计算机辅助手术计划制造技术

一种方法包括通过计算系统获得指定一个或多个手术参数的值的一个或多个外科医生偏好参数，其中，手术参数包括用于在手术期间要附接到患者的关节窝的关节盂植入物的一个或多个定位参数；通过计算系统基于患者的一个或多个解剖参数和外科医生偏好参数来确定一个或多个建议的手术选项，手术选项中的每一个与用于关节盂植入物的定位参数和关节盂植入物的类型的不同组合相对应；以及通过计算系统输出一个或多个建议的手术选项用于显示。出一个或多个建议的手术选项用于显示。出一个或多个建议的手术选项用于显示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】计算机辅助手术计划
[0001]本申请要求于2021年2月5日提交的美国临时专利申请63/146,278的权益，其全部内容通过引用结合于此。

技术介绍

[0002]肩关节置换手术是一种复杂类型的骨科手术。然而，肩关节置换手术正变得越来越普遍，因为它能够减轻疼痛并恢复许多患者的活动范围。肩关节置换手术的复杂性阻碍了许多外科医生进行肩关节置换手术，尤其是那些不经常进行肩关节置换手术的外科医生。因此，计算机化的手术计划系统已经被开发出来，以帮助外科医生计划复杂的手术，例如肩关节置换手术。

