用于生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的方法和設(shè)備的制造方法
【專利摘要】用于生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的方法和設(shè)備。一種產(chǎn)生修改計(jì)劃以從印模元件(16)生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的方法包括：獲得表示印模元件(16)的表面配置的表面數(shù)據(jù)，印模元件提供手術(shù)部位的印模；獲得患者的解剖結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)；獲得手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)，所述手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)提供關(guān)于表示患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的圖像數(shù)據(jù)中的特征的手術(shù)計(jì)劃；使用表面數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)將印模元件(16)與患者的解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征配準(zhǔn)；使用印模元件(16)與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的配準(zhǔn)來(lái)從手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)產(chǎn)生修改計(jì)劃，修改計(jì)劃是用于修改印模元件的計(jì)劃。
【專利說(shuō)明】
用于生產(chǎn)手術(shù)弓I導(dǎo)件的方法和設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件例如在術(shù)中生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]EP2649951公開了患者可選的關(guān)節(jié)成形術(shù)裝置和手術(shù)工具。US2007/172506公開了一種骨軟骨植入術(shù)。US2008/114368公開了一種用于自體骨軟骨移植的方法和設(shè)備。US2012/179147公開了一種可調(diào)適的治療、診斷或手術(shù)引導(dǎo)件。US2013/119579和US2013/236874公開了一種用于生產(chǎn)至少一個(gè)針對(duì)特定患者的外科手術(shù)助件的方法和系統(tǒng)。
[0003]準(zhǔn)確放置對(duì)于許多外科手術(shù)植入的成功至關(guān)重要并且已經(jīng)開發(fā)出在外科手術(shù)中使用的假體和引導(dǎo)裝置以克服這個(gè)問(wèn)題。這些系統(tǒng)常常呈龐大笨重的機(jī)器人引導(dǎo)或?qū)Ш较到y(tǒng)的形式，機(jī)器人引導(dǎo)或?qū)Ш较到y(tǒng)必須與患者的解剖結(jié)構(gòu)和術(shù)前成像數(shù)據(jù)配準(zhǔn)。這些系統(tǒng)成本高，嚴(yán)重打斷外科醫(yī)生工作流程，需要大量設(shè)置時(shí)間、額外訓(xùn)練有素的工作人員并且在現(xiàn)代手術(shù)室的有限空間中不便于操作。這些系統(tǒng)需要很長(zhǎng)的清潔過(guò)程并且設(shè)置起來(lái)常常較為復(fù)雜，具有以下額外風(fēng)險(xiǎn):在引導(dǎo)這個(gè)過(guò)程時(shí)，其數(shù)字性質(zhì)使其容易出錯(cuò)。
[0004]快速制造/原型制作技術(shù)有效地用于生產(chǎn)簡(jiǎn)單的定做引導(dǎo)件，該引導(dǎo)件可以被滅菌并且用于手術(shù)區(qū)。這種針對(duì)特定患者的儀器用于許多外科手術(shù)專業(yè)，特別地諸如牙科、頌面外科和整形外科。已表明這些引導(dǎo)件在許多不同手術(shù)中有用，因?yàn)槠涠ㄗ鲂再|(zhì)允許它們被創(chuàng)造成以類似于匹配具體位置的拼圖玩具的形式具體地裝配到解剖結(jié)構(gòu)的特定塊上?？梢岳鐚⑦@些引導(dǎo)件生產(chǎn)為具有孔或切割槽以便于在手術(shù)期間引導(dǎo)諸如鉆具等手術(shù)工具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明設(shè)法提供一種用于生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的改進(jìn)方法和設(shè)備。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種產(chǎn)生修改計(jì)劃以從印模元件生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的方法，該方法包括:
[0007]獲得表示印模元件的表面配置的表面數(shù)據(jù)，印模元件提供手術(shù)部位的印模；
[0008]獲得患者解剖結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)；
[0009]獲得手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)，手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)提供關(guān)于表示患者的解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的圖像數(shù)據(jù)中的特征的手術(shù)計(jì)劃；
[0010]使用所述表面數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)使印模元件與患者的解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征配準(zhǔn)；
[0011]使用印模元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的配準(zhǔn)來(lái)從手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)產(chǎn)生修改計(jì)劃，修改計(jì)劃是修改印模元件的計(jì)劃。在實(shí)施例中，修改計(jì)劃是根據(jù)手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)，從手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)得到修改計(jì)劃以允許利用修改計(jì)劃生產(chǎn)的引導(dǎo)件根據(jù)手術(shù)計(jì)劃來(lái)引導(dǎo)外科手術(shù)。
[0012]在實(shí)施例中，手術(shù)部位可以是通過(guò)手術(shù)而暴露的手術(shù)部位。修改計(jì)劃是如何修改印模元件以生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的計(jì)劃。在實(shí)施例中，修改計(jì)劃是如何在結(jié)構(gòu)上修改印模元件的結(jié)構(gòu)修改計(jì)劃。在實(shí)施例中，修改計(jì)劃是工具計(jì)劃，工具計(jì)劃就是如何利用工具加工印模元件的計(jì)劃。然而，在其它實(shí)施例中，修改計(jì)劃是例如利用引導(dǎo)標(biāo)記來(lái)標(biāo)記印模元件以隨后用手切割的計(jì)劃。工具操作可以包括切割或者在印模元件中諸如通過(guò)切割、鉆進(jìn)、銑削等創(chuàng)建開口諸如間隙或孔的任何其它方法。
[0013]在實(shí)施例中，患者解剖結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)包括在手術(shù)部位附近的解剖特征的圖像數(shù)據(jù)。一般而言，在暴露手術(shù)部位之前捕獲圖像數(shù)據(jù)并且因此并不包括與暴露手術(shù)部位直接相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)通常并不包括整個(gè)患者解剖結(jié)構(gòu)。
[0014]在實(shí)施例中，手術(shù)計(jì)劃是參考圖像數(shù)據(jù)的特征制造的電子計(jì)劃，限定要如何進(jìn)行外科介入，圖像數(shù)據(jù)表示患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征。
[0015]如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的那樣，使兩個(gè)元件配準(zhǔn)在一起包括校準(zhǔn)一個(gè)元件的特征如何與另一個(gè)元件的特征相關(guān)，例如通過(guò)確定在共同坐標(biāo)系或參考框架內(nèi)的兩個(gè)元件的配置。對(duì)于物理元件，這通常通過(guò)使表示每個(gè)元件的數(shù)據(jù)相關(guān)來(lái)進(jìn)行。配準(zhǔn)可以被認(rèn)為提供相對(duì)位置。
[0016]在實(shí)施例中，印模元件與解剖特征直接配準(zhǔn)，S卩，在捕獲圖像數(shù)據(jù)之前，不需要插入?yún)⒖紭?biāo)記。
[0017]在實(shí)施例中，使用表面數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)配準(zhǔn)印模元件與患者的解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征包括:對(duì)于在印模元件表面上的多個(gè)點(diǎn)，標(biāo)識(shí)在患者的解剖特征上的相對(duì)應(yīng)的多個(gè)點(diǎn)，其中在患者的解剖特征上的相對(duì)應(yīng)多個(gè)點(diǎn)是當(dāng)印模元件在手術(shù)部位上就位時(shí)與印模元件上的多個(gè)點(diǎn)鄰近的手術(shù)部位的多個(gè)點(diǎn)。
[0018]在實(shí)施例中，使用表面數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)配準(zhǔn)印模元件與患者的解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征包括:配準(zhǔn)表面數(shù)據(jù)與在表示患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的圖像數(shù)據(jù)中的特征。
[0019]在實(shí)施例中，使用表面數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)配準(zhǔn)印模元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征包括:對(duì)于在表示印模元件表面上的點(diǎn)的表面數(shù)據(jù)中的多個(gè)點(diǎn)，標(biāo)識(shí)在圖像數(shù)據(jù)中表示患者的解剖特征上的相對(duì)應(yīng)點(diǎn)的多個(gè)點(diǎn)。
[0020]在實(shí)施例中，配準(zhǔn)印模元件與另一物體可以包括確定在印模元件表面上的多個(gè)點(diǎn)相對(duì)于另一物體的相對(duì)位置。
[0021]在實(shí)施例中，印模元件是模制元件，優(yōu)選地通過(guò)抵靠手術(shù)部位放置而模制。
[0022]在某些實(shí)施例中，修改計(jì)劃包括用于操作生產(chǎn)設(shè)備以修改或者引導(dǎo)修改印模元件的指令。
[0023]在某些實(shí)施例中，指令可以用于向使用者呈現(xiàn)以允許使用者操作生產(chǎn)設(shè)備。
[0024]在實(shí)施例中，產(chǎn)生修改計(jì)劃包括產(chǎn)生相對(duì)于表面數(shù)據(jù)的特征限定的計(jì)劃，表面數(shù)據(jù)表示印模元件的特征。換言之，在這些實(shí)施例中，相對(duì)于圖像數(shù)據(jù)的特征限定的手術(shù)計(jì)劃轉(zhuǎn)換為使用表面數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)中的特征的配準(zhǔn)而相對(duì)于表面數(shù)據(jù)的特征限定的計(jì)劃。這個(gè)計(jì)劃可以用來(lái)產(chǎn)生指令。
[0025]這些指令可以是修改指令，或者它們可以是用于定位修改引導(dǎo)件以引導(dǎo)外部修改工具的指令。
[0026]在某些實(shí)施例中，該方法包括:使用表面數(shù)據(jù)來(lái)配準(zhǔn)印模元件與生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)設(shè)備包括用于修改印模元件的修改工具或用于引導(dǎo)修改工具的修改引導(dǎo)件；
[0027]其中生產(chǎn)指令包括基于修改工具或修改引導(dǎo)件的校準(zhǔn)位置和印模元件與生產(chǎn)設(shè)備的配準(zhǔn)的生產(chǎn)指令。
[0028]在實(shí)施例中，通過(guò)配準(zhǔn)印模元件與生產(chǎn)設(shè)備，校準(zhǔn)印模元件相對(duì)于例如接受器組件中的生產(chǎn)設(shè)備的位置。因此，相對(duì)于印模元件限定的所希望的修改可以轉(zhuǎn)換為相對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備限定的修改。通過(guò)校準(zhǔn)生產(chǎn)設(shè)備的修改工具或修改引導(dǎo)件的位置，相對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備限定的這些修改可以轉(zhuǎn)換為用于生產(chǎn)設(shè)備的指令，例如限定如何操作修改工具以對(duì)印模元件做出所希望的修改的操作指令，或者限定如何定位修改引導(dǎo)件以允許做出這種所希望的修改的指令。
[0029]在實(shí)施例中，配準(zhǔn)印模元件與生產(chǎn)設(shè)備包括:配準(zhǔn)表面數(shù)據(jù)與表示生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。生產(chǎn)指令可以包括:通過(guò)使用表面數(shù)據(jù)與表示生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)，將相對(duì)于表面數(shù)據(jù)的特征限定的計(jì)劃轉(zhuǎn)換為相對(duì)于表示生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)限定的計(jì)劃。使用修改工具或修改引導(dǎo)件的位置的校準(zhǔn)，這可以轉(zhuǎn)換為使用修改工具或修改引導(dǎo)件的指令，諸如支配修改工具或修改引導(dǎo)件操作的操作指令。
[0030]在某些實(shí)施例中，配準(zhǔn)印模元件與生產(chǎn)設(shè)備使用表示表面配置記錄器相對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)。在其它實(shí)施例中，這種配準(zhǔn)可以使用相對(duì)于表面數(shù)據(jù)例如表示載體的參考元件的表面數(shù)據(jù)中的特征的生產(chǎn)設(shè)備的預(yù)定相對(duì)位置。
[0031]這些指令可以包括關(guān)于如何移動(dòng)印模元件和/或修改引導(dǎo)件和/或如何操作修改工具的指令。
[0032]這些指令提供如何修改印模元件或者如何引導(dǎo)印模元件的修改，以產(chǎn)生用于根據(jù)手術(shù)計(jì)劃來(lái)引導(dǎo)手術(shù)的引導(dǎo)件。
[0033]在某些實(shí)施例中，該方法包括:使用表面數(shù)據(jù)來(lái)配準(zhǔn)印模元件與承載印模元件的載體。
[0034]在實(shí)施例中，配準(zhǔn)印模元件與載體包括:在記錄表面數(shù)據(jù)期間使用例如載體相對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備的位置的校準(zhǔn)。在某些實(shí)施例中，生產(chǎn)設(shè)備可以包括接受器組件，接受器組件被配置成在記錄表面數(shù)據(jù)期間和修改印模元件期間將載體保持在預(yù)定相對(duì)位置。在其它實(shí)施例中，表面數(shù)據(jù)可以包括表示載體的參考元件的數(shù)據(jù)。
[0035]載體可以具有預(yù)定配置。
[0036]在實(shí)施例中，配準(zhǔn)印模元件與載體包括配準(zhǔn)表面數(shù)據(jù)與表示載體的結(jié)構(gòu)或配置的數(shù)據(jù)。
[0037]在某些實(shí)施例中，獲得表面數(shù)據(jù)包括操作掃描儀以掃描印模元件的表面。
[0038]在其它實(shí)施例中，可以通過(guò)使數(shù)字器臂觸及印模元件表面上的多個(gè)點(diǎn)來(lái)獲得表面數(shù)據(jù)。
[0039]在從掃描儀獲得表面數(shù)據(jù)的情況下，表面數(shù)據(jù)可以包括表示從掃描儀到印模元件表面上的多個(gè)點(diǎn)的距離的數(shù)據(jù)。
[0040]優(yōu)選地，掃描儀是光學(xué)掃描儀，因?yàn)檫@是很精確的掃描方式，并且提供比例如CT掃描顯著更大的精度。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的方法，該方法包括:
[0042]產(chǎn)生如上文所描述的修改計(jì)劃，其中獲得表面數(shù)據(jù)包括操作表面配置記錄器以獲得表面數(shù)據(jù)；以及根據(jù)所述修改計(jì)劃來(lái)修改印模元件。
[0043]優(yōu)選地，表面配置記錄器是掃描儀。
[0044]優(yōu)選地，根據(jù)修改計(jì)劃來(lái)修改印模元件包括根據(jù)修改計(jì)劃來(lái)操作生產(chǎn)設(shè)備以修改印模元件或者引導(dǎo)印模元件的修改，以產(chǎn)生手術(shù)引導(dǎo)件。
[0045]在實(shí)施例中，操作生產(chǎn)設(shè)備是根據(jù)上文討論的指令。
[0046]優(yōu)選地，操作生產(chǎn)設(shè)備包括操作生產(chǎn)設(shè)備的修改工具，操作修改工具優(yōu)選地包括切割、鉆進(jìn)和銑削中的一個(gè)或多個(gè)。
[0047]在其它實(shí)施例中，操作生產(chǎn)設(shè)備可以包括操作修改引導(dǎo)件。
[0048]該方法優(yōu)選地包括:抵靠手術(shù)部位來(lái)放置可模制元件以形成印模元件。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于外科手術(shù)的可模制元件，該可模制元件包括:
[0050]可模制材料，所述可模制材料用于抵靠手術(shù)部位放置以形成該部位的印模;以及
[0051]參考元件，所述參考元件聯(lián)接到可模制材料以允許相對(duì)于已知參考點(diǎn)來(lái)記錄可模制材料的表面配置。
[0052]可模制元件優(yōu)選地包括:用于承載可模制材料的載體，載體包括參考元件。
[0053]參考元件優(yōu)選地包括聯(lián)接元件，聯(lián)接元件用于將載體聯(lián)接到生產(chǎn)設(shè)備的預(yù)定位置。
[0054]載體可包括標(biāo)識(shí)元件，標(biāo)識(shí)元件可選地標(biāo)識(shí)將使用可模制元件的特定患者或者特定外科手術(shù)。
[0055]在某些實(shí)施例中，載體包括本體和從本體延伸的至少一個(gè)配準(zhǔn)臂，至少一個(gè)配準(zhǔn)臂相對(duì)于本體固定，至少一個(gè)配準(zhǔn)臂可操作以與骨骼配準(zhǔn)接觸，從而在載體在手術(shù)部位就位時(shí)，通過(guò)提供與骨骼相對(duì)于載體本體的位置相關(guān)的信息而輔助配準(zhǔn)可模制元件與患者的解剖特征。
