CN113040862A - 用骨轮廓曲线的整形外科器械的定制的患者专用接触节段 - Google Patents
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Abstract
本发明题为“用骨轮廓曲线的整形外科器械的定制的患者专用接触节段”。本发明公开了一种整形外科器械，该整形外科器械包括具有主体的定制的患者专用外科器械。该主体具有面向骨的表面和与该面向骨的表面相背对定位的外表面。该主体包括相对于面向骨的表面凸起的多个骨接触节段。骨接触节段包括被成形为匹配患者骨的对应正外形的负外形。正外形对应于患者骨的三维模型的对应于在用于生成模型的图像中捕获的患者骨的外形的轮廓曲线。该主体还包括从外表面延伸至骨接触表面或面向骨的表面的多个外科导向器。本发明还公开了与该器械相关联的方法。
Description
技术领域
本公开整体涉及整形外科器械，并且更具体地涉及定制的患者专用整形外科器械。
背景技术
关节成形术是一种熟知的外科手术，可通过关节成形术来用假体关节置换患病和/或损坏的自然关节。例如，在全膝关节成形术中，将患者的自然膝关节部分或全部置换为假体膝关节或膝关节假体。典型的膝关节假体包括胫骨托、股骨部件和定位在胫骨托和股骨部件之间的聚合物插入物或支承件。在髋关节置换外科手术中，患者的自然髋臼被假体臼杯置换，并且患者的自然股骨头部分地或完全地被假体柄和股骨球置换。
为了有利于用假体置换自然关节，整形外科医生使用多种整形外科器械，诸如例如切割块、钻导向器、铣削导向器和其它外科器械。通常，整形外科器械相对于患者来说是可重复使用的并且是通用的，使得在类似的整形外科手术过程中对多个不同的患者可使用相同的整形外科器械。
整形外科器械也可以是为具体患者定制的。此类“定制的患者专用整形外科器械”是供外科医生在执行整形外科手术时使用的一次性外科工具，该一次性外科工具被设计和构造成供特定患者使用。应当理解，这些器械不同于旨在用于多种不同患者的、标准的、非患者专用整形外科器械。这些定制的患者专用整形外科器械不同于整形外科假体，无论是患者专用还是通用，其通过外科手术植入患者体内。相反，定制的患者专用整形外科器械是整形外科医生用来辅助植入整形外科假体的。
发明内容
根据本公开的一个方面，定制的患者专用外科器械包括聚合物主体，该聚合物主体包括：面向骨的表面和与面向骨的表面相背对定位的外表面；第一骨接触节段，该第一骨接触节段联接到面向骨的表面并且具有相对于面向骨的表面凸起的骨接触表面；以及外科导向器，该外科导向器由从外表面延伸至面向骨的表面或延伸至骨接触节段的骨接触表面的内壁限定。骨接触表面限定被成形为匹配并接纳患者骨的对应第一正外形的定制的患者专用第一负外形。第一正外形对应于患者骨的三维模型的轮廓曲线。该轮廓曲线对应于在用于生成三维模型的第一二维图像中捕获的患者骨的外形。在一个实施方案中，面向骨的表面不具有被成形为匹配并接纳患者骨的对应正外形的任何负外形。
在一个实施方案中，外科器械还包括第二骨接触节段，该第二骨接触节段联接到面向骨的表面并且具有相对于面向骨的表面凸起的骨接触表面，其中第二骨接触节段的骨接触表面限定被成形为匹配并接纳患者骨的对应第二正外形的定制的患者专用第二负外形，其中第二正外形对应于三维模型的对应于在用于生成三维模型的第二二维图像中捕获的患者骨的外形的轮廓曲线。在一个实施方案中，第二骨接触节段被布置成大致垂直于第一骨接触节段。在一个实施方案中，在正交成像平面中捕获第一二维图像和第二二维图像。
在一个实施方案中，聚合物主体包括基部和联接到基部的细长第一臂，并且第一骨接触节段从基部延伸至第一臂的后端。在一个实施方案中，外科器械还包括第二骨接触节段，该第二骨接触节段联接到面向骨的表面并且具有相对于面向骨的表面凸起的骨接触表面，其中第二骨接触节段的骨接触表面限定被成形为匹配并接纳患者骨的对应第二正外形的定制的患者专用第二负外形，其中第二正外形对应于三维模型的对应于在用于生成三维模型的第二二维图像中捕获的患者骨的外形的轮廓曲线。第二骨接触节段大致垂直于第一骨接触节段从第一臂的外侧延伸至第一臂的内侧。
