[发明专利]用于优化植入物与解剖学的配合的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是要求于2011年7月20日提交的美国临时申请No. 61/509,928和于2011年7月26日提交的美国临时申请No. 61/511,713的优先权的PCT国际申请。通过引用将每个申请的公开内容整体并入。

有关联邦政府赞助的研究或开发的声明

不适用。

附录

不适用。

本发明的背景技术

对于诸如膝关节成形术（在该膝关节成形术中，膝关节的关节联接表面被切除并被以植入物替代）等的关节成形术过程的常见问题是植入物常常未最佳覆盖患者的解剖学的已切除表面。典型的植入物装置仅提供几个尺寸选项，并且，已知因人而异的骨和其它解剖形态的变化性，对于特定患者的最接近尺寸将常产生植入物的外周边或悬于已切除表面之上和/或不完全地覆盖已切除表面的部分。任何一种情形都不是所期望的并且有时可能导致一些问题，诸如软组织刺激或功能性损害。

很多次在全膝关节成形术(TKA)中，差的术后患者后果不是由拙劣设计的假体引起的。相反，问题可能常常源于设计良好的假体被相对于试图获得最好解剖配合的患者的自然解剖学，安装在非最佳生物力学位置中。换句话说，甚至在设计良好的膝假体的情况下，如果所述假体是未对准的或者如果假体在不考虑假体定向的生物力学效果的情况下被安装，则由于疼痛或异常穿戴而导致的修正膝外科手术的概率也可能是高的。

在全膝关节成形术(TKA)中，外科医生可以通过测量远侧股骨从前冠状平面到后冠状平面的A-P宽度来确定股骨膝植入物组件的尺寸。完成对骨定尺寸以确定尺寸最接近的股骨组件，而无需对前股骨皮层切口。由于股骨组件在特定矫形产品组合内的尺寸之间的A-P宽宽中的显著间隙，植入物的生物力学配合、感觉及功能分别被以用于三种不同技术的三种不同方式妥协。

首先，如果外科医生决定使用后参考技术，则股骨组件植入物的前凸缘将落在根据植入物的前-后尺寸它可以在的地方。在许多情况下，患者的骨尺寸落在由矫形产品提供所规定的尺寸之间。虽然提供了较好的骨覆盖，但是与后参考技术一起使用较大尺寸的植入物能由于在膝盖骨上的增加的力而导致膝盖骨填充、支持带（retinacular）拉伸、髌股韧带拉伸、四头肌和髌腱过拉伸、四低效率以及前膝疼痛。相反地，与后参考技术一起使用较小尺寸的植入物可能引起疏松四头肌和髌股韧带、膝盖骨半脱位、差膝盖骨轨迹以及膝关节不稳定/松弛。

第二，如果外科医生决定使用前参考技术，则股骨组件(一个或多个)的一个或多个后髁将落在根据它们的尺寸和几何结构它们可以在的地方。在许多情况下，患者的骨尺寸落在由矫形产品提供所规定的尺寸之间。虽然提供较好的骨覆盖，但是与前参考技术一起使用较大尺寸的植入物能够导致增加的侧副韧带拉紧、屈曲中的紧接合、减少的运动范围、以及所增加的损伤诸如ACL和PCL等软组织的风险。相反地，与前参考技术一起使用的较小尺寸的植入物在较厚的胫骨插入物被用来补偿在屈曲中的松弛的情况下，则可能引起深屈曲中的关节松弛、疏松侧副韧带以及伪膝盖骨高位(baja)。

第三，虽然不常这样做，但如果外科医生决定采取中间路线的技术(即，在前参考与后参考之间的某处任意参考)，则可能存在前述缺点的组合，或者可能存在比纯粹地基于解剖配合和非动力手术内韧带平衡所选择的位置更理想的植入物位置。

模拟在活体内功能活动的软件程序(例如，LifeMOD/KneeSIM，加利福尼亚州圣克莱门特的LifeModeler有限公司的产品)已被用于评估植入物设计的性能的目的。这样的程序使用三维的、面向动力学的、基于物理学进行建模的方法学。虽然这些程序过去已被用来设计植入物几何结构，但是现有技术尚未利用这样的软件来微调植入物的解剖放置或定尺寸(即，标准和定制)以便它们满足并且超过个体患者的需要。于2011年12月13日颁发给Otto等人的美国专利 No. 8,078,440公开了一种在植入假体的准备中将这样的软件程序用于术前表征个体的生物力学功能的系统和方法。美国专利No. 8,078,440通过引用整体地结合在本文中。

发明内容