[0056]在某些實(shí)施例中，載體包括聯(lián)接元件，所述聯(lián)接元件用于聯(lián)接到引導(dǎo)元件以引導(dǎo)手術(shù)部件從而與手術(shù)部位相互作用。
[0057]在某些實(shí)施例中，載體包括引導(dǎo)元件以引導(dǎo)手術(shù)部件與手術(shù)部位相互作用。
[0058]在某些實(shí)施例中，載體包括本體并且引導(dǎo)元件設(shè)置于從本體延伸的臂上。
[0059]在某些實(shí)施例中，引導(dǎo)元件相對(duì)于本體固定。
[0060]引導(dǎo)元件優(yōu)選地是選擇性地可配置的。
[0061]在某些實(shí)施例中，引導(dǎo)元件可以選擇性地配置為多種不同配置中的任一配置，例如，引導(dǎo)元件可以是或者可以包括一部件，該部件可以在多個(gè)取向中的任一取向?qū)?zhǔn)，和/或定位于多個(gè)位置中的任一位置。
[0062]優(yōu)選地，引導(dǎo)元件包括手術(shù)工具，手術(shù)工具用于受相應(yīng)引導(dǎo)元件引導(dǎo)。
[0063]在某些實(shí)施例中，引導(dǎo)元件包括螺桿引導(dǎo)件，螺桿引導(dǎo)件用于引導(dǎo)螺桿旋擰到手術(shù)部位，螺桿引導(dǎo)件允許旋擰到手術(shù)部位內(nèi)的螺桿與患者的解剖特征配準(zhǔn)。
[0064]在某些實(shí)施例中，可模制材料包括第一表面，第一表面被設(shè)計(jì)成接納手術(shù)部位的印模且被掃描，并且其中參考元件包括在側(cè)向突出超過(guò)第一表面?zhèn)炔康耐怀霾浚瑥亩ㄔ诘谝槐砻娴膾呙柚小?br>[0065]在某些實(shí)施例中，參考元件可以包括從載體延伸的一個(gè)或多個(gè)臂。記錄第一表面和參考元件二者意味著可以相對(duì)于參考元件來(lái)確定第一表面的配置。
[0066]在某些實(shí)施例中，可模制材料包括熱塑性材料外層和可永久變形材料的內(nèi)層。
[0067]熱塑性材料優(yōu)選地具有低于組織損傷閾值的轉(zhuǎn)變溫度。
[0068]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種手術(shù)引導(dǎo)件或卡具，包括如上文所描述的可模制元件，可模制元件已模制以形成手術(shù)部位的印模從而提供組織貼合表面，并且經(jīng)過(guò)修改，優(yōu)選地切割、鉆進(jìn)或制備，以提供用于手術(shù)工具的引導(dǎo)件。
[0069 ]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種印模元件保持器，其包括:
[0070]第一聯(lián)接元件，所述第一聯(lián)接元件用于將保持器聯(lián)接到生產(chǎn)設(shè)備的預(yù)定位置；
[0071]第二聯(lián)接元件，所述第二聯(lián)接元件用于將印模元件聯(lián)接到保持器的預(yù)定位置；
[0072]接納區(qū)，其用于接納聯(lián)接到第二聯(lián)接元件的印模元件，而不接觸聯(lián)接到第一聯(lián)接元件的生產(chǎn)設(shè)備。
[0073]印模元件保持器優(yōu)選地包括開放側(cè)，以允許對(duì)保持在保持器內(nèi)的印模元件進(jìn)行光學(xué)掃描。
[0074]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的生產(chǎn)設(shè)備，其包括:
[0075]接受器組件，其中接納印模元件，印模元件符合手術(shù)部位的形狀;以及
[0076]用于修改印模元件的修改工具或用于引導(dǎo)修改工具的修改引導(dǎo)件;其中修改工具或修改引導(dǎo)件和印模元件可以定位于多個(gè)預(yù)定相對(duì)位置以允許根據(jù)修改計(jì)劃來(lái)修改印模元件，其中修改計(jì)劃是用于修改印模元件的計(jì)劃并且從手術(shù)計(jì)劃和印模元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的配準(zhǔn)而得到。
[0077]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的生產(chǎn)設(shè)備，該生產(chǎn)設(shè)備包括:
[0078]接受器組件，所述接受器組件用于接納符合手術(shù)部位形狀的印模元件；
[0079]表面配置記錄器，所述表面配置記錄器用于記錄由接受器組件接納的印模元件的表面配置以產(chǎn)生用于配準(zhǔn)印模元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征和生產(chǎn)設(shè)備的表面數(shù)據(jù)；以及
[0080]用于修改接受器組件接納的印模元件的修改工具或者用于引導(dǎo)修改工具的修改引導(dǎo)件;其中修改工具或修改引導(dǎo)件和由接受器組件接納的印模元件可以定位于多個(gè)預(yù)定相對(duì)位置以允許根據(jù)修改計(jì)劃來(lái)修改由接受器組件接納的印模元件，其中修改計(jì)劃是用于修改印模元件的計(jì)劃并且從手術(shù)計(jì)劃和印模元件與相應(yīng)患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的配準(zhǔn)而得到。
[0081]優(yōu)選地，表面配置記錄器是掃描儀，優(yōu)選地光學(xué)掃描儀。
[0082]優(yōu)選地，修改工具包下列中的一個(gè)或多個(gè):用于切割印模元件的切割機(jī);用于鉆進(jìn)印模元件的鉆具；用于銑削印模元件的銑削部件；用于進(jìn)行鋸切的槽鋸；以及用于標(biāo)記印模元件的標(biāo)記。
[0083]該設(shè)備優(yōu)選地包括:
[0084]處理器，所述處理器用于根據(jù)修改計(jì)劃和設(shè)備與接受器組件接納的印模元件的配準(zhǔn)來(lái)確定修改工具或修改引導(dǎo)件相對(duì)于印模元件的所希望的相對(duì)位置從而允許根據(jù)修改計(jì)劃來(lái)修改印模元件。
[0085]在某些實(shí)施例中，處理器可操作以從外部計(jì)算裝置獲得修改計(jì)劃。
[0086]在某些實(shí)施例中，處理器可操作以獲得患者配準(zhǔn)數(shù)據(jù)，患者配準(zhǔn)數(shù)據(jù)提供由接受器組件接納的印模元件與相應(yīng)患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的配準(zhǔn)，其中處理器可操作以獲得手術(shù)計(jì)劃，并且其中所述處理器可操作以根據(jù)患者配準(zhǔn)數(shù)據(jù)和手術(shù)計(jì)劃來(lái)計(jì)算修改計(jì)劃。
[0087]在實(shí)施例中，配準(zhǔn)印模元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征包括:配準(zhǔn)表示該印模元件的表面配置的表面數(shù)據(jù)與表示患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的圖像數(shù)據(jù)的特征。這可包括對(duì)于在表示印模元件表面上的點(diǎn)的表面數(shù)據(jù)中的多個(gè)點(diǎn)，標(biāo)識(shí)在表示患者的解剖特征的相對(duì)應(yīng)點(diǎn)的圖像數(shù)據(jù)中的多個(gè)點(diǎn)。
[0088]優(yōu)選地，處理器可操作以通過(guò)以下方式確定如何根據(jù)所述手術(shù)計(jì)劃修改印模元件:使用所述患者配準(zhǔn)數(shù)據(jù)來(lái)確定相應(yīng)印模元件將如何與手術(shù)部位對(duì)準(zhǔn)，并且因此確定如何修改印模元件以便在手術(shù)部位提供根據(jù)所述手術(shù)計(jì)劃的配置。
[0089]優(yōu)選地，處理器可操作以根據(jù)患者解剖結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)和來(lái)自表面配置記錄器的表面數(shù)據(jù)確定患者配準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
[0090]在某些實(shí)施例中，處理器可操作以使用來(lái)自表面配置記錄器的表面數(shù)據(jù)來(lái)配準(zhǔn)在接受器組件中接納的印模元件與生產(chǎn)設(shè)備，優(yōu)選地與接受器組件。
[0091]利用表面配置記錄器與修改工具或修改引導(dǎo)件的相對(duì)位置來(lái)校準(zhǔn)處理器。
[0092]處理器可操作以響應(yīng)于表面配置記錄器和/或修改工具和/或修改引導(dǎo)件的移動(dòng)來(lái)調(diào)適其校準(zhǔn)。
[0093]該設(shè)備可包括:控制單元，所述控制單元可操作以調(diào)整修改工具或修改引導(dǎo)件相對(duì)于接受器組件接納的印模元件的相對(duì)位置從而將它們放置于所希望的相對(duì)位置。
[0094]可以通過(guò)調(diào)整修改工具或修改引導(dǎo)件相對(duì)于接受器組件的相對(duì)位置(這可以包括調(diào)整修改工具或修改引導(dǎo)件和/或接受器組件的位置)來(lái)調(diào)整修改工具或修改引導(dǎo)件相對(duì)于接受器組件所接納的印模元件的相對(duì)位置。
[0095]控制單元可以包括處理器。處理器和/或控制單元可以被配置成執(zhí)行上文所描述的方法。
[0096]在某些實(shí)施例中，控制單元可操作以調(diào)整接受器組件和/或修改工具或修改引導(dǎo)件的位置以允許根據(jù)修改計(jì)劃進(jìn)行修改。
[0097]在某些實(shí)施例中，控制單元可操作以控制修改工具根據(jù)相應(yīng)修改計(jì)劃來(lái)修改由接受器組件接納的印模元件。
[0098]在某些實(shí)施例中，利用表面配置記錄器和修改工具或修改引導(dǎo)件和可選地所述接受器組件的相對(duì)位置來(lái)校準(zhǔn)控制單元。
[0099]在某些實(shí)施例中，控制單元可操作以響應(yīng)于表面配置記錄器和/或接受器組件和/或修改工具和/或修改引導(dǎo)件的移動(dòng)來(lái)調(diào)適其校準(zhǔn)。
[0100]優(yōu)選地，控制單元可操作以獲得空間配準(zhǔn)數(shù)據(jù)，空間配準(zhǔn)數(shù)據(jù)提供由接受器組件接納的印模元件與該設(shè)備的配準(zhǔn)，并且其中控制單元可操作以控制修改工具使用空間配準(zhǔn)數(shù)據(jù)根據(jù)修改計(jì)劃來(lái)修改接納的印模元件。
[0101]優(yōu)選地，接受器組件包括聯(lián)接或附連元件以與印模元件上的相對(duì)應(yīng)聯(lián)接或附連元件配合。
[0102]優(yōu)選地，接受器元件被配置成接納印模元件保持器以保持印模元件而不接觸設(shè)備從而防止污染所接納的印模元件或該設(shè)備。
[0103]在實(shí)施例中，修改工具能夠可釋放地保持工具元件以允許用新的無(wú)菌工具元件來(lái)替代用過(guò)的工具元件。
[0104]工具元件可以例如是:用于切割機(jī)的切割元件；用于鉆具的鉆頭；用于銑削部件的銑削部件頭；用于標(biāo)記的標(biāo)記元件；以及用于鋸切的鋸元件。
[0105]該設(shè)備可包括:用于移動(dòng)所述修改工具或修改引導(dǎo)件的馬達(dá)。
[0106]該設(shè)備可包括:用于移動(dòng)所述接受器組件的馬達(dá)。
[0107]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種方法，該方法包括:
[0108]從表面配置記錄器獲得表面數(shù)據(jù)，表面數(shù)據(jù)表示印模元件的表面配置，印模元件提供手術(shù)部位的印模；
[0109]獲得關(guān)于引導(dǎo)元件的區(qū)位相對(duì)于表面的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)；
[0110]獲得患者解剖結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)；
[0111]使用表面數(shù)據(jù)和關(guān)于引導(dǎo)元件的區(qū)位相對(duì)于表面的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)來(lái)配準(zhǔn)印模元件與引導(dǎo)元件的區(qū)位；
[0112]使用表面數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)將印模元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征配準(zhǔn)；
[0113]使用印模元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的配準(zhǔn)和印模元件與引導(dǎo)元件的區(qū)位的配準(zhǔn)來(lái)配準(zhǔn)引導(dǎo)元件與患者的解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征。
[0114]引導(dǎo)元件可以在記錄期間處于用于引導(dǎo)元件的區(qū)位，或者在記錄表面數(shù)據(jù)之前，可以移除引導(dǎo)元件。
[0115]關(guān)于引導(dǎo)元件的區(qū)位相對(duì)于該表面的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)可以包括:關(guān)于引導(dǎo)元件的區(qū)位相對(duì)于表面配置記錄器的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)。
[0116]關(guān)于引導(dǎo)元件的區(qū)位相對(duì)于該表面的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)可以包括:標(biāo)識(shí)表示引導(dǎo)元件的區(qū)位的表面數(shù)據(jù)中的特征的數(shù)據(jù)或者其可以包括標(biāo)識(shí)表示參考標(biāo)記的表面數(shù)據(jù)中的特征的數(shù)據(jù)和提供引導(dǎo)元件的區(qū)位相對(duì)于參考標(biāo)記的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)。換言之，獲得關(guān)于引導(dǎo)元件的區(qū)位相對(duì)于該表面的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)可以包括:根據(jù)表面數(shù)據(jù)確定參考標(biāo)記和/或引導(dǎo)元件的區(qū)位相對(duì)于該表面的相對(duì)位置。
[0117]在某些實(shí)施例中，關(guān)于引導(dǎo)元件的區(qū)位相對(duì)于該表面的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)包括關(guān)于在記錄表面數(shù)據(jù)期間表面與承載印模元件的載體的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)，其中載體包括或者可以接納所述引導(dǎo)元件;并且其中配準(zhǔn)印模元件與引導(dǎo)元件包括使用表面數(shù)據(jù)和關(guān)于該表面與載體的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)來(lái)配準(zhǔn)印模元件與載體。
[0118]在某些實(shí)施例中，獲得關(guān)于表面與載體的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)包括根據(jù)表面數(shù)據(jù)確定載體的參考元件相對(duì)于該表面的相對(duì)位置。
[0119]在某些實(shí)施例中，引導(dǎo)元件是可配置的，并且該方法包括:
[0120]獲得手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)，手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)提供關(guān)于表示患者的解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的圖像數(shù)據(jù)中的特征的手術(shù)計(jì)劃；
[0121]使用引導(dǎo)元件的區(qū)位與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的配準(zhǔn)根據(jù)手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)確定引導(dǎo)元件的配置。
[0122]在某些實(shí)施例中，配準(zhǔn)引導(dǎo)元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征包括配準(zhǔn)關(guān)于引導(dǎo)元件的多個(gè)配置中每一個(gè)配置的數(shù)據(jù)與表示解剖特征的圖像數(shù)據(jù)中的特征。
[0123]該方法可包括:根據(jù)確定的配置來(lái)配置引導(dǎo)元件。
[0124]該方法可包括:使用引導(dǎo)元件來(lái)引導(dǎo)手術(shù)部件以與患者進(jìn)行手術(shù)互動(dòng)。
[0125]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種配準(zhǔn)引導(dǎo)元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括:
[0126]從表面配置記錄器獲得表面數(shù)據(jù)，表面數(shù)據(jù)表示印模元件的表面配置，印模元件提供手術(shù)部位的印模；
[0127]在記錄表面數(shù)據(jù)期間獲得關(guān)于表面配置記錄器與承載印模元件的載體的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)，其中載體包括或者可以接納用于引導(dǎo)手術(shù)部件的引導(dǎo)元件；
[0128]獲得患者解剖結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)；
[0129]使用表面數(shù)據(jù)和關(guān)于表面配置記錄器與載體的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)來(lái)配準(zhǔn)印模元件與載體；
[0130]使用表面數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)將印模元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征配準(zhǔn)；
[0131]使用印模元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的配準(zhǔn)和印模元件與載體的配準(zhǔn)來(lái)配準(zhǔn)弓I導(dǎo)元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征。
[0132]在實(shí)施例中，配準(zhǔn)印模元件與載體包括配準(zhǔn)表面數(shù)據(jù)與關(guān)于載體的結(jié)構(gòu)或配置的數(shù)據(jù)。
[0133]在某些實(shí)施例中，配準(zhǔn)引導(dǎo)元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征使用關(guān)于引導(dǎo)元件例如相對(duì)于載體的位置的數(shù)據(jù)。
[0134]在實(shí)施例中，配準(zhǔn)引導(dǎo)元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征包括配準(zhǔn)關(guān)于引導(dǎo)元件的結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)與表示解剖特征的圖像數(shù)據(jù)的特征。
