，该背衬安装件经由弹簧加载的(未示出)或以其它方式沿探针轴轴线在凹槽11668 中滑动的传统偏压螺钉而沿滑动安装件背衬11667滑动。在一些实施例中，3d跟踪探针11682包含球形探针针尖11666，其用于与在手术部位内和手术部位外初始化的基准装置配合。在一些实施例中，球形探针尖端11666与跟踪配准凹槽11603配合，并且当探针tmsm 11695 时，系统分析凹槽图案11603的3d跟踪以计算相对于导航相机(未示出)的基准坐标轴。
1321.本发明的一些实施例包括基准装置，该基准装置植入到感兴趣的解剖标志的骨组织中，用于精确配准它们的3d位置和姿势，以便计算脊柱对准参数、解剖结构的3d可视化以及更新图像引导导航系统及其相关参考系统的配准。在一些实施例中，当需要配准连接到
基准装置的关键标志时，骨安装基准装置可以放置在手术部位内或手术部位附近的任何地方，并且该装置被设计成避免阻碍在脊柱外科手术期间操纵或移除的常规解剖结构。在一些实施例中，图117a示出了骨安装基准11701，其包含用于与3d跟踪工具配准的凹形配合机构，该工具包含互补配合接口。在一些实施例中，基准装置具有与配合界面及其螺丝刀壁界面11707对准的螺纹11703。在一些实施例中，阴直接螺钉骨安装基准11701的配合机构涉及阴平坦配合界面11709和圆柱形配合界面11708。在一些实施例中，基准配合接口可以是使得3d跟踪工具能够配准基准装置的独特3d取向和位置的任何横截面、非对称图案。在一些实施例中，平坦配合表面11709因此表示设备的真北取向轴，并且使得能够经由基于探头的采集来可靠地配准设备的3d坐标轴。
1322.在一些实施例中，图117b示出了如先前关于图117a所描述的骨安装基准11701的俯视图。在一些实施例中，基准的凹形底板配合接口11711提供用于3d跟踪的探针尖端的深度停止接口，以使得能够利用探针采集来重复、均匀地测量基准的位置和取向。在一些实施例中，图117c示出了包含凸形基准平面突起配合界面11721和圆柱形配合界面11723的脱离的探针尖端适配器11716。在一些实施例中，给定该互补的非对称配合机构，3d跟踪探针仅能够在一个唯一轨迹和取向上与骨安装基准11701配合。
1323.在本发明的一些实施例中，3d跟踪的探针将骨安装基准装置的独特3d位置和取向与可以以互补配合接口为特征的探针尖端配准。在一些实施例中，图117d示出了如先前关于图117a-c描述的骨安装基准的透视图。在一些实施例中，该视图中的3d跟踪探头11682不与骨安装基准点接合并且处于非活动触发状态。在一些实施例中，图 117e示出了3d跟踪探针11731与安装在骨上的凹形基准11701完全配合，并且触发按钮11733将tmsm 11737致动到活动状态，该活动状态向计算机发送信号以记录安装在骨上的基准11701的当前3d位置和取向。
1324.在一些实施例中，图117f示出了骨安装基准11701的透视图，如前关于图117a-e所述，其中基准被植入到脊柱11741的后骶骨中。在一些实施例中，在该视图中，3d跟踪的探针11682不与骨安装基准接合。在一些实施例中，图117g示出了3d跟踪探针11731与植入的骨安装基准11701完全配合，并且tmsm 11737处于活动状态以向计算机发信号通知骨安装基准的3d位置和姿态现在应该被记录到系统中。在一些实施例中，基于骨安装基准装置与附近的所关注解剖标志的关系的先前初始化(例如，图121中所示的过程和其它所附发明)，骨安装基准的基于探针的配准使得能够自动计算所有所关注骨标志相对于骨安装基准的新位置和姿态的最新3d位置和姿态。
1325.在本发明的一些实施例中，例如图117h，骨安装基准11701被植入脊柱的多个椎骨中，以使得能够进行脊柱的多个节段的3d配准。在一些实施例中，在所有接合的椎骨在相对于每个植入的骨安装基准装置11701的位置和姿势的相对位置和姿势方面被初始化之后，然后每个骨安装基准的基于探针的采集提供关于各个椎骨的新位置和姿势的更新信息。在一些实施例中，该系统的有用益处是简化图像引导导航的重新配准，能够在相对于其初始配准位置调整骨界标的任何时候，使对通常与当前技术水平的系统一起使用的附加成像或复杂配准步骤的要求最小化。在本发明的一些实施例中，在每个接合椎骨的初始化之后，每个骨安装基准的重新配准可以在整个手术期间执行，其中经由具有互补配合接口的3d跟踪工具进行采集，而不需要额外的成像或解剖参考配准。在一些实施例中，图117i-117j示出
了植入脊柱11741 的骨安装基准11701的配准过程，该脊柱正通过3d跟踪探针11682 快速配准。在一些实施例中，在3d跟踪探针11731与骨安装基准11701 完全接合之后，触发按钮11733可以致动tmsm 11737并向计算机发送唯一骨安装基准的主动配准的信号。在本发明的一些实施例中，该设备和算法的系统用于快速更新图像引导外科手术导航系统的配准。在一些实施例中，该系统快速记录包含植入的骨安装基准11701的椎骨之间的3d脊柱对准参数。
1326.本发明的一些实施例包括骨安装基准装置，其具有凸形配合突出部，该凸形配合突出部能够精确地配准基准的3d位置和姿态，以用于计算脊柱对准参数、解剖结构的3d可视化以及更新图像引导导航系统及其相关参考系统的配准的目的。在一些实施方式中，图118a示出了功能上类似于先前关于图117描述的装置的公的骨安装基准11808的透视图。在一些实施例中，基准包含与阳突起轴的长轴对准的螺纹 11808。在一些实施例中，基准的公配合机构包括公平坦配合接口 11801和公圆柱形配合接口11803。在一些实施例中，配合接口的横截面设计可以是能够实现基准装置的独特取向配准的任何图案。
1327.在一些实施例中，图118b示出了如前文关于118a所述的骨安装基准装置的俯视图。在一些实施例中，基准包括直接与3d跟踪工具(未示出)接合的限深器配合接口11806，以提供待配准用于基准装置的可靠的配合接口位置和姿态。在一些实施例中，骨安装基准装置的壁 11811是六边形横截面，以使得能够经由螺丝刀简单地接合基准装置，以将基准植入到感兴趣的椎骨或骨结构中。在本发明的一些实施方式中，骨安装基准装置被植入人体的任何刚性骨结构中，包括骨盆、骶骨、股骨和其它下肢、肩部和其它上肢、颅骨等，用于精确3d配准和接合骨结构的对准测量。
1328.在一些实施方式中，图118c示出了骨安装基准11808的透视图，如先前关于图118a-b所述，处于与3d跟踪的探针尖端11815(未示出轴和上部装置)配合的过程中，其中探针尖端包含凹形平坦配合表面 11821和凹形圆柱形配合表面11823。在本发明的一些实施方式中，使用3d跟踪的探针11831来记录骨安装的基准装置11808的3d位置和取向。在一些实施例中，图118e-118f示出了将骨安装基准装置11808 与3d跟踪探针11831接合，然后按压触发按钮11860以将tmsm 11858 致动到相对于3d跟踪drf 11840的固定位置的活动状态位置的过程。在一些实施方式中，图118g-118i示出了将3d跟踪的探针11831与探针针尖适配器11817接合的过程的透视图，该探针针尖适配器包含球形针尖和内部凹形配合机构，该内部凹形配合机构与骨安装基准接合，然后记录骨安装基准装置11808的当前3d位置和姿态。在一些实施例中，一旦3d跟踪探针11831与骨安装基准11808刚性地、唯一地接合， tmsm 11844就通过按下探针的触发按钮11834而被致动，然后3d跟踪探针11856主动地记录至少一个相机框架的骨安装基准的位置和取向，其中tmsm 11858相对于探针的drf 11840保持在活动状态位置。
1329.本发明的一些实施例包括具有凸形配合接口的骨安装基准装置，当被配准时，该凸形配合接口使得能够精确地配准基准的3d位置和姿态，以用于计算脊柱对准参数、解剖结构的3d可视化以及更新图像引导导航系统及其相关联的参考系统的配准的目的。在一些实施方式中，图119a示出了骨安装基准装置的透视图，其在功能上类似于先前关于图117至图118描述的装置，示出了从装置螺钉轴轴线偏移的凸形配合突出部。在一些实施例中，骨安装基准11908包括凸形配合部件，该凸形配合部件包含平坦配合接口11901和圆柱形配合
接口11903。在一些实施例中，装置螺纹11909从配合接口的轴的轴线偏移，以使得能够简化骨安装基准在附接的解剖结构上以特定取向的植入，这使得能够经由3d跟踪相机直接可视化配准基准装置11908的3d跟踪工具。在一些实施方式中，扁平配合接口11901确定基准装置11908的北取向，因此需要朝向3d跟踪相机的方向取向。在一些实施例中，图 119b示出骨安装基准装置11908的下侧的透视图，其在一些实施例中包含在限深器配合接口11902的底表面上的一系列摩擦表面尖钉 11907。
1330.在一些实施例中，图119c示出了如先前关于图119a-b描述的骨安装基准装置11908的顶视图。在一些实施例中，骨安装螺钉包含梅花头驱动器接口11906。在一些实施例中，图119d-119e示出骨安装基准装置11908的侧视图。
1331.在一些实施例中，图119f示出了如先前关于图119a-c描述的骨安装基准装置11908在与3d跟踪探针尖端11935(探针未示出)配合的过程中的透视图，该探针尖端包含互补的凹形配合界面，该配合界面包含平坦表面11932和圆柱形表面11931。
1332.在一些实施例中，图119g-i示出了如先前关于图119a-d描述的骨安装基准装置11908的正视图，以及与3d跟踪探针11941配合的完整过程，该探针包含互补的凹形配合接口。在一些实施例中，骨安装基准装置的3d位置和取向经由具有互补配合接口的3d跟踪探针和致动tmsm 11948超过相对于3d跟踪drf 11946的固定位置的限定3d 位置阈值的触发按钮11943来配准。在一些实施例中，当触发按钮 11957被完全按下时，tmsm 11959超过定义的位置阈值，该定义的位置阈值被系统解释为3d跟踪探针11958处于活动配准状态。在一些实施例中，图119j-119k示出了在如前关于图119a-119i所述的配合过程中的骨安装基准装置11908和3d跟踪探针11941的透视图。
1333.本发明的一些实施例包括具有凹形配合接口的骨安装基准装置，当被配准时，该凹形配合接口能够精确配准基准的3d位置和姿态，以用于计算脊柱对准参数、解剖结构的3d可视化以及更新图像引导导航系统及其相关参考系统的配准的目的。在一些实施例中，图120a示出了骨安装基准装置12001的透视图，其在功能上类似于前面关于图117-119描述的装置。在一些实施方式中，骨安装基准装置12001包括具有平坦配合表面12009和从螺钉轴轴线偏移的圆柱形配合表面 12008的凹形配合机构。在一些实施例中，螺纹12002在一些实施例中到达锥形尖端12003。在一些实施例中，螺钉头部12004是torx头部驱动器接口12005。
1334.在一些实施例中，图120b示出了先前关于图120a描述的骨安装基准装置12001的侧视图。在一些实施方式中，装置在底面上配备有摩擦尖端12011，以能够刚性固定至啮合的骨结构。在一些实施例中，图120c示出基准装置12001的顶视图。在一些实施例中，凹形平坦配合表面12009指示当经由包含互补配合表面的3d跟踪工具(未示出) 配准时装置的北取向。
1335.在一些实施方式中，图120d-120e示出了在与骨安装阴装置12001 以唯一轨迹接合的过程中的3d-跟踪阳配合探针尖端12021(探针未示出)的透视图。在一些实施例中，当插入式配合探针末端12031与插入式骨安装基准装置12001完全接合时，3d跟踪探针(未示出)可以采集基准装置的3d位置和姿势。在一些实施例中，图120f-120h示出了在配合到一起的过程中的3d跟踪探针12043和母配合骨安装基准装置 12001的透视图，并且3d跟踪探针12043采集基准装置12001的3d 位置和取向。在一些实施例中，图120h示出了3d-轨道探
针12058，其中，凸形配合探针尖端12023完全接合到凹形配合的骨安装基准装置12001中，并且当触发按钮12056被完全压下时，经由tmsm背衬底座12061致动的tmsm 12059相对于drf 12049的固定位置处于活动状态位置。
1336.本发明的一些实施例包括x射线适配器装置，其在唯一的方向上与骨安装基准装置配合。在一些实施例中，x射线适配器装置包含不透射线的球体基准，其用于初始化感兴趣的附近解剖标志相对于植入的骨安装基准装置的位置和姿态。在本发明的一些实施例中，x射线适配器装置用于初始化关键解剖标志的3d位置和姿势，以计算脊柱对齐测量值，所述关键解剖标志例如s1终板、股骨头、l5、l1、t10、 t9、t4、t1、c1、c7、枕骨等。在一些实施例中，图121a示出了x 射线适配器装置12101的示例性实施例的透视图，其在基准主体12105 内包含三个或更多个不透射线的基准球体12103，以及包括凸平坦表面12106和凸圆柱形表面12107的凸配合界面，其以独特的定向与基准装置(未示出)的凹配合界面接合。在一些实施例中，射线不可透的基准球12103的布置涉及球以3d偏移模式的不对称分布，其为球布置的所有旋转视图产生唯一的3d姿态。在一些实施例中，系统可以使用 x射线图像中的球体间关系的投影来自动地检测基准相对于x射线检测器成像平面的3d姿态。在一些实施例中，图121b-121c示出x射线适配器装置12101的侧视图，并且突出平面12106和圆柱形12107配合表面的独特方位。
1337.在一些实施例中，图121d-121e示出将凸形x射线适配器装置 12101配合到植入的凹形骨安装基准装置12121中的过程的侧视图，如先前关于图117a-117j所述。在一些实施方式中，x射线适配器装置12131接合到与脊柱的骶骨12123和骨盆12125接合的植入的骨安装基准装置12121中。在一些实施例中，在接合到感兴趣的骨标志中时，采集x射线适配器装置12101的两个或更多个多平面x射线图像，以用于解剖标志的3d位置和唯一姿态的3d配准。在一些实施方式中，图121f说明了接合在骶骨12123中的x-射线适配器设备12131的顶视图，其中接合的适配器设备包含四个以独特的、不对称的几何分布排列的不透射线的基准球，以便于在x-射线图像中相对于检测器成像平面的基准的自动姿态检测。
1338.在一些实施例中，图121d示出了接合到植入的骨安装基准装置内的x射线适配器装置12131的侧向x射线图像12124a。在一些实施例中，射线不可透的基准球可以以其相对于成像检测器平面的独特姿态被可视化。在一些实施例中，用户注释感兴趣的关键解剖学标志，并且系统计算它们相对于四个不透射线球体12103坐标的所计算的质心的相应位置。在一些实施方式中，骶骨12123和骨盆12125的s1终板 12142、股骨头12141和其它标志被注释，并通过计算机相对于基准装置自动记录。在一些实施例中，图121h示出了接合到植入的骨安装基准装置内的x射线适配器装置12131的ap x射线图像12124b。在一些实施例中，在刚体变换中转换检测到的基准适配器设备12131相对于成像检测器平面的3d姿态，然后将其应用于所有注释的感兴趣解剖界标，以计算每个解剖界标相对于基准适配器设备的12131坐标轴的 3d向量。
1339.在一些实施例中，适配器装置12101的配合接口包括直角回转扭转配合机构，以确保适配器装置与骨安装基准装置的可靠、完全配合。在一些实施例中，计算机自动分析在射线不可透的基准球12103的2d 投影坐标之间计算的球间角，以识别患者相对于x射线图像的解剖轴 (例如，患者相对于图像的下端、后端和右端)。
1340.在本发明的一些实施例中，x射线适配器设备包括取向指示器，以帮助定义患者解
剖学轴线和相对于适配器设备的x射线图像的取向。在一些实施例中，图122a-122b示出了之前关于图121a-121h描述的凹形配合的x射线适配器装置12201的透视图，其在独特的3d轨迹和取向上与骨安装的凸形配合的基准装置12213配合，如之前关于图 118a-118i描述的。在一些实施例中，取向指示器12208用于帮助用户在x射线图像中指示基准取向指示器12208的箭头相对于附近的解剖轴指向哪个方向。在一些实施例中，x射线适配器装置的凹形配合接口包括平坦边缘表面12221和匹配骨安装基准装置12213的横截面凸形接口图案的圆柱形表面12223。在一些实施方式中，图122c-122d 说明了x射线适配器装置12201与接合在骶骨12229中的植入的骨安装公配合基准装置12225的配合过程。在一些实施例中，当适配器的轴配合接口12211与骨安装基准的限深器配合接口12216的顶表面接合时，x射线适配器装置与骨安装基准装置完全接合。在一些实施方式中，图122d从顶视图示出了x射线适配器装置12231的一个实施例，此时系统已准备好用于初始化脊柱12228的解剖学界标，例如股骨头 12234，以及骶骨12228或骨盆12226的其它啮合的界标。
1341.在本发明的一些实施例中，x射线适配器装置在功能上类似于前面关于图121a-121h、122a-122d描述的实施例，其包含嵌入的不透射线的基准球的线性或共面布置以及用于用户的相关的方向指示器标志。在一些实施例中，图123a示出了x射线适配器装置12301的示例性实施例的透视图，其中射线不可透的基准球体12303的线性布置与装置的定向指示器12305的定向平行。在一些实施例中，x射线适配器装置12301包含凸形配合机构，该凸形配合机构包括平坦边缘表面12313 和圆柱形表面12311，当适配器到基准的限深器配合接口12308与基准装置的限深器接合时，该凸形配合机构与骨安装的基准装置(未示出) 完全接合。
1342.在一些实施例中，图123b-123d示出了如先前关于图123a描述的 x射线适配器装置的侧视图和截面图。在一些实施例中，基准体12307 的倾斜角度可以被调节以更好地适应脊柱的标准解剖学几何尺寸。在一些实施方式中，基准体12307是倾斜的，以容纳能够与骶骨上的基准装置或其它陡峭倾斜的解剖学标志配合的适配器装置，而不与附近的解剖学结构碰撞，并确保连接射线不透性基准球12303的主平面平行于成像检测器平面，以获得3d姿势检测的最大精确度。在一些实施方式中，x射线适配器装置12331以独特的轨迹和方向与植入骶骨 12335中感兴趣的骨标记的凹形配合骨安装基准装置12333接合。在一些实施例中，用户通过取向指示器12305向计算机系统指示解剖轴方向，该计算机系统相对于附近的解剖标志分析该设备的x射线图像。
1343.在本发明的一些实施例中，具有内部突起的骨安装基准装置使得系统能够快速配准骨安装基准装置的3d位置和姿态，以用于计算脊柱对准参数、解剖结构的3d可视化以及更新图像引导导航系统及其相关联的参考系统的配准的目的。
1344.在一些实施例中，图124a示出了骨安装基准装置12401的透视图，其具有凹形配合界面，该凹形配合界面包含内部凸形限深器配合界面 12416，用于与具有包含类似配合界面的端部执行器的3d跟踪工具接合。在一些实施方式中，骨安装基准12401具有由螺钉头12413和深度止挡配合界面12416之间的高度差设定的唯一限定的接合深度，其由3d跟踪探针与互补配合表面和内部致动触发器轴配准，该内部致动触发器轴经由骨安装基准的螺钉头12413被压下。在一些实施例中，骨安装基准12401可通过3d跟踪探针与探针尖端适配器12439配准，探针尖端适配器以用于接合骨安装基准的互补配合表面为特征。在一些实施例
