CN108697471A - 自动化的关节成形术规划 - Google Patents
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Abstract
提供系统和方法以帮助规划全膝关节成形术过程的至少一部分。该系统和方法根据期望的临床对线目标以最小用户输入自动对线植入部件和骨骼。该系统和方法还允许用户在临床方向上仅对股骨、胫骨或植入物的位置和方向进行操作，而不管股骨、胫骨或植入物的预先调整的位置和方向如何。提供图形用户界面，其包括三维(3‑D)视图窗口、视图选项窗口、患者信息窗口、植入物家族窗口、工作流程特定任务窗口以及肢体和膝盖对线测量窗口。
Description
相关申请的交叉引用
本申请主张2016年3月2日提交的序列号为62/302,770的美国临时专利申请的优先权，其通过引用并入本文。
技术领域
本发明一般涉及计算机辅助手术规划的计算机，更具体地说，涉及直观地规划全膝关节成形术过程(total knee arthroplasty procedure)的计算机化方法。
背景技术
全膝关节成形术(TKA)是一种手术治疗，其中膝关节的关节表面用假体组件或植入物重新替换。TKA要求在股骨远端和胫骨近端上移除磨损或损坏的软骨和骨骼。然后，将移除的软骨和骨骼用合成的植入物重新替换，合成的植入物通常由金属或塑料形成，以产生新的接合表面。
计算机辅助手术系统和患者专用仪器(PSI)作为术前规划和精确执行手术规划的工具越来越受欢迎，以确保患者膝关节内的植入物的准确最终位置和对线(alignment)，这可以改善长期的临床结果并提高假体的存活率。通常，计算机辅助手术系统和PSI系统包括两个部件，交互式术前规划软件程序和计算机辅助手术设备或PSI，其利用来自软件的术前数据来帮助医生精确地执行手术。
传统的交互式术前规划软件从患者的计算机断层扫描(CT)或磁共振成像(MRI)图像数据集生成患者的骨骼解剖结构的三维(3-D)模型。制造商植入物的一组3-D计算机辅助设计(CAD)模型预先加载到软件中，允许用户将所期望的植入物的部件放置到骨骼解剖结构的3-D模型中，以指定在骨骼上的植入物的最佳位置和对线。术前规划数据用于制造患者特异性仪器，或者由手术设备加载和读取，以帮助医生在手术中执行规划。这样的数据在定位手术机器人方面也是有价值的，以便确保机器人的空间进入所需的手术区域，同时保持人类对其的访问。
然而，一些术前规划软件在一些方面受到限制，抑制了用户直观地规划TKA中植入物的所有六个自由度的能力。首先，用户可能必须手动执行大部分规划步骤。例如，用户识别股骨和胫骨上的大部分解剖标志，以确定各种解剖学参考(例如，机械轴)。其次，由于用户手动调整植入物的位置和方向，因此一系列顺序的旋转和平移可能导致后续或先前的自由度不直观地改变。这是固有的，因为随着植入物顺序旋转或平移，植入物的坐标系的方向的附加变化。这是非直观的，因为用户正在尝试完成关于三个已经确认的正交平面测量的某些临床对线目标。那些正交平面包括冠状面以实现期望的临床内翻-外翻(varus-valgus)，轴向面以实现期望的临床内-外(internal-external)，以及矢状面以确保植入物适合于期望的内翻-外翻和内-外对线目标。从这些平面测量的临床对线目标很重要，因为它们是行业标准，并且被医生用于评估术后临床结果和植入物对线。
传统的术前规划软件的另一个限制是不能允许医生或不同的医生自动地规划不同的对线目标。不同的医生有不同的植入物对线策略。例如，对于内翻-外翻对线，一些医生更喜欢对线植入物以恢复腿的机械轴，而其他医生更喜欢对线植入物以恢复膝盖的原生动力学(native kinematics)。同样，对于内-外对线(internal-external alignment)，一些医生更喜欢将植入物与经上髁轴(transepicondylar axis)对线，而其他医生更喜欢原生运动学对线。传统的规划软件可受限于根据单个默认对线目标策略自动地将植入物对线骨骼。结果，期望的结果可能是先验不可能的。另外，在关于诸如密度或结构的参数的骨骼特征异常的情况下，重新选择对线策略的能力可以提供相当好的临床结果。
最后，传统的规划软件不允许用户简单地输入它们的每个对线目标并且使系统自动输出植入物和骨骼之间的变换(transformation)，其可以由计算机辅助手术系统容易地使用。如果系统能够自动将植入物与骨骼对线而无需任何用户手动调整，则可以大大减少创建术前规划所花费的时间，这为医生和医疗机构节省了资金。
因此，需要一种系统和方法，其能够以最小的用户输入自动地将植入物对准骨骼。还需要一种术前规划方法，其允许用户在与临床对线目标或临床方向相对应的方向上，相对于骨骼放置植入物，而不管植入物的预先调整位置和方向。还需要提供一种系统和方法，其以最小的用户输入自动地将植入物对准骨骼。
发明内容
提供了一种计算机化方法，用于根据用户的临床对线目标来规划关节成形术过程。该方法包括提供图形用户界面(GUI)和通过GUI在关节成形术过程中涉及的第一骨骼和第二骨骼的虚拟模型，定位位于第一骨骼和第二骨骼的虚拟模型上的一组解剖标志，并且，使用至少一部分解剖标志，由处理器自动确定关于第一骨骼和第二骨骼的每个虚拟模型的三个正交平面。该方法还包括接收用户的以下选择和重新选择：来自植入物库的植入物，植入物具有用于第一骨骼的第一植入物和用于第二骨骼的第二植入物，其中用于股骨和胫骨的每个植入物具有植入物的相关虚拟模型，以及来自一组对线目标的至少一个临床对线目标。第一骨骼和第二骨骼的模型自动对线植入物的模型以满足至少一个对线目标。第一骨骼和第二骨骼相连接并且说明性地分别包括股骨-胫骨、股骨-骨盆、肱骨-肩胛骨对。
提供一种手术规划系统，用于根据用户的临床对线目标来规划关节成形术过程。该系统包括具有计算机、用户外围设备和用于显示图形用户界面(GUI)的监视器的工作站。计算机具有处理器、非瞬态存储器以及其他硬件、软件、数据和实用程序，以根据用户的临床对线目标执行用于规划膝关节成形术过程的方法。外围设备允许用户与GUI交互并包括用户输入机构，包括键盘、鼠标或监视器的触摸屏功能中的至少一个。
附图说明
参照以下附图进一步详细说明本发明。这些图并不是要限制本发明的范围，而是说明其某些属性，其中；
图1描绘了根据本发明的实施例的术前规划工作站和图形用户界面的高级概述；
图2A-2C示出了根据本发明的实施例在不同视图中的骨骼3D模型的示例以及其上的解剖标志的定位；
图3A-3C描绘了根据本发明实施例的用于规划TKA的三个正交临床建立的参考平面；
图4描绘了根据本发明实施例的GUI的股骨规划阶段；
图5A-5C描绘了根据本发明的实施例的股骨模型上的股骨部件的对线；
图6A-6C描绘了根据本发明的实施例的植入物可以旋转的髁轴(condylar axis)；
图7描绘了根据本发明实施例的GUI的胫骨规划阶段；
图8A示出了根据本发明实施例的由处理器计算的股骨级联变换(aconcatenation of femoral transforms)的相继次序；以及
图8B示出了根据本发明实施例的由处理器计算的胫骨级联变换的相继次序。
具体实施方式
本发明可用作一种方法和系统，用于执行该方法和系统，以帮助用户规划关节成形术过程的至少一部分，例如全膝关节成形术。该系统和方法根据期望的临床对线目标以最小的用户输入自动对准植入物部件和骨骼。该系统和方法还允许用户在临床方向上调整膝关节成形术中的股骨、胫骨或植入物的骨骼的位置和方向，而不管股骨、胫骨、或植入物的预先调整的位置和方向。
在TKA的上下文中，对本发明优选实施例的以下描述并非旨在将本发明理解为这些优选实施例，而是使本领域技术人员能够制造和使用本发明。在本文中提及的全膝关节成形术的规划，但应当理解的是，本发明的实施例可应用于或适合于其它手术治疗，说明性包括全髋关节成形术、髋关节表面置换、单髁膝盖关节成形术、踝关节成形术、肩关节成形术和其他关节成形术。