[0135]優(yōu)選地，引導(dǎo)元件是可配置的，并且該方法包括:
[0136]獲得手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)，所述手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)提供關(guān)于表示患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的圖像數(shù)據(jù)中的特征的手術(shù)計(jì)劃；
[0137]使用引導(dǎo)元件的印模元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的配準(zhǔn)根據(jù)手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)確定引導(dǎo)元件的配置。
[0138]在某些實(shí)施例中，配準(zhǔn)引導(dǎo)元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征使用關(guān)于當(dāng)引導(dǎo)元件連接到載體時(shí)引導(dǎo)元件的相對(duì)于載體固定(當(dāng)引導(dǎo)元件聯(lián)接到載體時(shí))的那些部分相對(duì)于載體的位置的數(shù)據(jù)。
[0139]在其它實(shí)施例中，配準(zhǔn)引導(dǎo)元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征使用關(guān)于當(dāng)引導(dǎo)元件聯(lián)接到載體上時(shí)相對(duì)于載體，引導(dǎo)元件的多種配置中每一個(gè)配置的數(shù)據(jù)。
[0140]該方法可包括:根據(jù)確定的配置來(lái)配置引導(dǎo)元件。
[0141]在實(shí)施例中，根據(jù)手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)來(lái)確定引導(dǎo)元件的配置，也就是說(shuō)，從手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)得到配置以允許引導(dǎo)元件根據(jù)手術(shù)計(jì)劃來(lái)引導(dǎo)外科手術(shù)。
[0142]在某些實(shí)施例中，手術(shù)部件可以是手術(shù)工具并且引導(dǎo)元件可以包括手術(shù)工具，弓丨導(dǎo)元件被配置成引導(dǎo)手術(shù)工具以能根據(jù)手術(shù)計(jì)劃來(lái)執(zhí)行外科手術(shù)。
[0143]在實(shí)施例中，在記錄表面數(shù)據(jù)期間獲得關(guān)于表面配置記錄器與載體的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)包括:根據(jù)表面數(shù)據(jù)確定載體的參考元件相對(duì)于表面配置記錄器的表面的相對(duì)位置。
[0144]在實(shí)施例中，參考元件相對(duì)于載體總體具有已知位置，并且因此可以確定載體相對(duì)于表面配置記錄器的表面的位置。
[0145]該方法可包括:使用引導(dǎo)元件來(lái)引導(dǎo)手術(shù)部件以與患者進(jìn)行手術(shù)互動(dòng)。
[0146]在一個(gè)實(shí)施例中，外科手術(shù)螺桿或其它標(biāo)記可以使用引導(dǎo)元件附連到患者的解剖結(jié)構(gòu)上，并且該標(biāo)記將與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征配準(zhǔn)，從而允許將該標(biāo)記用作外科手術(shù)導(dǎo)航或引導(dǎo)的參考點(diǎn)。
[0147]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于配準(zhǔn)引導(dǎo)元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的配準(zhǔn)設(shè)備，該配準(zhǔn)設(shè)備包括:
[0148]接受器組件，所述接受器組件包括聯(lián)接元件以聯(lián)接到印模元件的載體上的聯(lián)接元件從而將印模元件的載體保持在預(yù)定位置;以及
[0149]表面配置記錄器，所述表面配置記錄器用于記錄由接受器組件接納的載體所承載的印模元件的表面上的配置以產(chǎn)生用于配準(zhǔn)印模元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征和載體并且因此配準(zhǔn)載體與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的表面數(shù)據(jù)。
[0150]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的套件，該套件包括:
[0151]上文所提到的設(shè)備；以及
[0152]至少一個(gè)印模元件，其是如上文所描述的可模制元件。
[0153]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的套件，該套件包括:
[0154]如上文所描述的設(shè)備；以及
[0155]用于抵靠手術(shù)部位放置以形成印模元件的可模制材料。
[0156]套件優(yōu)選地包括至少一個(gè)載體，所述載體用于附連到可模制材料上或者可模制材料的一部分上以承載可模制材料。
[0157]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種計(jì)算機(jī)程序，其在計(jì)算裝置上執(zhí)行時(shí)實(shí)施上文所描述的方法。
[0158]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于引導(dǎo)外科介入的可編程引導(dǎo)元件，該可編程引導(dǎo)元件包括:
[0159]聯(lián)接元件，所述聯(lián)接元件用于將引導(dǎo)元件聯(lián)接到印模元件的載體;以及
[0160]工具引導(dǎo)件，所述工具引導(dǎo)件選擇性地配置為多種配置中的任一種配置以引導(dǎo)工具來(lái)進(jìn)行外科介入，其中多個(gè)配置中的每一個(gè)配置將工具引導(dǎo)件設(shè)置在相對(duì)于聯(lián)接元件的不同預(yù)定位置。
[0161]引導(dǎo)元件可以包括將由工具引導(dǎo)件引導(dǎo)的手術(shù)工具。
[0162]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種方法，該方法包括:
[0163]獲得表示印模元件的表面配置的表面數(shù)據(jù)，印模元件提供手術(shù)部位的印模；
[0164]獲得患者解剖結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)；以及使用表面數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)將印模元件與患者的解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征配準(zhǔn)。
[0165]在某些實(shí)施例中，載體可以用來(lái)將印模元件暫時(shí)附連到其它手術(shù)工具上使得印模元件可以模制到例如難以到達(dá)位置的外科解剖結(jié)構(gòu)。
[0166]在某些實(shí)施例中，可模制材料可以放置于手術(shù)部位以便形成該部位的印模。然后可以將材料放置于一設(shè)備中，該設(shè)備可以掃描可模制材料的壓印表面。校準(zhǔn)該設(shè)備使其能在空間上配準(zhǔn)掃描與該設(shè)備。舉例而言，可模制材料可以附連到載體部件上并且可以通過(guò)將載體部件上的附連元件連接到該設(shè)備中的相對(duì)應(yīng)元件來(lái)將材料放置于該設(shè)備中從而使得材料處于該設(shè)備內(nèi)預(yù)先校準(zhǔn)的區(qū)位。掃描儀也可以處于該設(shè)備內(nèi)的預(yù)定校準(zhǔn)位置，允許根據(jù)該掃描確定材料相對(duì)于載體部件和因此相對(duì)于該設(shè)備的其余部分的位置。利用已知材料抵靠手術(shù)部位裝配的現(xiàn)實(shí)，被掃描的材料可以與患者的圖像數(shù)據(jù)在空間上配準(zhǔn)。決定在手術(shù)部位將如何進(jìn)行手術(shù)的手術(shù)計(jì)劃然后可以轉(zhuǎn)換為關(guān)于如何修改(例如切割)材料以形成用于引導(dǎo)外科手術(shù)的引導(dǎo)件的計(jì)劃。該設(shè)備可以用作標(biāo)記，以標(biāo)出或引導(dǎo)材料的修改(例如切割)，或者其本身可以根據(jù)修改計(jì)劃來(lái)修改材料。修改后的材料當(dāng)放回到手術(shù)部位上時(shí)將因此充當(dāng)手術(shù)引導(dǎo)件。
[0167]應(yīng)意識(shí)到如本文所討論的本發(fā)明的某些實(shí)施例可以合并為存在于固件中和/或計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)上的代碼(例如，軟件算法或程序)，這種代碼具有控制邏輯以允許在具有計(jì)算機(jī)處理器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行。這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常包括存儲(chǔ)裝置，存儲(chǔ)裝置被配置成從執(zhí)行代碼提供輸出，代碼根據(jù)執(zhí)行來(lái)配置處理器。代碼可以被布置成固件或軟件，并且可以組織為一組模塊，諸如離散代碼模塊，函數(shù)調(diào)用、程序調(diào)用或面向?qū)ο蟮木幊汰h(huán)境中的對(duì)象。如果使用模塊來(lái)實(shí)施，代碼可以包括單個(gè)模塊或彼此配合地操作的多個(gè)模塊。
[0168]先前，通過(guò)快速制造/原型制作技術(shù)生產(chǎn)的引導(dǎo)件生產(chǎn)起來(lái)耗時(shí)，制造時(shí)間和物流鏈長(zhǎng)，常常需要生產(chǎn)后加工。商業(yè)三維打印器材是昂貴的并且每個(gè)印刷引導(dǎo)件必須個(gè)別地滅菌。必須在外科手術(shù)之前生產(chǎn)引導(dǎo)件，因此一旦開始了手術(shù)，如果發(fā)現(xiàn)它們是有問(wèn)題的或者改變了操作參數(shù)，則不能修改。
[0169]相比而言，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，引導(dǎo)件可以直接從手術(shù)部位的印模在術(shù)中生產(chǎn)，從而最小化制造時(shí)間和物流鏈，排除了三維打印器材的費(fèi)用，并且允許在手術(shù)期間根據(jù)所希望的手術(shù)來(lái)制造和修改定制的引導(dǎo)件。
[0170]優(yōu)選實(shí)施例使用外科手術(shù)導(dǎo)航配準(zhǔn)技術(shù)和相關(guān)聯(lián)的設(shè)備來(lái)在術(shù)中制造定做的引導(dǎo)件以便于放置、操作或使用手術(shù)工具、植入物或配件。本文所描述的本發(fā)明的實(shí)施例可以提供具有成本效益的系統(tǒng)，其能以最短的生產(chǎn)時(shí)間來(lái)生產(chǎn)針對(duì)特定患者的手術(shù)引導(dǎo)件。定做的引導(dǎo)件可以在術(shù)中生產(chǎn)，而不需要延長(zhǎng)的設(shè)置時(shí)間、清潔或打斷外科手術(shù)工作流程。
【附圖說(shuō)明】
[0171]以下參考附圖僅以舉例說(shuō)明的方式描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中:
[0172]圖1是示出用于在肩胛骨中按計(jì)劃放置導(dǎo)絲的圖；
[0173]圖2A和圖2B分別是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的引導(dǎo)件坯料的透視圖和側(cè)視圖；
[0174]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的生產(chǎn)設(shè)備的透視圖；
[0175]圖4是用于圖3的生產(chǎn)設(shè)備的接受器組件和修改工具的透視圖；
[0176]圖5是示出了將圖2的引導(dǎo)坯料插入至圖3的生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)的分解圖；
[0177]圖6是示出使用圖2的引導(dǎo)件坯料來(lái)取得手術(shù)部位印模的示意流程圖；
[0178]圖7是用圖2的引導(dǎo)件坯料制造的引導(dǎo)件的側(cè)視圖；
[0179]圖8示出了抵靠手術(shù)部位放置的根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的引導(dǎo)件坯料；
[0180]圖9A示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的弓丨導(dǎo)件坯料；
[0181]圖9B示出了經(jīng)受變形力的圖9A的弓丨導(dǎo)件坯料；
[0182]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的引導(dǎo)件坯料的生產(chǎn)；
[0183]圖11示出了正構(gòu)建的手術(shù)計(jì)劃；
[0184]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的引導(dǎo)件坯料保持器和載體；
[0185]圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的生產(chǎn)設(shè)備；
[0186]圖14示出了圖13的生產(chǎn)設(shè)備的內(nèi)部視圖；
[0187]圖15示出了圖12的載體，其中可模制元件在肩胛骨模型上就位；
[0188]圖16示出了在圖13至圖15的生產(chǎn)設(shè)備的接受器組件中的圖12的引導(dǎo)件坯料保持器和載體；
[0189]圖17示出了圖16的布置的另一視圖；
[0190]圖18示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的載體；
[0191]圖19示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的引導(dǎo)元件；以及
[0192]圖20示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的引導(dǎo)元件。
[0193]應(yīng)當(dāng)指出的是附圖僅為示意性的并且未按比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0194]在下文中在全肩關(guān)節(jié)成形術(shù)的范圍內(nèi)描述了實(shí)施例，具體地針對(duì)用于在肩胛骨10的關(guān)節(jié)盂腔內(nèi)將假體的關(guān)節(jié)盂部件定向的方法，如圖1所示。然而，本發(fā)明的實(shí)施例也可以用于其它外科手術(shù)，例如用于人體的不同部位，包括口腔外科，或者用于不同動(dòng)物的身體，和/或利用不同的引導(dǎo)結(jié)構(gòu)，如在下文中更詳細(xì)地描述。
[0195]如在許多手術(shù)區(qū)中通常實(shí)踐的那樣，一旦獲得了術(shù)前成像數(shù)據(jù)，諸如MRI或CT掃描，外科醫(yī)生可以使用軟件計(jì)劃工具在術(shù)前以數(shù)字方式計(jì)劃將執(zhí)行的手術(shù)程序。這種軟件將產(chǎn)生用于手術(shù)的處方。出于這種描述目的，假定這種呈合適數(shù)字計(jì)劃(DP)形式的處方限定了將導(dǎo)絲12放置于肩胛骨10的關(guān)節(jié)盂腔內(nèi)。然而，如上文所提到的那樣，在其它實(shí)施例中，數(shù)字計(jì)劃可以限定將進(jìn)行的各種其它外科介入。關(guān)于表示患者的解剖特征的術(shù)前成像數(shù)據(jù)中的特征，數(shù)字計(jì)劃限定外科手術(shù)。
[0196]在全肩關(guān)節(jié)成形術(shù)中，導(dǎo)絲是常用的硬件，其鉆入到骨骼內(nèi)以限定將鉆入到關(guān)節(jié)盂內(nèi)的孔的軸線和位置從而將關(guān)節(jié)假體的關(guān)節(jié)盂部件固結(jié)就位。一旦就位，導(dǎo)絲利用管狀鉆頭鉆入并且被移除以創(chuàng)建用于植入柄的孔。以此方式，因此限定植入柄的軸線和位置。
[0197]在圖2至圖7的實(shí)施例中，設(shè)置引導(dǎo)件坯料14，其包括可修改或可模制元件16和用于承載可模制元件16的剛性載體18。
[0198]引導(dǎo)件坯料14也可以被稱作配準(zhǔn)工具，因?yàn)槿缦挛乃枋瞿菢?，其與生產(chǎn)設(shè)備和患者的解剖特征配準(zhǔn)。
[0199]如下文所描述，引導(dǎo)件坯料14在隨后在工作流程中插入于生產(chǎn)設(shè)備20(例如，在圖3中示出)內(nèi)并且由生產(chǎn)設(shè)備20調(diào)適，生產(chǎn)設(shè)備20能修改引導(dǎo)件坯料以快速形成定做引導(dǎo)件來(lái)便于放置前面提到的導(dǎo)絲12。
[0200]可模制元件16可以是暫時(shí)可模制元件，其例如由這樣的材料制成:該材料一旦被激活則最初是柔軟的并且將隨著時(shí)間最終硬化或者在催化劑或其它凝固引發(fā)劑諸如特定波長(zhǎng)的亮光的存在下或者向大氣暴露的情況下硬化。在其它實(shí)施例中，可模制元件可以是非硬化可模制材料，但是這并非優(yōu)選的，因?yàn)樵谶M(jìn)一步加工期間可能存在可模制元件不合需要地變形的風(fēng)險(xiǎn)。
[0201]如下文所描述，可模制材料容納、保持和并入于載體內(nèi)。
[0202]可以通過(guò)將可模制元件壓入于手術(shù)部位來(lái)模制該可模制元件，之后，可模制元件可以被認(rèn)為是印模元件，因?yàn)槠鋵⑻峁┦中g(shù)部位的印模。
[0203]載體18包括聯(lián)接布置，可以利用聯(lián)接布置將引導(dǎo)件坯料14聯(lián)接到生產(chǎn)設(shè)備20內(nèi)的預(yù)定位置。在圖2至圖7的實(shí)施例中，聯(lián)接布置包括呈通道22形式的引導(dǎo)件，通道22可以接納呈脊形式的相配引導(dǎo)件以便將引導(dǎo)件坯料14聯(lián)接到生產(chǎn)設(shè)備20，如下文所描述。在其它實(shí)施例中，聯(lián)接布置可以包括夾子或其它附連機(jī)構(gòu)。
[0204]在圖2至圖7的實(shí)施例中，載體18是標(biāo)準(zhǔn)化的部件，其具有可以與生產(chǎn)設(shè)備20的特征兼容的特征。通過(guò)將載體18提供為標(biāo)準(zhǔn)化部件，可以容易地確保其易于裝配于生產(chǎn)設(shè)備的接受器組件內(nèi)的已知預(yù)定位置。
[0205]載體18可以合并額外特征諸如手指支托、握持部24或者用于額外相關(guān)聯(lián)儀器的固定件。
[0206]在某些實(shí)施例中，可以提供各種無(wú)菌預(yù)先包裝的引導(dǎo)件坯料，其可與外科醫(yī)生可能面對(duì)的各種大小的手術(shù)部位兼容并且反映出各種大小的手術(shù)部位。對(duì)于圖2至圖7的實(shí)施例，將選擇用于肩置換目的的適當(dāng)大小和形狀的引導(dǎo)件坯料。在此情況下，這種引導(dǎo)件坯料大致為平均人關(guān)節(jié)盂腔形狀的引導(dǎo)件坯料。
[0207]在圖2至圖7的實(shí)施例中，生產(chǎn)設(shè)備20包括如圖3和圖4所示的以下元件:
[Ο2。8]用于創(chuàng)建對(duì)象的詳細(xì)三維表面掃描的掃描儀26。這可以例如是光學(xué)三維掃描儀。
[0209]1.能接納引導(dǎo)件坯料14的接受器組件28。
[0210]2.可操作以操縱接受器組件28(和因此接納于接受器組件中的引導(dǎo)件坯料)并且使接受器組件28的位置相對(duì)于修改工具32定向的調(diào)整機(jī)構(gòu)30。
