CN103370025B - 与外科手术临时设备有关的用户接口 - Google Patents

Abstract

公开了用于显现与临时设备有关的力信息的系统和方法。可提供用于在显示器上显现与膝关节有关的对象的用户接口，用户接口包括用于显现在显示器上的膝关节的区域的表示和用于显现在显示器上的力中心指示器。用户接口提供当力中心指示器对应于力中心指示器的期望位置时的指示。

Description

与外科手术临时设备有关的用户接口

相关申请

2010年12月17日提交的标题为“USER INTERFACE RELATED TO ASURGICAL PROVISIONAL”、标签ZIM0875的美国临时申请序列号61/424222的全部公开文本特此通过引用被明确地并入本文。

技术领域

本公开通常涉及整形外科设备，且特别是涉及包括传感器和与整形外科设备相关联的计算设备的用户接口的整形外科设备。

背景技术

在膝关节置换过程中，可将临时设备（provisional）插在关节中以帮助确定要使用的胫骨植入物的尺寸。临时设备的高度可随着填隙片（shim）而增加。

发明内容

在本公开的示例性实施例中，提供了利用计算设备通过存储在至少一个计算机可读介质上的指令生成的用户接口。用户接口在显示器上显现与膝关节有关的对象。该对象中的至少一个基于来自位于股骨和胫骨之间的多个传感器的数据。用户接口包括用于显现在显示器上的膝关节的区域的表示；和用于显现在显示器上的力中心指示器。用户接口提供当力中心指示器的位置对应于力中心指示器的期望位置时的指示。力中心指示器的位置由该计算设备的电子控制器基于来自多个传感器的数据来确定。

在本公开的另一示例性实施例中，提供了利用计算设备通过存储在至少一个计算机可读介质上的指令来生成的用户接口。用户接口在显示器上显现与膝关节有关的对象。该对象中的至少一个基于来自位于股骨和胫骨之间并由具有后脊的设备支撑的多个传感器的数据。用户接口包括用于显现在显示器上的膝关节的区域的表示；和用于显现在显示器上的至少一个指示器，该至少一个指示器指示该设备的后脊上的力水平。后脊上的力水平由该计算设备的电子控制器基于来自多个传感器的数据来确定。

在本公开的又一示例性实施例中，提供了利用计算设备通过存储在至少一个计算机可读介质上的指令生成的用户接口。用户接口在显示器上显现与膝关节有关的对象。该对象中的至少一个基于来自位于股骨和胫骨之间的多个传感器的数据。用户接口包括用于显现在显示器上的膝关节的区域的表示；关于该表示用于显现在显示器上的总体力（overall force）中心指示器；关于该表示用于显现在显示器上的内侧力（medial force）中心指示器；以及关于该表示用于显现在显示器上的外侧力（lateral force）中心指示器，总体力中心指示器的位置、内侧力中心指示器的位置和外侧力中心指示器的位置由该计算设备的电子控制器基于来自多个传感器的数据来确定。

在本公开的再一示例性实施例中，提供了利用计算设备通过存储在至少一个计算机可读介质上的指令生成的用户接口。用户接口在显示器上显现与膝关节有关的对象。该对象中的至少一个基于来自位于股骨和胫骨之间的多个传感器的数据。用户接口包括用于显现在显示器上的膝关节的区域的表示；以及用于显现在显示器上的至少一个指示器，该至少一个指示器指示被容纳在股骨和胫骨之一中的凹槽中的设备的支柱（post）上的力水平，支柱上的力水平由该计算设备的电子控制器基于来自多个传感器的数据来确定。

在本公开的另一示例性实施例中，提供了利用计算设备通过存储在至少一个计算机可读介质上的指令生成的用户接口。用户接口在显示器上显现与膝关节有关的对象。该对象中的至少一个基于来自位于股骨和胫骨之间的多个传感器的数据。用户接口包括用于显现在显示器上的膝关节的区域的表示；用于显现在显示器上的力中心指示器；以及用于显现在显示器上的扩展力（spread force）指示器。扩展力指示器提供在膝关节的区域上的力的扩展的指示。力中心指示器和扩展力指示器的位置由该计算设备的电子控制器基于来自多个传感器的数据来确定。

在本公开的又一示例性实施例中，提供了利用计算设备通过存储在至少一个计算机可读介质上的指令生成的用户接口。用户接口在显示器上显现与膝关节有关的对象。该对象中的至少一个基于来自位于股骨和胫骨之间的多个传感器的数据。用户接口包括用于显现在显示器上的膝关节的区域的表示；以及用于显现在显示器上的力中心指示器。用户接口在膝关节在第一位置上时提供力中心指示器的第一位置的指示，而在膝关节在第二位置上时提供力中心指示器的第二位置的指示。力中心指示器的第一位置和力中心指示器的第二位置由该计算设备的电子控制器基于来自多个传感器的数据来确定。

在本公开的再一示例性实施例中，提供了通过利用计算设备存储在至少一个计算机可读介质上的指令生成的用户接口。用户接口用于在显示器上显现与膝关节有关的对象。该对象中的至少一个基于来自位于股骨和胫骨之间的多个传感器的数据。用户接口包括用于显现在显示器上的膝关节的区域的表示以及用于显现在显示器上的力中心指示器。用户接口在膝关节在第一位置上时提供力中心指示器的第一位置的指示，而在膝关节在第一位置上时提供力中心指示器的第二位置的指示。力中心指示器的第一位置对应于膝关节的第一环境，而力中心指示器的第二位置对应于膝关节的第二环境。力中心指示器的第一位置和力中心指示器的第二位置由该计算设备的电子控制器基于来自多个传感器的数据来确定。

在本公开的再一示例性实施例中，提供了用于评估膝关节的系统。该系统包括：从多个临时设备选择的临时设备，该临时设备包括当临时设备被定位在膝关节中时位于股骨和胫骨之间的多个传感器；以及包括显示器的计算系统。计算系统执行处理序列以识别临时设备，并在显示器上显现用户接口以提供多个传感器所经受的力的指示。

