计算机辅助手术中的腿长计算制造技术

一种用于输出术前腿状况和植入后重新接合的腿状况之间的腿长差异和偏移中的至少一种的计算机辅助的手术系统包括器械。惯性传感器单元连接到所述器械中的一个，惯性传感器单元产生表示其取向的读数。用于操作手术辅助过程的计算机辅助的手术处理器单元包括：当所述至少一个器械处于相对于骨盆的给定取向时用于从至少一个惯性传感器单元的读数设定骨盆坐标系的坐标系模块、用于在至少一个器械移动期间使用来自器械上的惯性传感器单元的读数追踪所述至少一个器械相对于骨盆坐标系的取向的追踪模块、和几何关系数据模块，其用于术前记录所述至少一个器械的、表示双腿相对于骨盆坐标系的内外轴线的内外取向和记录双腿之间沿着内外轴线的距离，用于记录植入物重新接合之后所述内外取向和所述距离，并且用于基于上述距离和上述内外取向计算腿长差异和偏移中的至少一个。界面至少输出术前腿状况和植入后重新接合的腿状况之间的腿长差异或偏移。

Computer aided leg length calculation in surgery

A computer assisted surgical system consisting of at least one of the differences in leg length and offset between the condition of the leg and the condition of being re engaged after implantation, including instrumentation. The inertial sensor unit is connected to one of the apparatuses, and the inertial sensor unit generates a reading indicating its orientation. For the operation processor unit computer aided operation auxiliary process including: when the at least one device is used to set the coordinate module, pelvic coordinate system from at least one inertial sensor unit used for inertial sensor readings from the instrument unit in at least one mobile device during the reading of the at least one track a device relative to the tracking module, coordinate system and the orientation of the pelvic geometry data module is given with respect to the pelvic orientation, for preoperative records of the at least one device, said internal and external orientation and record his legs for pelvic coordinate axis and the axis along the distance between inside and outside, for the record after the re joint implants the inner and outer orientation and the distance, and used to calculate the distance and orientation of the inner and outer legs based on At least one of the long differences and offsets. The interface has at least a discrepancy or deviation in leg length between the condition of the forelegs and the condition of the newly joined leg.

【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2015年2月2日提交的美国临时专利申请No.62/110,861的优先权，其通过引用并入本申请。
本专利技术涉及一种例如在髋关节手术的计算机辅助手术(CAS)中使用的提供腿长差异和偏移测量的系统和方法。
技术介绍
在整形手术例如髋关节置换术中，腿长差异为腿长度沿着患者的纵轴线在术前长度和术中或术后长度之间的变化。同样在髋关节置换术中，偏移为腿部在髋关节处沿着患者的内外轴线(medio-lateralaxis)的平移移位的测量值。这些参数在髋关节手术中都是紧密相关的，包括全髋关节置换、髋臼杯植入、股骨植入(例如头部和颈部植入物、表面修复)。因而，需要一种确定腿长差异和偏移的系统和方法，其在微创的同时仍是准确和精确的。
技术实现思路
