[發(fā)明專利]機器人輔助韌帶移植物放置和張緊

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980051511.7
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN112533555A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 里迪特·米特拉;塞繆爾·克萊頓·鄧普;布蘭尼斯拉夫·哈拉馬茲;丹尼爾·法利;本杰明·羅薩多
• 申請（專利權(quán)）人: 史密夫和內(nèi)修有限公司;新加坡施樂輝亞太有限公司;史密夫和內(nèi)修整形外科股份公司
• 主分類號: A61B34/10
• 分類號: A61B34/10;G16H50/50
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 楊貝貝;臧建明

本發(fā)明描述了在手術(shù)程序中放置韌帶移植物的方法。手術(shù)系統(tǒng)接收與膝關(guān)節(jié)的運動范圍有關(guān)的運動學信息，并且注冊膝關(guān)節(jié)的骨解剖結(jié)構(gòu)的一個或多個表面。手術(shù)系統(tǒng)還產(chǎn)生膝關(guān)節(jié)的三維模型。手術(shù)系統(tǒng)基于運動學信息和三維模型確定包括移植物隧道的參數(shù)的手術(shù)計劃。還描述了移植物隧道規(guī)劃系統(tǒng)。將多個跟蹤標記附著到患者的骨骼，并且跟蹤單元在患者的膝關(guān)節(jié)的運動范圍內(nèi)捕獲所述跟蹤標記的定位。點探針捕獲患者的骨表面的幾何形狀。計算模塊接收定位數(shù)據(jù)和幾何形狀數(shù)據(jù)，并確定包括移植物隧道的參數(shù)的手術(shù)計劃。

優(yōu)先權(quán)聲明

本申請要求2018年8月28日提交的名稱為“Robotic Assisted Ligament GraftPlacement and Tensioning(機器人輔助韌帶移植物放置和張緊)”的美國臨時申請?zhí)?2/723,898的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，該臨時申請全文以引用方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開大體上涉及與計算機輔助手術(shù)系統(tǒng)有關(guān)的方法、系統(tǒng)和設(shè)備，所述計算機輔助手術(shù)系統(tǒng)包括各種硬件和軟件部件，所述硬件和軟件部件一起工作以增強手術(shù)工作流。所公開的技術(shù)可以應(yīng)用于例如肩關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)成形術(shù)，以及其它手術(shù)干預(yù)，例如關(guān)節(jié)鏡程序、脊柱程序、頜面程序、回旋套程序、韌帶修復和置換程序。更具體地，本公開涉及規(guī)劃和準備關(guān)節(jié)以用于韌帶重建手術(shù)和執(zhí)行此類手術(shù)的方面的方法和系統(tǒng)。所述方法和系統(tǒng)可涉及制備或生成用于形成前交叉韌帶(ACL)移植物隧道和產(chǎn)生用于ACL移植物的隧道的患者特異性手術(shù)計劃。

背景技術(shù)

使用計算機、機器人和成像來在手術(shù)過程中提供幫助在本領(lǐng)域中是已知的。對用來引導手術(shù)程序的計算機輔助導航和機器人系統(tǒng)來說，已經(jīng)有大量研究和開發(fā)。例如，精密徒手雕刻器采用機器人手術(shù)系統(tǒng)以幫助外科醫(yī)生準確地將骨切割成期望形狀。

前交叉韌帶是膝蓋中最常受損傷的韌帶，并且是每年在美國進行的最常見運動醫(yī)學程序之一。ACL損傷最常由非接觸減速損傷或與旋轉(zhuǎn)部件的接觸損傷引起。每年進行大約100,000次ACL重建。

當ACL重建程序失敗時，最常見的原因是隧道錯位。與天然膝蓋相比，當隧道(穿過其放置移植物韌帶)處于非解剖位置時，發(fā)生隧道錯位。超過70％的ACL重建失敗是由此問題導致的。

隧道通常根據(jù)兩種技術(shù)中的一種來定向：經(jīng)脛骨隧道創(chuàng)建和前內(nèi)側(cè)隧道創(chuàng)建。創(chuàng)建經(jīng)脛骨隧道使外科醫(yī)生能夠更好地可視化解剖結(jié)構(gòu)，并且對外科醫(yī)生創(chuàng)建的要求較低。然而，各種臨床分析已表明，經(jīng)脛骨技術(shù)將隧道置于非解剖位置，這對于患者結(jié)果不太有利。相比之下，前內(nèi)側(cè)隧道創(chuàng)建更多地要求外科醫(yī)生準確準備，但提供了在正確執(zhí)行時可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性增加的解剖隧道放置。執(zhí)行前內(nèi)側(cè)技術(shù)時解剖結(jié)構(gòu)的可視化受到限制，因為膝蓋必須超屈曲以制備隧道。圖1A、1B中分別描繪了具有使用經(jīng)脛骨技術(shù)和前內(nèi)側(cè)技術(shù)形成的隧道20、30的膝蓋的描繪。

除了正確地定位和定向移植物隧道之外，提供移植物的初始張緊對于手術(shù)的結(jié)果至關(guān)重要。低初始移植物張力可導致關(guān)節(jié)松馳度，而過度張緊移植物可導致功能障礙、移植物失敗和導致軟骨退化的異常脛骨股骨運動學。在常規(guī)的ACL修復手術(shù)中，移植物張力被設(shè)定成恢復正常的前-后膝蓋松馳度。雖然恢復正常的膝蓋松馳度是有用的標準，但許多因素可以影響膝蓋松馳度。例如，移植物材料的材料特性、移植物隧道的位置和移植物隧道的軌跡都影響手術(shù)后的膝蓋松馳度。

移植物張力常規(guī)地施加在脛骨側(cè)上，并且在移植物處于最大張力的位置時(通常在膝蓋彎曲20度與30度之間)手動固定移植物。移植物張力可以手動施加，或者可以用張緊器或張緊防護罩來控制。然而，即使使用儀器，固定后的移植物張力也可能由于術(shù)中脛骨旋轉(zhuǎn)或移植物材料和/或固定組件的松弛的不準確而改變。