在本公开的又一示例性实施例中，提供了利用计算设备通过存储在至少一个计算机可读介质上的指令生成的用户接口。用户接口在显示器上显现与膝关节的模拟有关的对象。用户接口包括用于指定在膝关节的区域上的力读数的至少一个输入；以及用于显现在显示器上的力中心指示器。用户接口提供力中心指示器相对于力中心的期望位置的的位置的指示，力中心指示器的位置由该计算设备的电子控制器基于所指定的在所述膝关节的区域上的力读数来确定。

在本公开的再一示例性实施例中，提供了利用计算设备通过存储在至少一个计算机可读介质上的指令生成的用户接口。用户接口在显示器上显现与膝关节的模拟有关的对象。用户接口包括用于指定在膝关节的区域上的模拟力读数的至少一个输入，每个力读数对应于临时设备的相应传感器；以及用于显现在显示器上的至少一个视觉指示器，该至少一个视觉指示器基于模拟力读数来提供临时设备所经受的力的视觉线索（visual cue）。

在本公开的又一示例性实施例中，提供了一种分析放置在膝关节中的临时设备上的力的方法。该方法包括下列步骤：从临时设备接收与临时设备有关的信息，临时设备包括多个传感器，与临时设备有关的信息包括临时设备的识别信息、临时设备的多个传感器的位置信息和临时设备的视觉表示中的至少一个；从临时设备电子地接收与临时设备的多个传感器所经受的力有关的信息；以及根据与多个传感器所经受的力有关的信息来确定临时设备所经受的力的至少一个度量。

附图说明

本发明的前述方面和很多附随的优点将变得更容易认识到，因为通过参考结合附图做出的下面的详细描述，本发明的前述方面和很多附随的优点变得更好理解。

图1是被利用感测临时设备来评估的示例性膝关节的代表性视图；

图2是图1的感测临时设备的一部分的代表性视图；

图3是包括与图1的感测临时设备有关的力分析软件和用户接口的示例性计算设备的代表性视图；

图4是图3的示例性计算设备可访问的网络的代表性视图；

图5是图3的示例性计算系统的用户接口的示例性显示屏的代表性视图，其包括图1的感测临时设备所经受的力的力中心指示器的表示和力中心的期望位置的表示；

图6是图3的用户接口的另一示例性显示屏的代表性视图，其包括针对图5的图1的感测临时设备的传感器所经受的力幅值的表示；

图7是图3的示例性计算系统的用户接口的图5的示例性显示屏的代表性视图，其中力中心指示器趋向内侧；

图8是针对图7的与图1的感测临时设备的传感器所经受的力幅值对应的图6的示例性显示屏的代表性视图；

图9是图3的示例性计算系统的用户接口的图5的示例性显示屏的代表性视图，其中力中心指示器偏向一侧；

图10是针对图9的与图1的感测临时设备的传感器所经受的力幅值对应的图6的示例性显示屏的代表性视图；

图11是图3的示例性计算系统的用户接口的图5的示例性显示屏的代表性视图，其中力中心指示器位于力中心的期望位置处；

图12是针对图11的与图1的感测临时设备的传感器所经受的力幅值对应的图6的示例性显示屏的代表性视图；

图13是与另一示例性感测临时设备有关的图3的示例性计算系统的用户接口的图5的示例性显示屏的代表性视图，该另一示例性感测临时设备包括沿着临时设备的后脊的传感器以及与临时设备的支柱区有关的传感器；

图13A是包括力中心的期望位置的多级表示的表示和感测临时设备的每个传感器隔室的力中心的图13的示例性显示屏的代表性视图；

图14是与图13的感测临时设备的传感器所经受的力幅值对应的图6的示例性显示屏的代表性视图；

图15是包括与临时设备的支柱区有关的力指示器的表示的图13的示例性显示屏的代表性视图；

图16是与图15的感测临时设备的传感器所经受的力幅值相应的图6的示例性显示屏的代表性视图；

图17是包括示例性扩展力指示器的表示的图13的示例性显示屏的代表性视图；

图18是包括另一示例性扩展力指示器和与临时设备的支柱区有关的力指示器的表示的图13的示例性显示屏的代表性视图；

图19是图13的示例性显示屏的代表性视图，其中力指示器的当前位置被标记为对应于膝关节的完全弯曲位置；

图20是图13的示例性显示屏的代表性视图，其中力指示器的当前位置被标记为对应于膝关节的完全伸展位置，且包括与被标记为对应于图19中的膝关节的完全弯曲位置的力指示器的当前位置相关联的历史标记；

图21是图13的示例性显示屏的代表性视图，其中力指示器的当前位置被标记为对应于膝关节的完全伸展位置，且包括与被标记为对应于图19中的膝关节的完全弯曲位置的力指示器的当前位置相关的历史标记和当膝盖处于完全弯曲和完全伸展之间的位置处时提供力指示器的相对位置的路径指示器；

图22是图13的示例性显示屏的代表性视图，其中力指示器的当前位置被标记并包括与在完全弯曲和完全伸展处的膝关节的多次试验相关的历史标记；

图23是图13的示例性显示屏的代表性视图，其中力指示器的当前位置被标记并包括与在完全弯曲和完全伸展处的膝关节的多次试验相关的历史标记和针对该多次试验中的每次的当膝盖在完全弯曲和完全伸展之间的位置处时提供力指示器的相对位置的路径指示器；以及

图24是模拟工具的示例性显示屏。

相应的参考符号在几个附图中表示相应的部件。虽然附图代表根据本公开的各种特征和部件的实施例，附图不一定按比例，且某些特征可被放大，以便更好地说明和解释本公开。本文阐述的范例说明本发明的实施例，且这样的范例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

为了促进理解本发明的原理的目的，现在将参考在附图中示出的在下面描述的实施例。下面公开的实施例并非旨在是详尽的或将本发明限制到在下面的详细描述中公开的精确形式。更确切地，实施例被选择并描述为使得本领域中的技术人员可利用其教导。应当理解，因此并不是对本发明的范围的限制。本发明包括在所示设备和所描述方法中的任何变更和另外的修改和本发明所涉及的领域中的技术人员将通常想到的本发明的原理的另外的应用。

