[发明专利]骨科部件设计的优化方法

说明书

公开了通过使用成像数据和3D建模来了解骨骼的外部和内部解剖结构以有助于在解剖结构上正确的板、装置和植入物的设计的方法。在一方面，该方法产生包括至少一个弯曲表面的植入物或板，其中该至少一个弯曲表面的轮廓对应于对象的解剖形状。根据骨骼图像来确定对象的解剖形状。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年7月17日提交的题为“Method for Optimizationf ofPeriprosthetic and Humeral Component Design(骨膜和肱骨部件设计的优化方法)”的美国临时专利申请序列号第62/533,203号的权益，其全文以参见的方式纳入本文。

关于联邦赞助研发的声明

不适用。

背景技术

1.发明领域

本发明涉及一种对肱骨解剖结构进行建模的方法，该方法有助于：设计用于肩膀和肘部手术的产品，制造用于修复对象的骨骼的一部分的假体植入物，以及一种通过使用来自上肢假体周围骨折的医学成像数据来优化假体周围骨板和髓内钉的方法。

2.相关技术描述

随着人口老龄化和机动车激增，全世界的骨折数量急剧增加。遭受骨折后，患者对功能和预后的期望也有所提高。这些因素一起极大地推动了全球范围内对骨折的更多手术干预。然而，当前的对板和髓内钉的设计在形状上并不符合解剖结构，并且可获得的尺寸不是基于解剖结构分布的。

与创伤固定装置相关的骨折治疗中存在一系列在解剖结构上不正确的并发症。这包括在尝试放置不具有解剖形状的髓内装置时进一步的骨折，以及在与天然骨骼的接触未优化时发生的灾难性的早期失效。就板来看，当前的夹板系统不提供解剖结构产品。例如，目前市场上所有的近侧和远侧肱骨钢板都只有一个钢板的宽度。这导致板在很大比例的人群中是过宽的，从而由于钢板外伸而导致软组织受到刺激。此外，这导致在许多患者中太小的板，从而无法最大化对骨骼的固定并增加了失效的风险。国际市场的快速增长，代表患者范围的患者数量加剧了这一问题。

随着全球的关节置换的急剧增加，围绕这些植入物的假体周围骨折的发生率也在增加。这些骨折很难治疗，原因是髓管内可能填充了关节成形术用柄部，这给固定带来了挑战。除了围绕关节成形术部件的骨折外，当围绕髓内钉发生骨折时，会发生类似的挑战。

关于肩肘关节成形术，具有不同的肱骨柄部长度的产品数量也迅速增加。除了不同的柄部长度外，还有用于固定柄部的粘结和非粘结选项。这些因素是由不同的骨折型式所产生的，这在以前还未被充分地理解。

过去，一些公司通过简单地将设计覆盖在尸体标本上进行成像来设计创伤装置，而不是为板和髓内装置的形状和尺寸分布开发真正的科学依据和解剖结构原理。过去，这种设计过程基于“最佳拟合”，而在钟形曲线的任一侧都留下了很大一部分植入物太大或太小的人口。

当前的板和髓内钉设计在形状上不是基于解剖结构的，并且可用的尺寸不是基于解剖结构来分布的。虽然已经专门设计了板，以用于治疗下肢假体周围骨折，但是还没有专门为上肢假体周围骨折设计的固定系统。由于不适当的板形状、板长度以及未经过优化以捕获剩余的骨骼的螺孔位置，因此用当前的非基于解剖学的板进行安全固定可能非常具有挑战性。下肢假体周围板往往要大得多，并且在解剖结构上不适合上肢。将这些较大的下肢板用于上肢可能需要增加对软组织的剥离，这会影响愈合。而且，使用在解剖结构上不正确并且不能正确安装的板会导致撞击软组织和突出部，从而导致患者不适，需要进行额外的修正手术。

因此，需要一种法则来改善对假体周围骨折和相关联的肱骨解剖结构的了解，以有助于解剖结构上正确的假体周围骨板的设计和选择。

发明内容