中，图124b示出骨安装基准装置12401的俯视图。在一些实施例中，基准配合接口包括torx曲面和平坦边缘表面，以使得能够通过3d跟踪工具(未示出)配准基准的唯一取向。在一些实施方式中，图 124c示出了先前关于图124a-b描述的骨安装基准装置12401的侧视图。
1345.在一些实施方式中，图124d示出了将要以独特的轨迹和取向与骨安装基准装置12433接合的3d跟踪探针12442的透视图。在一些实施例中，图124d中的基准装置12433的观察到的尺寸不反映所制造的装置的最终尺寸，其为所见尺寸设定覆盖区的大约10％。在一些实施方式中，当使用者配准脊柱的椎骨时，3d-跟踪探针12442及其连接的探针尖端适配器12439具有嵌入的平坦配合表面12435和与骨安装基准凹形配合表面唯一配合的torx头配合表面12437。在一些实施例中，图124e-124f示出了将3d跟踪探针12442配合到骨安装基准装置 12433，然后通过按压触发按钮12464和致动tmsm衬背支架12463来致动tmsm 12461的过程。在一些实施例中，图124g-124h示出了本发明的一些实施例，用作快速重新配准系统，用于更新初始化椎骨相对于它们各自接合的骨安装基准12433的3d位置和取向。在一些实施例中，在脊柱12465已经被校正为更健康的形状之后，3d跟踪探针12462 被用于记录脊柱12465的新3d构造。
1346.在本发明的一些实施例中，如先前关于图124a-124h描述的具有内部突起的骨安装基准装置经由3d跟踪探针与自触发机构配准，该自触发机构在与基准和探针尖端之间的配合特征完全接合和配合时自动激活。在一些实施例中，图125a示出了具有包围内轴(未示出)的探头轴12518的3d跟踪探头12501的透视图，内轴经由tmsm滑动安装件 12507刚性地连接到tmsm 12505。在一些实施例中，当3d跟踪探针 12501的凸形配合特征12512以配合特征在接合期间对准的特定取向与骨安装基准12519c完全接合时，内轴12551(未示出)然后经由凸形突出螺钉轮廓基部被下压在骨安装基准的内部特征内。在一些实施例中，探针的内轴不能被压下，除非基准和探针之间的配合特征彼此完全对准。在一些实施例中，图125b示出了一旦与骨安装基准12519c 完全接合的3d跟踪探针12527，之后tmsm 12533被致动为活动状态。
1347.在一些实施例中，图125c-125d示出了与骨安装基准12519c接合的3d跟踪探针12527的配合过程的侧截面图，并且在该过程中致动经由机械联接的压缩弹簧12567弹簧加载并且还联接到将tmsm 12533 致动到活动状态的tmsm滑动安装件12531的内部滑动触发器轴12565。在一些实施例中，系统通过分析由3d跟踪探针12527记录的触发接合的深度自动识别哪些骨安装基准设备正在被记录。在一些实施例中，相比于用内部滑动触发器轴12565的更浅的接合深度接合第三骨安装基准12519c，最右侧的骨安装基准12519f中所示的更大的接合深度将向系统发出不同的基准身份的信号。
1348.在本发明的一些实施方式中，3d跟踪工具的系统用于在整个杆造型过程中记录脊柱杆植入物的3d构型。在本发明的一些实施例中，杆刚性地固定在3d跟踪端盖装置内，然后3d跟踪滑块装置接合杆并沿其外轮廓滑动。在一些实施例中，当3d跟踪的滑块装置跟踪杆的3d 轮廓时，3d跟踪的端盖不断地更新用于杆轮廓配准的参考坐标轴的位置和姿态。在一些实施方式中，图126a示出了3d跟踪的滑块装置 12601的一个示例性实施方式，其中跟踪的滑块组件可以安装到标准的通用弯棒机上，以便于使用和快速整合到反复地对杆植入物的形状进行轮廓造型直到其形状令使用者满意的当前工作流程中。在一些实施例中，被3d跟踪的滑动器包括drf 12603，其由三个或更多个被3d 跟踪的标记12607制成，其附接到对
准壁安装件12609，该对准壁安装件连接到弯棒机安装接口12611，该弯棒机安装接口还连接到触发器偏移l形臂12614，该臂将触发机构放置成与drf离轴，以最小化从弯棒机顶部边界突出的装置轮廓。在一些实施例中，在触发器偏移臂12614内，具有连接到滑动安装件12616的弹簧加载的tmsm 12615，该滑动安装件连接到一系列压缩弹簧12619，该压缩弹簧通过弹簧安装件12625内的弹簧引导突起12622保持在适当位置，该弹簧安装件通过狭槽12621内的拉紧螺钉12623在离tmsm滑动安装件12616一定距离处固定就位，该拉紧螺钉确定滑动安装件12616和弹簧安装件 12625之间的距离。在一些实施例中，tmsm 12615触发机构经由弹簧加载的柱塞12630致动，该柱塞从叉主体稍微突出并且由杆接合壁接触面12628围绕。
1349.在一些实施方式中，图125b-125c示出了在与脊柱杆植入物12637 表面轮廓接合过程中3d-跟踪滑动装置12601的顶视图。在一些实施例中，当3d-轨道滑动器12642与叉表面界面12628内的杆12637接合时，弹簧加载柱塞12647被压下，这通过压缩触发机构的弹簧12643 将tmsm 12641致动到活动状态。在一些实施例中，当tmsm 12641致动远离叉表面12628并且移动靠近drf 12603时，系统自动分析tmsm12641是否已经超过在系统中定义的3d位置阈值以指示用于配准棒的 3d轮廓的主动工具状态。在一些实施例中，通过输入杆的已知直径，系统可以自动地调节杆的轮廓的3d配准以表示杆的中心而不是外表面。在一些实施例中，图125d-e显示了在与叉接口12628内的杆12637 配合的过程中的3d跟踪的滑动器设备12601的侧视截面图。
1350.在一些实施例中，图126f示出了如先前关于图126a-126e描述的、附接到标准弯棒机12663的后表面的3d跟踪滑块装置的透视图。在一些实施例中，3d跟踪的滑动器装置触发轴线与杆弯曲器手柄12661中的一个成直线，因此使得能够围绕杆弯曲器的中心轴线进行杆轮廓配准，并且因此也使得使用者能够利用保持3d跟踪的滑动器的左手或右手来配准杆的轮廓。在一些实施例中，图126g-126h示出了附接到弯棒机12663的3d跟踪的滑动器设备12601的组件的示例实施例的前视图和侧视图。在一些实施例中，使用者可反复地记录杆的3d轮廓，然后利用轮廓滚子12671和杆接合界面12673调节在杆弯曲器的相对侧上的轮廓。
1351.在一些实施例中，图126i-126j示出了在通过将弹簧加载柱塞 12630抵靠着杆12679与3d跟踪的、配备有滑块的杆弯曲器12693接合而进行轮廓描绘过程中记录杆的3d轮廓的过程的透视图，其在杆 12691被3d跟踪的端帽装置12677的夹紧机构12681刚性地固定就位时描绘其轮廓。在一些实施例中，端盖12677还装备有触发机构12685 和相关的tmsm 12687，以使该对装置能够用于传递棒的轮廓绘制和配准过程的不同步骤。在一些实施例中，在杆跟踪记录发生之后，用户可以点击端盖触发器12685以向计算机传达记录完成并且准备用于叠加和比较可视化。
1352.本发明的一些实施例涉及柔性和生物力学分析系统，其直接操纵脊柱的形态，同时跟踪附连到柔性评估装置的接合的和附近的解剖界标的位置。在一些实施例中，柔性评估装置经由伪棒部件直接附接到脊柱内的器械椎弓根螺钉，该伪棒部件用标准螺帽压缩以将多轴螺钉转换成单轴螺钉并且使得能够刚性操纵附接的椎骨。
1353.在一些实施例中，图127a示出了3d跟踪的柔性评估装置12701 的示例实施例的前视图。在本发明的一些实施例中，柔性评估装置 12701包括3d跟踪的drf 12707、通过致动tmsm 12709的位置的触发按钮12705按压的致动触发臂12711。在本发明的一些实施例中，
触发臂12711和装置手柄12703的形状为弯曲的，以使得外科手术部位中的多个柔性评估装置能够由3d跟踪相机同时可视化，而在柔性评估期间不阻碍视线。在本发明的一些实施方式中，装置手柄12703可经由弹簧加载的柱塞12714相对于宽度调节机构12624调节角度，所述弹簧加载的柱塞释放并接合手柄安装座侧壁12717内的预定角度棘爪。在本发明的一些实施方式中，该装置包括连接两个侧臂装置(12730a、12730b)的宽度调节机构12624，一个侧臂装置经由固定肩部12720附接到主装置，另一个侧臂装置经由可调节肩部12728附接到主装置，可调节侧臂之间的距离和角度，以匹配插入到感兴趣的椎骨中的椎弓根螺钉郁金香形尖端之间的距离和角度。在一些实施例中，可调节肩部12728在宽度调节通道12726内滑动，并且可围绕宽度调节枢轴 12727旋转，该宽度调节枢轴可通过拧紧宽度调节旋钮12741(未示出) 固定就位。在一些实施方式中，装置侧臂通过一对假的杆配合接口 12733与接合椎骨的椎弓根螺钉接合，所述假的杆配合接口插入椎弓根螺钉的郁金香中并且可以通过标准的螺钉帽被压缩就位。在一些实施方式中，为了在椎骨的操作过程中能够实现更刚性的结构支撑，侧臂装置(12730a、12730b)可以利用侧臂和伪杆交界部12733之间的角撑板结构12731来增强。在一些实施方式中，在侧臂被刚性地附接至所关注的椎弓根螺钉并且已经实现了操纵脊柱构造之后，侧臂装置 (12730a、12730b)可以通过移除在肩夹槽12732内滑动的保持夹(未示出)而从主装置12701分离。在一些实施例中，侧臂装置(12730a、 12730b)配备有装置椎弓根螺钉12729，一旦利用评估装置12701实现了期望的对准或3d脊柱形态，该装置椎弓根螺钉就用于在两个或更多个柔性评估装置之间连接刚性杆连接器(未示出)。
1354.在一些实施例中，图127b示出了柔性评估设备12701的顶视图。在一些实施方式中，侧臂装置(12730a、12730b)的定位和形状使得装置椎弓根螺钉12729能够全部可进入并且从上方不被阻塞以用于工具间棒放置的进入。在一些实施例中，图127c-127d示出了在柔性评估期间将装置的取向布置在手术部位内并保持两个drf(12707、12756) 的可视化的示例性实施例中的两个柔性评估装置(12701、12747)的透视图。在一些实施例中，图127d示出了接合到椎弓根螺钉12761中并且通过拧紧到伪杆配合接口12733上的螺帽12763刚性地链接就位的柔性评估装置(12701、12747)的透视图。
1355.在本发明的一些实施例中，两个或多个柔性评估装置手柄可刚性地固定就位，随后，通过放置工具间连接杆，附近的椎骨保持期望的构造，然后，通过移除保持夹或连接机构，装置手柄可从侧臂装置拆卸。在本发明的一些实施例中，多个互连的侧臂装置可以沿着脊柱菊链以提供大的构造，该构造已经被单独地测量并且经由刚性地连接并且然后分离的柔性评估装置而被锁定就位。
1356.在一些实施例中，图128a到128b说明本发明的实例实施例的俯视图和侧视图，其包含经由多个工具间连接杆(12811a、12811b、12811c) 彼此链接的多个啮合的、连接的侧臂12803。在一些实施例中，侧臂装置12803包括对准销12817，其帮助将侧臂装置与其相应的柔性评估装置(未示出)刚性地、可靠地连接。
1357.在一些实施方式中，图128c-128d示出了本发明的另一示例性实施方式的俯视图和侧视图，其表明柔性评估装置(12831、12833)可与脊柱(12835a、12835c)周围侧面上的空椎弓根螺钉郁金香形部围绕接合的、连接的侧臂刚性接合，该侧臂刚性保持脊柱12835b的中间节段的构造。在一些实施例中，系统可继续评估非刚性地连接到固定结构的接合椎骨
的运动范围和3d对准，以能够将附加的测量批准的固定节段添加到结构，或评估整个结构的最终整体对准是相对于手术目标所期望的。
1358.在本发明的一些实施方式中，可配准3d位置椎弓根螺钉郁金香以向自动、手动或辅助的杆造型系统提供关于最终杆植入物的期望3d 轮廓的输入。在一些实施方案中，图129a示出了系统的示例性实施方案的透视图，其中3d跟踪的探针12901通过将探针尖端12927插入郁金香形腔内并压下探针的触发按钮12907来记录椎弓根螺钉郁金香形部分12925的3d位置，所述触发按钮通过压下tmsm滑动底座12908 来致动tmsm 12905。在本发明的一些实施例中，脊柱12915通过椎弓根螺钉12925装备，并且脊柱的选择段通过一系列接合的、相互连接的侧臂装置12913刚性地固定，该侧臂装置通过工具间连接杆(12917a、 12917b、12917c)连接。在一些实施例中，接合的侧臂连接到患者右侧的椎弓根螺钉，并且椎弓根螺钉郁金香形的对侧阵列是空的并且能够经由3d-跟踪探头12901的采集在3d中定位。在一些实施方式中，图129b-129d示出了系统的示例性实施方式的侧视图和俯视图，其示出了插入3d跟踪的探头12937的探头尖端并启动其tmsm 12905以向计算机发送信号以采集蒂郁金香3d位置的过程。在一些实施方式中，采集对侧椎弓根螺钉郁金香的3d位置的系统可以输入到反馈系统中，该反馈系统覆盖成型的脊柱杆相对于脊柱轮廓的当前配准以及在矢状和冠状解剖投影中的螺钉郁金香的构造，如图134a-134h中所示的示例性系统实施方式中所描绘的。在一些实施方式中，蒂状郁金香的3d 配准位置可被输入到自动或辅助的杆弯曲装置。在一些实施例中，该系统的一个有用特征是提供关于当前棒轮廓与椎弓根螺钉郁金香形的当前布置相比如何的反馈的能力，椎弓根螺钉郁金香形的当前布置由于由柔性评估装置进行的操纵而已经处于其最终的校正位置。
1359.在本发明的一些实施例中，3d跟踪探针和基准装置的系统用于配准脊柱的感兴趣的关键解剖学标志的3d位置和取向，以便在手术期间计算脊柱对准参数。在一些实施例中，图130a示出了示范本发明的临床工作流程的系统的示例实施例的透视图。在一些实施例中，对于需要或期望用于对准参数计算的输入但在手术部位之外的脊柱区域，皮肤安装的基准组件13020可被应用在由皮肤组织13013和手术单覆盖的感兴趣的解剖标志上。在一些实施例中，在经由多平面x射线图像或图像引导的导航初始化皮肤安装的基准点13020之后，3d跟踪探针 13001追踪z图案配准凹槽13021以配准基准装置的3d坐标轴。在一些实施例中，更新皮肤安装基准的3d位置和姿态产生刚体变换计算，以将相对于基准轴的解剖界标的基于图像的初始化转换为3d跟踪相机坐标。在一些实施例中，追踪z图案配准凹槽立即计算t1椎体质心 (未示出；在图133h-i中示出)的最新虚拟3d位置，其位于皮肤安装基准13020下方的区域中。
1360.在一些实施方式中，图130b示出了如先前关于图130a所述的脊柱对齐评估工作流程的透视图。在本发明的一些实施方案中，在皮肤安装的基准已被配准之后，用户现在通过将3d跟踪探针13001的探针尖端13017施加到脊柱表面并沿着脊柱13023的整个暴露范围进行跟踪来沿着脊柱13023诸如板层13031跟踪暴露的骨界标。
1361.在一些实施方式中，图130c示出了如前文关于图130a-130b所述的脊柱对齐评估工作流程的透视图。在本发明的一些实施方式中，在皮肤安装基准和暴露的板层表面已经被配准之后，3d跟踪探针13001 被用于采集被附接至骶椎体13027的被植入的、雄性配合的骨安装基准装置13025的3d位置和方向。在一些实施例中，探针针尖的设计使得球形球尖端
外表面可用于基准表面配准、骨解剖学示踪以及与类似横截面图案的凸形突出装置配合。在一些实施例中，图130d-130f示出了前面关于图130a-130c描述的工作流程的侧视图。在一些实施例中，工作流程的这三个部件中的任一个可以单独进行并且在所有情况下不彼此依赖，并且在一些情况下，单个部件或装置可以在评估脊柱对准的特定工作流程中多次使用，诸如植入多个骨安装基准装置并且没有皮肤安装基准，甚至在手术部位内没有骨标志的跟踪配准的情况下。
1362.本发明的一些实施例包括x射线适配器装置，其在唯一的方向上与骨安装基准装置配合。在一些实施例中，x射线适配器装置包含不透射线的球体基准，其用于初始化感兴趣的附近解剖标志相对于植入的骨安装基准装置的位置和姿态。在本发明的一些实施例中，x射线适配器装置用于初始化关键解剖标志的3d位置和姿势，以计算脊柱对齐测量值，所述关键解剖标志例如为s1终板、股骨头、l5、l1、t10、 t9、t4、t1、c1、c7、枕骨等。在一些实施例中，图131a示出了x 射线适配器装置13101的示例实施例的透视图，其包含在基准体13115 内的五个不透射线的基准球体13117，以及在唯一取向上的凹形配合接口(未示出)。在一些实施例中，射线不可透的基准球体13117的布置涉及球体以3d偏移模式的不对称分布，这产生了用于球体布置的所有旋转视图的唯一3d姿态。在本发明的一些实施例中，不透射线的基准球13118中的一个位于基准标记的球间布置的质心处。在一些实施例中，质心不透射线的基准球的位置增强了基准的3d姿态相对于成像检测器平面的配准以及图像中的解剖界标的后续初始化的精度，所述解剖界标是相对于3d跟踪相机的坐标配准所期望的。在一些实施例中，使用射线不可透的基准球(13117、13118)相对于适配器装置的杆 13113的原点底部表面的已知分布，并且沿着与定向指示器13119的轴线成直线且正交的轴线，经由3d跟踪探针(未示出)的骨安装的基准 13103的配准自动地产生射线不可透的基准球在3d跟踪相机坐标中的坐标。在一些实施例中，可以在x射线图像坐标中相对于基准质心 13118的基准球坐标与基准球相对于3d跟踪相机的坐标轴的位置之间计算3d刚体变换。在本发明的一些实施例中，x射线适配器装置13101 与凸形的骨安装基准装置配合，该凸形的骨安装基准装置提供了用于可靠地采集在x射线适配器装置和随后的3d跟踪探头采集之间的所关心的初始骨界标的深度停止配合接口13109。
1363.在一些实施例中，图131b-131d示出了x射线适配器装置13101 在与插入式骨安装基准装置13103的配合表面(13105、13107)对准取向的过程中的俯视图和侧视图，其如先前关于图131a所述。在一些实施例中，图131e示出了如先前关于图131a-131d所述的x射线适配器装置的透视仰视图。在一些实施例中，x射线适配器装置13101的凹形配合界面的特征在于平坦配合界面13151和凹形圆柱形配合界面 13153。
1364.在一些实施例中，图131f示出了完全接合到插入式骨安装基准装置13108上的x射线适配器装置13165的侧向x射线图像13161，如先前关于图131a-131e所述。在一些实施例中，可以在没有闭塞的情况下清楚地可视化非对称不透射线基准球(13117、13118)的独特布置。本发明的一些实施例涉及用户输入要相对于x射线适配器装置13165 的基准坐标13118初始化的感兴趣的多骨解剖标志的注释。在一些实施例中，图131g示出了如前面关于图131a-131f所述的x射线适配器装置13165的ap x射线图像13177，以及骨盆脊柱对准参数的感兴趣的关键解剖界标，包括s1冠状动脉左和右终板转角、股骨头质心和 s1终板的中点。
1365.本发明的一些实施例包括3d跟踪轨迹板表面，其可以用于控制计算机系统的显示接口，同时能够作为移动鼠标控制器在3d空间中移动轨迹板。在一些实施例中，图132a说明本发明的一个实例实施例，其中3d跟踪的轨迹垫13202包括具有预定义尺寸和轨迹垫隅角位置 (13209a、13209b、13209c、13209d)的轨迹垫表面13201，以及经由安装托架13205和对准销钉13208安装到轨迹垫表面13201的3d跟踪的drf 13207。在一些实施例中，图132b示出了如先前关于图132a 所述的本发明的示例实施例的顶视图。在一些实施例中，由于轨迹板表面13201的尺寸是预定义的，因此3d跟踪的drf 13207的位置和姿态使得系统能够不断地计算整个轨迹板体边界的3d位置和姿态。