在一个实施方案中，外科器械还包括第二骨接触节段，该第二骨接触节段联接到面向骨的表面、与第一骨接触节段间隔开并且具有相对于面向骨的表面凸起的骨接触表面，其中第二骨接触节段的骨接触表面限定被成形为匹配并接纳患者骨的对应第二正外形的定制的患者专用第二负外形，并且其中第二正外形对应于三维模型的对应于在第一二维图像中捕获的患者骨的外形的轮廓曲线。聚合物主体还包括联接到基部的细长第二臂，并且第二骨接触节段从基部延伸至第二臂的后端。第一骨接触节段定位在聚合物主体的内侧上，并且第二骨接触节段定位在聚合物主体的外侧上。在一个实施方案中，面向骨的表面定位在第一骨接触节段与第二骨接触节段之间，并且面向骨的表面不具有被成形为匹配并接纳患者骨的对应正外形的任何负外形。
在一个实施方案中，外科器械还包括第三骨接触节段，该第三骨接触节段联接到面向骨的表面、与第一骨接触节段和第二骨接触节段间隔开并且具有相对于面向骨的表面凸起的骨接触表面，其中第三骨接触节段的骨接触表面限定被成形为匹配并接纳患者骨的对应第三正外形的定制的患者专用第三负外形，其中第三正外形对应于三维模型的对应于在第一二维图像中捕获的患者骨的外形的轮廓曲线。第三骨接触节段定位在第一骨接触节段与第二骨接触节段之间。
在一个实施方案中，外科器械还包括：第四骨接触节段，该第四骨接触节段联接到面向骨的表面并且具有相对于面向骨的表面凸起的骨接触表面，其中第四骨接触节段的骨接触表面限定被成形为匹配并接纳患者骨的对应第四正外形的定制的患者专用第四负外形，其中第四正外形对应于三维模型的对应于在第二二维图像中捕获的患者骨的外形的轮廓曲线；以及第五骨接触节段，该第五骨接触节段联接到面向骨的表面并且具有相对于面向骨的表面凸起的骨接触表面，其中第五骨接触节段的骨接触表面限定被成形为匹配并接纳患者骨的对应第五正外形的定制的患者专用第五负外形，其中第五正外形对应于三维模型的对应于在第二二维图像中捕获的患者骨的外形的轮廓曲线。第四骨接触节段大致垂直于第一骨接触节段从第一臂的外侧延伸至第一臂的内侧。第五骨接触节段大致垂直于第二骨接触节段从第二臂的外侧延伸至第二臂的内侧。
在一个实施方案中，外科导向器包括由内壁限定的切割狭槽。在一个实施方案中，外科导向器包括由内壁限定的圆柱形骨销导向狭槽。
根据另一个方面，用于形成患者专用切除导向器的方法包括：基于多个图像生成患者骨的三维模型，其中每个图像在多个成像平面中的不同成像平面中查看患者骨；将三维模型标测到多个轮廓曲线，其中每个轮廓曲线对应于在多个图像的图像中捕获的患者骨的外形；以及基于多个轮廓曲线确定多个定制的患者专用负外形，其中每个定制的患者专用负外形被成形为匹配并接纳患者骨的对应正外形，并且其中每个正外形对应于多个轮廓曲线中的轮廓曲线。在一个实施方案中，该方法还包括在多个成像平面中对患者骨进行成像以生成多个图像。
在一个实施方案中，该方法还包括生成具有聚合物主体的导向器，该聚合物主体包括面向骨的表面和与面向骨的表面相背对定位的外表面以及联接到面向骨的表面并且相对于面向骨的表面凸起的多个骨接触表面，其中每个骨接触表面限定多个患者专用负外形中的定制的患者专用负外形。在一个实施方案中，面向骨的表面不具有被成形为匹配并接纳患者骨的对应正外形的任何负外形。在一个实施方案中，生成导向器包括模制聚合物主体。在一个实施方案中，生成导向器包括增材制造聚合物主体。
在一个实施方案中，聚合物主体还包切割导向器，该切割导向器由从外表面延伸至面向骨的表面和延伸至骨接触节段的骨接触表面的内壁限定。
在一个实施方案中，该方法还包括：将导向器的多个骨接触表面附接到患者骨，其中每个骨接触表面的负外形在患者骨的对应正外形的位置处接触患者骨；以及响应于将导向器的多个骨接触表面附接到患者骨，使用切割导向器执行外科手术。
附图说明