[0211 ] 3.修改工具32，其能相對(duì)于接受器組件28 (和因此也相對(duì)于接納于接受器組件內(nèi)的引導(dǎo)件坯料)獨(dú)立地移動(dòng)并且在接納于接受器組件中時(shí)可操作以修改引導(dǎo)件坯料14。
[0212]4.控制單元34，諸如微處理器控制單元，其被設(shè)計(jì)成、合適地連接和加電使得其可以控制生產(chǎn)設(shè)備20的功能。
[0213]5.通信元件36，例如，具有無(wú)線連接能力，使得生產(chǎn)設(shè)備可以由操作者給予外部命令并且獲得數(shù)據(jù)。
[0214]然而，并不需要所有實(shí)施例具有調(diào)整機(jī)構(gòu)30;在某些實(shí)施例中，修改工具可以提供必要的相對(duì)移動(dòng)。
[0215]掃描儀26被布置成面向接受器組件28，從而能掃描接納于其中的引導(dǎo)件坯料14的印模元件16。
[0216]調(diào)整機(jī)構(gòu)被配置成操縱接受器組件28(和因此接納于接受器組件內(nèi)的引導(dǎo)件坯料)并且使接受器組件28的位置相對(duì)于掃描儀26定向從而能允許掃描儀26掃描印模元件16的整個(gè)表面和在某些實(shí)施例中掃描載體18的至少一部分。
[0217]利用掃描儀相對(duì)于至少一個(gè)參考點(diǎn)的相對(duì)位置來(lái)校準(zhǔn)控制單元34。在此實(shí)施例中，接受器組件提供參考點(diǎn)，但是參考點(diǎn)可以由生產(chǎn)設(shè)備的任何部分或所有部分來(lái)提供。在某些實(shí)施例中，接受器組件并不提供參考點(diǎn)，而是本身相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)參考點(diǎn)校準(zhǔn)。
[0218]控制單元34因此可以根據(jù)掃描儀的掃描確定接受器組件中引導(dǎo)件坯料的印模元件相對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)參考點(diǎn)的位置，從而配準(zhǔn)印模元件與生產(chǎn)設(shè)備。在圖2至圖7的實(shí)施例中，因?yàn)檩d體18是標(biāo)準(zhǔn)化部件，也就是說(shuō)，其具有預(yù)定配置，并且僅接納于接受器組件中的預(yù)定位置，整個(gè)引導(dǎo)件坯料，包括載體，有效地與生產(chǎn)設(shè)備配準(zhǔn)。
[0219]如上文所描述，控制單元34可操作以使用調(diào)整機(jī)構(gòu)30來(lái)控制接受器組件28的位置，例如以允許掃描整個(gè)印模元件?？刂茊卧慌渲贸僧?dāng)配準(zhǔn)印模元件與生產(chǎn)設(shè)備時(shí)補(bǔ)償接受器組件的這種移動(dòng)。
[0220]也利用修改工具相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)參考點(diǎn)和因此相對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備的相對(duì)位置來(lái)校準(zhǔn)控制單元。一旦印模元件與生產(chǎn)設(shè)備配準(zhǔn)，控制元件因此也可以確定修改工具相對(duì)于印模元件的位置，允許控制單元操縱修改工具和調(diào)整機(jī)構(gòu)來(lái)對(duì)引導(dǎo)件坯料做出所希望的修改。
[0221]在某些實(shí)施例中，當(dāng)例如由于修改工具的移動(dòng)或者調(diào)整機(jī)構(gòu)的操作而使在生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)的部件相對(duì)于彼此移動(dòng)時(shí)，控制單元34被配置成調(diào)整其校準(zhǔn)。
[0222]如上文所描述，修改工具可以相對(duì)于接受器組件移動(dòng)。修改工具可以移動(dòng)至與接受器組件中的引導(dǎo)件坯料接觸，從而以受控制的方式來(lái)修改引導(dǎo)件坯料。
[0223]修改工具可以例如包括CNC鉆具、切割裝置或其它修改器，取決于將對(duì)引導(dǎo)件坯料做出的修改類型。在某些實(shí)施例中，修改工具并不在結(jié)構(gòu)上修改引導(dǎo)件坯料，而是簡(jiǎn)單地標(biāo)記它。在這類實(shí)施例中，修改工具可以包括用來(lái)標(biāo)記引導(dǎo)件坯料以示出應(yīng)該在哪里做出結(jié)構(gòu)修改的標(biāo)記，并且這些結(jié)構(gòu)修改可以隨后手動(dòng)做出。生產(chǎn)設(shè)備20是密封整裝的、可再使用的單元。因此，與將觸及任何人組織的任何材料接觸的生產(chǎn)設(shè)備的任何部分必須易于處置和更換從而保持無(wú)菌性。
[0224]如上文所描述的那樣，生產(chǎn)設(shè)備包括接受器組件20，一旦引導(dǎo)件坯料14已接納如本文所述的手術(shù)部位的印模，引導(dǎo)件坯料14能附接到接受器組件20內(nèi)。在此實(shí)施例中，接受器組件20位于生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)的中央，但其它位置也是可能的。
[0225]—旦以常用方式合適地剖開了患者的解剖結(jié)構(gòu)以暴露手術(shù)部位(在此情況下為如圖1所示的關(guān)節(jié)盂腔)，引導(dǎo)件坯料用來(lái)開始引導(dǎo)過(guò)程。
[0226]當(dāng)引導(dǎo)件坯料14牢固地壓入到關(guān)節(jié)盂腔內(nèi)，允許將可變形表面模制為關(guān)節(jié)盂腔形狀并且形成關(guān)節(jié)盂腔和任何暴露邊緣的印模時(shí)，引導(dǎo)件坯料14的上文提到的可變形區(qū)域(可模制元件16)合適地激活。在圖6中可以看到這個(gè)過(guò)程。位置100示出了引導(dǎo)件坯料14壓入于手術(shù)部位內(nèi)以形成印模。如下文所解釋，優(yōu)選地，在引導(dǎo)件坯料的可模制區(qū)域與可能安全地暴露的任何骨骼解剖結(jié)構(gòu)之間可能存在盡可能多的接觸。
[0227]一旦可模制元件16凝固并且變成牢固的印模元件，被模制為關(guān)節(jié)盂形狀的、具有一體式可模制元件的引導(dǎo)件坯料可以從手術(shù)區(qū)移除并且可以開始該過(guò)程的下一階段。
[0228]為了輔助在后來(lái)重定位引導(dǎo)件坯料，可以規(guī)定或許在可模制材料凝固時(shí)將引導(dǎo)件坯料擰入或釘住而就位。
[0229]在某些實(shí)施例中可能被稱作封殼襯里的引導(dǎo)件坯料保持器38然后插入于生產(chǎn)設(shè)備的接受器組件28內(nèi)。引導(dǎo)件坯料保持器38是一次性使用的并且無(wú)菌的并且包括引導(dǎo)件坯料聯(lián)接元件40，以將引導(dǎo)件坯料聯(lián)接到引導(dǎo)件坯料保持器38內(nèi)的預(yù)定相對(duì)位置使得引導(dǎo)件坯料接納于接納區(qū)41中，而不接觸生產(chǎn)設(shè)備。在圖2至圖7的實(shí)施例中，引導(dǎo)件坯料聯(lián)接元件包括通道43，通道43包括第一脊和第二脊42以聯(lián)接到引導(dǎo)件坯料14的載體18上的第一通道和第二通道，但是其它聯(lián)接或附連機(jī)構(gòu)也可以用于其它實(shí)施例中。
[0230]引導(dǎo)件坯料保持器還包括至少一個(gè)接受器組件聯(lián)接布置，以將引導(dǎo)件坯料保持器聯(lián)接到接受器組件的保持器聯(lián)接布置內(nèi)使得引導(dǎo)件坯料保持器保持在預(yù)定相對(duì)位置，而不使引導(dǎo)件坯料接觸生產(chǎn)設(shè)備。在圖2至圖7的實(shí)施例中，至少一個(gè)接受器組件聯(lián)接布置包括第一凸緣和第二凸緣44以接納于保持器聯(lián)接布置內(nèi)，保持器聯(lián)接布置包括接受器組件的第一通道和第二通道46。
[0231]在圖2至圖7的實(shí)施例中，引導(dǎo)件坯料保持器38是標(biāo)準(zhǔn)化部件并且利用引導(dǎo)件坯料保持器38和載體18的尺寸來(lái)校準(zhǔn)控制單元34，從而當(dāng)插入于接受器組件內(nèi)時(shí)，利用載體18和保持器38相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)和因此相對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備的相對(duì)位置來(lái)校準(zhǔn)該控制單元34。
[0232]引導(dǎo)件坯料14插入于生產(chǎn)設(shè)備20的接受器組件28內(nèi)，特別地插入于引導(dǎo)件坯料保持器38內(nèi)，在引導(dǎo)件坯料保持器38不與生產(chǎn)設(shè)備組件成一體并且可從生產(chǎn)設(shè)備移除的意義上，引導(dǎo)件坯料保持器38本身與生產(chǎn)設(shè)備組件分開。
[0233]引導(dǎo)件坯料14被緊固就位于相對(duì)于接受器組件的固定預(yù)定位置，如由接受器組件和引導(dǎo)件坯料保持器的標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)造限定。換言之，當(dāng)插入于引導(dǎo)件坯料保持器內(nèi)時(shí)，引導(dǎo)件坯料的載體相對(duì)于接受器組件處于預(yù)定位置。
[0234]雖然接受器組件的表面并非無(wú)菌的，由無(wú)菌劑將引導(dǎo)件坯料保持器放置于孔口內(nèi)，使得當(dāng)其固結(jié)于生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)時(shí)，并不與生產(chǎn)設(shè)備接觸的引導(dǎo)件坯料保持器的表面保持無(wú)菌。引導(dǎo)件坯料14現(xiàn)可以插入于引導(dǎo)件坯料保持器中其相對(duì)應(yīng)的聯(lián)接元件40內(nèi)并且也保持無(wú)菌，如圖5所示。
[0235]—旦使所制備的引導(dǎo)件坯料以上述方式固結(jié)，現(xiàn)在開始包括生產(chǎn)設(shè)備、引導(dǎo)件坯料保持器和引導(dǎo)件坯料的組裝。
[0236]生產(chǎn)設(shè)備的微處理器控制單元34現(xiàn)可以無(wú)線地或者以其它方式經(jīng)由通信元件36與一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)包括數(shù)字計(jì)劃和關(guān)于特定患者的醫(yī)療成像數(shù)據(jù)諸如CT掃描數(shù)據(jù)。例如，這可以是由外科醫(yī)生用來(lái)計(jì)劃其希望執(zhí)行的程序的計(jì)算機(jī)。數(shù)字計(jì)劃或手術(shù)處方可以下載到生產(chǎn)設(shè)備的控制單元34內(nèi)。
[0237]引導(dǎo)件坯料14在接受器組件28中引導(dǎo)件坯料保持器38內(nèi)錨固就位使得印模元件16朝向生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)前面提到的3D表面掃描儀26。
[0238]三維表面掃描儀安裝于固定位置，因此，利用在表面掃描儀與包含引導(dǎo)件坯料保持器和引導(dǎo)件坯料的接受器組件的位置之間的空間關(guān)系的固有知識(shí)來(lái)對(duì)微處理器進(jìn)行編程。
[0239 ]表面掃描儀在引導(dǎo)件坯料14的印模元件16的方向上掃描，因此形成印模元件16的三維表面模型。若需要，接受器組件可以使用集成的伺服馬達(dá)或以其它方式，例如使用調(diào)整機(jī)構(gòu)30在若干軸線中操縱引導(dǎo)件坯料14來(lái)使印模元件的所有表面在最大程度上向掃描儀暴露。
[0240]因?yàn)槔脪呙鑳x與一個(gè)或多個(gè)參考點(diǎn)的相對(duì)位置來(lái)校準(zhǔn)控制單元34，控制單元34可以確定印模元件相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)參考點(diǎn)的相對(duì)位置并且因此可以協(xié)同配準(zhǔn)印模元件的三維表面形貌與生產(chǎn)設(shè)備。因?yàn)樵诖藢?shí)施例中載體18和引導(dǎo)件坯料保持器為標(biāo)準(zhǔn)化部件，控制單元34可以使印模元件與載體和與引導(dǎo)件坯料保持器配準(zhǔn)?？刂茊卧部梢耘錅?zhǔn)印模元件與生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)的接受器組件。
[0241]通過(guò)將來(lái)自掃描儀的三維數(shù)據(jù)內(nèi)插于載體、引導(dǎo)件坯料保持器和生產(chǎn)設(shè)備組件相對(duì)于三維掃描儀的預(yù)定幾何形狀旁側(cè)來(lái)便于這種協(xié)同配準(zhǔn)。如果從引導(dǎo)件坯料移除印模元件使得僅載體18保持固結(jié)于生產(chǎn)設(shè)備的引導(dǎo)件坯料保持器內(nèi)，可以進(jìn)一步解釋這個(gè)過(guò)程；這個(gè)掃描儀將產(chǎn)生與生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)的幾何形狀的其預(yù)先編程的‘知識(shí)’相同的三維數(shù)據(jù)，與組件的空間配置無(wú)關(guān)。如果現(xiàn)在添加印模元件，掃描將產(chǎn)生具有‘本體’(印模元件)的數(shù)據(jù)，模糊原本從三維掃描儀的視點(diǎn)看到的前述‘標(biāo)準(zhǔn)幾何圖’。從掃描儀表面到印模元件表面的所有點(diǎn)的距離將固有地是可計(jì)算的，因此這個(gè)數(shù)據(jù)可以用于在生產(chǎn)設(shè)備處理器內(nèi)產(chǎn)生印模元件表面相對(duì)于引導(dǎo)件坯料的載體、引導(dǎo)件坯料保持器和生產(chǎn)設(shè)備孔口組件的位置和形狀的虛擬模型；因此在空間上配準(zhǔn)所有幾何形狀。
[0242]為了在外科手術(shù)上有用，所有部件現(xiàn)在必須與由術(shù)前圖像數(shù)據(jù)限定的患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征協(xié)同配準(zhǔn)。在相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)或者生產(chǎn)設(shè)備的內(nèi)置處理器上執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序。這個(gè)程序分析印模元件的三維掃描數(shù)據(jù)并且以如下方式比較三維掃描數(shù)據(jù)與導(dǎo)入的CT掃描數(shù)據(jù)。已知大部分印模元件將是通過(guò)將印模元件壓入到手術(shù)區(qū)內(nèi)的天然骨骼解剖結(jié)構(gòu)而造成的印模;在此實(shí)施例的情況下，為關(guān)節(jié)盂腔(圖1)表面。個(gè)人的骨骼解剖結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特形狀，除此之外，磨損常常從關(guān)節(jié)表面移除大部分軟骨，骨關(guān)節(jié)炎使表面變形為在形貌上獨(dú)特的幾何形狀。在全肩關(guān)節(jié)成形術(shù)(TSA)的情況下，也移除了盂唇并且釋放了前旋轉(zhuǎn)肌，因此暴露關(guān)節(jié)盂的獨(dú)特的前緣。利用適當(dāng)普通的醫(yī)療成像軟件，能從術(shù)前成像數(shù)據(jù)僅分離出骨骼解剖結(jié)構(gòu)并且產(chǎn)生虛擬的三維模型。然后這個(gè)程序運(yùn)行匹配印模元件的掃描表面的算法，從經(jīng)處理的術(shù)前成像數(shù)據(jù)獲得相對(duì)應(yīng)的解剖結(jié)構(gòu)。有利地，患者的初始術(shù)前成像可以在外科手術(shù)開始之前進(jìn)行，可能在數(shù)天或數(shù)周之前。由手術(shù)區(qū)的骨骼解剖結(jié)構(gòu)造成的印模元件上的任何印模的某些部分將在術(shù)前成像數(shù)據(jù)上具有匹配的形貌區(qū)。算法在盡可能大的面積上標(biāo)識(shí)這些匹配部位。出于該實(shí)施例的目的，假定這個(gè)過(guò)程可以在外部輔助，例如如果操作者虛擬地“染色”或者以其它方式指示在虛擬骨骼模型上的具體區(qū)，他們將從這些具體區(qū)計(jì)劃，因?yàn)檫@些區(qū)確定形成印模元件表面的至少一部分。例如，在外科手術(shù)時(shí)，外科醫(yī)生可能利用無(wú)菌記號(hào)筆大致將印模元件的模制表面上的這些相對(duì)應(yīng)區(qū)域染色。這將輔助該算法，因?yàn)槠鋵⒋笾峦怀鲲@示應(yīng)當(dāng)彼此靠近的區(qū)域，如果想象出印模元件可以與患者解剖結(jié)構(gòu)的虛擬三維模型在一起。用來(lái)協(xié)同配準(zhǔn)表示表面配置的數(shù)據(jù)與術(shù)前成像數(shù)據(jù)的‘配準(zhǔn)’算法在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力內(nèi)并且在該領(lǐng)域中廣泛地描述。
[0243]由于可模制元件的模制程序，引導(dǎo)坯料可以僅裝配回到手術(shù)區(qū)的相同位置，在這個(gè)位置，由于其獨(dú)特的固定形貌，其首先被模制。上述算法使印模元件與其所裝配的解剖結(jié)構(gòu)的獨(dú)特區(qū)域協(xié)同配準(zhǔn)。通過(guò)上文所提到的過(guò)程，印模元件也已經(jīng)與載體、引導(dǎo)件坯料保持器和生產(chǎn)設(shè)備協(xié)同配準(zhǔn)。因此，引導(dǎo)件坯料現(xiàn)相對(duì)于患者的解剖結(jié)構(gòu)在位置上精確地限定并且在生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)。當(dāng)然，如果印模元件要放回到手術(shù)部位，印模元件或引導(dǎo)件坯料相對(duì)于患者解剖結(jié)構(gòu)的位置限定是對(duì)該位置進(jìn)行限定，而關(guān)于生產(chǎn)設(shè)備的位置限定則是對(duì)接受器組件中的位置進(jìn)行限定。換言之，引導(dǎo)件坯料的載體在空間上與印模元件的掃描表面配準(zhǔn)，但是同時(shí)，印模元件現(xiàn)與其所模制的患者解剖結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)。這個(gè)過(guò)程的結(jié)果確保了，如果此時(shí)引導(dǎo)件坯料被放回到手術(shù)區(qū)內(nèi)模制它的相同位置;軟件將‘理解’載體和印模元件相對(duì)于患者解剖結(jié)構(gòu)的空間取向和位置并且能在骨骼解剖結(jié)構(gòu)上原位產(chǎn)生引導(dǎo)件坯料的三維‘虛擬’模型，如圖6所示。
[0244]引導(dǎo)件創(chuàng)建:
[0245]在此實(shí)施例中，設(shè)置上文所描述的元件以引導(dǎo)軸線的位置和取向，軸線用來(lái)放置導(dǎo)絲12(圖1)以便于全肩置換的關(guān)節(jié)盂部件的正確定位。如先前所描述，生產(chǎn)設(shè)備也容納修改工具，在此實(shí)施例中，CNC鉆具32(圖3和圖4)，其位于接受器組件28的與三維掃描儀組件26相對(duì)的端部上。然而，CNC鉆具32可以以任何方便位置定位于生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)。這種鉆進(jìn)組件32包括:馬達(dá)50，其能向旋轉(zhuǎn)無(wú)菌鉆頭48提供動(dòng)力；以及，一旦將引導(dǎo)件坯料安裝于接受器組件28內(nèi)的引導(dǎo)件坯料保持器內(nèi)，用來(lái)使鉆進(jìn)組件相對(duì)于引導(dǎo)件坯料的位置定向的設(shè)備。