技术实现思路

[0003]本公开描述了用于改进计算机化手术计划系统的各种技术。与实施计算机化手术计划系统相关联的一个挑战是，如何确保计算机化手术计划系统生成与个体外科医生的偏好一致的肩关节置换手术的手术计划。例如，计算机化手术计划系统可以使用机器学习(ML)模型来生成关于肩关节置换手术的各种手术选项的多个预测。通常，可能需要使用大量的训练数据集(例如，关于个体手术的数据)来训练ML模型。至少由于训练ML模型所需的病例数量，为每一位个体外科医生训练单独的ML模型以基于个体外科医生的偏好生成预测可能是不切实际的。对于不经常进行肩关节置换手术的外科医生来说尤其如此，因为这样的外科医生根本没有进行足够的肩关节置换手术来充分训练ML模型。本公开描述了可以解决该问题并允许手术计划系统生成适应个体外科医生的偏好的手术建议的技术，并具有减少存储需求和减少计算资源利用的相关益处。
[0004]在一个示例中，本公开描述了一种方法，该方法包括：通过计算系统获得指定一个或多个手术参数的值的一个或多个外科医生偏好参数，其中，手术参数包括用于在手术期间要附接到患者的关节窝的关节盂植入物的一个或多个定位参数；通过计算系统基于患者的一个或多个解剖参数和外科医生偏好参数来确定一个或多个建议的手术选项，每一个手术选项对应于关节盂植入物的定位参数与关节盂植入物的类型的不同组合；以及通过计算系统输出一个或多个建议的手术选项。
[0005]在另一个示例中，本公开描述了一种计算系统，该计算系统包括：存储器，被配置为存储指定一个或多个手术参数的值的一个或多个外科医生偏好参数，其中，手术参数包括用于在手术期间要附接到患者的关节窝的关节盂植入物的一个或多个定位参数；在电路中实现的一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为：基于患者的一个或多个解剖参数和外科医生偏好参数，确定一个或多个建议的手术选项，每一个手术选项对应于关节盂植入物的定位参数和关节盂植入物的类型的不同组合；以及输出一个或多个建议的手术选项以供显示。
[0006]在其他示例中，本公开描述了一种计算系统，该计算系统包括用于执行本公开的方法的装置和其上存储有指令的计算机可读存储介质，该指令在被执行时使得计算系统的
一个或多个处理器执行本公开的方法。
[0007]本公开的各种示例的细节在附图和以下描述中阐述。从描述、附图和权利要求中，各种特征、目的和优点将变得显而易见。
附图说明
[0008]图1是根据本公开的一种或多种技术的手术辅助系统的框图。
[0009]图2是示出了根据本公开的一种或多种技术的手术计划系统的示例细节的框图。
[0010]图3是示出了根据本公开的一种或多种技术的示例手术计划用户界面的概念图。
[0011]图4A是示出了根据本公开的一种或多种技术的用于选择解剖肩关节置换手术的外科医生偏好参数的示例手术计划用户界面的概念图。
[0012]图4B是示出了根据本公开的一种或多种技术的用于选择反向肩关节置换手术的外科医生偏好参数的示例手术计划用户界面的概念图。
[0013]图5是示出了根据本公开的一种或多种技术的显示用于解剖肩关节置换手术的手术建议的示例手术计划用户界面的概念图。
[0014]图6是示出了根据本公开的一种或多种技术的显示用于反向肩关节置换手术的手术建议的示例手术计划用户界面的概念图。
[0015]图7是示出了根据本公开的一种或多种技术的手术计划系统的示例操作的流程图。
[0016]图8是示出了根据本公开的一种或多种技术的确定用于关节盂植入物的一个或多个建议的手术选项的参数预测单元的示例操作的流程图。
具体实施方式
[0017]本公开的某些示例是参考附图描述的，其中，相似的附图标记表示相似的元件。然而，应当理解的是，附图仅示出了本文所述的各种实现，并不意味着限制本文所述各种技术的范围。附图显示并描述了本公开的各种示例。在以下描述中，阐述了许多细节。然而，本领域的技术人员将理解，在没有这些细节的情况下也可以实践本专利技术，并且可以对所描述的示例做出多种变化或修改。
[0018]本公开描述了与计划手术相关联的系统和方法。换言之，本公开描述了用于手术的自动化计划的技术。手术计划，例如由Wright Medical Group NV生产的BLUEPRINT
TM
系统或另一手术计划平台生成的手术计划，可以包括关于手术的各种信息。例如，手术计划可以包括关于用户(例如外科医生)对患者执行的步骤的信息。示例步骤可以包括，例如，骨骼或组织制备步骤和/或用于选择、修改和/或置换植入物组件(例如假肢)和相关联的硬件或介质的步骤。此外，在各种示例中，手术计划中的信息可以包括要由用户选择或修改的植入物组件的尺寸、形状、角度、表面轮廓和/或方位，要由用户在骨骼或组织制备步骤中在骨骼或组织中限定的尺寸、形状、角度、表面轮廓和/或方位，和/或限定用户相对于患者骨骼或组织置换植入物组件的位置、轴线、平面、角度和/或入口点。例如患者的解剖特征的尺寸、形状、角度、表面轮廓和/或方位的信息，可以从成像分析(例如，X射线、CT、MRI、超声或其他图像)、直接观察或其他技术中导出。
[0019]如本文所述，计算系统可以获得指定一个或多个手术参数的值的一个或多个外科
医生偏好参数。手术参数可以包括用于在手术期间要附接到患者的关节窝的关节盂植入物的一个或多个定位参数。此外，计算系统可以基于患者的一个或多个解剖参数和外科医生偏好参数，来确定用于在手术期间将关节盂植入物附接到患者的关节窝的一个或多个建议的手术选项。每一个手术选项对应于手术参数的值的不同组合。计算系统可以输出一个或多个建议的手术选项用于显示。