参考图1，示出了膝关节10。膝关节10包括胫骨12，胫骨12已被切除以提供切除表面14。膝关节10还包括股骨16。临时设备20被示为插在股骨16和胫骨12的切除表面14之间以模拟植入物在膝关节10中的配合。

临时设备20包括具有仿形顶表面24的上部分22，仿形顶表面24对应于待使用的植入物的胫骨关节表面。临时设备20还包括搁在胫骨12的切除表面14上的基部部分26。临时设备20在胫骨12中的配合可通过将一个或多个填隙片（shim）30插在上部分22和基部部分26之间来调节，以调节上部分22和基部部分26之间的间隔。

参考图2，上部分22包括被定位于仿形顶表面24之下的多个力传感器。在一个实施例中，力传感器被嵌在上部分22中。在所示实施例中，上部分22包括第一组力传感器40（例示性地为传感器42A-C）和第二组力传感器44（例示性地为传感器42D-F）。示例性力传感器包括力感测电阻器或电容柔性电路、压电膜、压电元件、压阻和压电聚合物、金属箔应变计、半导体应变计、压阻和电容压力传感器、干涉测量光学传感器、路径位移光学传感器、光纤力传感器和其它适当的感测技术。

每个力传感器42操作性地耦合到临时设备20的控制器50。控制器50接收或以另外方式监测每个力传感器42所经受的力的量的指示。控制器50通过通信设备52将力数据传递到远程计算系统100。示例性通信设备52是无线电波发射机或用于将信息无线地发送到远程计算系统100的其它适当的设备。在一个实施例中，通信设备还包括用于从远程计算系统100接收信息的接收机。在一个实施例中，控制器50和通信设备52由临时设备20的上部分22支承。

在一个实施例中，临时设备20包括唯一的数据编码，该数据编码被存储在与控制器50相关联的存储器中并通过通信设备52被提供到计算系统100以识别正被使用的临时设备20。在一个例子中，计算系统100接着查询临时设备数据库120以检索关于所识别的临时设备的信息。在一个例子中，临时设备20通过通信设备52向计算系统100提供关于临时设备20的信息。示例性信息包括品牌信息、产品线信息、内侧/外侧信息、尺寸信息、聚乙烯厚度信息、批号、序列号、在计算系统图形用户接口中使用的再现的图像、传感器配置、校准数据和其它适当的信息。该信息可用于患者文件中的记录、用于存货管理和可追溯性。此外，信息包括以远程计算设备100的显示器132来显示的信息，包括特定的临时设备表面几何结构、传感器布局和约束的程度。在一个实施例中，临时设备数据可在临时设备20启动和与计算系统100连接时从临时设备20上传到计算系统100。

在一个实施例中，临时设备20或其相关包装包括可见的识别信息。示例性识别信息可在条形码中被提供或从条形码确定。与计算设备100相关联的摄像机捕获包括识别信息的图像。在条形码的情况下，可代替摄像机来使用扫描仪。在一个实施例中，摄像机可与计算系统100集成。识别信息由计算系统100从所捕获的图片提取。计算系统100接着广播所检索的唯一标识符，作为识别信息的部分或与识别信息相关联，作为无线配对协议的部分。示例性无线配对协议包括蓝牙、Zigbee和其它协议。临时设备20接收所广播的消息并将广播的唯一标识符与所存储的标识符进行比较。如果这两个标识符匹配，则临时设备20将其信息广播到计算系统100。

在一个实施例中，临时设备20广播其唯一标识符。计算系统100捕获在临时设备或其包装上提供的识别信息的图像。如果从所捕获的图像确定的唯一标识符对应于临时设备20所广播的唯一标识符，则计算系统100与临时设备20通信。

以类似的方式，每个填隙片30包括唯一数据编码，该数据编码通过通信设备52提供到计算系统100以识别与临时设备20一起使用的填隙片30。在一个实施例中，当填隙片30与临时设备20一起使用时，填隙片30由临时设备20自动检测，且关于填隙片30的信息连同临时设备20的传感器数据一起被转送到计算系统100。在一个例子中，经由形成控制器50的位模式（bit pattern）的一组霍尔效应传感器来进行识别。每个填隙片通过与霍尔效应传感器的交互作用产生特定于填隙片类型或填隙片类型组合的唯一位模式。可使用其它适当的识别方法。

在一个例子中，计算系统100查询填隙片数据库118以检索关于所识别的填隙片30的信息。在一个例子中，临时设备20通过通信设备52向通信系统提供关于所识别的填隙片30的信息。示例性信息包括品牌信息、生产线信息、厚度信息、批号和其它适当的信息。这个信息可用于患者文件中的记录以（如果必要的话）相应地更新厚度数据并补偿算法校准。在一个实施例中，在确定关节角时使用关于所识别的填隙片的信息。例如，如果关节角由计算系统100检测，则所报告的关节角可使情况而定，在前/后方向或内侧/外侧方向上由填隙片组合的有效楔角来调节。可通过使用在临时设备本身内部或外部的，或与附着到股骨的相应角感测设备结合的，集成的加速计、陀螺仪或角感测设备的组合来探测关节角。

在一个实施例中，关于所识别的临时设备20和所识别的填隙片30的信息从临时设备20上传。因为所有设备特定的数据从临时设备20上传，所以计算系统100的应用软件不需要被升级以与最近开发的临时设备20或填隙片30接合。

参考图3，示出了计算系统100。计算系统100可以是独立的计算设备。示例性的独立的计算设备包括通用计算机（例如是桌上型计算机、膝上型计算机和平板计算机）、智能电话、手持计算设备或其它适当的计算设备。示例性计算设备是从位于CA95014的Cupertino中的1Infinite Loop的苹果计算机公司可得到的IPAD品牌计算设备。虽然计算系统100被示为单个计算系统，应理解，多个计算系统可例如通过网络或传输数据的其它方法被一起使用。