本专利技术的目的为提供新式的系统和方法，用于确定腿长差异和偏移以评估髋关节整形手术。因此，根据本专利技术的第一实施例，提供一种计算机辅助的手术系统，其用于输出术前腿状况和植入后重新接合的腿状况之间的腿长差异和偏移中的至少一种，所述计算机辅助的手术系统包括：至少一个器械；与所述至少一个器械连接的至少一个惯性传感器单元，所述惯性传感器单元产生表示其取向的读数；计算机辅助的手术处理器单元，其操作手术辅助过程并且包括：坐标系模块，其用于当所述至少一个器械处于相对于骨盆的给定取向时从所述至少一个惯性传感器单元的读数设定骨盆坐标系；追踪模块，其用于在所述至少一个器械移动期间使用来自器械上的所述惯性传感器单元的读数追踪所述至少一个器械相对于所述骨盆坐标系的取向；和几何关系数据模块，所述几何关系数据模块用于术前记录所述至少一个器械的、表示双腿相对于所述骨盆坐标系的内外轴线的内外取向以及双腿之间沿着所述内外轴线的距离，用于记录植入物重新接合之后所述内外取向和所述距离，并且用于基于上述距离和上述内外取向计算腿长差异和偏移中的至少一个；界面，其用于至少输出术前腿状况和植入后重新接合的腿状况之间的腿长差异或偏移。此外，根据第一实施例，所述至少一个器械为卡钳，所述卡钳具有本体和配置成与骨盆标志抵接的腿部，所述本体具有用于伸展/收缩的平移接头。此外，根据第一实施例，所述至少一个器械支承光源，所述光源发出相对于所述平移接头的方向垂直的光束。此外，根据第一实施例，所述光源能沿着所述本体移位，当所述卡钳抵靠着所述骨盆标志时所述光束为腿对准标记。此外，根据第一实施例，所述给定取向具有所述平移接头的与骨盆的内外轴线平行的方向。此外，根据第一实施例，踝关节夹具有配置成与踝关节保持固定的踝关节接口以及将所述踝关节接口互连的联动装置。此外，根据第一实施例，所述联动装置中的标尺测量所述距离。此外，根据第一实施例，所述联动装置在与双腿之间的内外轴线大致对齐的方向上包括至少平移接头。此外，根据第一实施例，设置指示器以用于接收所述卡钳的端部以通过与所述踝关节夹抵靠的卡钳记录内外取向。此外，根据第一实施例，所述至少一个器械为髋臼-植入物撞击器，并且其中，所述撞击器支承发出光束的光源，所述光束具有相对于所述撞击器的纵轴线的已知取向。此外，根据第一实施例，所述给定取向使得所述光束照亮所述骨盆的内外轴线，所述撞击器的轴位于所述光束的平面中。此外，根据第一实施例，踝关节夹具有配置成与踝关节保持固定的踝关节接口以及将所述踝关节接口互连的联动装置，所述踝关节夹还包括由所述光束照亮的指示器以记录所述内外取向。此外，根据第一实施例，所述联动装置中的标尺测量所述距离。根据本专利技术的第二实施例，提供一种计算机辅助的手术系统，其用于输出术前腿状况和植入后重新接合的腿状况之间的腿长差异和偏移中的至少一种，所述计算机辅助的手术系统包括：至少一个器械；与所述至少一个器械连接的至少一个惯性传感器单元，所述惯性传感器单元产生表示其取向的读数；计算机辅助的手术处理器单元，其操作手术辅助过程并且包括：坐标系模块，其用于当所述至少一个器械处于相对于骨盆的给定取向时从所述至少一个惯性传感器单元的读数设定骨盆坐标系；追踪模块，其用于在所述至少一个器械移动期间使用来自器械上的所述惯性传感器单元的读数追踪所述至少一个器械相对于所述骨盆坐标系的取向；和几何关系数据模块，所述几何关系数据模块用于术前记录相对于骨盆坐标系的标志取向以及所述至少一个器械的第一端与骨盆标志抵接且第二端与腿标志抵接时的距离，用于记录植入物重新接合之后所述标志取向和所述距离，并且用于基于上述距离和上述标志取向计算腿长差异和偏移中的至少一个；界面，其用于至少输出术前腿状况和植入后重新接合的腿状况之间的腿长差异或偏移。此外，根据第二实施例，所述至少一个器械为卡钳，所述卡钳具有本体以及配置成与所述骨盆标志和所述腿标志接触的腿部，所述本体具有用于伸展/收缩的平移接头。此外，根据第二实施例，所述卡钳支承光源，所述光源发出相对于所述平移接头的方向垂直的光束。此外，根据第二实施例，所述给定取向使得所述光束照亮所述骨盆的内外轴线。此外，根据第二实施例，标尺位于所述平移接头上以获得所述距离。此外，根据第二实施例，所述至少一个器械包括机械测量仪，所述机械测量仪具有本体以及配置成与构成所述骨盆标志和所述腿标志的销连接的孔，所述本体具有用于伸展/收缩的平移接头。此外，根据第二实施例，标尺位于所述平移接头上以获得所述距离。此外，根据第二实施例，所述至少一个器械包括支承所述惯性传感器单元的髋臼-植入物撞击器，并且其中，所述撞击器支承发出光束的光源，所述光束具有相对于所述撞击器的纵轴线的已知取向。此外，根据第二实施例，所述给定取向使得所述光束照亮所述骨盆的内外轴线，所述撞击器的轴位于所述光束的平面中。此外，根据第二实施例，所述标志取向使得所述光束照亮所述机械测量仪的纵轴线，所述撞击器的轴位于所述光束的平面中。根据本专利技术的第三实施例，提供一种用于重复术前腿状况和植入后重新接合的腿状况之间腿对准的方法，包括：在手术前患者处于仰卧位时，使用骨盆上的标志定向光源以产生与骨盆的横断面对准的光束，将患者的腿中的至少一个定位成与所述光束成一直线，和在骨盆的远侧设定位于患者双腿上的标志；植入后重新接合之后患者处于仰卧位时，重复所述定向和所述定位，和记录所述标志的移动。此外，根据第三实施例，设定位于患者双腿上的标志包括将来自所述腿中的第一条腿上的标志的光束投射到所述腿中的第二条腿上的标志上的标尺上。此外，根据第一实施例，记录所述标志的移动包括至少记录所述标尺上的光束的位移。此外，根据第一实施例，记录所述标志的移动包括至少记录所述标志之间的距离变化。