应当理解的是，在提供范围数值的情况下，该范围不仅包括范围的端点值而且还包括该范围的中间值，因为显著包含在由最后一个范围的显著数字的变化的范围内。举例来说，列举的范围从1到4旨在包括1-2、1-3、2-4、3-4和1-4。
参考附图，图1示出了TKA术前规划工作站100的实施例。工作站100包括计算机102、用户外围设备104以及显示图形用户界面(GUI)106的监视器。计算机102包括处理器108、非瞬态存储存储器110、以及其他硬件、软件、数据以及实用程序，以执行本文所述的规划过程。用户外围设备104允许用户与GUI 106交互，并且可以包括用户输入机构，例如键盘和鼠标、或者监视器可以具有触摸屏功能。
图1中示出了GUI 106的高级概述。GUI 106包括三维(3-D)视图窗口112、视图选项窗口114、患者信息窗口116、植入物家族窗口118、工作流程特定任务窗口120、以及肢体和膝盖对线度量窗口122。每个GUI窗口可以总结如下。3-D视图窗口112允许用户查看医学成像数据、3-D骨骼模型以及3-D植入部件CAD模型并与之交互。视图选项窗口114提供小窗口(widgets)以允许用户快速地将骨骼模型、植入物部件模型以及对线轴的视图改变为期望的视图。患者信息窗口116显示患者的信息，例如姓名、识别号、性别、手术过程以及操作侧(例如，左股骨、右股骨)。植入物家族窗口118提供下拉菜单以允许用户从植入物部件库中选择和重新选择所需的植入物组件。工作流程特定任务窗口120包括各种小窗口，以提供若干功能，说明性地包括：在规划过程的不同阶段引导用户；允许用户从一组对线目标中选择和重新选择所需的对线目标；允许用户在所需的临床方向上调整(多个)植入物部件和骨骼模型；显示(多个)骨骼上(多个)部件的对线和位置的测量值；并显示规划摘要。肢体和膝盖对线测量122显示植入物部件在骨骼模型上的对线和位置，例如髋-膝-踝角、股骨关节线对线和胫骨关节线对线。总的来说，GUI的布局为用户提供了方便的路线图和视觉显示，以成功规划TKA。
在规划手术之前，使用诸如计算机断层扫描(CT)、超声、或磁共振成像(MRI)的成像模态获得患者的股骨和胫骨的成像数据。成像数据通常以数字化成像和医学通信(DICOM)格式传输到规划工作站100。随后，生成骨骼的3D模型。在特定实施例中，患者的骨骼可以由用户手动、半手动或自动分割以生成骨骼的3D模型。可以在3D视图窗口112中显示一个或多个骨骼模型，其中用户可以使用视图选项窗口114中的相应小窗口快速改变到骨骼模型的近端、远端、内侧、外侧、前部和后部视图。
骨骼模型的三个视图的示例在图2A～2C中示出。股骨模型124的外侧视图示于图2A中，股骨模型124的远端视图示于图2B中，胫骨模型126的近端视图示于图2C中。来自一组解剖标志的解剖标志128位于股骨模型和胫骨模型上以帮助规划。解剖标志的一部分还可以提供在术中收集的配准点(registration points)的位置，以将骨骼模型配准到计算机辅助手术系统，如美国专利No.6,033,415中所述。股骨的解剖标志组可以包括：股骨头中心128a、髁间窝最前点(most anterior point in intercondylar notch)128b、内侧上髁、外侧上髁、前外侧滑车脊(anterolateral trochlear ridge)、前内侧滑车脊、内侧髁上最后点、外侧髁上最后点、内侧髁上最远点、外侧髁上最远点以及膝盖中心。胫骨的解剖标志组可以包括：胫骨样条(tibial splines)之间的中点、踝中心、内侧平台128c的中心，外侧平台的中心、胫骨结节(中间1/3rd)、前外侧面和前内侧面。处理器可以使用如下所述的迭代算法自动识别标志的一部分。用户可以通过指向并点击骨骼模型上的标志的位置来手动定位剩下的标志。在特定实施例中，作为用户或计算机识别特定的标志，这些标志可用于提供骨骼模型的特定视图(远端、前侧、内侧、外侧)，以便容易地识别特定的后续标志。例如，在三个临床标准参考平面自动确定之后，用户可以选择识别并定位膝盖中心的标志。用户可以点击提示，其中骨骼模型的视图自动显示膝盖的远端部分，使得用户可以快速地定位膝盖中心。
用户可以使用其他标志定位工具，例如拟合球工具(fitting sphere tool)130。用户可以调整拟合球130的直径和位置，直到直径和位置近似匹配股骨头的一部分的直径和位置。当匹配时，拟合球130的中心确定了股骨头中心解剖标志128a。在特定的发明实施例中，处理器使用统计模型自动定位所有标志，该统计模型用于从DICOM数据自动生成骨骼3-D模型。一旦识别出标志，用户就会接受并存储它们。
股骨上的三个正交平面由处理器确定，其中每个平面对应于临床上建立的标准参考平面，用于规划任何TKA程序。这些平面包括冠状原生平面(coronal native plane)(XZ)132、矢状面(ZY)134以及轴向原生平面(XY)136，分别显示于图3A-3C中。冠状原生平面132由后内侧髁140、后外侧髁142以及小转子144(lesser trochanter)的最后点确定，使得该平面精确接触三个点但不与骨骼相交。自动查找冠状原生平面132的迭代方法包括：
1.点1(小转子初始猜测)；
a.围绕轴1旋转骨骼模型(在全局LPS(左、后、上)模型坐标上的)；
b.查找全局LPS坐标系中的最后(+y)点(most-posterior point)；
c.查找在骨骼模型的局部坐标中相同的点；
d.围绕轴1旋转骨骼模型回到原始方向；
2.点2(后内侧/外侧髁初始猜测)；
a.围绕轴2旋转骨骼模型(在全局LPS模型坐标系上的)；
b.查找全局LPS坐标系中的最后(+y)点；
c.查找在骨骼模型的局部坐标系中相同的点；
d.围绕轴2旋转骨骼模型回到原始方向；
3.点3(后外侧/内侧髁初始猜测)；
a.围绕轴3旋转骨骼模型(在全局LPS模型坐标系上的)；
b.查找全局LPS坐标系中的最后(+y)点；
c.查找在骨骼模型的局部坐标中相同的点；
d.围绕轴3旋转骨骼模型回到原始方向；
4.迭代更新点；
a.再调整骨骼模型，使得三个点平行于XZ平面；
b.查找全局LPS坐标系中的最后(+y)点；
c.查找在骨骼模型的局部坐标中相同的点(点4)；
d.无论哪个点(点1、2或3)最接近点4，删除该点并将其替换为点4；
e.重复a-d直到点不变；
轴向原生平面l36被定义为垂直于股骨的冠状原生平面，并且与远内侧髁146上的最远点和远外侧髁148上的最远点重合。自动查找轴向原生平面l36的方法包括：
1.点1(远内侧/外侧髁初始猜测)；
a.围绕轴1旋转骨骼模型(在全局LPS(左、后、上)模型坐标系上的)；
b.查找全局LPS坐标系中的最远(-z)点；
c.查找在骨骼模型的局部坐标中相同的点；
d.围绕轴1旋转骨骼模型回到原始方向；
2.点2(后内侧/外侧髁初始猜测)；
a.围绕轴2旋转骨骼模型(在全局LPS模型坐标系上的)；
b.查找全局LPS坐标系中的最远(-z)点；
c.查找在骨骼模型的局部坐标中相同的点；
d.围绕轴2旋转骨骼模型回到原始方向；
3.迭代更新点；
a.再调整骨骼模型，使得冠状运动学平面与XZ平面一致；
b.围绕Y轴再调整骨骼，直至两个点与XY平面平行；
c.查找在全局坐标系的最远(-z)点；
d.查找在骨骼模型的局部坐标中相同的点(点3)；
e.无论哪个点(点1或2)最接近点3，删除该点并将其替换为点3；
f.再调整骨骼，使得骨骼处于原始坐标系中；
g.重复a-f直到点不变。
