骨骼重建和骨外科植入物制造技术

本发明专利技术涉及骨骼重建和骨外科植入物。具体地，本发明专利技术公开了一种构建患者特异性骨外科植入物的方法，所述方法包括将源自于患者异常骨骼的实际解剖结构的患者特异性异常骨骼模型与同样源自于所述患者骨骼的解剖结构的重建的患者特异性骨骼模型进行比较，其中所述重建的患者特异性骨骼模型反映出所述患者骨骼的正常化解剖结构，所述患者特异性异常骨骼模型反映出所述患者骨骼的实际解剖结构，所述骨骼包括部分骨、变形骨和破碎骨中的至少一者，所述患者特异性异常骨骼模型包含患者特异性异常点云和患者特异性异常骨骼表面模型中的至少一者，并且所述重建的患者特异性骨骼模型包含重建的患者特异性点云和重建的患者特异性骨骼表面模型中的至少一者。骨骼表面模型中的至少一者。骨骼表面模型中的至少一者。

【技术实现步骤摘要】
骨骼重建和骨外科植入物
[0001]本申请是申请日为2014年10月15日、申请号为2020105582080、专利技术名称“骨骼重建和骨外科植入物”的专利技术专利申请的分案申请，该2020105582080号申请是国际申请日2014年10月15日、国际申请号PCT/US2014/060780于2016年6月3日进入中国国家阶段、申请号201480066209.6、专利技术名称“骨骼重建和骨外科植入物”的申请的分案申请。
[0002]与相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2013年10月15日提交的题为“颅骨和颅后骨骼和软组织的重建”(CRANIUM AND POSTCRANIAL BONE AND SOFT TISSUE RECONSTRUCTION)的美国临时专利申请系列号61/891,047的利益，其公开内容通过参考并入本文。


[0004]本公开涉及骨外科的各个不同方面，包括骨骼和组织重建、患者特异性和大规模定制的骨外科植入物、性别和种族特异性的骨外科植入物、切割引导器、创伤防护板(trauma plate)、骨移植物切割和放置引导器、患者特异性仪器、惯性测量单元用于运动学和病理学的解剖跟踪的用途以及惯性测量单元在骨外科手术期间用于导航的用途。
[0005]专利技术概述
[0006]本专利技术的第一方面提供了一种构建患者特异性骨外科植入物的方法，所述方法包括：(a)将源自于患者异常骨骼的实际解剖结构的患者特异性异常骨骼模型与同样源自于所述患者骨骼的解剖结构的重建的患者特异性骨骼模型进行比较，其中所述重建的患者特异性骨骼模型反映出所述患者骨骼的正常化解剖结构，并且其中所述患者特异性异常骨骼模型反映出包括部分骨、变形骨和破碎骨中的至少一者的所述患者骨骼的实际解剖结构，其中所述患者特异性异常骨骼模型包含患者特异性异常点云和患者特异性异常骨骼表面模型中的至少一者，并且其中所述重建的患者特异性骨骼模型包含重建的患者特异性点云和重建的患者特异性骨骼表面模型中的至少一者；(b)使用从所述患者特异性异常骨骼模型与所述重建的患者特异性骨骼模型的比较输出的数据，为待安装到所述患者异常骨骼的患者特异性骨外科植入物优化一个或多个参数；以及(c)将所述一个或多个参数考虑在内，为所述患者特异性骨外科植入物生成电子设计文件。
[0007]在所述第一方面的更详细的实施方式中，所述方法还包括使用所述电子设计文件制造所述患者特异性植入物。在另一个更详细的实施方式中，所述方法还包括将所述患者特异性异常骨骼模型与所述重建的患者特异性骨骼模型进行比较，以从所述患者特异性异常骨骼模型鉴定丢失骨或变形骨，以及将所述丢失骨或变形骨定位在所述重建的患者特异性骨骼模型上。在另一个详细实施方式中，所述方法还包括从代表所述患者异常骨骼的数据生成所述患者特异性异常骨骼模型，以及从代表所述患者异常骨骼的数据并从来自于统计图集的数据生成所述重建的患者特异性骨骼模型，其中所述统计图集数据包含与所述患者异常骨骼类似的正常骨骼的点云和表面模型中的至少一者。在又一个详细实施方式中，所述代表患者异常骨骼的数据包含磁共振图像、计算机断层扫描图像、X