附图说明图1为腿定位技术期间骨盆上的卡钳器械的透视图；图2为机械踝关节夹上的卡钳器械的透视图；图3为在相对于骨盆的腿长和偏移测量中使用的撞击器的透视图；图4为在相对于机械踝关节夹的腿长和偏移测量中使用的撞击器的透视图；图5为带销机械测量仪的透视图；图6为带销机械测量仪的放大透视图；图7为带销机械测量仪和撞击器的透视图；图8为所述带销机械测量仪和撞击器的透视图；图9为带销机械测量仪和卡钳器械的透视图；图10为卡钳器械上的标尺的放大图；图11为具有光源的机械踝关节夹的透视图；图12为机械踝关节夹上的标尺的放大图；以及图13为根据本专利技术的、通过仪器操作从而计算腿长差异和偏移的计算机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机辅助的手术系统，其用于输出术前腿状况和植入后重新接合的腿状况之间的腿长差异和偏移中的至少一种，所述计算机辅助的手术系统包括：至少一个器械；与所述至少一个器械连接的至少一个惯性传感器单元，所述惯性传感器单元产生表示其取向的读数；计算机辅助的手术处理器单元，其操作手术辅助过程并且包括坐标系模块，其用于当所述至少一个器械处于相对于骨盆的给定取向时从所述至少一个惯性传感器单元的读数设定骨盆坐标系，追踪模块，其用于在所述至少一个器械移动期间使用来自器械上的所述惯性传感器单元的读数追踪所述至少一个器械相对于所述骨盆坐标系的取向，和几何关系数据模块，所述几何关系数据模块用于术前记录所述至少一个器械的、表示双腿相对于所述骨盆坐标系的内外轴线的内外取向以及双腿之间沿着所述内外轴线的距离，用于记录植入物重新接合之后所述内外取向和所述距离，并且用于基于上述距离和上述内外取向计算腿长差异和偏移中的至少一个；界面，其用于至少输出术前腿状况和植入后重新接合的腿状况之间的腿长差异或偏移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.02 US 62/110,8611.一种计算机辅助的手术系统，其用于输出术前腿状况和植入后重新接合的腿状况之间的腿长差异和偏移中的至少一种，所述计算机辅助的手术系统包括：至少一个器械；与所述至少一个器械连接的至少一个惯性传感器单元，所述惯性传感器单元产生表示其取向的读数；计算机辅助的手术处理器单元，其操作手术辅助过程并且包括坐标系模块，其用于当所述至少一个器械处于相对于骨盆的给定取向时从所述至少一个惯性传感器单元的读数设定骨盆坐标系，追踪模块，其用于在所述至少一个器械移动期间使用来自器械上的所述惯性传感器单元的读数追踪所述至少一个器械相对于所述骨盆坐标系的取向，和几何关系数据模块，所述几何关系数据模块用于术前记录所述至少一个器械的、表示双腿相对于所述骨盆坐标系的内外轴线的内外取向以及双腿之间沿着所述内外轴线的距离，用于记录植入物重新接合之后所述内外取向和所述距离，并且用于基于上述距离和上述内外取向计算腿长差异和偏移中的至少一个；界面，其用于至少输出术前腿状况和植入后重新接合的腿状况之间的腿长差异或偏移。2.根据权利要求1所述的计算机辅助的手术系统，其中，所述至少一个器械为卡钳，所述卡钳具有本体和配置成与骨盆标志抵接的腿部，所述本体具有用于伸展/收缩的平移接头。3.根据权利要求2所述的计算机辅助的手术系统，其中，所述至少一个器械支承光源，所述光源发出相对于所述平移接头的方向垂直的光束。4.根据权利要求3所述的计算机辅助的手术系统，其中，所述光源能沿着所述本体移位，当所述卡钳抵靠着所述骨盆标志时所述光束为腿对准标记。5.根据权利要求2至4中任一项所述的计算机辅助的手术系统，其中，所述给定取向具有所述平移接头的与骨盆的内外轴线平行的方向。6.根据权利要求2至5中任一项所述的计算机辅助的手术系统，还包括踝关节夹，其具有配置成与踝关节保持固定的踝关节接口以及将所述踝关节接口互连的联动装置。7.根据权利要求6所述的计算机辅助的手术系统，还包括位于所述联动装置中以测量所述距离的标尺。8.根据权利要求6所述的计算机辅助的手术系统，其中，所述联动装置在与双腿之间的内外轴线大致对齐的方向上包括至少平移接头。9.根据权利要求6所述的计算机辅助的手术系统，还包括指示器，其用于接收所述卡钳的端部以通过与所述踝关节夹抵靠的卡钳记录内外取向。10.根据权利要求1所述的计算机辅助的手术系统，其中，所述至少一个器械为髋臼-植入物撞击器，并且其中，所述撞击器支承发出光束的光源，所述光束具有相对于所述撞击器的纵轴线的已知取向。11.根据权利要求10所述的计算机辅助的手术系统，其中，所述给定取向使得所述光束照亮所述骨盆的内外轴线，所述撞击器的轴位于所述光束的平面中。12.根据权利要求10和11中任一项所述的计算机辅助的手术系统，还包括踝关节夹，其具有配置成与踝关节保持固定的踝关节接口以及将所述踝关节接口互连的联动装置，所述踝关节夹还包括由所述光束照亮的指示器以记录所述内外取向。13.根据权利要求12所述的计算机辅助的手术系统，还包括位于所述联动装置中以测量所述距离的标尺。14.一种计算机辅助的手术系统，其用于输出术前腿状况和植入后重新接合的腿状况之间的腿长差异和偏移中的至少一种，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·杜瓦尔，D·李，L·莫罗贝朗格，B·佩尔蒂埃，Y·莱昂内，M·瓦林，F·普拉迪斯，
申请(专利权)人：奥尔索夫特公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA