用于跟踪切除平面的系统和方法技术方案

一种用于在外科程序期间跟踪切除平面的系统包括切割块和位置跟踪器。切割块构造成在外科程序期间安装在骨的前表面上。切割块包括构造成在外科程序期间定位切除工具的至少一个槽。位置跟踪器构造成在将切割块安装在前表面上之后直接附接到切割块以允许在外科程序期间由跟踪装置对切割块进行位置跟踪。期间由跟踪装置对切割块进行位置跟踪。期间由跟踪装置对切割块进行位置跟踪。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于跟踪切除平面的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享有2018年5月18日提交的题为“用于跟踪切除平面的系统和方法(SYSTEM AND METHOD FOR TRACKING RESECTION PLANES”的美国临时申请第62/673,575号的优先权的权益，该临时申请的全部内容通过引用并入本文。


[0003]本公开大体上涉及用于计算机辅助骨科手术的装置、系统和方法。更具体地，本公开涉及在关节置换手术之前自动确定患者的植入物的位置和取向。

技术介绍

[0004]使用计算机、机器人和成像来辅助骨科手术在本领域中是已知的。对用来引导手术程序的计算机辅助导航和机器人系统来说，已经有大量研究和开发。例如，机器人手术系统可以帮助外科医生准确地将骨切割成期望形状。在诸如全髋关节置换术(THR)的程序中，已经使用计算机辅助手术技术以提高手术的准确性和可靠性。还发现由图像引导的骨科手术在通过骨合成的良好固定来预先计划和引导骨折中移位的骨碎片的正确解剖位置方面是有用的。
[0005]切口引导件或切割块可用于骨科手术程序以帮助外科医生切割或修改目标骨的一些部分。例如，在诸如THR或全膝关节置换术(TKR)的关节置换手术中，骨的准备可涉及将锯引导切割块暂时固定到骨骼，使得往复的锯片可沿着其预期路径保持稳定。这些块的放置可通过手动使用器械或通过使用夹具来引导。
[0006]切割块的定位可能是耗时且复杂的过程，这对于患者获得积极结果是至关重要的。允许在所需工作空间内调整切割块的机制很复杂，且需要高加工公差，这增加了这些器械系统的成本和复杂性。此类器械的创建和管理也昂贵，并且导致相当大的维护和清洁的操作成本。这些成本增加了管理切割块的负担。机械参考器械也可能增加管理切口引导件和切割块的负担。
[0007]这些切割块的手动对准可能是麻烦的，并且限于通过机械和视觉参考方式获得的信息。用于手动对准切割块的器械无法完全捕获骨骼的3D形状，也不能充分捕获关于关节的运动学或软组织张紧或松弛的信息。
[0008]一些手术跟踪系统和机器人辅助手术技术包括具有固定销的跟踪刚性体，用于在骨科中附接和跟踪股骨和胫骨。通常，将3-5毫米的双皮质骨螺钉或较小的单皮质螺钉插入患者的骨中以用于附接跟踪器。然后可以对跟踪器进行配准，并且通过测量跟踪器在空间中的运动，手术跟踪系统可以在程序期间准确地测量患者的位置。然而，跟踪器的附接可能在外科程序期间增加负担。这些螺钉的使用也可以被认为不期望地增加手术的有创性。
附图说明
[0009]参照以下描述、所附权利要求书和附图，本文描述的实施例的各方面、特征、益处
和优点将变得显而易见，在附图中：
[0010]图1示出了根据某些实施例的说明性导航系统。
[0011]图2示出了根据某些实施例的说明性跟踪附件，用于与诸如图1中所述的导航系统一起使用。
[0012]图3示出了根据某些实施例的执行关节置换手术的说明性方法的流程图。
[0013]图4示出了根据某些实施例的附接跟踪硬件的说明性方法的流程图。
[0014]图5示出了与图4中所示的类似的流程图，进一步示出了根据实施例的附接跟踪硬件的带注释的照片。
[0015]图6示出了根据某些实施例的执行初始胫骨切除的说明性方法的流程图。
[0016]图7示出了根据某些实施例的具有可调整倾斜度的样本切割引导件。
具体实施方式
[0017]本公开不限于所描述的特定系统、装置和方法，因为这些系统可以变化。描述中使用的术语仅用于描述特定版本或实施例的目的，而不旨在限制范围。
[0018]如本文件中所使用，除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一个”、“一种”和“该/所述”包括复数指代。除非另有定义，否则本文所使用的所有科技术语具有与本领域普通技术人员通常所理解的相同含义。本公开中的任何内容均不应被解释为承认本公开中描述的实施例由于在前专利技术而无权把本公开的日期提前。如本文件中所使用，术语“包括”意指“包括但不限于”。
[0019]全膝关节置换手术需要在股骨和胫骨上进行几次精确的切割，以便使所选的植入物正确地配合并恢复天然健康膝盖的几何形状和运动学特性。为了执行这些步骤，在常规(手动方法)和计算机辅助手术(CAS)的全膝关节置换术两者中，都使用了一系列的引导块，所述引导块提供钻孔或切割引导以帮助外科医生执行预备股骨和胫骨以用于接收植入物所需的步骤。
