患者特定的手术方法和系统技术方案

描述了一种确定用于手术程序的植入物的患者特定的植入物参数的方法。手术系统接收一个或多个初始传递函数和患者的一个或多个术前输入因子，并且基于一个或多个初始传递函数和患者的一个或多个术前输入因子生成包括一个或多个患者特定的植入物参数的手术计划。手术系统还接收患者的一个或多个术中输入因子，并且基于患者的一个或多个术中输入因子更新一个或多个患者特定的植入物参数。基于一个或多个更新的患者特定的植入物参数为患者选择植入物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】患者特定的手术方法和系统优先权声明本申请要求享有2018年8月17日提交的名称为“Patient-SpecificSurgicalMethodandSystem(患者特定的手术方法和系统)”的美国临时申请第62/719,415号的优先权的权益，该临时申请通过引用整体并入本文。
本公开大体上涉及与计算机辅助手术系统有关的方法、系统和设备，所述计算机辅助手术系统包括各种硬件和软件部件，所述硬件和软件部件一起工作以增强手术工作流程。所公开的技术可以应用于例如肩关节、髋关节和膝关节成形术，以及其它手术干预，例如关节镜程序、脊柱程序、颌面程序、肩袖程序、韧带修复和置换程序。更具体地，本公开大体上涉及开发个性化手术计划以由机器人辅助手术系统来实施。
技术介绍
在1999年至2008年之间，美国每年进行的全膝关节成形术(TKA)的数量翻了一倍。按照目前的轨迹，预计到2030年，美国进行的TKA总数将增加到约350万。尽管在手术规划和植入物设计方面取得了进展，但约20-30％的患者仍然对其膝关节置换手术不满意。膝关节置换程序(例如TKA)的最终目标是通过匹配植入物部件的大小和取向以最佳匹配和复制患者的原始解剖结构来恢复膝关节功能并减轻疼痛，即使患者的组织退化且膝关节功能不理想。然而，膝盖是一种在运动期间屈曲、伸展、旋转和平移的复杂关节，因此使得难以对运动和运动的再现进行表征。使用计算机、机器人和成像来辅助骨科手术(例如TKA)在本领域中是已知的，并且已经改善了患者的手术结果。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，手术导航系统可以帮助外科医生以高准确度定位患者解剖结构、引导手术器械和植入医疗装置。手术导航系统通常采用各种形式的计算技术来执行各种标准和微创手术程序和技术。此外，这些系统允许外科医生相对于患者的身体更准确地规划、跟踪和导航器械和植入物的放置，以及进行术前和术中身体成像。然而，诸如膝盖的复杂系统的生物力学难以通过术中观察来准确且完全地表征，在术中观察植入物位置和取向在一定程度上是未知的。
技术实现思路
本专利技术提供了一种确定用于手术程序的植入物的患者特定的植入物参数的方法。所述方法包括：由手术系统接收一个或多个初始传递函数；由所述手术系统接收患者的一个或多个术前输入因子；由所述手术系统基于所述一个或多个初始传递函数和所述患者的一个或多个术前输入因子生成手术计划，其中所述手术计划包括一个或多个患者特定的植入物参数；由所述手术系统接收所述患者的一个或多个术中输入因子；由所述手术系统基于所述患者的一个或多个术中输入因子更新所述一个或多个患者特定的植入物参数；以及基于一个或多个更新的患者特定的植入物参数为所述患者选择植入物。在一些实施例中，所述一个或多个术前输入因子包括生物测定数据、射线照相评估信息、活动或体质水平、健康或受伤历史或其组合。在一些实施例中，所述一个或多个术中输入因子包括标志位置、股骨或胫骨表面测绘数据、关节松驰度数据、关节负载数据或其组合。在一些实施例中，所述方法还包括：由所述手术系统接收用于所述手术程序的一个或多个手术输入因子；并且其中生成所述手术计划还基于所述一个或多个手术输入因子。在一些另外的实施例中，所述一个或多个手术输入因子包括植入物部件大小、植入物部件位置或取向、软组织释放信息或其组合。在一些实施例中，所述方法还包括：由所述手术系统接收所述患者的一个或多个术后输入因子；将所述术前输入因子、手术输入因子、术中输入因子、术后输入因子或其组合上传到数据库；以及基于上传的输入因子，为未来患者改进所述一个或多个初始传递函数。在一些另外的实施例中，所述一个或多个术后输入因子包括最终植入物位置或取向信息、患者满意度信息、患者步态、最终运动范围、恢复时间、植入物存活率或其组合。在一些另外的实施例中，改进所述一个或多个初始传递函数包括利用机器学习技术。在一些另外的实施例中，所述数据库包括来自多个患者的输入因子。在一些实施例中，所述方法还包括：将所述术前输入因子、手术输入因子、术中输入因子或其组合上传到数据库；以及基于上传的输入因子，为未来患者改进所述一个或多个初始传递函数。在一些实施例中，所述方法还包括由外科医生改变所述一个或多个患者特定的植入物参数的第一患者特定的植入物参数。在一些另外的实施例中，所述方法还包括由所述手术系统基于所述第一患者特定的植入物参数更新所述一个或多个患者特定的植入物参数的第二患者特定的植入物参数。还提供了一种生成对手术程序之前患者的膝盖的一个或多个骨科响应进行描述的一个或多个传递函数的方法。所述方法包括：由计算系统接收患者的一个或多个输入因子；由所述计算系统生成所述患者的膝盖的三维虚拟模型；模拟所述患者的膝盖的三维虚拟模型以执行一个或多个移动；由所述计算系统分析所述模拟以确定所述一个或多个输入因子与一个或多个骨科响应之间的一个或多个关系；以及生成对所述一个或多个关系进行描述的一个或多个传递函数。在一些实施例中，所述一个或多个术前输入因子包括生物测定数据、射线照相评估信息、活动或体质水平、健康或受伤历史或其组合。在一些实施例中，所述一个或多个移动包括一个或多个负载方案、一个或多个移动周期、一个或多个弯曲周期或其组合。在一些实施例中，分析所述模拟包括对所述一个或多个骨科响应中的每一个进行统计分析。在一些实施例中，所述方法还包括：接收术中患者信息；以及由所述计算系统基于所述术中患者信息更新所述一个或多个传递函数。在一些另外的实施例中，所述术中患者信息包括标志位置、股骨或胫骨表面测绘数据、关节松驰度数据、关节负载数据或其组合。在一些另外的实施例中，所述术中患者信息包括从外科医生接收的输入。在一些实施例中，所述手术程序是全膝关节成形术。如上所述的示例性实施例可以提供优于现有技术的各种优点。下文参考附图详细描述本公开的实施例中的至少一些的另外的特征和优点，以及本公开的各种实施例的结构和操作。附图说明并入本说明书中且形成本说明书的一部分的附图说明本公开的实施例，且连同书面描述一起用于解释本专利技术的原理、特性和特征。在附图中：图1描绘了根据实施例的包括说明性计算机辅助手术系统(CASS)的手术室。图2A描绘了根据实施例的手术计算机向CASS的其它部件提供的说明性控制指令。图2B描绘了根据实施例的CASS的部件向手术计算机提供的说明性控制指令。图2C描绘了根据实施例的手术计算机通过网络连接到手术数据服务器的说明性实施方式。图3描绘了根据实施例的手术患者护理系统和说明性数据源。图4A描绘了根据实施例的用于确定术前手术计划的示例性流程图。图4B描绘了根据实施例的用于确定护理片段(episodeofcare)，包括术前、术中和术后动作的示例性流程图。图4C描绘了根据实施例的说明性图形用户界面，包括描绘植入物放置的图像。图5描绘了框图，该框图描绘了根据如本文中所描述的某些实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定用于手术程序的植入物的患者特定的植入物参数的方法，所述方法包括：/n由手术系统接收一个或多个初始传递函数；/n由所述手术系统接收患者的一个或多个术前输入因子；/n由所述手术系统基于所述一个或多个初始传递函数和所述患者的一个或多个术前输入因子生成手术计划，其中所述手术计划包括一个或多个患者特定的植入物参数；/n由所述手术系统接收所述患者的一个或多个术中输入因子；/n由所述手术系统基于所述患者的一个或多个术中输入因子更新所述一个或多个患者特定的植入物参数；以及/n基于一个或多个更新的患者特定的植入物参数为所述患者选择植入物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180817 US 62/719,4151.一种确定用于手术程序的植入物的患者特定的植入物参数的方法，所述方法包括：
由手术系统接收一个或多个初始传递函数；
由所述手术系统接收患者的一个或多个术前输入因子；
由所述手术系统基于所述一个或多个初始传递函数和所述患者的一个或多个术前输入因子生成手术计划，其中所述手术计划包括一个或多个患者特定的植入物参数；
由所述手术系统接收所述患者的一个或多个术中输入因子；
由所述手术系统基于所述患者的一个或多个术中输入因子更新所述一个或多个患者特定的植入物参数；以及
基于一个或多个更新的患者特定的植入物参数为所述患者选择植入物。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个术前输入因子包括生物测定数据、射线照相评估信息、活动或体质水平、健康或受伤历史或其组合。