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射线图像和超声图像中的至少一者。在更详细的实施方式中，所述统计图集数据源自于所述正常骨骼的磁
共振图像、计算机断层扫描图像、X
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射线图像和超声图像中的至少一者。在更详细的实施方式中，所述鉴定到的丢失骨或变形骨包含边界点集，并且将所述丢失骨或变形骨定位在所述重建的患者特异性骨骼模型上包括将所述边界点集与所述重建的患者特异性骨骼模型相关联。在另一个更详细的实施方式中，将所述患者特异性异常骨骼模型与所述重建的患者特异性骨骼模型进行比较以从所述患者特异性异常骨骼模型鉴定丢失骨或变形骨包括输出至少两个数据列表，其中所述至少两个数据列表包括鉴定所述丢失骨或变形骨的第一列表，以及鉴定在所述患者特异性异常骨骼模型与所述重建的患者特异性骨骼模型之间共有的骨骼的第二列表。在另一个更详细的实施方式中，所述第一列表包含属于来自于所述患者特异性异常骨骼模型的所述丢失骨或变形骨的顶点，并且所述第二列表包含属于在所述患者特异性异常骨骼模型与所述重建的患者特异性骨骼模型之间共有的骨骼的顶点。在又一个更详细的实施方式中，所述方法还包括使用来自于所述患者特异性异常骨骼模型的数据和来自于所述重建的患者特异性骨骼模型的数据确定一个或多个患者特异性骨外科植入物固定位置。
[0008]在所述第一方面的又一个更详细的实施方式中，确定一个或多个患者特异性骨外科植入物固定位置包括排除鉴定到所述丢失骨或变形骨的任何位置。在另一个更详细的实施方式中，为患者特异性骨外科植入物优化一个或多个参数包括使用植入物参数化模板来建立通用参数，随后使用所述重建的患者特异性骨骼模型来优化所述通用参数。在另一个详细实施方式中，所述参数包括角度参数、深度参数、曲率参数和固定装置位置参数中的至少一者。在又一个详细实施方式中，所述方法还包括构建所述患者特异性骨外科植入物的表面模型的初始迭代。在更详细的实施方式中，构建所述表面模型的初始迭代包括将来自于所述患者特异性异常骨骼模型的轮廓与来自于所述重建的患者特异性骨骼模型的轮廓合并。在更详细的实施方式中，构建所述表面模型的初始迭代包括估算所述患者特异性骨外科植入物的目标植入位置。在另一个更详细的实施方式中，所述方法还包括构建所述患者特异性骨外科植入物的表面模型的后续迭代。在另一个更详细的实施方式中，构建所述患者特异性骨外科植入物的表面模型的后续迭代包括人工复查所述表面模型的后续迭代和所述重建的患者特异性骨骼模型，以分辨是否需要所述表面模型的进一步迭代。在又一个更详细的实施方式中，所述电子设计文件包括计算机辅助设计文件、计算机数控文件和快速制造指令文件中的至少一者。
[0009]在所述第一方面的更详细的实施方式中，所述方法还包括使用为所述患者特异性骨外科植入物优化的所述一个或多个参数为患者特异性植入物放置引导器生成电子设计文件。在另一个更详细的实施方式中，所述方法还包括使用所述患者特异性植入物放置引导器的电子设计文件制造所述患者特异性植入物放置引导器。在另一个详细实施方式中，为所述患者特异性骨外科植入物优化的所述一个或多个参数包括尺寸参数、形状参数和轮廓参数中的至少一者。在又一个详细实施方式中，至少一个轮廓参数是所述患者特异性骨外科植入物与所述患者特异性植入物放置引导器之间共有的。在更详细的实施方式中，所述方法还包括设计患者特异性植入物放置引导器以包括作为所述患者特异性植入物放置引导器打算驻留的患者骨骼的表面形状的负形的表面形状。在更详细的实施方式中，所述患者特异性异常骨骼模型包含源自于患者的异常髋关节的实际解剖结构的患者特异性异常股骨模型和患者特异性异常盆骨模型中的至少一者，所述重建的患者特异性骨骼模型包
