髖臼杯假體對齊系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及一種植入整形外科假體，并且更具體地講涉及一種植入髖臼假 體以及用于在植入期間對齊髖臼假體的系統(tǒng)和方法。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]
[0003] 關(guān)節(jié)成形術(shù)為一種用假體關(guān)節(jié)置換患病和/或受損的自然關(guān)節(jié)的熟知的外科手 術(shù)。例如，在髖關(guān)節(jié)成形術(shù)外科手術(shù)中，部分或完全地用假體髖關(guān)節(jié)置換患者的自然髖部球 窩關(guān)節(jié)。典型的假體髖關(guān)節(jié)包括髖白假體部件和股骨頭假體部件。髖白假體部件一般包括 被配置成接合患者的髖白的外殼和聯(lián)接到殼并且被配置成接合股骨頭的內(nèi)部軸承或內(nèi)襯。 股骨頭假體部件和髖白部件的內(nèi)襯形成球窩關(guān)節(jié)，所述球窩關(guān)節(jié)接近自然髖關(guān)節(jié)。
[0004] 為了有利于用假體髖關(guān)節(jié)置換自然關(guān)節(jié)，整形外科醫(yī)生可使用多種整形外科器 械，例如擴(kuò)孔鉆、鉆孔導(dǎo)向器、鉆、定位器、和/或其它外科器械。髖臼部件通常使用髖臼假 體部件插入器插入患者的髖白中。髖白假體部件相對于患者的骨解剖結(jié)構(gòu)的不佳對齊可導(dǎo) 致隨著時間的推移和對假體髖關(guān)節(jié)的使用而使部件松動和/或變位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)一個方面，一種用于對齊患者的外科制備髖臼中的髖臼假體部件的系統(tǒng)包 括：參考傳感器模塊，所述參考傳感器模塊能夠固定到患者的骨解剖結(jié)構(gòu)；插入器傳感器 模塊，所述插入器傳感器模塊能夠固定到髖白假體部件插入器；和顯示模塊，所述顯示模塊 與所述參考傳感器模塊和所述插入器傳感器模塊分開。所述參考傳感器模塊包括：（i)第 一取向傳感器，所述第一取向傳感器被配置成產(chǎn)生以三維形式指示患者的骨解剖結(jié)構(gòu)的取 向的第一傳感器數(shù)據(jù)；和（ii)第一通信電路，所述第一通信電路用于傳輸所述第一傳感器 數(shù)據(jù)。所述插入器傳感器模塊包括：（i)第二取向傳感器，所述第二取向傳感器能夠產(chǎn)生以 三維形式指示所述髖白假體部件插入器的取向的第二傳感器數(shù)據(jù)；（ii)第二通信電路，所 述第二通信電路用于傳輸所述第一傳感器數(shù)據(jù)；和（iii)對齊指示器。所述顯示模塊包括： (i)顯示器；（ii)第三通信電路，所述第三通信電路被配置成接收所述第一傳感器數(shù)據(jù)和 所述第二傳感器數(shù)據(jù)；和（iii)處理電路，所述處理電路用于基于所述第一傳感器數(shù)據(jù)和 所述第二傳感器數(shù)據(jù)確定聯(lián)接到所述髖白假體部件插入器的髖白假體部件相對于患者的 骨解剖結(jié)構(gòu)的取向，將所述髖白假體部件的所確定的取向的標(biāo)記顯示在所述顯示器上，并 且與所述插入器傳感器模塊通信，以響應(yīng)于所確定的取向在參考取向的閾值量內(nèi)而啟動所 述對齊指示器。
