患者特异切割块及其制造方法技术

一种患者特异切割组件包括：模型文件，该模型文件包括该患者的骨骼的几何数据、该骨骼的髓腔的几何数据及切割块的计划定向。固定杆适于被纵向地插在该髓腔中并从该髓腔部分地延伸。患者特异的切割块能够连接到该固定杆。该患者特异的切割块包括具有与该患者的模型文件对应的患者特异的几何形状的结构件，该结构件被构造成被连接到该固定杆的从处于唯一联接定向中的该骨骼伸出的一部分。切割引导件被连接到该结构件，当该结构件被连接到该固定杆的从该骨骼伸出的该部分时，该切割引导件处于计划定向中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年6月3日提交的美国临时专利申请No.62/007,124的优先权，并且该美国临时专利申请的内容被通过引用结合到本文中。
本申请主要涉及包括旨在将植入物固定在骨骼上的对骨骼作准备的整形外科手术，并且更特别地涉及在为协助整形外科手术做计划时所研发的装置和工具。
技术介绍
在(例如在膝关节或髋关节置换手术过程中)将植入物放置到骨骼上之前，需要对骨骼作出准备。骨骼的准备包括例如移除患病骨骼，及制造附加切口，使得该骨骼具有与植入物的内侧的形状相匹配的形状，或者制造钻孔，从而放置用于向操作者提供引导标志的引导件等。例如，在膝关节植入手术中，横向和正向切割平面被制成为与植入物的表面相匹配。可在使用患者骨骼的图像进行手术之前，在术前计划中进行对于骨骼的改变的确定、对于需要移除的骨骼部分的确定、对于待放置的引导件的确定。术前计划可有助于确保手术的精度和准确度，这是因为骨骼改变将影响植入物装配到骨骼上的装配。例如，已被不适当地切割的骨骼可能导致不适当的植入物放置，从而导致诸如腿部长度差异、不适当的步态、植入物的过早磨损及疼痛之类的状况。
技术实现思路
因此，根据本公开的第一实施例，提供了一种形成切割块的患者特异结构件的模型的方法，该切割块用于协助操作者在患者的骨骼中切割至少一个平面，该方法包括：获取骨骼的几何数据及该骨骼的髓腔的几何数据；确定待插在该骨骼的髓腔中并从该骨骼的髓腔部分地延伸出来的固定杆的穿透度，该穿透度基于骨骼的髓腔的几何数据并且基于固定杆的几何形状；基于骨骼的几何数据、固定杆的几何形状及该穿透度确定固定杆从骨骼伸出来的一部分相对于该骨骼的定向；以及使用骨骼的几何数据、至少一个切割平面在该骨骼上的期望位置和定向以及固定杆从该骨骼伸出的这部分的定向，形成切割块的患者特异结构件的模型。进一步根据该第一实施例，形成该模型包括确定待穿过患者特异结构件形成的孔的定向，该孔适于以唯一的联接定向连接到固定杆的该部分。仍进一步根据该第一实施例，确定固定杆从该骨骼伸出的这部分相对于该骨骼的定向包括将该部分相对于骨骼轴线的定向确定为该骨骼的几何数据。仍进一步根据该第一实施例，获取骨骼的几何数据包括获取该骨骼的力学轴线。仍进一步根据该第一实施例，确定这部分相对于骨骼轴线的定向包括获取固定杆的这部分的轴线和骨骼轴线之间的空间角度。仍进一步根据该第一实施例，基于患者特异结构件的模型形成用于制造该患者特异结构件的指令。仍进一步根据该第一实施例，基于这些指令制造该患者特异结构件。仍进一步根据该第一实施例，使用植入物的模型来确定骨骼的切割平面的预期位置和定向。仍进一步根据该第一实施例，形成该模型包括基于患者特异结构件相对于骨骼的定向及骨骼的几何数据，以患者特异的方式为切割引导件的到患者特异结构件的附接件建模。仍进一步根据该第一实施例，基于患者特异附接件模型形成用于制造患者特异切割附接件的指令。仍进一步根据该第一实施例，基于这些指令制造患者特异切割附接件。