含源自于所述患者的髋关节的解剖结构的重建的患者特异性股骨模型和重建的患者特异性盆骨模型中的至少一者，所述重建的患者特异性模型反映出来自于所述患者的髋关节的正常化解剖结构，并且所述患者特异性异常骨骼模型反映出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设计作为面部重建手术一部分的患者特异性骨移植物放置引导器的方法，该方法包括：从供体骨骼识别骨移植物，包括识别供体骨骼的具有与所需骨移植物相似的表面轮廓的区域；和设计并入有显示所述骨移植物的轮廓的孔的所述患者特异性骨移植物放置引导器，所述患者特异性骨移植物放置引导器并入有被配置为仅在单个取向和位置上在患者骨骼上正确对准所述患者特异性骨移植物放置引导器的形状。2.一种患者特异性骨移植物板放置引导器，用于相对于异常解剖结构的下方残留骨和来自供体骨骼的骨移植物放置骨移植物板，所述放置引导器包括：患者特异性轮廓板，包括下方残留骨的负形，以证实所述患者特异性轮廓板在残留骨上仅在单个位置和取向中的正确定位，所述轮廓板还包括边界，所述边界被配置为确保骨移植物相对于残留骨的正确放置。3.一种设计独有的骨移植物切割引导器的方法，该方法包括：生成所需骨移植物的三维虚拟模型，包括提取重建骨骼的虚拟模型的与患者的异常骨骼的虚拟三维模型不共有的区域；通过将所需骨移植物的三维虚拟模型与供体骨骼的三维虚拟模型进行比较以识别所述供体骨骼的具有与所需骨移植物相似形状的区域，来识别来自所述供体骨骼的骨移植物；和将所述独有的骨移植物切割引导器设计为并入有用于从供体骨骼切下骨移植物的边界，包括并入有如下形状：该形状用于确保所述独有的骨移植物切割引导器在供体骨骼上的放置是特殊化的，使得所述独有的骨移植物切割引导器仅在单个取向和位置上顺应所述供体骨骼。4.一种独有的骨移植物切割引导器，被配置为便于从供体骨骼切下骨移植物，所述独有的骨移植物切割引导器包括：边界，用于引导切割装置从供体骨骼切下骨移植物；和独有的供体骨骼安装表面，包括所述供体骨骼的表面的负形，使得所述骨移植物切割引导器在所述供体骨骼上的放置仅在单个取向和位置上是特殊化的；其中通过将患者的重建的骨骼表面的三维虚拟模型的表面轮廓与供体骨骼的三维虚拟模型的表面轮廓进行比较以识别具有相同或相似曲率的供体骨骼的区域，来识别来自供体骨骼的骨移植物。5.一种设计患者特异性接骨板的方法，所述患者特异性接骨板用于固定来自供体骨骼的骨移植物和异常解剖结构的残留骨，该方法包括：识别虚拟混合三维模型上的接骨板位置，所述虚拟混合三维建模包括来自供体骨骼的骨移植物的虚拟三维模型和异常解剖结构的残留骨的虚拟三维模型；使用所述虚拟混合三维模型设计患者特异性接骨板，所述接骨板包括患者特异性底侧，所述患者特异性底侧被成形为所述异常解剖结构的下方残留骨和来自所述供体骨骼的骨移植物的负形，使得所述接骨板仅在单个位置和取向上与所述残留骨对准，并且仅在单个位置和取向上与所述骨移植物对准。6.一种患者特异性接骨板，用于固定来自供体骨骼的骨移植物和异常解剖结构的残留
骨，所述接骨板包括：支撑物，被配置为将来自供体骨骼的骨移植物固定到异常解剖结构的残留骨，所述支撑物包括患者特异性底侧，所述患者特异性底侧被成形为所述异常解...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆罕默德，
申请(专利权)人：穆罕默德，
类型：发明
国别省市：