用于生产手术引导件的方法和设备技术

用于生产手术引导件的方法和设备。一种产生修改计划以从印模元件(16)生产手术引导件的方法包括：获得表示印模元件(16)的表面配置的表面数据，印模元件提供手术部位的印模；获得患者的解剖结构的图像数据；获得手术计划数据，所述手术计划数据提供关于表示患者解剖结构的解剖特征的图像数据中的特征的手术计划；使用表面数据和图像数据将印模元件(16)与患者的解剖结构的解剖特征配准；使用印模元件(16)与患者解剖结构的解剖特征的配准来从手术计划数据产生修改计划，修改计划是用于修改印模元件的计划。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于生产手术引导件例如在术中生产手术引导件的方法和设备。
技术介绍
EP2649951公开了患者可选的关节成形术装置和手术工具。US2007/172506公开了一种骨软骨植入术。US2008/114368公开了一种用于自体骨软骨移植的方法和设备。US2012/179147公开了一种可调适的治疗、诊断或手术引导件。US2013/119579和US2013/236874公开了一种用于生产至少一个针对特定患者的外科手术助件的方法和系统。准确放置对于许多外科手术植入的成功至关重要并且已经开发出在外科手术中使用的假体和引导装置以克服这个问题。这些系统常常呈庞大笨重的机器人引导或导航系统的形式，机器人引导或导航系统必须与患者的解剖结构和术前成像数据配准。这些系统成本高，严重打断外科医生工作流程，需要大量设置时间、额外训练有素的工作人员并且在现代手术室的有限空间中不便于操作。这些系统需要很长的清洁过程并且设置起来常常较为复杂，具有以下额外风险：在引导这个过程时，其数字性质使其容易出错。快速制造/原型制作技术有效地用于生产简单的定做引导件，该引导件可以被灭菌并且用于手术区。这种针对特定患者的仪器用于许多外科手术专业，特别地诸如牙科、颌面外科和整形外科。已表明这些引导件在许多不同手术中有用，因为其定做性质允许它们被创造成以类似于匹配具体位置的拼图玩具的形式具体地装配到解剖结构的特定块上。可以例如将这些引导件生产为具有孔或切割槽以便于在手术期间引导诸如钻具等手术工具。
技术实现思路
本专利技术设法提供一种用于生产手术引导件的改进方法和设备。根据本专利技术的一方面，提供一种产生修改计划以从印模元件生产手术引导件的方法，该方法包括：获得表示印模元件的表面配置的表面数据，印模元件提供手术部位的印模；获得患者解剖结构的图像数据；获得手术计划数据，手术计划数据提供关于表示患者的解剖结构的解剖特征的图像数据中的特征的手术计划；使用所述表面数据和图像数据使印模元件与患者的解剖结构的解剖特征配准；使用印模元件与患者解剖结构的解剖特征的配准来从手术计划数据产生修改计划，修改计划是修改印模元件的计划。在实施例中，修改计划是根据手术计划数据，也就是说，从手术计划数据得到修改计划以允许利用修改计划生产的引导件根据手术计划来引导外科手术。在实施例中，手术部位可以是通过手术而暴露的手术部位。修改计划是如何修改印模元件以生产手术引导件的计划。在实施例中，修改计划是如何在结构上修改印模元件的结构修改计划。在实施例中，修改计划是工具计划，工具计划就是如何利用工具加工印模元件的计划。然而，在其它实施例中，修改计划是例如利用引导标记来标记印模元件以随后用手切割的计划。工具操作可以包括切割或者在印模元件中诸如通过切割、钻进、铣削等创建开口诸如间隙或孔的任何其它方法。在实施例中，患者解剖结构的图像数据包括在手术部位附近的解剖特征的图像数据。一般而言，在暴露手术部位之前捕获图像数据并且因此并不包括与暴露手术部位直接相关的图像数据。图像数据通常并不包括整个患者解剖结构。在实施例中，手术计划是参考图像数据的特征制造的电子计划，限定要如何进行外科介入，图像数据表示患者解剖结构的解剖特征。如本领域技术人员将理解的那样，使两个元件配准在一起包括校准一个
