用于識別界標的系統和方法與流程

本申請是2011年12月27日提交的、名稱為“用于識別界標的系統和方法”、申請號為201080028779.8的中國專利申請的分案申請。

本公開涉及對整形外科植入上的隱蔽界標的識別。

背景技術：

互鎖釘已顯著地擴展了長骨骨折的骨髓內（im）固定的范圍。將im釘錨定到骨頭使得該結構縱向上更加穩定，并阻止釘在骨頭內旋轉。典型的im釘固定手術涉及夾具、x射線成像和手動“目視穿球（eye-balling）”以定位并鉆出遠側螺釘孔，并將螺釘安裝在該螺釘孔內。

在im釘固定手術中，im釘被插入到骨折的長骨管內，以將骨折端固定在一起。典型地，首先進行近側鎖定，近側鎖定通常用夾具執行。但是骨髓內插入期間的釘變形會使夾具對于遠側螺釘來說不準確。事實上，對遠側鎖定螺釘的定位以及為了鉆削遠側螺釘孔而對鉆刀的對準是植入程序中最耗時的和最有挑戰性的步驟。遠側鎖定中兩個主要失敗原因是：（1）在骨頭上進入點不正確和（2）鉆刀取向不正確。如果出現這些問題中的任一個，則鉆刀不會穿過釘孔。進入點不正確還會混有鉆頭的圓端經常滑移的問題，損害健康的骨頭，使其難以接著在不正確的孔旁邊放置另一個鉆孔。不正確的遠側鎖定會導致過早的失效，以及穿過釘孔的釘破裂，螺釘的破裂，或骨頭內的鉆頭的破裂。

手工技術是最常見和慣用的找尋遠側螺釘孔的技術。手工遠側找尋目標技術主要采用引導鉆刀的引導襯套或圓柱形套管。用于對準引導襯套和將其保持定位的機構是不同的。有些情況下外科醫生用縱向切成兩半的引導襯套或完整的引導襯套將鉆頭保持穩定。在任一情況下，外科醫生會切割患者并將鉆刀插入穿過該切口。手工技術主要基于外科醫生的手工技巧，并使用放射線照相x射線成像和機械夾具。

在長釘上實現這一目的的另一方法是通過在c形臂的幫助下采用所謂“完美圓”技術。這種情況是，患者和c臂被定向成使得當通過熒光鏡觀察植入物時，螺釘所將要穿過的孔呈圓形。如果c臂不垂直于該孔則該孔表現為橢圓形甚至缺失。

需要一種改進的系統和方法以準確且可信任地瞄準醫學植入物的界標。另外，需要準確定位遠側鎖定螺釘并對準鉆刀以鉆出遠側螺釘孔。另外，需要一種用于瞄準界標的改進系統，由此，部件可容易地滅菌或高壓加熱并再次使用。

技術實現要素：

在一個一般的方面，一種用于識別界標的系統包括產生電磁場的場生成器，以及界標識別器。場生成器和界標識別器位于共同的外殼內，并且場生成器、界標識別器和共同的外殼是耐高壓加熱的。該系統還包括位于所述電磁場內的整形外科植入物，該整形外科植入物包括至少一個界標。第一磁傳感器與所述至少一個界標隔開設定距離，處理器比較來自所述第一傳感器和界標識別器的傳感器數據，并利用所述設定距離計算所述界標識別器相對于所述至少一個界標的位置。

實施方式可包括一個或多個以下特征。例如，界標可從以下組成的組中選擇：結構、孔眼、孔洞、凸起、通道、鎖鍵、凸緣、凹槽、構件、隔板、臺階、孔、膛、腔、窩、管、縫隙、缺口、孔口、通路、狹縫或槽。整形外科植入物可為髓內釘。整形外科植入物具有外表面和形成插管的內表面，第一傳感器安裝于延伸到插管內的探針的遠側部分。在某些實施方式中，共同的外殼也容納鉆刀馬達，該鉆刀馬達可耦接于鉆頭。外殼可包括鉆套。外殼可為碟形。鉆刀從碟形外殼垂直地延伸出來。該系統還可包括可移除地耦接到所述整形外科植入物的插入手柄。可調節止動器可耦接于所述植入物并包括探針延伸所通過的槽。該可調節止動器包括夾持機構以將探針保持在固定位置。所述探針可包括多個隔開的標記，該可調節止動器包括夾持機構以將探針保持在一標記處或兩個標記之間的固定位置。

在另一個一般的方面，識別界標包括：提供具有整形外科植入物的整形外科植入物組件，所述整形外科植入物具有至少一個界標；將所述整形外科植入物組件植入在患者體內；以及將探針放置于所述植入物內。所述探針包括電磁傳感器。識別界標還包括產生包圍所述傳感器和界標的電磁場，用界標識別器識別所述至少一個界標，將貫穿元件安裝在所述至少一個界標內，并移除所述探針。界標識別器位于耐高壓加熱外殼內。

實施方式可包括一個或多個以下特征。例如，界標可從以下組成的組中選擇：結構、孔眼、孔洞、凸起、通道、鎖鍵、凸緣、凹槽、構件、隔板、臺階、孔、膛、腔、窩、管、縫隙、缺口、孔口、通路、狹縫或槽。整形外科植入物可為髓內釘。整形外科植入物具有外表面和形成插管的內表面，并且識別界標還包括將第一傳感器安裝于延伸到插管內的探針的遠側部分。所述場生成器和界標識別器位于共同的耐高壓加熱外殼內，并且識別界標還包括高壓加熱所述外殼。所述場生成器和界標識別器位于共同的耐高壓加熱外殼內，所述外殼還可容納鉆刀馬達，該鉆刀馬達可耦接于鉆頭，并且識別界標還包括高壓加熱外殼和鉆刀。外殼可包括鉆套。外殼可為碟形。識別界標還包括將插入手柄可移除地耦接到所述整形外科植入物和/或將所述探針夾持在固定位置。所述探針包括多個隔開的標記，并且所述探針被夾持在一標記上或兩個標記之間的固定位置。

在另一個一般的方面，一種用于識別界標的系統包括耐高壓加熱外殼，其容納產生電磁場的場生成器，界標識別器，以及鉆刀馬達。整形外殼植入物位于該電磁場內，且該整形外科植入物具有至少一個界標。探針包括第一電磁傳感器并位于所述整形外科植入物內并與所述至少一個界標隔開設定的距離。還包括處理器，所述處理器用于比較來自所述第一傳感器和界標識別器的傳感器數據，并使用所述設定距離計算所述界標識別器相對于所述至少一個界標的位置。所述第一電磁傳感器經由所述探針耦接于所述處理器。

在另一個一般的方面，用于識別醫學植入物上的界標的工具包包括耐高壓加熱外殼，其容納產生電磁場的場生成器和界標識別器。還包括多個整形外科植入物，其中之一位于所述電磁場內。每個整形外科植入物包括至少一個界標。包括多個探針，每個包括電磁場傳感器。其中一個探針的選擇基于在所述電磁場內的植入物的尺寸。所選擇的探針位于所述電磁場內的植入物內，并與所述至少一個界標隔開設定的距離。還包括處理器，所述處理器用于比較來自所述第一傳感器和界標識別器的傳感器數據，并使用所述設定距離計算所述界標識別器相對所述至少一個界標的位置，其中所述第一電磁傳感器經由所述探針耦接于所述處理器。

在另一個一般的方面，一種用于在整形外科植入物上瞄準界標的系統，包括：耐高壓加熱外殼；設置在所述外殼內用于生成電磁場的場生成器；用于設置在距所述界標設定距離處的第一電磁傳感器，所述傳感器響應于已生成電磁場生成傳感器數據；以及可移除地耦接到所述外殼的元件，所述元件限定表示所述已生成磁場的一個軸線的縱向軸線。所述系統構造成使用所述已生成電磁場的所述一個軸線確定所述元件相對于所述界標的位置。

實施方式可包括一個或多個以下特征。例如，所述系統可包括：具有近側部分和遠側部分的第一探針，所述第一電磁傳感器設置在所述探針的所述遠側部分上；包括所述第一電磁傳感器的可收縮探針；或者包括所述第一電磁傳感器的可收縮探針和容納所述可收縮探針的至少一部分的外殼。還可包括設置在所述第一探針近側部分上的第二電磁傳感器。所述系統可包括具有近側和遠側部分的第二探針以及設置在所述第二探針遠側端部上的第三電磁傳感器，所述第二探針長于所述第一探針。所述系統還可包括處理器，所述處理器用于比較來自所述第一電磁傳感器和所述元件的傳感器數據，并使用所述設定距離計算所述元件相對所述界標的位置。所述系統可包括可連接到所述整形外科植入物的可調節止動器。所述可調節止動器可包括槽，所述第一或第二探針延伸穿過所述槽，并且所述可調節止動器包括夾持機構以將所述第一或第二探針保持在固定位置。所述第一或第二探針包括多個隔開的指示器，使得所述夾持機構能夠選擇性地設置成將所述第一或第二探針保持在一指示器處或兩個指示器之間的固定位置。手柄可移除地耦接到所述整形外科植入物。所述耐高壓加熱外殼為碟形。所述元件可包括以下之一：鉆刀導引器、鉆套、鉆刀、鉆鼻、鉆筒、鉆刀卡盤和固定元件。所述整形外科植入物可包括以下之一：髓內釘、骨板、人工髖關節、人工膝關節和人工肩關節。所述第一或第二探針在置入到所述整形外科植入物內之前可以是卷起或彎曲的。所述第一電磁傳感器包括近側和遠側端部。所述第一電磁傳感器的所述遠側端部連接到所述整形外科植入物的近側端部，使得所述第一電磁傳感器與位于所述整形外科植入物近側區域內的至少一個界標隔開設定距離。至少所述外殼和所述元件是可重復使用的。所述外殼是由以下之一制造：陶瓷、硅樹脂、聚丙烯（pp）、聚碳酸酯（pc）、聚甲基戊烯（pmp）、ptfe樹脂或聚甲基丙烯酸甲酯（pmma或丙烯酸樹脂）。

在另一個一般的方面，用于在整形外科植入物上瞄準界標的裝置包括：可移除地可附接于所述整形外科植入物的插入手柄，包括致動器的可調節止動器，以及包括傳感器和多個標記的探針，所述標記幫助將探針和傳感器相對所述整形外科植入物定位在所需位置。

實施方式可包括一個或多個以下特征。例如，可調節止動器包括匹配部分，使得當止動器連接到所述插入手柄時，止動器位于或固定在三度的自由度以內。所述插入手柄通過利用插管螺栓而附接于所述整形外科植入物。

在另一個一般的方面，用于瞄準整形外科植入物的界標的工具包包括：包括帶體的近側瞄準探針和包括在所述帶體內或上與所述帶體的參考點有預定距離的傳感器。所述近側瞄準探針包括第一指示器，指示近側瞄準探針用于瞄準整形外科植入物的近側界標。該工具包還包括：包括比近側瞄準探針的帶體更長的帶體的遠側瞄準探針和包括在所述遠側瞄準探針的帶體內或上與所述遠側瞄準探針的帶體的第二參考點有預定距離的傳感器。所述遠側瞄準探針包括第二指示器，指示遠側瞄準探針用于瞄準整形外科植入物的遠側界標。

