【技术实现步骤摘要】
用于手术的装置与方法分案说明本申请是申请日为2017年3月10日、申请号为201780029093.2、专利技术名称为“用于手术的装置与方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。相关申请本专利申请要求2016年3月12日提交的美国临时申请，编号62/307,476；2016年4月4日提交的美国临时申请，编号62/318,157；2016年4月17日提交的美国临时申请，编号62/323,716；2016年5月5日提交的美国临时申请，编号62/331,995；2016年6月26日提交的美国临时申请，编号62/354,780；2016年8月23日提交的美国临时申请，编号62/378,242；2016年9月11日提交的美国临时申请，编号62/393,054；2016年10月10日提交的美国临时申请，编号62/406,379；2016年11月21日提交的美国临时申请，编号62/425,019；2017年1月12日提交的美国临时申请，编号62/445,691；2017年2月1日提交的美国临时申请，编号62/453,484，的权益和优先权，其全部内容通过引用整体纳入本申请。
本专利技术的各方面涉及，使用光学头戴式显示器进行视觉引导以执行外科手术步骤或外科手术治疗的设备与方法。
技术介绍
利用计算机辅助手术(比如，手术导航或机器人)，可使用患者的术前影像学检查。影像学检查可以在手术室(OR)中的外部计算机监视器上显示，并且患者解剖结构(比如，测点)可以与显示器上显示的信息配准。由于手术部位位于不同的位置...
【技术保护点】
1.一种用于准备患者体内的物理关节的系统，所述系统包括：/n至少一个处理器，和/n透视光学头戴式显示器，和/n用户接口，/n其中所述用户接口被配置为从虚拟植入体组件库中选择虚拟植入体组件，/n其中所述系统被配置为通过所述透视光学头戴式显示器来显示所述虚拟植入体组件，其中所述虚拟植入体组件是对应于物理植入体组件的至少一部分、所述物理植入体组件的置位指示物、或其组合的三维数字表示，/n其中，所述系统被配置为将所述虚拟植入体组件的至少一部分显示在透过所述透视光学头戴式显示器能够直接可见的所述物理关节的表面上，以便将所述虚拟植入体组件的所述至少一部分迭加在所述物理关节的所述表面上，/n其中所述系统被配置为允许所述虚拟植入体组件的所述至少一部分与所述物理关节的至少一个解剖结构的迭加和对准，并且/n其中所述透视光学头戴式显示器被配准在坐标系中，其中所述至少一个解剖结构被配准在所述坐标系中，并且其中所述虚拟植入体组件在所述坐标系中被配准。/n
【技术特征摘要】
20160312 US 62/307,476;20160404 US 62/318,157;20161.一种用于准备患者体内的物理关节的系统，所述系统包括：
至少一个处理器，和
透视光学头戴式显示器，和
用户接口，
其中所述用户接口被配置为从虚拟植入体组件库中选择虚拟植入体组件，
其中所述系统被配置为通过所述透视光学头戴式显示器来显示所述虚拟植入体组件，其中所述虚拟植入体组件是对应于物理植入体组件的至少一部分、所述物理植入体组件的置位指示物、或其组合的三维数字表示，
其中，所述系统被配置为将所述虚拟植入体组件的至少一部分显示在透过所述透视光学头戴式显示器能够直接可见的所述物理关节的表面上，以便将所述虚拟植入体组件的所述至少一部分迭加在所述物理关节的所述表面上，
其中所述系统被配置为允许所述虚拟植入体组件的所述至少一部分与所述物理关节的至少一个解剖结构的迭加和对准，并且
其中所述透视光学头戴式显示器被配准在坐标系中，其中所述至少一个解剖结构被配准在所述坐标系中，并且其中所述虚拟植入体组件在所述坐标系中被配准。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述用户接口包括图形用户接口、语音识别、手势识别、由所述光学头戴式显示器显示的虚拟接口、由所述光学头戴式显示器显示的虚拟键盘、物理键盘、物理计算机鼠标或物理追踪板中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统被配置为保持所述虚拟植入体组件的所述至少一部分相对于所述至少一个解剖结构的显示。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述物理关节是膝关节，并且其中所述系统被配置为当所述膝关节移动通过一定运动范围时或者当所述膝关节移动到屈曲、伸展、旋转、外展、内收或其组合中的至少一个的不同位置时，保持所述虚拟植入体组件的至少一部分相对于所述至少一个解剖结构的显示。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统用于为假体准备所述患者的所述物理关节，并且其中所述假体用于膝关节置换、髋关节置换、肩关节置换或踝关节置换。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统被配置为显示来自所述虚拟植入体组件库的两个或更多个虚拟组件。