1366.在一些实施例中，图132c图示了具有在初始化的轨迹板表面 13201的定义的3d跟踪的体积边界附近的探针尖端13227的3d跟踪的探针13221的透视图。在一些实施例中，3d跟踪探针尖端13227不需要与轨迹板13201的物理表面接触，且仅需要在由系统界定的阈值体积内(例如，远离虚拟轨迹板表面5mm)，为此，计算探针尖端在轨迹板表面13201上的投影以在不接触轨迹板表面13201的情况下操纵显示接口。
1367.在一些实施例中，图132d示出了具有在初始化轨迹板的定义的 3d跟踪体积边界附近的探头尖端13227的3d跟踪探头13221的透视图，如先前关于图132a-132c所述。在一些实施例中，当触发按钮13245 被按下并且已经相对于drf 13228的固定位置启动tmsm 13247时，3d 跟踪探针13241处于活动触发状态。在一些实施例中，探测触发事件被计算机自动解释为“鼠标点击”事件。在一些实施例中，不需要触发3d跟踪的探头来配准“鼠标点击”事件。在一些实施例中，当探针尖端13242被快速带到轨迹板的表面上并且然后在小于预定义阈值 (例如，0.5秒)的持续时间之后被释放时，系统自动地将该表面敲击解释为“鼠标点击”事件。
1368.本发明的一些实施例涉及用于脊柱对准计算系统和轨迹板显示监视器控制器的显示接口。在一些实施例中，系统可以从使用3d跟踪探头跟踪脊柱轮廓的采集接收输入数据。本发明的一些实施例涉及关于图130描述的设备系统。
1369.在一些实施例中，图133a示出了用于脊柱对准系统和轨迹板显示监视器控制器的显示接口13300。在一些实施例中，主用户显示器 13301包括部件，例如轨迹板显示监视器控制器13309、轨迹板显示监视器控制器的初始化按钮13311、不同解剖视图的选择框13307、具有冠状(例如cobb角13314)和矢状(例如腰部脊柱前凸13315)参数的对齐参数输出框13313、患者的x射线图像13321、测量脊柱对齐参数的指令框13303以及状态消息框13305。在一些实施例中，主视图的中心包括指示用户初始化轨迹板显示监视器控制器的另一消息框13322，以及显示监视器控制器初始化指令的左下角13319a、右下角13319b、右上角13319c和左上角13319d。
1370.在一些实施例中，图133b说明显示接口13325，其说明在初始化过程期间轨迹板显示监视器控制器的右下角13319b及右上角13319c 以及所采集的左下角13326。
1371.在一些实施例中，图133c说明显示接口13330，其说明在初始化过程期间轨迹板显示监视器控制器的右上角13319c以及所采集的左下角13326和右下角13331。
1372.在一些实施例中，图133d说明轨迹板显示监视器控制器初始化过程的方法13335。在一些实施例中，用户使用3d跟踪的探头跟踪3d 相机空间中的对角线13337。在一些实施例中，在对角线跟踪的开始和结束之间定义线段，并且计算该线段的中点13339以及沿对角
线跟踪的离该线段最远的点13341。在一些实施例中，计算对角线轨迹的两个法向向量13343和13345，并且这连同预定的期望轨迹垫尺寸一起用于计算轨迹垫的左上角13349以产生3d轨迹垫视图13347。在一些实施例中，定义了垂直于对角线迹线并连接到左上角的线段13351。在一些实施例中，使用类似的直角三角形规则，计算宽度和高度13355 分量以产生由左下角13362、左上角13349和右上角13361界定的2d 轨迹板视图13360。
1373.在一些实施例中，图133e示出了显示监视器控制器初始化过程的方法13365。在一些实施例中，用户使用3d跟踪探头在3d相机空间中跟踪l形线13366。在一些实施例中，线段13367限定在l形轨迹的起点13368a和终点13368c之间，并且计算沿着l形轨迹的离线段最远的点13368b。在一些实施例中，系统自动地将倾斜l形13370校正为直角l形，并确定直角l形的左上角13372a、左下角13372b和右下角13372c，以定义触控板表面。
1374.在一些实施例中，图133f说明显示界面13373，其说明比对测量序列的第一用户界面步骤。在一些实施例中，该视图包括轨迹板显示控制监视器的子显示器13374、轨迹板子显示器内的光标位置表示 13375、由轨迹板控制的有效光标13376、所选择的腰部脊柱前凸期望测量13377a、以及将显示轨迹的3d空间13378的透视图。
1375.在一些实施例中，图133g示出了显示界面13379，其示出了由轨迹板控制的光标13376悬停在指令框13303上以开始测量脊柱对准参数、所选择的期望脊柱对准参数(例如，腰部脊柱前凸13377a、cobb 角13377b、t1骨盆角13377c和胸部脊柱后凸13377d)、3d空间13378 的透视图、以及使用3d跟踪探针跟踪的皮肤安装基准的z图案13380。
1376.在一些实施例中，图133h示出了用于经由皮肤安装的基准的顶部上的z图案的3d追踪13380来配准皮肤安装的基准的方法13382。在一些实施例中，确定z跟踪的2d投影13383。在一些实施例中，在13385 中以2d定向追踪以用于基准拐角检测分析，并且检测z图案13384a、 13384b和13384c的三个转折点/拐角。在一些实施例中，三个角限定皮肤安装基准的平面13381，并且由此，计算到关键解剖标志(例如，椎体质心)的下拉点13386。
1377.在一些实施例中，图133i示出了包括显示界面13387，其示出了皮肤安装基准的z迹线13380、到关键解剖标志(例如，t1椎体质心) 的下拉点13386、以及左椎板迹线13388a。
1378.在一些实施例中，图133j示出了显示界面13389，其示出了3d 左薄片描迹13388a和3d右薄片描迹13388b。
1379.在一些实施例中，图133k示出双侧薄层跟踪中线计算方法13390 的示例。在一些实施例中，原始采集的3d左13388a和3d右13388b 薄层描记被投影到冠状面上。在一些实施例中，平滑滤波器被应用于每个轨迹以生成平滑的2d左薄层描绘13391a和平滑的2d右薄层描绘 13391b。在一些实施例中，计算来自每个轨迹的对应点之间的线段 13392，以及所有线段的中点13393。在一些实施例中，这些中点被组合以形成2d中线描绘13391c。
1380.在一些实施例中，图133l示出了使用与先前在图133k中描述的冠状平面中相同的方法在矢状平面中执行的双侧椎板跟踪中线计算方法13394的示例。在一些实施例中，对每个轨迹应用平滑滤波器，以生成平滑的2d左薄层轨迹13391a、平滑的2d右薄层轨迹13391b和 2d中线轨迹13393。
1381.在一些实施例中，图133m示出双侧薄层跟踪中线计算13395的最终输出，包括原始3d左薄层跟踪13388a、原始3d右薄层跟踪13388b 和3d中线13393。
1382.在一些实施例中，图133n示出了显示界面13396，其示出了原始双侧薄层迹线的计
算3d中线13393。
1383.在一些实施例中，图133o示出了显示界面13397，其示出了通过骨安装基准配准系统计算的左股骨头中心13399a、右股头骨中心 13399b、s1前后端板线13398a和s1左右端板线13398b的3d位置。
1384.在一些实施例中，图133p示出了显示界面133990，其示出了计算的期望脊柱对准参数13399。
1385.在一些实施方案中，图133q图示了显示界面133992，其图示了采集的双侧迹线和计算的中线、配准的基准(即，皮肤安装的基准z 图案13380)和计算的解剖标志(即，下拉式椎体质心点13386、左股骨头中心13399a、右股骨头中心13399b、s1的前后线13398a)的矢状面视图133994。在一些实施例中，垂直线133993a、133993b、133993c 和133993d在沿期望得到椎间角度的薄层示踪采集的多个离散点处画出。本发明的一些实施例包括触控板13374的子显示器、触控板子显示器内的活动光标表示13375、矢状平面视图箱133996a、计算的脊柱对准参数133991和患者的矢状平面x射线图像13321。
1386.在一些实施例中，图133r示出了显示界面133995，其示出了所采集的双侧迹线(即，左薄层13388a和右薄层迹线13388b)和计算的中线13393、配准的基准(即，皮肤安装的基准z图案13380)以及计算的解剖学标志(即，下拉式椎体质心13386、左股骨头中心13399a、右股骨头中心13399b、s1左右线13398b)的冠状平面视图133996c。在一些实施例中，垂直线133993a、133993b、133993c和133993d画在沿期望为其形成椎间角的骨板跟踪获得的离散点处。本发明的一些实施例包括患者的冠状面查看框133996b和冠状面x射线图像133997。
1387.在一些实施例中，图133s示出了显示界面133998，其示出了所采集的双侧迹线(即，左薄层13388a和右薄层迹线13388b)和计算的中线13393、配准的基准(即，皮肤安装的基准z图案13380)以及计算的解剖界标(即，下拉式椎体质心点13386、左股骨头中心13399a和右股骨头中心13399b)的轴向平面视图133999。本发明的一些实施例包括患者的冠状平面x射线图像133997。
1388.本发明的一些实施例涉及显示界面，其示出杆轮廓的配准以及该轮廓在配准的椎弓根螺钉郁金香形头部位置的2d解剖平面投影上的覆盖和操纵。与显示监视器接口的装置的一些实施例包括但不限于附接到杆弯曲器的杆轮廓配准工具(例如，图126a)和杆接合的配准基准装置(图126i-126j)，它们在一起使用时允许使用者在不使用任何附加工具的情况下跟踪、配准和弯曲杆。本发明的一些实施例涉及关于图126描述的设备系统。
1389.在一些实施方式中，图134a示出显示界面13400，其示出3d照相机视图13402和状态消息框13404，其指示用户将配准参考装置与患者对准，以便初始化具有患者解剖轴的杆轮廓配准工具。
1390.在一些实施方式中，图134b示出显示界面13406，其示出3d照相机视图13402、指示使用者记录郁金香形椎弓根螺钉的状态消息框13410、以及在3d照相机空间内绘制的已记录的郁金香形椎弓根螺钉的离散的3d坐标13408。在本发明的一些实施方式中，通过使用例如图129a所示的3d跟踪工具在每个郁金香形头部的内部攻丝来配准椎弓根螺钉郁金香形头部。
1391.在一些实施方式中，图134c显示界面13412，其显示也与端帽配准参考装置的坐标
轴对齐的2d投影平面(即矢状13416和冠状13418) 和配准的椎弓根螺钉郁金香形头坐标的2d投影视图(即矢状13420和冠状13422)。一些实施例包括端盖配准参考装置的2d投影视图(即，矢状13424和冠状13426)。本发明的一些实施例包括状态消息框13414，其指示用户跟踪植入的椎弓根螺钉附近的脊柱的椎板区域。
1392.在一些实施方式中，图134d示出显示界面13428，其示出2d投影平面(即矢状13416和冠状13418)，其也与端帽配准参考装置的坐标轴和配准的椎弓根螺钉郁金香形头坐标的2d投影视图(即矢状 13420和冠状13422)对准。一些实施例包括端盖配准参考设备的2d 投影视图(即矢状13424和冠状13426)，以及使用平滑参数滤波的薄层追踪的2d投影视图(即矢状13432和冠状13434)。本发明的一些实施例包括状态消息框13430，其指示用户利用杆配准工具跟踪杆轮廓。
1393.在一些实施方式中，图134e示出显示界面13436，其示出2d投影平面(即矢状13416和冠状13418)，其也与端帽配准参考装置的坐标轴和配准的椎弓根螺钉郁金香形头坐标的2d投影视图(即矢状 13420和冠状13422)对准。一些实施例包括端盖配准参考设备的2d 投影视图(即矢状13424和冠状13426)，以及使用平滑参数滤波的薄层追踪的2d投影视图(即矢状13432和冠状13434)。本发明的一些实施例包括状态消息框13430，其指示用户利用杆配准工具跟踪杆轮廓。在本发明的一些实施例中，显示原始杆跟踪坐标的2d投影视图(即矢状13438和冠状13440)，使得跟踪的开始卡扣到最下方配准的椎弓根螺钉，并且跟踪的结束卡扣到最上方配准的椎弓根螺钉。
1394.在一些实施方式中，图134f显示界面13442，其显示也与端帽配准参考装置的坐标轴对齐的2d投影平面(即矢状13416和冠状13418) 和配准的椎弓根螺钉郁金香形头坐标的2d投影视图(即矢状13420和冠状13422)。一些实施例包括端盖配准参考设备的2d投影视图(即矢状13424和冠状13426)，以及使用平滑参数滤波的薄层追踪的2d投影视图(即矢状13432和冠状13434)。在本发明的一些实施例中，显示平滑的棒跟踪坐标的2d投影视图(即矢状13446和冠状13448)，使得跟踪的开始卡扣到最下面配准的椎弓根螺钉，并且跟踪的结束卡扣到最上面配准的椎弓根螺钉。本发明的一些实施例包括在矢状13450 和冠状13452投影视图中向用户指示哪些椎弓根螺钉与当前杆轮廓对准(例如，以对准的椎弓根螺钉的不同颜色绘图的形式)。本发明的一些实施例包括状态信息框13444，其向使用者指示杆所对准的椎弓根螺钉的数量。
1395.在一些实施方式中，图134g显示了显示界面13454，其显示了也与端帽配准参考装置的坐标轴对齐的2d投影平面(即矢状13416和冠状13418)和配准的椎弓根螺钉郁金香形头坐标的2d投影视图(即矢状 13420和冠状13422)。一些实施例包括端盖配准参考设备的2d投影视图(即矢状13424和冠状13426)，以及使用平滑参数滤波的薄层追踪的2d投影视图(即矢状13432和冠状13434)。在本发明的一些实施例中，此时，使用者利用附接到杆配准工具的杆弯曲器将杆弯曲成与植入的椎弓根螺钉更好地对准的构造，并且获得杆在其新构造中的跟踪。在本发明的一些实施例中，显示新的、原始的棒跟踪坐标的2d投影视图(即，矢状13456和冠状13458)，使得跟踪卡扣的开始到最下面的配准的椎弓根螺钉，并且跟踪卡扣的结束到最上面的配准的椎弓根螺钉。
1396.在一些实施例中，图134h示出显示界面13460，其示出也与端盖配准参考设备的坐标轴对准的2d投影平面(即矢状13416和冠状 13418)。一些实施例包括端盖配准参考设备
的2d投影视图(即矢状 13424和冠状13426)，以及使用平滑参数滤波的薄层追踪的2d投影视图(即矢状13432和冠状13434)。在本发明的一些实施例中，显示新的平滑的棒跟踪坐标的2d投影视图(即，矢状13464和冠状13466)，使得跟踪卡扣的开始到最下面配准的椎弓根螺钉，并且跟踪卡扣的结束到最上面配准的椎弓根螺钉。在一些实施例中，所有记录的椎弓根螺钉坐标(即，矢状13468和冠状13470)与新的杆轮廓对准，由绿色的所有椎弓根螺钉位置绘图指示，或一些其它形式的视觉指示。本发明的一些实施例包括状态消息框13462，其向使用者指示杆现在对准所有已对准的椎弓根螺钉植入物。
1397.本发明的一些实施例涉及显示椎骨相对于患者解剖轴的位置和方向的显示界面。在一些实施例中，显示的椎骨被植入骨安装基准并且经由独特的配合机构与基准配准探针系统配准。在一些实施例中，与显示器连接的装置系统包括但不限于骨安装基准(例如，图124a-124c) 和基准配准探针(例如，图125)。本发明的一些实施例涉及图117-125 中描述的装置系统。
1398.在一些实施例中，图135a图示了显示界面13500，其图示了限定患者的解剖轴的3d体积13502。显示界面的一些实施方式包括指示用户配准骶骨的状态消息框13504。
1399.在一些实施方式中，图135b显示了显示界面13506，其显示了以 3d网格透视图的形式显示的3d体积13502，其限定了患者的解剖学轴线和使用基准配准探针配准的骶骨13508。显示界面的一些实施例包括指示用户配准l5椎骨的状态消息框13510。
1400.在一些实施方式中，图135c示出显示界面13512，其示出限定患者的解剖学轴线的3d体积13502和使用基准配准探针配准的骶骨 13508和l5椎骨13514，以3d网格绘图的形式显示。显示界面的一些实施例包括指示用户配准l4椎骨的状态消息框13516。
1401.在一些实施方式中，图135d示出显示界面13518，其示出3d体积13502，其限定患者的解剖学轴线和使用基准配准探针配准的骶骨 13508、l5椎骨13514和l4椎骨13520，以3d网格绘图的形式显示。显示界面的一些实施例包括指示用户配准l3椎骨的状态消息框13522。
1402.在一些实施方式中，图135e示出显示界面13524，其示出3d体积13502，其限定患者的解剖学轴线和使用基准配准探针配准的骶骨 13508、l5椎骨13514、l4椎骨13520和l3椎骨13526，以3d网格绘图的形式显示。显示界面的一些实施例包括指示用户配准l2椎骨的状态消息框13528。
1403.在一些实施例中，图135f图示了显示界面13530，其图示了限定患者的解剖学轴线的3d体积13502和使用基准配准探针配准的骶骨 13508、l5椎骨13514、l4椎骨13520、l3椎骨13526和l2椎骨13532，其以3d网格渲染的形式显示。显示界面的一些实施例包括指示用户配准l1椎骨的状态消息框13534。
1404.在一些实施方式中，图135g显示了显示界面13536，其显示了2d 矢状面视图13538和患者腰椎13533的当前形态，包括对齐的骶骨 13508、l5椎骨13514、l4椎骨13520、l3椎骨13526、l2椎骨13532 和l1椎骨13537。显示界面的一些实施例包括指示用户正看到矢状平面视图的状态消息框13540。
1405.在一些实施方式中，图135h显示了显示界面13542，其显示了2d 冠状平面视图13544和患者腰椎13533的当前构象，包括对齐的骶骨 13508、l5椎骨13514、l4椎骨13520、l3椎骨13526、l2椎骨13532 和l1椎骨13537。显示界面的一些实施例包括状态消息框
13546，其指示用户正看到冠状平面视图。
1406.在一些实施方式中，图135i显示了显示界面13548，其显示了2d 轴向平面视图13550和患者腰椎13533的当前形态，包括对齐的骶骨 13508、l5椎骨13514、l4椎骨13520、l3椎骨13526、l2椎骨13532 和l1椎骨13537。显示界面的一些实施例包括状态消息框13552，其指示用户正在查看轴平面视图。
1407.在一些实施例中，图135j图示了图示2d矢状平面视图13538的显示界面13554。在一些实施例中，在脊柱对齐矫正手术期间，腰椎的椎骨已经相对于彼此移动，并且基准植入椎骨的重新配准允许用户查看患者腰椎的新的、精确的位置和取向。显示界面的一些实施方式包括指示用户重新配准骶骨的状态消息框13556。
1408.在一些实施方式中，图135k图示了显示界面13558，其图示了使用基准配准探针配准的2d矢状平面视图13538和骶骨13508，以3d 网格绘制的形式显示。显示界面的一些实施例包括指示用户配准l5 椎骨的状态消息框13510。
1409.在一些实施例中，图135l示出显示界面13562，其示出2d矢状平面视图13538和使用基准配准探针配准的处于其新的构造13564的腰椎，以3d网格渲染的形式显示。显示界面的一些实施例包括指示用户正看到矢状平面视图的状态消息框13540。
1410.本发明的一些实施例包括显示界面，其示出了在工具接合椎骨被操作时的活动位置(例如，柔性评估)，以被操作椎骨的3d网格渲染的形式显示。与显示监视器接口的系统的一些实施例包括但不限于直接或间接与椎骨和/或其它感兴趣解剖标志接合的一个或多个柔性评估工具(例如图127d)。在一些实施方式中，主动操纵接合椎骨的系统如图128d-128d所示。本发明的一些实施例涉及图127-129中描述的装置系统。
1411.在一些实施例中，图136a示出了显示界面13600，其示出了与柔性评估工具#1 13606和工具#2 13608接合的椎骨的3d透视图13602。显示界面的一些实施例包括状态消息框13604，其告诉用户当用户在柔性评估工具周围移动时，所显示的椎骨被实时更新。
1412.在一些实施例中，图136b示出了显示界面13610，其示出了与柔性评估工具#1 13612和工具#2 13614接合的椎骨的3d透视图13602。系统的一些实施例以与关于图136a描述的颜色不同的颜色显示椎骨，以指示两个柔性评估工具都被触发，并且椎骨的实时操作现在被主动记录以进行角度测量。显示界面的一些实施例包括状态消息框13604，其告诉用户当用户在柔性评估工具周围移动时，所显示的椎骨正在实时更新。
1413.在一些实施例中，图136c示出了显示界面13616，其示出了2d 矢状平面视图13618，其中显示的椎骨13622和13624表示在使用柔性评估工具的实时双触发采集期间获得的最大脊柱前凸角度。显示界面的一些实施例包括状态消息框13620，其显示所实现的最大脊柱前凸角度的值。
1414.在一些实施例中，图136d示出了显示界面13626，其示出了2d 矢状平面视图13618，其中所显示的椎骨13630和13632表示在使用柔性评估工具的实时双触发采集期间所获得的最大脊柱后凸角度。显示界面的一些实施例包括状态消息框13628，其显示所达到的最大脊柱后凸角度的值。
1415.在一些实施例中，图136e示出了显示界面13634，其示出了2d 冠状平面视图13635，其中显示的椎骨13638和13640表示在使用柔性评估工具的实时双触发采集期间获得的最大左cobb角。显示接口的一些实施例包括状态消息框13636，其显示所达到的最大左
cobb角的值。
1416.在一些实施例中，图136f示出了显示界面13642，其示出了2d 冠状平面视图13635，其中所显示的椎骨13646和13648表示在使用柔性评估工具的实时双触发采集期间所获得的最大cobb直角。显示界面的一些实施例包括状态消息框13644，其显示所实现的最大右cobb 角的值。
1417.在一些实施例中，图136g示出了显示界面13650，其示出了2d 轴向平面视图13651，其中所显示的椎骨13654和13656表示在使用柔性评估工具的实时双触发采集期间获得的最大顺时针扭转角。显示界面的一些实施例包括显示所实现的最大顺时针扭转角的值的状态消息框13652。
1418.在一些实施例中，图136h示出了显示界面13656，其示出了2d 轴向平面视图13651，其中所显示的椎骨13660和13662表示在使用柔性评估工具的实时双触发采集期间获得的最大逆时针扭转角。显示界面的一些实施例包括显示所实现的最大逆时针扭转角的值的状态消息框13658。
1419.在一些实施例中，图136i示出了显示界面13664，其示出了3d 透视图13602，其中所显示的椎骨13668和13670示出了实时双触发采集的重放。显示界面的一些实施例包括状态消息框13666，其告诉用户正在显示实况双触发采集的重放。
1420.在一些实施例中，图136j示出了从附连到l2椎骨13686的柔性评估工具#1和附连到l3椎骨13688的工具#2取得的矢状平面x射线图像13690。在一些实施例中，手柄到椎骨角度的这种x射线初始化仅在不是利用图像引导导航进行的手术和已经在3d空间中提供关键解剖界标的位置的过程中需要。在一些实施例中，标注了关键测量标记，包括工具#1 13674的手柄角度和工具#2 13676的手柄角度、工具 #1 13678和工具#2 13680的对准销角度、以及l2椎骨13682和l3 椎骨13684的上部终板。在本发明的一些实施例中，这些描述的手柄到椎骨偏移的初始化界标可通过手动用户注释的线、计算机视觉边缘检测、通过图像引导导航初始化相对于椎骨终板的drf角度的自动方法等来采集。在一些实施例中，对于ap x射线图像(未示出)进行相同的手柄-椎骨间偏移初始化，其中将每个连接的柔性评估装置的手柄和对准销与椎骨终板的冠状x射线投影进行比较。在一些实施例中，一旦完成这些基于x射线的初始化，操纵接合的、初始化的柔性评估装置产生所有初始化的解剖轴线的椎间终板角度的自动实时测量。在一些实施例中，手柄到椎骨的偏移角可以通过基准装置的配准来初始化，例如骨安装基准，其可以通过其相关的x射线适配器装置的x射线图像或图像引导的导航配准来初始化。
1421.在一些实施例中，在基于x射线的初始化定义柔性评估装置的3d 跟踪手柄之间的3d几何关系之后，系统可经由以下输出中的任一个向用户显示实时椎间评估视图：基于规范数据的椎骨多边形表示、基于相对于附近的、附接的柔性评估装置的配准端板角度和距离的椎骨多边形表示、相应x射线图像的仅示出每个附接的柔性评估装置的感兴趣的分割椎骨的剪切部分。
1422.本发明的一些实施例涉及计算脊柱的双侧迹线的3d中线的过程，该中线将用作从其计算患者的脊柱对准参数的轮廓。在一些实施例中，在一些实施例中，跟踪采集可在图130d-130f中描述，但不限于此，其中从c7椎骨上侧到骶骨下侧跟踪脊柱的椎板。在一些实施例中，所采集的双边迹线和所计算的中线的软件显示可以在图133n-133s中描绘，但不限
于此。在一些实施例中，相关系统图包括图130中的设备系统的示例实施例和图133中的过程的实施例。
1423.一些实施例涉及将双侧迹线的3d坐标投影到2d解剖平面上，例如冠状(例如图133k)和冠状平面(例如图133l)。在一些实施例中，对于每个解剖平面，一些实施例涉及将平滑样条拟合到双边迹线并增加其点密度以滤除原始采集的坐标的锯齿状(例如，图133k-133l)。在一些实施例中，对于每个解剖平面，一些实施例包括选择双侧迹线的一侧，计算沿着所选择的迹线的每个相邻点之间的中点，以及计算源自每个中点并在对侧迹线的方向上射击的垂直向量。在一些实施例中，对于每个解剖平面，一些实施例涉及确定沿着对侧迹线的、到垂直向量的距离最近的点。在一些实施例中，对于每个解剖平面，一些实施例涉及定义所确定的最近距离点与垂直向量的起始点之间的线段。在一些实施例中，对于每个解剖平面，一些实施例涉及计算所定义的线段的中点(例如，图133k-133l)。
1424.在一些实施例中，对于每个解剖平面，一些实施例涉及确定坐标索引，所述坐标索引定义了沿公共轴线的每条2d中线的重叠区域。在一些实施例中，对于每个解剖平面，一些实施例包括根据所定义的公共轴索引截断每条2d中线，并在相同的公共轴索引集合处评估每条截断的轨迹，以确保平滑后的双边轨迹的每边具有相同数量的点。一些实施例包括组合来自每个解剖平面的2d中线描记的独特分量(例如，来自冠状平面的x坐标、来自矢状平面的y坐标和来自矢状平面的z 坐标)，以生成平滑的3d中线描记(例如，图133m)。在双边轨迹的每一边已经具有相同数量的点的情况下，一些实施例可以包括简单地取相应的x、y和z坐标的平均值，以便计算3d中线跟踪。
1425.本发明的一些实施例包括从一系列多平面x射线图像中检测基准的射线不透标记的姿态，并初始化3d位置和相对于每个相关基准装置的质心的附近感兴趣解剖标志的姿态的过程。用于标记基准的一些实施例包括手动用户输入每个球体的直径以及自动检测球体中心和直径。
1426.该系统的一些实施例涉及旋转矩阵的数据库的创建和迭代以及它们随后对相对于质心的基准坐标的影响。系统的一些实施例涉及将这些坐标与x射线图像的基准标签进行比较，并确定观察到最小差异的旋转矩阵。该系统的一些实施例涉及将反向旋转应用于所注释的所有界标，以便创建相对于预定观察平面的3d向量。该系统的一些实施例涉及组合来自所有x射线视图的界标和基准注释的3d向量，以获得距基准质心的精确3d距离度量。
1427.该系统的一些实施方式涉及通过应用刚体变换以变换所有3d矢量，将基准不透射线球体的位置从质心坐标自动转换为相机坐标。该系统的一些实施例涉及计算脊柱对准参数和根据配准的界标进行生物力学分析。该系统的一些实施例允许在手术期间调节脊柱并采集新的 3d标志矢量，而不需要拍摄额外的图像。
1428.本发明的一些实施例包括初始化植入到脊柱椎骨中的骨安装基准的3d位置和姿势、配准使用初始化的骨安装基准进行脊柱对准测量所需的关键解剖学标记、以及计算期望的脊柱对准测量的过程13900。在一些实施例中，相关附图包括图117-125中的设备系统的示例性实施例和图135中的过程的实施例。
1429.该系统的一些实施例涉及将骨安装基准装置植入到所涉及的每个椎骨中，这是期望的脊柱对准参数计算，并且因此必须在3d空间中配准。骨安装基准配准过程的一些实施例涉及图像引导外科手术，由此脊柱的椎骨从体积成像(例如ct扫描等)自动分割。在一些
实施例中，用户使用3d跟踪探针来配准所植入的骨安装基准的3d位置和姿态，并且系统计算从体积成像分割的椎骨与使用骨安装基准植入和配准的椎骨之间的3d刚体变换。骨安装基准配准过程的一些实施例涉及非图像引导手术，由此椎骨的3d空间位置和取向通过体积成像是未知的。在一些实施例中，用户利用与每个骨安装基准配合的x射线适配器装置采集骨安装基准的两个或更多个x射线，以便初始化骨安装基准和感兴趣的解剖标志之间的3d位移矢量。本发明的一些实施例包括向用户显示已配准椎骨的3d网格或其它解剖标志(例如终板线)，如前面关于图135所描述的。
1430.本发明的一些实施例涉及通过用户软件输入、3d跟踪探针的唯一接合深度、植入的骨安装基准的预定顺序、或脊柱轮廓的轨迹的标准路径长度分割来识别每个骨安装基准被植入哪个椎骨中的步骤。
1431.本发明的一些实施方式包括从椎骨的3d位置和姿态以及经由骨安装基准配准的其它关键解剖学界标(例如，股骨头、椎体形心等)计算期望的3d脊柱对准参数。本发明的一些实施例允许用户通过触发 3d跟踪探针在透视、矢状、冠状和轴平面视图之间切换配准的椎骨的显示界面视图。
1432.本发明的一些实施例允许用户继续操纵椎骨，并通过重新配准植入的骨安装基准来快速获得最新的3d脊柱对准参数，直到显示的对准参数满足外科医生的操作目标。
1433.在一些实施例中，与工作流13900相关的以上过程、方法或程序中的任一个可包括或用一个或多个步骤或处理来实现，诸如13902、 13904、13906、13908、13910、13912、13914、13916、13918、13920、 13922、13924、13926、13928、13930、13932、13934、13936、13938、 13940、13942、13944、13946、13948、13950、13952。在一些实施例中，至少一个步骤可包括判定步骤(例如，诸如步骤13936)，其中一个或多个随后的步骤取决于状况、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流13900的步骤可以按所示的顺序进行。在一些实施例中，工作流13900的任何步骤可以不按所示的顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流13900的一个或多个步骤。
1434.本发明的一些实施例涉及将表面定义为虚拟轨迹板以利用3d跟踪探头来实时控制界面。
1435.该系统的一些实施例涉及使用具有附接的drf的轨迹板，其中该系统在整个外科手术中自动计算并更新四个轨迹板拐角的坐标。
1436.该系统的一些实施例涉及通过如图133a-133c中所描绘的三个点的采集来定义四个轨迹板拐角。在一些实施例中，任何表面上的三个点的坐标定义虚拟触控板的左下角、右下角和右上角。
1437.系统的一些实施例涉及通过用3d跟踪的探头在表面上跟踪对角线来定义四个轨迹板拐角，如图133d中所描绘的。在一些实施例中，所述跟踪的开始点界定所述虚拟轨迹垫的左下角，而最终跟踪点界定所述虚拟轨迹垫的右上角。在一些实施例中，通过设定所要轨迹垫尺寸，根据所描绘的对角线计算轨迹垫的虚拟宽度及高度。在一些实施例中，使用类似的直角三角形几何原理和这些计算的宽度和高度值，确定左上角相对于对角线的水平和垂直偏移的大小。在一些实施例中，在用户将不绘制完美直线的假设下，原始对角线轨迹上的三个点用于界定轨迹垫的虚拟平面。在一些实施例中，在定义从所述对角线到所述轨迹垫的左上角的向量之后，确定此角的坐标。
1438.系统的一些实施例涉及通过在如图133e中所示的表面上绘制l形曲线来界定四个轨迹垫隅角。在一些实施例中，绘图的起点界定虚拟轨迹垫的左上角，而终点界定虚拟轨迹垫的右下角。在一些实施例中，通过选择与通过连接l形曲线的开始和结束坐标而创建的对角线具有最大距离的坐标来确定轨迹垫的左下角。在一些实施例中，三个角界定轨迹垫边界且可经调整以确保虚拟轨迹垫含有直角。在一些实施例中，如果原始角限定锐角，则调整左下角。在一些实施例中，如果原始角限定钝角，则调整左上角。在一些实施例中，在使用这些方法定义了三个角之后，使用3d刚体变换来计算导航相机坐标中的四个角的坐标。
1439.在一些实施例中，在虚拟触控板初始化之后，每当3d跟踪探针尖端进入定义的3d体积时，探针尖端被映射到监视器并且允许用户控制界面的鼠标以及信号“鼠标点击”。
1440.本发明的一些实施例涉及在手术中通过一个或多个模态计算患者的脊柱对准的过程，所述模态包括骨安装基准装置、皮肤安装基准装置的配准、暴露层板的双侧跟踪和/或离散层板脊椎级身份采集。在一些实施方式中，后两种形态可在图130d-130f中描述，但不限于此，其中描绘了皮肤安装基准的z-图案，随后描绘了从上c7椎骨至下骶骨的脊柱骨板。在一些实施例中，相关系统包括先前关于图116-126 和图130-132描述的那些系统，以及关于图133描述的显示界面。
1441.本发明的一些实施例涉及当脊柱对准计算中涉及的椎骨已经暴露在手术部位内时使用骨安装基准。在一些实施例中，可以进行先前关于图135描述的显示界面中的任何步骤，以便配准利用骨安装基准装置植入的椎骨的精确3d位置和姿势。
1442.本发明的一些实施例涉及当脊柱对准计算中涉及的椎骨未暴露在手术部位内并且外科医生没有物理接近感兴趣的椎骨时，皮肤安装基准的使用。在一些实施例中，用户将背胶基准应用到感兴趣的椎骨附近的皮肤上，并且从倾斜或正交视图采集皮肤安装的基准的两个或更多个x射线图像。在一些实施例中，在注释x射线图像中的关键解剖界标之后，计算皮肤安装基准和感兴趣解剖界标之间的3d位移矢量。在一些实施例中，皮肤安装的基准的3d位置和姿态经由基准表面上的三个或更多个棘爪、独特z图案的追踪(例如，图130)或探针与基准的独特机械匹配而与3d跟踪的探针配准。在一些实施例中，然后计算皮肤安装的基准的不透射线球体与从基准的制造的几何设计确定的相机坐标中的不透射线球体之间的3d刚体变换。在一些实施例中，然后使用刚体变换来计算3d跟踪照相机坐标中感兴趣的解剖界标的3d位置和姿态。
1443.本发明的一些实施例包括当涉及脊柱对准计算的椎骨既不使用骨安装基准也不使用皮肤安装基准来配准时，使用3d跟踪探针来采集脊柱的双侧(例如，左和右薄层)迹线。在一些实施例中，可以进行先前关于图133描述的显示界面中的任何步骤，以便计算双边迹线的3d 中线。在一些实施例中，用户然后在所跟踪的区域内采集两个或更多个离散点以指示期望进行椎间角度计算的水平。
1444.在一些实施例中，在通过上述一种或多种模态将所需脊柱对准计算中涉及的所有椎骨配准在3d空间中之后，本发明的一些实施例涉及计算脊柱对准计算并将它们显示给用户。在一些实施例中，重复上述步骤中的一个或多个，直到实现对准校正的操作目标。在一些实施例中，除了用于将解剖学标志定位到基准装置或暴露脊柱的基于骨标志的轨迹的第一组过程之外，系统不需要任何附加的初始化步骤，并且可以在整个手术中继续产生脊柱对准的实时测量，而不需要附加的x 射线图像或复杂的配准步骤。
1445.在一些实施例中，与工作流14100相关的上述过程、方法或程序中的任一个可包括或由一个或多个步骤或处理完成，诸如14102、 14104、14106、14108、14110、14112、14114、14116、14118、14120、 14122、14124、14126、14128、14130、14132、14134、14136、14138、 14140、14142、14144、14146、14148、14150、14152、14154、14156、 14158、14160、14162。在一些实施例中，至少一个步骤可以包括判定步骤(例如，诸如步骤14140)，其中一个或多个随后的步骤取决于状况、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流14100的步骤可以按所示顺序进行。在一些实施例中，工作流14100的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流14100的一个或多个步骤。
1446.在本发明的一些实施例中，将手术期间的当前脊柱对准测量结果与来自具有类似指征和手术程序类型的先前患者的大型数据库的测量结果进行比较，以识别当前测量结果如何与手术校正的数据驱动成功结果相对应。在一些实施例中，系统将当前患者的人口统计数据和当前对准测量结果与规范和历史数据库进行比较。本发明的一些实施例使得能够将术前或从先前手术获得的先前测量值与当前对准测量值进行比较。在一些实施例中，外科医生可以按照时间段(例如，过去5 年、过去1年、过去6个月)、外科医生的同事(例如，在同一医院内或在其他医院系统内)、由可信专业组(例如，国际脊柱研究组)设置的成功阈值、该领域中的关键意见领导者(例如，与识别为“专家”先前已操作的类似患者匹配)、所有患者等对可用数据库比较进行分级。在一些实施例中，系统根据当前尝试的外科手术方法的类型(例如，从 t12到骨盆的后部开放融合)对数据库进行分层。在一些实施例中，诸如支持向量机、深度学习、决策树、卷积神经网络等的机器学习算法可以应用于数据库的上述输入变量，以帮助预测患者在手术之后可能如何出现以及评估站立平衡校准参数(例如，预测sva、pt、ss、ll、tk等)。在一些实施例中，系统根据新的手术和提交到系统中的患者数据概况不断地更新数据库，进一步使得算法能够微调超参数以获得预测分析的最佳准确度，包括术前规划建议、术中报告卡分析和对所获得的结果的术后反馈。
1447.本发明的一些实施例包括3d跟踪探头和骨安装基准，当一起使用时，其可以连续地更新感兴趣的解剖界标的配准，而不需要过多的x 射线成像或工作流程延迟。在一些实施例中，基准标记可以刚性地附接到身体中的任何骨解剖标志并且用作可套准的标记，一旦被初始化，其可以提供标志的任何部件(例如，椎骨终板、股骨头质心等)的3d 位置和姿态，而不需要额外的成像。在一些实施例中，基准的位置和姿态可以与3d跟踪探头、3d跟踪drf、机器人末端执行器、光学扫描仪或任何其它定位工具配准。
