用于确定髋部外科手术期间腿长改变的系统和方法技术方案

系统和方法促进了髋部以及其他外科手术的计划和执行。可以生成并显示髋部的计算机模型。可以将髋部部件的模板（其代替髋部的天生部分）叠加在模型上。可以确定腿长、偏移或前后（AP）位置以及模型上的界标与模板上的位置之间的虚拟距离的改变。在外科手术期间，可以获得与虚拟距离对应的物理距离。可以相对于模型移动模板以匹配物理距离，并且可以确定腿长、偏移或前后（AP）位置的新的改变值。可以评估新的改变值，并且可以进行外科手术，或者可以使用与替代部件对应的模板来重复该过程。

System and method for determining leg length changes during hip surgery

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定髋部外科手术期间腿长改变的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求由StephenB.Murphy和WilliamS.Murphy于2017年3月14日提交的、序列号为62/471,049的美国临时专利申请“用于确定髋部外科手术期间腿长改变的系统和方法”的益处，其申请特此通过引用以其整体并入。附图说明下面的描述参考了附图，附图中：图1是人类髋部的部分的示意图；图2是根据一个或多个实施例的模块化髋部植入物的示例的分解图；图3是根据一个或多个实施例的示例外科手术计划系统的示意图；图4A和图4B是根据一个或多个实施例的示例方法的流程图的局部图；图5是根据一个或多个实施例的示例计划窗口的示意图；图6是根据一个或多个实施例的示例计划窗口的示意图；图7是根据一个或多个实施例的植入有示例髋部部件于其中的髋部的部分的示意图；图8A-C是根据一个或多个实施例的示例方法的流程图的局部图；图9A和9B是根据一个或多个实施例的示例方法的流程图的局部图；图10是根据一个或多个实施例的示例计划窗口的示意图；图11是根据一个或多个实施例的包括髋部部件的数字模板的图10的示例计划窗口的示意图；图12是根据一个或多个实施例的示例计划窗口的示意图；图13是根据一个或多个实施例的示例计划窗口的示意图；图14是根据一个或多个实施例的示例计划窗口的示意图；图15是根据一个或多个实施例的示例数据处理设备的示意图；以及图16是根据一个或多个实施例的在建模窗口中呈现的植入物的示例CAD绘图的示意图。具体实施方式例如，由于老化、畸形、疾病或受伤，人类的髋关节可能遭受恶化。由于这种恶化，矫形外科假体植入物通常用于置换髋关节中的一些或全部以便恢复其使用。图1是患者102的髋部100的部分的示意图。髋部100包括骨盆104和股骨106。骨盆104包括髂骨108、髂前上棘（ASIS）110、耻骨111和髋臼112。股骨106包括头部分114、颈部分116、大转子118和小转子120。在全髋部置换术或全髋部成形术中，切除患者的天生股骨的部分（包括股骨头和股骨颈的部分），并利用假体股骨部件对其进行置换。股骨部件通常包括髋关节股骨柄（femoralhipstem），其包括颈部分和股骨头。髋关节股骨柄的部分位于患者股骨的股骨管内。可以使用骨结合剂（bonecement）或者通过将周围的骨向内生长到柄中将髋关节股骨柄固定在管内。颈部分从髋关节股骨柄的近端延伸，并支撑假体股骨头。假体股骨头被容纳在假体髋臼部件内，诸如插入患者髋臼中的髋臼杯。髋臼内衬可放置在髋臼杯内。假体髋关节部件可以是模块化部件。例如，髋关节股骨柄、颈部分和股骨头可以是分开的部件。在一些实施例中，颈部分和/或近主体部分可以由模块化部件形成。由于它们是模块化的，因此可以选择具有不同尺寸或不同设计特征的部件来形成特定的植入物。图2是根据实施例的示例模块化髋部植入物200的分解图。髋部植入物200可包括股骨组件202和髋臼组件204。股骨组件202可包括具有远端208和近端210的延长的髋关节股骨柄206。股骨组件202可以进一步包括假体颈部分212和假体股骨头214。颈部分212可以附接至髋关节股骨柄206的近端210。颈部分212可包括肩部分215和底座216。股骨头214可包括孔218，从而例如通过将底座216容纳在孔218内来允许股骨头214附接到颈部分212并且因此附接至髋关节股骨柄206。髋臼组件204可包括髋臼杯220和安装在髋臼杯220内的内衬222。应当理解，示例髋部植入物200仅旨在用于说明性目的，并且本公开可以与其他设计的髋部植入物（其包括具有附加的或更少的模块化部件或元件的髋部植入物）一起使用。例如，髋部植入物可以包括具有结合的颈部分的髋部柄（hipstem），其中，髋部柄和颈部分是单个整体部件。这样的柄可以以不同的颈部分长度和颈部分角度组合是可用的，诸如短和长的颈部分长度以及127°和135°的颈部分角度。可替代地，固定颈部分可以伴随标准偏移和高偏移版本，其中高偏移可能导致与标准偏移版本相比，头部分中心距离纵向柄轴更远8mm，而头部分中心的纵向位置不改变。