根据本公开的第二实施例，提供了一种患者特异切割组件，该组件包括：模型文件，该模型文件包括患者的骨骼的几何数据、骨骼的髓腔的几何数据及切割块的计划定向；固定杆，该固定杆适于被纵向地插在髓腔中并从髓腔部分地延伸；以及可连接到固定杆的患者特异切割块，该患者特异切割块至少包括：具有与患者的模型文件对应的患者特异几何形状的结构件，该结构件被构造成被以唯一的联接定向连接到固定杆的从骨骼伸出的一部分；以及被连接到该结构件的切割引导件，当将该结构件连接到固定杆的从该骨骼伸出的这部分时，该切割引导件处于计划定向中。进一步根据该第二实施例，该结构件具有延伸穿过其相对的第一表面和第二表面的孔，该孔具有使固定杆能够被插入其中的直径，该孔以基于该模型文件的定向形成在该结构件中。仍进一步根据该第二实施例，孔在结构件中的定向基于预定的骨骼轴线。仍进一步根据该第二实施例，预定的骨骼轴线是骨骼的力学轴线。仍进一步根据该第二实施例，结构件的表面适于邻接该骨骼，结构件的表面具有如下形状，该形状是被作为患者的骨骼的几何数据获取的骨骼的表面的负面。仍进一步根据该第二实施例，固定杆具有如下几何形状，该几何形状是被作为髓腔的几何数据获取的髓腔的内表面的负面。根据本公开的第三实施例，提供了一种在准备将植入物放置在患者的骨骼上时切割骨骼的方法，该方法包括：将固定杆纵向地插在骨骼的髓腔中，其中，固定杆的一部分在骨骼的外侧延伸；将切割块的患者特异结构件连接到固定杆的在骨骼的外侧延伸的该部分上以及将患者特异切割块的切割引导件以唯一的联接定向与骨骼邻接放置；以及利用该切割引导件切割该骨骼。进一步根据该第三实施例，连接该患者特异结构件包括将患者特异结构件锚固到骨骼并移除固定杆。在另一方面中，提供了一种制造切割块的患者特定结构件的方法，该结构件向用于在患者的骨骼中切割一平面的切割引导件提供支承，该方法包括：对待插在骨骼的髓腔中并从该骨骼的髓内部分地延伸的固定杆的定向进行预计，对固定杆的定向作出的预计基于骨骼的髓腔的已知定向；确定固定杆相对于骨骼轴线的定向，使用骨骼的数据来确定骨骼轴线，通过对插在髓腔中的固定杆建模实现了对于固定杆的定向的确定；以及对切割块的患者特异结构件建模以用于其制造，该建模包括对待穿过患者特异结构件形成的孔建模，该孔适于连接到固定杆，该孔具有取决于固定杆相对于骨骼轴线的定向的相对于该患者特异结构件的定向。在又一方面中，提供了一种患者特异切割组件，该组件包括：适于被纵向地插在患者的骨骼的髓腔中并从该髓腔部分地延伸的固定杆；以及可连接到固定杆的患者特异切割块，该患者特异切割块包括：结构件，该结构件包括相对的第一表面和第二表面；以及延伸穿过相对的第一表面和第二表面的孔，该孔具有使固定杆能够被插入其中的直径，该孔以基于固定杆的在被插在髓腔中时所应该具有的定向及基于预定的骨骼轴线的定向形成在该结构件中，使用骨骼的数据来确定该预定的骨骼轴线，该结构件在被插到固定杆中时具有固定定向；以及被连接到该结构件的切割引导件，该切割引导件平行于相对的第一表面和第二表面，该切割引导件与该结构件相距基于被选择用于患者的骨骼的植入物的距离的位置处。在又一方面中，提供了一种在准备将植入物放置到骨骼上时切割患者的骨骼的方法，该方法包括：将固定杆纵向地插在骨骼的髓腔中，其中，固定杆的一部分在骨骼的外侧延伸；将切割块的患者特异结构件插入到固定杆的在骨骼的外侧延伸的该部分上以及将患者特异切割块的切割引导件与该骨骼邻接放置，该结构件具有相对的第一表面和第二表面以及贯穿其中的孔，根据固定杆相对于髓腔的定向及骨骼轴线的定向预定孔相对于结构件的定向，使用骨骼的数据确定骨骼轴线，该孔提供结构件相对于骨骼的固定的患者特异定向，切割引导件从第一表面延伸预定距离，该预定距离取决于被选择用于骨骼的植入物；以及利用切割引导件来切割该骨骼。