[发明专利]用于优化解剖关节中的植入物位置的系统和方法

说明书

根据本文的一个或多个实施例，提供了一种用于优化植入物的位置的系统，植入物具有单独定制的植入物帽H和至少一个植入物突起P，该植入物突起P在患者的解剖关节中从植入物帽H沿植入轴A的方向延伸。该系统包括存储介质(110)和处理器(120)，处理器(120)被配置为：从存储介质(110)接收表示关节的三维图像的医学图像数据；获得基于接收的医学图像数据的关节的三维虚拟模型；基于关节的接收的医学图像数据和/或三维虚拟模型识别关节中的损伤；定义至少覆盖所识别的损伤的主要部分的植入区域；在关节的三维虚拟模型中定位具有对应于所述植入区域的植入物帽H的虚拟植入物模板；以及生成植入物帽H的定制顶表面以对应于模拟的健康软骨表面。处理器被配置为通过以下方式定位虚拟植入物模板：放置虚拟植入物模板，使得植入物帽H的横截面区域在垂直于植入轴A的方向上至少覆盖损伤的主要部分；以及通过最小化以下中的至少一个来优化植入轴A的倾斜，同时保持关节中的植入物帽H的横截面区域的位置：沿植入物帽H的圆周进入骨中的最大渗入深度D_max；为了植入植入物要移除的骨和/或软骨的总体积；和/或渗入骨中的植入物的表面积。

技术领域

本公开总体上涉及用于优化患者的解剖关节中的植入物位置的系统和方法。

背景技术

外科植入物长期以来一直用于解剖关节中的软骨修复。长期以来，希望使用植入物进行软骨修复的外科医生只能从现成植入物的选集中选择，并尝试以最佳方式来适应这些植入物，但是多年来，已经研发了为个体患者定制植入物的各种方法，如在例如WO 2016/005542和US 2007/0276224中所示。

现有技术的问题

尽管单独定制的植入物已经使用了一段时间，但是这些定制的植入物的定位从现成植入物的时代开始就没有太大的发展。即使现在定制植入物表面是可能的，但是植入物仍然一般定位成其轴与软骨表面相切，如在例如WO2016/005542中所示。这种定位的优点是植入物的厚度通常变得相对均匀。然而，植入物的定位在其他方面可能不是最佳的。

需要解决传统方法和系统的这些问题。

发明内容

上述问题通过要求保护的系统解决，该系统用于优化植入物的位置，该植入物具有单独定制的植入物帽和至少一个植入物突起，该植入物突起在患者的解剖关节中从植入物帽沿植入轴的方向延伸。要求保护的系统可以包括存储介质和处理器，该处理器被配置为：从存储介质接收表示关节的三维图像的医学图像数据；获得基于接收的医学图像数据的关节的三维虚拟模型；基于接收的医学图像数据和/或关节的三维虚拟模型识别关节中的损伤；定义(define)至少覆盖所识别的损伤的主要部分的植入区域；在关节的三维虚拟模型中定位具有对应于所述植入区域的植入物帽的虚拟植入物模板(template)；以及生成植入物帽的定制顶表面以对应于模拟的健康软骨表面。处理器被配置为通过以下方式定位虚拟植入物模板：放置虚拟植入物模板，使得植入物帽在垂直于植入轴的方向上的横截面区域至少覆盖损伤的主要部分；以及通过最小化以下中的至少一个来优化植入轴的倾斜，同时保持关节中的植入物帽的横截面区域的位置：沿植入物帽的圆周进入骨中的最大渗入深度(penetration depth)；为了植入植入物要移除的骨和/或软骨的总体积；和/或渗入骨中的植入物的表面积。这使得植入具有较小侵入性，这在许多方面是有利的，例如，如果需要后续植入物。最小化沿植入物帽的圆周进入骨中的最大渗入深度或最小化为了植入植入物要移除的骨和/或软骨的总体积确保了要在骨中钻孔或扩孔的孔不会比所需的深。渗入骨中的植入物的表面积可以，例如，通过将要在骨中钻孔或扩孔的孔的平均深度乘以圆周来确定。

在实施例中，处理器被配置为通过放置虚拟植入物模板，使得植入物帽在所有点处足够厚以确保机械稳定性，并且优选地也足够厚以确保牢固地锚定到软骨和骨，来定位虚拟植入物模板。处理器可以例如被配置为通过放置虚拟植入物模板，使得植入物帽在其圆周的每个点处渗入骨中至少预定的最小深度，来定位虚拟植入物模板。这确保了整个植入物帽将具有至少最小厚度，因此不容易破裂。