示例性髋部植入物除了其它之外包括来自Memphis,Tennessee的Smith＆Nephew公司的Synergy髋部系统、从Warsaw,Indiana的DepuyOrthopaedic公司可用的Summit髋部系统以及从Warsaw,Indiana的Biomet公司可用的EpocHipSystem。本专利技术还可以与非模块化髋部植入物一起使用。当置换髋关节时，可能会发生腿长、偏移和/或前后（AP）位置的改变。腿长是指腿的纵向范围，并且可以例如从骨盆上的位置向下到沿着腿的某个位置（诸如股骨上的某个点）而被测量。偏移是指穿过髋部的横向或横切尺寸。AP位置是指沿着与纵向和横向或横切轴正交的轴的改变。由于髋部置换外科手术而导致的腿长、偏移和/或AP位置的大改变可能是期望的或不期望的。例如，如果要进行手术的髋部的腿比患者的另一条腿短10mm（例如由于髋部病理），则可能期望以10mm的附加长度来重建髋部。相反，如果患者的腿在外科手术前的长度相等，并且要进行手术的髋部的腿被延长，使得其长了10mm，则这种结果可能是不期望的。类似地，使要进行手术的髋部的腿短了以及具有软组织松弛的髋部会导致不稳定的髋关节，潜在地导致反复的髋部脱位和修正的需要，即矫正外科手术。不相等的腿长还会导致躯干失衡、组织过紧以及不适。外科医生可以选择特定的髋部部件，并且可以计划它们在髋部内的位置，以便实现外科手术的特定目标，诸如为患者优化腿长、偏移和/或AP位置的改变。在某些情况下，优化改变可能意味着将对腿长、偏移和/或AP位置的改变最小化。在其他情况下，这可能意味着实现腿长、偏移和/或AP位置的特定改变。为了实现为髋部置换外科手术设定的目标，外科医生可以在外科手术过程之前（例如在计划阶段期间）选择特定的股骨和髋臼部件。外科医生还可以在手术前计划所选择的部件在骨盆内的位置和/或定向。可以基于患者特定的数据（诸如患者解剖结构）来选择特定的部件及其位置和定向。例如，髋关节部件的模板集合对外科医生可以是可用的。模板集合可以提供在外科手术期间可用模块化部件的不同尺寸和/或形状的二维（2D）轮廓。在计划阶段期间，外科医生可以将这些2D模板覆盖在患者髋部的2D射线照片上，以确定哪些模板以及因此哪些部件最适合患者和/或实现为过程所设定的目标。随着数字射线照片的出现，模块化髋部部件的数字模板现已可用，并可与计划软件工具（诸如来自Southampton,HampshireUK的OrthoViewHoldings有限公司的OrthoView软件产品）一起使用。在某些情况下，外科医生可能具有患者特定的三维（3D）成像，并且在计划阶段期间可以使用植入物的3D模板。例如，用于相应髋部部件的模板（其以计算机辅助设计（CAD）文件形式）可能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算机实现的方法，包括：/n在显示屏上显示髋部的至少部分的视图；/n将髋部部件的模板叠加在所述髋部的所述至少部分的所述显示的视图上；/n由处理器为所述髋部确定腿长、偏移或前后（AP）位置中的至少一个的计划的改变，其中所述计划的改变基于在所述髋部的所述至少部分的所述显示的视图上叠加的所述髋部部件的所述模板；/n由所述处理器确定所述髋部的所述至少部分的所述显示的视图上的虚拟界标与所述髋部部件的所述模板上的位置之间的虚拟距离；/n输出所述计划的改变和所述虚拟距离；/n由所述处理器接收和所述虚拟界标对应的髋部的物理界标与和所述髋部部件的所述模板上的所述位置对应的物理髋部部件上的位置之间的物理距离，所述物理距离不同于所述虚拟距离；/n由所述处理器确定所述腿长、所述偏移或所述AP位置中的所述至少一个的更新的改变值，其中所述更新的改变值基于，为了匹配所述物理距离而对所述髋部部件的所述模板进行重新定位；以及/n输出所述腿长、所述偏移或所述AP位置中的所述至少一个的所述更新的改变值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170314 US 62/4710491.一种计算机实现的方法，包括：
在显示屏上显示髋部的至少部分的视图；
将髋部部件的模板叠加在所述髋部的所述至少部分的所述显示的视图上；
由处理器为所述髋部确定腿长、偏移或前后（AP）位置中的至少一个的计划的改变，其中所述计划的改变基于在所述髋部的所述至少部分的所述显示的视图上叠加的所述髋部部件的所述模板；
由所述处理器确定所述髋部的所述至少部分的所述显示的视图上的虚拟界标与所述髋部部件的所述模板上的位置之间的虚拟距离；
输出所述计划的改变和所述虚拟距离；
由所述处理器接收和所述虚拟界标对应的髋部的物理界标与和所述髋部部件的所述模板上的所述位置对应的物理髋部部件上的位置之间的物理距离，所述物理距离不同于所述虚拟距离；
由所述处理器确定所述腿长、所述偏移或所述AP位置中的所述至少一个的更新的改变值，其中所述更新的改变值基于，为了匹配所述物理距离而对所述髋部部件的所述模板进行重新定位；以及
输出所述腿长、所述偏移或所述AP位置中的所述至少一个的所述更新的改变值。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述髋部部件的所述模板代表以下项中的至少一项：
髓针；
髋关节股骨柄；
假体颈部分；
假体股骨头；
髋臼杯；或
髋臼内衬。