在一个实施例中，计算系统100附接到支撑患者的桌子的外科手术桌轨，使得计算系统100可以在物理上是小的，并在外科医生的紧邻观察空间内。在一个实施例中，计算系统100的显示器132是投影图像。在一个实施例中，计算系统100的显示器132与外科医生的眼镜相关联。在一个实施例中，计算系统100或至少计算系统100的显示器是旨在由巡回护士拿着的手持设备，用于使外科医生只在手术过程的相关部分期间观看。

在一个实施例中，与计算系统100的图形用户接口的交互是由外科医生或护士使用的触摸屏或机械开关。在一个实施例中，外科医生或护士通过与计算系统相关联的麦克风所接收的话音命令与计算系统交互。在一个例子中，计算系统能够识别外科医生或其他授权用户的话音。在一个实施例中，外科医生或护士通过与计算系统相关联的摄像机所捕获的手势与计算系统交互。在所讨论的实施例中的任一个中，计算系统100或至少计算系统100的显示器可包含在袋子或其它消毒机构中，且外科医生或其他授权用户通过袋子或其它消毒机构与计算系统交互。

计算系统100可以利用可由计算系统100的控制器106访问的存储器104。示例性控制器包括计算机处理器。控制器106执行存储在存储器104上的软件108。存储器104是计算机可读介质，且可以是单个存储设备，或可包括在本地与计算系统100在一起的或跨越网络可访问的多个存储设备。计算机可读介质可以是可由计算系统100的控制器106访问的任何可用介质，并包括易失性介质和非易失性介质。此外，计算机可读介质可以是可移动介质和不可移动介质之一或这两者。作为例子，计算机可读介质可包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字通用盘（DVD）或其它光盘存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器或其它磁性存储设备或可用于存储期望的信息并可由计算系统100访问的任何其它介质。

存储器104包括操作系统软件110。示例性操作系统软件是从华盛顿Redmond的微软公司可得到的WINDOWS操作系统。存储器104还包括通信软件112，通信软件112允许计算系统100与一个或多个网络150（例如局域网、广域网、公共交换网络、任何类型的有线网络、任何类型的无线网络和其组合）通信。示例性公共交换网络是互联网。示例性通信软件112包括浏览器软件和允许计算系统100跨越网络与其它设备通信的其它类型的软件。在一个实施例中，计算系统100通过示例性网络150与临时设备20通信。在一个实施例中，计算系统100也通过网络150与一个或多个额外的计算设备（例如连接到医院网络或外科手术中心网络的计算设备）通信。在一个实施例中，本文公开的软件功能被实现为硬件。

存储器104还包括力分析软件114。虽然被描述为软件，应理解，力分析软件114的至少部分在一些实施例中可被实现为硬件。

如本文解释的，力分析软件114接收与临时设备20相关联的传感器所测量的力的指示。基于所测量的力，力分析软件114通过用户接口128的输出设备132（例如显示器）为操作员提供反馈。提供给操作员的反馈的类型的例子在本文被公开并在图5-24中示出。

此外，如本文所解释的，力分析软件115可参考至少一个力数据数据库、至少一个填隙片数据库118、至少一个临时设备数据库120和至少一个外科医生数据库122中的一个或多个。力分析软件114将临时设备20的力读数存储在力数据库116中。在一个实施例中，每个传感器的力读数在力数据库116中被存储并加时间戳。

在一个实施例中，填隙片数据库118包括关于可与临时设备20一起使用的多个填隙片的信息，且临时设备数据库120包括关于多个临时设备20的信息。在一个例子中，给定临时设备20的临时设备数据库120包括传感器布局和用于在显示器132上表示临时设备20的图像。如本文提到的，在一个实施例中，关于所识别的临时设备20和任何所识别的填隙片30的信息从临时设备20上传，而不是分别从临时设备数据库120和填隙片数据库118检索。

在一个实施例中，计算系统100还包括存储与多个外科医生有关的信息的外科医生数据库122。在一个实施例中，外科医生登录或以另外方式被计算系统100识别，且任何偏好信息或外科医生数据库122中的其它外科医生特定的信息被检索。在一个实施例中，外科医生选择使力数据被显示和/或相对于来自该外科医生的一组历史病例数据来解释该力数据。该信息可存储在外科医生数据库中或存储在患者数据库中。在另一实施例中，外科医生选择使力数据被显示和/或相对于来自不同的外科医生、该外科医生所识别的一组特定的外科医生的一组历史病例数据或来自所有外科医生的整组可用的病例数据来解释该力数据。该信息可存储在外科医生数据库中或存储在患者数据库中。例如，如果外科医生希望知道膝盖在某些区域中或总的来说是“太紧”还是“太松”，外科医生可选择使该指示与一组特定的外科医生或该外科医生本人在前面的病例中指示为“太紧”或“太松”的一组力读数有关。外科医生还可选择具有关于特定技术的反馈，所述特定技术由该外科医生或限定的一组外科医生在过去使用来处理与外科医生的当前病例的传感器数据紧密地匹配的临床状况。示例性反馈包括提供标识技术的指示，例如文本消息或图形符号。示例性技术包括使用较厚的填隙片或给某个韧带覆盖馅饼式皮（pie-crusting）。

计算系统100还包括用户接口128。用户接口128提供接口以供操作员向力分析软件114提供信息并从力分析软件114接收信息。用户接口128包括输入设备130和输出设备132。示例性输入设备130包括触摸显示器、键盘、鼠标、一个或多个按钮或开关、CD驱动器、软盘驱动器、到网络（无线或有线）的接口和用于向控制器106提供信息的其它适当的设备。示例性输出设备132包括显示器（例如触摸屏）、灯、打印机和用于显现来自控制器106的信息的其它适当的设备。

在一个实施例中，用户接口128包括图形用户接口，操作员可通过该图形用户接口使用输入设备130向力分析软件114提供信息，并通过输出设备132从力分析软件114接收信息。

参考图4，在一个实施例中，计算系统100通过网络150与一个或多个其它计算设备（例如与医院或外科手术中心相关联的服务器计算机156）通信。网络150可以是在计算系统100和服务器计算机156之间的任何适当的连接，例如局域网、广域网、无线网络或其它适当的网络。在一个实施例中，网络150利用互联网作为计算系统100和服务器计算机156之间的连接的至少一部分。