矢状面134被定义为垂直于冠状原生平面132和轴向原生平面136，并且与骨骼的内侧-外侧中心点重合。可以通过计算内上髁标志150和外上髁标志152之间的中点来确定内侧-外侧中心点。这三个正交平面是临床上建立的用于规划任何TKA的标准参考平面。应当理解的是，上面使用的LPS坐标系不是确定平面(132,134,136)的必要参考坐标系，其中可以使用其他参考坐标系。另外，可以调整围绕轴1、2和3旋转骨骼模型以定位定义可调整平面的点，以确保在扫描期间针对不同患者位置的收敛。
使用三个正交平面的交点来确定初始股骨变换，以建立x、y和z轴相对于骨骼的位置和方向。初始股骨变换(initial femur transform)提供了在临床建立的标准参考系中将植入物部件对准和定位到骨骼模型的基础。
参考图4，示出了用于规划治疗的股骨规划阶段的工作流程专用任务窗口120。简而言之，如任务窗口120的左侧所示，标签154-158允许用户在治疗的不同规划阶段之间切换(即，标志阶段154、股骨规划阶段155、胫骨规划阶段156、摘要阶段157以及手术规划阶段158)。图4描绘了股骨规划阶段155中的任务窗口。股骨规划阶段包括植入物下拉菜单160、冠状对线目标下拉菜单162、轴向对线目标下拉菜单164、远端骨骼切除子窗口166、后部骨骼切除子窗口168、屈曲子窗口170以及内侧-外侧子窗口172。用户可以使用植入物下拉菜单160从植入物库选择并重新选择所需植入物。用户可以使用内翻-外翻对线下拉菜单162从一组内翻-外翻对线目标中选择并重新选择内翻-外翻对线目标。同样，用户可以使用轴向对线下拉菜单164从一组轴向旋转对线目标选择并重新选择轴向旋转对线目标。股骨冠状对线目标组可包括原生对线(native alignment)和中性机械轴(neutral mechanicalaxis)。股骨轴向对线目标组可包括：平行于经上髁轴；从解剖轴偏移的角度(例如，距后髁轴1°-100°)；以及原生对线。
子窗口166、168、170和172中的每一个允许用户在四个临床方向上对植入物或骨骼进行调整。四个临床方向包括近端-远端平移方向(子窗口166)、前-后平移方向(子窗口168)、内侧-外侧平移方向(子窗口172)和屈曲-伸展旋转方向(子窗口170)。这些方向被称为临床的，因为用户可以单独调整每个方向，并且临床方向的调整对应于参考临床建立的参考系的方向，而不管如下所述的植入物或骨骼的预先调整的位置和方向如何。用户可以使用相应的“+”按钮l74或“-”按钮l76调整临床方向。重置按钮l78允许用户重置任何调整至默认值(default value)。当用户调整任何临床方向和/或选择/重新选择植入物或对线目标时，显示内侧和外侧远髁180上的远端切除的测量数量。类似地，当用户调整任何临床方向和/或选择/重新选择植入物或对线目标时，显示内侧和外侧后髁182上的后骨骼切除的测量数量。在特定的发明实施例中，附加的子窗口允许用户调整估计或测量的软骨厚度、软骨磨损、或骨骼磨损以相应地平移植入物。
当用户进入股骨规划阶段时，预先设定默认股骨冠状对线目标和股骨轴向对线目标。然后，用户选择股骨植入物部件，并根据默认的对线目标，股骨模型自动与所选择的植入物对准。默认对线目标可以是原生股骨冠状对线和原生股骨轴向对线。处理器使用初始股骨变换、原生对线目标和植入物的几何形状的一部分自动地将骨骼对准植入物。图5A中示出了股骨植入物部件184的示例。股骨植入物184包括与远端骨骼切口相互作用的远端平面表面186以及与后骨骼切口相互作用的后平面表面188。平面表面(186、188)在本文中也称为植入物切口平面(implant cut planes)。股骨植入物远端关节平面190被定义为从远端平面表面186到植入物远端部分的最大厚度的偏移平面。同样地，股骨植入物后关节平面192被定义为从后平面表面192通过植入物后部的最大厚度的偏移平面。关节平面(190、192)在本文中也称为偏移植入物切口平面。然后，通过将轴向原生平面136与植入物远端关节平面190对准，并且将冠状原生平面132对准植入物后关节平面192，处理器自动将植入物对准到原生对线目标。图5B和5C显示了股骨模型124和植入物184以原生对线方式对线的结果。
当用户选择股骨的机械轴冠状对线和非原生轴向对线时，使用投影角度而不是方向余弦来建立旋转调整变换以对线植入物和骨骼。通过使用投影角度，可以改变/调整各个自由度，而基本上不影响其他自由度，并且随后的改变/调整基本上不影响先前的一个调整/改变。在一个发明实施例中，基本上影响其他自由度是指1mm或1度。在另一个发明实施例中，基本上影响是指0.5mm和0.5度。而在其他发明实施例中，基本上影响是指0.1mm和0.1度。
例如，当用户选择机械轴对线时，机械轴(定义为连接股骨头中心和膝盖中心的轴)被投射到冠状原生平面132上。确定z轴和投射的机械轴之间的角度并用于构建旋转调整变换的一部分。同时，当用户选择，例如，经上髁轴(定义为连接内侧和外侧上髁的轴)时，将其投射到轴向原生平面136上。确定x轴和投射的经上髁轴之间的角度，以构建旋转调整变换的第二部分。用户可以根据需要对其他临床方向进行任何调整。
在特定的发明实施例中，参考图6A-6C所示，处理器确定髁轴194，其中在屈曲-伸展旋转方向上的任何调整发生在髁轴194周围。髁轴194可以通过将一个圆圈拟合到内侧髁198的一部分来确定，并且拟合第二圆圈到外髁的一部分。每个圆圈具有中心200。连接圆周的两个中心的轴线确定了髁轴194。在另一个发明实施例中，髁轴194被确定为穿过内侧髁198和外侧髁204的圆柱体202的中心轴线，其中圆柱体的直径最佳地适合于髁的一部分。在另一个发明实施例中，球体拟合到内侧髁198和外侧髁204，其中连接两个球体的中心的轴线限定髁轴194。在特定的发明实施例中，髁轴194由以下确定：
1.映射关节面(Map articular surface)；
a.重新定向骨骼模型，使得冠状原生平面与XZ平面重合，轴向原生平面与XY平面重合，并且矢状原生平面与YZ平面重合；
b.关于屈曲增量(flexion increment)围绕全局X轴旋转骨骼(弯曲膝盖)；
c.在具有正x-坐标(髁1关节表面点)的全局坐标系中定位最远端(-z)点。在局部骨骼坐标中定位相同的点。
d.在具有负x-坐标的全局坐标系中(髁2关节表面点)定位最远端(-z)点。在局部点坐标中找到相同的点；
e.增量屈曲并重复c-d；
f.在整个屈曲范围内重复e；
2.将圆柱体拟合到映射的关节表面；
3.圆柱体的中心轴线为髁轴194。
如图6C所示，当植入物或骨骼围绕髁轴以屈曲-伸展的方式旋转时，后切除部分206和远端切除部分208基本上不会改变，因为植入物基本上围绕半圆形髁旋转。因此，用户可以设置植入物的前部210，使得在不影响这些切除的情况下没有切口。
在规划了股骨之后，用户可以规划胫骨，尽管用户可以在股骨和胫骨规划阶段之间来回移动。通过将胫骨的关节表面与股骨部件的关节表面匹配，胫骨部件自动地与股骨部件对线。如图7所示，用户可以使用基板(baseplate)下拉菜单212选择并重新选择胫骨基板部件，并且用户可以使用胫骨衬里下拉菜单214选择并重新选择胫骨衬里(tibialliner)。然后，用户可以调整后部斜面216、冠状对线218、近端骨骼切除220、轴向旋转222以及平移位置224。显示胫骨斜面226的测量值，并且还显示胫骨近端骨骼切除228的测量值。如上所述，围绕在股骨髁上确定的髁轴194以屈曲-伸展的方式调整后斜面。围绕胫骨的机械轴线在矢状原生平面134上的投影而发生轴向旋转。