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述虚拟植入体组件库由两个或更多个具有不同尺寸、不同形状、或其组合的虚拟植入体组件组成，其中所述库的每个虚拟植入体组件是对应于对应的物理植入体组件的至少一部分、对应的物理植入体组件的置位指示物、或其组合的三维数字表示。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述用户接口被配置为基于所述虚拟植入体组件的尺寸、形状或其组合来选择所述虚拟植入体组件。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述用户接口被配置为基于所述虚拟植入体组件相对于所述患者的所述物理关节的尺寸、形状或其组合来选择所述虚拟植入体组件。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述用户接口被配置为调整由所述光学头戴式显示器显示的所述虚拟植入体组件的颜色、亮度、强度、对比度或透明度中的至少一项，并且其中所述物理关节的至少一部分透过所述迭加的虚拟植入体组件可见。
11.根据权利要求6所述的系统，其中所述系统被配置为以不同颜色、不同透明度或其组合显示两个或更多个虚拟植入体组件。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述用户接口被配置为允许所述虚拟植入体组件相对于所述患者的所述物理关节的移动。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述用户接口被配置为允许所述虚拟植入体组件的显示相对于透过所述透视光学头戴式显示器能够直接可见的所述患者的物理关节的所述至少一个解剖结构对准。
14.根据权利要求1所述的系统，其中所述用户接口被配置为允许对所述虚拟植入体组件的显示相对于透过所述透视光学头戴式显示器能够直接可见的所述患者的物理关节的所述至少一个解剖结构的位置和/或定向的修改。
15.根据权利要求1所述的系统，其中由所述光学头戴式显示器在所述物理关节的所述表面上以预定位置、预定定向、预定旋转、预定切除水平、预定对准或其组合来显示所述虚拟植入体组件。
16.根据权利要求1所述的系统，其中所述虚拟植入体组件相对于预定旋转轴、预定屈曲轴、预定伸展轴中的至少一个对准。
17.根据权利要求15所述的系统，其中所述用户接口被配置为允许对所述虚拟植入体组件的所述至少一部分的所述预定位置、预定定向、预定旋转、预定切除水平、预定对准或其组合的修改，以考虑韧带松弛或紧绷。
18.根据权利要求15所述的系统，其中所述虚拟植入体的所述预定位置、预定定向、预定旋转、预定切除水平、预定对准或其组合包括膝关节置换中预定内翻矫正、预定外翻矫正、预定股骨组件屈曲、预定股骨组件伸展、预定股骨组件旋转、相对于前皮质的预定股骨组件位置、预定胫骨组件斜度、预定胫骨组件旋转、或相对于胫骨皮质缘的预定胫骨组件位置中的至少一项，或者包括髋关节置换中股骨组件的预定股骨颈切除、预定腿长度、预定股骨组件前倾、预定股骨组件偏移、预定髋臼组件前倾、或预定髋臼组件倾斜中的至少一项。
19.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统被配置为以相对于解剖轴、生物力学轴或畸形中的至少一个的预定位置、预定定向、预定旋转、预定对准或其组合来显示所述虚拟植入体组件。
20.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统被配置为由所述光学头戴式显示器相对于所述患者的所述物理关节以预定切除水平、预定内翻角度、预定外翻角度、预定旋转、预定屈曲、预定斜度或其组合中的至少一个来显示所述虚拟植入体组件。
21.根据权利要求20所述的系统，其中所述用户接口被配置为允许相对于所述预定切除水平、预定内翻角度、预定外翻角度、预定旋转、预定屈曲、预定斜度或其组合来改变所述虚拟植入体组件的显示的位置或定向。
22.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个解剖结构包括至少一个解剖标志、解剖平面、关节表面、软骨表面、软骨下骨表面、皮质骨表面、切割骨表面、扩孔骨表面、铣削骨表面、撞击骨表面、组织切除、组织表面、或其组合。
23.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个解剖结构包括关于解剖轴、生物力学轴、机械轴、两个或更多个解剖标志之间的距离、两个或更多个解剖标志之间的尺寸、前部和后部解剖结构之间的尺寸、内侧和外侧解剖结构之间的尺寸、上部和下部解剖结构之间的尺寸、曲率、表面、边缘、形状、长度、宽度、深度、或其组合的信息。