[0020]图1是示出了根据本公开的一种或多种技术的示例手术辅助系统100的框图。在图1的示例中，手术辅助系统100包括计算系统102，该计算系统是被配置为执行本公开中描述的一个或多个示例技术的计算系统的示例。计算系统102可以包括各种类型的计算设备，例如服务器计算机、个人计算机、智能手机、平板电脑、膝上型计算机和其他类型的计算设备。计算系统102包括处理电路104、存储器106、显示器108和通信接口110。显示器108是可选的，例如，在计算系统102包括服务器计算机的示例中。此外，在图1的示例中，手术辅助系统100包括本地设备112和通信网络114。
[0021]处理电路104的示例包括一个或多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括：通过计算系统获得指定一个或多个手术参数的值的一个或多个外科医生偏好参数，其中，所述手术参数包括用于在手术期间要附接到患者的关节窝的关节盂植入物的一个或多个定位参数；通过所述计算系统基于所述患者的一个或多个解剖参数和所述外科医生偏好参数确定一个或多个建议的手术选项，所述手术选项中的每一个与用于所述关节盂植入物的所述定位参数和所述关节盂植入物的类型的不同组合相对应；以及通过所述计算系统输出一个或多个所建议的手术选项。2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定一个或多个所建议的手术选项包括：生成一组一个或多个试验向量，其中，一组试验向量中的每一个试验向量包括一个或多个所述手术参数；以及对于所述一组试验向量中的每一个试验向量：基于所述试验向量的手术参数和所述解剖参数确定输入值；基于所述输入值确定用于所述试验向量的成本值；以及基于用于所述试验向量的所述成本值确定是否包括作为所建议的手术选项中的一个的所述试验向量。3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定用于所述试验向量的所述成本值包括：基于所述输入值的线性组合确定用于所述试验向量的第一初步成本值；基于所述试验向量的手术参数与所述手术参数的典型值之间的差值确定用于所述试验向量的第二初步成本值；以及基于用于所述试验向量的所述第一初步成本值和用于所述试验向量的所述第二初步成本值确定用于所述试验向量的所述成本值。4.根据权利要求2至3中任一项所述的方法，其中，生成所述一组试验向量包括：基于所述外科医生偏好参数过滤掉关节盂植入物类型，以确定一组一个或多个剩余的关节盂植入物类型；以及生成所述试验向量，使得所述试验向量仅包括一组剩余的关节盂植入物类型中的关节盂植入物类型。5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，生成所述一组试验向量包括：基于所述患者的解剖参数确定所述关节盂植入物的尺寸；以及生成所述试验向量，使得所述试验向量仅包括具有所确定的尺寸的关节盂植入物。6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其中，生成所述一组试验向量包括通过更新当前试验向量的一个或多个手术参数生成所述一组试验向量中的新的试验向量。7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中，生成所述一组试验向量包括：基于所述一组试验向量中的用于当前试验向量的成本值与所述一组试验向量中的先前试验向量的成本值的比较，确定所述当前试验向量是否表示对所述先前试验向量的改进；基于没有表示对所述先前试验向量的改进的所述当前试验向量，将所述当前试验向量恢复为所述先前试验向量；以及更新所述当前试验向量的一个或多个手术参数，以确定所述一组试验向量中的新的当
前试验向量。8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中，确定是否包括作为所建议的手术选项中的一个的所述试验向量包括确定用于所述试验向量的所述成本值是否超过阈值。9.根据权利要求1所述的方法，其中，确定一个或多个所建议的手术选项包括：基于所述外科医生偏好参数过滤关节盂植入物类型，以确定一组一个或多个剩余的关节盂植入物类型；基于所述患者的解剖参数确定所述关节盂植入物的尺寸；生成包括一个或多个手术参数的当前试验向量，其中，所述当前试验向量中的关节盂植入物的类型被限制为所述剩余的关节盂植入物类型；基于所述当前试验向量的手术参数和所述解剖参数确定输入值；基于所述输入值的线性组合确定用于所述当前试验向量的第一初步成本值；基于所述当前试验向量的手术参数与所述手术参数的典型值之间的差值确定用于所述当前试验向量的第二初步成本值；以及基于用于所述当前试验向量的所述第一初步成本值和用于所述当前试验向量的所述第二初步成本值确定用于所述当前试验向量的所述成本值；基于用于所述当前试验向量的所述成本值与先前试验向量的成本值的比较确定所述当前试验向量是否表示对所述先前试验向量的改进；基于没有表示对所述先前试验向量的改进的所述当前试验向量，将所述当前试验向量恢复为所述先前试验向量；以及更新所述当前试验向量的一个或多个手术参数，以确定新的当前试验向量。10.一种计算系统，包括：存储器，被配置为存储指定一个或多个手术参数的值的一个或多个外科医生偏好参数，其中，所述手术参数包括用于在手术期间要附接到患者的关节窝的关节盂植入物的一个或多个定位参数；在电路中实现的一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：基于所述患者的一个或多个解剖参数和所述外科医生偏好参数确定一个或多个建议的手术选项，所述手术选项中的每一个与用于所述关节盂植入物的所述定位参数和所述关节...

【专利技术属性】
技术研发人员：让，
申请(专利权)人：豪迈帝凯奥斯泰纳克公司，
类型：发明
国别省市：