[0246]馬達(dá)組件50設(shè)有孔口，無(wú)菌鉆頭48可以裝配到孔口內(nèi)，無(wú)菌鉆頭48的直徑略大于選定的導(dǎo)絲12的直徑。鉆具例如可以設(shè)有快速釋放組件。如先前所確定的那樣，引導(dǎo)件坯料將保持無(wú)菌，因?yàn)槠鋵⒆罱K放回到手術(shù)區(qū)。因此，每次設(shè)備用于新的患者上時(shí)，在使用之前，將新的無(wú)菌鉆頭48放置于生產(chǎn)設(shè)備的鉆進(jìn)設(shè)備32內(nèi)。鉆頭48的工作軸保持無(wú)菌，因?yàn)槠鋵⒉慌c除了安裝于其上方的無(wú)菌引導(dǎo)件坯料之外的任何其它結(jié)構(gòu)接觸。
[0247]在此實(shí)施例中，鉆進(jìn)組件32能在掃描儀26平面的X和7和2軸線中平移，而調(diào)整機(jī)構(gòu)30能使用第二馬達(dá)使固結(jié)的引導(dǎo)件坯料在X和y軸線上旋轉(zhuǎn)。本文描述的用于使引導(dǎo)件坯料和修改工具移動(dòng)的方法可以替代現(xiàn)在或未來(lái)裝置諸如CNC裝置上使用的任何移動(dòng)方法。在不同實(shí)施例中，CNC鉆具32的平移移動(dòng)和接受器組件28的旋轉(zhuǎn)可以是無(wú)動(dòng)力的。作為計(jì)算機(jī)控制定位的替代，可以通過(guò)例如轉(zhuǎn)動(dòng)刻度撥盤來(lái)控制移動(dòng)，從而將特定軸線定位和鎖定于計(jì)算機(jī)規(guī)定的特定位置。外科醫(yī)生可能用來(lái)鉆入到關(guān)節(jié)盂腔以便于關(guān)節(jié)盂部件導(dǎo)絲的放置的軸線和位置在先前由外科醫(yī)生在術(shù)前數(shù)字手術(shù)處方或數(shù)字計(jì)劃中規(guī)定。
[0248]控制單元34被配置成在手術(shù)部位使用印模元件與解剖特征的協(xié)同配準(zhǔn)來(lái)將數(shù)字計(jì)劃轉(zhuǎn)換為用于印模元件的計(jì)劃。有效地，在手術(shù)部位，使印模元件與解剖特征協(xié)同配準(zhǔn)允許在手術(shù)部位的印模元件和解剖特征和因此數(shù)字計(jì)劃在相同的參考框架中表達(dá)，如同印模元件在手術(shù)部位就位，并且因此允許將數(shù)字計(jì)劃轉(zhuǎn)換為用于印模元件的計(jì)劃。用于印模元件的計(jì)劃指示可以如何修改印模元件來(lái)形成符合數(shù)字計(jì)劃的引導(dǎo)件，使得當(dāng)引導(dǎo)件放回到取得原始印模的手術(shù)部位時(shí)，引導(dǎo)件可以根據(jù)數(shù)字計(jì)劃來(lái)引導(dǎo)外科手術(shù)。例如，在圖2至圖7的實(shí)施例中，用于印模元件的計(jì)劃是穿過(guò)印模元件以容納導(dǎo)絲12的孔52的計(jì)劃，如圖7所不O
[0249]控制單元也被配置成將用于印模元件的計(jì)劃轉(zhuǎn)換為修改指令，修改指令是用于調(diào)整機(jī)構(gòu)30和修改工具32的指令以便根據(jù)用于印模元件的計(jì)劃來(lái)修改引導(dǎo)件坯料?？刂茊卧慌渲贸墒褂糜∧Ｔ鄬?duì)于生產(chǎn)設(shè)備的配準(zhǔn)將用于印模元件的計(jì)劃轉(zhuǎn)換為修改指令。控制單元可以在生產(chǎn)設(shè)備的相同參考框架中表達(dá)印模元件，和因此用于印模元件的計(jì)劃，并且因此能確定如何操作生產(chǎn)設(shè)備來(lái)遵循計(jì)劃的修改指令。
[0250]修改指令向生產(chǎn)設(shè)備提供控制指令以操作鉆進(jìn)設(shè)備并且操縱引導(dǎo)件坯料相對(duì)于鉆進(jìn)設(shè)備的位置使得引導(dǎo)孔可以鉆穿引導(dǎo)件坯料，其滿足了在手術(shù)處方中規(guī)定的位置和軸向約束。前文提到的配準(zhǔn)步驟確保了所鉆出的孔在位置上和在軸向等效于來(lái)自術(shù)后計(jì)劃的虛擬導(dǎo)絲相對(duì)于關(guān)節(jié)盂的位置。一旦控制單元確定了修改和/或控制指令，其根據(jù)那些指令來(lái)操作生產(chǎn)設(shè)備以修改保持于接受器組件中的引導(dǎo)件坯料。該引導(dǎo)件坯料現(xiàn)在成為引導(dǎo)件并且可從生產(chǎn)設(shè)備腔內(nèi)的引導(dǎo)件坯料保持器移除并且放回到關(guān)節(jié)盂內(nèi)由現(xiàn)在為固體的印模元件所限定的其固定位置處。若需要，引導(dǎo)件可以利用某些輔助銷而固定就位，替代地，可以由外科醫(yī)生或助手施加壓力來(lái)將其保持就位。外科醫(yī)生現(xiàn)使導(dǎo)絲12穿過(guò)在引導(dǎo)件中創(chuàng)建的孔鉆進(jìn)，如在圖7中所示，已知導(dǎo)絲將傳遞到關(guān)節(jié)盂表面內(nèi)的位置和取向?qū)⑴c先前規(guī)定的術(shù)前虛擬計(jì)劃相同?？梢酝ㄟ^(guò)在先前插入合適的套筒穿過(guò)先前制備的孔來(lái)便于導(dǎo)絲或外科手術(shù)鉆具整潔地通過(guò)。在鉆進(jìn)程序后留下的任何碎肩可以在使用之前洗掉，替代地，CNC鉆具設(shè)備可以設(shè)有抽吸或洗滌器系統(tǒng)，其能確保并無(wú)碎肩留在鉆進(jìn)部位。
[0251]—旦完成了導(dǎo)絲插入過(guò)程，鉆具可以從固定的導(dǎo)絲的端部移除并且引導(dǎo)件14可以滑離該絲，留下導(dǎo)絲12就位，滿足外科醫(yī)生先前在手術(shù)處方中列出的預(yù)定的位置約束。在這個(gè)接合部，手術(shù)現(xiàn)可以正常繼續(xù)，已知關(guān)節(jié)盂部件將固結(jié)到由導(dǎo)絲12限定的可能最佳取向。
[0252]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的引導(dǎo)件坯料保持器1038和載體1018。
[0253]可以看出，在此實(shí)施例中，載體1018包括平臺(tái)1019，平臺(tái)1019在此實(shí)施例中包括窄區(qū)域1020和寬區(qū)域1021，其中平臺(tái)1019的側(cè)部從寬區(qū)域1021向窄區(qū)域1020逐漸減小，平臺(tái)1019具有倒圓邊緣。
[0254]平臺(tái)1019包括多個(gè)銷釘以接納載體1018并且將載體1018聯(lián)接到可模制材料。
[0255]載體1018包括在窄區(qū)域1020的區(qū)域中在與銷釘1022相對(duì)的表面上安裝到平臺(tái)1019上的第一腳1023和在寬區(qū)域1021的區(qū)域中在與銷釘1022相對(duì)的平臺(tái)1019的表面上的第二腳1024和第三腳1025。
[0256]第一腳、第二腳和第三腳安裝到從平臺(tái)下垂的腿上。第一腳1023包括捕獲元件，捕獲元件包括由壁1026聯(lián)結(jié)的第一突起和第二突起，壁1026僅部分地沿著突起延伸，使得突起在其部分長(zhǎng)度由壁1026聯(lián)結(jié)，并且在其部分長(zhǎng)度在它們之間具有間隙。
[0257]引導(dǎo)件坯料保持器1038包括周邊壁1039，周邊壁1039沿著側(cè)壁基本上筆直延伸并且包括彎曲前壁1040，但是具有開放的背部、頂部和底部。唇緣1041從周邊壁1039的基部向外延伸。
[0258]第一固持元件1042附連到鄰近前壁1040的周邊壁上。第一固持元件1042包括凹部1043，載體1018的第一腳1023的第一突起和第二突起可以放置于凹部1043內(nèi)并且當(dāng)載體1018的腳1023在凹部1043中時(shí)阻礙元件1044鄰近凹部1043布置以阻礙載體1018的壁1026。凹部1043由壁定界。這個(gè)壁具有朝向阻礙元件1044的開口。
[0259]引導(dǎo)件坯料保持器1038還包括第一腳支托和第二腳支托1045，第一腳支托和第二腳支托1045安置成使得當(dāng)載體1018的第一腳1023與固持元件1042聯(lián)接時(shí)，載體1018的第二腳1024和第三腳1025可以擱靠在它們上。第一腳支托和第二腳支托1045鄰近引導(dǎo)件坯料保持器1038的開口后端定位。
[0260]當(dāng)載體1018插入于引導(dǎo)件坯料保持器1038內(nèi)時(shí)，第一腳1023放置于固持元件1042內(nèi)使得第一突起和第二突起定位于凹部1043中并且由凹部的壁在三側(cè)保持在其中。由于阻礙元件1044導(dǎo)致的壁1026的移動(dòng)受阻而防止載體1018經(jīng)由凹部中的開口離開凹部1043。
[0261]載體1018的第二腳和第三腳擱靠在腳支托1045上。載體然后保持在引導(dǎo)件坯料保持器中的接納區(qū)1050內(nèi)，受到周邊壁1039保護(hù)。
[0262]當(dāng)放置于生產(chǎn)設(shè)備1020內(nèi)時(shí)，諸如圖13中所示，引導(dǎo)件坯料保持器1038的唇緣1041在預(yù)定位置與生產(chǎn)設(shè)備的接受器組件1028中的通道聯(lián)接，而不使載體接觸生產(chǎn)設(shè)備。
[0263]圖14示出了在生產(chǎn)設(shè)備1020中的修改工具1032。
[0264]圖12的實(shí)施例是特別有利的，因?yàn)榭梢杂靡恢皇謱⑤d體夾到引導(dǎo)件坯料保持器內(nèi)。
[0265]本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到本文所描述的任何或全部處理或軟件，諸如元件配準(zhǔn)，和修改指令的計(jì)算，可以由控制單元34本身來(lái)執(zhí)行，或者可以由外部計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行。
[0266]上文所描述的實(shí)施例提供在TSA手術(shù)期間具體地用于將導(dǎo)絲放置于關(guān)節(jié)盂腔內(nèi)的方法。
[0267]其它實(shí)施例可以用于其它外科手術(shù)。上面提到的引導(dǎo)件的實(shí)施例可以生產(chǎn)為使得它們被具體地設(shè)計(jì)用于特定手術(shù)。一示例可以是引導(dǎo)件，其被設(shè)計(jì)成便于全髖關(guān)節(jié)成形術(shù)中的髖臼部件的定位和定向，如圖8所示。在此實(shí)施例中，引導(dǎo)件14’的印模元件16’被生產(chǎn)為使得其為球莖狀的，在結(jié)構(gòu)上類似于股骨頭的形狀，從而支承可模制材料，并且最小化所需材料量。
[0268]可以提供一系列無(wú)菌預(yù)先包裝的引導(dǎo)件坯料，其反映了可能呈現(xiàn)的各種大小的髖臼。
[0269]—旦激活了可模制元件16’，引導(dǎo)件坯料可以被壓入到髖臼60內(nèi)，確保了可模制元件16’符合術(shù)中暴露的骨骼的獨(dú)特形貌。一旦以此方式修改了可模制元件16’，該過(guò)程可以以在先前實(shí)施例中所描述的方式繼續(xù)從而生產(chǎn)引導(dǎo)件。
[0270]生產(chǎn)設(shè)備可以被設(shè)計(jì)成使得其將容納不同類型的引導(dǎo)件坯料，這些不同類型的引導(dǎo)件坯料反映了它們可能用于的不同類型的手術(shù)。在可行的情況下，所有引導(dǎo)件坯料必須具有相同的標(biāo)準(zhǔn)化載體?？赡Ｖ圃某跏荚O(shè)計(jì)和大小不同以便適應(yīng)不同的應(yīng)用。
[0271]嵌入式RFID標(biāo)簽、條或QR代碼可以向軟件標(biāo)識(shí)患者和手術(shù)的各個(gè)方面，諸如患者名稱、手術(shù)側(cè)、數(shù)字計(jì)劃和部件大小。
[0272]下文描述了用于引導(dǎo)件坯料的可模制元件的一種設(shè)計(jì)，但是在其它實(shí)施例中也可以使用其它設(shè)計(jì)和材料?？赡Ｖ圃?個(gè)組成零件并且在圖9A中示出。將與患者解剖結(jié)構(gòu)接觸的外層62包括低溫?zé)崴苄运芰?。在外?2緊鄰下方的層64由永久可變形材料形成，具有適合于向最外熱塑性層62提供機(jī)械支承的堅(jiān)固性。這種材料預(yù)先形成為一定配置使得其可以適合引導(dǎo)件被設(shè)計(jì)成模制的解剖區(qū)的總體形狀。這決定了尚未形成的熱塑性層62的總體形狀。可模制元件16安裝于引導(dǎo)件坯料14的載體18上。
[0273]為了激活引導(dǎo)件坯料14，紅外熱容器可以設(shè)置為與生產(chǎn)設(shè)備相關(guān)聯(lián)或者設(shè)置為生產(chǎn)設(shè)備的部分。選定的引導(dǎo)件坯料可以放置于前面提到的容器中并且將熱塑性表面加熱到其轉(zhuǎn)變溫度。此時(shí)，生產(chǎn)設(shè)備可以本身在較短時(shí)間設(shè)置成接納經(jīng)模制的引導(dǎo)件坯料，例如，通過(guò)從內(nèi)部的庫(kù)選擇對(duì)所制備的引導(dǎo)件坯料進(jìn)行即將來(lái)臨的修改所需要的正確的工具。被選擇用于外層62的熱塑性塑料具有低于組織損傷閾值溫度的轉(zhuǎn)變溫度。一旦充分加熱，弓丨導(dǎo)件坯料由載體保持并且可模制元件被壓到相關(guān)解剖區(qū)上，因此允許由可變形材料層64在下方支承的熱塑性層62在再次變成固體之前呈現(xiàn)下方解剖結(jié)構(gòu)的形狀，如圖9B所示。
[0274]在另一實(shí)施例中，可模制元件16〃和載體18〃作為單獨(dú)實(shí)體開始該過(guò)程，如圖10所示。無(wú)菌的生物相容性快速凝固聚合物70設(shè)置于無(wú)菌注射器72中。載體18〃具有如上文所描述的特征22，允許它向前文提到的引導(dǎo)件坯料保持器內(nèi)開槽并且在其反表面上，其具有倒鉤構(gòu)件74，如果構(gòu)件被壓入到快速凝固聚合物70內(nèi)，倒鉤構(gòu)件74生成粘合力。外科醫(yī)生將聚合物70注射到剖開的關(guān)節(jié)或骨骼解剖結(jié)構(gòu)的表面上并且可以使之大致成形為球狀本體。然后在其凝固變硬時(shí)，將無(wú)菌載體18"壓入到球狀本體內(nèi)，使得載體18"的倒鉤表面將最終牢固地保持在聚合物本體中使得球狀本體形成可模制元件16"。載體的引導(dǎo)件坯料保持器接口表面保持暴露。以此方式，一旦完全凝固，可以從手術(shù)區(qū)移除這個(gè)引導(dǎo)件坯料并且將包括已經(jīng)模制到選定骨骼解剖結(jié)構(gòu)的形貌上的固體聚合物本體和相對(duì)于模制表面幾何固定就位的載體。從這點(diǎn)，該過(guò)程現(xiàn)可以以與先前所描述的方式相同的方式繼續(xù)。
[0275]在另一實(shí)施例中，引導(dǎo)件坯料可以僅包括可模制材料的本體，而沒有任何類型的載體。在此實(shí)施例中，可模制材料是無(wú)菌的并且能‘凝固，以變得硬化。無(wú)菌引導(dǎo)件坯料保持器例如設(shè)有銷釘鉸接構(gòu)件使得可模制材料的現(xiàn)凝固的本體能牢固地緊固到引導(dǎo)件坯料保持器內(nèi)。由于在此情況下沒有載體，本體固結(jié)到引導(dǎo)件坯料保持器內(nèi)使得其模制面在掃描儀的視野中。本體現(xiàn)在相對(duì)于引導(dǎo)件坯料保持器固定，引導(dǎo)件坯料保持器本身相對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備的其它部分在幾何上固定。掃描儀現(xiàn)掃描該本體的表面，因此使該本體在幾何上與術(shù)前CT掃描和生產(chǎn)設(shè)備配準(zhǔn)。本體現(xiàn)在可以以上文所描述的方式修改并且放回到患者內(nèi)以充當(dāng)引導(dǎo)件。
[0276]引導(dǎo)件坯料可以被修改成使得其能引導(dǎo)大量不同的外科手術(shù)過(guò)程。修改可以包括用于如上文所描述的導(dǎo)絲的孔，但是可以包括其它引導(dǎo)或?qū)Ш浇Y(jié)構(gòu)。選項(xiàng)可以包括槽鋸(slots)以在諸如全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)中切割骨骼的凹槽或塊段或者以規(guī)定在TSA手術(shù)中移除近端肱骨頭的角度和位置。
[0277]在圖18和圖19中示出了另一實(shí)施例。圖18示出了在許多方面對(duì)應(yīng)于在圖2至圖7的方面所描述的引導(dǎo)件坯料2014。載體2018包括聯(lián)接布置，聯(lián)接布置包括呈通道2022形式的弓丨導(dǎo)件，與在圖2至圖7的實(shí)施例的方面中所描述的通道相似。在此實(shí)施例中，通道2022設(shè)置于第一軌和第二軌2023上，第一軌和第二軌2023突出于載體2018的表面。
[0278]然而，通道2022以與上文所描述的通道22基本上相同的方式工作。
[0279]載體2018具有預(yù)定配置并且是剛性的，從而在模制可模制元件和掃描期間維持預(yù)定配置。
[0280]在此實(shí)施例中，載體2018包括呈自載體2018的T形側(cè)向突出部形式的參考元件或基準(zhǔn)標(biāo)記2100。如同其它實(shí)施例，在此實(shí)施例中，載體2018被布置成與將被掃描的可模制元件2016的表面相對(duì)?；鶞?zhǔn)元件2100被配置成在側(cè)向突出超過(guò)可模制元件2016使得與載體2018相對(duì)的可模制元件的表面的掃描將包括對(duì)基準(zhǔn)元件2100的掃描。已知基準(zhǔn)元件相對(duì)于載體的本體2015的配置和位置，載體2018總體上相對(duì)于可模制元件2016的位置可以從基準(zhǔn)元件2100的掃描中的相對(duì)位置獲得。
[0281]在此實(shí)施例中，載體2018包括引導(dǎo)元件聯(lián)接布置，引導(dǎo)元件聯(lián)接布置用于將載體2018聯(lián)接到引導(dǎo)元件。在此實(shí)施例中，引導(dǎo)元件是無(wú)菌的可編程的工具2200，如在圖19中所示。然而，在其它實(shí)施例中，引導(dǎo)元件可以是用于引導(dǎo)手術(shù)部件與患者相互作用的任何元件。
[0282]在此實(shí)施例中，引導(dǎo)元件聯(lián)接布置包括用于接納引導(dǎo)元件2200的相應(yīng)腳2202的多個(gè)凹部2102。在此實(shí)施例中，存在用于引導(dǎo)元件的四個(gè)腳的四個(gè)凹部，因?yàn)檫@提供穩(wěn)定聯(lián)接。然而，在其它實(shí)施例中可以包括不同數(shù)量。
[0283]凹部2012中每一個(gè)包括對(duì)準(zhǔn)塊2014，其接納于相應(yīng)引導(dǎo)元件腳的對(duì)準(zhǔn)凹部2204中以便維持引導(dǎo)元件或者至少相對(duì)于腳2202固定的引導(dǎo)元件的那些部分處于相對(duì)于載體2018的所希望的預(yù)定位置。如下文所描述，引導(dǎo)元件的某些部件例如可以移動(dòng)從而允許將引導(dǎo)元件放置于多種不同配置之一中。
[0284]如圖19所示，引導(dǎo)元件2200包括四個(gè)腳2202以與載體2018上的四個(gè)凹部2102聯(lián)接。腳2022中每一個(gè)聯(lián)接到腿2206，腿2206從引導(dǎo)元件2200的本體2208下垂。在此實(shí)施例中，本體和腳相對(duì)于彼此固定。引導(dǎo)元件的本體包括工具引導(dǎo)件2210，工具引導(dǎo)件2210可以定位于多種配置中的任一配置。換言之，其是可編程的。在此實(shí)施例中，工具引導(dǎo)件2210是鉆具引導(dǎo)管，其穿過(guò)引導(dǎo)元件2200的本體2208。然而，在其它實(shí)施例中，工具引導(dǎo)件2210可以是用于不同類型的工具的引導(dǎo)件，例如，可以包括可配置的槽，切割工具可以通過(guò)可配置的槽操作。
[0285]在此實(shí)施例中，引導(dǎo)元件2200包括第一撥盤和第二撥盤2212以將工具引導(dǎo)件2210在兩個(gè)彼此垂直的軸線中定向從而將工具引導(dǎo)件2210定位于多個(gè)可能配置中的所希望的配置。這些撥盤2212被設(shè)計(jì)成可以由外科醫(yī)生用手來(lái)調(diào)整。然而，在其它實(shí)施例中，工具引導(dǎo)件2210可以是可自動(dòng)重新配置的。
[0286]在某些實(shí)施例中，引導(dǎo)元件2200可以包括將由工具引導(dǎo)件2210引導(dǎo)的手術(shù)工具并且在其它實(shí)施例中，工具引導(dǎo)件2210可以用于引導(dǎo)單獨(dú)工具。
