[发明专利]用于骨科分析和治疗设计的系统和方法

说明书

本发明涵盖用于改进用于骨科疾病的治疗计划的效率的系统和方法。本发明提供了多种分析工具。一个这样的分析工具允许使用相关骨科结构的定量测量以及与患者相关的信息来设计个性化治疗计划，其中该定量测量从使用所述结构的射线照相图像构建的骨科结构的3D模型中获得。另一个分析工具允许基于患者的测量设计个性化植入物模型。可以通过使用另一个分析工具基于生物力学分析来评估个性化治疗计划和植入物模型。该系统可以使用评估结果来修改和改善治疗计划和植入物模型。一个构建工具可以被用来通过例如3D打印来构建植入物模型。该系统还具有为治疗计划生成报告的能力。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2015年1月23日在美国专利商标局(USPTO)提交的美国临时专利申请No.62107296的优先权。

背景技术

无论是对于外科手术治疗还是对于非外科手术治疗，骨科治疗都需要大量的治疗前计划。在此公开的发明通过考虑到了每个个体患者的骨科轮廓和其他相关信息的个性化步骤来使精确的治疗计划过程自动化。它为内科医师提供一套包括所有的解决方案。已经使用来自不同来源的患者信息结合3D打印实施了该发明，以促进患者/内科医师教育和理解，以及为了更好的患者护理提供精确的治疗解决方案。为了最佳的临床工作流程，该系统将骨科护理的所有方面做成流线型：诊断、治疗计划和评估、外科手术前计划以及治疗后跟进和评估。

发明内容

本发明的一种形式是一种用于计划骨科治疗的系统。这样的系统的一个基本实施方案包括两个主要部件：一个建模模块，其由射线照相图像来构建与计划的治疗相关的身体区段的3D模型；以及一个分析模块，其包括以下分析工具：(1)一个交互式可视化工具，其允许所述系统的用户可视化和编辑该3D模型，(2)一个量化工具，用于获得与治疗相关的3D模型的测量，(3)一个计划工具，用于根据所述测量生成个性化的外科手术计划，以及(4)一个评估工具，用于使用一个或多个生物力学分析来评估该外科手术计划。在本发明的这个基本实施方案中，所述计划工具允许使用该评估工具的输出来修改该外科手术计划。

在另一个实施方案中，该系统包括：一个植入物设计工具，用于根据从患者的3D模型获得的测量来设计植入物模型；一个评估工具，其允许使用一个或多个生物力学分析来评估所述植入物模型；以及一个计划工具，其允许使用该评估工具的输出来修改所述植入物模型。

本发明的一个实施方案包括一个用于非外科手术治疗评估和治疗后评估的评估工具。所述系统还可以包括其他分析工具，包括：(1)一个诊断工具，其根据预定义的标准基于射线照相图像和其他相关信息给出骨科诊断，以及(2)一个构建工具，其允许基于患者的3D模型或植入物模型构建一个物理物体。

该系统还可以包括一个疾病模块，该疾病模块允许用户为一个特定骨科疾病选择一个预定义的工作流程，所述预定义的工作流程以适合于所述疾病的治疗计划的预定义顺序自动地调用一个或多个分析工具。

本发明还涵盖多种用于骨科疾病的计算机辅助治疗计划的方法，以及此发明内容部分不涵盖的许多其它变型。本发明的确切范围在权利要求书中阐述。

附图说明

图1描绘了本发明的一个实施方案的高级系统结构。

图2示出了用于本发明的获取部件的实施方式的一种形式。

图3例示了本发明的3D建模功能的示例性部件。

图4例示了本发明的一个具体实施方式的疾病类型线程和分析功能线程。

图5例示了本发明的可视化部件——交互式可视化320——的多个示例性部分。

图6示出了本发明的外科手术计划部件——外科手术前计划330——的一个实施方案的多个示例性部分。

图7示出了本发明的评估部件——生物力学分析340——的一个实施方案的多个示例性部分。