外科手术规划系统和外科手术系统技术方案

外科手术规划系统和外科手术系统。一种制备骨骼以容纳植入物组件的方法，该方法包括：执行第一组切削以制备所述骨骼上的基底界面表面。该方法还包括：执行第二组切削以制备壁界面表面，其中，壁界面表面大致垂直于基底界面表面延伸。该方法还包括：执行第三组切削以制备基底界面表面与壁界面表面之间的圆化相交部。所述多组切削的执行服从于切削约束引导。至少一组切削可以利用旋转切削机来执行。

Surgical Planning System and Surgical Operation System

Surgical planning system and surgical operation system. A method for preparing a skeleton to accommodate an implant assembly includes performing a first set of cutting to prepare a basal interface surface on the skeleton. The method also includes: performing a second set of cutting to prepare the wall interface surface, where the wall interface surface extends roughly perpendicular to the base interface surface. The method also includes performing a third set of cutting to prepare a circular intersection between the base interface surface and the wall interface surface. The execution of the multiple sets of cutting obeys the guidance of cutting constraints. At least one set of cutting can be performed with a rotary cutting machine.

【技术实现步骤摘要】
外科手术规划系统和外科手术系统本申请是原案申请号为201480074522.4的专利技术专利申请(国际申请号：PCT/US2014/071961，申请日：2014年12月22日，专利技术名称：用于制备胫骨近端的系统和方法)的分案申请。
本公开总体上涉及用于执行骨骼切除的系统和方法，并且更具体地，涉及用于制备胫骨近端以容纳胫骨假体植入物组件的系统和方法。
技术介绍
膝关节包括股骨的远端与胫骨的近端之间的界面(interface)。在正常工作的膝关节中，股骨的内侧踝和外侧髁沿着接合至胫骨的相应内侧踝和外侧髁的半月板平滑地枢转。当膝关节损坏时，形成该关节的天然骨骼和软骨可能无法恰当地连接，这可能导致关节疼痛，而且在某些情况下，可能干扰关节的正常使用。在某些情况下，需要进行手术来恢复关节的正常使用并且减轻疼痛。根据损坏的严重性，手术可能涉及利用假体组件部分或完全置换关节。在这种膝关节置换过程期间，外科医生将骨骼和软骨的损坏部分切除，同时尝试将健康组织保持原样。外科医生接着使健康的组织与被设计成复制被切除的组织并恢复适当的膝关节运转的人工假体组件配合。一种膝关节置换过程(全膝关节成形术(“TKA”))涉及切除股骨和胫骨两者的内侧踝和外侧髁中的每一个的一些或全部，并且去除位于股胫界面处的纤维软骨半月板。假体股骨组件(通常由钴铬合金或其它强度大的外科手术级金属制成)被装配并固定至股骨的远端，以置换股骨的被切除部分。类似地，假体胫骨组件(其基体也典型地由钴铬合金、钛或其它何适合的金属制成)被装配并固定至胫骨的近端，以置换胫骨的被切除部分。在某些情况下，患者膝关节处的骨骼可能已经恶化至需要TKA手术的程度，但患者的交叉韧带(例如，前交叉韧带(ACL)和/或后交叉韧带(PCL))中的一个或更多个有充分条件来提供足够关节稳定性。保持天然的交叉韧带通常是有利的，因为这样做通常被认为有助于本体感受(用于感测身体多个部分相对于彼此在哪里的能力)，并且可以使得像爬楼梯这样的活动感觉更平稳或自然。保留交叉韧带还可以促进更正常的前后膝盖运动，这可以增强患者保持手术前的运动范围的能力，特别是在涉及深前屈时。所述韧带还有助于关节稳定性。每一个天然交叉韧带都连接至一个股骨髁，在股骨的髁间区内通过，并且连接至胫骨的称作胫骨隆起的中央顶部。为了适应交叉韧带的通过，在交叉韧带保留过程中使用的股骨和胫骨植入物组件通常包括髁间切口，髁间切口限定了股骨的髁间窝和胫骨隆起之间的垂直通道。股骨和胫骨假体组件中的每一个的内侧和外侧组件被深的髁间通道(或“凹口”)隔开，该踝间通道允许交叉韧带垂直经由该凹口通过。在膝关节的正常运转期间，交叉韧带可以在胫骨的称作胫骨隆突的接合位置处施加显著张力。在健康的膝关节中，有足够的组织包围胫骨隆突，以帮助横跨胫骨表面分布该力。安装交叉韧带保留胫骨假体组件，同时旨在保留胫骨隆突处的接合位置通常需要显著去除胫骨的周围的自然组织，以让路于胫骨植入物的安装。