改进的和CASS辅助的截骨术制造技术

公开了用于用机器人辅助执行截骨术的系统和方法。所公开的系统和方法包括接收患者骨的三维模型、接收手术计划、基于三维模型和手术计划确定要对患者骨制造的一个或多个校正切口，以及使用与机器人臂相接的被跟踪末端执行器执行所述一个或多个校正切口。外科医生可以利用软件、跟踪、机器人等来计划和执行先前不可能的复杂和/或精细形状的骨切除。不可能的复杂和/或精细形状的骨切除。不可能的复杂和/或精细形状的骨切除。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的和CASS辅助的截骨术
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2020年2月4日提交的名称为“改进的和CASS辅助的截骨术(IMPROVED AND CASS ASSISTED OSTEOTOMIEES)”的美国临时专利申请号62/969,972的优先权，所述临时专利申请以全文引用的方式并入本文中。


[0003]本公开总体上涉及与计算机辅助手术系统有关的方法、系统和装置，所述计算机辅助手术系统包括一起工作以增强手术流程的各种硬件和软件部件。所公开的技术可以应用于例如肩、髋和膝关节置换术，以及其它外科手术，如关节镜手术、脊柱手术、颌面手术、肩袖手术、韧带修复和置换手术。

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，计算机辅助手术导航系统可以帮助外科医生以高精度定位患者的解剖结构、引导手术器械以及植入医疗装置。这种手术导航系统通常采用各种形式的计算技术来执行各种各样的标准和微创手术程序和技术。而且，这些系统允许外科医生更准确地计划、跟踪和导航相对于患者身体的器械和植入物的放置，以及进行术前和术中身体成像。
[0005]膝骨关节炎(OA)通常限于膝关节的内侧或外侧隔室。软骨在单个位置的变性通常归因于关节的未对准，其引起关节隔室中的负荷增加。为了校正关节内的未对准，医疗专业人员通常进行截骨术。在目前的标准实践中，截骨术有两种基本形式：闭合楔形和开放楔形。在闭合楔形解决方案和开放楔形解决方案中，切割患者骨以缩短或拉长一侧，并且因此改变其对准。一般来说，截骨术的目标是将负荷承载轴线从关节的变性隔室改变为健康隔室。然而，这些类型的截骨术有两个主要缺点。第一个缺点是肢体长度受影响(即，肢体在闭合楔形中缩短，在开放楔形中加长)，第二个缺点是关节的运动范围受影响。
[0006]因而，有利的是，具有可以允许替代方法(例如，不改变肢体长度和运动范围的方法)同时还确保在程序期间的高水平准确性的系统。