實施方式可包括一個或多個以下特征。例如，第一指示器包括彩色編碼握把（grip），第二指示器包括與第一指示器不同顏色的彩色編碼握把。第一指示器包括彩色編碼握把，第二指示器包括與第一指示器不同顏色的彩色編碼握把。近側瞄準探針包括用于從近側瞄準探針的帶體內或上包括的傳感器到控制單元傳遞信號的線纜，遠側瞄準探針包括用于從遠側瞄準探針的帶體內或上包括的傳感器到控制單元傳遞第二信號的第二線纜。近側和遠側瞄準探針的帶體內或上包括的傳感器連接到一個或多個可編程只讀存儲微芯片，其識別近側和遠側瞄準探針是否用于近側或遠側瞄準。近側和遠側瞄準探針的帶體包括一個或多個彎曲以抵靠所述整形外科植入物的壁偏壓帶體的至少一部分。

在另一個一般的方面，用于瞄準整形外科植入物的界標的探針包括：外殼，位于所述外殼內可收縮或可伸出的主體。所述主體構造成當從所述外殼伸出時形成為大致直形。傳感器位于所述主體內并可定位在用于瞄準所述整形外科植入物的近側界標的第一位置。所述傳感器可定位在用于瞄準所述整形外科植入物的遠側界標的第二位置。所述主體包括一個分層的、柔性不銹鋼彈簧帶、彈性塑料或橡膠管或板。所述主體包括多個嵌套的管段，可通過在相鄰管段內滑動而伸出和收回。

在另一個一般的方面，用于瞄準位于整形外科植入物的近側端的界標的裝置包括：插入手柄，以及位于所述插入手柄內或上且當所述插入手柄附接于所述整形外科植入物時與在所述整形外科植入物內形成的近側鎖孔有預定距離的傳感器。所述傳感器是被動的或電力驅動的。所述傳感器安裝于單獨或與插入手柄集成的外殼內。

所公開的方法和裝置包括幾個優點。首先，所公開的方法和裝置可獨立于放射檢查而操作，并且不必需要x射線設備來瞄準貫穿元件，從而減少用戶或患者對輻射的暴露。第二，所公開的方法和裝置使用戶在鎖定植入物的非驅動端之前先鎖定植入物的驅動端。換句話說，所公開的方法和裝置不要求使用需要在遠側鎖定前進行近側鎖定的植入物插管。

當聯系附圖閱讀時，其它優點和特征將從以下詳細說明中變得明顯。

附圖說明

圖1示出用于識別界標的系統。

圖2是圖1的整形外科植入物的剖視圖。

圖3是圖1和2的植入物的部分剖視圖，示出傳感器安裝。

圖4是另一傳感器安裝在植入物內的剖視圖。

圖5是圖4所示傳感器和植入物的剖視圖。

圖6示出另一整形外科植入物組件。

圖7是可移除移線的部分平面視圖。

圖8是圖6所示整形外科植入物組件的頂視圖。

圖9是出包括鉆套的界標識別器。

圖10是示出植入物的兩點接觸的部分和剖面視圖。

圖11是地出另一植入物中點接觸的另一部分剖面視圖。

圖12a是示出波形電連接的植入物的部分和剖面視圖。

圖12b是示出公開植入物中電連接的部分分解視圖。

圖12c是示出圖12b中的電連接的側視圖。

圖12d是示出另一公開植入物中的電連接的部分分解視圖。

圖13a是示出用于對準公開的整形外科植入物和公開的插入手柄的備選機構的部分透視和分解視圖。

圖13b是示出用于對準公開的整形外科植入物和電連接的備選機構的部分透視和分解視圖。

圖14是示出插入手柄連接到整形外科植入物的部分側視圖。

圖15示出用于識別界標的另一系統。

圖16是視圖選擇標準的示意解釋。

圖17是示出固定手術中視圖選擇的流程圖。

圖18是對準界標識別器的另一方法的示意圖。

圖19是對準界標識別器的另一公開方法的示意圖。

圖20示出具有示例視圖的公開的監視器。

圖21示出另一公開的界標識別器。

圖22是另一公開的插入手柄的部分視圖。

圖23示出用于識別界標的另一公開系統。

圖24是又一公開的插入手柄的部分視圖。

圖25示出用于識別界標的另一公開系統。

圖26是髓內釘的部分剖視圖。

圖27示出封裝公開的植入物。

圖28示出將界標識別器系統連接到網絡的方法。

圖29示出用于識別界標的又一公開系統。

圖30是采用公開的界標識別系統的流程圖。

圖31是采用公開的界標識別系統的另一流程圖。

圖32是追蹤鉆深的示意圖。

圖33a和33b也是追蹤鉆深的示意圖。

圖34是用于追蹤鉆深的公開設備的部分視圖。

圖35是另一插入手柄的透視圖。

圖36是可調止動器的頂透視圖。

圖37是圖36所示可調止動器的底透視圖。

圖38是另一示例性的系統校準。

圖39是另一界標識別器的透視圖，其容納場生成器和鉆套并可滅菌或進行高壓加熱程序。

圖40是圖39的界標識別器/場生成器/鉆套與骨頭接觸的側視圖。

圖41是圖39的界標識別器/場生成器/耐高壓加熱外殼耦接到螺釘驅動器（改錐）附件的透視圖。

圖42是插入手柄、可調止動器和探針的平面視圖。

圖43是示例的可調止動器將探針保持在所需位置的透視圖。

圖44是另一示例可調止動器的透視圖。

圖45是髓內釘、插入手柄、可調止動器和探針的透視圖。

圖46是另一髓內釘、插入手柄、可調止動器和探針的透視圖。

圖47是用于瞄準植入物的兩個探針的透視圖。

圖48是用于瞄準植入物的另一探針的透視圖。

圖49是可伸縮探針的剖視圖。

圖50是骨髓內、插入手柄和可調止動器的透視圖。

圖51是用于瞄準植入物界標的系統的圖示。

圖52是用于校準圖51的系統的設備的圖示。

圖53-62是可調止動器的圖示。

應理解附圖不一定是按比例的，所公開的方式有時是概略地和部分地示出。在特定情況下，對于理解本發明來說不必要的或者使其它細節難以理解的細節已被省略。當然應理解，本發明不限于這里所示的具體方式。

具體實施方式

參考附圖，其中類似的附圖標記表示類似的元件，圖1示出用于識別界標的一個公開系統10。系統10可以包括處理器12，磁場生成器16，界標識別器18，以及整形外科植入物組件28。系統10還可以包括電連接到處理器12的監視器14和可移除地附接到整形外科植入物組件28的插入手柄。處理器12在圖1中被描述成臺式計算機但也可采用其他類型的計算設備。例如，處理器12可以是臺式計算機、膝上計算機、個人數據助理（pda）、移動式手提設備，或專用設備。磁場生成器16可從美國佛蒙特州milton的107catamountdrive的ascensiontechnologycorporation，加拿大安大略湖沃特盧的103randalldrive的northerndigitalinc.或美國佛蒙特州colchester的40herculesdrive的polhemus獲得。當然，可以使用其他生成器。例如，場生成器16可以提供脈沖直流電磁場或交流電磁場。系統10還可以包括連接到磁場生成器16的控制單元（未示出）。控制單元通過有線或無線方式，控制磁場生成器16，從小型移動感應式傳感器接收信號，并與處理器12通信。控制單元可以通過硬件或軟件合并入處理器12。

系統10是磁場位置追蹤系統。為說明起見，系統10可包括由適當設置的電磁感應線圈所組成的磁場生成器16，所述線圈起到空間磁場參考系（即x，y，z）的作用。系統10還包括小型移動感應式傳感器，所述傳感器附接到被追蹤的目標上。應理解，也可以容易地包括其他變體。該小型移動感應式傳感器的位置和角度朝向據其到磁場生成器16所產生的源磁場的磁耦合所確定。

應知磁場生成器16生成一序列或一組（這里是六個）不同的空間磁場形態或分布，其每一個都由小型移動感應式傳感器檢測。每個序列使得小型移動感應式傳感器能夠產生一個信號序列。信號序列的處理使小型移動感應式傳感器的位置和/或朝向能夠得到確定，并由此確定小型移動感應式傳感器所安裝到的目標相對于與磁場生成器16成固定關系的磁坐標參考系的位置。處理器12或控制單元可以使用該參考坐標系統及所檢測數據以形成包括位置及朝向信息的轉換矩陣。

界標識別器18用于瞄準界標，比如整形外科植入物組件28上的界標。界標識別器18可包括一個或多個小型移動感應式傳感器或可包括場生成器。界標識別器18具有第二傳感器20。界標識別器18可具有任何數量的設備。例如，界標識別器可以是包括一種結構的設備，所述結構向用戶提供隱蔽的界標的位置和朝向信息。例如，界標識別器可包括鉆刀導引器、鉆套、鉆刀、鉆鼻、鉆筒、鉆刀卡盤，或固定元件。在一些實施方式中，此結構可以是具有開口的外殼，或示出界標位置和朝向的其他結構。圖1中，界標識別器18為鉆套且包括傳感器20，但在圖39中，界標識別器2016包括具有中心孔的外殼2020并包括外殼2020內的磁場生成器（未示出）。界標識別器18可以包括一個或多個鋸齒尖22、管24，及手柄26。管24也可以稱為襯套、柱筒、導引器，或鉆探/旋入定位導引器。第二傳感器20相對于管24相關的軸線定向。管24可以容納鉆刀。傳感器20從管24的這種偏移使管的位置和朝向能夠相對于磁場生成器16和/或系統中的其他傳感器以六維（三個平移維度和三個角維度）定位在空間內。處理器12可能需要校準以調節第二傳感器20的偏移距離。界標識別器18和場生成器16可以合成一個單獨的部件。例如，場生成器16可以合并在手柄26內。

整形外科植入物組件28可以包括植入物30以及一個或多個小型移動感應式傳感器。整形外科植入物組件28包括第一傳感器32。在圖1中，植入物30是髓內釘形式但也可以采用其他類型的植入物。例如，此植入物可以是髓內釘、骨板、人工肩關節、人工髖關節，或人工膝關節。第一傳感器32相對植入物30上的一個或多個界標定向并處于預定位置內。例如，界標可以是結構、孔洞、凸起、通道、鎖鍵、凸緣、凹槽、構件、隔板、臺階、孔、膛、腔、窩、管、縫隙、缺口、孔口、通路、狹縫、孔眼或槽。在圖1中，界標是貫穿孔31。第一傳感器32從界標的偏移使界標的位置能夠相對于磁場生成器16和/或系統中其他傳感器比如第二傳感器32以六維（三個平移和三個角度）定位在空間內。處理器可能需要校準以調節第一傳感器32的偏移距離。

第一傳感器32和第二傳感器20耦接到處理器12。這可以通過有線或無線的方式實現。第一傳感器32和第二傳感器20可以是六自由度傳感器，所述六自由度傳感器構造成描述每個傳感器在通常稱為x、y、z三個平移軸和通常稱為俯仰、偏航、滾轉的三個角方向內的位置。通過在這些參考系內放置傳感器，及獲知每個傳感器的位置和朝向，界標識別器18可以相對于植入物30上的界標定位。在一個特定實施方式中，來自傳感器的信息使外科醫生可以設計用于固定的手術路線并將鉆刀與隱蔽固定孔（blindfixationhole）31完全對準。傳感器32、30是來自美國佛蒙特州milton的107catamountdrive的ascensiontechnologycorporation，加拿大安大略湖沃特盧的103randalldrive的northerndigitalinc.或美國佛蒙特州colchester的40herculesdrive的polhemus的六自由度傳感器。當然，別的傳感器也可以使用。

第一傳感器32可附接到植入物30。例如，第一傳感器32可以附接到外表面37。在圖1中，植入物30還可以包括凹槽34和凹陷36（圖2中最清晰）。凹槽34和凹陷36處于植入物30的壁上。第一傳感器32旨在附接到植入物30并在植入物30的有效壽命內安裝在患者體內。而且，整形外科植入物組件28可以包括蓋38以覆蓋凹陷36和/或凹槽34。蓋38可以與植入物30的外部表面37大體平齊。因此，植入物30可以包括第二開口39（見圖2）以容納蓋38。