元件的特征如何与另一个元件的特征相关，例如通过确定在共同坐标系或参考框架内的两个元件的配置。对于物理元件，这通常通过使表示每个元件的数据相关来进行。配准可以被认为提供相对位置。在实施例中，印模元件与解剖特征直接配准，即，在捕获图像数据之前，不需要插入参考标记。在实施例中，使用表面数据和图像数据配准印模元件与患者的解剖结构的解剖特征包括：对于在印模元件表面上的多个点，标识在患者的解剖特征上的相对应的多个点，其中在患者的解剖特征上的相对应多个点是当印模元件在手术部位上就位时与印模元件上的多个点邻近的手术部位的多个点。在实施例中，使用表面数据和图像数据配准印模元件与患者的解剖结构的解剖特征包括：配准表面数据与在表示患者解剖结构的解剖特征的图像数据中的特征。在实施例中，使用表面数据和图像数据配准印模元件与患者解剖结构的解剖特征包括：对于在表示印模元件表面上的点的表面数据中的多个点，标识在图像数据中表示患者的解剖特征上的相对应点的多个点。在实施例中，配准印模元件与另一物体可以包括确定在印模元件表面上的多个点相对于另一物体的相对位置。在实施例中，印模元件是模制元件，优选地通过抵靠手术部位放置而模制。在某些实施例中，修改计划包括用于操作生产设备以修改或者引导修改印模元件的指令。在某些实施例中，指令可以用于向使用者呈现以允许使用者操作生产设备。在实施例中，产生修改计划包括产生相对于表面数据的特征限定的计划，表面数据表示印模元件的特征。换言之，在这些实施例中，相对于图像数据的特征限定的手术计划转换为使用表面数据与图像数据中的特征的配准而相对于表面数据的特征限定的计划。这个计划可以用来产生指令。这些指令可以是修改指令，或者它们可以是用于定位修改引导件以引导外部修改工具的指令。在某些实施例中，该方法包括：使用表面数据来配准印模元件与生产设备，生产设备包括用于修改印模元件的修改工具或用于引导修改工具的修改引导件；其中生产指令包括基于修改工具或修改引导件的校准位置和印模元件与生产设备的配准的生产指令。在实施例中，通过配准印模元件与生产设备，校准印模元件相对于例如接受器组件中的生产设备的位置。因此，相对于印模元件限定的所希望的修改可以转换为相对于生产设备限定的修改。通过校准生产设备的修改工具或修改引导件的位置，相对于生产设备限定的这些修改可以转换为用于生产设备的指令，例如限定如何操作修改工具以对印模元件做出所希望的修改的操作指令，或者限定如何定位修改引导件以允许做出这种所希望的修改的指令。在实施例中，配准印模元件与生产设备包括：配准表面数据与表示生产设备的结构的数据。生产指令可以包括：通过使用表面数据与表示生产设备的结构的数据的配准，将相对于表面数据的特征限定的计划转换为相对于表示生产设备的结构的数据限定的计划。使用修改工具或修改引导件的位置的校准，这可以转换为使用修改工具或修改引导件的指令，诸如支配修改工具或修改引导件操作的操作指令。在某些实施例中，配准印模元件与生产设备使用表示表面配置记录器相对于生产设备的相对位置的数据。在其它实施例中，这种配准可以使用相对于表面数据例如表示载体的参考元件的表面数据中的特征的生产设备的预定相对位置。这些指令可以包括关于如何移动印模元件和/或修改引导件和/或如何操作修改工具的指令。这些指令提供如何修改印模元件或者如何引导印模元件的修改，以产生用于根据手术计划来引导手术的引导件。在某些实施例中，该方法包括：使用表面数据来配准印模元件与承载印模元件的载体。在实施例中，配准印模元件与载体包括：在记录表面数据期间使用例如载体相对于生产设备的位置的校准。在某些实施例中，生产设备可以包括接