在一个实施例中，力数据库116、填隙片数据库118、临时设备数据库120和外科医生数据库122存储在服务器计算机156可访问的存储器158上。通过使力数据库116位于存储器158上，没有患者特定的数据需要被存储在计算系统100上。在一个实施例中，存储器158包括存储多个患者的医学记录信息的患者数据库126。患者数据库可存储关于正被执行的外科手术的信息，包括与临时设备20有关的力数据和在显示器132上提供的用户接口部分的截屏。

参考图5，示出用户接口128的示例性显示屏200。显示屏200包括临时设备20的顶表面的临时表示202。在显示屏200上还示出指示被包括在临时设备20中的每个传感器42的位置的传感器图标204A-L。在所示实施例中，临时设备包括12个传感器42。在所示实施例中，临时设备20的外侧隔室207包括对应于传感器图标204A-F的传感器42A-F，且临时设备20的内侧隔室208包括对应于传感器204G-L的传感器42G-L。

当临时设备20被插入膝关节10中时，传感器42经受来自股骨16的不同水平的力。基于每个传感器42的相对位置和每个传感器所经受的力的量，力分析软件114确定从股骨施加在胫骨上的平均力的位置。平均力的位置由平均力中心指示器206在显示屏200中表示。在一个实施例中，以第一种颜色显示平均力中心指示器206，且以第二种颜色显示传感器204。在一个例子中，第一种颜色是红色，而第二种颜色是金色。在一个实施例中，传感器图标204提供相应的传感器所经受的力的水平的指示。示例性指示包括颜色、颜色强度、尺寸和其它可辨别的特征。

在所示实施例中，显示屏200还包括有界限的区域210。有界限的区域210标识了其中力增量将被认为小到足以导致运动学上完好的膝盖的区域。平均力中心指示器208被示为部分地叠加有界限的区域210。因此，当前的力测量结果得到了接近于被认为运动学上完好的膝盖。通过使用填隙片30调节临时设备20，可改变平均力中心指示器206的位置。此外，通过改变膝盖的韧带，可调节平均力中心指示器的位置。示例性改变是给韧带覆盖馅饼式皮。

有界限的区域210被示为稍微趋向内侧，且通常在形状上是多边形的。在一个实施例中，有界限的区域210的形状和位置可由用户设置并存储在数据库122中。因此，外科医生可建立他们自己的定制有界限的区域210。在一个实施例中，有界限的区域210的形状和位置由植入物制造商设置。在一个例子中，基于正使用的传感器临时设备从外科医生数据库122或临时设备数据库120检索有界限的区域210的形状和位置。

在一个实施例中，计算系统100包括音频接口作为示例性输出设备132。使用音频接口，扬声器可向外科医生提供音频反馈，使得外科医生不需要看显示屏200或显示屏220。可提供音频指示以在外科医生正看膝盖而不是设备显示器时向外科医生指示各种设备状态，和/或提供对视觉指示的额外确认。这些音频指示可包括：按钮按下的确认、无线连接被执行或中断（警报）、经由可变或阶梯式频率音调或可变频率点击（示例性可变频率点击类似于Geiger计数器）在有界限的区域210或区268（见图13A）中的平均力中心指示器206的存在、力传感器饱和（力过载）、临时设备20的电池耗尽、当选择摄像机按钮246时拍摄照片的声音、当平均力中心指示器206正移动时的哔哔声、或其它这样的指示。

在一个实施例中，只有音频的接口被提供给用户。在这种情况下，计算系统100可包括例如所记录的以声音表示出的语句和指令。

参考图6，示出了第二显示屏220。显示屏220包括临时设备表示202和传感器图标222A-L，传感器图标222A-L指示包括在临时设备20中的每个传感器42的位置和包括在临时设备20中的每个传感器42的力读数的度量。在一个实施例中，在每个传感器图标222上提供值。在一个实施例中，对应于每个传感器图标222的值是相应的力传感器所测量的实际力。在一个实施例中，对应于每个传感器图标222的值是相应的力传感器42所测量的力的归一化值。在一个实施例中，对应于每个传感器图标222的值指示力传感器的实际力所落于的范围。例如，“0”通常指示没有力；“1”指示在值的第一范围内的力；“2”指示在值的第二范围内的力，值的第二范围高于值的第一范围，依此类推。

在一个实施例中，操作员可改变被分配到给定图标222的力值以看到对平均力中心指示器206的影响。在这个实施例中，屏幕200和屏幕200被同时显示。在一段时间或其它输入之后，图标222的值返回到传感器所经受的相应的力。

如图6所示，对应于每个传感器图标222的值是“0”值。因为所有传感器42具有“0”值，平均力中心指示器206显示在临时设备表示202的正中心中。参考图7和图8，显示屏200和显示器220示出当力传感器204的力分布相当大地趋向内侧时平均力中心指示器206的位置。参考图9和图10，显示屏200和显示屏220示出当力传感器204的力分布相当大地偏向外侧时平均力中心指示器206的位置。参考图11和图12，显示屏200和显示屏220示出当力传感器204的力分布导致平均力中心指示器206位于有界限的区域210的周界内时平均力中心指示器206的位置。

在一个实施例中，显示屏200和显示屏220同时显示在显示器132上。在一个实施例中，显示屏200和显示屏220不同时显示在显示器132上。在这个实施例中，输入被提供以在显示屏200和显示屏220之间切换。

参考图13，显示屏200示出另一示例性胫骨临时设备228的图像。胫骨临时设备228包括由传感器图标204A-L表示的12个力传感器。传感器分成两组。第一组包括传感器204A-F，而第二组包括传感器204G-L。此外，胫骨临时设备228包括沿着胫骨临时设备228的外侧后脊232定位的由传感器图标230A-C表示的多个传感器和沿着胫骨临时设备228的内侧后脊234定位的由传感器图标230D-F表示的多个传感器。用于沿着后脊定位的示例性力传感器包括力感测电阻器或电容柔性电路、压电膜、压电元件、压阻和压电聚合物、金属箔应变计、半导体应变计、压阻和电容压力传感器、干涉测量光学传感器、路径位移光学传感器、光纤力传感器和其它适当的感测技术。由于股骨16在胫骨临时设备228的后脊上转动或以另外方式碰撞胫骨临时设备228的后脊，传感器230A-F监测施加在胫骨临时设备228的相应后脊上的力。