[0287]在操作中，可模制元件2016變成印模元件，以如上文所描述的相同方式來(lái)提供手術(shù)部位的印模。由軟件掃描印模元件并且使印模元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征配準(zhǔn)，同樣如上文所描述。然而，在此實(shí)施例中，由于引導(dǎo)元件2200，不需要修改印模元件和載體來(lái)形成手術(shù)引導(dǎo)件。在此實(shí)施例中，在對(duì)印模元件2016的掃描中，使用基準(zhǔn)元件2100的存在，使印模元件2016與載體2018配準(zhǔn)。如上文所描述，從掃描中基準(zhǔn)元件2100的位置，能確定整個(gè)載體2018相對(duì)于掃描的位置，并且載體2018總體上可以與印模元件2016配準(zhǔn)。因此，在此實(shí)施例中不需要將載體夾到生產(chǎn)或配準(zhǔn)設(shè)備上，因?yàn)榕錅?zhǔn)總是從一個(gè)掃描執(zhí)行。外科醫(yī)生或者外科醫(yī)生的助手簡(jiǎn)單地需要掃描印模元件與基準(zhǔn)元件，例如利用手持三維光學(xué)掃描儀。
[0288]在電子水準(zhǔn)儀上，發(fā)生的情況是表示載體2018配置的數(shù)據(jù)與來(lái)自掃描的表示印模元件2016的表面配置的表面數(shù)據(jù)配準(zhǔn)。
[0289]一旦載體2018與印模元件2016配準(zhǔn)，引導(dǎo)元件2200可以與印模元件2016配準(zhǔn)。換言之，表示引導(dǎo)元件結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)可以與表示印模元件2016表面配置的表面數(shù)據(jù)配準(zhǔn)。表示引導(dǎo)元件結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)可以包括表示載體2018相對(duì)于在聯(lián)接之后相對(duì)于載體固定的引導(dǎo)元件2200的那些部分的預(yù)定配置的數(shù)據(jù)和表示引導(dǎo)元件的可重新配置部分的可配置性的數(shù)據(jù)。在其它實(shí)施例中，表示引導(dǎo)元件的結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)可以包括表示在聯(lián)接之后引導(dǎo)元件相對(duì)于載體的可能配置中每一個(gè)配置的數(shù)據(jù)?？梢允褂幂d體2018與印模元件2016的配準(zhǔn)來(lái)將表示引導(dǎo)元件的結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)與表面數(shù)據(jù)配準(zhǔn)。
[0290]然后可以使引導(dǎo)元件2200與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征配準(zhǔn)。換言之，表示引導(dǎo)元件2200的結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)可以與例如來(lái)自術(shù)前成像數(shù)據(jù)的表示患者解剖結(jié)構(gòu)的特征的圖像數(shù)據(jù)的特征配準(zhǔn)。這可以使用引導(dǎo)元件2200與印模元件2016的配準(zhǔn)和印模元件2016與患者的解剖特征的配準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行。
[0291]使引導(dǎo)元件2200與患者的解剖特征配準(zhǔn)，軟件確定工具引導(dǎo)件2210的所希望的配置從而引導(dǎo)工具形成與患者的手術(shù)互動(dòng)，這種手術(shù)互動(dòng)根據(jù)手術(shù)計(jì)劃進(jìn)行。
[0292]在此實(shí)施例中，可編程工具的本體2208與載體2018固有地配準(zhǔn)，因?yàn)槠鋬H能以一種方式夾住。印模元件2016以上文所討論的方式與患者解剖結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)。然后使用基準(zhǔn)標(biāo)記來(lái)將印模元件與載體元件2018配準(zhǔn)。由于印模元件2016與可編程工具的本體2208都與載體2018配準(zhǔn)，印模元件2016現(xiàn)在固有地與可編程工具的本體2208配準(zhǔn)。如上文所討論，一旦執(zhí)行了解剖配準(zhǔn)，數(shù)字計(jì)劃現(xiàn)可以在印模元件2016和載體2018的參考框架中表達(dá)，并且如先前那樣，可以用來(lái)創(chuàng)建修改計(jì)劃。在此實(shí)施例中，可編程工具本體2208相對(duì)于印模元件和載體配準(zhǔn)使得數(shù)字計(jì)劃現(xiàn)在可以在與可編程工具本體2208相同的參考框架中表達(dá)。利用工具引導(dǎo)件2210相對(duì)于工具本體2208的動(dòng)態(tài)的固有‘知識(shí)’對(duì)計(jì)算機(jī)軟件重新進(jìn)行編程，由編程撥盤2212來(lái)便于這種編程，因此，軟件現(xiàn)在可以計(jì)算適當(dāng)配置或轉(zhuǎn)換使得工具引導(dǎo)件2210軸線和位置與數(shù)字計(jì)劃的軸線和軸線位置相同。應(yīng)當(dāng)指出的是這個(gè)軸線也可以關(guān)于印模元件或載體2018來(lái)描述，因?yàn)橐坏﹫?zhí)行了解剖配準(zhǔn)，描述數(shù)字計(jì)劃相對(duì)于患者解剖結(jié)構(gòu)的幾何的坐標(biāo)也可以關(guān)于印模元件和載體來(lái)展開描述。
[0293]軟件現(xiàn)將這種配置或轉(zhuǎn)換變成可編程工具控制撥盤2212必須旋轉(zhuǎn)的所需數(shù)值使得工具引導(dǎo)件2210匹配真實(shí)世界中適當(dāng)鉆進(jìn)軸線的軸線和放置。外科醫(yī)生或者助手現(xiàn)在可以旋轉(zhuǎn)撥盤到適當(dāng)值，確保可編程工具夾到載體2018上適當(dāng)?shù)陌疾?102中，并且鉆穿工具引導(dǎo)件2210到患者解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)(在此實(shí)施例中，穿過(guò)載體和印模元件)，因此將導(dǎo)絲或銷放置于如由計(jì)劃限定的相同幾何配置。
[0294]因此，此實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn):其并不需要生產(chǎn)設(shè)備，并且不需要直接修改印模元件，而是可以使用標(biāo)準(zhǔn)化編程工具并且使用簡(jiǎn)單的手持掃描儀來(lái)使所有部件一起配準(zhǔn)。
[0295]圖18和圖19的實(shí)施例可以設(shè)置為沒有基準(zhǔn)元件2100，并且可以在配準(zhǔn)設(shè)備中執(zhí)行配準(zhǔn)，配準(zhǔn)設(shè)備在許多方面對(duì)應(yīng)于如上文所描述的生產(chǎn)設(shè)備;然而，在此實(shí)施例中，生產(chǎn)設(shè)備并不需要修改工具。
[0296]在實(shí)施例中，引導(dǎo)元件2200可以是載體2018的整體部分。而且，引導(dǎo)元件并不需要是可編程的，而是可以設(shè)置于相對(duì)于載體2018的預(yù)定固定區(qū)位從而允許參考標(biāo)記附連到患者解剖結(jié)構(gòu)上以用于引導(dǎo)或?qū)Ш搅硪煌饪剖中g(shù)。例如，在圖8中，載體可以包括在臂84中的孔80或者其它延伸構(gòu)件以放置和配準(zhǔn)引導(dǎo)銷或螺桿82，引導(dǎo)銷或螺桿82可以本身將其外科手術(shù)器材定向。載體14’以上文所描述的方式與患者的解剖特征配準(zhǔn)。由于孔80和臂84相對(duì)于載體的本體處于預(yù)定位置，它們因此也與患者的解剖特征配準(zhǔn)。在載體80中的標(biāo)準(zhǔn)孔限定螺桿或銷的軸向位置并且相關(guān)聯(lián)的帶凸緣的螺桿驅(qū)動(dòng)器86可以驅(qū)動(dòng)螺桿進(jìn)入到骨骼內(nèi)直到凸緣88接觸引導(dǎo)孔80的頂部，因此限制螺桿或銷可以被驅(qū)動(dòng)到孔內(nèi)的距離。一旦這些引導(dǎo)銷82就位，單獨(dú)的設(shè)備可以放置于銷上使得其也將與患者的解剖結(jié)構(gòu)固有地配準(zhǔn)并且可以丟棄原始的引導(dǎo)件。這個(gè)過(guò)程允許在仍可使用術(shù)中引導(dǎo)件時(shí)完全暴露關(guān)節(jié)表面，因?yàn)閿Q入到附近骨骼內(nèi)的固定構(gòu)件將與患者解剖結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)。以此方式，標(biāo)準(zhǔn)化手術(shù)引導(dǎo)件可以以針對(duì)特定患者的方式定位，從而例如在膝關(guān)節(jié)置換程序中允許標(biāo)準(zhǔn)化切割或孔的精確放置。
[0297]圖20示出了這種單獨(dú)設(shè)備的示例，這種單獨(dú)設(shè)備可以放置于銷上使得其將固有地配準(zhǔn)患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征。
[0298]圖20示出了包括銷套筒3002和工具引導(dǎo)件3004的可編程引導(dǎo)元件3000。工具引導(dǎo)件3004可以定位于相對(duì)于銷套筒3002的多個(gè)位置中的任一個(gè)位置。在此實(shí)施例中，工具引導(dǎo)件3004是鉆進(jìn)引導(dǎo)件，然而，在其它實(shí)施例中，可以設(shè)置其它工具引導(dǎo)件。
[0299]在此實(shí)施例中，工具引導(dǎo)件3004安裝于柄上，柄由棘齒狀樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3006聯(lián)接到銷套筒3002上，棘齒狀樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3006允許柄3005相對(duì)于樞軸3006定位于多個(gè)角度中的任何角度。在此實(shí)施例中，棘齒狀樞軸3006包括標(biāo)記有位置諸如角度的撥盤3008使得外科醫(yī)生可以將柄3005定位于所希望的角度。
[0300]棘齒狀樞軸3006并非在每個(gè)實(shí)施例中需要為棘齒狀的，而是其設(shè)有用來(lái)保持柄在所希望的位置的器件。
[0301]此外，銷套筒3002包括第一和第二可相互扭轉(zhuǎn)的部件和標(biāo)記以示出扭轉(zhuǎn)的程度。因此，在此實(shí)施例中，通過(guò)適當(dāng)?shù)嘏まD(zhuǎn)銷套筒和柄的移動(dòng)，工具引導(dǎo)件3004可以放置于多種不同配置中，每個(gè)配置提供相對(duì)于銷套筒中的銷處于不同位置的工具引導(dǎo)件。
[0302]銷套筒3002包括用來(lái)接納銷諸如圖20所示的銷3012的內(nèi)部通路3010。在此實(shí)施例中，通路3010和銷3012可以是不對(duì)稱的使得銷套筒3012將僅以一個(gè)取向裝配于銷3012上，從而確保了引導(dǎo)元件3000以已知預(yù)定方式定位于銷3012上。在此實(shí)施例中，這由包括凸緣3014的銷3012和包括用于接納凸緣3014的相應(yīng)的通道3016的通路3010來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，在另一實(shí)施例中，載體可以被設(shè)計(jì)成類似于圖8的描繪，然而，其將引導(dǎo)2個(gè)平面銷的放置。以此方式，無(wú)需使用帶凸緣的銷，因?yàn)榫哂?個(gè)銷套筒的可編程的對(duì)象可以使用并且在兩個(gè)銷上滑動(dòng)，因此在位置上和在軸向上鎖定本體。
[0303]在使用中，一旦圖8的載體和印模元件用來(lái)相對(duì)于患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征以已知的位置和配置來(lái)定位銷諸如銷3012，引導(dǎo)元件3000的銷套筒3002定位于銷3012上。由于引導(dǎo)元件3000的預(yù)定結(jié)構(gòu)和可調(diào)整性，或者引導(dǎo)元件3000的預(yù)先校準(zhǔn)的可能配置，引導(dǎo)元件3000因此能使用銷3012與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的配準(zhǔn)來(lái)配準(zhǔn)患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征。引導(dǎo)元件3000因此可以在與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征相同的參考框架和因此與手術(shù)計(jì)劃相同的參考框架中表達(dá)。因此可以確定引導(dǎo)元件3000的所希望的配置，也就是說(shuō)工具引導(dǎo)件3004的所希望的位置，或者在此實(shí)施例中，棘齒狀樞軸和可彼此扭轉(zhuǎn)的部件的所希望的設(shè)置以便允許根據(jù)手術(shù)計(jì)劃來(lái)與患者進(jìn)行手術(shù)互動(dòng)。
[0304]軟件輸出所希望的配置，遵循允許將(多個(gè))銷放置于患者解剖結(jié)構(gòu)上的已知區(qū)位的印模元件和載體14’的解剖配準(zhǔn)。軟件將知道這些銷的區(qū)位，因此能輸出工具3000的正確配置使得能由外科手術(shù)人員來(lái)修改并且以已知方式放置于銷上。工具引導(dǎo)元件3004現(xiàn)在可以根據(jù)手術(shù)計(jì)劃以已知方式鉆穿，進(jìn)入患者解剖結(jié)構(gòu)。
[0305]提供了本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中可編程的工具可以僅使用印模元件與患者解剖結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)，而無(wú)需任何類型的載體。如上文所描述基于患者成像數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建數(shù)字或手術(shù)計(jì)劃。在手術(shù)室中，暴露手術(shù)部位并且外科醫(yī)生可以將引導(dǎo)銷或螺桿放置于其選擇的區(qū)位，諸如在圖20中所描繪的銷3012，其具有已知的定向因素，諸如凸緣3014。
[0306]替代地，外科醫(yī)生可以使用單獨(dú)工具來(lái)將兩個(gè)平行銷放置于這個(gè)配置，使得可編程工具3010的標(biāo)準(zhǔn)件可以在頂部滑動(dòng)，因此確保了已知的平面取向。
[0307]這些銷現(xiàn)必須與患者解剖結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)使得可編程的工具可以進(jìn)行適當(dāng)修改并且固結(jié)到銷上使得其工具引導(dǎo)特征3004根據(jù)手術(shù)計(jì)劃正確地定位。
[0308]一旦放置了(多個(gè))銷，無(wú)菌可模制材料的球狀部分可以模制到手術(shù)部位上，確保了在材料凝固時(shí)，銷穿過(guò)材料的球狀本體。當(dāng)固化時(shí)，球狀本體可以與手術(shù)部位分離并且從銷滑下，銷保持手術(shù)部位的表面印模鑲有可能完全穿過(guò)或者可能不完全穿過(guò)球狀本體的銷留下的孔。
[0309]—旦遠(yuǎn)離手術(shù)部位，新的無(wú)菌銷或者在手術(shù)部位呈與銷相同形狀的標(biāo)記現(xiàn)在可以放回到球狀本體的孔中使得它們從具有來(lái)自手術(shù)部位從的印模的表面突伸出來(lái)。這種布置現(xiàn)可以保持在例如三維光學(xué)掃描儀和掃描創(chuàng)建的三維表面模型前方。這種三維模型將包括手術(shù)部位的印模和從印模表面延伸的銷或標(biāo)記。在計(jì)算機(jī)軟件中，外科醫(yī)生現(xiàn)在可以選擇在計(jì)算機(jī)模型上的(多個(gè))銷或(多個(gè))標(biāo)記使得軟件可以區(qū)分印模表面與標(biāo)記。軟件現(xiàn)可以使用印模元件表面并且以上文所描述的方式來(lái)執(zhí)行解剖配準(zhǔn)。(多個(gè))銷(多個(gè))標(biāo)記的軸線和位置與印模元件固有地配準(zhǔn)，因?yàn)樗鼈兲幱谙嗤娜S掃描中，因此一旦以正常方式配準(zhǔn)印模元件與患者解剖結(jié)構(gòu)，(多個(gè))銷(多個(gè))標(biāo)記的軸線和位置也可以以與患者解剖結(jié)構(gòu)相同的參考框架來(lái)表達(dá)。以此方式，(多個(gè))物理銷和(多個(gè))標(biāo)記現(xiàn)相對(duì)于患者解剖結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)。如在先前所描述，計(jì)算機(jī)軟件現(xiàn)計(jì)算將對(duì)于可編程工具做出的適當(dāng)配置或修改使得其可以在手術(shù)部位在原位在(多個(gè))原始銷上滑動(dòng)并且用來(lái)對(duì)患者執(zhí)行外科介入。
[0310]外科手術(shù)銷可以被設(shè)計(jì)成具有具體圖案化的頭部，其可以將印模留在印模元件中。在此實(shí)施例中，掃描儀將掃描印模元件，產(chǎn)生包括外科手術(shù)部位印模以及銷的圖案化頭部的印模的模型。這種圖案可以由軟件拾取并且用來(lái)相對(duì)于印模元件表面和隨后相對(duì)于患者解剖結(jié)構(gòu)來(lái)配準(zhǔn)銷的位置?？删幊痰膶?duì)象可以以已知方式附連到這個(gè)銷的頭部，因此，在適當(dāng)修改之后，其可以用于以上述方式來(lái)引導(dǎo)工具。
[0311 ]在外科手術(shù)導(dǎo)航方面的用途:
[0312]本文描述的引導(dǎo)件不僅可以用于引導(dǎo)手術(shù)工具。也用于多種不同手術(shù)區(qū)中的外科手術(shù)導(dǎo)航，以及利用配準(zhǔn)技術(shù)的大部分現(xiàn)有技術(shù)功能，配準(zhǔn)技術(shù)依靠光學(xué)配準(zhǔn)方法或者需要外科醫(yī)生用數(shù)字器臂來(lái)觸及解剖結(jié)構(gòu)的預(yù)定區(qū)域。這些方法是費(fèi)力的并且耗時(shí)的，并且常常需要復(fù)雜并且成本較高的器材。在許多情形下，這種方案是不實(shí)用的，例如，在緊湊的手術(shù)區(qū)中，其中軟組織可能模糊觀察并且必需的龐大的設(shè)備可能較為麻煩并且延長(zhǎng)了手術(shù)時(shí)間。
[0313]上文所描述的元件可以用于克服這些問(wèn)題。引導(dǎo)件可以設(shè)有預(yù)期的定向?qū)@入到患者骨骼解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)的‘標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記’的功能。這種標(biāo)記可以使用上文所公開的方法而與術(shù)前成像數(shù)據(jù)和患者解剖結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)。引導(dǎo)件可以從手術(shù)部位移除并且丟棄，留下固定到骨骼解剖結(jié)構(gòu)上的‘標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記’?，F(xiàn)可以采用常用的導(dǎo)航技術(shù)，諸如光學(xué)跟蹤‘標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記’，因此允許使用常規(guī)的導(dǎo)航技術(shù)。這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于光學(xué)系統(tǒng)現(xiàn)聚焦到固定標(biāo)記上，固定標(biāo)記可以遠(yuǎn)離手術(shù)部位。