第一傳感器32可以系到用于通信和供電的引線。引線和傳感器可固定到植入物30。引線50可以用于將第一傳感器32連接到處理器12或控制單元。引線50可以使用生物相容的線制成。例如，引線50可以使用dft線制成，所述dft線可從indiana46809，fortwayne，9609indianapolisroad的fortwaynemetalsresearchproductscorp.獲得。dft是fortwaynemetalsresearchproductscorp.的注冊商標。第一連接器52可用于相對于植入物30放置引線50。第二連接器54可以用于將引線50連接到另一個設備，諸如處理器12，控制單元，或插入手柄40。

第一傳感器32可以使用包括環氧樹脂、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮、uv固化粘合劑、硅樹脂及醫用氰丙烯酸酯的一系列高硬度粘合劑或聚合物固定在凹陷36內。例如，可以使用可得自massachusetts01821，billerica，14fortunedrive的epoxytechnology的epo-tek301。引線50可以用類似的方法固定在凹槽內。這些類型的固定方法不會對電氣元件的性能產生不利的影響。此后，蓋38可以放置在植入物30上并焊接在適當位置。例如，蓋可激光焊接到植入物。

監視器14可以構造成顯示第一傳感器32和第二傳感器20的位置和朝向使顯示器可以向外科醫生示出兩傳感器的相對彼此的位置和朝向。處理器12可有線或無線地將數據發送到用戶接口，所述用戶接口能夠在監視器上圖形顯示界標識別器和植入物的相對位置。監視器14上所顯示的視圖可以相對于界標識別器取向使外科醫生能夠將用戶接口想像為界標識別器的擴展。此用戶接口也可以取向成使外科醫生能夠與手術區域同時地觀察監視器。

插入手柄40可以用于整形外科植入物組件28的安裝并還可以用于來自第一傳感器32的引線布線。例如，插入手柄40可以布線植入物30和處理器12之間的通信和供電引線。

圖1中，界標識別器18和插入手柄40都包括通信模塊21、25用于從傳感器20、32向處理器12無線傳輸數據，但本領域技術人員應理解也可采用其他方法，比如有線。第二連接器54插入到通信模塊25內。替代性地，并如下面所詳述，當部件被組裝使得第一傳感器32連接到通信模塊25時，植入物30和插入手柄40可具有形成連接的配套的電觸點。

植入物30可以包括通信電路和用于無線通信的天線。第一傳感器32和/或通信電路的電源可以位于插入手柄40內。例如，電池可以放在插入手柄40內用于向第一傳感器或其他電子設備輸電。替代性地，通信電路、天線及電池可以位于插入手柄40內且這些的每一個都可以系到第一傳感器32。在另一個實施方式內，植入物30可以包括線圈以對通信電路感應供電并與來自第一傳感器32的數據通信。電源可以是單源模式或可以是雙模式ac/dc。

在使用中，整形外科植入物組件28安裝在患者體內。例如，在內固定的情況下，髓內釘置于髓腔內。可選地，用戶可以使用貫穿元件，諸如螺釘，以先鎖住髓內釘的近側端。操作者使用瞄準設備18和第一傳感器32以識別界標。例如，在髓內釘固定的情況下，外科醫生使用瞄準設備18以識別隱蔽貫穿孔31并鉆通用于放置貫穿元件的孔31。

圖2又示出圖1中所示的植入物30。植入物30可以包括第一傳感器32、縱向凹槽34、凹陷36、蓋38和第二開孔39。例如，蓋38可以由金或鈦箔構成。植入物30可包括形成插管33的內表面35。植入物30的外表面示于37。

圖3示出第一傳感器32的實施方式。第一傳感器32可以包括兩個線圈，其相互跨層（cross-layered）并具有角度α。

圖4和5示出第一傳感器32的另一個實施方式。第一傳感器可以包括兩個大體上相互垂直的線圈以建立六自由度上的朝向和位置。第一線圈可以沿植入物30的長度方向取向。第二線圈可例如在一個凹槽內，圍繞植入物的圓周取向，或是沿植入物30的半徑取向。另外，盡管線圈可相互垂直，但也可以使用其他取向，不過數學上會更復雜。另外，線圈可以是螺旋環繞植入物30取向。這樣的取向使兩個線圈可相互垂直的放置，兩線圈都既沿著植入物長度又沿著植入物30的圓周。

圖6-8示出整形外科植入物組件60的第二實施方式。整形外科植入物組件60可以包括植入物30。在圖6中，植入物30包括貫穿孔31形式的界標。植入物30可以包括縱向內部凹槽66和可移除的引線64。圖8中，縱向凹槽66的直徑示出為與插管33相交；不過，在其他實施方式中，縱向內部凹槽的直徑包含在外表面37和內表面35之間。可移除引線64可包括在其遠側端部分65處的第一傳感器32。第一傳感器32位置和界標31有已知偏移。圖6-8中的植入物由生物相容材料組成，并可以是金屬合金或聚合物。縱向凹槽66可由機加工或塑模在適當位置。

在使用中，帶有可移除引線的植入物30安裝在患者體內。例如，在內固定的情況下，髓內釘置于髓腔內。可選地，用戶可以使用貫穿元件，諸如螺釘，以先鎖住髓內釘的近側端。由于縱向凹槽66的位置，可移除引線64不妨礙鎖定髓內釘的近側端。操作者使用瞄準設備18和第一傳感器32以識別界標31。例如，在髓內釘固定的情況下，外科醫生使用瞄準設備18以識別隱蔽貫穿孔31并鉆通用于放置貫穿元件的孔31。固定植入物30后，操作者移除可移除引線64并可將其丟棄。

公開一種用于識別界標的方法。該方法可包括提供一種外科整形植入物組件，所述組件具有整形外科植入物，所述植入物帶有縱向凹槽和處于該縱向凹槽內的可移除引線或探針，并具有附接于此的電磁傳感器。整形外科植入物包括近側端部分、遠側端部分，以及在遠側端部分上的至少一個界標。此方法包括在患者體內植入整形外科植入物組件。然后，安裝近側端部分內的貫穿元件。至少一個遠側界標使用界標識別器識別。貫穿元件安裝在所述至少一個遠側界標內。然后可以將可移除引線或探針移除。縱向凹槽內可移除引線或探針的位置使植入物的近側鎖定先于遠側鎖定。

圖9示出圖1的界標識別器18。界標識別器18可以包括傳感器20、鋸齒尖22、管24及手柄26。鉆刀90具有標記92，其與相鄰于管24的標記傳感器19交互作用。交互作用類似于一對數字測量卡鉗，因為標記92和傳感器19之間的位置等于距離。此距離可用于確定鉆刀進入骨頭內的深度及將要插入所鉆孔內的接骨螺釘的最終長度。只有當標記92和傳感器19相互靠得很近，即鉆刀90在管24內的時候才能獲得距離或鉆入深度的讀數。美國專利第6,675,491號和美國專利第7,253,611號中示出典型測量設備。標記傳感器19連接到通信模塊21。替代性地，標記傳感器19可以使用有線方式連接到處理器12。圖9中，通信模塊21可以包括用于電連接到處理器12的第三連接器21。

圖10-12示出將植入物30電連接到插入手柄40的典型方法，其有對應的電觸點。圖10內，偏壓元件72向插入手柄40偏壓觸點70。圖11中，植入物30具有彈性電觸點74。圖12a中，引線50和其他部件之間延伸的電線在接頭76處卷在一起。在一種方法中，安裝整形外科植入物組件28后，在接頭76出將電線從接頭76處撕開并分離。在另一方法中，安裝整形外科植入物組件28后，在接頭76上方切斷電線。在圖12b和c中，兩個撓性板53焊合一個或多個焊盤（pad）57以將線束55連接到傳感器。線束55可以安裝到插入手柄40或安裝在插入手柄40的插管內。在所述實施方式中，四個焊盤57焊合在一起。鎖定片59夾在植入物30和插入手柄40之間以承受與插入植入物有關的表面磨損及張緊。一旦移除了插入手柄40，就可以拉動線束55使非生物兼容的材料隨之受拉。圖12d中，環61、63在制造期間連在一起。植入后，通過拉動覆有套的線67來移除兩個環61、63。

現在參看圖13a和13b，植入物30和/或插入手柄40可以包括一個或多個對準特征44及配套缺口80或對準銷46及配套孔82。插入手柄可以構造成與植入物的上表面對準。在一個實施方式中，插入手柄可以有構造成匹配植入物上的槽的按鍵。也可以使用其他調整導引裝置。另外，此導引裝置可以有構造成匹配植入物上的電連接器的電連接器。導引裝置和植入物之間的連接可受到彈簧加載以確保電氣連接器之間的電氣接觸。為了避免導引裝置和植入物之間的連接短路，電連接器可以是絕緣的。作為將插入手柄電連接到植入物的另一個例子，電連接器可以包括支柱和滑環。滑環可以位于植入物上，支柱位于插入手柄上。支柱被偏壓以接觸滑環。在這樣的實施方式中，插入手柄40關于植入物軸線的角位置不是固定的。這就使插入手柄40能夠不受限于角位置地定位于植入物。

在圖13b所示的另一個實施方式中，植入物30和/或插入手柄40可以包括一個或多個對準銷47和配套孔83。對準銷47可以是設計成接合一段時間的矛尖銷（speartippin），且當被移除時，銷固定住部分植入物以將全部非生物相容的材料隨其移除。

以上任一個電連接器可以包括存儲設備（未示出）用于存儲傳感器校準的偏移值。

現在參看圖14，植入物30和插入手柄40的尺寸可以使得即便部件安裝或裝配起來也給第一連接器50保留出空間。例如，識別界標的系統可以被用于瞄準植入的髓內釘的隱蔽螺釘孔。髓內釘植入患者體內。電磁場生成器被激活。處理器從安裝到髓內釘的傳感器及從安裝到界標識別器（例如鉆套）的傳感器接收信號。運行在處理器上的計算機程序使用至少兩個傳感器的信息并將其以相對位置圖形顯示在監視器上。外科醫生利用處理器所提供的反饋將界標識別器移動到位。當界標識別器處于合適的位置時，醫生鉆透骨頭和髓內釘以形成螺釘孔。處理器可以提供關于鉆孔深度的反饋。然后醫生可以將螺釘穿過螺釘孔以固定髓內釘的隱蔽孔。

所提供的反饋信息可以選自由聽覺、視覺和觸覺組成的組。聽覺反饋可以是由揚聲器、頭戴式耳機、耳塞或耳承。聽覺反饋可以使用無線電頻率或地面數據傳輸在有線或無線上傳輸。視覺反饋可以是由陰極射線管、液晶顯示器或等離子顯示器輸出。視覺反饋設備可以包括，例如，電視監視器、個人數字助理或個人媒體播放器。視覺反饋信號可以使用無線電頻率或地面數據傳輸在有線或無線上傳輸。觸覺反饋可以通過手套、儀器或踏墊輸出。觸覺反饋信號可以使用無線電頻率或地面數據傳輸在有線或無線上傳輸。

圖15示出在另一個實施方式中用于識別界標的系統110。系統110包括處理器112、界標識別器118和整形外科植入物128。系統110還可以包括監視器114和插入手柄140。

界標識別器118用于瞄準界標。界標識別器118可包括第二傳感器120。在圖15中，界標識別器118是帶有鋸齒尖122、管124和手柄126的鉆套。第二傳感器120相對于能夠容納鉆刀的管的軸線定向。此傳感器相對管的偏移使得能夠關于系統中發射器或其他傳感器在六維（三個平移的和三個角度的）上確定管在空間內的位置。處理器可能需要校準以調整第二傳感器120的偏移距離。

整形外科植入物組件128可以包括植入物130和磁體132。此磁體可為永磁體或電磁體。磁體132在與整形外科植入物130上的界標相關的預定位置處定向。磁體對界標的偏移使得能夠關于系統中發射器或其他傳感器，例如第二傳感器在六維（三個平移的和三個角度的）上確定界標在空間內的位置。處理器可能需要校準以調整第二傳感器120的偏移距離。如圖1的植入物30，植入物130還可以包括凹陷136和蓋138。在電磁體的情況下，引線150連接到磁體132并裝納在凹槽134內。

例如，用于識別界標的系統可以用于瞄準被植入髓內釘的隱蔽螺釘孔。所述髓內釘植入在患者體內。處理器從安裝到界標的識別器例如鉆套接收信號。運行在處理器上的計算機程序使用此傳感器的信息并將傳感器以與磁體的相對位置圖形顯示在監視器上。外科醫生使用處理器所提供的反饋將界標識別器移動到位。當界標識別器處于正確的位置時，外科醫生鉆穿骨頭和髓內釘以產生螺釘孔。處理器可以提供關于鉆孔深度的反饋。然后外科醫生可以放置螺釘穿過鉆孔以固定髓內釘的隱蔽孔。

圖16示出一種方法用于相應于界標識別器位置選擇視圖。顯示在監視器的視圖依賴于界標識別器相對于植入物的位置。植入物的直徑分成段或區域。在圖16中，直徑被分為三個區域：(a)135°到225°；(b)0°到135°；及(c)225°到360°。初始視圖基于界標識別器相對于植入物的定向。當用戶朝向或遠離植入物移動界標識別器時，在所選擇的區域上監視器的顯示放大或縮小。

圖17是用于選擇視圖及顯示一個界標的流程圖。對于多個界標重復該過程。處理器12按下列處理步驟使用轉換矩陣。在步驟200中，根據有關傳感器的位置計算相對于植入物的界標識別器位置。并選擇最接近界標識別器的界標用于顯示。在步驟210中，限定全局視圖，其在所選擇界標取向成適于觀察的情況下示出整個植入物。全局視圖類似于在一定距離處觀察植入物。在步驟220中，判定是否有多個相同取向的界標。如果是，則在步驟230中，處理器計算哪個界標處于最接近界標識別器的位置并選擇它以用于觀察。如果否，在步驟240中，限定局部視圖并定中在所選擇的界標上。局部視圖類似于在近處觀察植入物。在一些實施方式中，可以要求在確定為局部視圖時隱藏界標識別器。在步驟250、260和270中，處理器12識別從界標識別器到界標的距離并基于所作出的判定，隱藏或呈現界標識別器。在步驟250中，從界標識別器到界標的距離并在所計算出的距離d與設定變量tglobal和tlocal之間作比較。如果d＞tglobal，則在步驟260中選擇全局視圖，處理器進到步驟285。如果d＜tlocal，則在步驟270中選擇局部視圖并定中到界標上。此后，處理器進到步驟275。在可選步驟275中，隱藏界標識別器。否則，在步驟280中，基于距離d計算中間攝像位置以使能從全局視圖平滑過渡到局部視圖。在步驟285中，示出界標識別器。在步驟290中，用所選擇的攝像位置呈現該場景。

圖18是示出調準界標識別器的第一備選方法的示意圖。運行在處理器上的計算機程序可以用于取得至少兩個傳感器的信息并在監視器上以相對位置（第二傳感器相對于第一傳感器）圖形顯示。這使用戶能夠利用該系統引導界標識別器的放置。在鉆出隱蔽髓內釘孔的情況下，系統引導用戶放置鉆套并繼而準確地鉆穿髓內釘中的孔。圖形用戶界面可以包括為每個自由度的調準引導。可以設置最小調準水平以使外科醫生繼續定向界標識別器直至每個自由度都滿足最小調準水平界標以有效放置識別器。圖18的例子示出在y方向的放置滿足最小所需追蹤位置時的實例。不過，其它平移或旋轉位置都不滿足最小要求。盡管追蹤幅度以棒狀圖示出，也可采用其它圖示表示法，例如彩色編碼。

圖19是示出調準界標識別器的第二備選方法的示意圖。在此實施方式中，使用多個led定位鉆刀的圖形界面可以放在界標識別器，諸如鉆套上。通過用led軌跡追蹤鉆刀，外科醫生可將鉆刀與隱蔽固定孔對準。軌跡可另外采用第二顯示以為系統增加更多信息。例如，為影響調整幅度，軌跡可包括閃爍led，使得高頻閃爍需要較大的調整，而低頻閃爍需要較小的調整。類似地，顏色可為調準增加關于調整的信息。

圖20示出帶有典型視圖的監視器。第一部分500表示鉆刀在植入物每邊上的距離。這可以讓用戶更好的掌握鉆入深度并在達到適當的鉆入深度警告用戶何時停止。第二部分510向用戶提供調準信息。例如，鉆入深度數據可以采用圖9中所示的實施方式獲取。

圖21示出界標識別器的替代實施方式。界標識別器構造成使用led顯示用于適當調準的位置和軌跡信息。led的尺寸可以顯示關于所需調整幅度的額外信息。軌跡燈可在對準軌跡和不對準的軌跡間顯示簡單的開/關切換。另舉一例，軌跡led可以是彩色編碼以提示用于正確調準的必需調節幅度。

圖22示出插入手柄700的第一備選實施方式。插入手柄700可包括拱形槽710。拱形槽將界標識別器18、118的運動限制在操作空間內。在識別隱蔽螺釘孔的情況中，拱形槽限制鉆套的運動以精細調整其位置。插入手柄700可包括滑架712，其容納界標識別器并騎乘在槽710內。

圖23示出第三實施方式中用于識別界標的系統。在此實施方式中，整形外科植入物800是骨板而插入手柄810是固定到骨板的小導引件。感應式傳感器相對于一個或多個界標置于整形外科植入物800的表面。導引器800可以讓界標識別器818相對于該導引器平移和/或旋轉以將界標識別器與界標802，例如緊固件孔準確對準。另外，當植入物上有多個固定孔時，則導引器800上的其他導向孔812可以幫助接近其他固定孔的位置。

圖24示出插入手柄的第二備選實施方式。插入手柄900可以包括通過使用小的伺服電機920、922、924精細調整界標識別器918位置。伺服電機920、922、924可調整界標識別器918的取向和位置。伺服的控制可以是自動的或由外科醫生控制。

圖25示出骨100和用于識別界標的另一系統1010。系統1010可包括控制單元1012，場生成器1014，界標識別器1016，髓內釘1024，及探針1029。界標識別器1016也可稱為瞄準器。可包括控制單元1012作為上面所述處理器的一部分或可以是一個獨立的單元。髓內釘1024插入到骨100內，且髓內釘1024有孔或界標1028。場生成器1014電連接到控制單元1012。插入手柄1022可移除地附接到髓內釘1024。插入手柄1022和/或髓內釘1024可形成有插管。插入手柄1022可以包括第三傳感器1032。

界標識別器1016可包括第二傳感器1020。界標識別器1016可引導鉆頭1018，鉆頭1018可以連接到鉆刀（未示出）。第二傳感器1020可通過有線或無線連接到控制單元1012。在界標識別器1016內或其上可包括場生成器1014，在這種情況下，可省略第二傳感器1020。

探針1029可以包括線1030、帶1034和止動器1036。帶1034可為大約0.125英寸寬乘大約0.060英寸厚的300系列不銹鋼導引帶（fishtape），可從伊利諾斯州sycamore的idealindustries,inc.獲得。但是，本領域技術人員會理解也可采用其它材料和其它尺寸。例如，任何聚合物、復合材料或金屬的窄帶都可用作帶1034，但優選采用非鐵金屬。帶1034可在放入髓內釘1024之間盤繞。帶1034的盤繞使其具有自然彎曲。帶1034在某些實施方式中具有矩形幾何形狀，有助于在放入髓內釘插管內時使帶定向。也可采用卵形、方形或圓形幾何形狀。線1034可被操作性連接到帶1034。例如，這可通過采用粘合劑或緊固件而實現。帶1034可包括刻度或鎖鍵（detent）以在其插入到植入物內時指示帶的深度。

第一傳感器1026通過有線或無線連接到控制單元1012。第一傳感器1026通過使用線1030和連接器1038連接。連接器1038可以省略。第一傳感器1026可以連接到帶1034的遠側端，而止動器1036可以連接到帶1034的近側端。

探針1029可以包括傳感器外殼（未示出）以裝納第一傳感器1026。傳感器外殼可以附接到帶1034。傳感器外殼可由非鐵材料，例如聚合物、合成物或金屬制成。傳感器外殼可以包括適當的應變消除以保護線1030免受應力。傳感器外殼可以構造并設置為足夠大以保持第一傳感器1026又足夠小以穿過插入手柄或植入物的插管。另外，傳感器外殼可以構造或設置為足夠長以能夠穿過髓內釘轉彎，髓內釘弓，和/或有關儀器中的轉彎。傳感器外殼的前導面和拖后面的幾何形狀可以設計成使得傳感器外殼不會卡住或妨礙儀器或植入物的插入。

止動器1036可用于控制傳感器1026和探針1029的放置。如果帶1034是固定長度而從插入手柄的端部到孔1028的距離是已知的，則能實現第一傳感器1026的可重復的放置。帶1034可足夠長以使傳感器1026與孔1028對準，與孔1028相鄰，或從孔1028偏移。如下面討論的，探針1029可用于將傳感器關于孔1028或其它界標定位。

插入手柄1022可以省略。在這種情況下，可選擇不同的帶長度使得止動器1036接合釘1024的一部分或端部。

圖26是髓內釘1024、傳感器1026和孔1028的局部詳圖。傳感器1026可以與孔1028對準，與孔1028相鄰，或從孔1028偏移。傳感器1026一般與孔1028鄰近。

在使用中，髓內釘1024放到骨100內。插入手柄1022可以附接到髓內釘1024。探針1029穿過插入手柄1022的插管并進入髓內釘1024的插管直至止動器1036接合插入手柄1022。在一個具體實施方式中，線1030連接到控制單元1012，而傳感器1026、1020和1032被用控制單元1012校準。探針1029可在校準后移除。如果這樣，則第三傳感器1032和轉換矩陣可以用于識別第二傳感器1020及繼而的界標識別器1016的相對位置。可選地，用戶可以使用貫穿元件，諸如螺釘，以首先鎖定髓內釘的近側端。操作者使用界標識別器1016和第一傳感器1026以識別界標1028。例如，在髓內釘固定的情況下，外科醫生使用界標識別器1016以識別隱蔽固定孔并鉆通該孔用于放置固定元件。

圖27示出封裝實施方式。通常，髓內釘可在植入前滅菌。如果傳感器在滅菌之前安裝在髓內釘內，尤其是如果滅菌處理涉及輻射的情況下，傳感器會在滅菌處理過程中喪失其校準。例如，伽瑪輻射會用于滅菌氣密部件，例如傳感器。圖27所示的實施方式示出一種保持髓內釘滅菌同時能重校準傳感器的方法。圖27封裝可包括第一封裝1040、第二封裝1042、第一連接器1044、第二連接器1046和線纜1048。在所示實施方式中，傳感器（未示出）和髓內釘1024位于第一封裝1040內。備選地，探針1029和傳感器位于第一封裝1040內。在另一例中，只有傳感器位于第一封裝1040內。存儲設備（未示出）可連接到傳感器。存儲設備可用于存儲校準轉換矩陣（x1,y1,z1,x2,y2,z2）以及其它數據，例如髓內釘或探針的長度和尺寸。存儲設備可安裝或放置于髓內釘1024或探針1029上。第一連接器1044電連接，并且可移除地附接于第二連接器1046。第一連接器1044也可電連接到傳感器或存儲設備。第一封裝1040保持置于其內的設備的滅菌。線纜1048電連接到第二連接器1046和儲存設備（未示出）。傳感器所用校準從儲存設備下載并通過連接器1044、1046傳遞到傳感器或存儲設備。校準步驟可在制造系統期間或馬上植入植入物之前進行。

圖28示出將系統1010連接到網絡的方法。圖28示出網絡1060、計算設備1050、線纜1048、第二連接器1046、第一連接器1044，及髓內釘1024。在所述實施方式中，傳感器（未示出）位于髓內釘1024內。備選地，傳感器可以附接到探針1029或是獨立的。髓內釘1024可以封在封裝內，例如第一封裝1040和/或第二封裝1042但并不總是如此。存儲設備（未示出）可以連接到傳感器。存儲設備可以用于存儲校準轉換矩陣（x1,y1,z1,x2,y2,z2）和其他數據，例如髓內釘或探針的長度和尺寸。存儲設備可以安裝到或放置到髓內釘1024或探針1029上。網絡1060也許是一個局域網或廣域網。計算設備1054連接到網絡1060。網絡通信可以加密。線纜1048通過使用連接器1044、1046將計算設備1054連接到傳感器或存儲設備。以此方式，傳感器校準可以從計算設備1054和/或網絡1060下載。盡管所示實施方式示出傳感器在髓內釘內，但并不總是這樣。傳感器可附接到探針或是獨立的。存儲設備可以位于在控制單元內，而控制單元連接到網絡以下載校準數據。

圖29示出第四實施方式中用于識別界標的系統1110。系統1110可以包括控制單元1112，場生成器1114，界標識別器1116，髓內釘1124，槽口（drop）1136，以及探針1129。可包括控制單元1112作為上面所描述處理器的一部分或可能是獨立的單元。髓內釘1124插入到骨100內，而髓內釘1124有孔或界標1128。場生成器1114通過有線或無線方式連接到控制單元。在所描述的實施方式中，插入手柄1122可移除地附接到髓內釘1124。插入手柄1122和/或髓內釘1124可形成有插管。插入手柄1122可以包括第三傳感器1144。槽口1136可以包括第四傳感器1139。

界標識別器1116可以包括第二傳感器1120。界標識別器1116可以導引鉆頭1018，而鉆頭1018可以連接到鉆刀（未示出）。第二傳感器1120可以通過有線或無線的方式連接到控制單元1112。在界標識別器內或其上可包括場生成器1114，在這種情況下，可省略第二傳感器1120。

探針1129可以包括線1130，帶1134，及止動器1136。如下所述，探針可在結構上更加是整體的。在某些實施方式中，帶1134可具有矩形幾何形狀，有助于在放入髓內釘1124插管內時使帶定向。線1130可被操作性連接到帶1134。例如，這可通過采用粘合劑或緊固件而實現。第一傳感器1126通過有線或無線連接到控制單元1112。第一傳感器1126通過使用線1130連接。在某些實施方式中，可使用可拆除的連接器。第一傳感器1126可以連接到帶1134的遠側端。止動器1136可用于控制傳感器1126的放置。如果帶1134是固定長度而從插入手柄的端部到界標1128的距離是已知的，則可實現第一傳感器1126的可重復的放置。帶1134可足夠長以使傳感器1126與界標1128對準，與界標1128相鄰，或從界標1128偏移。

在使用中，髓內釘1124放置到骨100內。插入手柄1122可附接到髓內釘1124。探針1129穿過插入手柄1122并進入髓內釘1124內直至止動器1136接合插入手柄1122。在一個具體實施方式內，線1130連接到控制單元1112，且傳感器1126、1120和1132被用控制單元1112校準。探針1129可在校準后移除。如果這樣，第三傳感器1132和/或第四傳感器1139及轉換矩陣可以用于識別第二傳感器1120和接下來的瞄準器1116的相對位置。可選地，用戶可以使用貫穿元件，例如螺釘，以首先鎖定髓內釘的近側端。操作者使用界標識別器1116和第一傳感器1126識別界標1128。例如，在髓內釘固定的情況下，醫生使用界標識別器1116識別隱蔽貫穿洞且鉆通該洞以放置貫穿元件。

圖30示出使用此系統識別界標的第一方法。此方法開始于步驟1210。在步驟1212中，傳感器放在釘內。在步驟1214中，插入手柄連接到釘，且槽口附接到插入手柄。在步驟1216中，控制單元連接到傳感器。在步驟1218中，校準傳感器。在步驟1220中，傳感器與孔對準。在步驟1222中，通過使用控制單元記錄傳感器位置。在步驟1224中，從釘移除傳感器。在步驟1226中，釘植入到骨內。在步驟1228中，使用瞄準器鉆孔。在步驟1230，此方法結束。

圖31示出使用該系統識別界標的第二方法。在步驟1310中，追蹤系統打開。在步驟1312中，髓內釘插入到骨內。在步驟1314中，探針1129使用沿著探針1129長度間隔分布的止動器1136和鎖鍵以預定的位置和取向插入到髓內釘槽道內。在步驟1316中，判定髓內釘是否需要先鎖定近側再鎖遠側。如果是，則在步驟1326中槽口附接到釘。在步驟1328中，計算探針與槽口之間的偏移。換而言之，建立轉換矩陣。備選地，槽口不連接到髓內而是使用安裝在插入手柄里的傳感器計算偏移。在步驟1330中，從釘移除探針。在步驟1334中，釘被近側鎖定。這可以通過使用界標識別器、機械夾具或通過手動操作來實現。在步驟1336中，界標識別器用于瞄準鉆刀。在步驟1338中，為遠側螺釘鉆孔。在步驟1340中，髓內釘被遠側鎖定。另一方面，如果判定是要先鎖定遠側，則在步驟1318中界標識別器和探針用于瞄準鉆頭。在步驟1320中，為遠側螺釘鉆孔。在步驟1322中，髓內釘被遠側鎖定。在步驟1324中，從髓內釘移除探針。在步驟1324中，髓內釘近側鎖定。這可以通過使用界標識別器、機械夾具或通過手動操作來實現。

圖32示出用于測量鉆頭位置深度的系統。該系統1400可包括定子1410和滑塊1412。定子和滑塊1412形成可感應相對移動的電容性陣列。相對彼此以線性關系移動定子1410和滑塊1412引起可被解讀并用于確定行程距離的電壓波動。在某些實施方式中，電子測量電路（未示出）和滑塊1412可安放在界標識別器內部，鉆頭可沿其外表面特別地構造成具有定子1410，使得定子1410和滑塊1412直線非常接近于彼此。鉆頭定子1410的線性移動在接收滑塊1412內感應出電壓，該電壓由電子測量電路解讀作為距離量度。距離量度可發送到控制電路和/或顯示在監視器上。電容性傳感器對濕氣高度敏感，因此某些實施方式可做成防止液體（例如體液）在定子1410和滑塊1412之間通過。o形環或其它類似摩擦閉合形式可被包括在界標識別器內以保持鉆頭基本沒有濕氣。

圖33a和33b示出用于測量鉆頭位置深度的另一系統。該系統1500可包括反射碼盤或帶1510、透鏡1512和編碼器1514.透鏡1512將光聚焦在碼帶1510的棒上。當碼條1510旋轉時，分別由窗和棒造成的光和陰影的交替圖樣落在編碼器1514的光電二極管上。編碼器將該圖樣轉換成表示碼帶線性運動數字輸出。編碼器是從加利福尼亞sanjose的350wtrimbleroad的avagotechnologies獲得的aedr-8300反射光學編碼器。備選地，可采用avagotechnologies的adns-5000單芯片usb基于led的導航系統。編碼器及其支撐電子設備可安裝在界標識別器內部，使其輸入區域朝界標識別器插管內的“窗”定向。可對鉆頭添加標記，例如深色同心環或亮反射環，以提高鉆頭對編碼器的可視性。這些標記也可用于指示測量開始零點。當鉆頭在界標識別器內線性移動時，編碼器測量鉆頭的移動。距離量度可發送到控制單元和/或顯示在監視器上。

圖34示出鉆深測量的另一系統。該系統1600利用線性可變差動變壓器（lvdt）1612。lvdt是一種用于測量線性位移的電變壓器。lvdt1612可包括繞管1610端對端放置的多個螺線管線圈1618，所述管是所示實施方式中的界標識別器。在圖34中，中心線圈是主線圈，外部兩個線圈是次級線圈。圓柱形鐵磁體芯1610，例如鉆頭線管的軸線滑動。交變電流1614被驅動通過主線圈，使在每個次級線圈中感應出電壓，該電壓和它與主線圈的互感成比例。拾取傳感器1616測量輸出電壓的幅度，其與芯所移動的距離（最多到其行程限度）成比例。電壓相表示位移的方向。由于滑動的芯不接觸管的內部，它可無摩擦地移動，使lvdt成為高度可靠的設備。沒有任何滑動或旋轉接觸使得lvdt針對環境被完全密封。距離量度可被發送到控制單元和/或顯示在監視器上。

圖35-37示出插入手柄1700（圖35）和可調整止動器1800（圖37-38）。插入手柄1700桿1710，在端部1712連接到植入物，例如髓內釘（未示出）。插入手柄1700可包括快速接頭1716以附接到槽口、近側瞄準設備或一些其它儀器或裝置。插入手柄可包括頂部1714，所述頂部1714可包括孔和/或調準特征。可調整止動器1800可包括開槽1810、調準部件1812和緊固孔1814。

在圖35-37中，可調整止動器1800可被可移除地附接于插入手柄1700的頂部1714。可調整止動器可與插入手柄1700集成。但在其它實施方式中，可調整止動器可永久性附接于插入手柄1700。調準部件1812配合在頂部的調準特征內，以防止可調整止動器旋轉。緊固件（未示出）可穿過緊固孔1814以將可調整止動器附接于插入手柄1700。帶1034、1134可通過桿1710置于穿過開槽1810，并進入到髓內釘插管內。槽1810可具有匹配帶和/或探針1129的幾何形狀的形狀以幫助其插入或阻止帶旋轉。帶1034、1134或探針1129可以包括標記、刻度或鎖鍵以對于給定髓內釘長指示適當的深度。可調節止動器1800可以包括鎖定裝置（未示出）以將帶1034、1134臨時鎖定在特定的深度。在其簡單形式中，此鎖定裝置可以是摩擦接合帶1034、1134的緊固件。

圖38示出一種校準用于識別界標的系統的方法。為了精確，必須校準。此方法開始于步驟1900，其可包括開啟系統電源。在步驟1910中，探針和界標識別器被從封裝中移除（如果有的話），然后被掃描。槽口也受到掃描。掃描可以包括使用條碼讀取器讀取條碼。掃描導致系統在步驟1912從查找表里取回對應條碼的偏移傳感器數值。該查找表可以是本地的或從網絡上訪問，例如從互聯網上訪問。備選地，探針和界標識別器可以包括序列號或其他唯一標識符，而此唯一標識符用于同查找表一起取回偏移傳感器數值。步驟1914中此偏移傳感器數值存儲在系統的本地存儲器內。在步驟1916中，用戶相對于植入物放置探針并在步驟1916中試圖使用界標識別器追蹤界標。在步驟1918中，判定校準是否正確。如果是，在步驟1920中方法結束。否則，在步驟1912中取回新的偏移數值。