1448.在一些实施例中，图137a示出了3d跟踪探针14202和骨安装的未配准基准14218a的组件14200。在一些实施例中，骨安装基准利用螺纹14219刚性地附接到感兴趣的骨性标志。在一些实施例中，基准还包括不对称的独特的配准接口。在一些实施例中，基准的配准接口是锥形的半圆柱形突出14217，其仅能够从一个精确的3d姿态配准。在一些实施例中，3d跟踪探针14202包括轴14204、具有用于用户的视觉参考的取向指示器14215的探针尖端14214a、触发按钮(未按压) 14206、包含三个或更多3d跟踪标记物14209、tmsm(未按压)14210、 tmsm安装(未按压)14212的唯一配置的3d跟踪drf 14208、以及基准配合接口14216。在一些实施例中，探针的阴式基准配合接口也是锥形的，类似于基准的锥形阳式配准接口。在一些实施例中，该过程使得能够在用户施加较少压力的情况下快速、但仍然精确地配准基准，以精确地对准两个装置以用于配合过程。
1449.在一些实施例中，图137b示出了与基准14218a接合并且准备用于配准触发事件的3d跟踪探针14222的组件14220。在一些实施例中，一旦用户确定3d跟踪的探针14222与基准14218a完全接合，他们可以按下触发按钮14206以线性地致动刚性链接的tmsm 14210远离探针的drf 14208。在一些实施例中，一旦触发器被按下，系统从drf 14208 计算tmsm 14210的相对正值，并确定其相对于drf 14208的原点的 3d位置是否超过确定的阈值，以将探头定义为处于活动状态。在一些实施例中，图137b示出了当触发按钮14206还没有被按下时处于非活动状态的3d跟踪探针14222。在一些实施例中，图137c示出了与已配准基准14218b接合的3d跟踪探针14228的组件。在一些实施例中，用户压下触发器14229，并将刚性链接的tmsm 14227致动到离drf 14208足够远，以使系统自动确定探针的状态现在是“活动的”，并记录基准14218b的3d位置和姿态。
1450.在一些实施例中，图137d和137e示出了在配合配准过程中的3d 跟踪的探针针尖(14214a、14214b)和骨安装基准(14218a、14218b)的子组件(14230、14235)。在一些实施方式中，探针尖端14214a包含锥形的阴式基准配合接口14216，其可以接受更宽范围的3d取向以开始探针和基准之间的初始配合，然后探针的配合接口14216和基准的配合接口14217之间的公差变得更小，并确保准确、可靠的配准。在一些实施例中，基准的锥形配合界面14217可涉及多种可能的斜度和斜度划分以确保可靠配合。
1451.在一些实施方式中，图137f示出了探针针尖14214b和基准14218b 之间的配合组件的剖视图14240。在一些实施例中，基准的锥形配合界面14217被探针的配合界面紧密地封装，以确保用于将两个器件配合在一起多次的非常小的摆动和鲁棒的可靠性。
1452.在一些实施例中，图137g示出了骨安装基准14252的3d视图 14245，在其探针配合接口内具有弹簧加载的棘爪。在一些实施方式中，基准14252包括螺纹14254、具有平坦面14247和圆形面14249的凸形配合接口、弹簧加载棘爪14251(弹簧未示出)以及深度止挡表面 14253。在一些实施例中，弹簧加载的棘爪14251用于在配合过程期间减小与另一装置(例如，3d跟踪探头、x射线适配器装置(未示出)等) 的公差间隙。在一些实施例中，图137h示出了骨安装基准14252的 2d剖视图14255，在其探针配合接口内具有弹簧加载棘爪。在一些实施例中，基准的配合接口包括从平坦面14247突出的棘爪14251，并且其张力由将棘爪14251压靠在基准打算配合的装置上的内部弹簧 14257支撑。
1453.在一些实施例中，图137i和137j示出了骨安装基准的3d视图 (14260、14265)，该骨安装基准具有用于与骨组织交界的摩擦诱导表面。在一些实施例中，基准14264包括螺纹14263、具有平坦面14247 和圆形面14249的凸形配合接口、以及用于与骨组织接口的摩擦诱导表面14262。在一些实施例中，摩擦诱导表面14262可由锁定垫圈或钉组成，以将基准物的附接件固定和固定(例如，减轻诸如扭转的运动) 到所关注的骨标志。
1454.在一些实施例中，图137k和137l示出了骨安装基准的3d视图 (14270、14271)，该骨安装基准具有用于经由经皮方法将基准附接到骨标志的长轴。在一些实施例中，长轴基准14272包括螺纹14263、锥形切割凹槽14273、光滑轴14274和配合界面14247。在一些实施例中，长轴基准14272用于经由经皮微创方法将基准标记附接到感兴趣的下方骨标志，其中长轴横穿组织层，直到基准能够经由其螺纹14263 牢固地接合骨解剖结构。
1455.本发明的一些实施例涉及在解剖界标的3d跟踪drf被操纵离开其预期位置之后，使用骨安装基准来重新配准已经使用图像引导导航跟踪的解剖界标。在一些实施例中，通
常在图像引导导航(例如ct引导) 中，导航系统依赖于附着到一个或多个解剖结构(例如骨盆、椎骨、股骨等)的drf的仔细3d跟踪，该drf在特定相对位置中配准到那些潜在解剖结构。在一些实施例中，当drf移动时，通常由于患者的移动或用户操纵脊柱，系统相对于它们被跟踪的体积或2d成像调整外科器械的视图。在一些实施例中，如果碰撞或操纵drf，则传统的图像引导的导航不再准确或安全，并且系统将需要重新进行其导航初始化过程。在一些实施例中，本发明通过在导航系统初始化之前将基准标记刚性地连接到解剖结构上，可以消除对额外成像或导航重新初始化过程的需要，并且因此可以在其第一次初始化之后的手术期间的任何时间提供导航引导的可靠恢复。
1456.在一些实施例中，图138a示出了由附接的drf，即图像引导导航参考，配准并3d跟踪的腰椎和骨盆的组装视图14300。在一些实施例中，由三个或更多个3d跟踪标记14304构成的3d跟踪drf导航参考 14302a处于其相对于经由固定界面14306刚性地附着到的解剖结构的初始化配准位置。在一些实施例中，3d跟踪的drf导航参考14302a 被附连到骨盆14312，并且一旦被初始化就提供用于图像引导导航的坐标系参考，该图像引导导航显示骨盆14312和诸如腰椎14310的附近解剖结构的体积成像。在一些实施例中，3d跟踪的drf导航参考 14302a伴随有帧撞击监视、3d跟踪的标记柱14308，并且该柱14308 3d 位置相对于3d跟踪的drf导航参考14302a的位置被系统连续监视以检测3d跟踪的drf导航参考14302a的任何意外移出或操纵。在一些实施例中，骨安装基准14314a被刚性地附着到与3d跟踪的drf导航参考14302a相同的解剖结构，并且基准14314a因此提供解剖结构 14312 3d相对于导航相机系统(未示出)的坐标系和drf 14302a的坐标系的位置和姿态的备用参考标记。在一些实施例中，每当3d跟踪的 drf导航参考14302a被撞击或操纵时，代替基于drf 14302a的新位置和姿态来重新初始化图像引导系统，系统仅必须配准基准14314a 的更新的位置和姿态。在一些实施例中，当在drf 14302a的操纵之后配准基准14314a的新位置和姿态时，这将更新所配准的感兴趣解剖标志的3d位置和姿态，并且将那些标志变换为相对于drf导航参考的新位置。
1457.在一些实施例中，图138b示出了由附接的drf，即图像引导导航参考，配准和3d跟踪的腰椎和骨盆的组装视图14320，但是drf已经被操纵或从其初始位置移出。在一些实施例中，drf导航参考14302b 被移出，并且随后改变其相对于其所附接的解剖结构14312的3d位置和姿态。在一些实施例中，一旦系统或用户检测到该drf操纵事件，通常称为“帧撞击”，用户就可利用3d跟踪的探针14322a来配准附连到与移去的drf导航参考14302b相同的解剖结构14312的骨安装基准14314b的更新的3d位置和姿态。在一些实施例中，3d跟踪探针包括探针轴14328、探针尖端14327、基准配准接口(脱离的)14326a、由三个或更多个3d跟踪标记制成的3d跟踪drf 14330、tmsm(未触发的)14332a、以及控制tmsm 14332a的致动的触发按钮(未被按下的) 14324a。
1458.在一些实施例中，图138c示出了腰椎和骨盆的装配图14340，其由附接的drf、图像引导导航参考进行配准和3d跟踪，但是drf已经从其初始位置被操纵或移出，然后经由骨安装基准重新配准。在一些实施例中，3d跟踪的探针(触发式)14322b与骨安装的基准(已配准) 14314c接合，并且触发按钮14324b被按下以致动刚性链接的tmsm(触发式)14332b，其与系统通信以经由接合的探针尖端14326b的3d位置和姿态记录接合的基准14314c的3d位置和姿态。在一些实施例中，一旦基准14314c的新位置和姿态被记录，系统就计算基准
14314c和导航相机系统(未示出)的坐标框架之间的刚体变换。在一些实施例中，系统然后将该刚体变换应用于先前初始化的解剖界标，以更新它们的配准，并且再次实现图像引导导航(例如，经由ct图像引导放置螺钉)，而不需要任何附加的成像或传统的导航重新配准过程。
1459.本发明的一些实施例涉及使用x射线适配器设备来经由x射线或体积成像相对于感兴趣的解剖标志初始化骨安装或皮肤安装的基准。在一些实施例中，x射线适配器装置具有唯一的配合接口(阴)，其能够在仅一个唯一的3d构造中与基准配合接口(阳)配合。在本发明的一些实施例中，x射线适配器装置的基准配合接口可以用附加机构(例如凸轮锁、弹簧加载棘爪、接收弹簧加载棘爪的凹口等)进一步增强，以减小与感兴趣的基准的公差，并使初始化过程的可重复性最大化。
1460.在一些实施例中，图139a示出了在两个设备配合之前配备有凸轮锁定机构和骨安装基准的x射线适配器设备的装配图14400。在一些实施例中，x射线适配器装置(脱离的)14402a包括装置主体14401、基准-配合界面14418、配合取向指示器14417、嵌入的不透射线标记 14414、凸轮-锁定杆机构(脱离的)14406a、凸轮杆(未受压的)14416a 和基准-凸轮界面(脱离的)14408a。在一些实施例中，凸轮锁定机构 14406a刚性附连到x射线适配器的装置本体14401。在一些实施方式中，一旦杆14416a被压下，这将致动杆机构14406a，然后将基准-凸轮界面14408a压向基准并将装置牢固地配合在一起。在一些实施例中，先前关于图137提及的骨安装基准14404包括独特的配合界面(平坦面) 14415、深度止挡界面14410和螺纹。在一些实施例中，一旦适配器 14402a的凸轮锁定机构14406a接合，适配器将牢固地配合至骨安装基准14404的配合界面(平坦面)14415。
1461.在一些实施例中，图139b示出了经由凸轮锁定机构(脱离的)与骨安装基准接合的x射线适配器装置的装配图14420。在一些实施例中， x射线适配器装置14402b通过内部配合接口(14418、14415、14410；未示出)与骨安装基准14404接合。在一些实施例中，图139c示出了通过凸轮锁定机构(接合的)与骨安装基准接合的x射线适配器装置的组件14430。在一些实施例中，在通过压下凸轮杆14416b而接合凸轮锁机构14406b之后，x射线适配器装置14402c将基准配合界面14408b 接合抵靠骨基准的配合界面14415(未示出)。在一些实施例中，图139d 示出了经由凸轮锁定机构(接合的)与骨安装基准接合的x射线适配器装置的组装剖视图14440。在一些实施例中，x射线适配器设备的(接合的)14402c凸轮锁定机构(接合的)14406b由凸轮杆(压下的) 14416b致动，该凸轮杆致动枢转杆14442，该枢转杆旋转并向基准配合接口14408b增加压缩力，该压缩力压缩抵靠基准14404的独特配合接口(平面)14415。在一些实施例中，x射线适配器装置的凸轮锁定机构可以是弹簧加载的，以便于在接合时与基准自动地、牢固地配合。在一些实施例中，图139e示出了经由弹簧加载的凸轮锁定机构与骨安装基准接合的x射线适配器装置的装配图14445。在一些实施例中，x 射线适配器装置14447的凸轮锁定机构14451包括凸轮杆14448，其在压缩状态下通过连接到装置主体的压缩弹簧14449压下。在一些实施例中，一旦骨安装基准14404与x射线适配器装置14447接合，基准的配合接口(未示出)14415与凸轮锁定机构14447的弹簧加载的基准配合接口14453接合。在一些实施例中，基准配合接口(未示出) 14415或x射线适配器装置的基准配合接口14453具有锥形斜面，使得基准配合接口(未示出)14415的初始接合是平滑的，并且不受弹簧加载的凸轮锁定配合接口14453的阻碍。
1462.在一些实施例中，图139f示出了经由弹簧加载的配合机构(脱离的)与骨安装基准接合的x射线适配器装置的组装剖视图14460。在本发明的一些实施例中，x射线适配器装置(脱离的)14462a包含配合接口，该配合接口包括与基准的平坦面配合接口14415对准的凹形基准配合接口14468、由内部弹簧(松弛的)14466a支撑的弹簧加载壁配合接口(脱离的)14464a、以及射线不可透的标记(未示出)14414。在一些实施例中，图139g示出了通过弹簧加载的配合机构(接合的)与骨安装基准接合的x射线适配器装置的组装切口14465。在一些实施例中， x射线适配器装置(接合的)14462b与骨基准14404接合，并且通过适配器装置的弹簧加载的壁配合接口(接合的)14464b产生固定配合，由内部弹簧(压缩的)14466b支撑，压靠基准14404的平坦面配合接口14415。
1463.在一些实施例中，图139h示出了具有嵌入的不透射线标记的阵列和骨安装基准的x射线适配器装置的装配图14470。在一些实施例中， x射线适配器装置14472具有较大的嵌入的不透射线标记(例如，9个球体)的阵列14414，其中的一个或多个球体用作冗余备份球体，以防在x射线成像配准过程期间一个或多个球体被遮挡。在一些实施例中，如果一个或多个不透射线的标记在成像过程期间被遮挡，则可以可视化的剩余球体将足以用于可靠的、准确的基于图像的配准。在一些实施例中，x射线适配器装置14472经由适配器装置的凹形配合界面 14474和基准的凸形平面界面14415配合到骨安装基准14404。在一些实施例中，图139i和139j示出了x射线适配器装置和骨安装基准的组装视图(14475、14480)。在一些实施例中，嵌入的不透射线标记物的阵列14414被设计为避免在成像期间彼此遮挡，并且还具有非对称配置，该非对称配置防止若干球体共线并且随后将不确定的解引入到图像配准过程。
1464.本发明的一些实施例涉及使用x射线适配器设备来经由x射线或体积成像相对于多个感兴趣的解剖标志初始化骨安装基准。在一些实施例中，当用户希望相对于单独的骨安装基准配准多个解剖标志时，可以使用单个x射线适配器装置来经由两个或更多个x射线图像将每个解剖标志配准到其附接的基准标记。在一些实施例中，图140a示出了具有嵌入的不透射线标记的阵列和一组脊椎骨的x射线适配器装置的装配图14500，每个脊椎骨具有它们自己的附接的骨安装基准。在一些实施例中，x射线适配器装置(脱离的)14504a包含多个嵌入的不透射线标记14506。在一些实施例中，对于能够适合单个x射线图像的每组解剖标志(未配准)14508a，x射线适配器装置(脱离的)14504a 配合到骨安装基准14502d中的一个，其附接到未配准标志(例如，l3 椎骨)14509a中的一个。
1465.在一些实施例中，图140b示出了与一个骨安装基准接合的x射线适配器装置的组装图14510，用于一组脊柱椎骨的基于x射线图像的配准，每个椎骨具有其自己的单独的骨安装基准标记。在一些实施例中，x射线适配器装置14504b与骨安装基准14502d接合，该骨安装基准附接到界标14508b组内的解剖界标(例如，l3椎骨)14509b中的一个。在一些实施例中，一旦x射线适配器装置14504b与骨安装基准 14502d中的一个配合，则用户可采集两个或更多个x射线图像并且遵循下文关于图153描述的过程以相对于它们相应的接合的骨安装基准 (14502f、14502e、14502d、14502c、14502b、14502a)配准每个解剖标志(例如，l1、l2、l3、l4、l5、s1椎骨)。在一些实施例中，一旦完成了该组解剖标志相对于它们各自的骨安装基准的配准过程，用户就移除x射线适配器设备14504b，然后用3d跟踪探头(未示出)或任何其他定位工具配准每个初始化的骨安装基准(14502f、14502e、 14502d、14502c、14502b、
14502a)的3d位置和姿态。
1466.在一些实施例中，图140c示出了x射线适配器装置的组装图14520，其具有嵌入的3d跟踪的标记的阵列，与一个骨安装基准接合，用于一组脊柱椎骨的基于x射线图像的配准，每个椎骨具有其自身的单独的骨安装基准标记。在一些实施例中，x射线适配器设备14524包含嵌入的3d跟踪标记14525的阵列。在一些实施例中，这些3d跟踪的标记14525能够通过x射线成像可视化并且也能够由导航相机系统(未示出)跟踪。在一些实施例中，3d跟踪标记14525的该多用途功能使得能够进行准确的基于图像的配准，因为其不需要通过3d跟踪探头(未示出)或任何其他定位工具的单独配准。
1467.在一些实施例中，图140d和140e示出了与一组感兴趣的解剖标志的若干骨安装基准中的一个接合的x射线适配器的x射线图像(例如， ap和侧视图)的组装视图(14530、14540)。在一些实施例中，x射线适配器装置14504b接合到感兴趣区内的骨安装基准14502a之一。在一些实施例中，对于每个唯一的x射线图像视图，例如横向14532和ap 14542视图，系统分割感兴趣解剖标志(例如，感兴趣矢状椎骨终板： 14531a，14533a，14535a，14537a，14538a，14539a；感兴趣冠状椎骨终板：14531b，14533b，14535b，14537b，14538b，14539b)，然后使用下面在图152-153中描述的一个或多个处理对每个界标相对于其附着的骨安装基准点的3d位置进行三角测量。在一些实施例中，成像的x射线适配器设备14504b可由其它所述的x射线适配器设备 (例如14524、14402c、14447、14462b、14472等)代替。
1468.本发明的一些实施例涉及使用x射线适配器装置来相对于它们所附连的感兴趣解剖标志初始化一个或多个柔性评估装置。在一些实施例中，使用x射线适配器设备附件和用于到感兴趣解剖标志的基于图像的配准的过程，系统可以使得能够初始化柔性评估设备而不需要图像引导的导航(例如，ct引导的导航)。
1469.在一些实施例中，图141a示出了通过与仪器化椎弓根螺钉配合而接附到椎骨的柔性评估装置以及可与柔性评估装置配合的x射线适配器装置的装配图14600。在一些实施方式中，包括多个不透射线标记 14624的x射线适配器装置(脱离的)14622a与嵌入在柔性评估装置 14602a上的基准突起界面14614唯一地配合。在一些实施方式中，柔性评估装置14602a包括手柄14612a、触发按钮(未压下)14604a、由三个或更多个3d跟踪标记14607制成的3d跟踪drf 14606a、刚性地连接到触发按钮14604a的tmsm(未压下)14608a、固定的螺钉界面臂14618、可调节的螺钉界面臂14616和螺钉界面伪杆14620。在一些实施例中，图141b示出了附连到感兴趣的各个椎骨的柔性评估装置以及与柔性评估装置中的一个配合以用于基于图像的配准的x射线适配器装置的组装视图14630。在一些实施方式中，两个或多个柔性评估装置(14602a、14602b)与感兴趣的单独椎骨(14632、14634)接合，然后x射线适配器装置14622b通过基准突起界面(未示出)14614与柔性评估装置14602a中的一个接合。在一些实施例中，两个灵活性评估设备(14602a、14602b)都具有3d跟踪drf(14606a、14606b)和tmsm (14608a、14608b)，并且由导航相机系统(未示出)跟踪。在一些实施例中，组件现在准备好用于基于图像的配准，其包括下面关于图154 定义的过程。
1470.在一些实施例中，图141c和141d示出了与柔性评估装置接合以初始化所附接的感兴趣解剖界标的x射线适配器装置的x射线图像(例如ap和侧视图)的组装视图(14640、14650)。在一些实施例中，x射线适配器装置14622b接合柔性评估装置14602a之一，并可与感兴趣解剖标志14626一起同时可视化。在一些实施方式中，对于每个独特的x射线图像视
图，例如外侧14642和ap 14652视图，系统分割感兴趣的解剖标志(例如，感兴趣的矢状椎骨终板；14646a，14644a，感兴趣的冠状椎骨终板：14646b，14644b)，然后使用下面在图152-154 中限定的一个或多个处理相对于附接的骨安装基准14614对每个标志的3d位置进行三角测量。在一些实施例中，一旦完成该图像配准过程，系统将每个连接的感兴趣解剖标志(例如，l2和l3椎骨；14634、14632) 的3d位置和姿势存储在每个接合的柔性评估装置(14602a、14602b) 的相对坐标框架中。在一些实施例中，一旦完成基于图像的初始化，当操纵柔性评估装置(14602a、14602b)并随后操纵它们刚性附接的感兴趣解剖标志(14634、14632)时，系统可以计算每个附接的感兴趣解剖标志的实时3d位置，并使用该数据来计算相关脊柱对准参数和接合的、操纵的椎骨的视觉表示。
1471.本发明的一些实施例涉及3d跟踪的植入物驱动器，其跟踪植入物 (例如，椎间融合器)的实时3d位置和致动(例如，扩张)。在一些实施例中，3d跟踪的驾驶员仅跟踪一个致动机构(例如，展开、枢转、分离等)。在一些实施例中，3d跟踪的植入体驱动器可以跟踪多个致动，如下面关于图147-149和155所示。在一些实施例中，无论在插入期间是否正在跟踪植入物，在每个植入物-界面解剖标志上的3d跟踪drf 可以提供关于在植入过程期间脊柱对准的脊柱动态变化的实时反馈。在一些实施方式中，图142a示出了3d跟踪的植入体驱动器的装配图 14700，该驱动器跟踪3d位置和接合的植入体(例如，笼)的致动。在一些实施方式中，3d-轨道植入物驱动器(脱离的，不活动的)14702a 包括驱动轴14710，连接到轴14710上的drf安装件14717上的3d
‑ꢀ
轨道drf 14704，连接到tmsm安装件14708a上的tmsm(不活动的) 14706a，侧臂14722和手柄柄14720，植入物致动柄14718，植入物配合界面14712，具有螺纹(未显示)的内部植入物致动轴(不活动的) 14714a，和植入物致动界面驱动器14716。在一些实施例中，当植入物致动抓柄14718旋转时，其随后旋转刚性连接的内部植入物致动轴 (非活动)14714a，其致动tmsm底座(非活动)14708a，其推动连接的 tmsm(非活动)14706a远离3d-跟踪drf 14704。在一些实施例中，当植入物致动抓柄14718旋转时，刚性连接的驱动器14716接合植入物的致动机构(例如，笼扩张、枢转或分裂等)，并随后将植入物运动转换成刚性连接的tmsm 14706a的同时相对运动。在一些实施例中，实时跟踪植入物和接合的椎骨的过程以及能够实现本发明的实施例系统将参照图143-152和图155进行描述。
1472.在一些实施方式中，图142b和142c示出了3d跟踪的植入体驱动器的装配图(14725、14730)，该驱动器在致动植入体驱动器的过程中跟踪3d位置和接合的植入体(例如，笼)的致动。在一些实施方式中，当植入物致动抓柄14718旋转时，该动作旋转内部的植入物致动轴(活动轴)14714b，其随后致动tmsm底座14708b和tmsm 14706b远离装置的drf 14704。在一些实施例中，tmsm 14706b远离drf 14704的这种致动由系统分析，并且传达装置的接合植入物(未示出)正被主动致动(例如，笼扩张、枢转、分裂等)。在一些实施例中，分析相对于 drf 14704的tmsm 14706b位置的过程在下面参考图155描述。
1473.在一些实施例中，图142d和142e示出了3d跟踪的植入物驱动器植入物至tmsm促动机构的组件剖视图。在一些实施方式中，tmsm座 14708b通过轴配合界面14742与内部的植入物致动轴14714b刚性连接，tmsm 14706b沿驱动轴14710的轴线线性移动，同时植入物通过植入物致动抓柄14718的旋转而被致动。
1474.在一些实施例中，图142f示出了3d跟踪的植入物驱动器和驱动器致动的可膨胀笼的组装视图14750，跟踪其活动位置和致动构造。在一些实施方式中，3d-跟踪驱动器(脱离
的)14702a连接至可膨胀笼 (未膨胀的)14752a，并跟踪植入物的活动位置和致动。在一些实施例中，可膨胀笼(未膨胀)14752a包括两个或多个可膨胀壁(14756a， 14758a)，每个可膨胀壁具有解剖接合界面14762、驱动前面14760、驱动器配合界面14754和经由3d跟踪驱动器的驱动器面14716致动的内部曲柄机构(未示出)。
1475.在一些实施例中，图142g示出了3d跟踪的植入物驱动器和驱动器致动的可膨胀笼的组装剖视图14770，跟踪其活动位置和致动构造。在一些实施方式中，驱动器的内轴14714a通过接合笼的内曲柄接口 14772的驱动器面14716致动笼植入物14752a的扩张。在一些实施例中，当通过驱动器的内轴14714a(螺纹未示出)的旋转使笼扩张时，该运动驱动tmsm底座14708a及其连接的tmsm 14706a远离驱动器的 drf 14704。
1476.在一些实施例中，图142h-142i示出了3d跟踪的植入物驱动器和接合的可膨胀笼子的组装视图(14775、14780)，示出了处于未膨胀(非活动tmsm)和膨胀(活动tmsm)构造。在一些实施例中，在未扩张笼 14752a变成扩张笼14752b的过程中，内轴(主动)14714b逐渐致动tmsm安装件14708b及其附连的tmsm 14706b。在一些实施例中，当 tmsm 14706b通过植入物致动机构递增地远离drf 14704移动时，实时记录笼14752b的每个致动步骤，且系统分析tmsm 14706b相对于 drf 14704的相对运动，以计算已经完成的笼扩张的量。在一些实施例中，系统利用该计算的笼扩张量来向用户提供在将笼植入脊柱中时笼扩张的实时3d可视化。在一些实施例中，下面关于图151(未示出可扩展的笼的示例)示出了笼植入的实时可视化反馈，并且下面关于图 155描述了系统过程。
1477.本发明的一些实施方式涉及在经由3d跟踪植入物驱动器插入植入物期间，使用安装在骨上的基准上的drf附件来实时(或实时)跟踪椎骨。在一些实施例中，当用户期望接合的椎骨的实时跟踪时，3d跟踪的drf附件可以与每个椎骨上的骨安装基准配合并且提供关于椎骨的3d位置和姿态的反馈，同时系统还提供关于接合到3d跟踪的驱动器的植入物的实时位置和致动配置的反馈。在一些实施例中，通过下面关于图155定义的图像配准过程，相对于它们附接的骨安装基准来初始化接合的感兴趣椎骨。在一些实施例中，这些解剖初始化过程包括图像引导导航(例如，ct引导和3d椎骨的自动分割)和x射线成像外科手术工作流程的兼容性。在一些实施例中，图143a和143b示出了3d跟踪的drf附件的组装视图(14800、14820)，每个drf附件具有独特的标记构造，其与骨安装基准配合。在一些实施例中，3d跟踪的 drf适配器附件(14802a、14804a)与单独的骨安装基准(14810a、 14812a)配合。在一些实施例中，当在插入植入物(例如，椎体间融合器)的过程期间操纵椎骨时，安装在骨上的基准上的drf附件跟踪所接合的解剖学标志的3d位置和姿势。在一些实施例中，实时跟踪植入物和接合的椎骨的过程以及能够实现本发明的实施例系统将参照图 142-152和图155进行描述。
1478.在一些实施例中，图143c和143d示出了与椎骨接合的骨安装基准的组装视图(14830,14835)，并且骨安装基准经由drf适配器附件被 3d跟踪。在一些实施例中，3d跟踪的drf适配器装置(14802b，14804b) 与单独的骨安装基准(14810b，14812b)接合，并且提供关于接合的椎骨(14832b，14834b)的3d位置和姿态的实时反馈。在一些实施例中，每个适配器附件包括3d跟踪的drf(14806,14808)、具有抗阻塞特征的装置主体(14819,14818)、具有接合基准的平坦面接口14814的凹形正面配合壁14816的基准配合接口14817。
1479.在一些实施例中，图143e-148g示出了具有插入椎骨之间的附接的笼状植入物的
3d跟踪的植入物驱动器的组装视图(14840,14860)，所述椎骨配备有接合在骨安装基准上的3d跟踪的drf适配器附件。在一些实施例中，3d-跟踪的植入物驱动器14842a包括3d-跟踪的drf 14844、tmsm安装件(14848a、14848b)、tmsm(14846a、14846b)、驱动器外部主体轴14850、植入物-配合接口14852和植入物致动握把 14851。在一些实施例中，接合的3d轨道植入物驱动器14842b插入两个或多个椎骨(14832b、14834b)之间，并通过笼的解剖连接壁(14858b、 14856b)与椎骨终板连接。在一些实施例中，当通过旋转植入物致动把手14851使融合器14853c膨胀(开始作为未膨胀的融合器14853b)时，通过旋转融合器的内部曲柄14867致动tmsm安装件14848b，并因此使刚性连接的tmsm 14846b运动远离驱动器的drf 14844。在一些实施方式中，当融合器14853c通过与融合器的壁界面(14856c、14848c) 接触而抵靠接合的椎骨(14834c、14832c)扩张时，经由骨安装基准 (14812c、14810c)刚性地连接至椎骨的3d跟踪drf适配器附件(14804c、 14802c)移动，并且系统使用每个drf相对于导航相机(未示出)的坐标系的刚性主体变换来计算接合的椎骨(14834c、14832c)的新的3d位置和姿态。在一些实施例中，实时跟踪植入物和接合的椎骨的过程以及能够实现本发明的实施例系统将参照图142-152和图155进行描述。
1480.在一些实施例中，图143h-i示出了在融合器插入和扩张过程期间跟踪椎骨和融合器植入物的先前描述的系统的组装视图 (14870,14875)。在一些实施例中，图143j-k示出了3d跟踪的植入物驱动器与笼植入物断开连接并且然后移除3d跟踪的drf适配器的组装视图(14880、14890、14895)。在一些实施例中，3d-轨道植入物驱动器14842d通过驱动器配合接口14884和轴驱动器14882与植入笼的驱动器配合接口14886脱离而与植入笼14853d断开。在一些实施例中，为了在融合器植入之后留下外科手术部位不受阻碍，3d跟踪的drf适配器附件(14804c、14802c)在其新的融合器植入后位置从骨安装基准 (14812c、14810c)断开连接。
1481.本发明的一些实施方式涉及在通过3d跟踪的植入体驱动器插入植入体期间对椎骨的间歇跟踪。在一些实施例中，诸如先前关于图 142-143描述的3d跟踪的植入驱动器被插入到感兴趣的椎骨之间。在一些实施例中，不是实时跟踪感兴趣的椎骨界标，而是相对于植入的骨安装基准进行初始化，当插入和致动(例如，扩张)融合器时，骨安装基准可以间歇地更新，这移动了基准的附接的感兴趣的椎骨。在一些实施例中，实时跟踪植入物和接合的椎骨的过程以及能够实现本发明的实施例系统将参照图142-152和图155进行描述。在一些实施例中，图144a-b示出了具有附接的笼状植入物的3d跟踪的植入物驱动器和椎骨的组装视图(14900、14920)，椎骨可以经由骨安装基准间歇地配准。在一些实施例中，当未扩张笼14913a通过3d跟踪植入物驱动器(14902a、14902b)上的植入物致动把手14910的旋转变成扩张笼 14913b时，操纵所关心的接合椎骨(14914b、14912b)。在一些实施例中，图144c-e示出了3d跟踪的植入物驱动器的组装视图(14925、14950、 14970)，其中完全扩张的笼状植入物插入在感兴趣的椎骨之间，并且 3d跟踪的探针记录每个椎骨上的骨安装基准的新的3d位置和姿态。在一些实施例中，类似于先前在上面描述的那些(例如，图137)，3d 跟踪探针14931c经由探针的基准配合接口14939c与每个骨安装基准 (14929b、14927b)接合，并且然后记录由于插入的笼植入物的植入和扩张而导致的每个椎骨的新位置和姿态。在一些实施例中，用户按下 3d跟踪探针14931c的触发按钮14937b，其致动其刚性链接的tmsm(活动)14935b，并且随后系统记录每个探针接合的、骨安装基准(14929b、 14927b)的3d位置和姿
态。在一些实施例中，该系统可在植入物插入和扩张过程中间歇地重新对准感兴趣椎骨(14914b、14912b)的3d位置和姿态，而不需要仅在植入过程结束时发生。
1482.本发明的一些实施例涉及在经由3d跟踪植入物驱动器插入植入物期间使用配备有drf的、骨夹紧基准实时跟踪椎骨。在一些实施方式中，当用户期望实时跟踪接合的椎骨时，3d跟踪的drf附接装置可以夹持在感兴趣的椎骨上，并且提供关于椎骨的3d位置和姿势的反馈，以及关于附接到3d跟踪的驱动器的植入物的实时位置和致动配置的反馈。在一些实施例中，通过下面关于图155定义的图像配准过程，相对于它们附接的配备drf的骨夹紧基准初始化接合的感兴趣椎骨。
1483.在一些实施例中，这些解剖初始化过程包括图像引导导航(例如，ct 引导和3d椎骨的自动分割)和x射线成像外科手术工作流程的兼容性。在一些实施例中，实时跟踪植入物和接合的椎骨的过程以及能够实现本发明的实施例系统将参照图142-152和图155进行描述。在一些实施例中，图145a示出了附接到感兴趣的椎骨的配备有drf的、骨夹持基准的装配图15000。在一些实施例中，骨夹紧基准(初始位置)15002a 包括3d-跟踪drf 15004和具有骨夹紧机构15006的装置主体，该装置主体包括一个或多个固定螺钉以将装置刚性地连接到椎骨15008a。在一些实施例中，图145b-c示出了具有附接的椎间融合器植入物的3d跟踪式植入物驱动器以及所关注的椎骨的组装视图(15015,15040)，其中每个椎骨具有独特的配备有drf的骨夹紧基准，该骨夹紧基准在植入物(例如，椎间融合器)的插入和致动期间跟踪椎骨的3d位置和姿势。在一些实施例中，未扩张的笼15031a通过3d-轨道植入物驱动器 15017b的植入物致动把手15027的旋转变成扩张的笼15031b。在一些实施例中，当笼15031扩展并且与附近椎骨(15008b，15033b)接合时，每个椎骨的附接的、配备有drf的、骨夹紧基准(15002b，15029b)跟踪所操纵的感兴趣解剖标志的3d位置和姿态。
1484.本发明的一些实施例涉及在经由3d跟踪的植入体驱动器插入植入体期间使用配备有drf的、骨夹紧基准实时跟踪椎骨，所述植入体驱动器经由x射线适配器装置利用x射线成像初始化。在一些实施例中，x射线适配器装置，如先前关于图139所述。
1485.在一些实施例中，图146a-b示出了装备有drf的骨夹紧基准的装配图(15100、15120)，其可以使用与骨夹紧基准装置中的一个配合的 x射线适配器通过图像配准相对于它们接合的解剖学界标初始化。在一些实施例中，x射线适配器装置15112a经由基准的公配合接口15114 与骨夹紧基准15108a中的一个配合，该公配合接口接合x射线适配器装置的母配合15111。在一些实施例中，关于图140、152和153描述了用于感兴趣解剖界标相对于x射线适配器的基于图像的配准的过程。在一些实施例中，实时跟踪植入物和接合的椎骨的过程以及能够实现本发明的实施例系统将参照图142-152和图155进行描述。在一些实施例中，图146c-d从两个x射线图像视图(例如，横向、ap等)的视角示出了附接到骨夹紧基准装置的x射线适配器装置的组装视图 (15130、15135)。在一些实施例中，接合的x射线适配器装置15112b 包含嵌入的不透射线标记的构造，该构造避免了从大多数视图中球体的自闭塞。在一些实施例中，图146e示出了在插入和致动植入物(例如，椎间融合器)之后操纵感兴趣的解剖标志的3d跟踪植入物驱动器的组装视图。在一些实施例中，当扩张的笼15152被致动抵靠附近的椎骨(15104b、15102b)时，驱动器15142的tmsm安装15144和tmsm 15146递增地进一步远离3d-跟踪的drf 15150移动。
1486.本发明的一些实施方式涉及具有双动tmsm的3d跟踪的植入体驱动器，其可以跟踪
至少两个植入体致动(例如，扩张、枢转、分裂等)。在一些实施例中，某些椎体间植入物装置可包含多个致动，并且因此需要捕获多个植入物致动的跟踪机构。在一些实施例中，附接到3d 跟踪的植入体驱动器的双动tmsm机构能够同时跟踪多个致动。在一些实施例中，实时跟踪植入物和接合的椎骨的过程以及能够实现本发明的实施例系统将参照图142-152和图155进行描述。在一些实施例中，图147a示出了具有双动追踪的3d追踪式植入物驱动器的组装图 15200，并且附接的椎间融合器处于其中间位置中。在一些实施方式中， 3d-轨道植入物驱动器15202a包括驱动器轴15212、3d-轨道drf 15204、植入物致动握持部15222、tmsm线性底座15220a、tmsm 15218a、用于tmsm 15218a的正交凹槽15216、植入物枢转接头15208a、枢转杠杆15214a和用于正交tmsm致动机构(未示出)的壳体15224。
1487.在一些实施例中，图147b-c示出了具有双作用跟踪的3d跟踪植入物驱动器的组装视图(15240,15250)，并且附接的椎间融合器呈现其两个主要致动(例如，枢转和扩张)。在一些实施例中，当椎间融合器从其中间位置15206a围绕其枢轴销15210枢转到其枢转构型15206b 时，所连接的枢转接头15208a致动枢转杠杆臂15214b，随后提升tmsm 底座15220b，这沿着驱动轴15212的轴线推动tmsm 15218b远离drf 15204。在一些实施方案中，当植入物驱动器15202b从跟踪枢转笼 15206b过渡到跟踪枢转扩张笼15206c的植入物驱动器15202c时，植入物致动握持部15222旋转扩张笼15206c的曲柄杠杆的内部驱动器轴 (未示出)。在一些实施例中，当笼展开时，驱动器的正交齿轮机构(未示出)15276通过连接到tmsm 15218c的齿轮杠杆臂15252将笼展开运动转换为正交运动，从而使tmsm垂直于驱动器轴15212的中心轴线远离drf 15204运动。在一些实施例中，图147d-e示出了3d-轨道植入物驱动器及其正交齿轮机构的组装视图(15260,15270)，该齿轮机构用于将笼扩张运动转换为tmsm的正交致动。在一些实施例中，3d跟踪探针15202d经历单个植入物15206d致动(例如，扩张)，并且这仅在一个方向(例如，与驱动轴的轴线正交)上移动tmsm。在一些实施方案中，正交致动机构15276涉及螺纹内部驱动器轴15272，其附接到圆柱形齿轮15278，其随后致动移动正交杠杆臂15252的机构15274。
1488.本发明的一些实施方式涉及具有双动tmsm的3d跟踪的植入体驱动器，其可以跟踪至少两个植入体致动(例如，扩张、枢转、分裂等)。 3d跟踪的植入体驱动器的本发明的一些实施例在前文关于图142至 147进行了描述。在一些实施例中，图148a-e示出了使用一个tmsm 来跟踪刚性链接的体内装置的多次致动的3d跟踪探头的组装视图 (15300、15330、15340、15345、15350)。在一些实施例中，3d-轨道植入物驱动器包含倾斜的杠杆臂15324b，其通过枢转接头15310b转换来自枢转臂15312b的线性运动，并且杠杆臂15324b驱动装置的tmsm 15318c远离驱动器轴的轴线。在一些实施例中，实时跟踪植入物和接合的椎骨的过程以及能够实现本发明的实施例系统将参照图 142-152和图155进行描述。
1489.在一些实施例中，图148f-g示出了3d-履带式植入物驱动器的组装视图(15360、15361)，其中接合的椎体间装置处于枢转和扩张构型。在一些实施例中，枢转的扩张笼构造(15306b、15306c)致动相对于其drf 15304在3d-轨道上的两个或更多个tmsm标记物。在一些实施例中，当笼枢转时，枢转杠杆臂15324b被向上致动，从而触发tmsm#1 15318b远离drf垂直地移动。在一些实施例中，当笼扩张时，内部曲柄杆(未示出)向上致动tmsm#2 15362b远离装置的drf 15304。
1490.本发明的一些实施方式涉及具有双动tmsm的3d跟踪的植入体驱动器，其可以跟踪
至少两个植入体致动(例如，扩张、枢转、分裂等)。 3d跟踪的植入体驱动器的本发明的一些实施方式在之前关于图142至 148进行了描述。在一些实施例中，分析tmsm相对于drf的位置的过程在下面参考图155来描述。在一些实施例中，3d跟踪的植入体驱动器上的两个tmsm都由沿驱动轴的轴线线性致动的杠杆臂驱动。在一些实施例中，图149a-154c示出了具有两个植入物致动追踪、线性致动 tmsm(15418b、15422b)的3d追踪植入物驱动器的组装视图(15400、 15430、15440)。在一些实施例中，当笼围绕枢转接头15412b枢转时，致动枢转杠杆臂15416b抵靠tmsm15422b之一，并且当笼扩张时，内部驱动器机构曲柄转动连接的tmsm装配台15418b远离drf 1504。在一些实施例中，双动作3d跟踪植入物驱动器可以捕获除了仅仅扩张和枢转之外的不同植入物致动。在一些实施例中，实时跟踪植入物和接合的椎骨的过程以及能够实现本发明的实施例系统将参照图142-152 和图155进行描述。
1491.本发明的一些实施方式涉及具有附接的植入物的3d跟踪植入物驱动器，该附接的植入物具有相对于驱动器的配合轴线的正交致动运动。在一些示例性实施例中，植入物是椎体间椎体融合器，并且3d 跟踪驱动器通过使用驱动器尖端的融合器致动接口15516扭转融合器的内部螺杆机构以扩张或收缩来跟踪融合器的扩张运动。3d跟踪的植入体驱动器的本发明的一些实施例在之前关于图142至图149进行了描述。在一些实施例中，分析tmsm相对于drf的位置的过程在下面参考图155来描述。图150a-c示出了用于椎体间切除装置的3d跟踪植入体驱动器的装配图(15500、15540、15550)。在本发明的一些实施例中，植入体驱动器(15502b，15502c)致动椎体切除术笼(15520b， 15520c)的内部扩张机构15552，并且在这样做的同时，相对于驱动器的drf 15504同时移动tmsm 15506b的位置。在一些实施例中，实时跟踪植入物和接合的椎骨的过程以及能够实现本发明的实施例系统将参照图142-152和图155进行描述。
1492.本发明的一些实施例涉及3d-轨道植入物驱动器，其具有没有致动的附接的植入物和与插入的植入物(例如，椎体间融合器)接合的一组椎骨。在一些实施例中，分析tmsm相对于drf的位置的过程在下面参考图155来描述。在一些实施例中，实时跟踪植入物和接合的椎骨的过程以及能够实现本发明的实施例系统将参照图142-152和图155 进行描述。在一些实施例中，图151a-c示出了装备有非致动植入物(例如，椎间融合器)的3d-轨道植入物驱动器的组装视图(15600、15620、 15630)。在一些实施方式中，3d-轨道植入物驱动器15602a包括驱动器轴15610、植入物-配合接口15612a、3d-轨道drf 15604、侧面手柄15608和中央手柄15606。在一些实施例中，非致动椎体间植入物 15614a包括驱动器-配合接口15616和椎骨接合壁15617。在一些实施方式中，当3d-轨道植入物驱动器插入脊柱时，椎间融合器操纵接合的椎骨。在一些实施例中，图151d-e示出了在植入和脱离过程中配备有非致动植入物的3d-轨道植入物驱动器的组装视图(15635、15640)。在一些实施例中，一旦完成椎体间15614d插入过程，此时接合的椎骨 (15636b、15638b)已经改变位置并随后更新每个drf(15634b、15632b) 的3d位置和姿态，系统计算初始化的所关注界标的新位置。
1493.在一些实施例中，图151f示出了装备有椎间融合器植入物的3d 跟踪的植入物驱动器的组装软件视图15645，以及植入物所连接的配准椎骨的实时位置跟踪。在一些实施例中，下面结合图155描述用于配准感兴趣的解剖界标和提供植入过程的实时定性和定量反馈以及相关脊柱对准测量的过程。在一些实施例中，一旦接合的椎骨被初始化 (例如，图像引导导航、x射线初始化)到它们附接的drf适配器装置，系统就显示每个椎骨(15655a、
15657a)的实时3d位置和姿态以及它们在每个感兴趣解剖平面(例如，矢状、冠状、轴向等)中的关联对准参数15647a。在一些实施方式中，系统在每个感兴趣解剖视图(15649a、 15648a、15651a、15653a)中显示每个椎骨(15655a、15657a)的初始化终板(15660a、15662a、15669a、15668a、15664a、15666a)的实时位置。在一些实施例中，图151g示出了装备有椎间融合器植入物的 3d跟踪的植入物驱动器的组装软件视图15675，以及植入物所连接的配准椎骨的实时位置跟踪。在一些实施例中，下面结合图155描述用于配准感兴趣的解剖界标和提供植入过程的实时定性和定量反馈以及相关脊柱对准测量的过程。在一些实施例中，一旦接合的椎骨被初始化(例如，图像引导导航、x射线初始化)到它们附接的drf适配器装置，系统就显示每个椎骨(15655b、15657b)的实时3d位置和姿态以及它们在每个感兴趣解剖平面(例如，矢状、冠状、轴向等)中的关联对准参数15647a。在一些实施方式中，系统在每个感兴趣解剖视图 (15649b、15648b、15651b、15653b)中显示每个椎骨(15655b、15657b) 的初始化终板(15660b、15662b、15669b、15668b、15664b、15666b) 的实时位置。在一些实施例中，当3d-跟踪的椎体间植入物15677a插入脊柱时，系统提供椎体间以及周围椎骨(15655b、15657b)的3d位置和姿态的实时更新，该椎体间植入物通过附连的drf适配器(未示出) 跟踪。在一些实施例中，这种组合反馈显示既提供了每个椎体间植入物的适当放置的视觉确认，又提供了已经实现了期望的对准校正的最终保证。在一些实施例中，非致动的椎体间植入物15677a可与前面关于图142-150所述的多致动植入物设计互换，并且该系统可提供所有相同的视觉和定量反馈，包括与椎体间植入物装置的致动机构(例如扩张、压缩、枢转、分裂等)相关的附加视觉反馈。在一些实施例中，图151h示出了装备有椎间融合器植入物的3d跟踪的植入物驱动器的装配软件视图15680，以及植入物与之对接的配准椎骨的实时位置跟踪。在一些实施例中，下面结合图155描述用于配准感兴趣的解剖界标和提供植入过程的实时定性和定量反馈以及相关脊柱对准测量的过程。在一些实施例中，一旦接合的椎骨被初始化(例如，图像引导导航、x 射线初始化)到它们附接的drf适配器装置，系统就显示每个椎骨 (15655c、1565c)的实时3d位置和姿势以及它们在每个感兴趣解剖平面(例如，矢状、冠状、轴向等)中的关联对准参数15647a。在一些实施方式中，系统在每个感兴趣解剖视图(15649c、15648c、15651c、 15653c)中显示每个椎骨(15655c、15657c)的初始化终板(15660c、 15662c、15669c、15668c、15664c、15666c)的实时位置。在一些实施例中，一旦3d-跟踪的椎体间植入物15677b完全插入脊柱中并展开，包括使用的任何可能的致动(例如，扩张、枢转、分裂等)，系统提供椎体间以及用附连的drf适配器(未示出)跟踪的周围椎骨(15655c、 15657c)的3d位置和姿态的实时更新。在一些实施例中，这种组合反馈显示既提供了每个椎体间植入物的适当放置的视觉确认，又提供了已经实现了期望的对准校正的最终保证。在一些实施例中，非致动的椎体间植入物15677b可与前面关于图142-150所述的多致动植入物设计互换，并且该系统可提供所有相同的视觉和定量反馈，包括与椎体间植入物装置的致动机构(例如扩张、压缩、枢转、分裂等)相关的附加视觉反馈。
1494.在本发明的一些实施例中，图152a-j示出了使用x射线图像经由 x射线适配器装置的帮助来配准解剖标志相对于骨安装基准的3d位置的过程15701。在一些实施例中，然后在一些情况下结合患者解剖结构的非基于基准的输入(例如，双侧层板描记、术前规划对准参数、患者规范数据等)使用经配准的解剖界标来计算患者的脊柱对准参数。在一些实施方案中，一些相关的附图包括图116-124、130-132和142-145 中的装置系统的示例性实施方
案和图133中的方法的实施方案。在一些实施例中，实时跟踪植入物和接合的椎骨的过程以及能够实现本发明的实施例系统将参照图142-152和图155进行描述。
1495.本发明的一些实施例涉及在一个或多个所关心的骨骼解剖标志附近(例如，在骨盆上、在椎骨板上等)植入基准，用于几何校准和3d 配准。在一些实施例中，具有嵌入的不透射线标记(例如，球体、线、网格、盘等)的x射线适配器装置然后经由独特的配合机构附接到骨安装基准。
1496.系统的一些实施例涉及处理用于不同x射线成像系统(例如，3d 成像、具有平板检测器的2d成像、图像增强器等)的不同校准要求。在一些实施例中，诸如图像增强器的成像系统需要校正图像失真。在一些实施例中，这通过将图像失真校正装置附接到成像系统(例如，附接到检测器)来实现。在一些实施例中，然后在x射线图像中分割和分析图像畸变校正装置的不透射线的标记(例如，球体、线、网格、圆盘等)以计算畸变校正参数。在一些实施例中，失真校正参数用于校正每个x射线图像。在一些实施例中，外科医生可跟踪x射线成像系统以执行解剖标志的3d配准。在一些实施例中，3d跟踪动态参考系(drf) 被附接到x射线成像系统，并且x射线源和主点的位置被估计(例如，通过用3d跟踪探头轻敲探测器和发射器的中心)。在一些实施例中，然后从两个或更多不同视图采集骨安装基准的x射线图像，以确保x 射线适配器设备和感兴趣的解剖界标都被可视化。在一些实施例中，对于每个采集的图像，记录drf在x射线成像系统上的3d位置和姿势。在一些实施例中，外科医生不跟踪x射线成像系统，而是简单地继续从骨安装基准和x射线适配器装置的两个或更多个视图进行图像采集。
1497.在一些实施例中，系统校准所采集的x射线图像的投影几何结构，从而识别从3d空间到2d图像平面的适当投影映射。该过程的一些实施例包括使用数值优化(例如，最小化x射线适配器的不透射线标记的再投影误差)，而一些实施例利用诸如直接线性变换(dlt)及其变型的算法。在一些实施例中，系统根据x射线成像系统和期望的校准过程 (例如，跟踪x射线成像系统、使用骨安装基准、使用由制造商或技术人员提供的离线校准等)采用不同的几何模型(例如，6-dof、7-dof、9-dof解决方案)。本发明的一些实施例使用每个图像中的3d跟踪的 drf的位置和姿态，基于跟踪的x射线成像系统校准几何结构。
1498.在一些实施例中，在每个x射线图像中分割所关心的骨解剖标志 (例如，s1终板、股骨头等)。一些实施例涉及使用自动化计算机视觉算法来检测所关注界标的边缘和边界，而一些实施例依赖于用户使用点、线、多边形或区域输入来手动注释界标。
1499.在一些实施例中，然后在3d空间中相对于x射线适配器设备的坐标框架对界标进行三角测量。在一些实施例中，感兴趣的界标是从图像中的点、线或区域分割经由数值优化(例如，最小化重投影误差)或分析(例如，最小二乘、n点透视)三角测量的“点”界标(例如，股骨头质心)。在一些实施例中，感兴趣的界标是从图像中的线或区域分割三角测量的“平面”界标(例如，s1终板)。在一些实施例中，感兴趣的界标是从图像中的区域分割三角测量的“体积”界标(例如，l5椎骨、骨盆等)。
1500.在一些实施例中，如果使用3d成像系统(例如ct、cbct等)，则确定解剖标志相对于x射线适配器设备的位置的步骤通过在3d体积中简单地分割它们来完成。
1501.在一些实施例中，可以基于与已经进行了三角测量的界标相关的患者的已知解剖学测量(例如，术前规划对准参数，诸如骨盆入射和双股骨轴距离，或3d成像输入等)，或者
基于规范的患者数据，来定位 x射线图像中未分割的任何界标。在一些实施例中，如果感兴趣的解剖标志在x射线图像中难以可视化，则通常将使用该过程。
1502.在一些实施例中，一旦解剖界标相对于x射线适配器设备成三角形，基准-界标3d配准过程就完成，并且x射线适配器设备从骨安装基准中移除。在一些实施方式中，可以重复上述过程以配准另外的感兴趣的骨标志。
1503.本发明的一些实施例使得用户能够在手术期间的任何时间更新解剖标志的位置，而不需要额外的x射线成像。在一些实施例中，用户将3d跟踪的探针与骨安装基准配对，并在导航相机的坐标系中记录探针的位置和姿态。在一些实施例中，基于探针的位置和姿势以及相同的探针到基准和基准到适配器的匹配机制，系统计算x射线适配器标记的虚拟位置。在一些实施例中，使用x射线适配器标记的虚拟位置，系统计算x射线适配器的坐标系与导航相机的坐标系之间的刚体变换。在一些实施例中，将该刚体变换应用于配准的解剖标志，其计算导航相机的坐标系中的解剖标志的新的3d坐标。在一些实施例中，解剖标志和非基于基准的输入(例如，双侧薄层跟踪)的位置可以被转换以使用解剖标志之一与患者的解剖平面对准，以限定原点和轴线(例如，s1 终板限定患者左、右、后、前、上、下)。在一些实施例中，用户将探头保持与患者的身体平行，并且触发探头记录其位置和姿势，并且系统将其设置为用于后续测量的坐标系。
1504.在一些实施例中，解剖界标的更新的3d位置，连同任何可用的非基于基准的输入，被用于计算患者的脊柱对准参数。在一些实施例中，如果不能获得基于非基准的输入，则解剖界标本身可以用于计算期望的脊柱对准参数。
1505.在一些实施例中，更新解剖标志的3d位置和计算新的脊柱对准参数的过程可以在手术期间重复任意次数，而无需拍摄另外的x射线图像。
1506.在一些实施例中，与工作流15701相关的任何上述处理、方法或过程可以包括一个或多个步骤或处理，或者可以利用一个或多个步骤或处理来完成，例如15700、15702、15704、15706、15708、15710、 15712、15714、15716、15718、15720、15722、15724、15726、15728、 15730、15732、15734、15736、15738、15740、15742、15744、15746、 15748、15750、15752、15754、15756、15758、15760、15762、15764、 15766、15768、15770、15772、15774、15776、15778、15780、15782、15784、15786、15788、15790、15792、15794、15796、15798、157100、 157102、157104、157106、157108、157110、157112和157114。在一些实施例中，至少一个步骤可以包括判定步骤(例如，诸如步骤 15704)，其中一个或多个后续步骤取决于状态、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流15701的步骤可以以所示的顺序进行。在一些实施例中，工作流15701的任何步骤可以不按所示的顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流15701的一个或多个步骤。
1507.在本发明的一些实施例中，图153a-b示出了使用x射线图像和x 射线适配器装置来记录解剖标志相对于植入脊柱的多个椎骨水平中的骨安装基准的3d位置和姿势的过程15801。在一些实施例中，然后使用配准的解剖界标来计算患者的期望脊柱对准参数。在一些实施方案中，相关的附图包括图116-124、130-132和142-145中的装置系统的实施方案和图135中的方法的实施方案。
1508.本发明的一些实施例涉及将基准植入到多个所关注的多骨解剖界标(例如，骨盆和多个腰椎)中以用于几何校准和3d配准。在一些实施例中，对于可以在x射线图像中全部
可视化的一组骨安装基准，它们中的仅一个经由独特的匹配机制附接到具有嵌入的不透射线标记(例如，球体、线、网格、盘等)的x射线适配器设备。
1509.在一些实施例中，根据所使用的x射线成像系统的类型(例如，图像增强器)，执行如先前关于图152所描述的图像失真校正过程。在一些实施例中，不需要该图像失真校正步骤(例如，利用平板检测器的 2d成像)，并且外科医生简单地继续采集骨安装基准和x射线适配器装置的至少两个x射线图像。
1510.在一些实施例中，系统校准所采集的x射线图像的投影几何结构，从而识别从3d空间到2d图像平面的适当投影映射。在一些实施例中，根据先前关于图152描述的过程来执行此过程。
1511.在一些实施例中(例如3d成像)，通过简单地分割所提供的3d体积内的解剖标志以计算标志相对于x射线适配器设备的3d位置，来避开上述解剖标志三角测量过程。
1512.本发明的一些实施例使得用户能够在手术期间的任何时间更新解剖标志的位置，而不需要额外的x射线成像。在一些实施例中，用户以软件引导的顺序将3d跟踪探针接合到骨安装基准。在一些实施例中，该过程定义骨安装基准(例如，基准#1安装到l3椎骨)的唯一椎骨级身份，并记录它们在导航相机的坐标系中的3d位置和姿态。
1513.在一些实施例中，对于每个椎骨水平(例如，l3椎骨)，系统在其唯一基准的坐标框架(例如，安装到l3椎骨的基准)中计算其相应解剖标志(例如，l3椎骨的终板)的3d位置。在一些实施例中，通过使用所定义的椎骨基准配对和应用于导航相机的坐标框架中的配准的解剖界标的刚体变换来执行该过程。在一些实施例中，系统现在准备好计算患者的脊柱对准参数。在一些实施例中，用户可以在继续进行之前对其他感兴趣的解剖界标重复3d配准过程。
