TW200946073A - Generation of a computerized bone model representative of a pre-degenerated state and useable in the design and manufacture of arthroplasty devices - Google Patents

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200946073 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於用於製造定製手術裝置之系統及方法。 更具體言之，本發明係關於用於製造定製關節形成術爽具 之自動系統及方法。 【先前技術】 骨絡及關節隨時間且經由重複使用會變得損壞或磨 損。舉例而言，骨骼及關節上的重複使力（例如經由體育 活動）、外傷事件及某些疾病（例如關節炎）可引起通常提 供緩衝作用之關節區域中的軟骨磨損。當軟骨磨損時，流 體可能在關節區域内積聚，進而導致疼痛、僵硬及活動力 降低。

可使用關節形成術程序來修復受損關節。在典型關節 形成術程序㈣，可重塑或矯直關節炎或者其他方面功能 異常之關節，或可將植入物植入受損區域中。關節形成術 程序可在身體的許多*㈣域中之任—者中進行，諸如膝 關節、髖關節、肩關節或財關節。 種類型之關節形成術程序為全膝關節形成術 」）其中將受損膝關節用義肢植入物置換。膝關節 =例如關:炎（例如嚴重骨關節炎或退化性關節炎）、外 見破壞性關節病而受損。在tka程序期間，可將股 月之遠端區域中的與 的又知部分移除且以金屬殼體置換，且可 將胜骨之近端區域φ 懣 的又抽°卩为移除且以具有金屬莖幹的 塑膠槽形件置換。在—此 二iKA程序中’取決於髏骨之狀況， 200946073 亦可在骸骨之表面下方添加塑膠扣狀物。 植入受損區域中的植入物可為受損區域提供支撐及妹 構，且可幫助恢復受損區域’藉此增強其功能性。將植入 物植入受損區域之前，可預備受損區域以接收植入物。舉 例而言，在膝關節形成術程序中，可處理（例如切削、鑽 孔、擴孔及/或表面修整）膝關節區域中諸如股骨及/或腔骨 之-或多if，㈣供-或多個可與植人物對準且藉此容 納植入物的表面。 植入物對準之精確度為TKA程序成功之重要因素。i 至2毫米平移偏差或！ 1 2度旋轉偏差可使得韌帶不平衡， 且可藉此顯著影響TKA程序之結果。舉例而言，植入物偏 差可引起無法忍受之手術後疼痛，且亦可使患者無法充分 腿伸展及穩定腿彎曲。 為達成精確植入物對準，重要的是在處理（例如切削、 鑽孔、擴孔及/或表面修整）骨骼之任何區域之前正確地確 定將進行處理之位置及處理將如何取向。在一些方法中， 可使用關節形成術夾具使修整器具精確定位及取向諸如 骨骼區域上的切削、鑽孔、擴孔或表面修整器具。舉例而 言，關節形成術夾具可包括一或多個經組態以接受該器具 之孔隙及/或狹槽。 已發展用於產生定製關節形成術夹具之系統及方法， 該定製關節形成術夾具經組態以允許外科醫生精確且快速 地進行恢復關節之退化前對準的關節形成術程序，藉此提 高該等程序之成功率。具體言之，定製關節形成術夾具經 200946073 定向以使得其配合接收欲經受處理（例如切削、鑽孔、擴 孔及/或表面修整）的骨骼之區域。定製關節形成術夾具亦 經定向以相對於骨骼之區域提供處理之適當定位及取向。 定製關節形成術夾具之定向態樣允許骨骼區域之處理得以 快速且以將允許植入物使患者關節恢復至一般性退化前狀 態之高精確度進行。然而，用於產生定製夾具之系統及方 法通常依賴人類「打量」電腦螢幕上之骨骼模型以確定產 生定製夾具所需的組態》對電腦螢幕上骨骼模型之此「打 量」或人工操縱效率低且其不必要地提昇與產生定製關節 形成術夾具相關的時間、人力及成本。此外，較低程度之 人工方法可提而所得失具之精確度。 此項技術令對用於減少與產生定製關節形成術夾具相 關的工作之系統及方法存在需要。此項技術中亦對用於增 加定製關節形成術夾具之精確度的系統及方法存在需要。 【發明内容】 對骨質損失之手術前評估有利於義肢設計，例如以降 低義肢鬆動之可能性且為手術前植入物設計提供更可靠骨 骼恢復方法，藉此提高諸如全膝關節形成術（「TKA」）及部 分膝關節形成術（例如，單室膝關節形成術）之此類程序 之成功率且提供裝配個別患者膝關節特徵的患者專一性骨 骼恢復方法。 包括膝、踩、媒、肩或財關節形成術之當前可用關節 重建及置換手術主要係基於標準準則及方法之可接受效 能。考慮到此點，關節之關節形成術工作之定位及取向係 7 200946073 基於相對於生物力學軸取向之標準值，諸如弯曲 翻/外翻及活動範圍。 内 關節置換/重建手術目標之一應為實現相對於負載轴之 某種對準。然@，f知標準基於靜負載分析且因此可能= 能對於採0A患者之個別膝關節特徵提供最佳: 性。本文中揭示之方法提供適當平衡無約束關節與關節周 圍之韌帶且產生義肢植入物通常恢復患者膝關節至—般性 退化刖狀態之安置的用於骨路恢復之動力學方法。 在-具體實施例中’本文中揭示之骨骼恢復方法的結 果為通常將膝關節恢復至其退化前狀態（無論退化前狀態 為天然内翻、外翻或中性）之TKA或部分膝關節形成術程 序。換S之，若患者膝關節在退化前為天然内翻、外翻或 中性，則與簡單使膝關節具有對應於機械軸之對準（如在 此項技術中已知之大多數（若非全部）關節形成術程序的 常見關注點及結果）相反，該手術程序將產生通常經恢復 至彼特定天然退化前對準之膝關節。 本文揭示產生代表處於退化前狀態之患者骨骼之至少 ~部分的恢復骨路模型之方法。在一具體實施例中，該方 法包括：自代表處於退化狀態之患者骨骼的至少一部分之 退化骨骼模型的參考部分確定參考資訊；及使用該參考資 訊將退化骨骼模型之退化部分恢復成代表處於退化前狀態 之退化部分的恢復部分。在一具體實施例中，該方法進一 步包括在定義用於製造定製關節形成術夾具之製造指令中 採用恢復骨骼模型。 200946073 本文亦揭示根據上述方法製造之定製關節形成術夾 具。在一具體實施例中，定製關節形成術夹具經組態以促 進義肢植入物將患者關節恢復至天然對準。義肢植入物可 用於全關節置換或部分關節置換。患者關節可為多種關 節，包括（但不限於）膝關節。 本文揭示產生代表處於退化前狀態之患者骨骼之至少 一部分的電腦化骨骼模型之方法。在一具體實施例中，該 ❿ 方法包括：產生處於退化狀態之患者骨骼的至少一個影 像；鑑別與該患者骨骼之通常非退化部分相關的參考部 分；鑑別與該患者骨骼之通常退化部分相關的退化部分； 及使用來自與該參考部分相關的至少一個影像之資訊修改 與同該通常退化部分相關的至少一個影像相關之至少一個 方面。在一具體實施例中，該方法可進一步包括在定義用 於製造定製關節形成術夾具之製造指令中採用代表處於退 化前狀態之患者骨骼的至少一部分之電腦化骨骼模型。 〇 本文亦揭示根據上述方法製造之定製關節形成術夾 具。在一具體實施例中，定製關節形成術夾具經組態以促 進義肢植入物將患者關節恢復至天然對準。義肢植入物可 2於全關節置換或部分關節置換。患者關節可為多種關 節’包括（但不限於）膝關節。 本文揭示產生代表處於退化前狀態之第一患者骨骼之 至少一部分的電腦化骨骼模型之方法。在一具體實施例 中該方法包括.產生處於退化狀態之第一患者骨路的至 ^個景/像，鐘別與第二患者骨絡之通常非退化部分相關 9 200946073 的參考部分；鑑別與第一患者骨骼之通常退化部分相關的 退化部分；及使用來自與參考部分相關的至少—個影像之 資訊修改與同通常退化部分相關的至少一個影像相關之至 少一個方面。在一具體實施例中，該方法可進一步包括在 定義用於製造定製關節形成術夾具之製造指令中採用代表 處於退化前狀態之第一患者骨骼的至少一部分之電腦化骨 骼模型。

本文亦揭示根據上述方法製造之定製關節形成術夾 具。在一具體實施例中，定製關節形成術夾具經組態以促 進義肢植入物將患者關節恢復至天然對準。義肢植入物可 用於全關節置換或部分關節置換。患者關節可為多種關 節’包括（但不限於）膝關節。 本文揭示產生代表處於退化前狀態之第一患者 至少一部分的電腦化骨骼模型之方法，其中該=一患者 骼為第一患者關節之部分。在— ^ 具體實施例中，該方法 括：鑑別第二關節之第二患者骨路，其中該第二骨路通

為第-患者骨絡之對稱鏡像；當第二患者骨赂處於通常 退化狀態時，產生第二患者骨敗★& & 月骼之複數個影像；反映該 數個影像以逆轉該複數個影傻 像之順序；及以該逆轉順序 編該複數個影像以形成代表笛 * 1 衣第—患者骨路之至少一部分 電腦化骨胳模型。在一具懸督 稷實施例中，該方法可進一步 括在定義用於製造定製關節 〆成術夾具之製造指令中採 代表處於退化前狀態之第一串 心 '者骨骼的至少一部分之電 化骨骼模型。 I刀心电 10 200946073 本文亦揭示根據上述方法製造之定製關節形成術夾 具。在一具體實施例中，定製關節形成術夾具經組態以促 進義肢植入物將患者關節恢復至天然對準。義肢植入物可 用於全關節置換或部分關節置換。患者關節可為多種關 節，包括（但不限於）膝關節。 儘管揭示多個具體實施例，但自以下展示且描述本發 明的說明性具體實施例之實施方式，本發明之其他具體實 ❹施例對於熟習此項技術者而言將變得顯而易見。如將認識 到，在均不悖離本發明之精神及範疇的情況下，能夠修改 本發明之各態樣。因此，在性質上附圖及實施方式應視為 具有說明性且不具限制性。 【實施方式】 本文揭示定製關節形成術夹具2及產生該等夾具2之 系統4及方法。夾具2經定製以適合特定患者之特定骨骼 表面。取決於具體實施例且在較大或較小程度上’自動設 〇 汁且產生夾具2 ’且其可類似於彼等揭示於此等以下三個美 國專利申請案中者：Park等人之標題為「關節形成術裝置 與相關方法」且在2007年1月19曰申請的美國專利申請 案Π/656’323; Park等人之標題為「改良式全關節形成術系 統」且在2002年5月15日申請的美國專利申請案 1〇/146,862 ;及Park等人之標題為「關節形成術裝置與相 關方法」且在2006年12月19日申請的美國專利 11/642,385。此等三個美國專利申請案之揭示内容係以引甩 的方式全部併入本實施方式中。 11 200946073 a.用於製造定製關節形成術切削夾具之系統及方法的 概述 對於產生定製關節形成術夾具2之系統4及方法的概 括論述參見圖1Α·1Ε。圖1A為採用本文中揭示之自動夾具 產生方法的系統4之示意圖。圖1Β-1Ε為概括本文中揭示 之夾具產生方法的流程圖。以下概括論述可分成三個部分。 關於圖1Α及圖1B_1Ei [區塊1〇〇-125]討論的第一部 分係關於在三維（「3D」）電腦模型環境中相對於稱為恢復 骨骼模型28之3D電腦模型確定鋸切口及鑽孔位置3〇、32 〇 的一實例方法。所得「鋸切口及鑽孔資料」44經定位至恢 復骨骼模型28以提供將允許關節形成術植入物通常恢復患 者之關節至其退化前狀態的鑛切口及錯孔。換言之，患者 之關節將恢復至其退化前的自然對準。因此，若患者之退 化前關節具有某種程度之外翻，則鋸切口及鑽孔將允許關 節形成術植入物通常恢復患者之關節至彼程度的外翻。類 似地，若患者之退化前關節具有某種程度之内翻，則鋸切 ❹ 口及鑽孔將允許關節形成術植入物通常恢復患者之關節至 彼程度的内翻’且若患者之退化前關節為中性的，則鋸切 口及鑽孔將允許關節形成術植入物通常恢復患者之關節至 中性® 關於圖1A及圖1B-1E之[區塊ι〇〇_ι〇5及130-145]討 論的第二部分係關於將患者關節骨路之3D電腦產生關節炎 模型36之關節形成術目標區域42輸入3D電腦產生夾具模 型38、3D電腦產生表面模型40之一實例方法。使用所得 12 200946073 「夾具資料」46來產生經定製以配合接收患者關節之個別 骨路的關節形成術目標區域之爽具。

關於圖1A及圖1E之[區塊150-165]討論的第三部分係 關於組合或整合「鋸切口及鑽孔資料」44與「夾具資料」 46以產生「經整合夾具資料」48的方法。將「經整合夾具 資料」48提供給CNC機床10以供由提供給CNC機床1〇 的夾具坯料50產生定製關節形成術夾具2»所得定製關節 形成術夾具2包括定位於夾具2内之鋸切口狹槽及鑽孔， 其使得當夾具2配合接收患者骨骼之關節形成術目標區域 時’該等切口狹槽及鑽孔促進以允許關節形成術關節植入 物通常使患者之關節線恢復至退化前狀態的方式準備關節 形成術目標區域。換言之，定製關節形成術夾具2促進以 允許關節形成術關節植入物使患者關節恢復至對應於患者 之特定退化前對準的天然對準之方式準備患者之骨骼，無 論特定退化前對準為外翻、内翻或中性。 如圖1A所示，系統4包括具有cpu 7、監視器或螢幕 9及操作者介面控制器u的電腦6。電腦6與諸如或 MRI儀8之醫學成像系統8及諸如CNC銑床1〇之電腦控 制加工系統1 〇相連接。 二 如圖1A所指*，患者12具有待完全置換（例如T 部分置換（例如部分或分室置換）、表面修整或者以其他方 式處理之關節14(例如膝關節、肘關節、踝關節 髖關節、肩關節、顱骨/椎骨或椎骨/椎骨界面等） 使關節14在成像儀8中掃描。成像儀8複數次掃描二4: 13 200946073 其中各次掃描係關於關節14之薄切面。 如自圖1B可瞭解’使用複數次掃描產生關節14之複 數個二維（「2D」）影像16 [區塊1〇〇]。若例如關節14為膝 關節14’則2D影像將為股骨18及脛骨2〇之影像^可經由 CT或MRI進行成像。在採用MRI之一具體實施例中，成 像方法可如Park之標題為「產生可用於實施製造定製關節 形成術夾具之3D骨骼模型建立的MRI影像」，2〇〇7年^ 月27日申请且以引用的方式全部併入本實施方式的美國專 利申請案11/946,002所揭示。 如自圖1A可瞭解，將2D影像發送給電腦6以便建立 電腦產生之3D模型。如圖1B所指示，在一具體實施例中， 鑑別2D影像16中之點P [區塊1〇5]。在一具體實施例中， 如圖1A之[區塊1〇5]所指示’點p可在患者關節14之近似 内側-外側及前部·後部中心。在其他具體實施例中，點p可 在2D影像16之任何其他位置，包括骨骼18、2〇或由骨骼 18、20形成的關節14之附近或遠處的任何位置。 如本概述隨後所述’可使用點p來定位自2d影像j 6 建立的電腦產生之3D模型22、28、36且整合經由3D模型 產生之資訊。取決於具體實施例，充當位置及/或取向參考 之點P可為單點、兩點、三點、點加平面、向量等，只要 可使用參考P來使經由2D影像16產生的3D模型22、28、 36定位及/或取向即可。 如圖1C所示，採用2D影像16產生形成患者關節14 之骨骼18、20的電腦產生之3D僅骨骼（亦即「骨骼模塑」） 200946073 破 22 [區塊110]。骨骼模型22經定位以使得點p相對於χ_γ_ζ 轴之原點（X。’ Υ〇，Ζ〇)位於座標（X〇 j，Y〇 j，Z〇 j)[區塊 110]。骨骼模型22描繪在本發明之退化條件下具有個別退 化關節表面24、26的骨骼18、20，退化關節表面可為骨關 節炎、損傷、其組合等之結果。 由2D影像16建立3D電腦產生骨骼模型22之電腦程 式包括：來自 AnalyzeDirect，Inc·，Overland Park, KS 之 Analyze，Insight Toolkit，一 種可由 National Library of Medicine Insight Segmentation and Registration Toolkit (「ITK」）www.itk.org獲得的開放原始碼軟體；3D Slicer， 一種可由www_slicer.org獲得的開放原始碼軟體；來自 Materialise, Ann Arbor, MI 之 Mimics ;及可自 www.paraview.org 可獲得之 Paraview。 如圖1C所指示，使用3D電腦產生骨骼模型22產生 3D電腦所產生的「恢復骨絡模型」或「規劃骨路模型」28， φ 其中退化表面24 ' 26經修改或恢復至其退化前之大致個別 狀況[區塊115]。因此，以退化前之大致狀況反映恢復骨骼 模型28之骨骼18、20。恢復骨骼模型28經定位以使得點 P相對於原點（X。，YG，z〇)位於座標（xQ_j，YQ_j，ζ。·』·）。 因此，恢復骨骼模型28與骨骼模型22相對於原點（X〇， Y〇’ Z〇)共有相同取向及定位。 在一具體實施例中’由坐在電腦6前且視覺觀察電腦 螢幕9上之骨絡模型22及其作為3D電腦模型的退化表面 24、26之個體自骨絡模型22人工建立恢復骨絡模型28。 15 200946073 個體視覺觀察退化表面24、26以確定3D電腦骨骼模型22 上之退化表面24、26需要如何且在何種程度上修改以通常 將其恢復至其退化前狀況或退化前狀況之估計或近似。藉 由對電腦控制器11施加作用，個體接著經由3D模擬電腦 程式人工操縱3D退化表面24、26以將表面24、26恢復至 個體認為代表退化前狀況的狀況。此人工恢復方法之結果 為電腦產生之3D恢復骨骼模型28,其中表面24，、26，經指 T處於非退化狀1換言之，結果為可用於代表患者膝關 節的天然、退化前對準及組態之恢復骨骼模型28，無論彼 ❹ 退化前對準及組態為内翻、外翻或中性。 在一具體實施例中，上述骨骼恢復方法經由採用本文 揭示的方法之處理器通常或完全自動進行。換言之，電腦 程式可分析骨骼模型22及其退化表面24、26以確定3d電 腦骨路模型22上之退化表面24、26表面需要如何且在何 種程度上修改以將其恢復至退化前狀況或退化前狀況之估 計或近似。接著，電腦程式操縱3D退化表面24、26以將 表面24 26恢復至意欲代表退化前狀況之狀態。此自動恢 ◎ 復方法之結果為電腦產生之3D恢復骨骼模型28，其中表面 24 26經指示處於非退化狀態。隨後在本實施方式中提供 由電腦在較大或較小程度上採用的自動恢復方法之各種具 體實施例的論述。 如圖1C所描繪，將恢復骨骼模型28用於手術前規劃 (POP」）程序’以在患者骨路中確定將允許關節形成術關 節植入物（無論在全關節關節形成術或部分或分室關節形 16 200946073 成術之環境中）通常將患者關節線恢復至其退化前或天然 對準的鋸切口位置30及鑽孔位置32 [區塊12〇]。

在一具體實施例中，POP程序為人工方法，其中由坐 在電腦6刖且視覺觀察電腦螢幕9上的植入物模型及恢 復骨骼模型28且經由電腦控制器u操縱模型28、34之個 體相對於彼此人工操縱電腦產生之3D植入物模型34 (例 如，在為膝關節的關節之情形中為股骨及脛骨植入物）及 恢復骨骼模型28。藉由將植入物模型34疊加在恢復骨骼模 型28上，或相反，可對準植入物模型34之關節表面或使 其對應於恢復骨骼模型28之關節表面。藉由使模型28、34 之關節表面如此對準，可將植入物模型34相對於恢復骨骼 模型28定位，以使得可相對於恢復骨骼模型28確定鋸切 口位置30及鑽孔位置32。 在-具體實施例中，POP方法通常或完全自動。舉例 而言，電腦程式可相對於彼此操縱電腦產生之3]：>植入物模 型34(例如，在為膝關節之關節情形中為股骨及腔骨植入 物）及恢復骨絡模型或規劃骨路模型28以相對於恢復骨路 模型28確定鑛切口及錢孔位置3〇、32。可將植入物模型 34疊加在恢復骨路模型28上’或相反。在一具體實施例中， 植入物模们斗相對於原點㈤^^定㈣點^^， Y〇-k，z〇-k) ’且恢復骨骼模型28定位於點p (x〇j，， Z。-』)。為使模型28、34之關節表面對應，電腦㈣可將恢 復骨絡模型28自點Ρ(Ά，〜）移動至點P，（x〇.k， Y〇-k，Z0.k)’或相反。模型28、34之關節表面密切接近後， 17 200946073 可使植入物模型34之關節表面形狀匹配以對準或對應於恢 復骨絡模型28之關節表面。藉由使模㉟28、34之關節表 面如此對準，可將植入物模型34相對於恢復骨骼模型28 定位，以使得可相對於恢復骨骼模型28確定鋸切口位置3〇 及鑽孔位置32。 如圖1E所扎示，在一具體實施例中，關於相對於點ρ· (XG-k’ YG-k，Z0_k)之鋸切口及鑽孔位置3〇、32的資料44 經包裝或合併為「鋸切口及鑽孔資料」44 [區塊145]。接著， 如以下關於圖1E中[區塊150]所討論使用厂鋸切口及鑽孔 ❹ 資料」44。 如自圖1D可瞭解，亦使用用於產生以上關於圖丨^之 [區塊110]所論述的骨骼模型22之2D影像16建立形成患 者關節14的骨骼18、20之電腦產生之3D骨骼及軟骨模型 (亦即「關節炎模型」）36 [區塊13〇]。類似於上述骨骼模 型22，關節炎模型36經定位以使得點p相對於χ_γ·ζ轴之 原點（X。，γ。，ζ。）位於座標（χ〇 〗，Y〇 j，z〇 j)[區塊 13〇]。 因此，骨絡及關節炎模型22、36相對於原點（χ〇，，z〇) 〇 共有相同位置及取向。通常在關於圖1β_1Ε所述之方法之 整個過程中保持此位置/取向關係。因此，相對於原點（， Y〇, Zd移動骨骼模型22及其各種派生物（亦即，恢復骨 骼模型28、骨骼切口位置3〇及鑽孔位置32)亦適用於= 節炎模型36及其各種派生物（亦即夾具模型38)。保持骨 骼模型22與關節炎模型36及其個別派生物之間的位置/取 向關係允許將「鋸切口及鑽孔資料」44整合入「夾具資料 18 200946073 46中以形成由CNC機床10採用以製造定製關節形成術夾 具2的「經整合夾具資料」48。 由2D影像16建立3D電腦產生關節炎模型36之電腦 程式包括：來自 AnalyzeDirect，Inc., Overland Park, KS 之

Analyze ； Insight Toolkit，一 種可由 National Library of

Medicine Insight Segmentation and Registration Toolkit (「ITK」）www.itk.org獲得的開放原始碼軟體；3D Slicer， 一種可由 www.slicer.org獲得的開放原始碼軟體；來自 霸

Materialise, Ann Arbor， MI 之 Mimics ;及可自 www.paraview.org 獲得之 paraview。 類似於骨骼模型22,關節炎模型36描繪在本發明之退 化條件下具有個別退化關節表面24、26之骨骼is、20，退 化關知表面可為骨關節炎、損傷、其組合等之結果。然而， 不同於月骼模型22，關節炎模型36並非為僅骨骼模型，而 除骨骼之外亦包括軟骨。因此’當定製關節形成術夾具2 ❹ *關節形成術手術程序期間配合接受關節形成術目標區域 42時’關郎炎模型36通常原態描緣關節形成術目標區域 42 ° 如圖1D所指不及上文已硫，&细 < ▲調整骨骼及關節炎模型 22、36及其個別派生物之位詈/ 视 < 徂置/取向，追蹤恢復骨骼模型28 自點P至點P，之任何移動以對於「 ♦ +姑 關知炎模型」36產生通 常相等的位移[區塊1 3 5 ]。 如圖1D所描繪，將關節炎 卩坫μ l & 生36之關節形成術目標 &域42的電腦產生之犯表

供I 40輪入電腦產生之3D 19 200946073 . 關節形成術夾具模型38 [區塊140]。因此，夾具模型38經 ' 組態或定位以配合接收關節炎模型36之關節形成術目標區 域42。經製造以匹配該等夾具模型38之夾具2隨後將在關 節形成術手術程序期間配合接收實際關節骨骼之關節形成 術目標區域。 在一具體實施例中，用於將夾具模型38定位至關節形 成術目標區域42之程序為人工方法《由坐在電腦6前且視 覺觀察電腦螢幕9上之夾具模型38及關節炎模型36且藉 由對電腦控制器11施加作用操縱模型3 6、3 8之個體相對於 © 彼此人工操縱3D電腦產生模型36、38。在一具體實施例 中，藉由將夾具模型38(例如，在為膝關節之關節情形中 為股骨及脛骨關節形成術夾具）疊加在關節炎模型36的關 知形成術目標區域42上，或相反，可將關節形成術目標區 域42之表面模型4〇輸入夾具模型38，產生經定位以配合 接收關節炎模型36的關節形成術目標區域42之夾具模型 38 °亦可將點P’（ X〇-k，Y〇-k，Z〇_k)輸入夾具模型38，產 生經相對於點P，（ x〇-k，Y〇-k，zG k)定位且取向以允許其與 Ο [區塊125]的骨骼切口及鑽孔資料44整合之夾具模型38。 在一具體實施例中，如標題為「製造關節形成術夾具 的系統與方法」，2007年12月18日申請且以引用的方式全 部併入本實施方式中的Park之美國專利中請案11/959,344 所揭不，將夾具模型38定位至關節形成術目標區域42之 程序通常或完全自自。舉例而言，電腦程式可建立關節炎 6之關知开> 成術目標區域42的3d電腦產生表面模型 20 200946073 4〇電腦程式可隨後將表面模型40及點Ρ·( X0.k，Y〇_k，Z〇 k ) 輸入夾具模型38 ’產生經定位以配合接收關節炎模型36的 關節形成術目標區域42之夾具模型38。所得夾具模型38 亦相對於點P ( k，k，Zw )經定位且取向以允許其與 [區塊125]之骨骼切口及鑽孔資料44整合。 在一具體實施例中’關節炎模型36可為自如由park 申凊的美國專利申請案1 1/959,344所述之閉環方法產生之 φ 3D容積模型。在其他具體實施例中，關節炎模型36可為自 如由Park申請的美國專利申請案11/959,344所述之開環方 法產生的3D表面模型。 如圖1E所指示，在一具體實施例中，將關於相對於點 P· ( X〇-k ’ Y()-k，Z〇-k)之夾具模型38及表面模型40的資料 包裝或合併為「夹具資料」46 [區塊145]。接著，如以下關 於圖1E之[區塊15〇]所討論使用「夾具資料」46。 如自圖1E可瞭解，整合「鋸切口及鑽孔資料」44與「夾 〇 具資料」46以產生「經整合夹具資料」48 [區塊150]。如 以上所說明’由於「鋸切口及鑽孔資料」44、「夾具資料」 46及其各種原型（例如模型22、28、36、38)彼此相匹配 以便相對於點P及P，定位與取向，因此「鋸切口及鑽孔資 料」44經相對於「夾具資料」46適當地定位且取向以便適 當整合至「夾具資料」46中《當提供給CNC機床10時， 所得「經整合夾具資料」48產生夾具2 : ( 1 )其經組態以 配合接收患者骨骼之關節形成術目標區域；且（2)其具有 促進以允許關節形成術關節植入物通常將患者之關節線恢 21 200946073 復至其退化前狀態’或換言之，關節之天然對準的方式準 備關郎形成術目標區域之切口狹槽及鑽孔。 如自圖1A及1E可瞭解，將「經整合夾具資料」44由 電腦6轉移至CNC機床10 [區塊155]。將夾具达料5〇提 供給CNC機床10 [區塊16〇] ’且CNC機床1〇採用「經整 合夾具資料」來由夾具坯料5〇加工關節形成術夾具 對於能夠經由上述方法製造的定製關節形成術切削夾 具2之實例之討論，參見圖1F_1Ie儘管如以上所指出，可 採用上述方法製造經組態用於關節形成術程序（例如全關 〇 節置換、部分關節置換、關節表面修整等）之夾具2，該等 關節形成術程序涉及膝關節、肘關節、踝關節、腕關節、 魏關節、肩關節椎骨界面等，但圖IF-1I所描繪之夾具實例 係用於全膝關節置換（「TKR」）或部分膝關節置換。因此， 圖1F及1G分別為定製關節形成術股骨夾具2A的實例之仰 視及俯視透視圖，且圖1H及Π分別為定製關節形成術脛 骨夾具2Β的實例之仰視及俯視透視圖。 ◎ 如圖1F及1G所指示，股骨關節形成術夾具2Α可包括 内部側面或部分1 〇〇及外部側面或部分1 〇2。當股骨切削夾 具2Α用於TKR或部分膝關節置換程序時，内部側面或部 分100面對且配合接收股骨下端之關節形成術目標區域 42 ’且外部侧面或部分ι〇2在股骨切削夾具2Α之與内部部 分100相對的側面上。 股骨夾具2Α之内部部分100經組態以匹配患者股骨18 之受損下端（亦即，關節形成術目標區域42)的表面特徵。 22 200946073 節置換手術期間接 目標區域42之表 因此’當目標區域42〇Kr或部分膝關 收於股骨夹具2A之内部部㈣〇中時， 面與内部部分100相匹配。 其他方二刀削夾具2A之内部部分100的表面經加工或者以 ”選股骨夹具㈣似中，且基於或界定 表:掇之目&區域42或患者股骨18之目標區域42的3D 表面模型40。

如圖111所指示，脛骨關節形成術夹具2B可包括 内部側面或…04及外部側面或部分_當脛骨切削夾 :2B用於TKR或部分膝關節置換程序時，内部側面或部 :104 φ對且配合接收脛骨上端之關節形成術目標區域 ，且外部侧面或部分106在脛骨切削夾具2B與内部部分 104相對的側面上。 為脛月夾具2B之内部部分j 〇4經組態以匹配患者脛骨 之上端（亦即’關節形成術目標區域42)的表面特徵。 ❹目此目標區域42在TKR或部分膝關節置換手術期間接 收於脛骨夾具2B之内部部分1〇4中時，目標區域42之表 面與内部部分104相匹配。 腔骨切肖，！夾具2B之内部部> 1〇4 #表面經加工或者以 二=方式成形於所選脛骨夾具坯料5〇B中且基於或界定 又知上端之目標區域42或患者脛骨2〇之目標區域42的扣 表面模型40。 “忟用於恢復3D骨骼模型之受損區域以產生3d恢復骨 骼模型之自動方法的概述 23 200946073 如上關於圖1C之[區塊115]所述，用於恢復3D「骨路 模型」22的受損區域以產生3D「恢復骨骼模型」28之方法 可由電腦在較大或較小程度上自動進行。該自動方法之各 種實例的論述現將與以各種自動骨骼恢復方法之概述起始 的本實施方式之剩餘部分相關。 如自圖1A及圖1B之[區塊1〇〇·ΐ〇5]可瞭解，患者12 具有待置換（例如部分或完全）或表面修整之關節14 (例 如膝關節、肘關節、踝關節、腕關節、肩關節、髖關節、 椎骨界面等）。患者12具有在成像儀1〇 (例如，ct、MRI 等儀器）中掃描以產生形成患者關節14 (例如膝關節）之

骨絡（例#，股㈣&脛骨…………琢 之關節14。可如20〇7年11月27日Park申請且以引用 方式全部併入本實施方式中t 11/946 〇〇2所揭示進行建 2D掃描影像或切面16之方法。各掃描影像^為目標骨 18、20之薄切面影像。將掃瞄影像16發送給CPU7，其 :月路18、2G的掃描影像16之目標特徵42採用開環或 壞影像刀析以產生各掃描影I 16中沿目標特徵U的輪 之輪廓線。可如以弓丨用的方式全部併入本實施方式中 ，44所述進仃產生各㈣影像16之輪廓線的方法 如自圖1A及圖1C之[區塊110]可瞭解，CPU 7囊編 瞒影像16且更具體言之輪廓線以產生患者 、、 之目標特徵42的3D φ _主工+ b 8 電腦表面或容積模型（「骨骼模型 22 〇在全膝關節置換r1」 換（TKR」）或部分膝關節置換手術之 形中，目標特徵42可為串去俨典1Q 之 為^者版月1 8之下部或膝關節部 24 200946073 及患者脛骨20之上部或膝關節部分。更具體言之，出於產 生股骨骨骼模型22之目的，目標特徵仏可包括股骨之髁 部分且可向上延伸以包括股骨軸之至少一部分。類似地， 出於產生脛骨骨骼模型22之目的，目標特徵42可包括脛 骨之平台部分且可向下延伸以包括脛骨軸之至少一部分。 在一些具體實施例中，「骨路模型」22可為分別經由使 得輪廓線分別為開環或閉環的開環或閉環方法形成之表面 ❿

模型或容積實體模型。無論如何，骨絡模型Μ為作為關節 幵v成術程序之對象之關節骨路的僅骨路扣電腦產生模型。 骨路模型22代表處於骨絡之醫學成像時存在的退化狀況中 之骨骼。 為允許如關於圖1C之[區塊12〇]所論述確定鋸切口及 鑽孔位置30、32之pop程序，修改「骨路模型」22及/或 电 面16(參見圖1B之[區塊1〇〇])以產生接近退化前 :者骨骼之狀況的3D電腦產生模型。換言t，稱為「恢復 月骼模！」28的所得3D電腦產生模型接近非退化或健康狀 態之患者骨骼，且可使用其代表處於退化前天然對準之串、 者關節。〜 在一具體實施例中，可在圖2所描繪之進程圖中指示 、自月路模型22或影像切面16產生恢復骨絡模型28之 月骼恢復方法。如圖2所示，由3D電腦產生「骨骼模型」 關節θ熬之接受關節形成術程序的受損及參考側[區塊 2〇〇]又知側為在骨骼模型22中需要恢復的關節骨骼之侧 面或部分，B A ^ 且參考側為關節骨骼之通常未受損或至少充分 25 200946073 未退化的側面，其可充當恢復受損侧之參考。 * 如自圖2可瞭解，接著由關節骨路之參考侧確定參考 資料或資訊（例如’呈橢圓、橢圓軸及/或呈線及/或平面形 式的向量）[區塊205]。接著’將參考資訊或資料應用於關 節骨路之受損側[區塊215]。舉例而言，在第—具體實施例 及膝關節之情形中，確定與參考側之股骨踩橢圓相關的向 量，且將其應用於受損側股骨髁及受損側脛骨平台。在第 二具體實施例及膝關節之情形中，確定與參考侧之脛骨平 台之最高前部及後部點相關的向量，且將其應用於受損側 © 版月髁及受損側脛骨平台。此等向量通常與髁橢圓平行且 通常與膝關節線平行。 如圖2所指示，使與關節骨骼之受損侧之2D影像切面 相關的各關節輪廓線延伸至參考向量或橢圓[區塊22〇]。對 於與關節之受損側相關的大多數（若非全部）影像切面之 關節輪廓線而言，逐切面進行此恢復方法。接著，由恢復 2D影像切面將3D「骨骼模型」重建為3Dr恢復骨骼模型」 [區塊 225]。 〇 自「骨絡模型」22產生後，可隨後將「恢復骨絡模型」 28用於關於圖1C之[區塊120]所論述的pop過程。如關於 [區塊125及150]所論述’將由pop過程產生的「鋸切口及 鑽孔資料」定位至「夾具資料」46以建立「經整合夾具資 料」48。如關於圖1E之[區塊155-165]所論述，由CNC機 床10使用「經整合夹具資料」48產生定製關節形成術夾具 1。 26 200946073 本文揭示之系統4及方法允許有效製造經定製用於患 者之特定骨絡特徵的關節形成術夾具2。各所得關節形成術 夾具2包括專門為作為關節形成術之焦點的患者骨骼之表 面特徵度定尺寸的内部部分。各夾具2亦包括經相對於夾 具之内部部分定位以使得經由夾具施用於患者骨骼之鋸切 及鑽孔將產生將允許關節植入物使患者之關節線恢復至

❹ 退化前狀態或退化前狀態之至少密切接近的切口及孔之鋸 切口狹槽及鑽孔。 若關節形成術係用於TKR或部分膝關節置換手術，則 夾具將為股骨夹具及/或脛骨夾具。股骨夹具將具有經組態 以匹配患者股骨之下部或關節末端的受損表面之内部部: 慣例。脛骨夾具將具有較製組態以匹配患者脛骨之上部 或關節末端的受損表面之内部部分。 本文在膝關節及TKR或部分膝關節置換手術之情 說明夾具2及產生該等夾具糸 寸穴丹之系統4及方法。然而， 此項技術者將易於理解夾具2 …白 , 、2及產生該等夾具之系統4及 方法可易於適用於其他關節及關節置換或表面修整手術 (例如，用於肘關節、肩關節、髖關節等之手術）之情形 中因此，不應§忍為本文戶斤含t @ ί 3夂關於夾具2及產生兮望+ 具之系統4及方法的揭示内容 人 令吸於膝關知及tkr戎邱八 關節置換手術，而應認為包, 次部分膝 匕/函所有類型之關節手術。 c.精確恢復骨骼模型之力學概述 在論述本文所揭示之任一成 θ路恢復程序之前，將普 ，，，口出精確恢復骨絡模型2 8之六| 首先 力學之概括論述。儘管在膝關 27 200946073 節14且更尤其股骨恢復骨熟模型28A及脛骨恢復骨絡模型 28B之情形中給出此概述’但應記住此論述適用於其他關節 (例如’肘關節、踝關節、腕關節、競關節、脊柱等），且 不應認為其限於膝關節14,而是包括所有關節。 如為股骨恢復骨路模型28A之遠端或膝關節末端的冠 狀圖之圖3人所示，點Di、Dj別代表股骨外側及内侧踩 300、302各自之最遠端相士刀接觸點。換言之當膝關節〇 度伸展時，點Dl、Da代表股骨外側及内側髁3〇〇、3〇2各 自的最低接觸點。可藉由延伸穿過兩個相切接觸點D】、D2 〇 獲得線D^2。在此股骨恢復骨骼模型28Α中，當膝關節〇 度伸展時，線D!D2與膝關節之關節線平行或幾乎平行。 參考線N1在點D1垂直於線diD2且可認為其代表沿線 N1所取的對應2D影像切面16。參考線n2在點D2垂直於 線D!D2且可認為其代表沿線N2所取的對應2D影像切面 16。沿線Nl、N2所取的橫剖面2D影像切面16垂直或幾 乎垂直於切線DiD2及關節線。 如為股骨恢復骨骼模型28A之遠端或膝關節末端的軸 ® 向圖之圖3B所示’點Pi ' P2分別代表股骨外側及内侧髁 300、302各自之最後部相切接觸點。換言之，當膝關節9〇 度伸展時，點P〗、Pz代表股骨外側及内侧髁300 ' 302各自 的最低接觸點。可藉由延伸穿過兩個相切接觸點獲 得線PtP2。在此股骨恢復骨骼模型28A中，當膝關節90度 彎曲時，線PiP2與膝關節之關節線平行或幾乎平行。 參考線N3在點Pi垂直於線P!P2且可認為其代表沿線 28 200946073 N3所取的對應2D影像切面16。在一些情況下，線Nl、N3 可佔據股骨恢復骨胳模型28A上之通常相同空間，或線 N1、N3可沿膝關i卩之關節線彼此在較大或較小程度上偏 離。參考線N4在點P2垂直於線ρ且可認為其代表沿線 N4所取的對應2D影像切面16。在一些情況下，線N2、N4 可佔據股骨恢復骨骼模型28A上之通常相同空間，或線 N2、N4可沿膝關節之關節線彼此在較大或較小程度上偏 ❹ 離。沿線N3、N4所取的橫剖面2D影像切面16垂直或幾 乎垂直於切線P 1 P 2及關節線。 如為脛骨恢復骨路模型28B之近端或膝關節末端的冠 狀圖之圖3C所示，點、I分別代表脛骨外侧及内側平 台304、306各自的最低相切接觸點。換言之，當膝關節〇 度伸展時，點RpR2代表脛骨平台與股骨髁之最低接觸點。 可藉由延伸穿過兩個相切接觸點Rl、I獲得線RiR2。在此 脛骨恢復骨骼模型28B中，當膝關節〇度伸展時，線n Q 與膝關節之關節線平行或幾乎平行。又，當膝關節〇度伸 展時，線RiR2與線DiD2平行或幾乎平行。當膝關節9〇度 伸展時’線RiR2與線Pi P2平行或幾乎平行。 參考線N1在點R!垂直於線RiR2且可認為其代表沿線 N1所取的對應2D影像切面16。參考線N2在點&垂直於 線RiR2且可遇為其代表沿線N2所取的對應2D影像切面 16。沿線Nl、N2所取的橫剖面2D影像切面16垂直或幾 乎垂直於切線hR2及關節線。由於股骨與脛骨恢復骨骼模 型28A、28B代表退化或受損前之膝關f 14，因此當膝關 29 200946073 節0度伸展時，圖1A的股骨恢復模型28A之線N1、N2與 脛骨恢復骨骼模型28B之線Nl、N2對準且可與其相同。 因此’當膝關節0度伸展時，點Di、D2與點R〗、r2對準。 圖3D代表經放置在一起以形成膝關節14的圖3A及 3C所描繪之圖中的股骨及脛骨恢復骨骼模型28A、28B。圖 3D展示意欲使患者膝關節14恢復至其〇a前或退化前狀態 之股骨及脛骨恢復骨骼模型28A、28B之内翻/外翻對準， 其中以0度伸展及天然對準（例如，中性、内翻或外翻） 展示該膝關節14作為退化前存在的膝關節。在圖3d中由 虛線指示橈外韌帶（「LCL」）308及尺内韌帶（「MCL」）310 之個別位置’且其充當膝關節14之侧對側穩定性之穩定器。 如自圖3A、3C及3D可瞭解，當膝關節14呈〇度伸 展時，線m、N2與LCL 308及MCL 310平行或幾乎平行。 間隙tl代表股骨外側髁300之相切接觸點仏與脛骨外側平 台304之相切接觸點Rl之間的距離。間隙t2代表股骨内側 髁302之相切接觸點與内側脛骨平台3〇6之相切接觸點 R·2之間的距離。為正確恢復膝關節14，如圖3D所描繪， 在一具體實施例中，關於内翻/外翻旋轉及對準，u實質上 等於t2以使得tl與t2之差小於！毫米（例如[tlt2]《i公 釐）。因此，線D02與關節線及線RlR2平行或幾乎平行。 圖3E代表經放置在一起以形成膝關節14的圖38及％ 所描繪之圖中的股骨及脛骨恢復骨骼模型28A、28b。圖 展示意欲使患者膝關節14恢復至其〇A前或退化前狀態之 股骨及脛骨恢復骨骼模型28A、28B之内翻/外翻對準，其 30 200946073 中以90度彎曲及天然對準（例如，中性、内翻或外翻）展 不該膝關節14作為退化前存在的膝關節。在圖3E中由虛 線指示橈外韌帶（「LCL」）則及尺内韌帶（「MCL」）310 之個別位置，且其充當膝關節14之侧對側穩定性之穩定器。 如自圖3B、3C及3E可瞭解，當膝關節14呈9〇度彎 曲時，線N3、N4與瓜则及MCL31〇平行或幾乎平行。 間隙hi代表股骨外側髁3〇〇之相切接觸點&與脛骨外侧平 β 台3〇4之相切接觸點Ri之間的距離。間隙h2代表股骨内側 髁302之相切接觸點j>2與内側脛骨平台3〇6之相切接觸點 R2之間的距離。為正確恢復膝關節14，如圖3E所描繪， 在一具體實施例中，關於内翻/外翻旋轉及對準，Μ實質上 等於h2以使得hl與h2之差小於i毫米（例如[h卜h2]《】公 釐）。因此，線PJ2與關節線及線平行或幾乎平行。 圖3F為股骨内侧髁橢圓300且更具體言之，股骨内侧 媒橢圓300沿圖3A之線N1所取的N1切面之矢狀圖。圖 φ 3F中之輪廓線A代表股骨内側髁300之N1影像切面。可 經由諸如MRI、CT等之成像方法產生Νι影像切面。可沿 輪廓線N!產生内侧髁300之橢圓輪廓305。橢圓305對應 於N1影像切面之大部分輪廓線Nl，包括輪廓線Νι之後部 及遠端區域及輪廓線K之前部區域之部分。如自圖可 除解且如以下更詳細論述，橢圓305提供所關注區域或對 應於接觸且抵靠脛骨内側平台移位之股骨内側髁表面的區 域之接觸面Ai之區域中輪廓線义的相對密切接近。 如自圖3A、3B及3F可瞭解，可使用橢圓3〇5確定股 31 200946073 骨内側髁300之遠末端’其中遠末端為N1切面的股骨内侧 課300之最遠端相切接觸點Di。類似地，可使用橢圓go? 確定股骨内側髁300之後末端，其中後末端為Ni切面之股 骨内側髁300的最後部相切接觸點ρ〆。可基於内側課3〇〇 之橢圓形N1切面結合用於確定橢圓特徵之熟知數學計算來 獲得橢圓原點〇!、橢圓長軸Ρ^ΡΡ〆及橢圓短軸DpDi。 如自圖3F可瞭解且如上所述’接觸面Ai之區域代表或 對應於内側脛骨平台304與股骨内側髁300之間沿Νι影像 切面的重疊表面區域。N1影像切面的接觸面Ai之區域為 Ο N1影像切面之橢圓305中自僅近端最後部相切接觸點Ρι， 至僅前部最遠端相切接觸點Di之約120。。 圖3G為股骨外側髁橢圓302且更具體言之，股骨外侧 寐橢圓302沿圖3A之線N2所取的N2切面之矢狀圖。圖 3G中之輪廓線N2代表股骨外侧髁302之N2影像切面。可 經由諸如MRI、CT等之成像方法產生N2影像切面。可沿 輪廓線N2產生外側髁302之橢圓輪廓305。橢圓305對應 〇 於N2影像切面之大部分輪廓線N2 ’包括輪廓線N2之後部 及遠端區域及輪廓線N2之前部區域之部分。如自圖3G可 瞭解且如以下更詳細論述，橢圓3 05提供所關注區域或對 應於接觸且抵靠脛骨外側平台移位之股骨外侧髁表面的區 域之接觸面Ai之區域中輪廓線N2的相對密切接近。 如自圖3A、3B及3G可瞭解，可使用橢圓305確定股 骨外側髁302之遠末端，其中遠末端為N2切面的股骨外側 錁302之最遠端相切接觸點D2。類似地，可使用橢圓305 32 200946073 確定股骨外侧髁302之後末端，其中後末端為N2切面之股 骨外側髁302的最後部相切接觸點P2,。可基於外側髁3〇2 之橢圓形N2切面結合用於確定橢圓特徵之熟知數學計算獲 得橢圓原點〇2、橢圓長軸P2，Pp2,及橢圓短軸D2Dd2。 如自圖3G可瞭解且如上所述，接觸面Ai之區域代表 或對應於外侧脛骨平台306與股骨外側髁302之間沿N2影 像切面的重疊表面區域。N2影像切面之接觸面Ai的區域為 φ N2影像切面之橢圓305中自僅近端最後部相切接觸點p2, 至僅前部最遠端相切接觸點D2之約120。。 圖3H為股骨内侧髁橢圓3〇〇且更具體言之，股骨内側 髁橢圓300沿圖3B之線N3所取的N3切面之矢狀圖。圖 3H中之輪廊線&代表股骨内侧課3〇〇之N3影像切面。可 經由諸如MRI、CT等之成像方法產生N3影像切面。可沿 輪廓線N3產生内側髁300之橢圓輪廓3〇5。橢圓3〇5對應 於N3影像切面之大部分輪廓線A，包括輪廓線之後部 φ 及遠端區域及輪廓線沁之前部區域之部分。如自圖311可 瞭解且如以下更詳細論述，橢圓3〇5提供所關注區域或對 應於接觸且抵靠脛骨内側平台移位之股骨内側髁表面的區 域之接觸面Ai之區域中輪廓線n3的相對密切接近。 如自圖3A、3B及3H可瞭解，可使用橢圓3〇5確定股 骨内侧髁300之遠末端，其中遠末端為N3切面的股骨内側 髁300之最遠端相切接觸點Di,。類似地，可使用橢圓 綠定股骨内侧踩300之後末端，其中後末端為犯切面之股 月内側髁300的最後部相切接觸點& ^可基於内侧髁3〇〇 33 200946073 之橢圓形N3 士刀面結合用於確定擴圓特徵之熟知數學計算獲 得橢圓原點〇3、橢圓長軸PlPPi及橢圓短轴Di，DDi,。 如自圖3H可瞭解且如上所述，接觸面、之區域代表 或對應於内側脛骨平台304與股骨内側髁3〇〇之間沿N3影 像切面的重疊表面區域。N3影像切面之接觸面、的區域為 N3影像切面之橢圓3〇5中自僅近端最後部相切接觸點匕 至僅刖部最遠端相切接觸點D丨'之約12 〇 〇。 圖31為股骨外側髁橢圓302且更具體言之，股骨外側 髁橢圓302沿圖3B之線N4所取的N4切面之矢狀圖。圖 © 31中之輪廓線N4代表股骨外侧髁302之N4影像切面。可 經由諸如MRI、CT等之成像方法產生N4影像切面。可沿 輪廓線N4產生外側髁3〇2之橢圓輪廓3〇5。橢圓3〇5對應 於N4影像切面之大部分輪廓線&，包括輪廓線n4之後部 及遠端區域及輪麻線N4之前部區域之部分。如自圖3G可 瞭解且如以下更詳細論述’橢圓305提供所關注區域或對 應於接觸且抵靠脛骨外侧平台移位之股骨外側髁表面的區 域之接觸面入丨之區域中輪廓線N4的相對密切接近。 如自圖3A、3B及31可瞭解，可使用橢圓305確定股 骨外側髁302之遠末端，其中遠末端為N4切面的股骨外侧 課302之最遠端相切接觸點D2'。類似地，可使用循圓305 確定股骨外側髁302之後末端，其中後末端為N4切面之股 骨外側髁302的最後部相切接觸點P2。可基於外侧錁302 之橢圓形N4切面結合用於確定橢圓特徵之熟知數學計算獲 得橢圓原點04、摘圓長軸P2PP2及糖圓短軸D2，DD2,。 34 200946073 如自圖31可瞭解且如上所述，接觸面、之區域代表或 對應於外側脛骨平台3〇6與股骨外侧課3〇2之間沿N4影像 切面的重疊表面區域。N4影像切面的接觸面、之區域為 N4影像切面之橢圓3〇5中自僅近端最後部相切接觸點？! 至僅前部最遠端相切接觸點〇2,之約丨20〇。 儘管在影像切面N1、N2、N3A N4之情形中給出前述 論述，但當然可確定在患者關節成像期間產生且平行於影 ❹^刀面N1 N2 N3及N4的其他影像切面^&㈣㈣ 線、橢圓軸、相切接觸點及接觸區域。 d·採用自關節之參考側至關節之受損側的向量且延伸 受損側之輪廓線以與向量相交，以恢復受損側 首先給出用於自關節骨齡_夕i0丨# ^ 〇 即月絡之參考側確定適用於恢復關 郎月絡之受損側的參考向量之古土

纪你 芩门置之方法的論述，接著為在MRI 影像之情形中恢復方法之特定實 竹疋貫例。儘管在膝關節14且更 尤其股骨及脛骨骨骼模型22a、22β Γ 22β (為逐切面轉換成 龜及脛腎恢復骨路模型28Α、28Β夕爭你、 ® + 28Β之影像）之情形中給出此概 括㈣述，但應記住此論述適用於其他關節（例如，肘關節、 踝關節、腕關節、髖關節、脊耸 ^ 介柱專），且不應認為其限於膝 關節14，而疋包括所有關節。又 ^ , 儘s在MRI影像切面之

情形中論述影像切面，但應9I 醫風^ 應η己住此論述適用於所有類型之 醫學成像，包括CT掃描。

對於膝關節活動機制且更 A 機制相關沾主“具 文具體吕之，與膝關節之活動 機制相關的活動向量之論述， 參見圖4Α及4Β。圖4Α為上 部疊加有圖3F之Ν1切面的认7 „ 的外側股骨髁橢圓305的外側脛 35 200946073 骨平台304之矢狀圖。圖4以上部疊加有圖π之犯切 面的外側股骨踩橢圓305的内側脛骨平台3〇6之矢狀圖。

人類膝關節之活動機制運作如下。當膝關節活動時， 股骨踩在對應脛骨平台上滑動，且在行走情況下，當個體 之腿前傾時，股㈣及對應脛骨平台並不處於身體之壓迫 負載下。因此，膝關節活動為脛骨平台在股骨髁上之滑移 運動聯同腔骨平台在股骨踩上於同一方向上的轉動。當股 骨踩及脛骨平台相對於彼此在〇度贊曲與9〇度彎曲之間活 動時，人類膝關節之活動機制與活動向量相關。如以下所 論述，可分析股骨髁與脛骨平台之幾何特徵以確定與影像 切面 Nl ' N2、N3 及 N4 相關的向量 、u2、V1、v2、V3、 V4 °此等向量U!、U2、V丨、Vz、Vs、V4對應於相對於彼此 活動的股骨踩及脛骨平台之活動向量。可將所確定與關節 14之健康側相關的向量Ui、U2、Vi、V2、V3、V4應用於關 節14之受損側以恢復骨骼模型22 ’以便產生恢復骨絡模型 28 〇

在本文所揭示且如剛才所述之骨骼恢復方法之一些具 體實施例中，可使用膝關節活動機制確定用於將骨骼模型 22恢復為恢復骨骼模型28之向量參考。如自圖3F及3G 與圖4Α及4Β之比較可瞭解，Ui及A向量分別對應於Ν1 及N2切面之橢圓305的長軸Ρι'ΡΡι'及P2*PP2,。由於長軸 Pi’PPi，及P2，PP2'存在於為通常垂直於關節線之平面的N1及 N2切面中，因此可認為Ui及U2向量代表垂直於關節線之 向量線及向量平面。 36 200946073 1^及U2向量係基於股骨與脛骨之 巧 < 间自0度彎曲（充分 伸展）至90度彎曲的關節線參考β u -Λ 及U2向量代表膝關 即0度彎曲至至多90度之任何彎曲裎 .程度的瞬時滑移活動 力。如自圖4A及4B可瞭解，為股骨無 丄玫 月課之向量的1^*172 向量通常與脛骨平台321、322之V丨及ν丄 1次V2向量平行且以與 V〗及V2向量相同之方向投影。推測 六凡寻向量Lh、U2、 V!、V2相關的向量平面與以諸如彼等於 攸寻於圖3D及3E中描繪 的恢復骨骼模型28A、28B表示的塍關銘 衣不扪縢關即14之關節線平行 或幾乎平行。 如圖4A及4B所示，橢圓305之遠端部分沿脛骨平台 之曲面321、322伸展且通常對應於曲面321、η。通常對 應於橢圓305之遠端部分的脛骨平台之彎曲部分321、3 22 代表脛骨接觸區Ak’其為接觸股骨髁且沿股骨髁移位且對 應於關於圖3F-3I所論述之髁接觸區、的區域。 對於與胜骨平台相關的運動向量之論述，參見圖 瘳 4G-4E。圖4C為恢復脛骨骨骼模型28b的脛骨平台3〇4、 306之俯視圖。圖4D為穿過圖4C的恢復骨骼模型28B之 外側脛骨平台304且對應於圖3B之N3影像切面的矢狀橫 剖面。圖4E為穿過圖4C之恢復骨骼模型28B的内側脛骨 平台306且對應於圖3B之N4影像切面的矢狀橫剖面。 如圖4C-4E所示，各脛骨平台304、306包括通常為凹 形伸展刖部/後部及内侧/外側的彎曲凹陷髁接觸表面321、 322各彎曲凹陷表面321、322通常為橢圓形且包括通常 分別界疋腔骨平台304、306之髁接觸表面321、322的前 37 200946073 部及後部邊界之前部彎曲邊緣323、324及後部彎曲邊緣 325、326 °視患者而定，内側脛骨平台306可具有比外側 脛骨平台304之彎曲邊緣323、325稍微多加界定之彎曲邊 緣 324 ' 326 °

前部切線TQ3、TQ4可相切伸展至各前部彎曲邊緣323、 324上之最前部位置以鑑別前部彎曲邊緣323、324之最前 部點Q3、Q4。後部切線Tq3i、Tq4，可相切伸展至各後部彎 曲邊緣325、326上的最後部位置以鑑別後部彎曲邊緣325、 326的最後部點q3,、q4,。該等前部及後部點可對應於個別 脛骨平台的前部及後部之最高點。 向量線V3延伸穿過前部及後部點q3、q3，，且向量線 V4延伸穿過前部及後部點Q4、Q4，。各向量線乂3、v4可 與為橢圓凹陷脛骨平台表面321、322之前部_後部延伸溝槽 /谷槽之最低點對準。可經由簡單橢圓演算確定橢圓凹陷脛 /谷槽之最低點。 骨平台表面321、322之前部-後部延伸溝槽

各向量V3、V4通常將與其個別橢圓凹陷脛骨平台表面 321、322之前部.後部延伸谷槽平行且通常將垂直於其個別 切線TQ3、TQ4、TQ3’、TQ4’。橢圓凹陷脛骨平台表面321、 322之前部-後部延伸谷槽及與其對準之向量v3、v4通常可 與圖3精料之们及N4影像切面平行且甚至存在於N3 及N4影像切面中。 如自圖4A-4E可瞭解，為 向量通常與其他脛骨平台向量 Ui、U2平行且在與其相同的方 脛骨平台之向量的％及v4 Vi及V2且因此股骨髁向量 向上投影。推測與此等向量 38 200946073

Ul U2 Vl'V2、V3及V4相關的向量平面與以諸如彼等描 緣於圖3D及3E中的恢復骨路模型28A、28B表示的膝關 節14之關節線平行或幾乎平行。 如圖4Α-4Γ裕4匕- '-所4日不，可藉由將N1及N2影像切面之股 月踩橢圓305叠加於其個別脛骨平台上獲得N1及N2影像 切面中的脛骨平台向量Vi及V2。橢圓305對應於沿脛骨平 。304、306之踩接觸區Ak的橢圓脛骨平台表面321、322。 可在橢圓305停止與平台表面321、322之接觸的位置處確 定橢圓脛骨平台表面321、322之前部及後部邊緣323、324、 325、326。此等邊緣323、324、325、326在個別影像切面 N1及N2中經標記為前部及後部邊緣點q t、q 1、Q2,。 藉由經由個別邊緣點Q1、Q1'、Q2、Q2,延伸定義向量線V1 及V2。 如自圖4C可瞭解，視患者而定，可在較大或較小程度 上内-外間隔開影像切面N1、N2、N3及N4及其個別向量 Vi、V2、Vs及V4。在一些患者情況下，N1及N3影像切面 及/或N2及N4影像切面可通常内-外對準。 儘管關於與影像切面Nl、N2、N3及N4相關的向量 Ul U2、VI、V2、V3及V4，接觸區Aj、Ak，及前部及後 部邊緣點 Ql、Ql，、Q2、q2,、q3、q3,、' q4,，給出前 述論述，但可確定用以產生3D電腦產生骨骼模型22的其 他影像切面16之類似向量、接觸區及前部及後部邊緣點（參 見圖1A-1C之[區塊1〇〇]_[區塊11〇])。 如經由以下關於MRI切面所給出之實例所說明，可使 39 200946073 用類4以於圖4A-4E的U!、U2、Vi、V2、V3、V4向量之向量 將骨骼模型22A、22B逐影像切面恢復成恢復骨骼模型 28A、28B。舉例而言，骨骼模型22包括股骨骨骼模型22A 及脛骨骨骼模型22B。如關於圖1A-1C之[區塊100]-[區塊 110]所論述，骨骼模型22A、22B為經由上述任一 3D電腦 程式由許多影像切面16彙編的3D僅骨骼電腦產生模型。 視情況而定且一般而言，骨骼模型之内側通常將未受損且 骨骼模型之外側將受損，或相反。 舉例而言，如為形成膝關節14的股骨及脛骨骨骼模型 22A、22B之後部-外側透視圖之圖4F所指示，骨骼模型 22A、22B之内側302、306處於通常非退化狀況，且骨骼 模型22A、22B之外側300、304處於通常退化或受損狀況。 股骨及脛骨骨骼模型22A、22B之外側300、304描繪外側 脛骨平台及外側股骨髁之受損骨骼磨損。外侧300、304說 明OA之典型結果，具體言之，股骨外側髁300與外側脛骨 平台304之間箭頭Ls之區域内的關節退化，包括與内側關 節間隙332相比，外側關節間隙330縮窄。當骨骼模型22A、 22B之内側302、306通常未受損時，此等侧面302、306 將經鑑別為3D骨骼模型22A、22B之參考側（參見，圖2 之[區塊200])。又，當骨骼模型22A、22B之外側300、304 受損時，此等側面300、304將經鑑別為3D骨骼模型22A、 22B之受損側（參見，圖2之[區塊200])，且為恢復之目標， 其中逐切面恢復與骨骼模型22A、22B之受損側300、304 相關的影像切面16。 40 200946073 可由骨骼模型22A、22B之參考侧確定如Ui、U2、V!、 V2、V3、V4向量之參考向量（參見，圖2之[區塊205])。 因此’如自圖4B及4F可瞭解，由於内側302 ' 306為參考 侧302、306，因此可將參考向量u2、V2、V4應用於受損側 300、304以逐2D影像切面恢復受損側300、304 (參見， 圖2之[區塊21 5]-[區塊220])。接著，將恢復影像切面重新 彙編成3D電腦產生模型，結果為3E)電腦產生恢復骨骼模 型28A、28B (參見，圖2之[區塊225])。 如為形成膝關節14的股骨及脛骨恢復骨骼模型28A、 28B之後部-外侧透視圖之圖4g所示，已將恢復骨骼模型 28A、28B之外侧300、304恢復，以使得外側及内側關節 間隙330、332通常相等。換言之，外側股骨髁與外側脛骨 平台之間的距離tl通常等於内側股骨髁與内側脛骨平台之 間的距離t2。 已在内側302、306為參考侧且外側300、304為受損 ❺侧，於恢復受損侧300、304之過程中將内側302、306之 參考向量U2、V2及V4應用於受損侧300、3〇4之情形下進 行前述論述》當然如上所述’可在相反情形中進行同一過 程’其中外側300、304通常未受損且經鑑別為參考側，且 内側302、306受損且經鑑別為受損側。可隨後在恢復受損 側302、306之過程中將外側300、304之參考向量a、Vl 及V3應用於受損側3〇2、306。 本文中揭示多種用於鑑別參考向量且將參考向量應用 於交損侧以供其恢復之方法。舉例而言，如自内側302、306 41 200946073 為未受損參考側302、304且外側300、304為受損側300、 304之圖4B及4F可瞭解，在一具體實施例中，可將與參考 側股骨髁302相關的橢圓及向量（例如，N2切面之橢圓305 及向量U2 )應用於受損侧股骨髁300及受損側脛骨平台304 以恢復受損髁300及受損平台304。或者或另外，可將與如 應用於參考側脛骨平台306之參考側股骨髁302相關的橢 圓及向量（例如，N2切面之橢圓305及向量V2)應用於受 損側股骨髁300及受損側脛骨平台304以恢復受損髁300 及受損平台304。在另一具體實施例中，如自圖4C、4E及 4F可瞭解，可將與參考侧脛骨平台306相關的向量（例如 向量V4 )應用於受損侧股骨髁300及受損側脛骨平台304 以恢復受損髁300及受損平台304。當然，若圖4F中側面 300、302、304、3 06之狀況相反，則參考側、受損側、參 考向量之鑑別及其應用將與此段落所給之實例相反。 1.採用膝關節之參考側的股骨髁之向量來恢復受損側 之股骨髁及脛骨平台 對於内側302、306為受損側且外側300、304為參考 側之第一種情況的論述，參見圖5A-5B。圖5A為股骨骨骼 模型22A之冠狀圖，且圖5B為脛骨骨骼模型22B之冠狀圖。 如圖5A所示，内側股骨髁302在區域400中退化，使 得内側髁302之最遠端點未能與線D!D2上之點D2相交，此 將在股骨骨骼模型22A經正確恢復至諸如圖3A所描繪之恢 復股骨骨骼模型28A後得以校正。如圖5B所說明，内側脛 骨平台306在區域401中退化，使得内側平台306之最低 42 200946073 點未能與線&R2上的點R2相交，此將在脛骨骨骼模型22b 經正確恢復至諸如圖3C所描繪之恢復脛骨骨骼模型28B後 得以校正。由於骨路模型22 A、22B之内側踩302及内側平 台306退化，其將經鑑別為受損側且為恢復之目標（圖2 之[區塊200])。 如圖5A所說明，骨骼模型22A、22B之外側髁300及 外側平台304處於通常非退化狀態，外侧髁300之最遠端 ©點Di與線d!D2相交，且外側平台304之最低點R!與線n 相交。由於骨骼模型22A、22B之外側髁300及外側平台 304通常處於非退化狀態，因此其將經鑑別為用以恢復受損 侧3〇2、306之參考側及資訊來源（圖2之[區塊200])。 如自圖3F、4A及5A可瞭解，對於外側髁300之大多 數（若非全部）影像切面16而言，可確定諸如橢圓及向量 之影像切面資訊或資料。舉例而言，可確定N1切面之橢圓 305及向量U!(圖2之[區塊205])。將與外侧髁300之各 φ 種切面16的一或多者相關之資料或資訊應用於或疊加在内 侧踩302之一或多個影像切面μ上（圖2之[區塊215])。 舉例而s ’如為如沿圖5A中之N2線所取的内側髁302的 N2影像切面之圖5C1所示，將關於Ni切面的資料或資訊 應用於或疊加在N2影像切面上以確定退化區域4〇〇中所需 恢復之程度》舉例而言’關於N1切面的資料或資訊可呈 N1切面之摘圓3〇5_Nl、向量^、橢圓軸Pi,PPi,、DiDDi 等之形式。擴圓305_Ni將固有地含有其長軸及短軸資訊， 且N1切面之向量U1將對應於305-N1橢圓之長軸及股骨髁 43 200946073 相對於脛骨平a > n丄 量u 口 3〇5-N1之長軸及N1切面之向 量U〗通常與關節線平面平行。 、體實施例中，可將N1切面資訊僅應用至犯切 面或另一特定切面輪 之眘却施" 輪廓線。換吕之’可將特定參考切面 之貝訊應用至單—特宗典4。丄 、又知切面之輪廓線，已經由人工選 擇或用於自動撰；, 算法將特定參考切面與該單一特定受 才貝切面配合。舉例而+ 資1人… 5在-具體實施例中，可將m切面 貢訊人工或自動配合以 〇 馬用至N2切面輪廓線，且可將 N3切面資訊人工或自叙财人、w " · σ以僅應用至N4切面輪廓線。 了類似地配合將盆他金去 用於其他典〜" 刀面資訊且以類似方式將其應 輪廓。特定參考切面與特定受損切面 特〜s Q可根據各種標準，例如’關於特^參考切面及 特疋又知切面的骨骼區域 ^ 场1之功能及/或形狀的相似性，及/ 或特定參考切面及特定典 寺疋又知切面的精確度與可靠性之相似 性0 在第二具體實施例中，M, 〇 Ύ N1切面資訊或另一特定切面之 切面資訊可為用作大多數Γ .. (右非全邛）受損切面的輪廓線

之參考切面之唯一影德A 。換s之，N1影像切面資訊可 為在恢復大多數（若非 斤有）又知侧影像切面之輪廓線中 所用唯一參考側資訊（亦即， f排除例如N3影像切面資訊） (亦即，將N1影像切面資却廡 两貧訊應用至N2及N4影像切面之 輪廓線，且不使用N3影像切而咨丄 _ 诼切面資訊）。在該具體實施例中， 可經由人工鑑別或經由例如鞏董 。 』如系算去之自動鑑別來鑑別適當 單一參考影像切面。鏗別可根掳 J很媒某些標準’諸如該參考影 44 200946073 像切面很可能含有最精確且最可靠之參考以。 儘管關於來自應用至大多數（若非全部）受損側影像 切面之輪廓線的單一參考影像之資 負訊_述第二具體實施

例，但在其他具體實施例中，應用至受損影像切面之輪廓 線之參考資訊可來自-個以上影像切面。舉例而言，將來 自兩個或兩個以上參考影像切面（例如，Νι影像切面及们 影像切面）之資訊單獨應用至不同受損影像切面之輪廊 線。在一具體實施例中，可組合（例如平均）來自兩個或 兩個以上參考影像切面之資訊且接著將經組合資訊應用於 個別受損影像切面之輪廟線。 在一些具體實施例中，參考側資料或資訊可包括遠端 切線DTL及後部切線PTL。遠端切線Dtl可與參考影像切 面之極遠端點相切相交，且平行於參考影像切面橢圓之長 轴舉例而§，關於充當參考侧影像切面之Νι影像切面， 遠端切線DTL可與參考N1影像切面之極遠端點仏相切相 交，且平行於參考N1影像切面橢圓305_N1之長轴Ρι,ρρι,。 後部切線PTL可與參考影像切面之極後部點相切相 父，且平行於參考影像切面橢圓之長軸。舉例而言，關於 充富參考側影像切面之N丨影像切面，後部切線可與參 考N1影像切面之極後部點相切相交，且平行於參考Μ】 影像切面橢圓305_m之短軸diDDi。 如自圖3F-3I可瞭解，大多數（若非全部）股骨踝影像 切面Nl、N2、N3、N4將具有與用以描述或界定各切面Nl、 N2 N3、N4之髁表面的橢圓305相關之原點Ο!、〇2、〇3、 45 200946073 〇4。當將此等影像切面組合在一起以形成3D電腦產生之骨 胳模型22時，不同原點0!、〇2、03、〇4通常將對準以形 成如圖5 A所描繪内侧-外側延伸穿過股骨骨骼模型22A之 股骨轴A〇f。當疊加於受損侧影像切面（例如，本實例之 N2影像切面）上時，可使用此轴a〇f使參考侧資料（例如， 本實例中橢圓305-N1及則切面之向量UJ適當地取向。 當資料或資訊疊加或者以其他方式應用於受損側影像切面 上時’參考側之資料或資訊之取向不改變。舉例而言，在 將該參考資訊疊加於1^2切面上之過程中使橢圓3〇5_Ni及 N1切面之向量Ui的取向保持恆定以使得當疊加或者以其 他方式應用於N2切面時，參考資訊不相對於股骨轴a〇f 關於取向或空間比率改變。因此，如以下更詳細描述，由 於參考側資訊經由軸a〇f定位至受損側影像切面，且參考 側資訊之取向在應用至受損侧影像切面之過程中不改變， 因此（若需要且如下關於圖5C2及5C3所描述）可關於大 小簡單地調整參考側資訊以幫助恢復受損側影像切面。 儘管當應用至受損側影像切面時，參考侧資訊可經由 股骨參考軸AOF定位於相對於受損側影像切面之位置，但 除穿過或在個別影像切面橢圓之原點附近延伸的A〇軸之 外亦可使用其他軸定位。舉例而言，類似於股骨參考軸 且内側-外側延伸的參考軸可穿過股骨骨骼模型22 A之其他 部分或在股骨骨骼模型22A之外部穿過，且可使用其將參 考侧資訊在位置上定位至個別受損侧影像切面。 如同任何股骨或脛骨影像切面之任何輪廓線般，可經 200946073 由對Ν2影像切面中内側課3 分析產…像切面之輪廓線Ν2，==:電腦 線Ν2描繪皮層$ *裒或閉環輪廓 '之輪廓，廓線為閉環，則所得3〇握 型22、28將為3D衮藉捃荆★ 〜所得3D模 積％ i。斋輪廓線為

模型22、28將為3D表面模型。 貝1所得3D 儘管在一些情況下，爽 特徵(例如，大小及⑷二像切面之參考資訊的 “ 及戈比率）可實質上與受損影像切面輪

Ο 庵線類似簡早應用至輪廊線，但在許多情況下，如本文中 關於YC1及5D所論述，在使用參考資訊恢復受損側輪廓 線之刖’可能需要關於大小及/或比率對參考資訊進行調 整。舉例而言’如除說明參考資訊相對於受損側輪廊線過 小之外與圖5C1相同的圖似所指示，在用以恢復受損側 輪廓線之前，應增大參考資訊。換言之，#基於上述八〇轴 應用至N2影像切面之輪磨線時，m資訊（例如別擴圓、 向量及切線PTL、DTL)對於至少一些參考資訊而言過小以 致無法匹配最遠端或後部位置之至少一些受損輪廓線。因 此’如自圖5C1與5C2之比較可瞭解，可視需要增大N1 資訊之大小，但保持其比率（例如，長/短橢圓軸彼此之比 率’及PTL、DTL自原點或AO轴偏離之比率），直至N1 資訊開始匹配N2影像切面之輪廓線之邊界。舉例而言，如 圖5C2所描繪，將n 1橢圓疊加在N2影像切面上，且經由 AO軸與N2影像切面在位置上配合。n 1橢圓小於匹配N2 影像切面之輪廓線所需，且在大小方面放大直至部分（例 如’ N1橢圓之PTL及P〗，）匹配N2影像切面的橢圓輪廓線 47 200946073 之。P刀（例如最後部點）。亦可將類似方法應用於pTL及 DTL保持ptl及DTL相對於AO轴之比率。如圖5C1所 說明’ N1資訊現對應於受損影像側輪廓線之至少一部分且 現如以下關於圖5D所論述可使用其恢復輪廓線。 如除說明參考資訊相對於受損側輪廓線過大之外與圖 5C1相同的圖5C3所指示’在用以恢復受損侧輪廊線之前 應減小參考資訊。換言之，當基於上述AO轴應用至N2影 像切面之輪廓線時，N1資訊（例如Nl橢圓、向量及切線 PTL、DTL)對於至少—些參考f訊而言過大以致無法匹配 ❹ 最遠端或後部位置之至少一些受損輪廊線。因此，如自圖 5C1與5C3之比較可瞭解’可視需要減小Νι資訊之大小， 但保持其比率（例如，長/短橢圓軸彼此之比率，及、 DTL自原點或AO軸偏離之比率）’直至m資訊開始匹配 N2影像切面之輪廓線之邊界。舉例而言，如圖$以所描繪， 將N1橢圓叠加在N2影像切面上，且經由A〇轴與N2影像 切面在位置上配合。N1橢圓大於匹配N2影像切面之輪廓 線所需，且減小大小直至部分（例如，N1橢圓之卩几及p^) Q 匹配N2影像切面之摘圓輪靡線之部分（例如，最後部點 亦可將類似方法應用於PTL及DTL，保持pTL及dtl相對 於AO軸之比率。如圖5C1所說明，N1資訊現對應於受損 影像側面輪廓線之至少-部分且現如以下關於圖5〇所論述 可使用其恢復輪廊線。 如自為恢復後之圖5C1的N2影像切面之圓5d可瞭 解’N2影像切面之輪靡線N2已延伸出恢復區域4〇2中掷圓 48 200946073 305-N1之邊界（圖2之[區塊22〇])。對於形成股骨骨骼模 型22A之受損侧的大多數（若非全部）影像切面16而言， 逐切面重複此將來自參考侧之資訊（例如橢圓3〇5及向量） 應用至受損側之過程。受損側之大多數或所有影像切面16 已恢復後，經由3D電腦模擬程式將用以形成股骨骨骼模塑 22A之包括新近恢復之影像切面的影像切面重新囊編成類 似於圖3A所描繪之3D股骨恢復骨骼模型28a(圖2之[區 塊 225])。

如自圖5C1&5D可瞭解，在一具體實施例中，基於參 考侧長軸p1，pp1，與參考側短軸DiDDi之比率，調整n2影像 切面之受損輪廓線Nr在一具體實施例中，基於參考側橢 圓305-Ni調整N2影像切面之受損輪廊線①。因此，可評 估受損侧料切面之受損輪廓線以根據關於參考側影像切 面之橢圓的比率加以放大。 取決於受損㈣像切面之關節輪廓線相料自參考側 資訊或資料獲得之比率的關係、，可操縱受損側影像切面之 關節輪廓線，以便將關節輪廓線沿其長軸及/或其短軸增 大。取決於患者之膝關節形狀，髁橢圓之長軸及短軸隨個 體而不同。若未損傷髁之長軸接近短轴 率接近圓·…組態之課中，可在恢復程序；== 課之輪廊且增大長轴與短轴之怪定半徑。對於其他組態之 蘇’諸如其中未受損蘇展示具有與短軸相比顯著較長長轴 之橢圓輪廓’骨骼恢復可增大長軸長度以修改受損髁輪廓。 亦可藉由將來自參考側股骨課之資料或資訊應用至受 49 200946073 損側脛骨平台來恢復受損側脛骨平台。在此延續實例中， 受損側脛骨平台將為内側脛骨平台306且參考側股骨蘇將 為外側股骨髁300。在一具體實施例中，藉由分析受損侧脛 骨平台306以確定受損側脛骨平台3〇6之最高前部點或最 尚後部點中之至少一者開始恢復受損側脛骨平台306之過 程。 在一具體實施例中，如自如沿N4影像切面觀察且假定 内側脛骨平台306的損傷並不廣泛以致最高前部或後部點 Q4、Q4’中之至少一者仍存在的圖4C可瞭解，可經由切線 © 分析受損脛骨平台306以鑑別倖存高點Q4、Q4,。舉例而言， 若内側脛骨平台306的損傷集中在後部區域，以使得後部 最高點Q4'不再存在，則可使用切線Tq4鑑別前部最高點 Q4。類似地，若内側脛骨平台3〇6的損傷集中在前部區域， 以使得别部最咼點Q4不再存在，則可使用切線鑑別後 部最高點Q4·。在一些具體實施例中，在最高點Q4、Q4，之 間延伸的向量通常可垂直於切線Tq4、Tq4.。 在另一具體實施例中，可將參考侧股骨踩橢圓3〇5_Ni ® 應用至受損内側脛骨平台306以沿N4影像切面確定最高前 部或後部點Q4、Q4,中之至少一者。可假定内側脛骨平台 3〇6的損傷並不廣泛以致最高前部或後部點Q4、Q4,中之至 少一者仍存在，進行此過程。舉例而言，如為内侧脛骨平 台306沿N4影像切面的矢狀圖之圖5E (其中平台3〇6之 損傷4〇1 ±要在後部區域中）所說明，可將參考侧股骨髁 橢圓305-N1應用於受損内側脛骨平台3〇6以鐘別脛骨平台 50 200946073 306之前部最高點Q4。類似地，在另一實例中，如為内侧 脛骨平台306沿N4影像切面的矢狀圖之圖5F (其中平台 306之損傷401主要在前部區域中）所說明，可將參考側股 骨髁橢圓305-N1應用於受損内側脛骨平台3〇6以鑑別脛骨 平台306之後部最高點Q4,。 在一具體實施例中，以類似於以上關於圖5C2及

所論述之方式，可經由A0軸將參考資訊（例如，諸如Μ 橢圓之N1資訊）應用於受損輪廓線且調整大小（例如，使 其更小或更大）直至N1橢圓匹配受損輪廓線之一部分以找 到最高點，其可為例如q4或Q4%如以上關於圖5c2及 所說明，可調整參考資訊之大小，同時保# N1資訊之比率。 經由上述關於圖4C、5£及517所論述之任一方法確定 最高點後，可將參考側股骨髁向量應用於受損側脛骨平台 以確定脛骨平台輪I線322需要恢復之程 跨舉例而言，如分別與圖…相同的圖5 = 所說明’將來自參考側外側股㈣3〇〇的向量（例如，來 自N1影像切面之向量Ui：)應用至受損側内侧脛骨平么鳩 二吏得向與現有最高點相交。因此，如現有最高口點為 月"點Q4之圖5G所示，向量a將延伸穿過前部點…且 將與脛骨平台輪廓線322之後部區域中之㈣4〇ι間隔開 腔骨平台輪廓線322之後部區域需要恢復的距離。類似地， 如現有最高點為後部點Q4•之圖5H所示，向量K將延伸穿 過後部點Q4,且將與腔骨平台輪廓線322之前部區域之 401間隔開脛骨平台給厳綠m 月十口輪廓線322《前部區域需要恢復的距 51 200946073 離。 如分別與圖5G及5H相同的圖51及5J所示，延伸脛 骨平台輪廓線322之受損區域401直至與參考向量川相 交，藉此恢復在圖51之情況下缺失之後部高點q4,及在圖 5 J之情況下缺失之前部高點Q4 ’該恢復產生恢復區域4〇3。 如自囷5E、5F、51及5J可瞭解，在一具體實施例中，可將 參考側股骨踩橢圓305-N1應用至受損側脛骨平台306以充 當在恢復區域403之現有高點（亦即圖51之Q4及圖5 J之 Q4')與新近恢復高點（亦即，圖51之q4,及圖5J之q4) 之間定位適當偏離距離L4的指南。又，在一具體實施例中， 可將參考側股骨髁橢圓305-N1應用至受損側脛骨平台3〇6 以充當取得脛骨平台輪廓線322之適當曲率的指南。脛骨 平台輪廓線322之曲率可使得前部與後部高點Q4、Q4，之間 的中點附近之輪廓線322偏離參考向量α 一距離h4。在一 些具體實施例中，恢復後距離hjL4之比率小於約〇 〇1。如 以上所論述’可將參考橢圓應用於受損輪廓線且調整大 小’但保持比率’直至橢圓匹配受損輪廓線之一部分。 如以上關於經由股骨參考轴AOF相對於彼此定位之股 骨課影像切面所論述，且如自圖5B可瞭解，將相對於可與 股骨參考軸AOF相同或不同的脛骨參考軸AOT產生各腔骨 影像切面Nl、Ν2、Ν3、Ν4。脛骨參考軸Α〇τ將内側-外側 延伸且可穿過由各脛骨影像切面Nl、Ν2、Ν3、Ν4之輪摩 線界定的各區域之中心點。脛骨參考轴Α〇τ可延伸穿過股 骨影像切面Nl、Ν2、Ν3、Ν4之其他區域或可甚至（例如 200946073 經由個別股骨影像切面N1、N2、N3、N4之原點〇ι、〇2、 〇3、〇4延伸出脛骨影像切面（在該情況下，脛骨參考軸a2〇f 及股骨參考軸AOf可相同或共有同一位置）。 ❹

當疊加於受損側影像切面（例如，本實例之N4影像切 面）上時，可使用軸AOT使參考側資料（例如，本實例中 橢圓305-N1及N1切面之向量適當地取向。當資料或 資訊疊加或者以其他方式應用於受損側影像切面上時，參 考側之資料或資訊之取向不改變。舉例而言，在將橢圓 3〇5-m及N1切面之向量a疊加於N4切面上期間使該參 考資訊的取向維持或保持恆定，以使得參考資訊在疊加或 者以其他方式應用至N4切面時不改變。因此，由於參考側 資訊經由軸AOT定位至受損侧影像切面’且參考側資訊之 取向在應用至受損側影像切面過程中不改變，因此可關於 大小簡單地調整參考側資訊以幫助恢復受損侧影像切面。 如同任何股骨或脛骨影像切面之任何輪廓線一般，可 經由對Ν4影像切面中内侧脛骨平台3〇6的皮層骨之開環或 閉環電腦分析產生Ν4影像切面之輪廓線Ν4，藉此以開環或 閉環輪廓線Ν4描繪皮層骨之輪廓。若輪廓線為閉環，則所 侍3D模型22、28將為3D容積模型。若輪廓線為開環，則 所得3D模型22、28將為3D表面模型。 在外側股骨髁300充當參考側且内側股骨髁3〇2及内 側脛骨髁306為受損側之情形中給出前述關於圖5A_5J論述 之實例。具體言之，將來自外侧股骨髁3〇()之參考資料或 資汛（例如橢圓、向量等）應用至内侧股骨髁3〇2及内側 53 200946073 脛骨平台306以供其恢復。對於形成骨骼模型22A、22B之 受損側的影像切面16而言，逐切面進行受損側股骨髁3〇2 及党損側脛骨平台306之輪廓線的恢復過程（圖2之[區塊 220])。接著’當3D電腦模擬程式重新彙編影像切面16以 產生恢復骨路模型28A、28B時，使用恢復影像切面丨6 (圖 2之[區塊225])。 儘管未給出說明相反情形之特定實例（其中内侧股骨 踩302充當參考侧且外側股骨踩3〇〇及外側脛骨媒304為 又才貝側）’但方法與關於圖5 A-5 J所論述相同且無需如此極 詳細論述。充分已知將來自内側股骨髁3〇2之參考資料或 資訊（例如橢圓、向量等）應用至外侧股骨髁300及外側 脛骨平台304以供其恢復，且過程與關於圖5A-5J所論述相 同。 2.採用膝關節之參考侧的股骨平台之向量恢復受損側 之脛骨平台 亦可藉由將來自參考側脛骨平台之資料或資訊應用至 受損側脛骨平台來恢復受損側脛骨平台。在此實例中，受 損側脛骨平台將為内側脛骨平台306且參考側脛骨平台將 為外側脛骨平台304。 在一具體實施例中，恢復受損側脛骨平台306之方法 開始於分析參考側脛骨平台304以確定參考側脛骨平台304 之最高前部點及最高後部點。可隨後使用此等最高點確定 參考向量。

在一具體實施例中，如自沿N3影像切面所觀察之圖4C 54 200946073 可瞭解，可經由切線分析參考側脛骨平台304以鑑別最高 點Q3、Q3,。舉例而言，可使用切線tQ3鑑別前部最高點 Q3 ’且可使用切線Tq3’鑑別後部最高點Q3·。在一些具體實 施例中，在最高點Q3、Q3,之間延伸的向量通常可垂直於切 線 Tq3、Tq3*。 在另一具體實施例中’可將參考側股骨髁橢圓305_N1 應用至參考側外侧脛骨平台304以沿N3影像切面確定最高 ❹ 刖部或後部點Q3、Q3’。舉例而言，如自圖4A可瞭解，可 將參考側股骨髁橢圓305-N1 (或橢圓3〇5·Ν3，若在N3影 像切面中分析）應用至參考侧外侧脛骨平台304以鑑別脛 月平台304之前部最高點Q!，且可將參考側股骨髁橢圓 305-N1 (或橢圓305_N3，若在N3影像切面中分析）應用 至參考侧外側脛骨平台304以鑑別脛骨平台3〇6之後部最 高點Q1，。若使用N3影像切面之橢圓3〇5_N3，則最高脛骨 平台點可為Q3、Q3,。 〇 如自圖4A可瞭解，確定最高點後，可藉由經由該等點 延伸向量確定參考向量。舉例而言，可藉由在Νι切面中經 由最高脛骨平台點Q1、Qi1延伸向量發現向量Vl。 在丨體實施例中，ϋ由分析受損側腔骨平纟3〇6以 確疋觉知側脛骨平台306之最高前部點或最高後部點中之 至少—者延續恢復受損侧脛骨平台3〇6之過程。 在-具體實施例中，如自如沿Ν4影像切面觀察且假定 内侧脛月平台3G6的損傷並不廣泛以致最高前部或後部點 Q4中之至ν |仍存在的圖4c可瞭解，可經由切線 55 200946073 分析受損脛骨平台306以鑑別倖存高點Q4、Q4,。舉例而言， 右内側脛骨平台306的損傷集中在後部區域，使得後部最 高點Q4’不再存在，則可使用切線Tq4鑑別前部最高點Q4。 類似地，若内側脛骨平台306的損傷集中在前部區域，使 得前部最高點Q4不再存在，則可使用切線Tq4.鑑別後部最 高點Q4’。 〇 在另一具體實施例中，可將參考侧股骨髁橢圓3〇5_ni 應用至受損内側脛骨平台306以沿N4影像切面確定最高前 部或後部‘點Q4、Q4,中之至少一者。可假定内側脛骨平台 306的損傷並不廣泛以致最高前部或後部點q4、q4,中之至 、者仍存S進行此過程。舉例而言，如為内側腔骨平 台306沿N4影像切面的矢狀圖之圖5E (其中平台之 ❹ 相傷401主要在後部區域中）所說明，可將參考側股骨課 橢圓305-N1應用於受損内側脛骨平台3〇6以鑑別腔骨平台 3〇6之前部最高點Q4e類似地，在另一實例中，如為内側 脛月平α 306 A N4影像切面的矢狀圖之圖5F (其中平台 306之損傷4G1主要在前部區域中）所說明，可將參考侧股 骨蘇橢圓305-N1冑用於受損内側脛骨平台3〇6以鑑別脛骨 平台306之後部最高點Q4，。 在一具體實施例中，以類似於以上關於圖5C2及5C3 所述之方式，可經由AO軸將參考資訊（例如，諸如N1橢 圓之N1資訊）應用於受損輪廓線且調整大小（例如，使其 甚方1甘} s至N1擴圓匹配受損輪廊線之—部分以找到 最商’ ’、可為例如Q“tQ4，D如以上關於圖5C2及5C3 56 200946073 所說明，可對卷_去·咨# 考資訊之大小進行調整，同時保持Ν1資訊 之比率。 ° 一么由上述關於圖4C、5E&5F所述之任一方法確定最 门”後可將參考側脛骨平台向量應用於受損側脛骨平台 以確疋脞骨平台輪廓線322需要恢復之程度（圖2之[區塊 215])。舉例而言’如自分別與圖5G及5H相同的圖5K及 5L可瞭解，將來自參考侧外側脛骨平台綱的向量（例如， Ο ❿ 來自N1影像切面之向* V!)應用至受損側内侧脛骨平台 3〇6以使得向量Vi與現有最高點相交。因此，如現有最高 點為前部點Q4之圖5K所示，向量％將延伸穿過前部點 Q4且將與脛骨平台輪廟線322之後部區域中之損傷彻間 隔開脛骨平台輪靡線322之後部區域需要恢復的距離。類 似地，如現有最高點為後部點Q4，之圖5L所示，向量％將 延伸穿過後部點Q4,且將與脛骨平台輪廓線322之前部區域 之損傷4〇1間隔開脛骨平台輪廊線切之前部區域需要恢 復的距離。 如分別與圖51及5J相同的圖5]^及5N所示，延伸脛 骨平台輪廓線322之受損區$ 401直至與參考向量％相 交，藉此恢復在圖5M之情況下缺失之後部高點Q4，及在圖 5N之情況下缺失之前部高點Q4，該恢復產生恢復區域 4〇3。如自圖5E、5F、5M* 5N可瞭解，在一具體實施例 中，可將參考侧股骨髁橢圓305_N1應用至受損側脛骨平台 3〇6以充當在恢復區域4〇3之現有高點（亦即圖之 及圖5N之Q4，）與新近恢復高點（亦即，圖5]^之q4，及圖 57 200946073 5N之Q4 )之間定位適當偏離距離l4的指南。又，在一具 體實施例中，可將參考側股骨髁橢圓305-N1應用至受損侧 脛骨平台306以充當取得脛骨平台輪廓線322之適當曲率 的指南。脛骨平台輪廓線322之曲率可使得前部與後部高 點Q4、Q4’之間的中點附近之輪廓線322偏離參考向量U, 一距離h4。在一些具體實施例中，恢復後距離之比率h4/L4 小於約0_01。如以上所論述，可將參考橢圓應用於受損輪 廓線且調整大小，但保持比率，直至橢圓匹配受損輪廓線 之一部分β ❹ 如以上關於經由股骨參考轴AOF相對於彼此定位之股 骨踩影像切面所論述，且如自圖5B可瞭解，將相對於可與 股骨參考軸AOF相同或不同的脛骨參考軸a〇t產生各股骨 影像切面Nl、N2、N3、N4。脛骨參考轴Α〇τ將内側-外側 延伸且可穿過由各脛骨影像切面Ν1、Ν2、Ν3、Ν4之輪廊 線界定的各區域之中心點。脛骨參考軸Α〇τ可延伸穿過腔 骨影像切面Nl、Ν2、Ν3、Ν4之其他區域或可甚至（例如） 經由個別股骨影像切面Nl、Ν2 ' Ν3、Ν4之原點〇1、〇2、 〇 〇3、〇4延伸出脛骨影像切面（在該情況下，脛骨參考轴α〇 及股骨參考轴aof可相同或共有同一位置）。 當疊加於受損側影像切面（例如，本實例之N4影像切 面）上時，可使用轴Α〇τ使參考側資料（例如，本實例中 橢圓305-N1及N1切面之向量V〗）適當地取向。當將資料 或資訊疊加或者以其他方式應用於受損側影像切面上時， 參考侧之資料或資訊之取向不改變。舉例 _ J S，在將橢圓 58 200946073 305-N1及N1切面之向量％疊加於N4切面上期間使該參 考資訊的取向保持恆定以使得當疊加或者以其他方式應用 至N4切面時參考資訊不改變。因此，由於參考側資訊經由 轴Α〇τ定位至受_輯切面，且參相資就取向在應 用至受損側影像切面過程中不改變’目此可關於大小簡單 地調整參考側資n助恢復受損㈣像切面。 ❹ 鲁 一如同任何股骨或脛骨影像切面之任何輪廓線一般，可 經由對N4影像切面中内側脛骨平台鳩的皮層骨之開環或 1衣電腦刀析產生N4影像切面之輪廓線Μ#，藉此以開環或 閉環輪廓線A描繪皮層骨之輪廓。若輪廓線為閉環，則所 得3D模型22、28將為3D容積模型。若輪廓線為開環，則 所得3D模型22、28將為3D表面模型。 在關於圖5K-5N所論述之本實例中，採用來自參考側 脛月平台304之資訊恢復受損侧脛骨平台3〇6。然而，如以 上在前述實例中關於圖5A_5D所論述，仍使用來自參考侧 版月踩300之資訊恢復受損側股骨蘇302。 在外侧脛骨平台304及外側股骨髁300充當參考侧且 内側股骨髁302及内側脛骨髁3〇6為受損側之情形中給出 刖述關於圖5K- 5N論述之實例。具體言之，將參考資料或 資訊（例如’外侧脛骨平台3〇4之向量及外侧股骨髁3〇〇 之橢圓、向量等）應用至内側股骨髁3〇2及内側脛骨平台 300以供其恢復。對於形成骨骼模型22a、22B之受損側的 影像切面16而言’逐切面進行受損侧股骨髁3〇2及受損側 腔骨平台306之輪廓線的恢復過程（圖2之[區塊220])。 59 200946073 接著’當3D電腦模擬程式重新彙編影像切面ι6以產生恢 復骨骼模型28A、28B時，使用恢復影像切面16(圖2之[區 塊 225])〇 儘管未給出說明相反情形之特定實例（其中内侧脛骨 平台306及内側股骨髁302充當參考側且外側股骨髁3〇〇 及外側脛骨髁304為受損側），但方法與關於圖5A_5D及 5K-5N所論述相同且無需如此極詳細論述。充分已知將來自 内側脛骨平台306及内側股骨髁302之參考資料或資訊（例 如橢圓、向量等）應用至外側股骨髁3〇〇及外側脛骨平台 304以供其恢復，且該過程與關於圖5A-5D及5K-5N所論 述相同。 e.驗證恢復骨骼模型之精確度 如前述部分中所論述，使骨骼模型22A、22B恢復為恢 復骨骼模型28 A、28B後’檢驗骨骼恢復方法之精確度（圖 2之[區塊230])。在論述進行該精確度檢驗之實例方法的之 前，提供關於膝關節周圍之動力學的以下論述。 遠端股骨的形態學形狀及其與近端脛骨及骽骨之關係 表明膝關節之動力學（例如參見Eckhoff等人，虛擬真實中 膝關節的三維力學、動力學與形態學」，JBJS (2005); 87:71-80 )。膝關節處進行的活動為彎曲及伸展，其中彎曲 位置具有一些少量旋轉。在活動期間，股骨與脛骨之接觸 點時常改變。因此，在彎曲位置（90°膝關節伸展）中，脛 骨之關節表面的後部（hinder part)與股骨髁之圓形背部分 (rounded back part)接觸。在半彎曲位置中，脛骨面之中 200946073 之前β圓形部分接合。在充分伸展位置（〇。膝關 節伸展）中，肫A & ^ 脛月面之前部及中部與股骨髁之前部平坦部 分接觸。 立 ;霜月，在極度彎曲時，内關節面停留在股骨之内 卩課的外上。彎曲時’面之上部停留在股骨之滑車表面 的下部。中度弯曲時’中間對停留在滑車表面之中間。然 而伸展時’鑛骨上之面之下部對停留在股骨之滑車表面 0 P差異可經描述為關節接合表面之接觸點的移動。 傳統膝關節置換研究主要關注於脛骨-股骨關節周圍。 本文中揭示之方法藉由定位膝關節之骽骨溝槽在三室關節 研究中採用鑛骨。體骨之後部表面提供由垂直脊分成兩個 面之平滑印形關節區$，該等面形成同一纟面的内側及外 侧部分。 後部骸骨之垂直脊對應於股骨滑車溝槽。膝關節彎曲/ 伸展活動時，髂骨通常沿垂直脊在股骨滑車溝槽中上下移 Q 動且對脛骨產生四頭肌力。骽骨股骨關節及股骨髁之活動 在關節之一級結構/機械學中起主要作用。當膝關節活動且 未充分伸展時，股骨髁表面承載極高負載或力。在正常膝 關節中，骽骨垂直脊適當地沿股骨滑車溝槽對準，從而此 對準在滑移活動中提供簡易力產生。若骽骨未沿滑車溝槽 適當地對準或以某些角度傾斜，則難以啟始滑移活動，因 此其導致關於行走之困難。另外，沿滑車溝槽之未對準軸 可引起滑車溝槽上骽骨之脫位以及髖骨上不均勻負載損 傷。 200946073 如以下所命述’本文中揭示之用於驗證骨骼恢復方法 的精確度之方法採用「滑車溝槽軸」或「滑車溝槽參考面」。 此軸或參考面在膝關節之充分伸展與9〇。伸展中延伸跨過 滑車溝槽之最低端H相對於關節線，滑車溝槽轴垂 直或通常垂直於膝關節之關節線。 由於後部骸骨之垂直脊在滑移運動中通常為直的（垂 直）’因此對應滑車溝槽轴亦應為直的。將滑車溝槽轴應用 於膝關節之關節線平行於地面的理論中q適當對準之膝

關節或正常膝關節巾，假定滑車溝槽軸垂直或幾乎垂直於 關節線。 對於OA，滑車溝槽中極少有骨絡損傷，典型地僅軟骨 損傷。因此，當將骨骼模型22恢復成恢復骨骼模型28時， 股骨滑車溝槽可充當用於驗證骨骼恢復之精確度的可靠骨 絡軸參考。 〇 對於驗證㈣恢復方法之精確度的方法之詳細論述 參見圖6A-6D。圖6A為股骨恢復骨骼模型28a之矢狀圖 其說明形成股骨恢復骨路模型28A之影像切面16 (例如 順切面、CT切面等）的順序及取^圖犯為沿圖6a 股骨恢復骨路模型28A的剖面線卜5所取之遠端影像切 圖6C為沿圖6A之股骨恢復骨絡模型a的剖面 6 8所取的对狀影像切面6_8。6D為股骨恢復骨㈣ 28A的遠端之透視圖。 面 如圖6A所示，自最初 及彼等經由上述方法修 形成股骨骨骼模型22A之影像切 改之恢復影像切面將大量影像切 62 200946073 面彙編成股骨恢復骨骼禮】 # & 28A。影像切面可在將垂直於股 骨之縱軸的諸如影像切 i-5之平面内内侧-外側延伸。影 像切面可在將與股骨之絍 月之縱轴平行的諸如影像切面6-8之平 面内内側-外侧延仲。影伧Α τ 』逆彳甲影像切面之數目可在之間不等且 可以2公釐間隔間隔開。 如圖6B所示，切面 其中點 Gl、G2、G3、G4 5各自可沿滑車溝槽垂直對準， G5分別代表各切面丨·5的滑車 溝槽之最低端 可獲得點Ο。

。藉由連接不同點Gl、G2、G3、G4、G5， 如自圖3Β及6D可瞭解，所得線垂直或 幾乎垂直於切線Ρ!Ρ2。在圖 3Β之90。膝關節伸展中，線go 垂直或幾乎垂直於膝關節之關節線及線ριρ2。 如圖6C所示，切面6_8各自可沿滑車溝槽垂直對準， 其中點H6、H7、H8分別代表各切面6_8的滑車溝槽之最低 端。藉由連接不同點H6、H7、H8,可再次獲得點〇。如自 圖3A及6D可瞭解，所得線H〇垂直或幾乎垂直於切線

DP2。在圖3A之0°膝關節伸展中，線H〇垂直或幾乎垂直 於膝關節之關節線及線。 如圖6D所說明，恢復方法之精確度的驗證包括確定參 考線GO及HO關於與某些線平行及垂直於某些線是否在某 些容許度内。在股骨滑車溝槽之最遠端中且在9〇。膝關節伸 展中作為參考之線GO應垂直於切線DlD2。在股骨滑車溝 槽之最後部端中且在〇°膝關節伸展中作為參考之線H〇應 垂直於切線ΡιΡ2。 線HO及線ΡιΡ2可形成平面S，且線GO及線1)02可 63 200946073 形成垂直於平面S且與其形成線SR的平面P。線HO及線 GO彼此平行或幾乎平行。線PiP2、DiDz及SR彼此平行或 幾乎平行。線PiP2、及SR垂直或幾乎垂直於線HO及 GO。 如自圖6D可瞭解，在一具體實施例中，線HO及GO 必須在與線Ρ!Ρ2及DiDz垂直之約3度内，否則將否決恢復 骨骼模型28 A、28B，且將必須重複恢復方法直至所得恢復 骨骼模型28 A、28B滿足所述容許度，或多個欲滿足容許度 之嘗試均已失敗（圖2之[區塊230]-[區塊240])。或者，如 自圖6D可瞭解，在另一具體實施例中，線HO及GO必須 在與線PiP2及D!D2垂直之約6度内，否則將否決恢復骨路 模型2 8A、28B，且將必須重複恢復方法直至所得恢復骨骼 模型28 A、28B滿足所述容許度，或多個欲滿足容許度之嘗 試均已失敗（圖2之[區塊230]-[區塊240])。若已進行多個 提供滿足容許度的恢復骨骼模型28A、28B之嘗試但不成 功’則可自充分無退化之另一類似關節獲得骨骼恢復參考 資料。舉例而言，在膝關節之情形中，若已進行重複嘗試 但未成功自獲自右側膝關節外侧之參考資訊恢復右侧膝關 節内側股骨髁及脛骨平台，則可以類似於以上所述的方式 自左側膝關節外側或内側獲得參考資料以便用於恢復方 法。

在一些具體實施例中’如圖7說明之表所描緣，就自 與經由參考資料恢復之相同膝關節獲得參考資料而論，與 其他狀況相比，極可能經由本文中揭示之方法恢復—些〇A 64 200946073 膝關節狀況。舉例而言’膝關節之受損侧可為輕度（例如， 無骨骼損傷或骨骼損傷小於！公釐）、，度（例如骨骼損傷 約1公釐）或嚴重（例如，骨骼損傷大於i公釐）。如自 圖7可瞭解’可將經由上述—些具體實施例提供之骨赂恢 復應用至具有輕度受損膝關節及中度受損膝關節的大多數 OA患者及一些具有嚴重受損膝關節的〇A患者，其中自受 損侧已恢復的膝關節之參考側獲得恢復資料。然而，對於 ❹具有嚴重受損之大多數OA患、者及具有中度受損膝關節之 一些OA患者而言，在如下所述之一些具體實施例中，骨骼 恢復分析必須自患者之良好第一膝關節獲得恢復資料以便 應用至且恢復患者之不良第二膝關節。 應瞭解圖7之表中所呈示的指示為本文中關於一些患 者揭示之一些具體實施例的概論’且不應認為其為關於本 文中所揭示的任-或多個具體實施例是否可成功地應用於 具有圖7之表所反映的任一狀況（輕度、中度、嚴重）之 ❹個別患者的成功或失敗之絕對指示。因此，不應認為圖7 之表限制本文中所揭示之任一具體實施例。 f.對骨骼模型恢復方法之進一步論述 對於關於骨骼模型恢復方法之具體實施例之進一步論 述，參見圖8A-8D。圖8A展示在脛骨平台之内侧部分參考 線SQ的構造。在—具體實施例中，可藉由將未損傷股骨踩 橢圓疊加於内側脛骨平台上以獲得兩個切點卩及s來確定 參考線SQ。在另一具體實施例中，可藉由鑑別内側脛骨平 台的後部及前部脊之最高點來自影像切面定位切點q及 65 200946073 s。藉由鐘別切點9及s’可藉由使線延伸跨過各切點q及 確定刀線QP及SR，其中切線qP及SR分別與内側腔骨 平台之前部及後部曲線相切。可獲得參考線SQ，其中切線 QP垂直或通常垂直於參考線SQ且切線從垂直或通常垂直 於參考線SQ。 圖8B展示外側脛骨平台的受損前部部分之恢復。自圖 8A獲得參考向量線或向量平面作為線sq或平面sq。可將 /之參考向量平面叫作為參考面應用在脛骨平台表面之 受損外側中。在圖8B中，可調整外側脛骨平台的受損前部〇 部分之輪廓以接觸未受損内側的參考向量平面叫之最近部 分。亦即’調整點8|及以達到接近平面SQ。調整點s， 與Q，之間的輪庵且使其升至參考面SQ。藉由進行此調整， 可經由此向量平面SQ參考獲得恢復切點 圖D所示，内側中的參考向量平面§ Q與外側中的 恢復向量平面S，Q，平行或幾乎平行。在圖8B中長度L” 代表線S Q’之長度。長度r為恢復後由脛骨平台之凹陷表面 區域至平面S’Q’之偏離。在骨骼恢復評估中，f"/L，，之比率 ❹ 可經控制小於〇. 〇 1。 ^ 為3D重建後，具有〇。膝關節伸展模型之恢復脛 狀圖點U及V分別代表外側與内側脛骨平台之每 一者上相切接觸.點之最低端。在―具體實施例中，切點u 及V位於胜骨棘與脛骨平台之内側及外側上媒邊緣之間的 ^ ..1, > 兵中在該區域内切線之斜率穩定且恆定。在一具 體實施例中，外側平台十之切點U在外側課間小結節之外 66 200946073 侧至橈外韌帶之連接之間的區域ϊ内。對於内側部分，如圖 8C所示，切點ν在内側髁間小結節之内側至脛骨之内側髁 之間的區域II内。 如先前所述，圖8C代表恢復脛骨模型且因此當膝關節 0°伸展時參考線Ν1及Ν2可應用至圖8C之恢復脛骨模型。 如自圖8C可瞭解，當延伸跨過點U時線N1垂直或通常垂 直於線uv，而當延伸跨過點v時線N2垂直或通常垂直於 ❹ 線UV。在恢復脛骨模型中，線UV可與膝之關節線平行或 幾乎平行。在所有該等參考線中，在一具體實施例中，幾 乎垂直或幾乎平行之線或平面之間的銳角之可容許範圍可 在6度角絕對值之内，亦即|χ_χ•丨< 6〇。若圖8C之銳角差小 於6。，則股骨及/或脛骨恢復之數值資料可接受。可轉移此 資料以進一步評估膝關節模型之内翻/外翻對準。 圖9A為膝關節0°伸展的近端股骨及遠端脛骨的恢復膝 關節模型之冠狀圖。線ab延伸跨過遠端股骨模型的滑車溝 φ 槽之最低端。將參考線N1及N2應用至内翻/外翻對準的恢 復膝關節模型’其中線N1平行或通常平行於線N2及線ab。 視具體實施例而定，此等線之間的銳角可控制在3度範圍 或5度範圍内。切點D及E代表恢復近端股骨模型之最低 端。自恢復遠端脛骨平台表面獲得切點U及V。在内側部 分中’ tl1代表内侧髁與内侧脛骨平台之間的切線之偏離。 在外側部分中，t2·代表外側髁與外側脛骨平台之間的切線 之偏離。在内翻/外翻旋轉及對準中，tl1實質上等於t2'或 |tl，-t2，|«l公釐。因此，線DE可通常與膝之關節線平行 67 200946073 且通常與線uv平行。 圖9B為恢復膝關節模型之矢狀圖。線348代表處在關 知之外側上的橈外韌帶之連接位置。線342代表外側股骨 髁之後。P端冑分。'線344代表外側課之遠端部分。在此恢 復膝關節模型中、線344可平行或通常平行於線l。亦即， 平面344平行或通常平行於平面L且平行或通常平行於膝 之關節面。在一具體實施例中，可將此等平面之間的銳角 之可容許範圍控制在絕對6度以内。若角度小於絕對6度， 則隨後將股骨及脛骨模型之資訊發送給手術前設計以供進 〇 行植入物模擬。若銳角等於或大於絕對6度，則否決影像 及3D模型。在此情形中，程序將返回以自參考線/平面之 評估程序從頭開始。 g.使用來自良好關節之參考資訊產生受損關節之恢復 骨骼模型 如上關於圖7之表所述，為關節形成術程序之目標的 膝關節可在内側及外側上充分受損，以使得兩個侧面均不 可充分充當用於另一侧之恢復的參考側。在第一具體實施 ® 例中且以類似於以上關於圖2_6D所論述的方式，可自患者 之另一膝關節獲得用於恢復目標膝關節的退化側之參考資 料’患者之另一膝關節通常為健康膝關節或至少具有獲得 參考資訊之健康侧。在第二具體實施例中，以鏡像取向反 轉健康膝關節之影像切面且彙編成代表退化前退化膝關節 的恢復骨骼模型，假定患者之兩個膝關節在其皆健康時通 常為彼此之鏡像。當為關節形成術之目標之膝關節充分損 68 200946073 傷而排除以類似於如上關於圖2_6D所述的方式恢復時，可 採用以下更詳細論述之此等兩個具體實施例。然而，應注 意亦可使用以下論述之兩個具體實施例替代以上關於圖 2-6D所論述的方法，或除以上關於圖2_6D所論述的方法之 外亦可使用以下論述之兩個具體實施例，即使為關節形成 術之目標之膝關節具有足夠健康以允許採用以上關於圖 2-6D所論述之方法的侧面。 對於用於自由健康膝關節獲得之影像切面建立為關節 形成術之目標之退化膝關節的恢復骨骼模型之兩個具體實 施例之論述，參見圖10A及10B。圖l〇A為說明處於退化 狀態之患者右側膝關節及通常健康之左側膝關節之狀況的 圖。圖10B為說明兩個具體實施例之圖。儘管在圖1〇A及 10 B及以下論述中’患者7 0 0之右側膝關節7 0 2經指定為退 化膝關節702且患者700之左側膝關節704經指定為健康 膝關節704，但當然該等指定僅出於舉例目的，且膝關節之 狀況可反轉。 如圖10A所指示’患者700具有由股骨703及脛骨707 形成且具有處於退化狀況下之一或兩側的退化右側膝關節 702。在此實例中，右側膝關節702之外側705通常健康且 右側膝關節702之内側706退化，致使在任何所得恢復骨 骼模型28中將需要恢復右側内側髁708及右側内側脛骨平 台710。如自圖10A可瞭解，患者亦具有亦由股骨711及脛 骨712形成且具有内側713及外側714的左側膝關節704。 在圖10A中，左侧膝關節7〇4之兩側713、714通常健康， 69 200946073 儘管對於以下具體實施例中之一者而言，單一健康側足以 產生右側膝關節702之恢復骨路模型28。 如圖10B所指示，如以上關於圖ία及iB所論述產生 退化右側膝關節702及健康左側膝關節7〇4之影像切面 16。在除與同一膝關節之退化及健康側相對照，以退化膝 關節及健康膝關節進行方法之外，與以上關於圖2_6D所論 述的方法相似之第一具體實施例中’自健康左側膝關節7〇4 之健康側獲得參考資訊（例如，向量、線、平面、橢圓等， 如關於圖2-6D所論述）720 [圖10B之區塊1〇〇〇]。將自健 康左側膝關節704之影像切面16獲得的參考資訊720應用 於右側膝關節702之退化側[圖1 〇B之區塊1 〇〇5]。具體言 之’使用所應用參考資訊720來修改右侧膝關節702的退 化側之影像切面16之輪廓線，此後彙編經修改輪廓線，產 生可如關於圖1C所述採用的恢復骨骼模型28。可藉由鑑別 膝關節之間通常相同且不含骨骼退化的各膝關節上之類似 位置或特徵’諸如股骨滑車溝槽或脛骨平台棘之點或轴， 關於位置及取向使自健康左側膝關節影像切面16獲得之參 考資訊720與退化右侧膝關節影像切面i 6之輪廓線配合。 在第二具體實施例中，如以上關於圖1B所論述，產生 退化右侧膝關節702與健康左側膝關節7〇4之影像切面 16。可如以上關於圖iD所論述，使用退化右側膝關節7〇2 之影像切面16產生關節炎模型36。以内側/外側方向反映 健康左側膝關節704之影像切面16以逆轉影像切面1 6之 順序[圖10B之區塊2000]。彙編健康左側膝關節704之鏡 70 200946073 像/逆序影像切面16,產生由左侧膝關節704之影像切面16 形成之右側膝關節702的恢復骨骼模型28 [圖10B之區塊 2000]。換言之，如自圖1〇B之[區塊2〇〇〇]及其相關圖片可 瞭解，藉由以内側/外側方向反映左側膝關節7〇4之影像切 面16而以内側/外侧方向逆轉其順序，且隨後以該逆反順序 彙編，可將左側膝關節704之影像切面16形成為將表現為 處於恢復狀況之右側膝關節702的骨骼模型之骨骼模型， ❹ 假定當處於非退化狀態時右侧及左侧膝關節702、704通常 彼此為對稱相同鏡像。 為允許合併如以上關於圖1E所論述分別由恢復骨骼模 型28及關節炎模型28確定之資訊（例如鋸切口及鑽孔資 料44及夾具資料46) ’可關於位置及取向使自健康左側膝 關節704的反映影像切面16產生之恢復骨骼模型28與自 退化右側膝關節702的影像切面16產生之關節炎模型刊 配合。在一具體實施例中，可藉由鑑別膝關節之間通常相 〇 同且不含骨骼退化的各膝關節上的類似位置或特徵，諸如 股骨滑車溝槽或脛骨平台棘之點或軸，達成模型28、36之 間的此配合。如關於圖1E所論述，該點可充當配合或參考 點 P，（ x〇-k，Y〇-k，z〇_k)。 ’ 儘管在膝關節之情形中論述上述前兩個具體實施例， 但如貫穿本實施方式所揭示之其他具體實施例般，此等具 體實施例易於適用於其他類型之關節，包括踝關節、髖關 節、腕關節、肘關節、肩關節、指關節，趾關節#，及椎 骨/椎骨界面及椎骨/顱骨界面。因此，本實施方式之内容不 71 200946073 應解釋為限於膝關節， 骨絡界面而不加以限制 而應認為其^所有類型之關節及 儘呂已參考較佳具想實施例描述本發明，但熟 技術者將認識到可在不㈣本發明之精神及料的^ 進行形式及細節之改變。 1 【圖式簡單說明】 圓1Α為採用本文中揭示之自動夾具產生方法的 示意圖。 、<

圖1Β-1Ε為概括本文中揭示之夾具產生方法的流種圖。 圖1F及1(5分別為定製關節形成術股骨夾具之一實 的仰視及俯視透視圖。 歹 圖1Η及II分別為定製關節形成術脛骨夾具之一實例 的仰視及俯視透視圖。 ^ 圖2為一般性說明用於將3D電腦產生骨骼模型恢復為 3D電腦產生恢復骨骼模型的骨骼恢復方法之圖。 圖3Α為股骨恢復骨骼模型的遠端或膝關節末端之冠狀

圖。 圖3Β為股骨恢復骨骼模型的遠端或膝關節末端之軸向 圖。 圖3C為脛骨恢復骨骼模型的近端或膝關節末端之冠狀 圖。 圖3D表示經放置在一起以形成膝關節的圖3人及sc 中所描繪之圖中的股骨及脛骨恢復骨骼模型。 圖3Ε表示經放置在一起以形成膝關節的圖及3c中 72 200946073 所描繪之圖中的股骨及脛骨恢復骨骼模型。 圖3F為股骨内侧髁橢圓且更具體言之，股骨内侧髁橢 圓沿圖3A之線N1所取的N1切面之矢狀圖。 圖3 G為股骨外側踩橢圓且更具體言之，股骨外側課橢 圓沿圖3 A之線N2所取的N2切面之矢狀圖。 圖3H為股骨内側髁橢圓且更具體言之，股骨内侧課橢 圓沿圖3B之線N3所取的N3切面之矢狀圖。 ❹ 圖31為股骨外側媒橢圓且更具體言之，股骨外側踩擴 圓沿圖3B之線N4所取的N4切面之矢狀圖。 圖4 A為上部疊加有圖3F之N1切面的外侧股骨踩橢圓 的外側脛骨平台之矢狀圖》 圖4B為上部疊加有圖3G之N2切面的外側股骨髁橢 圓的内側脛骨平台之矢狀圖。 圖4C為恢復腔骨骨路模型的脛骨平台之俯視圖。 圖4D為穿過圖4C之恢復骨骼模型28B的外側脛骨平 台且對應於圖3B之N3影像切面的矢狀橫剖面。 圖4E為穿過圖4C之恢復骨骼模型的内侧脛骨平台且 對應於圖3B之N4影像切面的矢狀橫剖面。 圖4F為形成膝關節的股骨及脛骨骨骼模型之後部-外 侧透視圖。 圖4G為形成膝關節的股骨及脛骨恢復骨路模 -外側透視圖。 圖5A為股骨骨路模型之冠狀圖。 圖5B為脛骨骨骼模型之冠狀圖。 73 200946073 面 圖5C1為沿圖5A之N2線所取的 内側髁之N2影像切 圖5C2為與圖5ci相同的圖，例外 %外之處為其說明在恢 復N2影像切面之輪廓線之前，需要增加參考資訊之尺寸。 圖5C3為與圖5C1相同的圖’例外之處為其說明在恢 復N2影像切面之輪廓線之前，需要降低參考資訊之尺寸。 圖5D為恢復後圖5(：1之犯影像切面。°

圖5E為内侧脛骨平台沿N4影像切面之矢狀圖，其中 對平台之損壞主要在後部區域。 ' 圖5F為内側脛骨平台沿N4影像切面之矢狀圖，其中 對平台之損壞主要在前部區域。 圖5G為與圖則目同的圖，例外之處為其展示延伸穿 過脞骨平台之前部最高點的參考側面股骨髁向量。 圖5H為與圖同的圖’例外之處為其展示延伸穿 過脛骨平台之後部最高點的參考侧面股骨髁向量。

-圖Μ為與圖5(3相同的圏，例外之處為其展示經恢復 脛骨平台之前部最高點。 圖5;為與圖5Η相同的圖，例外之處為其展示經恢復 腔骨平台之後部最高點。 圖5Κ為與圖5G相同的圖，例外之處為其採用與υ 相對的參考向量Vl。 圖5L為與圖5H相同的圖，例外之處為其採用與a相 對的參考向量V i。 圖5M為與圖51相同的圖，例外之處為其採用與比相 74 200946073 對的參考向量Vj。 圖5N為與圖”相同的圖，例外之處為其採用與。相 對的參考向量V!。 圖6A為股骨恢復骨路模型之矢狀圖，纟說明形成股骨 恢復骨骼模型之成像切面（例如，MRI切面、ct切面等） 的順序及取向。 圖6B為沿圖6A之股骨恢復骨骼模型的剖面線丨巧所 ©取之遠端影像切面1-5。 圖6C為沿圖6A之股骨恢復骨骼模型的剖面線6_8所 取的冠狀影像切面6-8。 圖6D為股骨恢復骨骼模型的遠端之透視圖。 圖7為說明〇A膝狀況可如何影響成功骨骼恢復之可能 性的表格。 圖8 A-8C為關於側面恢復之各種脛骨平台。 圖9A及9B分別為恢復骨骼模型之冠狀及矢狀圖。 Ο 圖1〇A為說明處於退化狀態之患者右側膝關節及通常 健康之左側膝關節之狀況的圖。 圖10B為說明用於自獲自健康左侧膝關節的影像切面 建立退化右侧膝關節之恢復骨骼模型的兩種選擇之圖。 【主要元件符號說明】 2 :定製關節形成術夾具 2A:定製關節形成術股骨夹具 2B:脛骨關節形成術夾具 4 :系統 75 200946073 6 :電腦

7 ： CPU 8 : CT或MRI儀/成像儀 9 :電腦螢幕 10 :電腦控制加工系統/CNC銑床 11 :操作者介面控制器 12 :患者 14 :關節 16 :二維（「2D」）影像 18 :股骨 20 :脛骨 22 :骨骼模型 22A :股骨骨骼模型 22B :脛骨骨骼模型 24與26 : 3D退化表面 24'與26’ ： 3D非退化表面 q 28 :恢復骨骼模型 28A :股骨恢復骨骼模型 28B :脛骨恢復骨骼模型 3 0 :鋸切口位置 32 :鑽孔位置 34 : 3D植入物模型 36 : 3D電腦產生關節炎模型 38 : 3D電腦產生夾具模型 76 200946073 40 : 3D電腦產生表面模型

42 44 46 48 50 100 102 104 106 關節形成術目標區域 「鋸切口及鑽孔資料」 夾具資料 經整合夾具資料 爽具达料 股骨關節形成術夾具之内部側面或部分 股骨關節形成術夾具之外部側面或部分 脛骨關節形成術夾具之内部側面或部分 脛骨關節形成術夾具之外部相 ςη . ^ ^ ^ ^ 谓】面或部分 實施例之步驟 200-250:骨骼恢復方法之一具體 300 302 304 305 股骨外側髁 股骨内側髁 脛骨外侧平台 内側髁之橢圓輪廓 ❹

305-N1 : N1切面之橢圓 306 :脛骨内側平台 308 ： LCL 310 ： MCL 3之1與322:彎曲凹陷髁接觸表面 323 :前部彎曲邊緣 324 :前部彎曲邊緣 325 :後部彎曲邊緣 326 :後部彎曲邊緣 77 200946073 330 ： 外側關節間隙 332 ： 内側關節間隙 342 ： 線 344 ： 線 348 ： 線 400與401 :區域 403 :恢復區域 700 :患者 702 :右側膝關節 703 :股骨 704 :左側膝關節 705 :右側膝關節702之外側 706 :右側膝關節702之内側 707 :脛骨 708 :右側内側髁 7 1 0 :右側内側脛骨平台 7 11 :股骨 712 :脛骨 7 1 3 :内側 714 :外側

Aj .接觸區

Ak :脛骨接觸區 AOf :股骨軸 Α〇τ :脛骨參考軸 200946073 D :切點 D1D2 :線 D1與D2 :相切接觸點 D1·與D2':相切接觸點 D1DD1與D1，DD1、參考側短輛或橢圓短轴 D2'DD2'與D2DD2 :橢圓短軸 DTL :遠端切線 E :切點 ❹

G1-G5 :代表各切面1-5的滑車潘— 平，霉槽之最低端的點 GO :線 hi與h2 :間隙 h4:距離 Η 6 - Η 8 :代表各切面6 - 8的滑蛊雀秘 _ 月早溝槽之最低端的點 ΗΟ :線 I與II :區域 L :平面 L ".線SW的長度 距 L，恢復區域4 0 3之現有高點與新近恢復高點之間' 離

Ls :箭頭 N1-N4 :視為代表相應2d影像切面之參考線 Ο :原點/點 Ο 1 - 04 :橢圓原點 P :平面 79 200946073 p’ ：參考點 P1P2:線 P1與Ρ Γ :相切接觸點 P2'PP2,與P2PP2 :橢圓長軸 P2與P2':相切接觸點 Ρ1，ΡΡΓ與P1PP1 :橢圓長軸 PTL :後部切線 Q :切點 Q 1 : Ν1切面中之前部邊緣點 Ql' : Ν1切面中之後部邊緣點 Q2 : Ν2切面中之前部邊緣點 Q2' : Ν2切面中之後部邊緣點 Q3 : Ν3切面中之前部邊緣點 Q3· : Ν3切面中之後部邊緣點 Q4 : Ν4切面中之前部邊緣點 Q4' : Ν4切面中之後部邊緣點 QP :切線 R1 :脛骨外侧平台304之相切接觸點 R1R2 :線 R2 :脛骨内側平台306之相切接觸點 S :切點/平面 SQ :參考線

SiQ':線/恢復向量平面 SR :切線 80 200946073 ti :間隙 ti':内側踩與内側脛骨平台之間的切線偏離 t2 :間隙 t2':外側髁與外側脛骨平台之間的切線偏離 Tq3與Tq4 :前部切線 T Q 3 ^與T Q / ·後部切線 U :相切接觸點 ^ 川與u2:向量 Φ UV :線 V :相切接觸點 VCV4 :向量 81

Claims (1)

1. 200946073 七、申請專利範圍： 1. 一種產生代表處於退化前狀態之患者骨骼之至少一 部分的恢復骨骼模型的方法，該方法包含： 自代表處於退化狀態之該患者骨骼之該至少一部分的 退化骨骼模型之參考部分確定參考資訊；及 使用該參考資訊將該退化骨路模型之退化部分恢復為 代表處於該退化前狀態之該退化部分的恢復部分。 2. 如申請專利範圍第」項之方法，其中該參考部分與代 ❹ 表該患者骨路之該至少-部分的非退化部分的該退化骨絡 模型之一部分相關。 、3·如中請專利範圍第2項之方法，其中該參考資訊幻 少一個與該參考部分相關的影像輪廓線相關。 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該至少-個景“ 輪廓線代表骨骼輪廓線及軟骨輪廓線中之至少一者。 5. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該至少一_彳 輪廓線係自經由MRI及CT中之至少一者產生的至少Η

   影像獲得。 如甲請專利範圍第 A，丹丫錄爹亏貧訊 、〜至/個影像輪_線相關的_ ^、平面、向量及 訊中之至少一者。 7.如申請專利範圍第2項之方法，其中該非退化部 股骨踩及脛骨平台中之至少一者相關。 白晋8二申請專利範圍第1項之方法，其中該參考資訊 向量資訊。 82 200946073 將兮银：凊專利範圍第1項之方法，其中使用該參考資訊 =該退化骨㈣型之退化部分恢復為代表處於該退化前狀 …退化部分的恢復部分包括使用該參考資訊修改至少 一個與該退化部分相關的影像輪廓線。 10·如申請專利範圍第9項之方法，其中該至少一個影 像輪廓線代表骨骼輪廓線及軟骨輪廓線中之至少一者。 ❹ Ο U.如申請專利範圍帛9項之方法，其令該至少一個影 像輪廓線代表骨骼輪廓線。 12·如申請專利範圍第9項之方法，其中該至少一個影 像輪廓線係自經由MRI及CT中之至少一者產生的至少一 個影像獲得。 13·如申請專利範圍第丨項之方法，其進一步包含驗證 該恢復骨路模型之精確度。 14. 如申S青專利範圍第13項之方法，其中若沿該恢復骨 路模型之滑車溝槽延伸的軸等於或小於垂直於與同該恢復 骨絡模型相關之關節線相關的線之約6度，則該恢復骨路 模型之精確度可接受。 15. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含在定 義製造定製關節形成術夾具之製造指令中採用該恢復骨骼 模型。 16. —種定製關節形成術夾具’其係根據如申請專利範 圍第15項之方法製造。 17. 如申請專利範圍第16項之定製關節形成術夾具，其 中該失具經組態以促進義肢植入物使患者關節恢復至天然 83 200946073 對準。 18.如申請專利範圍第17項之定製關節形成術夾具，其 中該義肢植入物係用於全關節置換或部分關節置換。 19·一種產生代表處於退化前狀態之患者骨骼之至少一 部分的電腦化骨骼模型的方法，該方法包含： 產生處於退化狀態之該患者骨骼的至少一個影像； 鑑別與該患者骨骼之通常非退化部分相關的參考部 分；

   鑑別與該患者骨骼之通常退化部分相關的退化部分； 及 使用來自與該參考部分相關的至少一個影像之資 η 改與同該通常退化部分相關之至少—個影像相關的至少 個方面。 2〇·如申請專利範園第19項之方法，y少-個： 面包括至少一個輪廓線。

   .如申請專利範圍第2〇項之方法 廓線代表骨骼輪廓線。 2:如申請專利範圍第20項之方 廓線代表骨骼輪廓線及軟骨輪廓線中之至，丨: 23.如申請專利範圍第2〇項 至夕者 少以下各項彙編成所得電腦化骨骼:、進-步包3，: ,.*5 ^ le sa -棋里：與同該通常非3 化部刀相關之至少一個影像相關的至 同該通常退化部分相關之該至 /冑輪麻線， 之至少-個輪廊線。 自影像相關的該經修i 84 200946073 24. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該所得電腦化 骨骼模型為代表處於該退化前狀態之該患者骨骼之該至少 一部分的電腦化骨絡模型。 25. 如申凊專利範圍第24項之方法，其中該所得電腦化 骨路模型僅代表骨路。 26. 如申明專利範圍第24項之方法，其中該所得電腦化 骨骼模型代表骨骼及軟骨中之至少一者。 27. 如申請專利範圍第19項之方法’其中該資訊包括橢 圓資訊、線資訊、平面資訊及向量資訊中之至少一者。 28. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該資讯包括向 量資訊。 29. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該資訊與股骨 髁及脛骨平台中之至少一者相關。 3〇_如申請專利範圍第19項之方法，其中該等影像係經

   之該至少一部分的該 32·如申請專利範圍第19項之方法，其進一步包含驗證 代表處於該退化前狀態之該患者骨骼之該至少一部分的該 電腦化骨絡模型之精確度。

   於該退化前狀態之該患者骨骼之該 少一部分的該電腦化骨 小於垂直於與同代表處 至少一部分的該電腦化 85 200946073 骨路模型相關之關節線相關的線之約6度，則代表處於該 退化别狀態之該患者骨路之該至少一部分的該電腦化骨路 模型之精確度可接受。 34·如申請專利範圍第19項之方法，其進一步包含在定 義製造定製關節形成術夾具之製造指令中採用代表處於該 退化則狀態之該患者骨路之該至少一部分的該電腦化骨骼 模型。 35·—種定製關節形成術夾具，其係根據如申請專利範 圍第34項之方法製造。 〇 36. 如中請專利範圍第35項之定製關節形成術夾具，其 中該夾具經組態以促進義肢植入物使患者關節恢復至天然 對準。 37. 如申請專利範圍第36項之定製關節形成術夾具其 中該義肢植入物係用於全關節置換或部分關節置換。 38. —種產生代表處於退化前狀態之第一患者骨骼之至 少一部分的電腦化骨骼模型的方法，該方法包含： 產生處於退化狀態之該第一患者骨骼的至少一個影 〇 像； 鑑別與第二患者骨骼之通常非退化部分相關的參考部 分； 鑑別與該第一患者骨骼之通常退化部分相關的退化部 分；及 使用來自與該參考部分相關的至少一個影像之資訊修 改與同該通常退化部分相關之至少一個影像相關的至少一 86 200946073 個方面。 39_如申請專利範圍第％項之方法其中該第一患者骨 路為第一關冑之部分且該第二患者㈣為第二關節之部 分0 4〇·如申請專利範圍第38項之方法，其中該第一患者骨 骼及該第二患者骨骼為同一關節之部分。

   41.如申請專利範圍第38項之方法其中該至少一個方 面包括至少—個輪廓線。 申吻專利範圍第41項之方法，其中該至少一個輪 廓線代表骨骼輪廓線。 43.如申請專利範圍帛41項之方法，其中該至少一個輪 廓線代表骨熟輪廊線及軟骨輪廓線中之至少一者。 ,卜、44.如申請專利範圍第41項之方法，其進一步包含將至 少：：各項棄編成所得電腦化骨骼模型：與同該通常非退 _相關之至少一個影像相關的至少-個輪廓線；及與 同該通常退化部分相關之該至少—個影像相關的該經修改 之至少一個輪廓線。 :·如申請專利範圍第44項之方法，其中該所得電腦化 月骼模型為代表處於該退化前狀態之該患者骨骼之該至少 一部分的電腦化骨骼模型。 其中該所得電腦化 其中該所得電腦化 46.如申請專利範圍第45項之方法 骨骼模型僅代表骨骼。 47·如申請專利範圍第45項之方法， 骨絡模型代表骨骼及軟骨中之至少一者 87 200946073 38項之方法，其中該資訊包括橢 、平面資訊及向量資訊中之至少 48.如申請專利範圍第 圓資訊、圓資訊、線資訊 一者。 49.如申請專利範圍第38 量資訊。 項之方法，其中該資訊包括向 50·如申請專利範圍第38 ^ 哨心万去，其中該資訊與股骨 踩及脛骨平σ中之至少一者相關。 51. 如申請專利範圍第3

   巧乃忐，其中該等影像係經 由MRI及CT中之至少一者產生。 52. 如申請專利範圍第38項之方法，其中該第—患者骨 骼為股骨及脛骨中之至少一者。 53. 如申請專利範圍第38項之方法，其進一步包含驗證 代表處於該退化前狀態之該第—患者骨絡之該至少一部分 的該電腦化骨骼模型之精確度。

   54.如申請專利範圍第53項之方法，其中若沿代表處於 該退化前狀態之該第一患者骨骼之該至少一部分的該電腦 化骨骼模型之滑車溝槽延伸之軸等於或小於垂直於與同代 表處於該退化前狀態之該第一患者骨路之該至少_部分的 該電腦化骨骼模型相關之關節線相關的線之約6度，則代 表處於該退化前狀態之該第一患者骨骼之該至少一部分的 該電腦化骨骼模型之精確度可接受。 55.如申請專利範圍第38項之方法，其進一步包含在定 義製造定製關節形成術夾具之製造指令中採用代表處於該 退化則狀態之該第一患者骨骼之該至少一部分的該電腦化 88 200946073 骨骼模型。 56·—種定製關節形成術夾具，其係根據如申請專利範 圍第55項之方法製造。 57. 如申請專利範圍第56項之定製關節形成術夾具，其 中該夾具經組態以促進義肢植入物使患者關節恢復至天然 對準。 58. 如申請專利範圍第57項之定製關節形成術夾具，其 中該義肢植入物係用於全關節置換或部分關節置換。 59. —種產生代表處於退化前狀態之第一患者骨骼之至 少一部分的電腦化骨骼模型的方法，其中該第一患者骨骼 為第一患者關節之部分，該方法包含： 鑑別第二關節之第二患者骨骼，其中該第二骨骼為該 第一患者骨骼之通常對稱鏡像； 當該第二患者骨絡處於通常非退化狀態時，產生該第 二患者骨骼之複數個影像； 反映該複數個影像以逆轉該複數個影像之順序；及 以逆反順序彙編該複數個影像以形成代表該第一患者 骨骼之該至少一部分的該電腦化骨骼模型。 60. 如申請專利範圍第59項之方法，其中該第一關節及 該第二關節為膝關節。 .如申請專利範圍第59項之方法，其中該第一關節及 該第二關知係選自由膝關冑、肘關節、髖關節、腕關節、 肩關節及踩關節組成之群。 62·如申請專利範㈣59狀方法’其中該等影像係經 89 200946073 由MRI及CT中之至少一者產生。 63. 如申請專利範圍第59項之方法，其進一步包含在定 義製造定製關節形成術夾具之製造指令中採用代表處於該 退化前狀態之該第一患者骨骼之該至少一部分的該電腦化 骨骼模型。 64. —種定製關節形成術夾具，其係根據如申請專利範 圍第63項之方法製造。 65. 如申請專利範圍第64項之定製關節形成術夾具，其 中該夾具經組態以促進義肢植入物使患者關節恢復至天然 對準。 66. 如申請專利範圍第65項之定製關節形成術夾具，其 中該義肢植入物係用於全關節置換或部分關節置換。 八、圖式： (如次頁） 〇