圖39示出組合了界標識別器、場生成器和鉆套的實施方式。手持式界標識別器2016裝納電磁場生成器（未示出），所述電磁場生成器可以包括一個或多個感應線圈或其他元件以形成一個或多個適當的電磁場。此電磁場生成器安裝在耐高壓加熱材料內或上并被封裝于硅樹脂殼體2018內，其易于殺菌，并且其能夠與工具可移除地接合。界標識別器2016內的感應線圈或元件的相對取向和位置可以選擇為優化電磁場的質量和強度及其與傳感器的相互作用之間的平衡，以及識別器2016的重量、尺寸、形狀因素和人體工學。在耐高壓加熱材料內或其上可安裝至少三個感應線圈（未示出）。

在耐高壓加熱材料使得界標識別器2016能被多次殺菌或高壓加熱，而不會使耐高壓加熱材料、內部元件或操作性能惡化。例如，外殼2018包括內體或安裝結構（未示出），線圈和/或其它電磁場生成元件安裝在其上。該內體由不會不利地影響所產生的電磁場、并能承受包括高壓加熱在內的殺菌過程的材料形成。例如，內體中由玻璃加強環氧層壓板，例如nema級g-11玻璃加強環氧層壓板（vetroniteg11）或等同物。內體被由第一材料形成的第一覆蓋物2018a圍繞，所述第一材料例如從minneapolis,mn55441的1100xeniumlanen.的minnesotarubber&plastics獲得的vmq硅樹脂材料#71385c的包覆模（overmolding）。外殼2018還包括第二覆蓋物2018b，所述第二覆蓋物2018b可在外殼2018的外邊緣處提供額外一層保護或絕緣。第二覆蓋物2018b可由第二材料形成，例如從minneapolis,mn55441的1100xeniumlanen.的minnesotarubber&plastics獲得的vmq硅樹脂材料#71385c的包覆模。外殼2018還包括穿過內體并接合一個或多個可附接部件的耦合部件2018c。耦合部件2018c可由聚砜形成，例如gehrppsu聚苯砜ral9005black(solvayradelr-5500)或等同物，并可至少部分由第一覆蓋物2018a覆蓋。

圖39中示出的特定界標識別器2016還可以包括可移除的鉆套附件2020和帶有鋸齒尖2024的鉆套2022，不過如別處所提到的，也可以包括不同的部件和構造。套附件2020和鉆套2022可以形成為單個單元或通過粘合劑或其他本領域技術人員已知的連接手段相互連接的分立單元。出于說明目的，圖39所示的套筒2022是鉆套，但其也可以是更大尺寸的套筒諸如螺釘驅動器套筒或外科醫生選中的其他套筒，或此處公開的其他部件。為了改變套筒或其他部件，外科醫生旋開套筒附件并使用所選擇的其他套筒附件及其對應套筒替換它。

不像圖9中所示的界標識別器18，圖39-40中所描述的界標識別器2016不需要圖9中所示的第二傳感器20，因為全局空間的原點（產生電磁場的區域）可限定在界標識別器2016內。全局空間坐標系統的一個軸線可以是鉆套或其他部件2022的縱向軸線。在這種情況下，全局坐標系的其他兩個軸線可以由垂直于該縱向軸線且相互垂直的平面所限定。將場生成器納入界標識別器2016的好處包括更小尺寸的場生成器，因為其可以裝入到局部工作空間（可包括例如植入物孔的界標的區域，將要瞄準該界標以便放置螺釘），因此需要更小的電磁場。在界標識別器2016與其場生成器被帶到界標、植入物或探針傳感器（未示出）附近時，全局空間和局部工作空間變得相同，或至少在空間上更密切地對應。由于電磁場大小的需求較小，場生成器內的感應線圈會較小，因而減小手持場生成器的尺寸和重量，使其對于手持使用來說更易操作。在界標識別器/場生成器/鉆刀2016區域內提供燈，例如區域2025以提示用戶正在為界標識別器/場生成器/鉆刀2016供電。在圖41中，鉆套2022已被移除，而界標識別器2016已與螺釘驅動器2100接合以將植入物固定到骨頭。如圖41所示，界標識別器2016的外殼2018可包括一個或多個放置手指的凹痕2018d，以使用戶能舒適地將他或她的手放在界標識別器2016周圍。在圖41所示實施方式中，有六個凹痕。另外，外殼2018的外表面的紋理和大小可構造成使用戶能舒適并安全地抓住外殼2018。額外地或備選地，界標識別器2016可附接于工具，例如螺釘驅動器2100的外殼。

容納場生成器的圖39的界標識別器2016的材料選擇可以針對重量以及在多次高壓加熱循環后的穩定性進行優化。任何耐高壓加熱材料都可使用，且此材料優選為非磁或弱磁的以避免或最小化對電磁場的干擾。典型材料包括陶瓷、耐高壓加熱聚合物諸如聚丙烯（pp）、聚丙烯共聚物（ppco）、聚碳酸酯（pc）、聚甲基戊烯（pmp）、聚四氟乙烯（ptfe）樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯（pmma或丙烯酸）、乙烯基四氟乙烯（etfe）、乙烯基氯代三氯乙烯（ectfe）、氟代乙烯丙烯（fep）、聚醚酰亞胺（pei）、過氟烷氧基（pfa）、聚酮（pk）、聚氧化二甲苯（ppo）、聚砜（psf）、聚氯乙烯（pvc）、聚氟化乙二烯（pvdf）、硅樹脂或熱塑性彈性體（tpe），以及本領域技術人員所知的其他耐高壓加熱材料，并包括上述的組合。

圖42示出另一插入手柄2122，可調節止動器1801，探針2129以及位于探針2129的主體2129a內或其上的傳感器2126。插入手柄2122可移除的附接到整形外科植入物，例如髓內釘。探針2129包括線纜2130和連接器2131，用于連接到處理器以便瞄準髓內釘或其他植入物界標。探針2129還包括握把2132，所述握把2132將線纜2130固定到主體2129a以防作用到線纜2130的張力損壞傳感器2126和/或傳感器2126和線纜2130之間的電氣連接。可調節止動器1801和備選止動器1803也圖示于圖43和44中。止動器1801和止動器1803每個包括按鈕起動器1802。止動器1801包括拇指旋輪1806用于旋轉螺栓1807以將止動器1801附接到插入手柄，同時止動器1803包括也連接到螺栓2531的球形夾具1804（圖58）。探針2129可以配備鎖鍵或標記以幫助用戶將探針2129和傳感器2126放到正確的位置。

根據要做的特定手術的方式，系統可能包括不同的止動器，諸如止動器1801、1803。例如，在髓內釘的逆置病例中的手術方式可利用止動器1801，而髓內釘的順置可以宜用止動器1803。其他手術方式可能需要其他變化。

現在看圖45，可調節止動器1803、插入手柄2123和探針2129以附接到髓內釘2125的組裝結構示出。插入手柄2123的遠側部分2124附接到髓內釘2125的近側頭2126。插入手柄2123通過使用套管螺栓（未示出）連接到髓內釘2125。備選地，插入手柄2123可用快速連接裝置或其他附接設備連接到髓內釘2125。

可調節止動器1803附接于插入手柄2123的近側表面2127。可調節止動器1803具有匹配部分，使得當止動器1803連接到插入手柄2123時，止動器1803相對于插入手柄2123在三度的自由度內定位或固定。探針2129插入通過可調節止動器1803的孔1805，通過插入手柄2123的遠側部分2124，通過插管螺栓，并進入髓內釘2125的插管（未示出）。探針2129包括位于遠側端（未示出）附近的傳感器2126（圖42）。傳感器2126（圖42）電連接到包括連接器2131線纜2130，以將信號從傳感器2126（圖42）傳遞到控制單元（未示出）。

圖46以附接于髓內釘2155的組裝結構示出可調節止動器1801、插入手柄2122和探針2129。通過旋轉拇指旋輪1806以將螺栓1807（圖43）擰到插入手柄2122內形成的螺紋接頭（未示出）而將可調節止動器1801安裝于插入手柄2122的近側表面2147。可調節止動器1801具有匹配部分，使得當止動器1803連接到插入手柄2122時，止動器1803相對于插入手柄2122在三度的自由度內定位或固定。插入手柄2122的遠側部分2144附接于髓內釘2155的頭2156。例如，插入手柄2122通過使用插管螺栓（未示出）而連接到髓內釘2125。探針2129插入通過可調節止動器1801的孔1808，通過插入手柄2122的遠側部分2144，通過插管螺栓，并進入髓內釘2155的頭2156。

現參照圖47，示出近側瞄準探針2161和遠側瞄準探針2171。近側瞄準探針2161包括帶體2163和位于帶體2163內或其上的傳感器2165，與帶體2163的參考點r1有預定距離d1。近側瞄準探針2161還包括彩色編碼握把2167，其指示探針2161將被用于瞄準整形外科植入物的近側界標，例如圖46的髓內釘2155，并包括用于將信號從傳感器2165傳送到控制單元（未示出）的線纜2169。遠側瞄準探針2171包括比近側瞄準探針2611的帶體2163更長的帶體2173。在帶體2173內或其上包括傳感器2175，與帶體2173的參考點r2有預定距離d2。遠側瞄準探針2171還包括彩色編碼握把2177，其與握把2167是不同的顏色并指示探針2171將被用于瞄準整形外科植入物的遠側界標，例如圖46的髓內釘2155。還包括線纜2179以將信號從傳感器2175傳遞到控制單元（未示出）。近側瞄準探針2161的帶體2163和/或遠側瞄準探針2171的帶體2173在某些實施方式中可具有矩形的幾何形狀，以幫助帶體置入髓內釘插管時定向。也可采用卵形、方形或圓形幾何形狀。在某些實施方式中，帶體2163和帶體2173可為空心金屬管。在某些實施方式中，取代彩色編碼握把，每個傳感器2165和2175可連接到可編程只讀存儲器（prom）微芯片以存儲校準偏移值，還存儲識別探針是用于近側還是遠側瞄準的標識符。以這種方式，當傳感器2165和2175都連接到處理器，例如圖51的處理器2327時，處理器自動識別預期瞄準類型，并可在顯示設備，例如顯示器2326上顯示這種信息。

帶體2163和帶體2173可包括一個或多個彎曲以偏壓帶體2163和帶體2173的至少一部分抵靠整形外科植入物的插管壁。抵靠插管壁偏壓帶體的一部分增加了傳感器2165和2175相對于界標的可重復性。備選地，探針2161和/或2171可形成為尺寸近似等于打算使用的髓內釘或其它植入物插管的尺寸，使得可重復實現傳感器在插管內正確定位。

參照圖48，并作為圖47所示一對探針的備選，瞄準探針2181可用于瞄準整形外科植入物的遠側和近側界標二者。探針2181是管形，并由非磁性材料，例如不銹鋼制成。探針2181包括帶體2183、位于帶體2183的遠側部分內的第一傳感器2185以及位于帶體2183的近側部分內的第二傳感器2186。第一傳感器2185位于與帶體2183的參考點r3有距離d3的位置，所述參考點可形成為切口或凹陷，第二傳感器2186位于與參考點r3有第二距離d4的位置。