胫骨临时设备228还包括紧接着胫骨临时设备228的支柱定位的由传感器图标236A-D表示的多个传感器。胫骨临时设备228的支柱位于胫骨临时设备228的仿形顶表面24的中央后部分之下。支柱被容纳在胫骨12的切除表面14中的凹槽中。在一个实施例中，传感器236是位于胫骨临时设备228的脊柱下的应变计。应变数据被传递到计算系统100并在显示屏200上表示以向操作员提供胫骨临时设备228的支柱区所经受的应变的量的指示。操作员可使用这个信息来确定施加在胫骨临时设备228的脊柱上的力的量是否需要外科手术行动或升级到另一植入物类型。

如图13所示，仍然示出平均力中心指示器206。此外，针对每组传感器提供隔室力中心指示器262。在所示实施例中，针对传感器204A-F提供力中心262A，并针对传感器204G-L提供力中心262B。在所示实施例中，圆点表示力中心262A-B和平均力中心指示器206。在一个实施例中，力中心262A-B以第一种颜色示出，而平均力中心指示器206以第二种颜色示出。在一个实施例中，力中心262A-B和平均力中心指示器206以其它方式示出以区分开力中心262A-B和平均力中心指示器206。

在一个实施例中，通过对从这些传感器的质心位置起到达每个传感器的矢量乘以在相应的传感器所经受的偏置或噪声水平之上的力进行求和来确定每个力中心262A-B的位置。求和的值除以来自相应的组内的所有传感器204的力的和。相应的力中心位置是通过上面的计算所提供的矢量从质心位置的偏移。

可通过考虑所有传感器204A-L以相同的方式确定平均力中心指示器206。在存在两组传感器204的一个实施例中，平均力中心指示器206位于连接这两组传感器中的每组的隔室力中心指示器262的线的中点处。

参考图13A，示出了另一示例性显示屏200，其中有界限的区域210包括多个级别。由有界限的区域210的周界限定的第一级别表示对应于结构上完好的膝盖的区域。由区268限定的第二级别是有界限的区域210的子区并表示对应于优化的膝盖的区域。

在一个实施例中，用户可改变有界限的区域210和区268之一或两者的形状和/或尺寸。调节有界限的区域210和区268的特征的示例性方法包括从偏好菜单中的多个预定形状中进行选择或通过显示屏200经由触摸/拖动技术。示例性触摸/拖动技术包括用于增加任一指示器的宽度或高度的多点触摸方法。

参考图14，显示屏220显示传感器204A-L的传感器图标254A-L、传感器230A-F的传感器图标280A-F和传感器236A-D的传感器图标286A-D。传感器图标以与传感器图标222相同的方式起作用。在一个实施例中，显示屏200和显示屏220同时显示在与计算系统100相关联的显示设备132上。

参考图16，传感器204D（由传感器254D表示）、传感器204H（由传感器254H表示）、传感器204J（由传感器254J表示）、传感器204K（由传感器254K表示）、传感器236A（由传感器图标286A表示）和传感器236A（由传感器图标286A表示）的传感器值与图14相比改变了。这个改变的结果在图15中示出。如图15所示，力中心262A（其现在大体与传感器204D的位置重合）、力传感器262B和平均力中心指示器206的位置改变了。

除了平均力中心指示器206和262A-B以外，图15中的显示屏200还包括胫骨临时设备228的支柱区所经受的力的表示270。表示270提供胫骨临时设备228的支柱区和经受较大的力的支柱区的部分中的力的幅值的指示。在所示实施例中，表示270是圆的，且当力幅值增加时，表示270的形状扫掠过较大的弧。在较小的力幅值处，表示270的形状大体是半圆的，而在较大的力处，表示270的形状大体是大约300度的圆。在一个实施例中，当力幅值增加时，表示270的颜色和/或强度改变。作为例子，当力超过阈值时，表示的颜色改变为红色，以指示在支柱上存在过大的力。表示270的弧部分的中心位于支柱中经受最大的力的周界部分上。在一个实施例中，支柱区域的幅值和力方向由传感器236A-D的值确定。在一个例子中，幅值是传感器236A-D所记录的力的和，而方向是通过使弧部分的中点位于传感器236A-D中的具有最大力读数的那个传感器的位置处来提供，或者如果两个传感器236A-D具有相同的力读数，则弧部分的中点位于两个传感器236A-D的位置之间的中间位置。在一个实施例中，支柱区域的幅值和力方向由传感器204A-L和传感器230A-F中的至少一个以及传感器236A-D的值确定。

参考图17，示出了示例性扩展指示器272。图17中的传感器力值与图16中的相同。扩展指示器是视觉表示，例如椭圆或其它几何形状，其显示在平均力中心指示器206周围以指示力在胫骨临时设备228的表面上的扩展。在一个实施例中，扩展指示器272是椭圆形状，且长轴和短轴长度之比提供了力中心262A和力中心262B之间的距离的指示。较扁的椭圆与力中心262A和力中心262B之间的较大距离相关。

在一个实施例中，扩展指示器272提供髁力的关系的指示。在一个例子中，扩展指示器272的总尺寸指示施加到胫骨临时设备228的股骨表面的力的幅值。力越小，椭圆就越小，力越大，椭圆就越大。

在一个实施例中，扩展指示器272是椭圆，且线性回归被执行，以确定对点的集合的最佳拟合线；其中该点沿着从传感器质心位置到每个传感器的矢量来放置，在距离上被通过从质心到传感器的实际距离和传感器的力读数两者进行加权。因而产生的最佳拟合线将定义椭圆指示器272的长轴。在点中的线拟合误差（例如TMS误差）的度量将定义椭圆指示器272相对于其长度的宽度。例如，如果所有点很好地拟合到线，椭圆指示器272将是扁的，而如果对于点扩展没有与线的相应性，则椭圆指示器272将是圆的。