具体实施方式具体是指以下附图，其中：
图1是定制的患者专用外科器械的后部透视图；
图2是图1所示的定制的患者专用外科器械的前部透视图；
图3A和图3B是患者股骨的远侧端部的医学图像的图示；
图4是图3A和图3B所示的患者股骨的三维模型的图示；
图5是定位在3A、图3B和图4的患者股骨的远侧端部上的图1至图2所示的定制的患者专用外科器械的透视图；以及
图6是定位在3A、图3B和图4的患者股骨的远侧端部上的另一个定制的患者专用外科器械的透视图。
具体实施方式
虽然本公开的概念易于具有各种修改形式和替代形式，但其具体示例性实施方案已在附图中以举例的方式示出，并且将在本文中进行详细描述。然而应当理解，无意将本公开的概念限制为所公开的特定形式，而是相反，意图在于涵盖所附权利要求限定的本发明的实质和范围内的所有修改型式、等同型式和替代型式。
在整篇说明书中，当涉及整形外科植入物和本文所述外科手术器械以及患者自然解剖结构时，可能会用到表示解剖学参考的术语，例如前、后、内侧、外侧、上、下等。这些术语在解剖学研究和矫形外科领域都具有公知的含义。除非另外说明，否则在书面具体实施方式和权利要求中使用的这些解剖参考术语旨在与其熟知的含义一致。
现在参见图1和图2，整形外科器械10示例性地体现为定制的患者专用整形外科器械。本文所用术语“定制的患者专用整形外科器械”是指外科医生在进行整形外科手术时使用的外科工具，其被设计和构造成供特定患者使用。因而，应当理解，如本文所用，术语“定制的患者专用整形外科器械”不同于标准的非患者专用整形外科器械(即，“患者通用器械”诸如患者通用切割块)，标准的非患者专用整形外科器械旨在用于各类不同患者，而且并非针对任何特定患者而制造或定制。另外，应当理解，如本文所用，术语“定制的患者专用整形外科器械”不同于经外科手术植入患者体内的整形外科假体，不论所述整形外科假体是患者专用还是通用的。相反，整形外科医生使用定制的患者专用整形外科器械来辅助整形外科假体的植入。“定制的患者专用整形外科器械”的示例包括定制的患者专用钻/销导向器、定制的患者专用胫骨切割块、定制的患者专用股骨切割块、以及定制的患者专用对齐导向器。
在例示性实施方案中，定制的患者专用整形外科器械10是股骨切割导向块。切割块10的前接触表面和远侧接触表面有利于将切割块10固定在患者股骨上。如下文更详细地描述，切割块10被构造成在患者的髁以及股骨的从髁朝近侧延伸的前部分上以独特的预定位置和取向联接到患者股骨。切割块10包括凸起的接触节段的网格，这些凸起的接触节段被构造成沿对应于经由患者股骨的三维建模确定的轮廓曲线的预定外形接触患者股骨。如下文更详细地讨论，轮廓曲线对应于三维模型的相对于患者的解剖结构具有更高准确度的部分。因此，相比于用于生成外科切割导向器的典型技术，股骨切割块10可以更高的准确度接触患者的骨。这种改善的准确度可将切割块10更牢固和准确地固定到患者的骨，继而可允许外科医生产生更准确的切除角度。此外，尽管在本公开中例示为股骨切割导向块10，但应当理解，本公开的概念也可应用于其它定制的患者专用整形外科器械，包括胫骨切割块、钻/销导向器、铣削导向器或其它外科导向器。
股骨切割块10包括弯曲主体16，该弯曲主体包括从主体16的中心18向外延伸的多个臂或凸角。在例示性实施方案中，股骨切割块10是由聚合物材料诸如聚苯砜(PPSU)、聚乙烯或另一种塑性材料形成的单个整体式部件。这样，主体16及其臂形成单个整体式聚合物主体。应当理解，在一些实施方案中，股骨切割块10可使用一种或多种形式的增材制造技术诸如例如树脂打印、光学制造、光固化或直接金属激光烧结(DMLS)来制造。尽管例示性地由聚合物材料形成，但应当理解，在一些实施方案中，股骨切割块10可由金属材料诸如例如不锈钢形成。
主体16包括被构造成接合患者股骨12的髁的远侧端部14的一对髁臂22、24(参见图5)。臂22、24彼此间隔开，使得在臂22、24的内边缘之间限定凹口26。凹口26的尺寸和形状被设定成对应于患者股骨12的自然髁间凹口28，该自然髁间凹口限定在患者股骨12的自然髁30、32之间(参见图5)。主体16还包括被构造成接合患者股骨12的远侧端部14的前侧的朝近侧延伸的凸角40。臂22、24和凸角40一起形成凹形主体，该凹形主体面向髁30、32以及股骨12的从髁30、32朝近侧延伸的前部部分。
切割块10还包括面向骨的表面34以及与对应的面向骨的表面34相背对地定位的外表面38。在例示性实施方案中，每个表面34、38是基本上平滑的。如本文所用，术语“基本上”应当理解为是指制造变化和其它设计标准所形成的正常公差。因此，“基本上平滑的表面”是在制造变化和其它设计标准所形成或允许的正常公差内平滑的表面。
切割块10还包括形成于主体16中并且相对于面向骨的表面34凸起的细长平台、导轨或其它接触节段36的网格。如图所示，臂22包括从主体16的中心18延伸至臂22的后端46的细长节段44，以及从臂22的外侧50延伸至凹口26的细长节段48，使得节段44、48大致垂直于彼此延伸。类似地，臂24包括从主体16的中心18延伸至臂24的后端54的细长节段52，以及从臂24的外侧58延伸至凹口26的细长节段56，使得节段52、56大致垂直于彼此延伸。凸角40包括各自从主体16的中心18延伸至凸角40的近侧端部66的细长节段60、62、64。节段60、62、64中的每一个节段限定单独的骨接触表面42。如图所示，节段60、62、64由面向骨的表面34的区段隔开。
主体16的节段36各自包括被构造成接合患者股骨12的一部分的骨接触表面42(如图5所示)。骨接触表面42中的每一个骨接触表面相对于面向骨的表面34凸起，使得当切割块10定位在患者股骨12上时，仅骨接触表面42接触患者股骨12。每个骨接触表面42限定被构造成沿股骨12的对应预定正外形接触患者股骨12的一个或多个负外形。这些正外形包括或以其它方式对应于基于患者股骨12的三维模型确定的轮廓曲线，如下文结合图3A、图3B、图4至图5进一步所述。因此，骨接触表面42被构造成以独特的预定位置和取向接合患者股骨12。需注意，不接触患者股骨12的面向骨的表面34不包括对应于患者骨的正外形的负外形。因此，面向骨的表面34可具有非患者专用形状。
如图所示，节段44、48、52、56、70、72、74中的每一个节段的骨接触表面42限定对应于患者股骨12的相应正外形的负外形。应当理解，在其它实施方案中，基于患者股骨12的对应正外形的数量和/或布置，切割块10可包括不同数量和/或布置的细长节段36。另外，尽管节段44、48、52、56、70、72、74被示出为从切割块10的一端延伸至另一端并且从一侧延伸至另一侧，但应当理解，在一些实施方案中，节段中的一个或多个节段可以不整个地从一端延伸至另一端或者从一侧延伸至另一侧。例如，在一些实施方案中，骨接触表面42可由相对于面向骨的表面34凸起并被其围绕的一个或多个岛状物限定。
如图所示，切割块10包括多个外科工具导向器20，这些外科工具导向器各自由从外表面38延伸至面向骨的表面34和/或延伸至骨接触表面42的内壁限定。如下文进一步描述，外科工具导向器20可包括切割导向器以及钻孔/固定销导向器。应当理解，在其它实施方案中，外科工具导向器20可除此之外或另选地包括铣削导向器和/或其它外科导向器。
如图2所示，主体16包括凸缘68，该凸缘从主体16的中心18向前延伸至与主体16间隔开的自由端70。凸缘68包括限定在自由端70中的细长开口72以及从开口72向内延伸的多个内壁74。返回图1，内壁74延伸至限定在面向骨的表面34和骨接触表面42中的另一个开口76。开口76与内壁74和细长开口72相配合以限定切割导向狭槽78，该切割导向狭槽的尺寸和形状被设定成将外科工具诸如例如外科锯片或其它切割刀片导向成与患者的骨接合。切割导向狭槽78被定位成导向患者股骨12的远侧端部14的定制的患者专用切除。
如图2所示，一对开口80、82限定在近侧凸角40的外表面38中。内壁84、86从每个相应开口80、82向内延伸。如图1所示，内壁84延伸至节段64的骨接触表面42中的另一个开口88，以限定延伸穿过切割块10的导向狭槽90。类似地，内壁86延伸至面向骨的表面34中的另一个开口92，以限定延伸穿过切割块10的导向狭槽94。在例示性实施方案中，每个导向狭槽90、94是钻导向器和固定销导向孔，其尺寸和形状被设定成对外科钻或自钻孔固定销进行导向以将患者的骨准备好接纳固定销，以将切割块10联接到骨。
如图1所示，开口96限定在臂22的节段44、48的骨接触表面42中。内壁98从开口96向外延伸至臂22的外表面38中的另一个开口，以限定穿过切割块10的导向狭槽100。类似地，开口102限定在臂24的节段52的骨接触表面42中。内壁104从开口102向外延伸至臂24的外表面38中的另一个开口，以限定穿过切割块10的导向狭槽106。在例示性实施方案中，每个导向狭槽100、106也是钻导向器和固定销导向孔，其尺寸和形状被设定成对外科钻或自钻孔固定销进行导向以将患者的骨准备好接纳固定销，以将切割块10联接到骨。
在外科手术之前，基于患者股骨12的成像建立患者股骨12的三维模型。为了生成三维模型，生成患者的相关骨解剖结构或关节的多个医学图像。为此，整形外科医生或其他医护人员可操作成像系统以生成医学图像。医学图像可具体表现为能够用于生成患者的骨解剖结构或相关关节的三维渲染模型的任何数量和类型的医学图像。例如，医学图像可具体表现为多个X射线图像或其它二维图像，由这些图像可生成患者相关骨解剖结构的三维渲染模型。另外，在一些实施方案中，可用设计用于突出显示患者关节软骨表面的造影剂来增强医学图像。除此之外或另选地，医学图像可具体表现为任何数量的计算机断层扫描(CT)图像、磁共振成像(MRI)图像或其它三维医学图像。
现在参见图3A和图3B，示出了示例性医学图像300、302。图像300、302是患者膝关节(包括股骨12)的x射线图像。图像300是膝关节的前后视图，并且图像302是膝关节的侧视图。因此，图像300、302表示股骨12在基本上彼此正交的不同成像平面中的视图。另外，尽管示出为两个x射线图像300、302，但应当理解，在一些实施方案中，医学图像可包括患者股骨12的不同数量和/或类型的x射线图像、磁共振图像或其它扫描。
在生成或以其它方式接收医学图像之后，基于医学图像生成患者股骨12的三维模型。具体地讲，计算设备或其它建模系统可执行x射线分段过程，以基于输入的x射线图像对患者的骨进行建模。计算设备接收一组x射线图像(例如，图像300、302、一组三个x射线图像或其它图像)。计算设备访问包括许多样本骨的模型或其它测量结果的骨库。计算设备基于骨库生成三维模型，然后使该模型变形(内插)以匹配医学图像中表示的患者的特定几何形状。
现在参见图4，示出了患者股骨12的例示性三维模型400的视觉表示。如图所示，模型400表示在医学图像300、302中成像的股骨12。模型400可表示与使用如上所述的内插过程确定的患者的特定几何形状的最佳匹配。
在生成三维模型(例如图4的模型400)之后，计算设备将三维模型标测到多个轮廓曲线上。为了标测轮廓曲线，计算设备可将三维模型标测到多个二维突出部或其它曲线上，其中每个曲线对应于在具体输入医学图像中(并且因此在具体成像平面中)捕获的患者骨的外形。计算设备可使用任何适当的算法来将三维模型标测到轮廓曲线。例如，计算设备可使用光线跟踪算法来标测轮廓曲线(例如，跟踪来自x射线源的视点的光线，识别模型中与光线相交的多边形，识别彼此相邻并以相对取向布置的相交多边形，以及确定相交、相邻、相对的多边形之间的公共边)。
如上所述，每个轮廓曲线对应于在三维模型中表示的对应于具体输入医学图像的患者骨的轮廓。因此，相比于三维模型的其它部分，轮廓曲线可以更高的准确度匹配患者骨的几何形状。例如，因为轮廓曲线直接标测到在输入医学图像的平面中示出的骨特征结构，所以轮廓曲线可比三维模型的通过内插确定的其它部分更准确。
例如，并且仍然参见图4，多个轮廓曲线402被示出为标测在模型400上的其对应位置中。如上所述，每个轮廓曲线402对应于在三维模型中表示的对应于具体输入图像300、302的患者骨的轮廓。例如，轮廓曲线404沿循在图像302的成像平面中观察到的髁32的轮廓。继续该示例，轮廓曲线406沿循在图像302的成像平面中观察到的髁30的轮廓，并且轮廓曲线408沿循在图像302的成像平面中观察到的髁30、32之间的滑车沟的轮廓。轮廓曲线410沿循在图像300的成像平面中观察到的髁30、32的轮廓。需注意，轮廓曲线404、406、408与轮廓曲线410相交并且大致垂直。
在生成三维模型并标测轮廓曲线之后，切割块10被制造成包括骨接触表面42，该骨接触表面限定在轮廓曲线(例如例示性模型400的轮廓曲线402)处匹配三维模型的正外形的负外形。例如，在示例性实施方案中，由节段44、60的骨接触表面42限定的负外形匹配轮廓曲线404，由节段52、64的骨接触表面42限定的负外形匹配轮廓曲线406，由节段62的骨接触表面42限定的负外形匹配轮廓曲线408，并且由节段48、56的骨接触表面限定的负外形匹配轮廓曲线410。如上所述，面向骨的表面34不包括与股骨12的正外形匹配的任何负外形。这样，因为面向骨的表面34不需要是患者专用的，所以相比于将整个面向骨的表面制造为患者专用的，切割块10的制造可被简化。
现在参见图5，在使用期间，整形外科医生通过将切割块10定位在患者股骨12的远侧端部14上来准备患者股骨12。由骨接触表面42限定的负外形接合患者股骨12的对应于轮廓曲线402的匹配正外形，如上所述。例如，如图5中可见，节段56沿轮廓曲线410接触患者股骨12，节段64沿轮廓曲线406接触患者股骨12，并且节段62沿轮廓曲线408接触患者股骨12。当然，切割块10的其它节段44、48、52、60也沿对应的轮廓曲线402接触患者股骨12，如上文结合图4所述。如图5所示，当骨接触表面42接合患者股骨12时，面向骨的表面34被定位成与患者股骨12分开且不接触患者股骨。
将切割块10定位在股骨12上之后，外科医生可随后将固定销定位在导向狭槽90、94、100、106中的每一个导向狭槽中，以将切割块10固定到患者股骨12。然后，通过将外科锯片推进穿过导向狭槽78来对患者股骨12的远侧端部14执行远侧切除。在一些实施方案中，可在患者股骨12的远侧端部14的远侧切除之前移除插入穿过导向狭槽100、106的固定销，使得固定销不妨碍外科锯片。
现在参见图6，示出了整形外科器械600的另一个实施方案。器械600例示性地是定制的患者专用整形外科器械。在例示性实施方案中，定制的患者专用整形外科器械是股骨切割导向块600，类似于图1至图2、图5的切割块10。
股骨切割块600包括主体616，该主体具有从主体616的中心618向外延伸的多个臂。在例示性实施方案中，股骨切割块600是由聚合物材料诸如聚苯砜(PPSU)、聚乙烯或另一种塑性材料形成的单个整体式部件。这样，主体616和臂形成单个整体式聚合物主体。应当理解，在一些实施方案中，股骨切割块600可使用一种或多种形式的增材制造技术诸如例如树脂打印、光学制造、光固化或直接金属激光烧结(DMLS)来制造。尽管例示性地由聚合物材料形成，但应当理解，在一些实施方案中，股骨切割块600可由金属材料诸如例如不锈钢形成。
主体616包括被构造成接合患者股骨12的髁的远侧端部14的一对髁臂622、624。臂622、624彼此间隔开，使得在臂622、624的内边缘之间限定凹口626。凹口626的尺寸和形状被设定成对应于患者股骨12的自然髁间凹口28，该自然髁间凹口限定在患者股骨12的自然髁30、32之间。主体616还包括被构造成接合患者股骨12的远侧端部14的前侧的朝近侧延伸的臂640、641。臂622、624、640、641一起形成凹形主体，该凹形主体面向髁30、32以及股骨12的从髁30、32朝近侧延伸的前部部分。
切割块600还包括骨接触表面642以及与对应的骨接触表面642相背对地定位的外表面638。在例示性实施方案中，表面638是基本上平滑的。如本文所用，术语“基本上”应当理解为是指制造变化和其它设计标准所形成的正常公差。因此，“基本上平滑的表面”是在制造变化和其它设计标准所形成或允许的正常公差内平滑的表面。
骨接触表面642限定被构造成接合患者股骨12的部分的一个或多个负外形，如图6所示。类似于图1至图5所示的骨接触表面42，骨接触表面642被构造成沿患者股骨12的一个或多个预定正外形接触股骨12。这些正外形包括或以其它方式对应于基于患者股骨12的三维模型确定的轮廓曲线，如上文结合图3A、图3B、图4所述。因此，骨接触表面642被构造成以独特的预定位置和取向接合患者股骨12。
例如，如图6所示，由臂624限定的骨接触表面642以对应于轮廓曲线406、410的正外形接触髁30，并且由臂622限定的骨接触表面642以对应于轮廓曲线404、410的正外形接触髁32。由臂640限定的骨接触表面642以对应于轮廓曲线408的正外形接触髁30、32之间的滑车沟。由臂641限定的骨接触表面642以对应于轮廓曲线406的正外形接触髁30。
如图所示，臂622、624和640、641间隔开，使得骨接触表面642在不包括轮廓曲线402的位置处不接触患者股骨。例如，在臂640、641之间限定间隙644，使得骨接触表面642不接触轮廓曲线406、408之间的患者股骨12。因此，通过仅在包括轮廓曲线402的位置处接触骨，切割块600可桥接在骨的具有形成骨赘的较高可能性的区域或骨的难以准确地标测在三维模型中的其它区域上。另外，通过包括间隙644并且以其它方式仅在包括轮廓曲线402的位置处接触骨，切割块600可允许外科医生完全可视化骨接触，例如以确定切割块600是否被骨赘抬离位置。如果是这样的话，外科医生可切掉或研磨掉骨赘以更准确地放置切割块600。因此，相比于常规切割导向器，切割块600可提供更大的稳定性和/或改善的与骨的接触。
在一些实施方案中，骨接触表面642可相对于面向骨的表面34凸起。在那些实施方案中，骨接触表面642可通过面向骨的表面34彼此分离，类似于图1至图2所示的切割块10。因此，在这些实施方案中，面向骨的表面34不接触患者的骨并且不包括对应于患者骨的正外形的负外形。
如图所示，切割块600包括多个外科工具导向器620，这些外科工具导向器各自由从外表面638朝向骨接触表面642延伸的内壁限定。如下文进一步描述，外科工具导向器620可包括切割导向器以及钻孔/固定销导向器。应当理解，在其它实施方案中，外科工具导向器620可除此之外或另选地包括铣削导向器和/或其它外科导向器。
主体616包括凸缘668，该凸缘从主体616向前延伸至与主体616间隔开的自由端670。凸缘668包括限定在自由端670中的细长开口672以及从开口672向内延伸的多个内壁674。内壁674延伸至限定在骨接触表面642和/或面向骨的表面34中的另一个开口。该开口与内壁674和细长开口672相配合以限定切割导向狭槽678，该切割导向狭槽的尺寸和形状被设定成将外科工具诸如例如外科锯片或其它切割刀片导向成与患者的骨接合。切割导向狭槽678被定位成导向患者股骨12的远侧端部14的定制的患者专用切除。
每个臂622、624包括导向凸台680，该导向凸台分别附接到臂622、624的外表面638并且从该处朝远侧延伸。每个导向凸台680包括导向狭槽682，该导向狭槽的尺寸和形状被设定成将外科钻和固定销导向成与患者的骨接合，以将切割块600联接到骨。每个导向凸台680包括柱684，该柱从附接到臂622、624中的一个臂的外表面38的基部686延伸至与外表面638间隔开的自由端688。
开口限定在每个凸台680的自由端688中。内壁690从该开口向内延伸至限定在相应臂622、624的骨接触表面642中的另一个开口。那些开口和内壁690相配合以限定导向狭槽682。如上所述，每个导向狭槽682是钻导向器和固定销导向孔，其尺寸和形状被设定成对外科钻或自钻孔固定销进行导向以将患者的骨准备好接纳固定销，以将切割块10联接到骨。
如图所示，臂641包括前导向凸台692，该前导向凸台附接到臂641的外表面638并从其向前延伸。托架694联接到导向凸台692并且侧向延伸至另一个前导向凸台696。托架694还联接到臂640的外表面638。托架694不包括骨接触表面642。
类似于导向凸台680，导向凸台692、696中的每一个导向凸台包括导向狭槽682，该导向狭槽的尺寸和形状被设定成将外科钻和固定销导向成与患者的骨接合，以将切割块600联接到骨。每个导向凸台692、696包括柱684，该柱从基部686延伸至与外表面638间隔开的自由端688。凸台692的基部686附接到臂641的外表面638，并且凸台696的基部686附接到托架694。
与凸台680一样，开口限定在每个凸台692、696的自由端688中。内壁690从该开口向内延伸至限定在相应凸台692、696的基部686中的另一个开口。那些开口和内壁690相配合以限定导向狭槽682。如上所述，每个导向狭槽682是钻导向器和固定销导向孔，其尺寸和形状被设定成对外科钻或自钻孔固定销进行导向以将患者的骨准备好接纳固定销，以将切割块10联接到骨。
虽然在附图和前述描述中已经详细地举例说明和描述了本公开，但此类举例说明和描述在特征上应被视为是例示性的而不是限制性的，应当理解，仅示出和描述了例示性的实施方案，并且本公开的实质内进行的所有改变和变型都应受到保护。
本文所述的装置和组件的各种特征使本公开具有多个优点。应当注意的是，本公开的装置和组件的可供选择的实施方案可不包括所述的所有特征，但仍然可受益于这些特征的至少某些优点。本领域的普通技术人员可易于设计出其特有的装置和组件的实施方式，该实施方式整合本发明的特征中的一种或多种，并且落在由权利要求限定的本公开的实质和范围内。
Claims (7)
1.一种用于形成患者专用切除导向器的方法，所述方法包括：
基于多个图像生成患者骨的三维模型，其中每个图像在多个成像平面的不同成像平面中查看所述患者骨；
将所述三维模型标测到多个轮廓曲线，其中每个轮廓曲线对应于在所述多个图像的图像中捕获的所述患者骨的外形；以及
基于所述多个轮廓曲线确定多个定制的患者专用负外形，其中每个定制的患者专用负外形成形为匹配并接纳所述患者骨的对应正外形，并且其中每个正外形对应于所述多个轮廓曲线中的轮廓曲线。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述多个成像平面中对所述患者骨进行成像以生成所述多个图像。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括生成具有聚合物主体的导向器，所述聚合物主体包括面向骨的表面和与所述面向骨的表面相背对定位的外表面以及联接到所述面向骨的表面并且相对于所述面向骨的表面凸起的多个骨接触表面，其中每个骨接触表面限定所述多个患者专用负外形中的定制的患者专用负外形。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述面向骨的表面不具有成形为匹配并接纳所述患者骨的对应正外形的任何负外形。
5.根据权利要求3所述的方法，其中生成所述导向器包括模制所述聚合物主体。
6.根据权利要求3所述的方法，其中生成所述导向器包括增材制造所述聚合物主体。
7.根据权利要求3所述的方法，其中所述聚合物主体还包切割导向器，所述切割导向器由从所述外表面延伸至所述面向骨的表面和延伸至骨接触节段的骨接触表面的内壁限定。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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