在使用中，第一傳感器2185用于瞄準整形外科植入物的遠側界標，例如髓內釘的遠側鎖孔，而第二傳感器2186用于瞄準整形外科植入物的近側界標，例如整形外科釘的近側鎖孔。在一些實施方式中，探針2181的構造可以與遠側瞄準探針2171（圖47）相似，帶有額外的第二傳感器2186。探針2181還包括握把2187，所述握把可以是彩色編碼以能夠區別于遠側瞄準探針2171，并表示探針2181可以用于瞄準植入物的遠側和近側界標二者。如上面所討論的，傳感器2185和2185每個都能夠連接到存儲用于確定界標識別器，例如界標識別器2016，相對于植入物的界標位置的參考值的prom或其他存儲設備。此prom還存儲使處理器能夠確定收到的信號是由遠側傳感器2185還是由近側傳感器2186產生的標識符。

另一備選探針2191在圖49中示出。探針2191包括外殼2192和卷繞在外殼2192內的可收回/伸出主體2193。位于主體2193內的傳感器2195可定位在第一位置p1以瞄準植入物的近側界標，并可定位在第二位置p2以瞄準植入物的遠側界標。在某些實施方式中，主體2193可形成為凹形金屬條帶，將其從外殼伸展開時傾向于保持為大致直形，但也可卷繞在外殼2192內。例如，主體2193可由分層的、柔性不銹鋼雙穩態彈簧帶組成，當伸直時，在有彈力的金屬帶內產生張力以保持大致直的取向，但當張力釋放時卷繞在外殼2192內。但是，其它類型的材料可用于形成主體，包括彈性塑料或橡膠管或板。另一備選方案是由嵌套的管段形成主體2192，所述管段可在相鄰管段內伸長和縮回。探針2191可包括旋轉編碼器、光學設備或其它測量設備或方法以確定主體2193當前從外殼2192伸出的長度。所確定的長度可用于確定傳感器2195是否位于所需位置，例如第一位置p1或第二位置p2。

現參照圖50，可調節止動器1801安裝到備選的插入手柄2210。插入手柄2210包括與髓內釘2155（也在圖46中示出）的頭2156接合的主體2211。作為例子，插管螺栓（未示出）可用于將插入手柄2210連接到頭2156。插入手柄2210包括用于瞄準髓內釘2155的近側界標，例如近側鎖孔2157的傳感器2213。當插入手柄附接到髓內釘2155時，傳感器2213位于主體2211內或其上，與近側鎖孔2157有預定距離d5。該傳感器可為被動的，或由內部電池（未示出）或外部電源（未示出）電力驅動。傳感器2213可安裝在單件的或與主體2211集成的隔間，例如外部隔間2216內。備選地，傳感器可位于內部隔間2213a中，在圖51示出。插入手柄2210由塑料制成，但也可備選地采用其它材料。

可調節止動器1801用于探針，例如探針2129（圖46），用作瞄準髓內釘2155的遠側界標，例如遠側孔2159（圖51）。如上所述，可調節止動器1801可由螺栓1807（圖43）附接于插入手柄2210，螺栓1807接合螺紋孔2215，螺紋孔2215與插入手柄2210的縱向通孔（未示出）對準，使探針能夠經過插入手柄2210并進入髓內釘2155的插管2155a（圖51）。可調節止動器1801還包括接合主體2211的臂1809以防止可調節止動器1801和插入手柄2210之間旋轉。

盡管未示出，可調節止動器1803（圖45示出）也可用于包括嵌入式傳感器的插入手柄以瞄準植入物的近側界標。

使用時，整形外科植入物，例如髓內釘2155被植入到骨內。插入手柄2210可在植入之前或之后連接到整形外科植入物。之后，界標識別器可用于瞄準整形外科植入物的近側界標。

在有些實施方式中，在近側界標之前先瞄準遠側界標。如前，插入手柄2210可在植入之前或之后連接到整形外科植入物。止動器1801或止動器1803連接到插入手柄2210。探針插入到止動器，穿過插入手柄2210，并進入整形外科植入物，例如髓內釘2155。瞄準遠側界標，在遠側界標內放置貫穿元件以保持整形外科植入物，移除探針，然后瞄準近側界標。

現參照圖51，示出用于瞄準整形外科植入物的隱蔽界標的系統2300。系統2300包括可調節止動器1801、探針2171和組裝并連接到髓內釘2155的插入手柄2210，所述髓內釘2155植入在包括骨折f的骨b內。髓內釘2155包括延伸穿過髓內釘2155并構造成接收鎖定緊固件（未示出）的遠側孔2159。探針2171穿過孔穴或可調節止動器1801，穿過插入手柄2210的插管2210a，并被容納在髓內釘2155的插管2155a內。探針2171容納在止動器1801內，使得傳感器2175位于到遠側孔2159已知的距離。該已知的距離可為從傳感器2175到遠側孔2159或其它界標的范圍從零到大約102毫米。在其它實施方式中，已知的距離范圍可從大約2毫米到大約25毫米，或者從大約3毫米到大約10毫米。在所示實施方式中，該已知的距離是大約5毫米。

系統2300還包括工具，例如包括鉆頭2311的鉆刀2310。界標識別器2016可與鉆刀2310和/或鉆頭2311接合，使得界標識別器2016的位置和取向可用于確定鉆刀2310和/或鉆頭2311的位置和取向。例如，界標識別器2016的外殼可包括與鉆刀2310摩擦配合的皮帶或其它固定機構，以至少臨時將界標識別器2016固定到鉆刀2310。在其它實施方式中，界標識別器2016可與鉆刀2310或其它工具集成。在某些實施方式中，鉆套（未示出）可伸縮以允許用戶抵著患者放置鉆套尖，并使用戶能在縱向上移動鉆頭以鉆削。

瞄準系統2320是可操作的，以對用戶，例如外科醫生提供工具，例如包括鉆頭2311的鉆刀2310相對于遠側孔2159的相對位置的指示。瞄準系統2320包括外殼2321、第一傳感器端口2322、第二傳感器端口2323、場生成器端口2324、顯示設備2325和處理器2327。第一傳感器端口2322構造成容納探針2171的線纜2179的連接器，使得瞄準系統2320接收由傳感器2175產生的信號。第二傳感器端口2323構造成容納線纜2214的連接器，所述線纜2214連接到插入手柄2210的傳感器2213，使得瞄準系統2320接收由傳感器2213產生的信號。場生成器端口2324構造成容納界標識別器2016的線纜2019的連接器，使得瞄準系統2320將信號經線纜2019傳遞以控制界標識別器2016的場生成器的操作。顯示設備2325是可操作的以輸入圖形用戶界面2326的顯示，包括再現鉆刀2310與髓內釘2155的界標，例如遠側孔2159、近側孔2157（圖57）或其它界標的位置和取向相對的位置和取向。

處理器2327是可操作的以從遠側傳感器2175和/或近側傳感器2213接收信號，并根據所接收的（一個或多個）信號確定界標識別器2016相對于髓內釘2155的所選界標的當前位置和取向。例如，從遠側傳感器接收的信號的特征，例如一個或多個感應電流，可被處理器2327利用以確定界標識別器2016到傳感器2175的距離，以及由界標識別器2016產生的場的磁矩的取向。例如，傳感器2175可傳遞表示電流值的信號和表示多個感應線圈的哪一個產生該相關電流值的標識符。處理器可將所接收的電流值與相關于每個感應線圈的參考值比較，以確定接收值和參考值之間的差。參考值可以是感應電流的值，其與界標識別器2016的參考場生成信號、參考位置和參考取向有關。處理器基于界標識別器2016產生的磁場和參考場之間的確定的差，利用所確定的接收和參考值之間的差以確定界標識別器2016到參考位置和取向的位置和取向。基于界標識別器2016的位置和取向和參考位置和取向的差，界標識別器2016相對于傳感器2175的當前位置和取向可由處理器2327確定。

界標識別器2016相對于傳感器2175的當前距離和取向被處理器2327利用以確定界標識別器2016到遠側孔2159的當前距離和所產生的磁場的磁矩相對于遠側孔2159的中心貫穿軸線的當前相對取向。例如，處理器2327基于遠側孔2159相對于遠側傳感器2175的已知位置和取向，確定界標識別器2016相對于遠側孔2159的當前距離和相對取向。處理器還基于鉆刀3210和鉆頭2311相對于界標識別器2016的已知位置和取向以及由界標識別器2016產生的場的磁矩來確定包括鉆頭2311在內的鉆刀2310離遠側孔2159的當前位置，以及鉆刀2310和鉆頭2311相對于遠側孔2159的中心貫穿軸線的當前取向。在界標識別器2016的情況下，鉆頭2311的縱軸與由界標識別器2016產生的磁場磁矩同軸。

圖形用戶界面2326由處理器基于鉆刀2310和鉆頭2311相對于遠側孔2159所確定的當前位置和取向或基于另一工具相對于另一界標的當前位置和取向而生成。圖形用戶界面2326包括第一部分2326a，所述第一部分2326a包括表示髓內釘2155的髓內釘圖像2155b，還包括表示遠側孔2159的遠側孔圖像2159a。圖形用戶界面2326的第一部分2326a還包括取向指示2330，所述指示2330包括第一圓2331、第二圓2333和線2335，所述線2335穿過第一圓2331和第二圓2333的每一個的圓心。線2335向用戶提供鉆頭2311相對于遠側孔2159的中心貫穿軸線的當前取向。特別是，當第一圓2331和第二圓2333都完全位于遠側孔圖像2159a內時，則鉆頭2311的縱軸和遠側孔2159的中心貫穿軸線共軸，如圖51所示。圖形用戶界面2326還包括第二部分2326b，所述第二部分2326b包括髓內釘圖像2155b和鉆頭圖像2331b。鉆頭2311相對于髓內釘2155的當前位置和取向圖示在圖形用戶界面2326的第二部分2326b內。

在使用中，探針2155、插入手柄2210、可調節止動器1801，界標識別器2016、鉆刀2310和鉆頭2311中，如果一個或多個部件未消毒的話，可對其消毒，例如使用高壓加熱法。當消毒時，探針2155與瞄準系統2320的第一傳感器端口2322連接且插入手柄2210與瞄準系統2320的第二傳感器端口2323連接。處理器2327檢測遠側傳感器2175與近側傳感器2213的連接并能夠可選地產生探針2155與插入手柄2210的適當（或不適當）連接的指示和/或遠側傳感器2175與近側傳感器2213的適當（或不適當）操作的指示的顯示。類似地，界標識別器2016與場生成器端口2324連接，且處理器能夠檢測界標識別器2016的連接并產生界標識別器2016的適當（或不適當）連接和/或界標識別器2016的場生成器的適當（或不適當）操作的顯示。傳感器2175連接到可編程只讀存儲器（prom）微芯片，所述微芯片存儲校準值并還存儲將傳感器2175識別為遠側瞄準傳感器的標識符。當此傳感器連接到處理器2327時，處理器2327自動識別打算瞄準的類型并可在所識別類型傳感器所連接的圖形用戶界面2326上顯示出指示。

插入手柄2210與髓內釘2155接合且可調節止動器1801與插入手柄2210接合。然后探針2155插入可調節1801內并定位于所需的位置。操縱按鈕1802使探針2155受到調節，放開按鈕1802將探針2155夾持在所需位置。例如，探針2155可以插入至參考標識相對于可調節止動器1801的參考點準確定位，所述參考標識例如探針2155的印刷標記或鎖鍵或其他結構。探針2155的定位將遠側傳感器2175相對于遠側孔2159設置在正確的位置。

選擇鉆套2022并將其與界標識別器2016的鉆套附件2020接合。例如，選擇短鉆套和長鉆套之一。選擇的指示例如通過與圖形用戶界面2326的菜單2326c交互而被輸入到瞄準系統2320。另外，將特定的髓內釘2155、插入手柄2210、可調節止動器1801和/或探針2171的指示輸入瞄準系統2320，如果沒有被瞄準系統2320自動識別的話，和/或確認特定的髓內釘2155、插入手柄2210、可調節止動器1801和/或探針2171。

在植入髓內釘2155之前，通過將界標識別器2016直接放在髓內釘2155的遠側孔2159上方來檢查瞄準系統2320的精度，這可通過將鉆套2022的尖2024插入在遠側孔2159內而實現。如果第二圓2333顯示在遠側孔圖像2159a內，并且如果線2335的取向相應于鉆套2022的取向，則瞄準系統2320是精確的。如果瞄準系統不精確，檢查所選部件的輸入指示和/或探針2171的位置。如果未發現錯誤，則重新校準瞄準系統2320，如下參照圖52所示。

當部件被如上面所述組裝及檢查時，髓內釘2155植入骨b內。當在髓內釘2155位于所需位置時，鉆套2022的末端2024放在遠側孔2159上方。當界標識別器2016接近傳感器2175時，傳感器2175所產生的信號由處理器2327接收，且一個或多個信號特征，諸如電流值和標識符被處理器用于判斷要處理的遠側瞄準，及瞄準系統2320進入遠側瞄準模式。在遠側瞄準模式下，相對于隱藏于骨b內的遠側孔2159放置末端2024由用戶通過參照圖形用戶界面2326而實現，并在第一圓2331和第二圓2333位于遠側孔圖像2159a內時得到確認。

在遠側孔2159的位置上在皮膚中做出切口。然后鉆套插入到該切口內下行到骨b。然后界標識別器2016由用戶操作以將第一圓2331和第二圓2333都完全放置在遠側孔圖像2159a內，并在保持界標識別器2016的位置和取向的同時，將鉆頭2311插入穿過鉆套2022，并且用戶鉆孔穿過骨b，穿過遠側孔2159，到骨b的遠邊上的外層。可由用戶通過參考第二部分2326b，或通過將鉆頭2311上包括的一個或多個參考標記與界標識別器2016的參考部分相比較而實現所需的鉆深。

然后移除鉆頭2311并將鎖定緊固件（未示出）通過鉆套2022與骨b和遠側孔2159接合，再次將第一圓2331和第二圓2333保持在遠側孔圖像2159a內。鎖定緊固件的所需插入深度可由用戶通過參考圖像用戶界面2326的第二部分2326b，或通過將緊固件驅動工具（未示出）上的參考標記與界標識別器2016的參考部分比較而實現。

除了將鎖定緊固件與遠側孔2159接合以外，瞄準系統2320還可用于瞄準髓內釘2155的近側界標。例如，在將鎖定緊固件與遠側孔2159和骨b接合之前或之后，用戶可從菜單2326c中選擇傳感器2213，或在傳感器2213的預定距離內移動界標識別器2016，使得瞄準系統2320進入近側瞄準模式，并輸出鉆刀和/或鉆頭相對于髓內釘2155的近側界標，例如近側孔2157（圖50）的相對位置和取向的顯示。然后用戶可將緊固件或其它工具或植入物與近側界標接合，其方式與以上關于鉆通遠側孔2159和/或將鎖定緊固件與遠側孔2159接合所述的方式類似。

如上面提到的，可以使用瞄準系統2320和傳感器2213在瞄準例如遠側孔2159這樣的遠側界標之前或之后瞄準近側界標。特別是，可以在探針2171插入到可調節止動器1801、插入手柄2210和/或髓內釘2155之前瞄準近側界標。也可以在移除探針2171之后，或當探針插入可調節止動器1801、插入手柄2210和/或髓內釘2155的同時瞄準近側界標。例如，如上面所述，探針2171可以插入貫穿髓內釘2155的一部分，所述髓內釘2155不妨礙鉆頭2311或緊固器與近側孔或其他近側界標的接合。另外，如果探針2171插入到插管2155a內且近側孔也穿過插管2155a，插管2155a可以足夠大以同時容下緊固器或鉆頭2311和探針2171兩者。例如，探針2171可以做成能夠放在鉆頭2311和限定出插管2155a的髓內釘2155內壁之間的縫隙內的尺寸。類似地，具有遠側傳感器2185和近側傳感器2186二者的探針2181（圖48）可以插入插管2155a內并且髓內釘2155的遠側和近側界標都可在不移除或調節探針2181的情況下瞄準。

備選地，髓內釘2155的近側界標可以使用瞄準系統2320以及探針2171的傳感器2175或探針2161的傳感器2165（圖47）瞄準。例如，將鎖定緊固器與遠側孔2159接合后，探針2171可以使用可調節止動器1801調節以將傳感器2175相對于髓內釘的（一個或多個）近側界標固定到預定位置。然后菜單2326c可被用于選擇近側瞄準模式使瞄準系統2320可操作以顯示鉆刀2310和/或鉆頭2311（或其它工具或植入物）相對于近側界標的位置和取向。類似地，且特別是不需要有一部分探針2171從可調節止動器1801延伸一段距離的情況下，探針2161可以連接到瞄準系統2320并插入在可調節止動器1801內使傳感器2165處于相對于髓內釘2155的一個或多個近側界標已知的位置。在任一種情況下，然后髓內釘的一個或多個近側界標可以使用瞄準系統2320如上所述地進行瞄準。在其它實施方式中，可以使用探針2171或探針2161在遠側孔2159之前瞄準（一個或多個）近側界標。

現在參照圖52，校準構件2340附接到界標識別器2016和髓內釘2155以用于校準瞄準系統2320。例如，如果在將髓內釘2155插入之前檢查瞄準系統2320的精度并且出現錯誤，瞄準系統2320可以重新校準。在使用中，校準構件2340與界標識別器2016接合。然后末端2341被插入遠側孔2159內直至校準構件2340的參考部分（未示出）鄰接髓內釘2155。然后瞄準系統2320的重新校準可通過與圖形用戶界面2326的菜單2326c交互而實現。例如，可以從菜單2326c選擇“重校準”選項，其使瞄準系統2320向界標識別器2016的場生成器傳遞驅動信號并將從探針2171的傳感器2175收到的任何電流值存儲為參考值。圖形用戶界面2326可以顯示瞄準系統2320重校準成功的指示。

現在參照圖53-57，可調節止動器1801的細節被示出。可調節止動器1801包括外殼2401，所述外殼2401包括夾持構件槽2402。夾持構件2411被裝在夾持構件槽2402內并受到彈簧2413偏壓。夾持構件2411由銷釘2415保持在外殼2401內。夾持構件2411還包括致動槽2417、連接孔2418和探針孔2419。

按鈕1802包括致動桿2421和致動槽2423。致動桿2421容納在外殼2401的孔2405內并由彈簧2425偏壓而抵抗插到外殼內。組裝時，致動桿2421裝在夾持構件2411的致動槽2417內并由致動槽2423內的連接銷釘2427保持在外殼2401內，所述連接銷釘2427穿過外殼2401的開口2403并穿過夾持構件2411的連接孔2418插入到致動桿2421的致動槽2423內。在使用中，當按鈕1802逆著彈簧2525的偏壓受壓時，連接銷釘2427在致動槽2423內移動，其逆著彈簧2413推夾持構件2411以使探針能夠插入到孔洞1808內并穿過探針孔2419。當探針插入且按鈕1802松開時，彈簧2413和2425導致夾持構件2411抵住探針以保持探針在孔洞1808內的位置。

拇指旋輪1806被裝在外殼2401的拇指旋輪槽2407內而螺栓1807穿過外殼2401的螺栓孔2409擰到拇指旋輪1806的螺紋孔2431內。螺栓1807擰到螺栓孔2431內之后，銷釘2433貫穿插入拇指旋輪1806的孔2435（圖56）并進到螺栓1807的槽2437（圖56）內以保持螺栓1807與拇指旋輪1806接合。

現在看圖58-62，可調節止動器1803的細節被示出。可調節止動器1803包括外殼2501，所述外殼2501包括夾持構件槽2502。夾持構件2511被裝在夾持構件槽2502內并受到彈簧2513偏壓。夾持構件2511由銷釘2515保持在外殼2501內。夾持構件2511還包括致動槽2517、連接孔2518和探針孔2519。

按鈕1802包括致動桿2421和致動槽2423。致動桿2421容納在外殼2401的孔2405內并由彈簧2525偏壓而抵抗插到外殼內。組裝時，致動桿2421裝在夾持構件2511的致動槽2517內并由致動槽2423內的連接銷釘2527保持在外殼2501內，所述連接銷釘2527穿過外殼2401的開口2503并穿過夾持構件2511的連接孔2418插入到致動桿2421的致動槽2423內。在使用中，當按鈕1802逆著彈簧2525的偏壓受壓時，連接銷釘2527在致動槽2423內移動，其逆著彈簧2513推夾持構件2511以使探針能夠插入到孔洞1805內并穿過探針孔2519。當探針插入且按鈕1802松開時，彈簧2513和2525導致夾持構件2511抵住探針以保持探針在孔洞1805內的位置。

夾持握把1804的螺紋螺栓2531擰到外殼2501的螺栓孔2509內以將可調節止動器1803固定到插入手柄。

系統校準可以在制造期間、配送后，或在即將植入植入物前完成。校準步驟與計算機輔助手術中的對準相似。需要校準可能出于不同的原因。例如，需要傳感器校準可能是校正制造公差。系統可能是基于計算機輔助設計模式而設計，而校準用于將傳感器相對于彼此精準地放置。處理器和控制單元可以包括生成x、y、z、俯仰、偏航和滾轉偏移值的軟件以將傳感器設置在全局坐標系或簡單地相對于彼此放置。系統可以在制造期間被制造和校準并被分配唯一標識符，例如序列號、色標、條碼或rfid標記。如果系統需要重新校準，唯一標識符可以用于從本地或在網絡上獲取偏移值。另外，唯一標識符可用于獲取其他數據，諸如髓內釘的尺寸或髓內釘和/或探針的長度。

用于識別界標的系統可以用于瞄準所植入髓內釘的隱蔽螺釘孔以外的其他目的。這包括但不限于瞄準阻擋螺釘（blockingscrew）以及對準引導銷。在一個過程中，阻擋（poller）螺釘可在釘或桿外部并相切于釘或桿直接插入到骨內。目標在屏幕上被顯示為釘相對側上的兩條線，例如前-后或中心-側邊，并與釘偏移一距離，例如，2.5mm。外科醫生將界標識別器與由他或她希望放置鎖定螺釘的解剖學側所確定的線之一對準。其他符號或標志，例如點、舷窗或其組合可用作屏幕上顯示的目標。為此，可插入髓腔內的且具有一個或多個傳感器的設備可用作瞄準阻擋螺釘的裝置，包括但不限于探針、漸縮器（reducer）或錐子。所示用于識別界標的系統還可用于在a-p和m-l兩個平面對準或定中引導銷，以將方頭螺釘放在股骨釘的近側部。該系統的一個示范實施方式可包括以相對于插入手柄和/或鉆刀導引器和/或對準夾具已知取向和位置并在其內的傳感器，其可移除地附接于股骨釘的近側部。

雖然圖1示出用于將第一傳感器固定到植入物的凹座，但也可以使用其他結構和/或方法將這些零件固定在一起。例如，如圖42中所示，可以使用變長度的探針將第一傳感器放置到適當的位置。可以使用圖41-42的可調節止動器1801、1803將傳感器2126精確地定位在植入物30上。

雖然已經闡明了僅僅某些實施方式，但通過以上描述，本領域技術人員將會明白備選方案和變型。這些和其他備選方法被認為是等同物并在本公開和所附權利要求的精神和范圍內。