[0314]在其中由修改工具來(lái)修改印模元件以及限定導(dǎo)絲、銷或類似整形外科硬件的取向和軸向位置的實(shí)施例中，引導(dǎo)件可以被修改成使得可以限定鉆入深度。這可以在下面的實(shí)施例中關(guān)于TSA進(jìn)行解釋。在將導(dǎo)絲鉆入到關(guān)節(jié)盂腔內(nèi)時(shí)，外科醫(yī)生將不希望穿透肩胛骨的前壁。雖然前面提到過(guò)程能引導(dǎo)絲放置的軸向位置和定向，其不能限定絲放置于關(guān)節(jié)盂內(nèi)的深度?？梢允褂门_(tái)階狀孔來(lái)克服這個(gè)問(wèn)題。首先，絲引導(dǎo)孔將鉆穿引導(dǎo)件坯料。現(xiàn)將采用具有更大直徑的第二鉆頭。第二鉆頭將沿著與第一孔相同的軸線和相同的位置鉆進(jìn)，然而第一孔將不行進(jìn)引導(dǎo)件坯料的整個(gè)長(zhǎng)度。這個(gè)過(guò)程將在原始引導(dǎo)孔內(nèi)產(chǎn)生臺(tái)階狀肩部。一旦將引導(dǎo)件放回到手術(shù)區(qū)，外科醫(yī)生現(xiàn)可以利用合適導(dǎo)絲鉆穿引導(dǎo)件，導(dǎo)絲在其設(shè)計(jì)上具有相對(duì)應(yīng)的‘臺(tái)階’以與穿過(guò)引導(dǎo)件的引導(dǎo)孔內(nèi)的內(nèi)部‘臺(tái)階’相對(duì)應(yīng)。在計(jì)劃‘臺(tái)階’的位置時(shí)，利用關(guān)于外科醫(yī)生使用的鉆頭的軸上的‘臺(tái)階’的區(qū)位的信息來(lái)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的微處理器進(jìn)行預(yù)先編程。利用這條信息，其可以計(jì)算鉆進(jìn)深度，因此穿過(guò)引導(dǎo)件坯料的較大直徑的孔限定可以放置導(dǎo)絲的深度，因?yàn)橥饪漆t(yī)生將被防止比臺(tái)階狀肩部所允許的深度更遠(yuǎn)地鉆進(jìn)。替代地，處理器可以規(guī)定在導(dǎo)絲軸上放置可鎖定套的位置以便規(guī)定具體深度。這個(gè)位置是可計(jì)算的，這歸因于所產(chǎn)生的引導(dǎo)件坯料的印模元件相對(duì)于載體的幾何知識(shí)和如外科手術(shù)處方中所限定的所需鉆進(jìn)深度。
[0315]在一實(shí)施例中，引導(dǎo)件坯料可以被設(shè)置為具有對(duì)呈固定構(gòu)件或標(biāo)記形式的載體的某些修改，固定構(gòu)件或標(biāo)記可以被認(rèn)為是伸出的基準(zhǔn)標(biāo)記，使得當(dāng)由三維掃描儀查看印模元件表面時(shí)，載體的固定構(gòu)件也在掃描中看到。因此，掃描過(guò)程生成印模元件表面的數(shù)字三維模型(如上文所描述)，然而，這種模型也將具有固定構(gòu)件的三維幾何數(shù)據(jù)。構(gòu)件固有地相對(duì)于載體在幾何上固定，因此當(dāng)在與這些構(gòu)件相同的參考框架中掃描印模元件時(shí)，印模元件可以相對(duì)于載體在空間上配準(zhǔn)。裝置處理器被編程為通過(guò)配準(zhǔn)載體的‘坯料’模型的固定構(gòu)件與自掃描的引導(dǎo)件坯料的構(gòu)件的三維圖像而創(chuàng)建印模元件相對(duì)于載體的位置的虛擬模型。
[0316]這個(gè)實(shí)施例允許將三維掃描部件和例如前面提到的生產(chǎn)設(shè)備的CNC修改部件分成單獨(dú)組件。例如，操作者現(xiàn)在可以以所描述的方式利用包括基準(zhǔn)標(biāo)記的引導(dǎo)件坯料取得關(guān)節(jié)表面的模具。一旦硬化，從關(guān)節(jié)表面移除引導(dǎo)件坯料并且可能簡(jiǎn)單地在外科醫(yī)生手中握持，模制的印模元件朝向三維掃描儀，三維掃描儀可能由非無(wú)菌助手握持或者定位于單獨(dú)桌面上的支架上。引導(dǎo)件坯料是光學(xué)三維掃描產(chǎn)生的三維數(shù)字模型，該三維數(shù)字模型包括模制的印模元件表面和從載體延伸的光學(xué)上可見的固定構(gòu)件。這個(gè)三維模型被發(fā)送到處理器，在處理器中，以在其它實(shí)施例中所描述的相同方式，印模元件的表面可以與患者解剖結(jié)構(gòu)和因此手術(shù)處方配準(zhǔn)。由于三維掃描儀中生成的三維模型中構(gòu)件的存在，處理器也相對(duì)于載體配準(zhǔn)模制的印模元件表面。一個(gè)配準(zhǔn)完成，引導(dǎo)件坯料現(xiàn)被夾到生產(chǎn)設(shè)備的引導(dǎo)件坯料接受器組件上，生產(chǎn)設(shè)備僅包括接受器組件和修改工具，諸如CNC鉆具、切割機(jī)或者上文所描述的任何配置的標(biāo)記。以上文所描述的類似方式，由于載體的固定幾何形狀，僅能將引導(dǎo)件坯料固結(jié)到生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)的已知位置。印模元件的輪廓在空間上與載體配準(zhǔn)，因此，它們也通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化載體處于中間的固定方法而與生產(chǎn)設(shè)備中的修改工具固有地在空間配準(zhǔn)。因此，修改工具可以是鉆進(jìn)、切割或標(biāo)記引導(dǎo)件坯料使得當(dāng)工具隨后通過(guò)所生成的引導(dǎo)通道時(shí)，其路徑滿足術(shù)前處方的約束。
[0317]換言之，如上文所描述，引導(dǎo)件坯料無(wú)需具有載體。掃描儀，更確切地說(shuō)控制單元‘知道’在生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)幾乎所有東西的區(qū)位使得如果印模材料的模制塊牢固地固定到生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)，掃描儀可以掃描模制的部段并且使之與生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)的其它任何東西配準(zhǔn)使得其能適當(dāng)?shù)匦薷摹?br>[0318]此外，通過(guò)在載體上設(shè)置隨著印模元件一起掃描的基準(zhǔn)標(biāo)記，無(wú)需在相同設(shè)備中具有掃描儀和修改工具。
[0319]在某些實(shí)施例中，作為修改工具的替代，修改引導(dǎo)件設(shè)置于生產(chǎn)設(shè)備中。修改引導(dǎo)件基本上以與修改工具相同的方式工作，除了其僅相對(duì)于引導(dǎo)件坯料定位于所希望的區(qū)位以引導(dǎo)單獨(dú)外部工具來(lái)以所希望的方式修改引導(dǎo)件坯料。
[0320]能使用任何表面配置記錄器來(lái)產(chǎn)生表示表面配置的表面數(shù)據(jù)。在上面的實(shí)施例中，使用掃描儀獲得表面數(shù)據(jù)。然而，在某些實(shí)施例中，能使用數(shù)字器臂，數(shù)字器臂能觸及在印模元件表面上的多個(gè)點(diǎn)。
[0321]所描述的實(shí)施例和附屬權(quán)利要求的全部?jī)?yōu)選和可選的特征和修改適用于本文所教導(dǎo)的本發(fā)明的所有方面。而且，附屬權(quán)利要求的個(gè)別特征以及所描述的實(shí)施例的所有可選和優(yōu)選的特征和修改可以彼此組合和互換。
[0322]本申請(qǐng)要求優(yōu)先權(quán)的英國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?320745.1以及在此申請(qǐng)的摘要中的公開內(nèi)容以引用的方式并入到本文中。
[0323]根據(jù)以下各項(xiàng)，可以提供本發(fā)明的實(shí)施例:
[0324]1.—種利用術(shù)前成像數(shù)據(jù)在術(shù)中生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件、卡具或?qū)Ш焦ぞ叩姆椒ā?br>[0325]2.—種用于在術(shù)中修改卡具為計(jì)劃的幾何形狀使得卡具可以裝配到患者上并且用來(lái)在術(shù)中引導(dǎo)切割/鉆進(jìn)的設(shè)備。
[0326]3.—種用于在術(shù)中局部修改在術(shù)中裝配到患者上的卡具的設(shè)備，根據(jù)三維數(shù)字計(jì)劃數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行修改。
[0327]4.一種用于在術(shù)中局部修改在術(shù)中裝配到患者上的卡具的設(shè)備，根據(jù)三維數(shù)字計(jì)劃數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行修改，所述設(shè)備合并了工作腔室，在工作腔室中發(fā)生卡具修改，所述腔室可以裝飾以無(wú)菌保護(hù)薄片、封殼或定做的襯里材料使得可以在無(wú)菌微環(huán)境中發(fā)生調(diào)適過(guò)程。
[0328]5.—種用于在術(shù)中局部修改在術(shù)中裝配到患者上的卡具的CNC或其它類型的數(shù)字/可編程的切割或鉆進(jìn)設(shè)備，根據(jù)三維數(shù)字計(jì)劃數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行修改，如在前述各項(xiàng)中所描述。
[0329]6.—種用于在術(shù)中修改在術(shù)中裝配到患者上的卡具的設(shè)備，在術(shù)前采集的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與手術(shù)時(shí)獲得的三維數(shù)據(jù)協(xié)同配準(zhǔn)之后，根據(jù)數(shù)字三維計(jì)劃數(shù)據(jù)來(lái)發(fā)生修改。
[0330]7.—種用于前述各項(xiàng)中所描述的設(shè)備的卡具，其中卡具合并了預(yù)制元件，該預(yù)制元件提供用于數(shù)字計(jì)劃和修改的參考框架，并且允許固定到所述設(shè)備上。
[0331 ] 8.一種卡具，其部分地由可模制材料例如硅樹脂印模材料或熱塑性材料形成，用來(lái)與剛性標(biāo)準(zhǔn)化托盤一起形成卡具的組織貼合表面，剛性標(biāo)準(zhǔn)化托盤用來(lái)承載所述材料。
[0332]9.一種設(shè)有掃描儀或者與掃描儀相關(guān)聯(lián)的設(shè)備，該掃描儀能掃描卡具的可模制元件以采集三維數(shù)據(jù)來(lái)允許卡具與術(shù)前掃描數(shù)據(jù)配準(zhǔn)。
[0333]10.—種用于計(jì)算機(jī)輔助的外科整形手術(shù)的卡具，其中所述卡具用可模制材料例如硅樹脂印模材料和剛性托盤組裝而成，可模制材料用于形成卡具的組織貼合表面，剛性托盤用來(lái)承載所述材料，其中托盤本身提供用于數(shù)字計(jì)劃和修改的參考框架。
[0334]11.—種由可模制材料例如硅樹脂印模材料和剛性托盤組裝而成的卡具，可模制材料用于形成卡具的組織貼合表面，剛性托盤用來(lái)承載所述材料，其中托盤本身提供用于數(shù)字計(jì)劃和修改的參考框架，也合并了便于連接到能根據(jù)數(shù)字計(jì)劃數(shù)據(jù)修改卡具的設(shè)備的元件。
[0335]12.如前述各項(xiàng)中的裝置，其中卡具由可模制材料例如硅樹脂印模材料和剛性托盤組裝而成，可模制材料用于形成卡具的組織貼合表面，剛性托盤用來(lái)承載所述材料，其中托盤本身提供用于數(shù)字計(jì)劃和修改的參考框架，也合并了便于連接到能根據(jù)數(shù)字計(jì)劃數(shù)據(jù)在局部無(wú)菌封殼中快速修改卡具的設(shè)備的元件。
[0336]13.—種使患者外科解剖結(jié)構(gòu)與術(shù)前或術(shù)中成像數(shù)據(jù)協(xié)同配準(zhǔn)的方法，其中一個(gè)數(shù)據(jù)集從術(shù)中模制到暴露的患者解剖結(jié)構(gòu)的形貌上的可模制材料的三維表面采集。
[0337]14.一種卡具，其具有可暫時(shí)修改的部件和標(biāo)準(zhǔn)化部件，使得其可以使用印模材料而定位于適當(dāng)位置，用來(lái)取得解剖結(jié)構(gòu)的印模，解剖結(jié)構(gòu)在手術(shù)過(guò)程中直接通過(guò)外科手術(shù)暴露。
[0338]15.根據(jù)前述各項(xiàng)的卡具，一旦印模取得了相關(guān)的暴露的解剖結(jié)構(gòu)，其可以被掃描并且用來(lái)允許暴露的外科解剖結(jié)構(gòu)與先前或術(shù)中采集的數(shù)據(jù)圖像(例如，CT或MRI)協(xié)同配準(zhǔn)。
[0339]16.如前項(xiàng)中的卡具，其能返回到首先取得印模的相同位置，由相關(guān)聯(lián)的設(shè)備進(jìn)行快速和適當(dāng)修改以創(chuàng)建切割或鉆進(jìn)路徑或通道。
[0340]17.根據(jù)所有前述各項(xiàng)的卡具，其中物理固定器件可以在模制配準(zhǔn)裝置時(shí)設(shè)置，以確保在工具返回到取得模具的位置時(shí)牢固地固定工具。
[0341]18.根據(jù)前述各項(xiàng)的配準(zhǔn)工具，設(shè)置成與相關(guān)聯(lián)的設(shè)備相互作用并且因此被修改成生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件、卡具或?qū)Ш街?br>[0342]19.根據(jù)前述各項(xiàng)的配準(zhǔn)工具，其能通過(guò)CNC過(guò)程進(jìn)行物理修改以生產(chǎn)外科手術(shù)鉆進(jìn)或切割引導(dǎo)件、卡具、模板或?qū)Ш街?br>[0343]20.—種與前述各項(xiàng)中所描述的卡具或配準(zhǔn)工具相關(guān)聯(lián)的設(shè)備，其能對(duì)所述可定制的配準(zhǔn)工具或卡具執(zhí)行計(jì)算機(jī)控制的修改。
[0344]21.—種用于在術(shù)中制造外科手術(shù)鉆進(jìn)、切割或定位引導(dǎo)件的方法和相關(guān)聯(lián)的設(shè)備，其使用計(jì)算機(jī)控制的設(shè)備來(lái)修改由標(biāo)準(zhǔn)部件和可模制部件組成的配準(zhǔn)工具，根據(jù)相關(guān)聯(lián)軟件生成的規(guī)范來(lái)進(jìn)行修改。
[0345]22.與前述各項(xiàng)中描述的卡具或配準(zhǔn)工具組合地使用的在前述各項(xiàng)中描述的設(shè)備。
[0346]23.—種用于創(chuàng)建外科手術(shù)切割或鉆進(jìn)引導(dǎo)件的設(shè)備，其組合掃描儀與CNC銑具或鉆具，使得可以根據(jù)外科手術(shù)處方來(lái)修改對(duì)象以用作外科手術(shù)卡具或切割引導(dǎo)件。
[0347]24.—種用于創(chuàng)建外科手術(shù)切割或鉆進(jìn)引導(dǎo)件的設(shè)備，其組合掃描儀與CNC銑具或鉆具，使得可以在無(wú)菌鉆進(jìn)腔室內(nèi)根據(jù)外科手術(shù)處方來(lái)修改對(duì)象以用作外科手術(shù)卡具或切割引導(dǎo)件。
[0348]25.—種用于在術(shù)中生產(chǎn)基本上如在說(shuō)明書、附圖和各項(xiàng)中所描述的切割或鉆進(jìn)引導(dǎo)件或卡具的方法。
[0349]26.—種基本上如在說(shuō)明書、附圖和各項(xiàng)中所描述的切割或鉆進(jìn)引導(dǎo)件和配準(zhǔn)裝置的組合。
[0350]27.—種基本上如在說(shuō)明書、附圖和各項(xiàng)中所描述的修改配準(zhǔn)裝置/卡具的設(shè)備。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種產(chǎn)生修改計(jì)劃以從印模元件生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的方法，所述方法包括: 獲得表示印模元件的表面配置的表面數(shù)據(jù)，所述印模元件提供手術(shù)部位的印模； 獲得所述患者的解剖結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)； 獲得手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)，所述手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)提供關(guān)于表示所述患者的解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的所述圖像數(shù)據(jù)中的特征的手術(shù)計(jì)劃； 使用所述表面數(shù)據(jù)和所述圖像數(shù)據(jù)將所述印模元件與所述患者的解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征配準(zhǔn)； 使用所述印模元件與所述患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的配準(zhǔn)來(lái)從所述手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)產(chǎn)生修改計(jì)劃，所述修改計(jì)劃是修改所述印模元件的計(jì)劃。2.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述印模元件是模制元件，優(yōu)選地通過(guò)抵靠所述手術(shù)部位放置而模制。3.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述修改計(jì)劃包括用于操作生產(chǎn)設(shè)備以修改或者引導(dǎo)所述印模元件的修改的指令。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，包括:使用所述表面數(shù)據(jù)來(lái)配準(zhǔn)所述印模元件與所述生產(chǎn)設(shè)備，所述生產(chǎn)設(shè)備包括用于修改所述印模元件的修改工具或者用于引導(dǎo)修改工具的修改引導(dǎo)件； 其中生產(chǎn)指令包括基于所述修改工具或修改引導(dǎo)件的校準(zhǔn)位置和所述印模元件與所述生產(chǎn)設(shè)備的配準(zhǔn)的生產(chǎn)指令。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，包括:使用所述表面數(shù)據(jù)來(lái)配準(zhǔn)所述印模元件與承載所述印模元件的載體。6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，獲得表面數(shù)據(jù)包括操作掃描儀以掃描所述印模元件的表面。7.—種生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的方法，包括: 產(chǎn)生根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的修改計(jì)劃，其中獲得表面數(shù)據(jù)包括操作表面配置記錄器以獲得所述表面數(shù)據(jù)；以及 根據(jù)所述修改計(jì)劃來(lái)修改所述印模元件。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述表面配置記錄器是掃描儀。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中根據(jù)所述修改計(jì)劃來(lái)修改所述印模元件包括根據(jù)所述修改計(jì)劃來(lái)操作生產(chǎn)設(shè)備來(lái)修改所述印模元件，或者引導(dǎo)所述印模元件的修改，以產(chǎn)生所述手術(shù)引導(dǎo)件。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的方法，其中，操作所述生產(chǎn)設(shè)備包括操作所述生產(chǎn)設(shè)備的修改工具，操作修改工具優(yōu)選地包括切割、鉆進(jìn)和銑削中的一個(gè)或多個(gè)。11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的方法，包括:抵靠所述手術(shù)部位來(lái)放置可模制元件以形成所述印模元件。12.—種用于外科手術(shù)中的可模制元件，包括: 可模制材料，所述可模制材料用于抵靠手術(shù)部位放置以形成該部位的印模；以及 參考元件，所述參考元件聯(lián)接到所述可模制材料以允許相對(duì)于已知參考點(diǎn)來(lái)記錄所述可模制材料的表面配置。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的可模制元件，包括:用于承載所述可模制材料的載體，所述載體包括所述參考元件。