[发明专利]用于矫形手术的患者特定器械（PSI）以及利用X射线来制作其的系统和方法

说明书

描述了形成在膝部更换手术中使用的患者特定器械(PSI)的方法，包括：执行骨的至少两次X射线扫描，每次所述X射线扫描取自不同角位置；仅基于所述X射线扫描来生成骨的数字骨模型；基于数字骨模型来规划PSI，包括确定PSI上的适于抵接骨的表面的一个或多个锚定点的位置，所确定的锚定点的位置布置在PSI上对应于由X射线扫描生成的数字骨模型上的期望高精度区域的位置处。期望高精度区域包括在X射线扫描的至少一角位置上的至少外周骨轮廓。还描述了一套这样的PSI器械。

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年9月25日提交的美国专利申请No.61/882,410的优先权，该申请全文内容通过引用方式合并于此。

技术领域

本公开总体上涉及用于矫形手术应用的患者特定器械(PSI)，并且更具体地涉及基于由X射线产生的患者特定骨模型来形成的PSI设备和/或植入物。

背景技术

持续地寻求在患者特定器械和/或植入物(PSI)的设计、形成和使用方面的改进。PSI设备有针对性的设计以适合特定的患者解剖结构。在矫形手术应用的背景下，最常见的是通过首先基于由患者解剖结构的磁共振成像 (MRI)扫描产生的图像生成具体患者的骨的数字骨模型来实现。MRI扫描最常使用，因为它们提供患者解剖结构特征的精确成像，包括骨、软骨和其它软组织，这使得能够形成精确的患者特定数字骨模型。该骨模型随后能够用于形成PSI设备。

发明内容

根据本发明的一个总的方面，提供形成在膝部更换手术中使用的患者特定器械的方法，所述方法包括：执行一个或多个骨的至少两次X射线扫描，每次X射线扫描取自不同的角位置；仅基于X射线扫描来生成所述一个或多个骨的数字骨模型；基于数字骨模型来规划患者特定器械，包括确定患者特定器械上适于抵接所述一个或多个骨的表面的一个或多个锚定点的位置，所确定的一个或多个锚定点的位置布置在患者特定器械上、对应于由X射线扫描生成的数字骨模型上的期望高精度区域，所述期望高精度区域包括在至少一个所述角位置上的至少外周骨轮廓；以及制作其上具有所述一个或多个锚定点的患者特定器械。

根据本发明的另一总的方面，提供一种用于在矫形膝部更换手术期间将切除用切割块定位在骨上的患者特定器械，患者特定器械基于仅利用取自不同角位置的至少两次X射线扫描生成的数字骨模型来形成，患者特定器械包括：主体，其具有贯通其中的一对导钉孔，所述导钉孔适于接收用于将切除用切割块紧固到骨上的骨钉；以及主体上的适于抵接骨的一个或多个表面的一个或多个锚定元件，锚定元件布置在患者特定器械的主体上、在至少一次X射线扫描中覆盖该骨的外周骨轮廓的位置上，所述位置和外周骨轮廓对应于由二维X射线扫描生成的数字骨模型上的期望高精度区域。

根据本发明的另一总的方面，提供一种骨钉定位方法，用于在矫形膝部更换手术期间将切除用切割块安装在骨上，所述方法包括：

获得取自不同角位置的至少两次骨X射线扫描，以及仅基于所述X射线扫描来获得骨的数字骨模型；使用基于数字骨模型设计的患者特定器械，患者特定器械上具有抵接骨的表面的一个或多个锚定点，所述锚定点在患者特定器械上布置在对应于由X射线扫描生成的数字骨模型上的期望高精度区域的位置，所述期望高精度区域包括在至少一个所述角位置上的至少外周骨轮廓；通过使锚定点抵接骨来使患者特定器械与该骨接合；在内翻-外翻，屈曲-伸展和旋转中的至少一个方面对患者特定器械进行角调节，从而将患者特定器械定位在预定位置和方位；以及将骨钉穿过延伸贯通患者特定器械的主体的对应钉孔。

附图说明

图1是根据本公开的示出了用于形成执行全膝部更换(TKR)手术的患者特定器械(PSI)的方法的流程图。

图2是在TKR手术期间基于胫骨的X射线生成的且用于执行胫骨切除的PSI胫骨导钉件的前视立体图。

图3是图2的PSI胫骨导钉件的后视立体图。