在此披露了一种用于开发在一个或多个外科手术中使用的定制器械的系统和方法。该系统和方法结合了可以从源于捕获MRI数据或CT数据的病人的独特解剖学特征或形态，以制造至少一种定制器械。根据一个优选实施方案，该定制器械包括基于来自MRI或CT数据的多个数据点的多个互补表面。因此，以病人自己的解剖为基础，每个器械可以完全相同地匹配并且取向，并且还可以进一步提供任何所希望的轴向对准或插入轨迹。在一个替代实施方案中，该器械可以进一步与至少一种在外科手术过程中使用的其他器械对准。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本披露涉及医疗装置领域并且总体上针对可配置为基于病人的独特解剖学特征供特定病人在外科设置中使用的器械、及其制造和使用方法。
技术介绍
鉴于外科手术的复杂性和在这些手术中所使用的不同的工具、仪器、植入物和其他的装置，以及接收那些工具、仪器、植入物和装置的病人之间的变化的解剖差异，对于创建一个解决特定病人的独特的并且有时为不规则的解剖学特征的外科手术计划通常是有挑战的。例如，在一个椎体中植入椎弓根螺钉(作为一个附属物或独立的(stand-alone )稳定机构)已经在进行不同的脊柱病理学治疗的外科医生中被广泛接受，并且虽然不同的椎弓根螺钉结构的性能已经变得可预测，对于这些椎弓根螺钉或其他骨锚的放置和插入仍然存在多重挑战。当外科医生由于以前的外科手术不能参照骨骼标志或者当病人的解剖在形状上不规则时，出现这些挑战。这些挑战的结果是，已经做出努力来开发辅助外科医生进行依赖于术前规划和实时影像导引系统的单独的仪器和/或植入物的插入、放置和/或对准的技术。在授予Crawford等人的世界知识产权组织公开号W02008027549中披露了一个这样的系统，该系统包括对病人的解剖学特征进行建模连同一个触觉感知接口的使用，从而在术前设置中模拟一个外科手术。虽然与由Crawford等人披露的该系统类似的系统为仪器和植入物的放置提供了可视化辅助，但这些模拟是费时的并且对于许多外科手术来说是不实用的。此外，这些系统依赖于部分地由于技术成本而还没有被广泛地接受的技术，并且带来若干术中挑战，如对用于制作每个解剖学模型的工程以及那些模型的解析分析的过度依赖，这些都是大多数外科医生希望避免的。现在外科医生具有轻易将磁共振成像(MRI)数据或计算机断层摄影(CT)数据转换成由计算机辅助设计(CAD)程序和/或有限元建模(FEM)程序可读的一个数据集的能力，然后该数据集可以用来制造例如一种定制植入物，该植入物是以该定制植入物被设计为与其相关的这些解剖学结构的动态性质为基础的。虽然这种数据目前由外科医生在外科手术规划中使用，但是在很大程度上还没有用于创造一套定制的被设计为与病人的独特解剖互补的仪器或其他外科装置。其他人已经使用这种数据来制造例如一种用户定义的用于在所希望的位置制作一个切口的外科导向件，如在授予Schoenefeld的美国公开号20080114370中所披露的。然而，Schoenefeld披 露了一种仅仅部分地穿透病人的解剖的皮下部分的外科导向件(即，只有该导向件的一小部分通过该切口被插入，而该导向件的主体留在该切口的外部)。此外，在Schoenefeld中所披露的该导向件只使用了有限数量的独特数据点来将该导向件与病人的解剖相匹配，因而该导向件在外科手术过程中很容易发生未对准或不正确取向。同样,Schoenefeld未能披露由快速成型设备制造的定制器械,该定制器械不仅与病人的解剖学特征相匹配，而且与在外科手术使用的一种或多种其他的器械相匹配，例如像一种定制的工具或仪器或一个另外的外科导向件。同样，现有技术未能传授一种用于根据源于MRI或CT扫描的数据集来制造一套外科器械的系统。例如，使用对于椎体的病人特异性数据集可以允许外科医生适应于在板的位置和取向方面的细微变化，以避免特定骨解剖或在邻接的椎体的定位和对准中的不规则性。作为另一个实例，使用这些数据集还可以辅助外科医生针对一个可植入装置选择一条所希望的轨迹，以便避免例如在实际手术中跨越椎弓根壁以及破坏椎管。通过使用这些数据集制造定制的工具和仪器，容许外科医生避免这些错误类型，这些工具和仪器可以包括末端停止件或其他与安全相关的特征以便避免任何可植入装置的过度扭矩和过度插入。这些数据集还容许外科医生创建一个病人接触表面，该病人接触表面被取向为与由该数据集代表的一个或多个解剖学特征相匹配，并且由此快速和有效地将该一个或多个病人接触表面定位和放置在适当的位置和取向中。因此，有利的是提供适合用于一个外科手术的器械，该器械被适配为和/或被配置为和/或能够与特定病人的多个解剖学特征一致和/或与一个或多个另外的器械一致，以便辅助外科医生安全地并且有效地完成该一个或多个外科手术，并且另外地，该器械即使不消除也可以显著地减少以上指出的这些问题和风险。通过评述本专利技术的概述和详细说明以及所附权利要求书，胜过现有技术的其他优点将为人所知。专利技术概述 根据本披露的一个方面，描述了一种新颖的用于开发在一个或多个外科手术中使用的定制器械的系统和方法。根据本实施方案的系统和方法使用了可以源于捕获MRI数据或CT数据的病人的独特形态，这些数据用来推导一个或多个“病人匹配的”器械，该器械包括基于来自MRI或CT数据的多个数据点的多个互补表面。以该病人自己的解剖、所希望的插入轨迹(可以在术前设置中使用3D CAD软件对其进行验证，如在W02008027549中披露的软件，通过引用以其全文结合 在此)、以及根据在此描述的一个实施方案在外科手术过程中使用的其他器械为基础，对每个“病人匹配的”器械进行匹配和取向。