[发明专利]用于脊椎植入物优化的力预测

权利要求书

1.一种确定用于受试者的脊椎对准矫正手术的最佳长期骨科植入物构型的方法，所述方法包括：

(a)根据术前医学图像的集合，确定选定的脊椎对准参数的初始值和期望的校正值集合；

(b)选择至少一个潜在的植入物来校正所述选定的脊椎对准参数；

(c)在术前医学图像的所述集合中，对所述至少一个潜在的植入物进行数字化定位，以校正所述选定的脊椎对准参数，从而创建至少一种潜在的骨骼-植入物组合的至少一种虚拟构型；

(d)基于(i)所述受试者的临床相关数据和(ii)来自医学数据库的类似特征的病例，针对所述至少一种虚拟构型确定可接受的长期应力评分范围；

(e)对于所述至少一种虚拟构型，(i)对所述至少一个潜在的植入物执行有限元分析，以确定沿所述至少一个潜在的植入物的范围的应力评分；并(ii)计算所述选定的脊椎对准参数的预期的校正值；

(f)从所述至少一个潜在的植入物中选择一个植入物，其使所述长期应力评分最小化；

(g)在手术中，将选定的植入物插入所述受试者的脊椎中，插入的植入物适于具有至少一种应力检测模式；

(h)使用所述至少一种应力检测模式，在手术中测量沿所述插入的植入物的长度的每个点处的应力评分；以及

(i)修改所述插入的植入物并重复步骤(g)到(h)，直至实现落入所述可接受的长期应力评分范围内的植入物构型。

2.根据权利要求1所述的方法，其中如果没有实现落入所述可接受的长期应力评分范围内的植入物构型，则对来自所述至少一个潜在的植入物的第二个植入物重复步骤(f)到(i)，直至实现落入所述可接受的长期应力评分范围内的植入物构型。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中落入所述可接受的长期应力评分范围内的所述植入物构型具有校正后的脊椎对准参数、最小应力评分和最大长期存活率的组合，从而提供最佳的长期骨科植入物构型。

4.根据权利要求1所述的方法，其中修改所述插入的植入物包括修改所述插入的植入物的形状、曲率或取向中的至少一个。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述插入的植入物包括光弹性涂层，并且在手术中测量应力评分使用对所述光弹性涂层的光弹性分析来原位获得所述植入物的应力场图。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过光纤布拉格光栅类型的传感器来完成力测量。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过来自手术机器人的触觉力反馈来完成力测量。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中使用连接至螺钉鞍座或融合杆的传感器来进行应力分析。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述植入物包括椎弓根螺钉、椎间体和杆中的任一个。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中预选植入物的形状、大小、组成、取向和位置中的至少一个可以由不同的植入物代替。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中潜在的植入物构型包括每个植入物的所述形状、大小、长度、直径、组成、位置和取向中的至少一个。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述术前医学图像是至少一个二维或三维CT、MRI、X射线和动态运动捕获图像。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中脊椎对准参数包括矢状/冠状Cobb、TK、LL、SVA、SS、PI、PT、AVT-T、AVT-L、CD、RAD、骨盆偏斜中的至少一些。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述长期可接受的应力评分是针对每个患者计算的。