24.根据权利要求22所述的系统，其中所述至少一个解剖标志包括以下一项或多项：髋臼的一部分或整体、髋臼边缘的一部分或整体、髋臼边缘的多个部分、髂壁的一部分、耻骨的一部分、坐骨的一部分、髂前上棘、髂前下棘、耻骨联合、大转子的一部分或整体、小转子的一部分或整体、股骨头的中心、股骨干的一部分或整体、股骨颈的一部分或整体、股骨头的一部分或整体、骨头凹、横向髋臼韧带、丘脑枕、韧带、盂唇、一个或多个股骨骨赘、一个或多个髋臼骨赘、股骨内侧髁的一部分或整体、股骨外侧髁的一部分或整体、股骨凹陷的一部分或整体、滑车的一部分或整体、股骨前皮质的一部分、股骨前皮质的一部分以及滑车的相邻部分、股骨前皮质的一部分以及滑车和骨赘的相邻部分、一个或多个股骨骨赘、一个或多个胫骨骨赘、上髁隆起、内侧上髁隆起、外侧上髁隆起、胫骨内侧坪的一部分或整体、胫骨外侧坪一部分或整体、内侧胫骨脊的一部分或整体、外侧胫骨脊的一部分或整体、胫骨前皮质的一部分、胫骨前皮质的一部分和胫骨坪的一部分、髌骨的一部分或整体、髌骨的内侧边缘、髌骨的外侧边缘、髌骨上极、髌骨下极、髌骨骨赘、股骨凹陷的内侧壁、股骨凹陷的外侧壁、股骨凹陷的顶部、前十字韧带原点、前十字韧带插入、内侧髁的内侧壁、外侧髁的外侧壁、内侧股骨髁形状、内侧股骨髁半径、内侧股骨髁凸面、内侧股骨髁凹面、外侧股骨髁形状、外侧股骨髁半径、外侧股骨髁凸面、外侧股骨髁凹面、髁间凹陷形状、髁间凹陷表面特征、内侧胫骨脊、外侧胫骨脊、前内侧胫骨边缘、前外侧胫骨边缘、内侧胫骨边缘、外侧胫骨边缘、内侧坪的最低点、外侧坪的最低点、内侧坪的最高点、外侧坪的最高点、胫骨内侧坪形状、胫骨外侧坪形状、胫骨内侧坪表面、胫骨内侧坪表面特征、胫骨内侧坪半径、胫骨内侧坪凸面、胫骨内侧坪凹面、胫骨外侧坪形状、胫骨外侧坪表面、胫骨外侧坪表面特征、胫骨外侧坪半径、胫骨外侧坪凸面、胫骨外侧坪凹面、关节盂的一部分或整体、喙突的一部分或整体、肩峰的一部分或整体、锁骨的一部分、肱骨头的一部分或整体、肱骨颈的一部分或整体、肱骨干的一部分、一个或多个肱骨骨赘、一个或多个关节盂骨赘、盂唇的一部分或整体、肩部韧带的一部分或整体、喙肩韧带的一部分或整体、或盂肱韧带的一部分或整体。
25.根据权利要求1所述的系统，其中所述虚拟植入体组件是虚拟试验股骨组件、虚拟试验胫骨组件、虚拟试验胫骨插入件、虚拟试验髌骨组件。
26.根据权利要求6所述的系统，其中所述关节是膝关节，并且其中所述系统被配置为当所述膝关节移动通过一定运动范围时或者当所述膝关节移动到屈曲、伸展、旋转、外展、内收或其组合的不同位置时，保持所述两个或更多个虚拟植入体组件相对于所述至少一个解剖结构的显示。
27.根据权利要求1所述的系统，其中所述虚拟植入体组件的所述至少一部分与所述至少一个解剖结构相切或相交。
28.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个处理器被集成到所述光学头戴式显示器中。
29.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个处理器与所述光学头戴式显示器分离。
30.根据权利要求6所述的系统，其中所述两个或更多个虚拟植入体组件包括膝关节置换中的股骨组件和胫骨组件、髋关节置换中的股骨组件和髋臼组件、肩关节置换中的肱骨组件和关节盂组件、或踝关节置换中的胫骨组件和距骨组件。
31.一种用于为关节置换准备患者体内的物理关节的系统，所述系统包括：
至少一个处理器，
透视光学头戴式显示器，和
用户接口，
其中所述系统被配置为通过所述透视光学头戴式显示器显示两个或更多个虚拟植入体组件，其中每个虚拟植入体组件是对应于对应的物理植入体组件的至少一部分、对应的物理植入体组件的置位指示物、或其组合的三维数字表示，
其中所述两个或更多个虚拟植入体组件选自虚拟植入体组件库，其中所述两个或更多个虚拟植入体组件至少包括为所述物理关节的第一表面选择的第一虚拟植入体组件和为所述物理关节的第二表面选择的第二虚拟植入体组件，
其中所述系统被配置为将所述第一、所述第二或所述第一和所述第二虚拟植入体组件的至少一部分显示在透过所述透视光学头戴式显示器能够直接可见的对应的第一、第二或第一和第二表面上，
其中所述系统被配置为允许所述第一、所述第二或所述第一和所述第二虚拟植入体组件的至少一部分与对应的第一、第二或第一和第二表面的迭加、对准或迭加和对准，
其中所述用户接口被配置为相对于所述物理关节的至少一个解剖结构来调整所述第一、所述第二或所述第一和所述第二虚拟植入体组件的位置、定向或位置和定向，
其中所述透视光学头戴式显示器被配准在坐标系中，
其中所述至少一个解剖结构被配准在所述坐标系中，并且
其中所述第一、所述第二或所述第一和所述第二虚拟植入体组件被配准在所述坐标系中。
32.根据权利要求31所述的系统，其中所述虚拟植入体组件库包括具有不同尺寸、不同形状、或其组合的两个或更多个虚拟植入体组件，
其中所述物理关节是膝关节，并且所述库包括用于膝关节置换的一个或多个虚拟股骨组件、一个或多个虚拟胫骨组件、一个或多个髌骨虚拟组件或其任意组合，或者
其中所述物理关节是髋关节，并且所述库包括用于髋关节置换的一个或多个虚拟股骨组件和一个或多个虚拟髋臼组件，或者
其中所述物理关节是肩关节，并且所述库包括用于肩关节置换的一个或多个虚拟肱骨组件和一个或多个虚...
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