[发明专利]先进的骨标记和定制植入件

说明书

优先权

本申请要求美国临时专利申请No.61/362456的优先权，该美国临时专利申请No.61/362456的申请日为2010年7月8日，标题为“Advanced Bone Marker and Custom Implants”，该文献的整个内容被本文参引。

技术领域

本发明涉及骨折的治疗，包括在植入件或骨移植处理过程中使用标记，特别是，本发明涉及使用一个或多个骨标记来精确地进行虚拟切除术，从而能够选择骨的最适合替代部分，且尺寸和形状设置成与由骨的切除部分留下的空腔的边缘精确配合。

背景技术

骨移植是以人造、自然或合成的替代件来代替失去的骨的外科手术处理过程。骨移植可以用于修复复杂的、对病人有较大健康危害的、或者不能合适治愈的骨折。骨的受损或骨折部分可以除去，并以替代件来代替，该替代件的尺寸和形状设置成与骨的除去部分相应。不过，使得替代骨合适装配成与切除部分匹配将非常困难和耗费时间。外科医生或其它医护专业人员例如通过锉掉替代骨以便与骨的切除部分尽可能紧密地匹配而进行视觉调节。不过，视觉调节通常不可避免地不可靠和不精确。

发明内容

本发明涉及一种用于代替在活体中的目标骨的一部分的系统和方法，包括以下步骤：相对于要代替的目标骨的切除部分在合适位置处将一个或多个第一标记附接在目标骨上；使用目标骨的三维表示和由一个或多个第一标记确定的三维第一参考坐标系作为参考来进行切除部分的虚拟切除，虚拟切除构成切除部分的三维表示和目标骨的剩余部分的三维表示，该剩余部分的三维表示包括切割边缘。随后，提供切除部分的虚拟图形，用于代替切除部分的植入件或移植部分通过该虚拟图形来获得，并进行目标骨的切除。最后，使得植入件或移植部分与目标骨连接。

在本发明的示例实施例中，先前构成的切除部分的三维表示用作切除部分的虚拟图形。当目标骨的切除部分没有损坏，而是例如受到骨质疏松症的影响时，病人自身的目标骨的三维表示可以用于提供虚拟图形，该虚拟图形用于制造植入件或移植部分。

在还一示例实施例中，提供切除部分的虚拟图形的步骤进行如下：

获得病人的对侧骨（即目标骨的相对侧）的镜像三维表示（当骨健康或者以其它方式适合相关方面时），其中，病人的对侧骨的三维表示包括一个或多个先前附接的第二标记，该第二标记确定了三维第二参考坐标系，或者一个或多个第二标记虚拟定位在病人的对侧骨的三维表示中；

使得病人的对侧骨的镜像三维表示与最适合虚拟骨的三维表示对齐；以及

将在剩余目标骨的三维表示中的切割边缘从第一参考坐标系转换至第二参考坐标系。

在另一示例实施例中，提供切除部分的虚拟图形的步骤进行如下：

d1）从在数字医学图书馆中提供的多个虚拟骨中选择最适合的虚拟骨的三维表示，其中，最适合的虚拟骨的三维表示与目标骨的三维表示最接近地匹配，最适合虚拟骨的三维表示包括确定三维第二参考坐标系的一个或多个在先附接的第二标记，或者一个或多个第二标记虚拟定位在最合适虚拟骨的选定三维表示中；

d2）使得目标骨的三维表示和最适合虚拟骨的三维表示对齐；以及

d3）将剩余目标骨的三维表示处的切割边缘从第一参考坐标系转换至第二参考坐标系。

在还一示例实施例中，最适合虚拟骨的三维表示是从包含在数字医学图书馆中的多个供体骨中选择的最适合供体骨的三维表示。通过对选定供体骨的三维形状与目标骨的医学表示进行比较而选择最适合的供体骨。

在还一示例实施例中，获得移植部分的步骤这样进行，即通过使得移植部分利用转换至由一个或多个第二标记确定的第二参考坐标系的切割边缘而从最适合供体骨中切除。

在另一示例实施例中，获得植入件的步骤这样进行，即通过使用最适合虚拟骨的三维表示作为图形来制造植入件。制造装置的控制可以受到使用包括第二参考坐标系的第二组数字数据的影响。包含在骨数据库中的最适合虚拟骨的三维表示或者镜像对侧骨的三维表示可以使用第二组数字数据来确定。合适的制造方法是快速样机成形（平版层制造，例如立体平版印刷，选择激光烧结、熔融沉积建模）或者注射模制。

在另一示例实施例中，该方法在获得植入件或移植部分的步骤之前还包括提供骨板的步骤。该骨板包括要固定至剩余目标骨上的至少两个板孔的近侧结构和要固定在植入件或移植部分上的至少两个板孔的远侧结构。

在还一示例实施例中，该方法在获得植入件或移植部分的步骤之前还包括以下步骤：在外科手术计划处理过程中将骨板的三维表示定位在目标骨的三维表示上的合适位置中。