3.根据权利要求1或2，尤其是权利要求1所述的方法，其中所述髋部部件的所述模板代表髋部柄部件。


4.根据前述权利要求中任一项，尤其是权利要求3所述的方法，其中所述虚拟界标是大转子或小转子，并且所述髋部部件的所述模板上的所述位置是所述髋部柄部件的肩部分。


5.根据前述权利要求中任一项，尤其是权利要求1所述的方法，其中所述髋部的所述至少部分的所述显示的视图是二维的（2D）或三维的（3D）。


6.根据前述权利要求中任一项，尤其是权利要求1所述的方法，其中所述髋部的所述至少部分的所述显示的视图包括三维的（3D）模型。


7.根据前述权利要求中任一项，尤其是权利要求1所述的方法，其中确定所述更新的改变值是实时被执行的。


8.根据前述权利要求中任一项，尤其是权利要求1所述的方法，还包括：
将第二髋部部件的第二模板叠加在所述髋部的所述至少部分的所述显示的视图上或者在所述髋部的所述至少部分的第二视图上以用于评估所述第二髋部部件；
由所述处理器确定所述腿长、所述偏移或所述前后（AP）位置中的所述至少一个的修正的改变值，其中所述修正的改变值基于利用所述第二髋部部件的所述第二模板替换所述髋部部件的所述模板，所述第二髋部部件的所述第二模板不同于所述髋部部件的所述模板；以及
输出所述修正的改变值。


9.根据前述权利要求中任一项，尤其是权利要求8所述的方法，还包括：
由所述处理器确定所述髋部的所述至少部分的所述显示的视图上的或所述髋部的所述至少部分的所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·B·墨菲，W·S·墨菲，
申请(专利权)人：S·B·墨菲，
类型：发明
国别省市：美国;US