[发明专利]使用捕获的关节运动信息的植入规划有效

专利信息
申请号: 200780052634.X 申请日: 2007-12-21
公开(公告)号: CN101711127A 公开(公告)日: 2010-05-19
发明(设计)人: L·阿拉塔;A·莫泽斯;J·奥托;R·圣沃瑞斯 申请(专利权)人: 玛口外科股份有限公司
主分类号: A61B9/00 分类号: A61B9/00
代理公司: 上海专利商标事务所有限公司 31100 代理人: 陶家蓉
地址: 美国佛*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 使用 捕获 关节 运动 信息 植入 规划
【说明书】:

背景技术

技术领域

本申请涉及一种包括计算机程序产品的外科计算机系统,以及使用捕获的关节运动信 息用于植入规划的方法。

相关领域描述

矫形关节置换术可包括膝、髋或其它关节(例如,肩、肘、腕、髁、指等等)的成形 术。例如,传统的全膝关节成形术包括通常在大约6到12英寸范围内的长切口以暴露关节 用于骨制备和植入物元件的植入。切割的侵入特性导致了患者过长的恢复时间。微创手术 (MIS)减少全膝置换手术的切口长度到大约4到6英寸的范围。然而,较小的切口尺寸削 弱了外科医生观察并得到关节解剖结构的能力。因此,评估合适的植入位置以及重塑骨形 的复杂性增加,并且正确放置植入物可能更加困难。植入物的不正确放置可导致关节运动 范围的减少、冲击以及后来的脱臼。例如,全髋置换带来的一个问题为例如由冲击引起的 股骨植入物从髋臼杯植入物中脱出,该冲击相应地可由不正确地将髋臼杯植入物放置到骨 盆中引起。

MIS与传统矫形外科方法共有的另一个缺点在于:这些方法不能使外科医生以协作的 方式提高自身的外科技能。例如,一些用于关节置换的传统技术包括自主机械手系统来协 助外科医生。但这种系统通常主要服务于改进骨加工,其通过用高速磨钻执行自动切割或 通过移动钻导引架就位,并在外科医生插入切割工具经过导引架时保持该钻导引架的位置。 尽管这种系统能够为改进植入物安装和放置进行精确的骨切除,它们自动地行动(而不是 与外科医生协同行动)并从而需要外科医生放弃某种程度机械手的控制。

其它传统机械系统包括与外科医生相互交互配合的机械手。传统交互式机械手系统的 一个缺点在于:这些系统缺乏适应手术规划以及为动态术中环境实时导航的能力。例如, 在此结合其全部内容作为参考的美国专利号7,035716公开了一种交互式机械手系统,该系 统中编程设置有三维的虚拟限界区域,患者被配准到该区域内。该交互式机械手系统要求 相关的解剖结构被严格限制且该机械手系统固定到大体位置上从而对术中实况缺少实时的 适应性。此外,臂件的三自由度构造以及外科医生利用力手柄来操控臂件的需求导致了机 械手系统的灵活性和灵巧性有限,使得机械手系统不适用于诸如术中植入规划的某些MIS 应用场合。

植入规划的一个重要方面涉及个体解剖结构的变化。解剖结构变化导致不存在为所有 的患者提供最优解决方案的单一植入设计或植入元件定向。外科医生使用一些用于植入规 划的传统术中定位装置对应于患者的径向和冠状平面来对齐髋臼植入物,假设患者的骨盆 和躯干以已知的方向对齐并且不考虑患者解剖结构的个体差异或在手术室台上的骨盆位 置。编辑B.F.Morrey,“Reconstructive Surgery of the Joints”,章节Joint Replacement Arthroplasty,页码605-608,Churchill Livingston,1996。基于这种传统类型装置的植入规 划可导致在期望的和实际的植入物放置之间巨大的差异,有可能导致关节活动范围的减小、 冲击以及脱臼。

已经作了几种尝试为髋关节植入物更精确地制备髋臼区域。由DiGioia等人提交的并 且因而结合其全部内容在此作为参考的美国专利号5,880,976;5,995738;6,002859;以及 6,205,411致力于在多个测试位置、包括期望的关节运动范围上执行包含植入物模型的关节 的运动的生物力学模拟。尽管DiGioia的专利描述的系统在制备接受植入物的髋臼区域的 过程中可提供潜力来增加精确性和坚固性,该系统的缺点在于关节的运动只是模拟的。实 际植入结果的精确性和坚固性依赖于模拟的关节运动相对于实际的关节运动有多接近。此 外,模拟的关节运动并不能被看做就是具有个体差异的关节的实际运动。

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