参考图18，示出了示例性扩展指示器274。图18中的传感器力值与图16相同。扩展指示器274是视觉表示，例如椭圆或其它几何形状，其显示在平均力中心指示器206周围以指示力在胫骨临时设备228的表面上的扩展。

在所示实施例中，扩展指示器274是椭圆形状，且隔室力中心指示器262相对于两个隔室力指示器262A-B的隔室中心的平均位置可用于将椭圆定位在总体力指示器周围，使得椭圆中心以指示平均隔室力相对于隔室力中心在哪里的方式从总体力中心偏移。例如，如果两个隔室力指示器都在其隔室的内侧极端处，椭圆将出现在总体力中心点周围，使得该点将位于椭圆的内侧处。第二扩展指示器276提供隔室力中心远离在相应的隔室内的其平均位置的扩展的指示。扩展将用于在扩展的方向上拉伸椭圆。例如，如果内侧髁指示器262B在其隔室内的极端内侧位置处且外侧髁指示器262A在其隔室内的外侧位置处，椭圆将呈现为“胖的”，而如果内侧指示器262B是外侧的以及外侧指示器262A是内侧的，则椭圆将是“瘦的”。如果力指示器262A和262A都位于内侧，椭圆将是圆的。

在扩展指示器的另一这样的实例中，除了或代替平均力中心指示器206，圆将出现在每个隔室力指示器262A-B周围。在这种情况下，在力指示器262A-B周围的圆的尺寸将指示，可能除了上面描述的扩展指示器274的位置移动以外的总隔室力和/或总体力的幅值。

参考图19，作用于传感器236A-D上的力被移除。假设膝关节10此时在完全弯曲中，操作员可通过选择输入按钮240来记下膝关节10的这个配置，输入按钮240在一个实施例中是触摸屏上的软键。计算系统100将力中心262A和力中心262B的位置值存储在力数据库116中。操作员可现在将膝关节10移动到完全伸展的位置以观察在新位置上的力。这些力在图20中示出。

参考图20，力中心262A和力中心262B由于胫骨临时设备228所经受的力的改变而移动。在膝关节10的完全弯曲位置上标记的位置保持显示在显示屏200上用于作为图标310A-B由操作员参考。在一个实施例中，图标310A-B的颜色对应于选择输入按钮342的颜色。现在膝关节10在完全伸展中，操作员可选择输入按钮242以指示膝盖在完全伸展中。计算系统100将力中心262A-B的这些伸展位置存储在力数据库116中。以类似的方式，对于弯曲和伸展，计算系统100将平均力中心指示器206的位置值存储在力数据库116中。

在一个实施例中，计算系统100，除了平均力中心指示器206、力中心262A-B和历史标记310A-B和312以外，还示出平均力中心指示器206和力中心262A-B中的每个从相应的历史标记位置310A-B和312到其当前位置采取的路径。这些路径分别被示为路径314A-B和316。在一个实施例中，路径元素的尺寸、例示性的点、路径元素的间隔或路径元素的颜色强度可改变以指示在运动期间力的改变速度。在一个实施例中，每个路径可逐渐消失或以各种方式被选择性地擦除，包括但不限于基于时间的技术、具有最大尾部长度、以及当弯曲按钮240、伸展按钮242或清除按钮244被选择时重置尾部。清除按钮从显示屏200擦除所有历史标记。

在一个实施例中，计算系统100将弯曲和伸展的历史标记的多个实例保留在数据库116中。参考图22，标记330A-B对应于在弯曲和伸展之一中的膝关节10的第一读数的隔室力中心，而标记332A-B对应于在弯曲和伸展的另一个中的膝关节10的第二读数的隔室力中心。标记330A-B和332A-B对应于膝关节10在弯曲和伸展之间的第一运动。标记334A-B对应于在弯曲和伸展之一中的膝关节10的另一读数的隔室力中心标记，而标记336A-B对应于在弯曲和伸展的另一个中的膝关节10的另一读数的隔室力中心。标记334A-B和336A-B对应于膝关节10在弯曲和伸展之间的第二运动。以类似的方式，标记338A-B对应于在弯曲和伸展之一中的膝关节10的另一读数的隔室力中心，而标记340A-B对应于在弯曲和伸展的另一个中的膝关节10的另一读数的隔室力中心。标记338A-B和340A-B对应于膝关节10在弯曲和伸展之间的第三运动。通过维持膝关节10的多个运动的标记，操作员能够可视化在胫骨临时设备228（例如不同的填隙片）中或膝关节10中的给定变化是否是改进。在一个实施例中，每次运行的标记被颜色编码为膝关节10的其相应运动。在一个实施例中，每次运行的标记具有对应于膝关节10的其相应运动的不同强度。在一个实施例中，较早的运行比较后的运行更衰退。

参考图23，历史路径由计算系统100维持以向用户提供胫骨临时设备228随着时间的过去所经受的力的变化的指示。在所示实施例中，历史路径350A-B对应于图22中的历史标记330A-B和332A-B。历史路径352A-B对应于图22中的历史标记334A-B和336A-B。历史路径354A-B对应于图22中的历史标记338A-B和340A-B。

在一个实施例中，操作员可通过选择按钮246来捕获截屏。可通过选择按钮248来重放截屏。每个图像将按时间顺序存储在力数据库116中。这些图像可通过按下按钮248来一次重放一个，作为术前准备或术后准备存储在力数据库116中，或像放映幻灯片一样滚动。图像也可被下载并与患者数据库126中的患者相关联。

在一个实施例中，到计算系统100的输入被存储并上传到服务器156用于以后检索。示例性输入包括所记录的力数据加上时间戳、基于任何事件的信息——包括按钮按下、屏幕捕获、定性外科医生观察、以及将允许计算系统100的输出的再生的其它适当的信息。在一个实施例中，可在手术期间通过按钮按下或经由麦克风接收的口头指示或在手术之后在手术的重放期间提供定性外科医生反馈。示例性定性外科医生反馈包括对配合的定性评估，例如“太紧”或“太松”。这个信息可被存储用于以后检索。