3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述一个或多个术中输入因子包括标志位置、股骨或胫骨表面测绘数据、关节松驰度数据、关节负载数据或其组合。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，还包括：
由所述手术系统接收用于所述手术程序的一个或多个手术输入因子；并且
其中生成所述手术计划还基于所述一个或多个手术输入因子。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所述一个或多个手术输入因子包括植入物部件大小、植入物部件位置或取向、软组织释放信息或其组合。


6.根据权利要求4-5中任一项所述的方法，还包括：
由所述手术系统接收所述患者的一个或多个术后输入因子；
将所述术前输入因子、手术输入因子、术中输入因子、术后输入因子或其组合上传到数据库；以及
基于上传的输入因子，为未来患者改进所述一个或多个初始传递函数。


7.根据权利要求6所述的方法，其中所述一个或多个术后输入因子包括最终植入物位置或取向信息、患者满意度信息、患者步态、最终运动范围、恢复时间、植入物存活率或其组合。


8.根据权利要求6-7中任一项所述的方法，其中改进所述一个或多个初始传递函数包括利用机器学习技术。


9.根据权利要求6-8中任一项所述的方法，其中所述数据库包括来自多...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·法利，肖恩·麦格关，布兰尼斯拉夫·哈拉马兹，布莱恩·W·麦金农，康斯坦丁诺斯·尼蔻，伊丽莎白·达克斯伯里，鲁克桑德拉·C·马里恩斯库塔纳索卡，瑞安·兰登，兰迪·C·瓦恩巴格尔，威廉·L·鲍尔斯，
申请(专利权)人：史密夫和内修有限公司，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：美国;US