图8A和8B描绘了级联变换的相继次序，其允许用户在任何临床方向上进行调整和/或选择/重新选择对线目标，使得植入物在期望的临床方向上重新对线或重新选择对线目标，无论植入物的预先调整的位置和方向如何。设计这种特定的变换顺序，使得调整是输入和输出。当一个用户在临床方向上进行调整，将模型变换为期望的临床方向。在模型变换之后，相对于骨骼测量植入物的位置和方向，这直接与调整相关。该顺序在计算上是快速的，并且根据临床标准参考系提供用户直观的用于使植入物相对于骨骼对线。
图8A描绘了由处理器针对股骨规划阶段计算的级联变换的相继次序，以直观地将股骨植入物对线和定位到骨骼。确定解剖标志(框230)并确定初始股骨基础变换(框232)。第二变换是在股骨植入物部件(框234)和股骨模型(框236)之间。第三变换是股骨冠状和轴向旋转的调整变换(框242)。第四变换是用于前-后(anterior-posterior)、近端-远端(proximal-distal)、内侧-外侧(medial-lateral)的任何调整的平移变换，以及软骨厚度的任选说明(框252)。最终变换是围绕髁轴194在屈曲-伸展(flexion-extension)旋转方向上的调整(框256)。请注意，这些变换中的每一个都具有默认值，其允许用户以任何顺序调整任何对线目标或临床方向，但是变换按此相继次序计算，以允许在期望的方向上进行任何调整，而不管植入物或骨骼的位置和方向。
图8B描绘了由处理器计算的用于胫骨规划阶段的级联变换序列，以直观地将胫骨植入物对线并定位到骨骼。来自解剖标志的第一初始胫骨变换(框258)。第二变换是胫骨部件和股骨部件之间的(框262)。第三旋转变换是围绕髁轴194的屈曲-伸展旋转(框266)。第四变换在内翻-外翻(varus-valgus)对线中(框270)。第五变换在内-外(internal-external)旋转中，其中关于胫骨的机械轴向矢状原生平面的投影发生旋转(框274)。最终平移变换为在平移方向上的任何调整(框282)。
级联变换的相继次序允许用户以直观的方式对植入物或骨骼进行调整。一旦股骨和胫骨规划阶段完成，用户可以检查髋-膝-踝角度、股骨关节线对线、胫骨关节线对线、股骨远端切除、股骨后切除、胫骨近端切除以及后斜面、以及过程摘要阶段的患者信息和手术过程信息。在手术规划阶段，用户可以首先确定应该操作哪个骨骼并且为计算机辅助手术系统定义任何参数。医生接受最终规划并将其写入数据传输文件(例如，光盘(CD)、便携式通用串行总线(USB))以与计算机辅助手术系统一起使用。最终规划包括最终的股骨到植入物变换、以及根据规划配准和执行TKA的最终胫骨到植入物变换。
在特定的发明实施例中，如果用户没有偏离特定的规划策略，则用户可以将他们的一组对线目标保存在可以应用于所有手术病例的规划工作站中。由于医生所需的最小用户输入，所保存的偏好可以改善术前规划时间。
在特定的发明实施例中，如果用户期望原生对线，则可以几乎自动地执行术前规划。如上所述，可以确定冠状原生平面、轴向原生平面以及矢状原生平面。骨骼磨损(bonewear)可以通过以下方式解释：
a.内翻不齐(Varus malalignment)
i.无需改变胫骨或运动平面，围绕垂直于冠状原生平面的轴线旋转冠状面中的股骨，并与外侧髁上的最远点重合。旋转量应该是外侧上的骨骼磨损除以股骨上的两个最远端点之间的距离的反正切，或
b.外翻不齐
i.无需改变胫骨或运动平面，围绕垂直于冠状原生平面的轴线旋转冠状面中的股骨，并与外侧髁上的最远点重合。旋转量应该是内侧上的骨骼磨损除以股骨上的两个最远端点之间的距离的反正切，或
软骨磨损可以通过以下方式解释：
a.内翻不齐
i.无需改变胫骨或运动平面，围绕垂直于冠状原生平面的轴线旋转冠状面中的胫骨，并与外侧髁上的最远点重合。旋转量应该是外侧上的总软骨磨损除以股骨上的两个最远端点之间的距离的反正切，或
b.外翻不齐
i.无需改变胫骨或运动平面，围绕垂直于冠状原生平面的轴线旋转冠状面中的股骨，并与内侧髁上的最远点重合。旋转量应该是内侧上的总软骨磨损除以股骨上的两个最远端点之间的距离的反正切，或
可以使用股骨的内侧-外侧宽度和股骨前-后尺寸来确定股骨植入物尺寸。将股骨植入物放置在骨骼模型上，使得股骨部件的关节表面接触冠状原生平面和轴向原生平面。该部件的两个后髁恰好在两个点接触冠状原生平面，使得该部件不与该平面相交。该部件的两个远端髁在准确的两个位置接触轴向原生平面，使得该部件不与平面相交。股骨植入物围绕髁轴194在屈曲-伸展中自动旋转，保持放置的要求，直到股骨植入物的前表面的最近端部分位于骨骼的前表面上(无切口)。胫骨部件在完全伸展时与股骨部件连接，并且关于与髁轴194重合的股骨部件屈曲轴线校正胫骨的屈曲。
其他实施例
尽管在前面的详细描述中已经呈现了至少一个示例性实施例，但是应当理解的是，存在大量的变型。还应当理解的是，示例性实施例或多个示例性实施例仅是示例，并不旨在以任何方式限制所描述的实施例的范围、适用性或配置。相反，前面的详细描述将为本领域技术人员提供用于实现示例性实施例或示例性实施例的便利路线图。应当理解的是，在不脱离所附权利要求及其合法等同物所阐述的范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
Claims (21)
1.一种用于根据用户的临床对线目标来规划关节成形术过程的计算机化方法，所述的方法包括：
提供图形用户界面(GUI)；
提供经由GUI的关节成形术过程中涉及的第一骨骼以及连接到所述的第一骨骼的第二骨骼的虚拟模型，所述的第一骨骼例如为股骨，所述的第二骨骼例如为胫骨；
定位位于所述的第一骨骼和第二骨骼的虚拟模型上的一组解剖标志；
使用至少一部分所述的解剖标志，由处理器自动确定关于每个所述的第一骨骼和第二骨骼的虚拟模型的三个正交平面；以及
接收用户以下的选择和重新选择：
来自植入物库的植入物，所述的植入物具有用于第一骨骼的第一植入物和用于第二骨骼的第二植入物，其中用于第一骨骼和第二骨骼的每个植入物具有植入物的相关虚拟模型；以及
至少一个来自一组对线目标的临床对线目标；以及
由所述的处理器将所述的第一骨骼和第二骨骼的模型分别自动关联到第一植入物和第二植入物的模型，以满足至少一个对线目标。
2.根据权利要求1所述的计算机化方法，其特征在于，所述的关联包括计算级联变换作为第一骨骼级联变换和第二骨骼级联变换，其中级联变换利用第一骨骼和第二骨骼、至少一个对线目标、以及植入物的几何形状的一部分中的三个正交平面将第一植入物对线至第一骨骼且将第二植入物对线至第二骨骼。
3.根据权利要求2所述的计算机化方法，其特征在于，所述的第一骨骼级联变换的相继次序包括初始第一骨骼变换、第一骨骼到植入物变换、对线目标变换、平移第一骨骼变换以及屈曲-伸展第一骨骼旋转变换。
4.根据权利要求2所述的计算机化方法，其特征在于，所述的第二骨骼级联变换的相继次序包括初始第二骨骼变换、第二骨骼到植入物变换、屈曲-伸展第二骨骼旋转变换、内翻-外翻第二骨骼变换、内部-外部第二骨骼旋转变换、以及平移第二骨骼变换。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的一组对线目标包括内翻-外翻对线目标和轴向旋转对线目标，其中在所述的内翻-外翻对线目标内，用户可以选择并重新选择对象的腿的中性机械轴和对象的膝盖的原生对线，并且在轴向旋转对线目标内，用户可以选择并重新选择膝盖的经上髁轴的平行度、偏离解剖轴线的角度、以及与膝盖的原生对线。
6.根据权利要求1所述的计算机化方法，其特征在于，还包括通过GUI接收用户在四个临床方向中的至少一个上的期望变化的调整，其中每个临床方向可以独立调整，并且其中所述的处理器相对于植入物模型调整第一骨骼和第二骨骼模型，使用闭合形式的计算给定期望变化。
7.根据权利要求6所述的计算机化方法，其特征在于，还包括相对于植入物的模型自动地重新关联骨骼的模型，以回应以下至少一个：
在期望的临床方向上进行的调整；或者
对线目标的重新选择；以及
其中，将调整和重新选择中的至少一个输入到第一骨骼或第二骨骼中的至少一个的级联变换中；以及
其中，以相继次序计算级联变换，使得植入物在期望的临床方向上或重新选择的对线目标上重新对线，而不管植入物的预先调整的位置和方向。
8.根据权利要求6所述的计算机化方法，其特征在于，还包括接收用户通过GUI将用户在一个或多个临床方向中进行的调整重置为默认值。
9.根据权利要求6所述的计算机化方法，还包括通过GUI接收用户输入的临床对线目标和临床方向，其中所述的处理器相对于所述的第一骨骼或所述的第一骨骼自动确定所述的植入物的六个自由度的位置、方向和尺寸。
10.根据权利要求9所述的计算机化方法，其特征在于，还包括保存用户的临床对线目标和临床方向，以便在随后的规划程序中使用。
11.根据权利要求6所述的计算机化方法，其特征在于，所述的四个临床方向包括内侧-外侧平移方向、近端-远端平移方向、前-后平移方向和屈曲-伸展旋转方向。
12.根据权利要求11所述的计算机化方法，其特征在于，所接收的用户在屈曲-延伸旋转方向上的调整围绕髁轴，其中所述的植入物的前部可以设置到所期望的前部位置，而基本上不影响后部切口厚度或者第一骨骼的远端第一骨骼部分的远端切口厚度。
13.根据权利要求1所述的计算机化方法，还包括由所述的处理器确定相对于所述的第一骨骼的远端股骨部分的两个髁的髁轴，其中所述的髁轴由以下中的至少一个确定：
连接两个圆的中心的轴线，其中每个圆围绕每个髁的一部分拟合；
穿过每个髁的圆柱体的中心轴线，其中圆柱体的直径最佳地拟合于髁的一部分；
连接两个球体中心的轴线，其中每个球体最佳拟合于每个球体的一部分；或者
髁的经上髁轴线。
14.根据权利要求1所述的计算机化方法，其特征在于，确定三个正交平面包括：
迭代地在第一骨骼和第二骨骼中的每一个上定位三个最后的点，以确定第一骨骼和第二骨骼中的每一个的冠状面；
迭代地在第一骨骼和第二骨骼中的每一个上定位的两个最远端点，并计算轴向面，所述的轴向面被定义为垂直于所述的冠状面的平面，并且与第一骨骼和第二骨骼中的每一个上的两个最远端点重合；以及
为第一骨骼和第二骨骼中的每一个定位内侧-外侧中心点，并计算矢状面，所述的矢状面被定义为垂直于所述的冠状面、垂直于轴向面的平面，并且与内侧中心点重合。
15.根据权利要求1所述的计算机化方法，其特征在于，所述的第二植入物的虚拟模型自动对线于所述的第一植入物的虚拟模型。
16.根据权利要求2所述的计算机化方法，其特征在于，所述的植入物的几何形状的部分为植入物切口平面，所述的植入物切口平面偏移所述的植入物的相邻部分的厚度。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的计算机化方法，其特征在于，所述的关节成形术过程为全膝关节成形术，所述的第一骨骼为股骨，且所述的第二骨骼为连接的胫骨。
18.一种用于执行权利要求1的计算机化方法的手术规划系统，包括：
工作站，包括计算机、用户外围设备以及用于显示图形用户界面(GUI)的监视器；
其中，所述的计算机还包括处理器、非瞬态存储器、以及其他硬件、软件、数据和实用程序，以执行权利要求1的方法；以及
其中，所述的用户外围设备允许用户与GUI交互并包括用户输入机构，所述的用户输入机构包括键盘、鼠标或监视器上的触摸屏功能中的至少一个。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述的GUI包括：
三维(3-D)视图窗口、视图选项窗口、患者信息窗口、植入物家族窗口、工作流程特定任务窗口、以及肢体和膝盖对线测量窗口。
20.一种用于根据原生对线目标自动规划关节成形术过程的至少一部分的计算机化方法，所述的方法包括：
通过处理器识别和存储位于例如股骨的第一骨骼和连接到第一骨骼的例如胫骨的第二骨骼的虚拟模型上的一组解剖标志；
由处理器自动定义相对于第一骨骼和第二骨骼的虚拟模型的三个正交平面；
由处理器根据标志的子集确定植入物的尺寸；以及
自动将第一骨骼和第二骨骼的虚拟模型对线植入物以满足原生对线目标。
21.根据权利要求20所述的计算机化方法，还包括通过骨骼的软骨厚度平移植入物。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109363682A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-02-22 | 殷晓亮 | 初次膝关节置换术前计划mri/ct扫描及计算机影像处理方法 |
| CN110811829A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-02-21 | 中国人民解放军总医院第四医学中心 | 一种基于股骨旋转轴与内翻轴分析模型的构建方法及系统 |
| CN112890954A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-06-04 | 北京和华瑞博医疗科技有限公司 | 机械臂运动控制方法、系统及外科手术系统 |
| CN112998854A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-06-22 | 杭州素问九州医疗科技有限公司 | 胫骨假体与胫骨的拟合方法及机器人手术系统 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2927086C (en) | 2013-10-10 | 2021-12-14 | Imascap Sas | Methods, systems and devices for pre-operatively planned shoulder surgery guides and implants |
| WO2015071757A1 (en) | 2013-11-13 | 2015-05-21 | Tornier Sas | Shoulder patient specific instrument |
| AU2017227791B2 (en) * | 2016-03-02 | 2022-05-26 | Think Surgical, Inc. | Automated arthroplasty planning |
| US10716630B2 (en) | 2016-07-15 | 2020-07-21 | Mako Surgical Corp. | Systems and methods for a robotic-assisted revision procedure |
| US11647920B2 (en) * | 2017-09-15 | 2023-05-16 | Mirus Llc | Systems and methods for measurement of anatomic alignment |
| WO2020205249A1 (en) | 2019-03-29 | 2020-10-08 | Tornier, Inc. | Pre-morbid characterization of anatomical object using statistical shape modeling (ssm) |
| CN110176302A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-08-27 | 南京医科大学 | 利用生成对抗网络模型的下肢力线智能标定确认方法 |
| WO2020227661A1 (en) * | 2019-05-09 | 2020-11-12 | Materialise N.V. | Surgery planning system with automated defect quantification |