受器组件，接受器组件被配置成在记录表面数据期间和修改印模元件期间将载体保持在预定相对位置。在其它实施例中，表面数据可以包括表示载体的参考元件的数据。载体可以具有预定配置。在实施例中，配准印模元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生修改计划以从印模元件生产手术引导件的方法，所述方法包括：获得表示印模元件的表面配置的表面数据，所述印模元件提供手术部位的印模；获得所述患者的解剖结构的图像数据；获得手术计划数据，所述手术计划数据提供关于表示所述患者的解剖结构的解剖特征的所述图像数据中的特征的手术计划；使用所述表面数据和所述图像数据将所述印模元件与所述患者的解剖结构的解剖特征配准；使用所述印模元件与所述患者解剖结构的解剖特征的配准来从所述手术计划数据产生修改计划，所述修改计划是修改所述印模元件的计划。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.25 GB 1320745.11.一种产生修改计划以从印模元件生产手术引导件的方法，所述方法包括：获得表示印模元件的表面配置的表面数据，所述印模元件提供手术部位的印模；获得所述患者的解剖结构的图像数据；获得手术计划数据，所述手术计划数据提供关于表示所述患者的解剖结构的解剖特征的所述图像数据中的特征的手术计划；使用所述表面数据和所述图像数据将所述印模元件与所述患者的解剖结构的解剖特征配准；使用所述印模元件与所述患者解剖结构的解剖特征的配准来从所述手术计划数据产生修改计划，所述修改计划是修改所述印模元件的计划。2.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述印模元件是模制元件，优选地通过抵靠所述手术部位放置而模制。3.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述修改计划包括用于操作生产设备以修改或者引导所述印模元件的修改的指令。4.根据权利要求3所述的方法，包括：使用所述表面数据来配准所述印模元件与所述生产设备，所述生产设备包括用于修改所述印模元件的修改工具或者用于引导修改工具的修改引导件；其中生产指令包括基于所述修改工具或修改引导件的校准位置和所述印模元件与所述生产设备的配准的生产指令。5.根据权利要求4所述的方法，包括：使用所述表面数据来配准所述印模元件与承载所述印模元件的载体。6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，获得表面数据包括操作扫描仪以扫描所述印模元件的表面。7.一种生产手术引导件的方法，包括：产生根据任一前述权利要求所述的修改计划，其中获得表面数据包括操作表面配置记录器以获得所述表面数据；以及根据所述修改计划来修改所述印模元件。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述表面配置记录器是扫描仪。9.根据权利要求7或8所述的方法，其中根据所述修改计划来修改所述印模元件包括根据所述修改计划来操作生产设备来修改所述印模元件，或者引导所述印模元件的修改，以产生所述手术引导件。10.根据权利要求9所述的生产手术引导件的方法，其中，操作所述生产设备包括操作所述生产设备的修改工具，操作修改工具优选地包括切割、钻进和铣削中的一个或多个。11.根据权利要求7至10中任一项所述生产手术引导件的方法，包括：抵靠所述手术部位来放置可模制元件以形成所述印模元件。12.一种用于外科手术中的可模制元件，包括：可模制材料，所述可模制材料用于抵靠手术部位放置以形成该部位的印模；以及参考元件，所述参考元件联接到所述可模制材料以允许相对于已知参考点来记录所述可模制材料的表面配置。13.根据权利要求12所述的可模制元件，包括：用于承载所述可模制材料的载体，所述载体包括所述参考元件。14.根据权利要求13所述的可模制元件，其中，所述参考元件包括联接元件，所述联接元件用于将所述载体联接到生产设备的预定位置。15.根据权利要求12至14中任一项所述的可模制元件，其中，所述载体包括标识元件，所述标识元件可选地标识将使用所述可模制元件的特定患者或者特定外科手术。16.根据权利要求12至15中任一项所述的可模制元件，其中，所述载体包括本体和从所述本体延伸的至少一个配准臂，所述至少一个配准臂相对于所述本体固定，所述至少一个配准臂可操作以与骨骼配准接触，从而在所述载体在手术部位就位时，通过提供与骨骼相对于所述载体的本体的位置有关的信息而辅助配准所述可模制元件与患者的解剖特征。17.根据权利要求12至16中任一项所述的可模制元件，其中，所述载体包括联接元件，所述联接元件用于联接到引导元件以引导手术部件从而与手术部位相互作用。18.根据权利要求12至17中任一项所述的可模制元件，其中，所述
