一种用于创建患者特定的手术计划的方法包括接收患有影响一个或多个解剖关节的一种或多种体弱病症的患者的一个或多个术前图像。基于所述一个或多个术前图像创建所述一个或多个解剖关节的三维解剖模型。利用一个或多个传递函数和所述三维解剖模型识别校正所述一种或多种体弱病症的患者特定的植入几何形状。所述传递函数根据解剖几何形状和解剖植入特征而对所述一个或多个解剖关节的性能建模。然后可以显示包括所述患者特定的植入几何形状的手术计划。的手术计划。的手术计划。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机器人手术规划的患者特定的模拟数据
[0001]相关申请
[0002]本申请要求美国临时专利申请62/801245(提交于2019年2月5日)、62/801257(提交于2019年2月5日)、62/864663(提交于2019年6月21日)、62/885673(提交于2019年8月12日)和62/939946(提交于2019年11月25日)的优先权，所述专利申请整体并入本文。
[0003]本公开总体上涉及与计算机辅助手术系统有关的方法、系统和设备，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关节、髋关节和膝关节置换术。
技术介绍
[0004]常见类型的关节置换术，例如部分膝关节置换术(PKA)、全膝关节置换术(TKA)或全髋关节置换术(THA)利用手术计划来限定一个或多个预定切割平面以切除骨骼，以适应膝关节或髋关节植入物/置换关节的植入取向和位置(姿态)。通过根据手术计划切除骨，可以将患者骨成形为标准化的、计划方式，以接受具有给定姿态的关节置换植入物。关节置换植入物的确切取向和位置通常根据在开始手术之前制定的手术计划来规划。然而，外科医生将经常基于所收集的关于患者关节的信息来在手术室中修改计划。存在各种系统来改进手术计划和工作流，但仍然有改进的余地。
技术实现思路
[0005]本专利技术的实施例通过提供与使用患者特定的模拟数据来进行机器人手术规划相关的方法、系统和设备来解决和克服上述缺点和劣势中的一个或多个。
[0006]根据一些实施例，用于创建患者特定的手术计划的方法包括接收患有影响一个或多个解剖关节的一种或多种体弱病症的患者的一个或多个术前图像。基于所述一个或多个术前图像创建所述一个或多个解剖关节的三维解剖模型。所述解剖关节的三维解剖模型可包括例如描述骶骨/骨盆几何形状、股骨头/颈部和髋臼杯几何形状、股骨和胫骨轴线、髁中心和尺寸、现有髁间隙和髌骨尺寸中的一种或多种的数据。利用一个或多个传递函数和所述三维解剖模型识别校正所述一种或多种体弱病症的患者特定的植入几何形状。所述传递函数根据解剖几何形状和解剖植入特征而对所述一个或多个解剖关节的性能建模。然后可以显示包括所述患者特定的植入几何形状的手术计划。
[0007]在不同实施例中，可以对前述方法进行各种增强、改进和其它修改。例如，在一些实施例中，所述方法还包括在手术程序期间，接收附加患者解剖数据。此附加患者解剖数据可包括例如术中图像数据或通过使用探针绘制一个或多个骨骼的表面收集的数据。然后，可以使用所述传递函数、所述三维解剖模型和所述附加患者解剖数据来识别更新的患者特定的植入几何形状。然后可以显示包括更新的患者特定的植入几何形状的更新的手术计划。
[0008]在其它实施例中，手术计划用于膝关节置换术手术程序，并且患者特定的植入几何形状包括用于股骨和胫骨部件的植入姿态。所述手术计划还可包括实现用于股骨和胫骨部件的所述植入姿态所需的圆顶或髌骨扣的推荐放置。
[0009]在其它实施例中，前述方法还包括接收运动捕获数据，所述运动捕获数据描述在所述患者执行多个运动时捕获的患者解剖结构的一个或多个部分的相对运动。所述解剖关节的三维解剖模型则还可以基于所述运动捕获数据。
[0010]在其它实施例中，通过应用蒙特卡洛方法迭代地评估多个可能的植入物几何形状，以校正影响所述一个或多个解剖关节的体弱病症，使用所述一个或多个传递函数和所述三维解剖模型来识别患者特定的植入几何形状。蒙特卡洛方法的每个迭代应用具有一组不同参数的一个或多个传递函数。
[0011]在其它实施例中，前述方法还包括接收通过对执行与一个或多个指定物理活动相关联的一个或多个任务的参与者执行运动捕获而生成的运动捕获数据集。基于所述运动捕获数据集生成一个或多个关节运动曲线。每个关节运动曲线包括描述一个或多个解剖关节在完成所述任务期间的位置的数据。处理器加载骨和软组织的多体模型，所述多体模型在与一个或多个解剖植入物结合使用时对所述一个或多个解剖关节的性能建模。所述处理器使用所述关节运动曲线执行所述多体模型的一个或多个模拟以生成一个或多个模拟结果。所述模拟结果接着可用于生成一个或多个传递函数。
[0012]根据本专利技术的另一方面，一种用于创建患者特定的手术计划的制造物品，所述制造物品包括存储用于执行前述方法(具有或不具有上面论述的附加修改)的计算机可执行指令的计算机可读介质。
[0013]根据其它实施例，用于创建患者特定的手术计划的系统包括一个或多个处理器和数据库。所述处理器基于患有影响所述一个或多个解剖关节的一种或多种体弱病症的患者的一个或多个术前图像，创建一个或多个解剖关节的三维解剖模型。所述处理器利用一个或多个传递函数和所述三维解剖模型来识别校正所述一种或多种体弱病症的患者特定的植入几何形状。所述传递函数根据解剖几何形状和解剖植入特征对所述解剖关节的性能建模。然后，处理器可以生成包括所述患者特定的植入几何形状的术前手术计划；以及所述数据库可以用于存储所述术前手术计划。
[0014]在一些实施例中，前述系统还包括计算机辅助手术系统，所述计算机辅助手术系统包括：至少一个计算机，所述至少一个计算机被配置成使用所述一个或多个传递函数、所述三维解剖模型和在手术程序期间获取的附加患者解剖数据来识别更新的患者特定的植入几何形状。所述计算机辅助手术系统还可包括显示器，所述显示器被配置成呈现包括所更新的患者特定的植入几何形状的更新的手术计划。在一个实施例中，所述计算机辅助手术系统包括探针，所述探针用于在所述手术程序期间通过绘制一个或多个骨骼的表面来收集所述附加患者解剖数据。在一些实施例中，所述附加患者解剖数据包括一个或多个术中图像，并且所述计算机辅助手术系统还包括成像装置，所述成像装置用于在所述手术程序期间捕获术中图像。
[0015]通过参考附图进行的对说明性实施方案的以下详细描述，将使本专利技术的额外特征和优点变得显而易见。
附图说明
[0016]各种实施例通过举例在附图的图中示出。此类实施例是示例性的，并且不旨在是本专利技术主题的详尽或排他性实施例。
[0017]图1示出了用于一些实施例的示例性计算机辅助手术系统；
[0018]图2A示出了根据一些实施例的可由手术计算机使用的一些控制指令的实例；
[0019]图2B示出了根据一些实施例的可由手术计算机使用的一些数据的实例；
[0020]图2C是示出根据一些实施例的由手术计算机使用的基于云的系统的实例的系统图；
[0021]图3A提供了根据一些实施例的手术计算机可以生成如何推荐的高级概述；
[0022]图3B示出了根据一些实施例的示例性植入物放置界面；
[0023]图3C示出了根据一些实施例的示例性间隙规划界面；
[0024]图3D示出了根据一些实施例的示例性优化参数化界面；
[0025]图3E示出了根据一些实施例的示例性响应和理由界面；
[0026]图4提供了系统图，其示出根本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于创建患者特定的手术计划的方法，所述方法包括：接收患有影响一个或多个解剖关节的一种或多种体弱病症的患者的一个或多个术前图像；基于所述一个或多个术前图像创建所述一个或多个解剖关节的三维解剖模型；利用一个或多个传递函数和所述三维解剖模型识别校正所述一种或多种体弱病症的患者特定的植入几何形状，其中所述一个或多个传递函数根据解剖几何形状和解剖植入特征来对所述一个或多个解剖关节的性能建模；以及显示包括所述患者特定的植入几何形状的手术计划。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在手术程序期间，接收附加患者解剖数据；利用所述一个或多个传递函数、所述三维解剖模型和所述附加患者解剖数据来识别更新的患者特定的植入几何形状；显示包括所更新的患者特定的植入几何形状的更新的手术计划。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述附加患者解剖数据包括术中图像数据。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述附加患者解剖数据包括通过使用探针绘制一个或多个骨骼的表面而收集的数据。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述手术计划用于膝关节置换术手术程序，并且所述患者特定的植入几何形状包括用于股骨和胫骨部件的植入姿态。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述手术计划还包括实现用于股骨和胫骨部件的所述植入姿态所需的圆顶或髌骨扣的推荐放置。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：接收运动捕获数据，所述运动捕获数据描述在所述患者执行多个运动时捕获的患者解剖结构的一个或多个部分的相对运动，其中所述一个或多个解剖关节的三维解剖模型还基于所述运动捕获数据。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述解剖关节的三维解剖模型包括描述骶骨/骨盆几何形状、股骨头/颈部和髋臼杯几何形状、股骨和胫骨轴线、髁中心和尺寸、现有髁间隙和髌骨尺寸中的一种或多种的数据。9.根据权利要求1所述的方法，其中利用所述一个或多个传递函数和所述三维解剖模型来识别所述患者特定的植入几何形状包括：应用蒙特卡洛方法迭代地评估多个可能的植入物几何形状，以校正影响所述一个或多个解剖关节的体弱病症，其中蒙特卡洛方法的每个迭代应用具有一组不同参数的一个或多个传递函数。10.根据权利要求1所述的方法，还包括使用包括以下各项的过程来生成所述一个或多个传递函数：接收通过对执行与一个或多个指定物理活动相关联的一个或多个任务的参与者执行运动捕获而生成的运动捕获数据集；基于所述运动捕获数据集生成一个或多个关节运动曲线，其中每个关节运动曲线...
【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩，
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：
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