附图说明现在参照附图进行说明，其中：图1是人类股骨的示意图；图2是股骨的X射线图像；图3是用于图1的股骨的患者特异切割块的示意图；图4是被插入在图1的股骨的髓腔中的图3的患者特异切割块的固定杆的示意图；图5是被示出为带有被组装到固定杆的图3的患者特异切割块的图1的股骨的示意图；图6是从不同角度示出的图5的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成切割块的患者特异结构件的模型的方法，所述切割块用于协助操作者在患者的骨骼中切割至少一个平面，所述方法包括：获取骨骼的几何数据及所述骨骼的髓腔的几何数据；确定待被插在所述骨骼的髓腔中并从所述骨骼的髓腔部分地延伸出来的固定杆的穿透度，所述穿透度基于所述骨骼的所述髓腔的几何数据并且基于所述固定杆的几何形状；基于所述骨骼的几何数据、所述固定杆的所述几何形状及所述穿透度，确定所述固定杆的从所述骨骼伸出来的一部分相对于所述骨骼的定向；以及，利用所述骨骼的几何数据、所述至少一个切割平面在所述骨骼上的期望位置和定向以及所述固定杆的从所述骨骼伸出的所述部分的定向，形成所述切割块的所述患者特异结构件的所述模型。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.03 US 62/007,1241.一种形成切割块的患者特异结构件的模型的方法，所述切割块用于协助操作者在患者的骨骼中切割至少一个平面，所述方法包括：获取骨骼的几何数据及所述骨骼的髓腔的几何数据；确定待被插在所述骨骼的髓腔中并从所述骨骼的髓腔部分地延伸出来的固定杆的穿透度，所述穿透度基于所述骨骼的所述髓腔的几何数据并且基于所述固定杆的几何形状；基于所述骨骼的几何数据、所述固定杆的所述几何形状及所述穿透度，确定所述固定杆的从所述骨骼伸出来的一部分相对于所述骨骼的定向；以及，利用所述骨骼的几何数据、所述至少一个切割平面在所述骨骼上的期望位置和定向以及所述固定杆的从所述骨骼伸出的所述部分的定向，形成所述切割块的所述患者特异结构件的所述模型。2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述模型包括确定待穿过所述患者特异结构件形成的孔的定向，所述孔适于以唯一的联接定向连接到所述固定杆的所述部分。3.根据权利要求1和2中的任一项所述的方法，其中，确定所述固定杆的从所述骨骼伸出的所述部分相对于所述骨骼的所述定向包括将所述部分相对于骨骼轴线的定向确定为所述骨骼的几何数据。4.根据权利要求3所述的方法，其中，获取骨骼的几何数据包括获取所述骨骼的力学轴线。5.根据权利要求3和4中的任一项所述的方法，其中，确定所述部分相对于所述骨骼轴线的定向包括获取所述固定杆的所述部分的轴线和所述骨骼轴线之间的空间角度。6.根据权利要求1到5中的任一项所述的方法，其中，所述方法还包括基于所述患者特异结构件的模型形成用于制造所述患者特异结构件的指令。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括基于所述指令制造所述患者特异结构件。8.根据权利要求1到7中的任一项所述的方法，其中，所述方法还包括使用植入物的模型来确定所述骨骼的所述切割平面的预期位置和定向。9.根据权利要求1到8中的任一项所述的方法，其中，形成所述模型包括基于所述患者特异结构件相对于所述骨骼的定向及所述骨骼的几何数据，以患者特异的方式为所述切割引导件的到所述患者特异结构件的附接件建模。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法还包括基于所述患者特异...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·卡顿尔，V·马斯，A·J·诺罗尔，
申请(专利权)人：捷迈有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US