| SE543797C2 (en) * | 2019-10-29 | 2021-07-27 | Ortoma Ab | Method for Planning an Orthopedic Procedure |
| WO2021126712A1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | Materialise N.V. | Systems and methods of determining ligament attachment areas with respect to the location of a rotational axis of a joint implant |
| KR102349862B1 (ko) | 2020-01-31 | 2022-01-12 | 큐렉소 주식회사 | 관절치환 로봇수술 정보 제공 장치 및 제공 방법 |
| AU2021369677A1 (en) | 2020-10-30 | 2023-06-15 | Mako Surgical Corp. | Robotic surgical system with recovery alignment |
| US11890058B2 (en) * | 2021-01-21 | 2024-02-06 | Arthrex, Inc. | Orthopaedic planning systems and methods of repair |
| USD1044829S1 (en) | 2021-07-29 | 2024-10-01 | Mako Surgical Corp. | Display screen or portion thereof with graphical user interface |
| CN117653267B (zh) * | 2024-01-31 | 2024-04-23 | 鑫君特(苏州)医疗科技有限公司 | 膝关节截骨规划装置、膝关节自动截骨装置和相关设备 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005087125A2 (en) * | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Depuy International Ltd | Orthopaedic operating systems, methods, implants and instruments |
| WO2007017642A1 (en) * | 2005-08-05 | 2007-02-15 | Depuy Orthopädie Gmbh | Computer assisted surgery system |
| US20070270680A1 (en) * | 2006-03-22 | 2007-11-22 | Garrett Sheffer | Modeling method and apparatus for use in surgical navigation |
| US20130144570A1 (en) * | 2007-08-07 | 2013-06-06 | Stryker Leibinger Gmbh & Co. Kg | Method of and System for Planning a Surgery |
| US8737700B2 (en) * | 2007-12-18 | 2014-05-27 | Otismed Corporation | Preoperatively planning an arthroplasty procedure and generating a corresponding patient specific arthroplasty resection guide |
| US8977021B2 (en) * | 2011-12-30 | 2015-03-10 | Mako Surgical Corp. | Systems and methods for customizing interactive haptic boundaries |
| CN104955421A (zh) * | 2012-10-18 | 2015-09-30 | 史密夫和内修有限公司 | 对准装置及方法 |
Family Cites Families (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020045812A1 (en) * | 1996-02-01 | 2002-04-18 | Shlomo Ben-Haim | Implantable sensor for determining position coordinates |
| US6033415A (en) | 1998-09-14 | 2000-03-07 | Integrated Surgical Systems | System and method for performing image directed robotic orthopaedic procedures without a fiducial reference system |
| US6430434B1 (en) | 1998-12-14 | 2002-08-06 | Integrated Surgical Systems, Inc. | Method for determining the location and orientation of a bone for computer-assisted orthopedic procedures using intraoperatively attached markers |
| US20050113846A1 (en) * | 2001-02-27 | 2005-05-26 | Carson Christopher P. | Surgical navigation systems and processes for unicompartmental knee arthroplasty |
| US20170164957A1 (en) * | 2001-05-25 | 2017-06-15 | Conformis, Inc. | Patient Selectable Joint Arthroplasty Devices and Surgical Tools |
| US8965075B2 (en) * | 2002-09-16 | 2015-02-24 | Imatx, Inc. | System and method for predicting future fractures |
| JP2008526427A (ja) | 2005-01-18 | 2008-07-24 | スミス アンド ネフュー インコーポレーテッド | 膝関節形成術におけるコンピュータ支援による靭帯バランシング |
| US8214016B2 (en) | 2006-12-12 | 2012-07-03 | Perception Raisonnement Action En Medecine | System and method for determining an optimal type and position of an implant |