技术实现思路

[0007]提供此
技术实现思路
是为了符合37C.F.R.
§
1.73，需要本专利技术的
技术实现思路
简要地说明本专利技术的性质和实质。要理解，提出它不是用于解释或限制本公开的范围或含义。
[0008]本专利技术提供了一种用于执行截骨术的机器人辅助系统。所述系统包括机器人臂；被跟踪末端执行器，所述被跟踪末端执行器与所述机器人臂可移除地相接；一个或多个跟踪传感器，所述一个或多个跟踪传感器与患者骨相接；处理器；以及包含编程指令的处理器可读存储介质，所述编程指令在被执行时使所述处理器：获得手术计划；获得患者骨的三维模型；基于所述三维模型和所述手术计划确定要对所述患者骨制造的一个或多个校正切
口；以及使用与机器人臂相接的被跟踪末端执行器执行所述一个或多个校正切口。
[0009]在一些实施例中，所述一个或多个校正切口可包括球形截骨术、圆顶形截骨术和/或铰链平面截骨术。
[0010]在一些实施例中，所述末端执行器可以在包括锯条和骨钻的一个或多个末端执行器之间可互换。所述锯条可以是直的、弯曲的、球形的和/或柔性的。另外，所述末端执行器可以基于患者特定的特征构造或3D打印。
[0011]在一些实施例中，所述处理器可以执行命令以帮助经由所述末端执行器对准一个或多个切割引导件。在一些实施例中，所述处理器可以执行命令以经由所述末端执行器钻出一个或多个通道或导向孔。
[0012]在一些实施例中，所述机器人臂将被配置成自动执行所述一个或多个校正切口。替代地，所述机器人臂可能需要来自外科医生的一些手动输入。在一些实施例中，所述处理器可以仅在确定所述末端执行器位于根据所述手术计划的适当位置和适当取向中的一个或多个时激活所述末端执行器。
[0013]在一些实施例中，所提供的系统可以使用所述一个或多个跟踪传感器跟踪患者骨的任何片段，并且帮助将片段对准理想校正位置和/或角度。所述系统还可以包括被配置成显示将实际偏移角与理想偏移角进行比较的表示的显示器。
[0014]在一些实施例中，获得患者骨的三维模型还包括接收包括骨标志数据或跟踪数据中的至少一个的解剖数据，以及基于解剖数据和一个或多个统计形状模型在手术中生成三维模型。
[0015]本专利技术提供了一种用于执行截骨术的机器人辅助方法。所述方法包括接收患者骨的三维模型，接收手术计划，基于所述三维模型和所述手术计划确定要对所述患者骨制造的一个或多个校正切口，以及使用与机器人臂相接的被跟踪末端执行器执行所述一个或多个校正切口。
[0016]在一些实施例中，机器人臂可以替代地或对准一个或多个切割引导件。在一些实施例中，被跟踪末端执行器可用于钻出一个或多个通道或导向孔。
[0017]在一些实施例中，所述机器人臂可以被配置成自动执行一个或多个校正切口。替代地，所述机器人臂可能需要来自外科医生的一些手动输入。在一些实施例中，仅在确定所述末端执行器位于根据手术计划的适当位置和适当取向中的一个或多个时，所述末端执行器才激活。
[0018]在一些实施例中，所提供的方法可以包括跟踪患者骨的任何切割片段，并且帮助将片段对准理想校正位置和/或角度。所述理想校正位置和/或角度可以3D表示相对于实际跟踪偏移显示。
附图说明
[0019]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：
[0020]图1示出了根据实施例的包括示例性计算机辅助手术系统(CASS)的手术室。
[0021]图2示出了根据一些实施例的电磁传感器装置的示例。
[0022]图3A示出了根据一些实施例的具有三个垂直线圈的电磁传感器装置的替代性示
例。
[0023]图3B示出了根据一些实施例的具有两个不平行固定线圈的电磁传感器装置的替代性示例。
[0024]图3C示出了根据一些实施例的具有两个不平行分离线圈的电磁传感器装置的替代性示例。
[0025]图4示出了根据一些实施例的电磁传感器装置和患者骨的示例。
[0026]图5A示出了根据实施例的手术计算机提供给CASS的其它部件的说明性控制指令。
[0027]图5B示出了根据实施例的CASS的部件提供给手术计算机的说明性控制指令。
[0028]图5C示出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。
[0029]图6示出了根据实施例的手术患者护理系统和说明性数据源。
[0030]图7A示出了根据实施例的用于确定术前手术计划的示例性流程图。
[0031]图7B示出了根据实施例的用于确定护理期，包括术前、术中和术后动作的示例性流程图。
[0032]图7C示出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。
[0033]图8A描绘了根据实施例的封闭楔形截骨术的说明性实例。<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】1.一种机器人辅助手术系统，其包括：机器人臂；被跟踪末端执行器，所述被跟踪末端执行器与所述机器人臂可移除地相接；一个或多个跟踪传感器，所述一个或多个跟踪传感器与患者骨相接；处理器；以及非暂时性处理器可读存储介质，其中所述非暂时性处理器可读存储介质包括一个或多个编程指令，所述一个或多个编程指令在被执行时使所述处理器：获得手术计划；获得所述患者骨的三维模型；基于所述三维模型和所述手术计划确定要对所述患者骨制造的一个或多个校正切口；以及使所述被跟踪末端执行器执行所述一个或多个校正切口。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个校正切口包括球形截骨术。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个校正切口包括圆顶形截骨术。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个校正切口包括铰链平面截骨术。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述被跟踪末端执行器包括锯条或骨钻中的一个或多个。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述被跟踪末端执行器包括弯曲的锯条。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述被跟踪末端执行器是基于所述手术计划中的患者特定的特征构造或3D打印的。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述被跟踪末端执行器包括柔性锯条。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述被跟踪末端执行器包括具有球体或球形切削刃中的一个或多个的锯条。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述被跟踪末端执行器选自被配置成与所述机器人臂可移除地相接的多个锯条或骨钻。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个编程指令还包括在被执行时使所述处理器对准切割引导件的所述一个或多个编程指令。12.根据权利要求1所述的系统，其中在被执行时使所述处理器执行所述一个或多个校正切口的所述一个或多个编程指令包括在被执行时使所述处理器使用所述末端执行器钻出一个或多个通道或导向孔的一个或多个编程指令。13.根据权利要求1所述的系统，其中在被执行时使所述处理器执行所述一个或多个校正切口的所述一个或多个编程指令包括在被执行时使所述处理器自动移动所述机器人臂的一个或多个编程指令。14.根据权利要求1所述的系统，其中在被执行时使所述处理器执行所述一个或多个校正切口的所述一个或多个编程指令包括在被执行时使所述处理器仅在确定所述末端执行器位于根据所述手术计划的适当位置和适当取向中的一个或多个时激活所述末端执行器的一个或多个编程指令。15.根据权利要求1...

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