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的可模制元件，其中，所述參考元件包括聯(lián)接元件，所述聯(lián)接元件用于將所述載體聯(lián)接到生產(chǎn)設(shè)備的預(yù)定位置。15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的可模制元件，其中，所述載體包括標(biāo)識(shí)元件，所述標(biāo)識(shí)元件可選地標(biāo)識(shí)將使用所述可模制元件的特定患者或者特定外科手術(shù)。16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的可模制元件，其中，所述載體包括本體和從所述本體延伸的至少一個(gè)配準(zhǔn)臂，所述至少一個(gè)配準(zhǔn)臂相對(duì)于所述本體固定，所述至少一個(gè)配準(zhǔn)臂可操作以與骨骼配準(zhǔn)接觸，從而在所述載體在手術(shù)部位就位時(shí)，通過(guò)提供與骨骼相對(duì)于所述載體的本體的位置有關(guān)的信息而輔助配準(zhǔn)所述可模制元件與患者的解剖特征。17.根據(jù)權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)所述的可模制元件，其中，所述載體包括聯(lián)接元件，所述聯(lián)接元件用于聯(lián)接到引導(dǎo)元件以引導(dǎo)手術(shù)部件從而與手術(shù)部位相互作用。18.根據(jù)權(quán)利要求12至17中任一項(xiàng)所述的可模制元件，其中，所述載體包括引導(dǎo)元件以引導(dǎo)手術(shù)部件與手術(shù)部位相互作用。19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的可模制元件，其中，所述引導(dǎo)元件是選擇性地可配置的。20.根據(jù)權(quán)利要求17至19中任一項(xiàng)所述的可模制元件，其中，所述引導(dǎo)元件包括手術(shù)工具，所述手術(shù)工具用于受所述相應(yīng)引導(dǎo)元件引導(dǎo)。21.根據(jù)權(quán)利要求17至20中任一項(xiàng)所述的可模制元件，其中，所述引導(dǎo)元件包括螺桿引導(dǎo)件，所述螺桿引導(dǎo)件用于引導(dǎo)螺桿旋擰到手術(shù)部位，所述螺桿引導(dǎo)件允許旋擰到手術(shù)部位內(nèi)的螺桿與患者的解剖特征配準(zhǔn)。22.根據(jù)權(quán)利要求12至21中任一項(xiàng)所述的可模制元件，其中，所述可模制材料包括第一表面，所述第一表面被設(shè)計(jì)接納手術(shù)部位的印模且被掃描，并且其中所述參考元件包括在側(cè)向突出超過(guò)所述第一表面?zhèn)炔康耐怀霾?，從而包括在所述第一表面的掃描中?3.根據(jù)權(quán)利要求12至22中任一項(xiàng)所述的可模制元件，其中，所述可模制材料包括熱塑性材料外層和可永久變形材料的內(nèi)層。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的可模制元件，其中，所述熱塑性材料具有低于組織損傷閾值的轉(zhuǎn)變溫度。25.—種手術(shù)引導(dǎo)件或卡具，其包括根據(jù)權(quán)利要求12至24中任一項(xiàng)所述的可模制元件，所述可模制元件已被模制以形成手術(shù)部位的印模從而提供組織貼合表面，并且經(jīng)過(guò)修改，優(yōu)選地切割、鉆進(jìn)或制備，以提供用于手術(shù)工具的引導(dǎo)件。26.—種印模元件保持器，包括: 第一聯(lián)接元件，所述第一聯(lián)接元件用于將所述保持器聯(lián)接到生產(chǎn)設(shè)備的預(yù)定位置； 第二聯(lián)接元件，所述第二聯(lián)接元件用于將印模元件聯(lián)接到所述保持器的預(yù)定位置； 接納區(qū)，其用于接納聯(lián)接到所述第二聯(lián)接元件的印模元件，而不接觸聯(lián)接到所述第一聯(lián)接元件的生產(chǎn)設(shè)備。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的印模元件保持器，包括:開放側(cè)，以允許對(duì)保持在所述保持器內(nèi)的印模元件進(jìn)行光學(xué)掃描。28.一種用于生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的生產(chǎn)設(shè)備，包括: 接受器組件，所述接受器組件用于接納符合手術(shù)部位形狀的印模元件； 表面配置記錄器，所述表面配置記錄器用于記錄由所述接受器組件接納的印模元件的表面配置以產(chǎn)生用于配準(zhǔn)所述印模元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征和所述生產(chǎn)設(shè)備的表面數(shù)據(jù)；以及 用于修改由所述接受器組件接納的印模元件的修改工具，或者用于引導(dǎo)修改工具的修改引導(dǎo)件;其中所述修改工具或修改引導(dǎo)件和由所述接受器組件接納的印模元件可以定位于多個(gè)預(yù)定相對(duì)位置以允許根據(jù)修改計(jì)劃來(lái)修改由所述接受器組件接納的印模元件，其中修改計(jì)劃是用于修改印模元件的計(jì)劃并且從手術(shù)計(jì)劃和印模元件與相應(yīng)患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的配準(zhǔn)而得到。29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中，所述表面配置記錄器是掃描儀，優(yōu)選地光學(xué)掃描儀。30.根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的設(shè)備，其特征在于，所述修改工具包下列中的一個(gè)或多個(gè):用于切割印模元件的切割機(jī)；用于鉆進(jìn)印模元件的鉆具；用于銑削印模元件的銑削部件；用于進(jìn)行鋸切的槽鋸；以及用于標(biāo)記印模元件的標(biāo)記。31.根據(jù)權(quán)利要求28至30中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，包括: 處理器，所述處理器用于根據(jù)修改計(jì)劃和所述設(shè)備與所述接受器組件接納的印模元件的配準(zhǔn)來(lái)確定所述修改工具或修改引導(dǎo)件相對(duì)于所述印模元件的所希望的相對(duì)位置從而允許根據(jù)所述修改計(jì)劃來(lái)修改印模元件。32.根據(jù)權(quán)利要求28至31中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述處理器可操作以從外部計(jì)算裝置獲得修改計(jì)劃。33.根據(jù)權(quán)利要求28至32中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述處理器可操作以獲得患者配準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述患者配準(zhǔn)數(shù)據(jù)提供由所述接受器組件接納的印模元件與相應(yīng)患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的配準(zhǔn)，其中所述處理器可操作以獲得手術(shù)計(jì)劃，并且其中所述處理器可操作以根據(jù)所述患者配準(zhǔn)數(shù)據(jù)和所述手術(shù)計(jì)劃來(lái)計(jì)算修改計(jì)劃。34.根據(jù)權(quán)利要求28至33中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述處理器可操作以通過(guò)以下方式確定如何根據(jù)所述手術(shù)計(jì)劃修改印模元件:使用所述患者配準(zhǔn)數(shù)據(jù)來(lái)確定相應(yīng)印模元件將如何與手術(shù)部位對(duì)準(zhǔn)，并且因此確定如何修改印模元件以便在手術(shù)部位提供根據(jù)所述手術(shù)計(jì)劃的配置。35.根據(jù)權(quán)利要求28至34中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述處理器可操作以根據(jù)患者解剖結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)和來(lái)自所述表面配置記錄器的表面數(shù)據(jù)確定患者配準(zhǔn)數(shù)據(jù)。36.根據(jù)權(quán)利要求28至35中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述處理器可操作以使用來(lái)自所述表面配置記錄器的表面數(shù)據(jù)來(lái)配準(zhǔn)在所述接受器組件中接納的印模元件與所述生產(chǎn)設(shè)備，優(yōu)選地所述接受器組件。37.根據(jù)權(quán)利要求28至36中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，利用所述表面配置記錄器與所述修改工具或修改引導(dǎo)件的相對(duì)位置來(lái)校準(zhǔn)所述處理器。38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其中，所述處理器可操作以響應(yīng)于所述表面配置記錄器和/或修改工具和/或修改引導(dǎo)件的移動(dòng)來(lái)調(diào)適其校準(zhǔn)。39.根據(jù)權(quán)利要求28至38中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，包括:控制單元，所述控制單元可操作以調(diào)整所述修改工具或修改引導(dǎo)件相對(duì)于所述接受器組件接納的印模元件的相對(duì)位置從而將它們放置于所希望的相對(duì)位置。40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中，所述控制單元可操作以調(diào)整所述接受器組件和/或所述修改工具或修改引導(dǎo)件的位置以允許根據(jù)修改計(jì)劃進(jìn)行修改。41.根據(jù)權(quán)利要求39或40所述的設(shè)備，其中，所述控制單元可操作以控制所述修改工具根據(jù)相應(yīng)修改計(jì)劃來(lái)修改由所述接受器組件接納的印模元件。42.根據(jù)權(quán)利要求39至41中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，利用所述表面配置記錄器和所述修改工具或修改引導(dǎo)件和可選地所述接受器組件的相對(duì)位置來(lái)校準(zhǔn)所述控制單元。43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其中，所述控制單元可操作以響應(yīng)于所述表面配置記錄器和/或接受器組件和/或修改工具和/或修改引導(dǎo)件的移動(dòng)來(lái)調(diào)適其校準(zhǔn)。44.根據(jù)權(quán)利要求39至43中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述控制單元可操作以獲得空間配準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述空間配準(zhǔn)數(shù)據(jù)提供由所述接受器組件接納的印模元件與所述設(shè)備的配準(zhǔn)，并且其中所述控制單元可操作以控制所述修改工具使用所述空間配準(zhǔn)數(shù)據(jù)根據(jù)修改計(jì)劃來(lái)修改所接納的印模元件。45.根據(jù)權(quán)利要求28至44中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述接受器組件包括聯(lián)接或附連元件以與印模元件上的相對(duì)應(yīng)聯(lián)接或附連元件配合。46.根據(jù)權(quán)利要求28至45中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述接受器元件被配置成接納印模元件保持器以保持印模元件而不接觸所述設(shè)備從而防止污染所接納的印模元件或所述設(shè)備。47.根據(jù)權(quán)利要求28至46中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述修改工具能夠可釋放地保持工具元件以允許用新的無(wú)菌工具元件來(lái)替代用過(guò)的工具元件。48.根據(jù)權(quán)利要求28至47中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，包括:用于移動(dòng)所述修改工具或修改引導(dǎo)件的馬達(dá)。49.根據(jù)權(quán)利要求28至48中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，包括:用于移動(dòng)所述接受器組件的馬達(dá)。50.—種方法，包括: 從表面配置記錄器獲得表面數(shù)據(jù)，所述表面數(shù)據(jù)表示印模元件的表面配置，所述印模元件提供手術(shù)部位的印模； 獲得關(guān)于所述引導(dǎo)元件的區(qū)位相對(duì)于所述表面的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)； 獲得所述患者的解剖結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)； 使用所述表面數(shù)據(jù)和關(guān)于所述引導(dǎo)元件的區(qū)位相對(duì)于所述表面的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)來(lái)配準(zhǔn)所述印模元件與所述引導(dǎo)元件的區(qū)位； 使用所述表面數(shù)據(jù)和所述圖像數(shù)據(jù)使所述印模元件與所述患者的解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征配準(zhǔn)； 使用所述印模元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的配準(zhǔn)和所述印模元件與所述引導(dǎo)元件的區(qū)位的配準(zhǔn)來(lái)配準(zhǔn)所述引導(dǎo)元件與所述患者的解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征。51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中關(guān)于所述引導(dǎo)元件的區(qū)位相對(duì)于所述表面的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)包括關(guān)于在記錄所述表面數(shù)據(jù)期間所述表面與承載所述印模元件的載體的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)，其中所述載體包括或者可以接納所述引導(dǎo)元件;并且其中配準(zhǔn)所述印模元件與所述引導(dǎo)元件包括使用所述表面數(shù)據(jù)和關(guān)于所述表面與所述載體的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)來(lái)配準(zhǔn)所述印模元件與所述載體。52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中獲得關(guān)于所述表面與所述載體的相對(duì)位置的數(shù)據(jù)包括根據(jù)所述表面數(shù)據(jù)確定所述載體的參考元件相對(duì)于所述表面的相對(duì)位置。53.根據(jù)權(quán)利要求50至52中任一項(xiàng)所述的方法，其中:所述引導(dǎo)元件是可配置的，并且所述方法包括: 獲得手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)，所述手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)提供關(guān)于表示所述患者的解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的所述圖像數(shù)據(jù)中的特征的手術(shù)計(jì)劃； 使用所述引導(dǎo)元件的區(qū)位與所述患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的配準(zhǔn)根據(jù)所述手術(shù)計(jì)劃數(shù)據(jù)確定所述引導(dǎo)元件的配置。54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，包括:根據(jù)所述確定的配置來(lái)配置所述引導(dǎo)元件。55.根據(jù)權(quán)利要求50至54中任一項(xiàng)所述的方法，包括:使用所述引導(dǎo)元件來(lái)引導(dǎo)所述手術(shù)部件以與所述患者進(jìn)行手術(shù)互動(dòng)。56.—種用于配準(zhǔn)引導(dǎo)元件與患者的解剖結(jié)構(gòu)的配準(zhǔn)設(shè)備，包括: 接受器組件，所述接受器組件包括聯(lián)接元件以聯(lián)接到印模元件的載體上的聯(lián)接元件從而將印模元件的載體保持在預(yù)定位置;以及 表面配置記錄器，所述表面配置記錄器用于記錄由所述接受器組件接納的載體所承載的印模元件的表面配置以產(chǎn)生用于配準(zhǔn)所述印模元件與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征和所述載體并且因此配準(zhǔn)所述載體與患者解剖結(jié)構(gòu)的解剖特征的表面數(shù)據(jù)。57.—種用于生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的套件，包括: 根據(jù)權(quán)利要求28至49中的任一項(xiàng)或權(quán)利要求56所述的設(shè)備；以及至少一個(gè)印模元件，所至印模元件為根據(jù)權(quán)利要求12至24中任一項(xiàng)所述的可模制元件。58.一種用于生產(chǎn)手術(shù)引導(dǎo)件的套件，包括: 根據(jù)權(quán)利要求28至49中任一項(xiàng)或權(quán)利要求56所述的設(shè)備；以及 用于抵靠手術(shù)部位放置以形成印模元件的可模制材料。59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的套件，包括:至少一個(gè)載體，所述載體用于附連到所述可模制材料上或者可模制材料的一部分上以承載所述可模制材料。60.—種用于計(jì)算機(jī)程序，其在計(jì)算裝置上執(zhí)行時(shí)用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至11或50-55中的任一項(xiàng)所述的方法。61.—種用于引導(dǎo)外科介入的可編程引導(dǎo)元件，包括: 聯(lián)接元件，所述聯(lián)接元件用于將所述引導(dǎo)元件聯(lián)接到印模元件的載體；以及 工具引導(dǎo)件，所述工具引導(dǎo)件選擇性地配置為多種配置中的任一種配置以引導(dǎo)工具來(lái)進(jìn)行外科介入，其中所述多個(gè)配置中的每一個(gè)配置將所述工具引導(dǎo)件設(shè)置在相對(duì)于所述聯(lián)接元件的不同預(yù)定位置。62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的引導(dǎo)元件，包括:將由所述工具引導(dǎo)件引導(dǎo)的手術(shù)工具。
【文檔編號(hào)】A61B17/17GK105916455SQ201480072820
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2014年11月5日
【發(fā)明人】阿拉斯泰爾·達(dá)伍德
【申請(qǐng)人】普羅米修斯外科有限公司