| US20100153081A1 (en) | 2008-12-11 | 2010-06-17 | Mako Surgical Corp. | Implant planning for multiple implant components using constraints |
| US8480679B2 (en) | 2008-04-29 | 2013-07-09 | Otismed Corporation | Generation of a computerized bone model representative of a pre-degenerated state and useable in the design and manufacture of arthroplasty devices |
| US20150250552A1 (en) * | 2014-02-08 | 2015-09-10 | Conformis, Inc. | Advanced methods of modeling knee joint kinematics and designing surgical repair systems |
| JP2010211464A (ja) | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Shimadzu Corp | 入力装置 |
| US8876830B2 (en) * | 2009-08-13 | 2014-11-04 | Zimmer, Inc. | Virtual implant placement in the OR |
| KR101792764B1 (ko) * | 2009-08-26 | 2017-11-02 | 콘포미스 인코퍼레이티드 | 환자 맞춤형 정형외과용 임플란트 및 모형 |
| JP2011092405A (ja) | 2009-10-29 | 2011-05-12 | Lexi:Kk | 人工膝関節置換手術の術前計画用プログラム |
| JP6040151B2 (ja) * | 2010-06-16 | 2016-12-07 | エーツー・サージカル | ３ｄ患者画像からアクセス領域を決定する方法 |
| AU2012217654B2 (en) | 2011-02-15 | 2016-09-22 | Conformis, Inc. | Patient-adapted and improved articular implants, procedures and tools to address, assess, correct, modify and/or accommodate anatomical variation and/or asymmetry |
| JP2012224721A (ja) | 2011-04-18 | 2012-11-15 | Tosoh Corp | 導電性膜用高分子複合体及びその製造方法、並びにその用途 |
| US8867809B2 (en) | 2011-08-18 | 2014-10-21 | Imorphics Limited | Image processing method |
| US9167989B2 (en) * | 2011-09-16 | 2015-10-27 | Mako Surgical Corp. | Systems and methods for measuring parameters in joint replacement surgery |
| US20150250597A1 (en) * | 2012-02-07 | 2015-09-10 | Conformis, Inc. | Methods and devices related to patient-adapted hip joint implants |
| US20140188240A1 (en) * | 2012-02-07 | 2014-07-03 | Conformis, Inc. | Methods and devices related to patient-adapted hip joint implants |
| US20150057756A1 (en) * | 2012-04-13 | 2015-02-26 | Conformis, Inc. | Patient Adapted Joint Arthroplasty Systems, Devices, Surgical Tools and Methods of Use |
| EP2939215B1 (en) * | 2012-09-18 | 2020-12-02 | Think Surgical, Inc. | System and method for creating a three-dimensional bone model |
| SE536759C2 (sv) | 2012-10-18 | 2014-07-15 | Ortoma Ab | Metod och system för planering av position för implantatkomponent |
| US10779751B2 (en) | 2013-01-25 | 2020-09-22 | Medtronic Navigation, Inc. | System and process of utilizing image data to place a member |
| MX2015013120A (es) * | 2013-03-15 | 2016-05-18 | Conformis Inc | Componentes e instrumentos de implante de rodilla estabilizada posteriormente. |
| US20160045317A1 (en) * | 2013-03-15 | 2016-02-18 | Conformis, Inc. | Kinematic and Parameterized Modeling for Patient-Adapted Implants, Tools, and Surgical Procedures |
| JP2016514515A (ja) * | 2013-03-21 | 2016-05-23 | コンフォーミス・インコーポレイテッドＣｏｎｆｏｒＭＩＳ， Ｉｎｃ． | 患者適応性股関節インプラントに関するシステム、方法およびデバイス |
| US20150324114A1 (en) | 2014-05-06 | 2015-11-12 | Conceptualiz Inc. | System and method for interactive 3d surgical planning and modelling of surgical implants |
| WO2016044352A1 (en) * | 2014-09-15 | 2016-03-24 | Conformis, Inc. | 3d printing surgical repair systems |
| WO2016086049A1 (en) * | 2014-11-24 | 2016-06-02 | The Johns Hopkins University | A cutting machine for resizing raw implants during surgery |
| AU2017227791B2 (en) * | 2016-03-02 | 2022-05-26 | Think Surgical, Inc. | Automated arthroplasty planning |