这种周围组织提供抵消由交叉韧带所施加的张力的很大的接合强度，去除这种组织可以削弱胫骨隆突的接合强度。当前的胫骨制备方法(即，去除骨骼以容纳胫骨植入物)可以导致无意中去除与安装胫骨植入物所需相比更多的组织，这进一步削弱了胫骨隆突的强度，并且可以导致植入物失效。具体来说，当前方法采用手动振荡矢状锯来进行平坦切削。进行水平切削的手动锯可能过度切削到隆突中，而且进行垂直切削的手动锯可以过深地切削到胫骨骨骼中。这些过度切削削弱了胫骨隆突和交叉韧带接合。另外，传统平面锯可以生成尖角和高应力梯级(riser)，这在胫骨隆突处施加了额外的应力。尝试改进这种底切问题，特别是外侧过度切削，并且减小应力梯级，导致了添加放置在被切除部分与剩余的胫骨隆突部分的相交部处的钻针来阻止过度切削。然而，锯片通常切片，从而仍可以导致过度切削和应力梯级。
技术实现思路
本专利技术的一个实施方式涉及一种制备胫骨以容纳胫骨植入物组件的方法。该方法包括：执行第一组切削，以制备所述胫骨上的基底界面表面，其中，所述基底界面表面包括位于在所述胫骨上的所述基底界面表面上方延伸的胫骨隆突的每一侧的部分。该方法还包括：执行第二组切削，以制备胫骨隆突壁界面表面，其中，所述壁界面表面在所述基底界面表面与所述胫骨隆突的顶面之间大致垂直于所述基底界面表面延伸。该方法还包括：执行第三组切削，以制备所述基底界面表面与所述壁界面表面之间的圆化相交部。在切削约束引导下执行所述多组切削。根据另一实施方式，一种用于制备胫骨以容纳胫骨植入物组件的外科手术规划方法，该外科手术规划方法包括：获取所述胫骨的近端的表示，并且获取胫骨植入物的表示。所述规划方法还包括：将所述胫骨植入物的表示放置在所述胫骨的所述近端的表示上，并且基于所述胫骨植入物来规划所述胫骨的所述近端的制备。所述规划所述胫骨的所述近端的制备的步骤包括：规划第一组切削，以制备所述胫骨上的基底界面表面，其中，所述基底界面表面包括位于在所述胫骨上的所述基底界面部分上方延伸的胫骨隆突的每一侧的部分；规划第二组切削，以制备胫骨隆突壁界面表面，其中，所述壁界面表面在所述基底界面表面与所述胫骨隆突的顶面之间大致垂直于所述基底界面延伸；以及规划第三组切削，以制备所述基底界面表面与所述壁界面表面之间的圆化相交部。该方法还包括：基于所述第一组切削、所述第二组切削以及所述第三组切削中的至少一组切削的规划来提供切削约束引导。根据另一实施方式，一种外科手术系统包括：外科手术设备，其被配置成保持外科手术工具并且由用户操纵以执行胫骨的制备，以容纳植入物组件；以及切削约束引导，其被配置成对所述外科手术工具的移动提供约束。所述切削约束引导被配置成允许用户执行多个切削，所述多个切削包括：用于制备所述胫骨上的基底界面表面的第一组切削，其中，所述基底界面表面包括位于在所述胫骨上的所述基底界面部分上方延伸的胫骨隆突的每一侧的部分；用于制备胫骨隆突壁界面表面的第二组切削，其中，所述壁界面表面在所述基底界面表面与所述胫骨隆突的顶面之间大致垂直于所述基底界面延伸；以及用于制备所述基底界面表面与所述壁界面表面之间的圆化相交部的第三组切削。要理解，前面的一般描述和下面的详细描述都仅是示例性和解释性的，并且不是对如要求保护的本专利技术的限制。附图说明附图被包括进来并构成本说明书的一部分，例示了几个实施方式并与本描述一起用于说明本公开的原理和特征。图1例示了与示例性实施方式一致的、装配有假体系统的术后假体膝关节的立体图。图2例示了根据传统方法制备以容纳假体组件的胫骨的近端的俯视图。图3例示了根据示例性实施方式制备以容纳假体组件的胫骨的近端的俯视图。图4例示了根据示例性实施方式制备以容纳假体组件的胫骨的近端的立体图。图5例示了根据一示例性实施方式的触觉边界的虚拟表示。图6例示了根据示例性实施方式的制备胫骨的近端以容纳假体组件的方法。图7例示了根据示例性实施方式的规划胫骨的近端的制备以容纳假体组件的方法。图8例示了根据示例性实施方式的外科手术系统的实施方式的立体图。图9例示了根据示例性实施方式的外科手术系统的框图。具体实施方式下面，对本公开的示例性实施方式进行详细说明，在附图中例示了实施方式的示例。健康的膝关节包括股骨的远端与胫骨的近端之间的界面。如果健康的膝关节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备骨骼以容纳植入物组件的外科手术规划系统，该外科手术规划系统包括：用于获取骨骼的虚拟表示的装置；用于获取植入物组件的虚拟表示的装置；用于将所述植入物组件的虚拟表示置于所述骨骼的虚拟表示上的装置；用于基于所述植入物组件来规划所述骨骼的制备的装置，其包括：用于规划第一组切削以制备所述骨骼上的基底界面表面的装置；用于规划第二组切削以制备壁界面表面的装置，其中，所述壁界面表面大致垂直于所述基底界面表面延伸；以及用于规划第三组切削以制备所述基底界面表面与所述壁界面表面之间的圆化相交部的装置；以及用于生成专门针对所述第一组切削、所述第二组切削以及所述第三组切削中的至少一组切削的规划的虚拟对象，并且将所述虚拟对象与所述骨骼的虚拟表示关联起来的装置，其中，所述虚拟对象定义切削边界，所述切削边界被设置成在外科手术工具被用于执行所述第一组切削、所述第二组切削以及所述第三组切削中的至少一组切削的同时约束所述外科手术工具的移动。

