[發明專利]用于優化解剖關節中的植入物位置的系統和方法

有效

• 申請號: 201780071650.7
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN110213998B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: A.卡爾森;R.利列斯特拉爾
• 申請（專利權）人: 艾瑟瑞孚知識產權管理公司
• 主分類號: A61B17/56
• 分類號: A61B17/56;A61B34/10;A61F2/30
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邸萬奎

根據本文的一個或多個實施例，提供了一種用于優化植入物的位置的系統，植入物具有單獨定制的植入物帽H和至少一個植入物突起P，該植入物突起P在患者的解剖關節中從植入物帽H沿植入軸A的方向延伸。該系統包括存儲介質(110)和處理器(120)，處理器(120)被配置為：從存儲介質(110)接收表示關節的三維圖像的醫學圖像數據；獲得基于接收的醫學圖像數據的關節的三維虛擬模型；基于關節的接收的醫學圖像數據和/或三維虛擬模型識別關節中的損傷；定義至少覆蓋所識別的損傷的主要部分的植入區域；在關節的三維虛擬模型中定位具有對應于所述植入區域的植入物帽H的虛擬植入物模板；以及生成植入物帽H的定制頂表面以對應于模擬的健康軟骨表面。處理器被配置為通過以下方式定位虛擬植入物模板：放置虛擬植入物模板，使得植入物帽H的橫截面區域在垂直于植入軸A的方向上至少覆蓋損傷的主要部分；以及通過最小化以下中的至少一個來優化植入軸A的傾斜，同時保持關節中的植入物帽H的橫截面區域的位置：沿植入物帽H的圓周進入骨中的最大滲入深度D_max；為了植入植入物要移除的骨和/或軟骨的總體積；和/或滲入骨中的植入物的表面積。

技術領域

本公開總體上涉及用于優化患者的解剖關節中的植入物位置的系統和方法。

背景技術

外科植入物長期以來一直用于解剖關節中的軟骨修復。長期以來，希望使用植入物進行軟骨修復的外科醫生只能從現成植入物的選集中選擇，并嘗試以最佳方式來適應這些植入物，但是多年來，已經研發了為個體患者定制植入物的各種方法，如在例如WO 2016/005542和US 2007/0276224中所示。

現有技術的問題

盡管單獨定制的植入物已經使用了一段時間，但是這些定制的植入物的定位從現成植入物的時代開始就沒有太大的發展。即使現在定制植入物表面是可能的，但是植入物仍然一般定位成其軸與軟骨表面相切，如在例如WO2016/005542中所示。這種定位的優點是植入物的厚度通常變得相對均勻。然而，植入物的定位在其他方面可能不是最佳的。

需要解決傳統方法和系統的這些問題。

發明內容

上述問題通過要求保護的系統解決，該系統用于優化植入物的位置，該植入物具有單獨定制的植入物帽和至少一個植入物突起，該植入物突起在患者的解剖關節中從植入物帽沿植入軸的方向延伸。要求保護的系統可以包括存儲介質和處理器，該處理器被配置為：從存儲介質接收表示關節的三維圖像的醫學圖像數據；獲得基于接收的醫學圖像數據的關節的三維虛擬模型；基于接收的醫學圖像數據和/或關節的三維虛擬模型識別關節中的損傷；定義(define)至少覆蓋所識別的損傷的主要部分的植入區域；在關節的三維虛擬模型中定位具有對應于所述植入區域的植入物帽的虛擬植入物模板(template)；以及生成植入物帽的定制頂表面以對應于模擬的健康軟骨表面。處理器被配置為通過以下方式定位虛擬植入物模板：放置虛擬植入物模板，使得植入物帽在垂直于植入軸的方向上的橫截面區域至少覆蓋損傷的主要部分；以及通過最小化以下中的至少一個來優化植入軸的傾斜，同時保持關節中的植入物帽的橫截面區域的位置：沿植入物帽的圓周進入骨中的最大滲入深度(penetration depth)；為了植入植入物要移除的骨和/或軟骨的總體積；和/或滲入骨中的植入物的表面積。這使得植入具有較小侵入性，這在許多方面是有利的，例如，如果需要后續植入物。最小化沿植入物帽的圓周進入骨中的最大滲入深度或最小化為了植入植入物要移除的骨和/或軟骨的總體積確保了要在骨中鉆孔或擴孔的孔不會比所需的深。滲入骨中的植入物的表面積可以，例如，通過將要在骨中鉆孔或擴孔的孔的平均深度乘以圓周來確定。

在實施例中，處理器被配置為通過放置虛擬植入物模板，使得植入物帽在所有點處足夠厚以確保機械穩定性，并且優選地也足夠厚以確保牢固地錨定到軟骨和骨，來定位虛擬植入物模板。處理器可以例如被配置為通過放置虛擬植入物模板，使得植入物帽在其圓周的每個點處滲入骨中至少預定的最小深度，來定位虛擬植入物模板。這確保了整個植入物帽將具有至少最小厚度，因此不容易破裂。