1514.在本发明的一些实施例中，解剖界标的3d位置和姿态被用于计算患者的脊柱对准参数。在一些实施例中，如果解剖结构在手术矫正过程中被操纵或意外移动，则可以通过将3d跟踪探针与每个骨安装基准以与先前相同的软件引导顺序接合并更新解剖标志的3d位置和姿态来测量新的脊柱对准参数。
1515.在一些实施例中，用户可重复上述过程，直到满足3d对准手术目标。在一些实施例中，用户可以继续或完成外科矫正过程。
1516.在一些实施例中，与工作流程15801相关的上述过程、方法或程序中的任一个可以包括或由诸如15800、15802、15804、15806、15808、 15810、15812、15814、15816、15818、15820、15822、15824、15826、 15828、15830和15832的步骤或过程中的一个或多个完成。在一些实施例中，至少一个步骤可包括判定步骤(例如，诸如步骤15818)，其中一个或多个随后的步骤取决于状况、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流程15801的步骤可以以所示顺序进行。在一些实施例中，工作流程15801的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流15801的步骤中的一个或多个步骤。
1517.在本发明的一些实施例中，图154a-g示出了使用柔性评估装置来测量脊柱椎骨的3d运动范围的过程15901。在一些实施方式中，如果在该评估之后，使用者认为椎骨可以实现期望的3d对准手术目标，则使用者可以使用装置的杆放置机构将椎骨稳定在该精确位置。在一些实施例中，相关附图包括图127-129和146中的装置系统的示例性实施例和图136中的过程的实施例。
1518.本发明的一些实施例包括将前表面和后表面柔性评估装置固定到所关心的椎骨水平(例如，l4和l5椎骨)的双侧椎弓根螺钉上。
1519.在一些实施例中，如果使用图像引导外科手术导航，则系统从配准的体积成像(例如ct、cbct、mri等)自动分割附接到柔性评估装置的每块椎骨，并生成椎骨(例如l4和l5椎骨)的3d网格。在一些实施例中，用户通过致动柔性评估装置上的触发器之一或通过提供手动输入(例如，鼠标点击、触摸屏输入等)向软件指示装置与椎骨的配合完成。在一些实施例中，系统然后识别每个柔性评估装置和每个椎骨(例如装置#1与l4椎骨接合)之间的唯一配对。在一些实施例中，该过程通过手动用户输入或通过计算每个柔性评估装置的3d跟踪末端执行器与螺钉郁金香形头部中心的已知3d位置之间的距离并选择最小距离对来完成。
1520.在一些实施例中，在非导航情况下，具有嵌入的不透射线标记(例如，球体、线、网格、盘等)的x射线适配器装置附接到柔性评估装置中的一个上的阳突起。在一些实施例中，根据所使用的x射线成像系统的类型(例如，图像增强器)，执行如先前关于图152所描述的图像失真校正过程。在一些实施例中，如果不需要该图像校正过程(例如，用平板检测器的2d成像、3d成像)，外科医生简单地继续采集x射线适配器装置的至少两个x射线图像和感兴趣的解剖标志(例如，l4和l5椎骨的端板)，以相对于柔性评估装置配准解剖标志。在一些实施例中，系统然后校准所采集的x射线图像的投影几何结构，从而识别从3d空间到2d图像平面的适当投影映射。在一些实施例中，根据先前关于图152描述的过程来执行此过程。在一些实施例中，这完成了椎骨的关键标记的3d配准过程，并且x射线适配器装置被移除。在一些实施例中，用户以与前述实施例类似的方式向软件指示设备到椎骨的配合完成。在一些实施例中，系统然后计算柔性评估设备的坐标系中的配准的解剖界标的3d位置。在一些实施例中，该过程通过基于当匹配到3d跟踪的柔性评估装置上的公突起时的标记的已知几何配置，计算导航相机的坐标系中的x射线适配器装置的标记来完成。
1521.在本发明的一些实施例中，当椎骨由柔性评估装置或其它外科操作操纵时，系统显示椎骨的3d网状结构(导航情况)或3d标志(非导航情况)的实时3d位置和姿态，以及它们相关的3d脊柱对齐参数(例如 l4和l5椎骨之间的矢状、冠状和轴向cobb角等)。
1522.一些实施例使得用户能够通过点击柔性评估装置的两个触发器来记录椎骨被操纵时的3d运动和椎骨的对准参数的相应变化。在一些实施例中，系统随后显示在运动范围评估期间在所有解剖平面中实现的最小和最大椎间角度。在一些实施例中，用户双击或长按触发器以返回到实时对准测量模式。
1523.在一些实施例中，如果在运动范围评估之后，椎骨能够实现用户的3d对准目标，则用户可以稳定椎骨并用手术杆将它们固定在适当位置。在一些实施例中，该过程通过将椎骨保持在期望位置并将临时杆固定在柔性评估装置的一侧(例如，患者的右侧)上的附属装置郁金香形头部之间来完成。在一些实施方案中，如果没有更多的解剖学标志要测量，则最终的手术棒被双侧放置。在一些实施例中，该过程通过首先在没有临时杆的一侧(例如，患者的左侧)上分离螺钉接口臂并且放置手术杆来完成。在一些实施方式中，在该过程之后，移除对侧(例如，患者的右侧)上的临时棒，然后类似地放置手术棒。在一些实施例中，使用者可以选择评估当前未连接到柔性评估装置的相邻椎骨层(例如l3椎骨)的运动范围。在一些实施例中，使用者从新椎骨不涉及的椎骨(例如l5椎骨)中移除柔性评估装置，将其固定到新椎骨的双侧椎弓根螺钉，并从开始重复上述过程中的一些或全部。
1524.在一些实施例中，如果使用者认为接合椎骨可能不具有足够的运动范围来实现3d对准手术目标，使用者可以移除柔性评估装置并继续手术矫正过程。
1525.在一些实施例中，与工作流15901相关的上述过程、方法或程序中的任一者可包含或用一或多个步骤或过程完成，例如15900、15902、 15904、15906、15908、15910、15912、15914、15916、15918、15920、15922、15924、15926、15928、15930、15932、15934、15936、15938、 15940、15942、15944、15946、15948、15950、15952、15954、15956、 15958、15960、15962、15964、15966、15968、15970、15972、15974、 15976、15978、15980、15982、15984、15986、15988、15990、15992、 15994、15996和15998。在一些实施例中，至少一个步骤可以包括判定步骤(例如，诸如步骤15902)，其中一个或多个随后的步骤取决于状况、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流15901的步骤可以以所示的顺序进行。在一些实施例中，工作流15901的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流15901 的一个或多个步骤。
1526.在本发明的一些实施例中，图155a-d示出了在将植入物(例如，椎间融合器)插入脊柱中之后测量患者脊柱对准参数的过程16001。在一些实施例中，如果用户需要，可以提供该植入物插入过程的实时视觉和定量对准反馈。在一些实施例中，相关附图包括图142-151中的用于实时跟踪植入物和接合的感兴趣的椎骨的装置系统的示例性实施例。
1527.本发明的一些实施例涉及将基准植入到围绕植入物目标位置的每个感兴趣的椎骨中(例如，如果融合器将被插入l5和s1之间的椎间盘间隙中，则将基准植入在l5和s1椎骨中)。
1528.在一些实施例中，如果使用图像引导的外科手术导航，则系统自动地从配准的体积成像(例如，ct、cbct、mri等)中分割每个感兴趣的椎骨，并且生成椎骨的3d网格。在一些实施例中，在非导航情况下，具有嵌入的不透射线标记(例如，球体、线、网格、盘等)的x射线适配器装置经由独特的配合机构附接到骨安装基准中的至少一个。在一些实施例中，根据所使用的x射线成像系统的类型(例如，图像增强器)，执行如先前关于图152所描述的图像失真校正过程。在一些实施例中，如果不需要该图像失真校正步骤(例如，利用平板检测器的2d成像、 3d成像)，外科医生简单地继续采集骨安装基准点和x射线适配器装置的至少两个x射线图像。在一些实施例中，系统然后校准所采集的x射线图像的投影几何结构，从而识别从3d空间到2d图像平面的适当投影映射。在一些实施例中，根据先前关于图152描述的过程执行该过程，完成感兴趣椎骨的关键界标(例如终板)的3d配准过程。
1529.在一些实施例中，为了开始操纵，将植入物(例如，椎间融合器) 附接到3d跟踪植入物驱动器。在一些实施例中，用户可以选择查看植入物插入的实时反馈。在一些实施例中，3d跟踪的drf附接到每个骨安装基准。在一些实施例中，系统然后将配准的解剖界标(例如，在非导航的情况下)或3d椎网络(例如，在导航的情况下)的坐标变换到对应的骨安装基准的坐标框架中。在一些实施例中，当椎骨被操纵时，系统通过刚体变换连续更新椎骨的3d位置和姿态。在一些实施方式中，当椎骨处于期望的构型时，插入并部署植入物。
1530.本发明的一些实施方式涉及3d跟踪植入物驱动器及其附接的植入物的各种致动机构(例如，笼扩张或枢转)。在一些实施例中，如果驱动器具有一个致动(例如，图142、143、144、145、146和150)，则通过相对于驱动器轴的轴线垂直地、侧向地或旋转地移动的机械链接的tmsm来跟踪致动。在一些实施例中，当植入物被致动时，植入物的视觉表示基于tmsm相
对于驱动器的drf的增量移动而连续地更新。在一些实施例中，当植入物是双致动的时(例如，图147、148、149)，该过程是类似的，但是植入物的运动基于一个或多个机械连接的tmsm 的运动而被跟踪。在一些实施例中，对于上述两个实施例，当插入和部署植入物时，系统显示3d跟踪椎骨、植入物的实时位置和姿态以及多个解剖平面中的对应脊柱对准参数(例如，矢状、冠状、轴平面参数)。
1531.在一些实施例中，如果驱动器没有致动(例如，图151)，则用户在没有椎骨的实时反馈的情况下简单地操纵脊柱并插入植入物。在一些实施例中，3d跟踪探针与骨安装基准接合，以更新先前配准的椎骨或解剖标志的3d位置和姿态。在一些实施例中，基于那些坐标，系统显示3d跟踪椎骨、植入物和对应的脊柱对准参数在多个解剖平面(例如，矢状、冠状、轴平面参数)中的实时位置和姿态。
1532.在一些实施例中，如果用户想要放置另外的植入物，则可以重复上述过程。在一些实施例中，用户可以继续或完成外科矫正过程。
1533.在一些实施方案中，与工作流16001相关的上述过程、方法或程序中的任一个可包括一个或多个步骤或过程，或用一个或多个步骤或过程来实现，所述步骤或过程诸如16000、16002、16004、16006、16008、 16010、16012、16014、16016、16018、16020、16022、16024、16026、 16028、16030、16032、16034、16036、16038、16040、16042、16044、 16046、16048、16050和16052。在一些实施例中，至少一个步骤可以包括判定步骤(例如，诸如步骤16020)，其中一个或多个随后的步骤取决于状态、判定、状态或其他条件。在一些实施例中，工作流程16001 的步骤可以如所示的顺序进行。在一些实施例中，工作流16001的任何步骤可以不按所示顺序进行。在一些实施例中，可以跳过工作流 16001的一个或多个步骤。
1534.本发明的一些实施例涉及使用柔韧性评估装置来测量脊柱的3d 运动范围。在一些实施例中，如先前在诸如图136的硬件图中所示，基于附于其句柄的3d跟踪动态参考帧(drf)已知柔韧性评估设备的3d 位置和姿态。在一些实施方式中，使用者将柔性评估装置刚性地固定在植入相关椎骨(例如l4和l5椎骨)中的椎弓根螺钉上。在一些实施例中，然后使用x射线图像相对于柔性评估装置配准椎骨的关键标志 (例如，3d网状结构、l4和l5的终板线)。在一些实施例中，如果使用图像引导的外科手术导航，则系统可从配准的体积成像(例如，ct、 cbct、mri等)自动分割附接到柔性评估装置的椎骨，并生成椎骨的3d 网格。在一些实施例中，在非导航的情况下，x射线适配器装置用于校准投影几何形状并从两个或多个x射线图像中三角测量关键椎骨界标，如先前在诸如图154的软件图中所描述的。在一些实施例中，如果在运动范围评估之后，使用者认为可通过接合的椎骨实现期望的3d 对准手术目标，则使用者可使用装置的手术杆放置系统将椎骨稳定在该精确位置。
1535.在一些实施例中，图156示出了接合椎骨的3d运动范围的视觉和定量反馈的显示界面16100。在一些实施例中，当椎骨由柔性评估装置操纵时，系统显示椎骨的3d网状结构和终板线的实时3d位置和姿态，以及它们相关的3d脊柱对齐参数(例如l4和l5椎骨之间的矢状、冠状和轴向cobb角等)。
1536.在一些实施方式中，左上图示出了在与患者的解剖平面(例如，右和左、上和下、前和后)对齐的3d轴16102上的两个接合的椎骨(16110、 16112)的3d透视图16116。在一些实施方式中，左下方的绘图示出了两个接合的椎骨(16110、16112)的轴向平面视图16104(例如，左右和前后)，以及它们的相邻轴向终板线(16122、16124)和这些线之间的角度(以度
16114表示)。在一些实施方式中，右上图显示了两个接合的椎骨(16110、16112)的矢状平面视图16106(例如，上-下和前-后)，以及它们相邻的矢状终板线(16130、16132)和这些线之间的角度 16118。在一些实施方式中，右下图显示了两个接合的椎骨 (16110,16112)的冠状平面视图16108(例如，右-左和下-上)，以及它们相邻的冠状终板线(16126,16128)和这些线之间的角度(度 16120)。
1537.本发明的一些实施例为使用者提供脊柱的多个椎骨水平(例如骶骨和多个腰椎)的视觉和定量对准反馈，并使得使用者能够在每次操作或意外移动脊柱时更新那些椎骨的位置和相关对准参数。在一些实施例中，通过将基准植入所关心的脊椎高度中，并使用x射线图像和x 射线适配器装置来记录解剖标志相对于骨安装基准的3d位置和姿势，从而实现该过程。在一些实施例中，然后使用配准的解剖界标来计算患者的期望脊柱对准参数。在一些实施例中，前面在诸如图135的硬件图和诸如图153的软件图中描述了上述设备系统和过程。
1538.在一些实施例中，图157a示出了显示界面16201，用于在3d透视图16216a中显示脊柱16200a的多个椎骨水平的3d位置和姿势，其中轴线16214a与患者的解剖平面(例如，左右、上下、前后)对齐。在一些实施方式中，在3d轴中绘制的物体是骶骨16202a和五个腰椎 (16204a、16206a、16208a、16210a、16212a)，以及它们的终板(16218a、 16220a、16222a、16224a、16226a、16228a)的视觉表示。
1539.在一些实施例中，图157b示出了显示界面16235，用于在2d矢状视图16216b中显示脊柱16200b的多个椎骨水平的3d位置和姿势，其中轴线16214b与患者的矢状解剖平面(例如，上下、前后)对齐。在一些实施方式中，轴中绘制的是骶骨16202b和五个腰椎(16204b、 16206b、16208b、16210b、16212b)，以及它们的终板(16218b、16220b、 16222b、16224b、16226b、16228b)和椎间角度16237a(例如，每个相邻椎骨之间的角度以及腰椎脊柱前凸之间的角度，l1和s1之间的角度)。
1540.在一些实施例中，图157c示出了显示界面16240，用于在2d冠状视图16216c中显示脊柱16200c的多个椎骨水平的3d位置和姿势，其中轴线16214c与患者的冠状解剖平面(例如，左右、上下)对齐。在一些实施方式中，轴中绘制的是骶骨16202c和五个腰椎(16204c、 16206c、16208c、16210c、16212c)，以及它们的终板(16218c、16220c、 16222c、16224c、16226c、16228c)和椎间角度16237b(例如，每个相邻椎骨之间的角度以及l1和s1之间的冠状cobb角度)。
1541.在一些实施例中，图157d示出了显示界面16250，用于在2d轴向视图16216d中显示脊柱16200d的多个椎骨水平的3d位置和姿势，其中轴线16214d与患者的轴向解剖平面(例如，左右、前后)对齐。在一些实施方式中，以轴绘制的是骶骨16202d和五个腰椎(16204d、 16206d、16208d、16210d、16212d)，以及它们的终板(16218d、16220d、 16222d、16224d、16226d、16228d)和椎间角度16237c(例如，每个相邻椎骨之间的角度以及l1和s1之间的轴向cobb角度)。
1542.这里描述的形成本发明的一部分的任何操作都是有用的机器操作。本发明还涉及用于执行这些操作的设备或装置。该装置可以是为所需目的而专门构造的，例如专用计算机。当被定义为专用计算机时，该计算机还可以执行不是该专用计算机的一部分的其他处理、程序执行或例程，同时仍然能够针对该专用计算机进行操作。或者，操作可以由通用计
算机来处理，该通用计算机由存储在计算机存储器、高速缓存中的或通过网络获得的一个或多个计算机程序来选择性地激活或配置。当通过网络获得数据时，数据可以由网络上的其他计算机，例如计算资源的云，来处理。
1543.本发明的实施例也可以被定义为将数据从一个状态转换到另一个状态的机器。数据可以表示物品，其可以表示为电子信号和电子操纵数据。在一些情况下，经变换的数据可以在显示器上被视觉地描绘，表示由数据的变换产生的物理对象。经变换的数据可被一般地或以允许构建或描绘物理和有形对象的特定格式保存到存储。在一些实施例中，操纵可以由处理器执行。在这样的示例中，处理器因此将数据从一个事物转换到另一个。此外，一些实施例包括可由可通过网络耦合的一个或多个机器或处理器处理的方法。每个机器可以将数据从一个状态或事物转换到另一个状态或事物，并且还可以处理数据、将数据保存到存储装置、通过网络传输数据、显示结果或将结果传送到另一机器。如本文所使用的计算机可读存储介质是指物理或有形存储(与信号相对)，并且包括但不限于以用于信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的有形存储的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除存储介质。
1544.尽管可以以特定顺序描述方法操作，但是应当理解，可以在操作之间执行其它内务操作，或者可以调整操作以使得它们在略微不同的时间发生，或者可以分布在允许处理操作在与处理相关联的各种间隔发生的系统中，只要以期望的方式执行覆盖操作的处理。
1545.本领域技术人员将理解，尽管以上已经结合特定实施例和示例描述了本发明，但是本发明不必如此限制，并且许多一些实施例、示例、用途、修改和与实施例、示例和用途的偏离旨在由所附权利要求涵盖。本文引用的每个专利和出版物的全部公开内容通过引用并入本文，如同每个这样的专利或出版物通过引用单独并入本文。本发明的各种特征和优点在以下权利要求中阐述。
再多了解一些
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