目前披露的这个系统的定制和整合的匹配方面带来了胜过现有技术的一个优点，尤其是通过为每个器械提供多个互锁和/或匹配点，进而降低在该一个或多个外科手术过程中的未对准、错位以及随后的错误的可能性。根据本披露的一个方面，一种用于促进一个或多个外科手术的系统和方法，包括以下步骤:通过MRI或CT扫描获得与病人的解剖相关的数据；将该MRI或CT扫描数据转换成一个或多个三维数据集；确定将要被构造为用于促进将要在病人上进行的该一个或多个外科手术的一种装置的取向的一个或多个轴线；使用所确定的这些轴线并且解决源于转换的一个或多个数据集的任何其他约束，对用于促进该一个或多个外科手术的装置建模；通过例如使用快速成型机械来产生该建模的装置的一个原型；以及制备该原型以供在该一个或多个外科手术过程中使用。根据以上描述的这个方面，解决源于一个或多个转换数据集的任何其他约束的方法步骤可以包括:调整该建模的装置的尺寸以适应对外科医生的空间限制，对该建模的装置的元件进行取向以避开某些解剖学特征，创建可以方便地与在一个或多个外科手术中使用的一个或多个仪器和/或工具可操作地连接的一个或多个表面，等等。根据本披露的又另一个方面，该系统和方法包括使用从一个超声或核医学扫描装置获得的数据。在又另一个替代性实施方案中，可以用来自一个骨密度扫描仪的数据对从以上描述的这些扫描装置之一获得的数据进行补充或将它们合并以制造一种装置，该装置被设计为在完成该外科手术之后留在病人体内。留在病人体内的装置的实例包括锚固装置和可植入装置。根据又另一个实施方案，从该病人获得的数据容许该器械被制造为具有穿过该器械的限定的路径，这些路径与至少一种工具、仪器或植入物可操作地连接，并且容许该至少一种工具、仪器或植入物以一种一致的并且可再现的方式被插入这些限定的路径中。根据本披露的又另一个方面，可以用来自一个骨密度扫描仪的数据对这些数据进行补充或将它们合并以实现对任何所希望的轴线的取向的进一步控制，尤其是在该外科手术涉及一个或多个可植入装置的插入的情况下。根据本披露的又另一个方面，披露了一种预配置的外科模板，该外科模板包括一个或多个用于接收至少一个工具的导向件。根据这个实施方案本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.29 US 61/359,710;2010.10.15 US 61/393,6951.种根据特定病人的解剖学数据成型的外科装置，该外科装置包括: 由一个快速成型机成型的该外科装置的一个本体； 结合到该中间的本体上并且被定位和对准以待完成针对该特定病人的一个特定外科手术的至少一个元件；以及 位于至少一个元件中的每一个上用于接收至少一个装置的至少一个预配置的导向件，该至少一个预配置的导向件包括根据解剖学数据成型的多个病人接触表面以便在该多个病人接触表面的每一个被固定在病人上时产生一种匹配连接； 该至少一个预配置的导向件包括至少一个与这些病人接触表面相异的且独立的其他表面，将该至少一个其他表面配置为与至少一个二次装置可操作地连接。2.根据权利要求1所述的的外科装置，进一步包括被制造为与一个数据集匹配的至少一个另外的外科装置，该数据集与针对这些相关解剖学特征的一个第二或所希望的位置相互关联，该数据集是在一个或多个外科手术之前从转换的数据集处理而来的。3.根据权利要求2所述的外科装置，其中该外科装置通过一个影像导航系统或其他建立的光学或电子手段是可辨识的，这有助于验证相对于病人的解剖的该外科装置的位置和取向。4.根据权利要求2所述的外科装置，其中该外科装置进一步包括多个表面，这些表面配置成用于将该外科装置与至少一个另外的外科装置可操作地连接，这有助于该外科装置和该至少一个另外的外科装置与相关的病人的解剖的对准和取向。5.根据权利要求1所述的外科装置，其中该至少一个二次装置被设计为在完成该一个或多个外科手术之后留在病人体内，并且是选自下组，该组由以下各项组成:骨锚固装置、可植入装置、支架(cage )、板以及生物活性装置。6.一种用于促进一个或多个外科手术的系统和方法，包括以下步骤: A)通过MRI或CT扫描获得与病人的解剖相关的数据； B)将该MRI或CT扫描数据转换成一个或多个三维数据集； C)确定将要被构造为用于促进将要在病人上进行的该一个或多个外科手术的一种装置的取向的一个或多个轴线； D)使用所确定的这些轴线并且解决源于转换的一个或多个数据集的任何其他约束，对用于促进该一个或多个外科手术的装置建模； E)通过例如使用快速成型机械来产生该建模的装置的一个原型；以及 F)制备该原型以供在该一个或多个外科手术过程中使用。7.一种根据权利要求6所述的方法制造的定制外科导向件。8.根据权利要求7所述的定制外科导向件，其中该定制外科导向件被制造为结合来自下组的至少一个独特数据集，该组由以下各项组成:计算机断层摄影装置、磁共振成像装置、超声装置以及核医学扫描装置。9.根据权利要求8所述的定制外科导向件，其中所确定的这些轴线与穿过该外科导向件的限定的路径相互关联，这些路径与至少一个工具、仪器或植入物可操作地连接，并且容许该至少一个工具、仪器或植入物以一种一...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·弗雷，
申请(专利权)人：乔治·弗雷，
类型：
国别省市：
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