转到图24，在一个实施例中，提供包括显示屏200和显示屏220两者的显示屏223。关于显示屏223，显示屏220中的传感器图标是输入，由此，操作员可选择给定的输入以增加或减小力值。在一个实施例中，右鼠标点击增加了力，而左鼠标点击减小了力。改变力的结果显示在显示屏223的显示屏200部分中。通过显示屏223，计算系统100为操作员提供模拟工具。通过在显示器220中操纵各种力值，操作员试图将平均力中心指示器206移动到有界限的区域210的给定区370中。在所示实施例中，平均力中心指示器206由高尔夫球表示，且区370形状像绿色的孔。当传感器值在显示屏220中被操纵时，平均力中心指示器206的位置被调节。

在一个实施例中，当平均力中心指示器206接近区370时，使用声效来提供反馈。近乎理想的结果（near miss）导致第一声效，而区370中的平均力中心指示器206的成功对齐导致第二声效。通过使用模拟工具，操作员变得更意识到改变在胫骨临时设备228的各种点中的力值的效果。其它示例性图标变化包括取决于平均力中心指示器206到区370的接近度的笑脸和皱眉的脸，或取决于平均力中心指示器206到区370的接近度的大拇指竖起或大拇指朝下。

在一个实施例中，模拟工具可提供额外的视觉指示器。示例性视觉指示器包括后脊力水平指示器、内侧力中心指示器、外侧力中心指示器、支柱力水平指示器和扩展力指示器。

虽然本发明被描述为具有示例性设计，但是本发明可进一步在本公开的精神和范围内被修改。本申请因此旨在涵盖使用其一般原理的本发明的任何变化、使用或改动。此外，本申请旨在涵盖从本公开的处于本发明所属的领域中已知的或惯用实践内的背离。

Claims (9)

1.一种用于显现与膝关节有关的对象的用户接口，所述用户接口包括：

用于显现在显示器上的临时部件的区域的二维表示，所述临时部件能够被定位在股骨和胫骨之间并包括分布在所述区域上的多个传感器，所述表示包括内侧-外侧方向和垂直于所述内侧-外侧方向的前-后方向；

多个传感器图标，所述多个传感器图标在所述显示器上具有与在所述临时部件上的传感器位置相对应的位置；

用于显现在所述显示器上的内侧力中心指示器，所述用户接口提供当所述内侧力中心指示器的位置对应于所述内侧力中心指示器的期望位置时的指示，所述内侧力中心指示器的位置由计算设备的电子控制器基于来自所述多个传感器中的设置在所述临时部件的内侧区域内的传感器的数据来确定，所述内侧力中心指示器在所述显示器上具有指示所述膝关节上的内侧力水平和外侧力水平之间的平衡或不平衡的沿着所述内侧-外侧方向的可变位置；以及

用于显现在所述显示器上的外侧力中心指示器，所述用户接口提供当所述外侧力中心指示器的位置对应于所述外侧力中心指示器的期望位置时的指示，所述外侧力中心指示器的位置由所述计算设备的电子控制器基于来自所述多个传感器中的设置在所述临时部件的外侧区域内的传感器的数据来确定，所述外侧力中心指示器在所述显示器上具有指示所述膝关节上的内侧力水平和外侧力水平之间的平衡或不平衡的沿着所述内侧-外侧方向的可变位置。

2.如权利要求1所述的用户接口，其中所述用户接口还包括用于相对于所述表示显现在所述显示器上的总体力中心指示器，

其中所述总体力中心指示器的位置、所述内侧力中心指示器的位置和所述外侧力中心指示器的位置由所述计算设备的电子控制器基于来自所述多个传感器的数据来确定，并且

其中，所述计算设备与所述临时部件无线地通信。

3.如权利要求2所述的用户接口，

其中，当所述多个传感器所感测的力的幅值改变时，所述总体力中心指示器的第一特征改变。

4.如权利要求3所述的用户接口，

其中，所述多个传感器中的第一子组传感器包括全部所述多个传感器。

5.如权利要求2所述的用户接口，还包括：

用于显现在所述显示器上的第一有界限的区，所述第一有界限的区对应于结构上完好的膝盖；

当所述总体力中心指示器被布置在所述第一有界限的区内时显现的第一音频指示；

用于显现在所述显示器上的第二有界限的区，所述第二有界限的区被布置在所述第一有界限的区内并对应于结构上优化的膝盖；以及

当所述总体力中心指示器被布置在所述第二有界限的区内时显现的第二音频指示。

6.如权利要求1所述的用户接口，还包括用于显现在所述显示器上的多个传感器图标，所述传感器图标具有与所述临时部件上的传感器位置对应的在所述显示器上的位置。

7.如权利要求1所述的用户接口，还包括：

用于显现在所述显示器上的所述临时部件的支柱的表示；以及

用于显现在所述显示器上的多个支柱传感器图标；

其中，所述多个支柱传感器图标被颜色编码为当对应的传感器测量到低于阈值的力值时具有第一颜色而当对应的传感器测量到高于所述阈值的力值时具有第二颜色。

8.如权利要求2所述的用户接口，还包括：

用于显现在所述显示器上的扩展指示器，所述扩展指示器是显示在作为总体力中心指示器的所述力中心指示器周围的几何形状，所述几何形状具有指示施加到所述临时部件的胫骨表面的力的幅值的尺寸；以及

用于显现在所述显示器上的路径指示器，当所述膝关节从第一位置移动到第二位置时，所述路径指示器显示所述总体力中心指示器的移动，所述路径指示器具有分别对应于所述膝关节的所述第一位置和所述第二位置的第一端和第二端；

其中，所述路径指示器附加地在所述显示器上显示可清除的历史路径。

9.如权利要求1所述的用户接口，还包括用于显现在所述显示器上的第二显示屏，所述第二显示屏包括所述临时部件的所述区域的二维表示，并包括在全部所述多个传感器的相应位置处的图标，所述图标直观地指示在相应的传感器处测量的力。