【技术特征摘要】
2013.12.31 US 61/922,7231.一种用于制备骨骼以容纳植入物组件的外科手术规划系统，该外科手术规划系统包括：用于获取骨骼的虚拟表示的装置；用于获取植入物组件的虚拟表示的装置；用于将所述植入物组件的虚拟表示置于所述骨骼的虚拟表示上的装置；用于基于所述植入物组件来规划所述骨骼的制备的装置，其包括：用于规划第一组切削以制备所述骨骼上的基底界面表面的装置；用于规划第二组切削以制备壁界面表面的装置，其中，所述壁界面表面大致垂直于所述基底界面表面延伸；以及用于规划第三组切削以制备所述基底界面表面与所述壁界面表面之间的圆化相交部的装置；以及用于生成专门针对所述第一组切削、所述第二组切削以及所述第三组切削中的至少一组切削的规划的虚拟对象，并且将所述虚拟对象与所述骨骼的虚拟表示关联起来的装置，其中，所述虚拟对象定义切削边界，所述切削边界被设置成在外科手术工具被用于执行所述第一组切削、所述第二组切削以及所述第三组切削中的至少一组切削的同时约束所述外科手术工具的移动。2.根据权利要求1所述的外科手术规划系统，所述外科手术规划系统还包括用于提供机械切削引导的装置，所述机械切削引导被配置用于实现规划的多组切削中的至少一组切削。3.根据权利要求1所述的外科手术规划系统，用于生成虚拟对象并且将所述虚拟对象与所述骨骼的虚拟表示关联起来的装置包括用于生成触觉边界的装置，所述触觉边界被配置成应用于所述外科手术工具以约束所述工具不穿透所述触觉边界。4.根据权利要求1所述的外科手术规划系统，其中，所述第三组切削通过旋转外科手术切削工具执行。5.根据权利要求4所述的外科手术规划系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·纳德扎荻，A·阿巴西，A·米斯特里，J·奥托，
申请(专利权)人：马科外科公司，
类型：发明
国别省市：美国,US