[0006] 在一些實施例中，所述第一取向傳感器可包括第一三軸陀螺儀和第一三軸加速度 計。除此之外或另選地，所述第二取向傳感器可包括第二三軸陀螺儀和第二三軸加速度計。 在一些實施例中，所述參考傳感器模塊和所述插入器傳感器模塊中的每一個可包括電源按 鈕，所述電源按鈕能夠選擇以接通所對應(yīng)的傳感器模塊。在這些實施例中，所述參考傳感器 模塊和所述插入器傳感器模塊中的每一個可能無法在所對應(yīng)的傳感器模塊已接通之后通 過選擇所述電源按鈕來關(guān)斷。
[0007] 在一些實施例中，所述對齊指示器可包括第一對齊指示器和第二對齊指示器。在 這些實施例中，所述顯示模塊的所述處理電路可被配置成（i)與所述插入器傳感器模塊通 信，以響應(yīng)于所確定的取向在所述參考取向的第一閾值量內(nèi)而啟動所述第一對齊指示器和 (ii)與所述插入器模塊通信，以響應(yīng)于所確定的取向在小于所述第一閾值量的所述參考取 向的第二閾值量內(nèi)而啟動所述第二對齊指示器。另外，在一些實施例中，所述第二對齊指示 器可由所述第一對齊指示器界定。
[0008] 另外，在一些實施例中，所述顯示模塊的所述處理電路可被配置成確定所述髖臼 假體部件相對于患者的骨解剖結(jié)構(gòu)的傾斜角和前傾角并且將所述傾斜角和所述前傾角顯 示在所述顯示器上。除此之外或另選地，所述顯示模塊的所述處理電路可被配置成基于所 確定的傾斜角和前傾角將所述髖白假體部件插入器的圖示顯示在所述顯示器上處于適當(dāng) 位置。
[0009] 在一些實施例中，所述顯示模塊的所述處理電路可被配置成確定坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換因 子，以將所述第一傳感器數(shù)據(jù)由所述插入器傳感器模塊的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為患者的骨解剖結(jié) 構(gòu)的患者坐標(biāo)系統(tǒng)，并且使用所述坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換因子來確定所述髖白假體部件插入器相對 于患者的骨解剖結(jié)構(gòu)的取向。另外，在一些實施例中，所述參考傳感器模塊可包括具有第一 鍵合結(jié)構(gòu)的殼體，并且所述插入器傳感器模塊包括具有第二鍵合結(jié)構(gòu)的殼體。所述第一鍵 合結(jié)構(gòu)和所述第二鍵合結(jié)構(gòu)可彼此鍵合，使得所述參考傳感器模塊和所述插入器傳感器模 塊可在其中所述第一鍵合結(jié)構(gòu)與所述第二鍵合結(jié)構(gòu)配合的單個取向上彼此聯(lián)接。例如，在 一些實施例中，所述第一鍵合結(jié)構(gòu)可實施為從所述參考傳感器模塊的所述殼體的頂部表面 向上延伸的凸起平臺，并且所述第二鍵合結(jié)構(gòu)可實施為凹槽，所述凹槽限定于所述插入器 傳感器模塊的所述殼體的頂部表面中，其中當(dāng)所述參考傳感器模塊和所述插入器傳感器模 塊在所述單個取向上彼此聯(lián)接時，所述凸起平臺被接收在所述凹槽中。
[0010] 另外，在一些實施例中，所述系統(tǒng)可包括對齊框架。所述對齊框架可包括框架主 體、多個接觸腳和底座。在一些實施例中，所述接觸腳可相對于所述框架主體運動。除此之 外或另選地，所述底座的尺寸可設(shè)定成接收所述插入器傳感器模塊。
[0011] 根據(jù)另一個方面，一種用于對齊患者的外科制備髖臼中的髖臼假體部件的方法包 括：將參考傳感器模塊固定到患者的骨解剖結(jié)構(gòu)；將插入器傳感器模塊固定到髖白假體部 件插入器；使用所述參考傳感器模塊產(chǎn)生以三維形式指示患者的骨解剖結(jié)構(gòu)的取向的第一 傳感器數(shù)據(jù)；使用所述插入器傳感器模塊產(chǎn)生以三維形式指示所述髖白假體部件插入器的 取向的第二傳感器數(shù)據(jù)；使用顯示模塊接收所述第一傳感器數(shù)據(jù)和所述第二傳感器數(shù)據(jù)； 使用所述顯示模塊，基于所述第一傳感器數(shù)據(jù)和所述第二傳感器數(shù)據(jù)確定聯(lián)接到所述髖臼 假體部件插入器的髖白假體部件相對于患者的骨解剖結(jié)構(gòu)的取向；在所述顯示模塊上，將 所述髖白假體部件的所確定的取向的標(biāo)記顯示在所述顯示模塊的顯示器上；以及將控制信 號從所述顯示模塊傳輸?shù)剿霾迦肫鱾鞲衅髂K，以響應(yīng)于所確定的取向在參考取向的閾 值量內(nèi)而啟動所述插入器傳感器模塊的對齊指示器。
[0012] 在一些實施例中，將所述參考傳感器模塊固定到患者的骨解剖結(jié)構(gòu)可包括將所述 參考傳感器模塊附接到安裝框架以及將所述安裝框架固定到患者的骨解剖結(jié)構(gòu)。另外，在 一些實施例中，所述方法還可包括初始化所述參考傳感器模塊和所述插入器傳感器模塊， 以補償所對應(yīng)的產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)的偏置偏移量。例如，初始化所述參考傳感器模塊和所 述插入器傳感器模塊可包括將所述參考傳感器模塊和所述插入器傳感器模塊中的每一個 放置處于相對于彼此的固定位置。在一些實施例中，將所述參考傳感器模塊和所述插入器 傳感器模塊中的每一個放置處于相對于彼此的固定位置可包括使所述參考傳感器模塊的 殼體的鍵合特征與所述插入器傳感器模塊的殼體的對應(yīng)的鍵合特征配合。除此之外或另選 地，初始化所述參考傳感器模塊和所述插入器傳感器模塊可包括將識別數(shù)據(jù)從所述參考傳 感器模塊和所述插入器傳感器模塊中的每一個傳輸?shù)剿鲲@示模塊以及將所述識別數(shù)據(jù) 顯示在所述顯示模塊的所述顯示器上。
[0013] 在一些實施例中，所述方法還可包括將所述插入器傳感器模塊與患者的骨解剖結(jié) 構(gòu)的患者坐標(biāo)系統(tǒng)對準(zhǔn)。例如，將所述插入器傳感器模塊與所述患者坐標(biāo)系統(tǒng)對準(zhǔn)可包括 將所述插入器傳感器模塊與患者的脊柱對齊以及將所述插入器傳感器模塊與由患者的骨 解剖結(jié)構(gòu)的髂前上棘點限定的患者的解剖軸對齊。在這些實施例中，所述方法還可包括：使 用所述插入器傳感器模塊產(chǎn)生指示在與患者的所述脊柱對齊時所述插入器傳感器模塊的 當(dāng)前取向的第一對齊數(shù)據(jù)；使用所述插入器傳感器模塊產(chǎn)生指示在與患者的所述解剖軸對 齊時所述插入器傳感器模塊的當(dāng)前取向的第二對齊數(shù)據(jù)；以及基于所述第一對齊數(shù)據(jù)和所 述第二對齊數(shù)據(jù)產(chǎn)生坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換因子，以將由所述插入器傳感器模塊所產(chǎn)生的傳感器數(shù) 據(jù)由所述插入器傳感器模塊的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為患者的骨解剖結(jié)構(gòu)的患者坐標(biāo)系統(tǒng)。例如， 確定所述髖白假體部件的取向可包括基于所述第一傳感器數(shù)據(jù)和所述坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換因子 確定所述髖臼假體相對于患者的骨解剖結(jié)構(gòu)的取向。
[0014] 在一些實施例中，將所述插入器傳感器模塊與所述患者坐標(biāo)系統(tǒng)對準(zhǔn)可包括將對 齊框架放置在所述患者上處于適當(dāng)位置，使得所述對齊框架的第一接觸腳面對患者的第一 髂前上棘點，所述對齊框架的第二接觸腳面對患者的第二髂前上棘點，并且所述對齊框架 的第三接觸腳面對患者的恥骨聯(lián)合。在這些實施例中，所述方法還可包括將所述插入器模 塊聯(lián)接到所述對齊框架。
[0015] 另外，在一些實施例中，確定所述髖白假體部件的取向可包括確定所述髖白假體 相對于患者的骨解剖結(jié)構(gòu)的傾斜角和前傾角。除此之外或另選地，顯示所述髖白假體部件 的所確定的取向的標(biāo)記可包括將所述傾斜角和所述前傾角顯示在所述顯示模塊的顯示器 上。例如，顯示所述髖白假體部件的所確定的取向的標(biāo)記可包括基于所確定的傾斜角和前 傾角將所述髖白假體部件插入器的圖示顯示在所述顯示器上處于適當(dāng)位置。
[0016] 根據(jù)另一個方面，一種用于對齊患者的外科制備髖臼中的髖臼假體部件的系統(tǒng)可 包括參考傳感器模塊和插入器傳感器模塊，所述參考傳感器模塊能夠固定到患者的骨解剖 結(jié)構(gòu)，所述插入器傳感器模塊能夠固定到髖白假體部件插入器。所述參考傳感器模塊可包 括：（i)殼體，所述殼體具有第一鍵合結(jié)構(gòu)；（ii)第一取向傳感器，所述第一取向傳感器定 位在所述殼體中并且被配置成產(chǎn)生以三維形式指示患者的骨解剖結(jié)構(gòu)的取向的第一傳感 器數(shù)據(jù)；和（iii)第一通信電路，所述第一通信電路用于傳輸所述第一傳感器數(shù)據(jù)。所述 插入器傳感器模塊可包括：（i)殼體，所述殼體具有第二鍵合結(jié)構(gòu)；（ii)第二取向傳感器， 所述第二取向傳感器被配置成產(chǎn)生以三維形式指示所述髖白假體部件插入器的取向的第 二傳感器數(shù)據(jù)；（ii)第二通信電路，所述第二通信電路用于傳輸所述第一傳感器數(shù)據(jù)；和 (iii)殼體，所述殼體（iii)具有對齊指示器。所述第一鍵合結(jié)構(gòu)和所述第二鍵合結(jié)構(gòu)可彼 此鍵合，使得所述參考傳感器模塊和所述插入器傳感器模塊可在其中所述第一鍵合結(jié)構(gòu)與 所述第二鍵合結(jié)構(gòu)配合的單個取向上彼此聯(lián)接。
[0017] 在一些實施例中，所述第一鍵合結(jié)構(gòu)可實施為凸起平臺，所述凸起平臺從所述參 考傳感器模塊的所述殼體的頂部表面向上延伸。另外，所述第二鍵合結(jié)構(gòu)可實施為凹槽，所 述凹槽限定在所述插入器傳感器模塊的所述殼體的頂部表面中，其中當(dāng)所述參考傳感器模 塊和所述插入器傳感器模塊在所述單個取向上彼此聯(lián)接時，所述凸起平臺被接收在所述凹 槽中。
【附圖說明】
[0018] 詳細(xì)說明具體參見下圖，其中：
[0019] 圖1為用于對齊患者的外科制備髖臼中的髖臼假體部件的系統(tǒng)的簡圖；
[0020] 圖2為圖1的系統(tǒng)的參考傳感器模塊和插入器傳感器模塊的正視圖；
[0021] 圖3為圖2的參考傳感器模塊和插入器傳感器模塊的俯視透視圖；
[0022] 圖4為圖2的參考傳感器模塊和插入器傳感器模塊的仰視平