[0020]下面作为示例概述的用于为膝关节置换植入物预备股骨的常规手动操作方法通常包括将远侧切割引导块固定在股骨上，通常通过插入股骨的远端中的髓内钉(IM杆)或螺钉定位，并且将远侧引导块定位在期望位置，这样的位置提供正确的植入物内翻-外翻和围绕IM杆的横向旋转角度以及适当的远侧切除量；在相对于远侧引导块参考位置的预定位置对准远侧切割引导件(无论是与引导块成一体还是构造成紧固在其上的独立元件)，并且将定位销通过远侧切割引导件插入股骨髁中以将切割引导件紧固在前表面上的适当位置；进行远侧切割以从髁的远端切除预定量的骨；将第二股骨植入物尺寸确定引导件(股骨尺寸确定器)自由地定位在股骨的新切远侧表面上，并且确保前切口的预期切除水平，前-后调整(参考现有的后髁或前股骨)以确保正确的植入物尺寸确定，并且在用销将四合一切割引导块固定到位并钻出植入物钉孔之前，定位块的旋转对准和内侧-外侧位置都正确；以及执行前和后切割，随后进行前-后倒角和凹口切割。应当注意，在当今通常使用的基于IM杆的器械中，通常不可能在矢状面内调整植入物的旋转。因此，通常将股骨植入物在膝延伸部中的位置设置为与IM杆轴线成固定关系。
[0021]预备胫骨所需的步骤较少。通常，它们包括：将导轨相对于胫骨的机械轴线对准；获得附接到导轨的引导块的正确旋转(内翻-外翻)对准，并将其在适当位置紧固到胫骨近
端的前表面；进一步调整胫骨引导块的竖直和角度位置以确保提供期望的后倾斜度和胫骨切除水平；使用引导块插入定位销以固定其在胫骨上的位置；移除引导块并用胫骨切除切割引导件替换它，所述引导件用定位销固定在适当位置；以及切除选定数量的胫骨。应当注意，胫骨板植入物的最终位置不由该步骤确定，而是由其将要靠置在其上的平面确定。胫骨板植入物的前-后(AP)，内侧-外侧(ML)和旋转定位随后由外科医生关于在股骨植入物定位并固定到胫骨之后其在切除胫骨上的最佳配合位置的判断来确定。
[0022]无论是执行传统手术还是计算机辅助手术，上述外科程序通常保持相似。CAS系统可以采用固定到手术工具和患者骨基准的被动或主动可跟踪元件，以允许确定这些工具和骨在三维空间中的位置和取向。在某些类型的CAS中，术前拍摄的图像或由术前患者扫描创建的计算机生成的模型可以用于提供准确的患者特定解剖信息。图像或模型可以用于配准或校准相同患者的解剖元件的实时位置。这可以允许随后相对于手术期间使用的外科工具跟踪患者的解剖元件并显示这些解剖元件。
[0023]如上所述，当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在外科程序期间跟踪切除平面的系统，所述系统包括：切割块，所述切割块构造成在外科程序期间安装在骨的前表面上，其中所述切割块包括至少一个槽，所述至少一个槽构造成在外科程序期间定位切除工具；以及位置跟踪器，所述位置跟踪器构造成在将所述切割块安装在所述前表面上之后直接附接到所述切割块以允许在外科程序期间通过跟踪装置对所述切割块进行位置跟踪。2.根据权利要求l所述的系统，其中所述位置跟踪器包括：框架；构造成将所述位置跟踪器附接到所述切割块的一个或多个安装点；以及所述框架上的一个或多个位置标记，所述一个或多个位置标记构造成在外科程序期间可由所述跟踪装置跟踪。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述一个或多个位置标记对光是反射性的。4.根据权利要求2所述的系统，其中所述一个或多个安装点包括夹具。5.根据权利要求l所述的系统，其中所述切割块还包括：孔，所述孔尺寸确定成分别允许(i)附接髓外对准引导件和(ii)附接所述位置跟踪器。6.一种用于在外科程序期间跟踪切除平面的系统，所述系统包括：位置跟踪器，所述位置跟踪器构造成直接附接到切割块以允许在外科程序期间通过计算机辅助外科(CAS)系统对所述切割块进行位置跟踪，其中所述位置跟踪器包括：框架，构造成将所述位置跟踪器附接到所述切割块的一个或多个安装点，以及所述框架上的一个或多个位置标记，所述一个或多个位置标记构造成可由所述CAS系统跟踪。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述一个或多个位置标记对光是反射性的。8.根据权利要求6所述的系统，其中所述一个或多个安装点包括夹具。9.一种用于在外科程序期间跟踪切除平面的系统，所述系统包括：跟踪装置；切割块，所述切割块构造成在外科程序期间安装在骨的前表面上，其中所述切割块包括至少一个槽，所述至少一个槽构造成在外科程序期间定位切除工具；以及位置跟踪器，所述位置跟踪器构造成直接附接到所述切割块并且允许在外科程序期间由所述跟踪装置对所述切割块进行位置跟踪。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述位置跟踪器包括：框架；用于将所述位置跟踪器附接到所述切割块的一个或多个安装点；以及所述框架上的一个或多个位置标记，所述一个或多个位置标记构造成在外科程序期间可由所述跟踪装置跟踪。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述跟踪装置包括构造成在外科程序期间跟踪所述一个或多个位置标记的一个或多个相机。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：里迪特，
申请(专利权)人：新加坡施乐辉亚太有限公司史密夫和内修整形外科股份公司，
类型：发明
国别省市：