| CN111329553B (zh) * | 2016-03-12 | 2021-05-04 | P·K·朗 | 用于手术的装置与方法 |
| US20180082480A1 (en) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | John R. White | Augmented reality surgical technique guidance |
-
2017
- 2017-03-02 AU AU2017227791A patent/AU2017227791B2/en active Active
- 2017-03-02 US US16/080,735 patent/US11653976B2/en active Active
- 2017-03-02 KR KR1020227031770A patent/KR20220131355A/ko not_active Application Discontinuation
- 2017-03-02 CN CN201780014757.8A patent/CN108697471A/zh not_active Withdrawn
- 2017-03-02 KR KR1020187025712A patent/KR20180133386A/ko not_active IP Right Cessation
- 2017-03-02 WO PCT/US2017/020362 patent/WO2017151863A1/en active Application Filing
- 2017-03-02 EP EP17760777.7A patent/EP3422984A4/en active Pending
- 2017-03-02 JP JP2018544828A patent/JP7253377B2/ja active Active
-
2022
- 2022-08-04 AU AU2022211858A patent/AU2022211858A1/en active Pending
-
2023
- 2023-04-14 US US18/134,591 patent/US12114934B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005087125A2 (en) * | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Depuy International Ltd | Orthopaedic operating systems, methods, implants and instruments |
| WO2007017642A1 (en) * | 2005-08-05 | 2007-02-15 | Depuy Orthopädie Gmbh | Computer assisted surgery system |
| US20070270680A1 (en) * | 2006-03-22 | 2007-11-22 | Garrett Sheffer | Modeling method and apparatus for use in surgical navigation |
| US20130144570A1 (en) * | 2007-08-07 | 2013-06-06 | Stryker Leibinger Gmbh & Co. Kg | Method of and System for Planning a Surgery |
| US8737700B2 (en) * | 2007-12-18 | 2014-05-27 | Otismed Corporation | Preoperatively planning an arthroplasty procedure and generating a corresponding patient specific arthroplasty resection guide |
| US8977021B2 (en) * | 2011-12-30 | 2015-03-10 | Mako Surgical Corp. | Systems and methods for customizing interactive haptic boundaries |
| CN104955421A (zh) * | 2012-10-18 | 2015-09-30 | 史密夫和内修有限公司 | 对准装置及方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109363682A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-02-22 | 殷晓亮 | 初次膝关节置换术前计划mri/ct扫描及计算机影像处理方法 |
| CN110811829A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-02-21 | 中国人民解放军总医院第四医学中心 | 一种基于股骨旋转轴与内翻轴分析模型的构建方法及系统 |
| CN112890954A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-06-04 | 北京和华瑞博医疗科技有限公司 | 机械臂运动控制方法、系统及外科手术系统 |
| CN112998854A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-06-22 | 杭州素问九州医疗科技有限公司 | 胫骨假体与胫骨的拟合方法及机器人手术系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20190090952A1 (en) | 2019-03-28 |
| JP7253377B2 (ja) | 2023-04-06 |
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| US12114934B2 (en) | 2024-10-15 |
| KR20220131355A (ko) | 2022-09-27 |
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| EP3422984A1 (en) | 2019-01-09 |
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| AU2017227791A1 (en) | 2018-07-26 |
| EP3422984A4 (en) | 2020-07-29 |
| WO2017151863A1 (en) | 2017-09-08 |
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| Wong | CAOS in bone tumor surgery | |
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| Bührmann | Development of a Surgical Navigation System with Predictive Software for Aiding Knee Surgery. | |
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