\t载体包括引导元件以引导手术部件与手术部位相互作用。19.根据权利要求17或18所述的可模制元件，其中，所述引导元件是选择性地可配置的。20.根据权利要求17至19中任一项所述的可模制元件，其中，所述引导元件包括手术工具，所述手术工具用于受所述相应引导元件引导。21.根据权利要求17至20中任一项所述的可模制元件，其中，所述引导元件包括螺杆引导件，所述螺杆引导件用于引导螺杆旋拧到手术部位，所述螺杆引导件允许旋拧到手术部位内的螺杆与患者的解剖特征配准。22.根据权利要求12至21中任一项所述的可模制元件，其中，所述可模制材料包括第一表面，所述第一表面被设计接纳手术部位的印模且被扫描，并且其中所述参考元件包括在侧向突出超过所述第一表面侧部的突出部，从而包括在所述第一表面的扫描中。23.根据权利要求12至22中任一项所述的可模制元件，其中，所述可模制材料包括热塑性材料外层和可永久变形材料的内层。24.根据权利要求23所述的可模制元件，其中，所述热塑性材料具有低于组织损伤阈值的转变温度。25.一种手术引导件或卡具，其包括根据权利要求12至24中任一项所述的可模制元件，所述可模制元件已被模制以形成手术部位的印模从而提供组织贴合表面，并且经过修改，优选地切割、钻进或制备，以提供用于手术工具的引导件。26.一种印模元件保持器，包括：第一联接元件，所述第一联接元件用于将所述保持器联接到生产设备的预定位置；第二联接元件，所述第二联接元件用于将印模元件联接到所述保持器的预定位置；接纳区，其用于接纳联接到所述第二联接元件的印模元件，而不接触联接到所述第一联接元件的生产设备。27.根据权利要求26所述的印模元件保持器，包括：开放侧，以允许
\t对保持在所述保持器内的印模元件进行光学扫描。28.一种用于生产手术引导件的生产设备，包括：接受器组件，所述接受器组件用于接纳符合手术部位形状的印模元件；表面配置记录器，所述表面配置记录器用于记录由所述接受器组件接纳的印模元件的表面配置以产生用于配准所述印模元件与患者解剖结构的解剖特征和所述生产设备的表面数据；以及用于修改由所述接受器组件接纳的印模元件的修改工具，或者用于引导修改工具的修改引导件；其中所述修改工具或修改引导件和由所述接受器组件接纳的印模元件可以定位于多个预定相对位置以允许根据修改计划来修改由所述接受器组件接纳的印模元件，其中修改计划是用于修改印模元件的计划并且从手术计划和印模元件与相应患者解剖结构的解剖特征的配准而得到。29.根据权利要求28所述的设备，其中，所述表面配置记录器是扫描仪，优选地光学扫描仪。30.根据权利要求28或29所述的设备，其特征在于，所述修改工具包下列中的一个或多个：用于切割印模元件的切割机；用于钻进印模元件的钻具；用于铣削印模元件的铣削部件；用于进行锯切的槽锯；以及用于标记印模元件的标记。31.根据权利要求28至30中任一项所述的设备，包括：处理器，所述处理器用于根据修改计划和所述设备与所述接受器组件接纳的印模元件的配准来确定所述修改工具或修改引导件相对于所述印模元件的所希望的相对位置从而允许根据所述修改计划来修改印模元件。32.根据权利要求28至3...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿拉斯泰尔·达伍德，
申请(专利权)人：普罗米修斯外科有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB