[發明專利]關節置換手術導航系統及方法

有效

• 申請號: 202011511175.0
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112641511B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 張逸凌;劉星宇;安奕成
• 申請（專利權）人: 北京長木谷醫療科技有限公司;張逸凌
• 主分類號: A61B34/10
• 分類號: A61B34/10;A61B34/20;A61F2/46
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王宇楊

本發明實施例公開了一種關節置換手術導航系統及方法，所述系統包括：術前規劃模塊，用于根據獲取的髖關節醫學圖像數據進行分割重建得到髖關節三維模型，并進行術前規劃，確定假體安放的位置、大小和角度；導航配準模塊，用于根據骨盆參考架和股骨參考架確定骨盆和股骨的空間位置，以及，根據手術探針與骨盆參考架和股骨參考架的空間位置關系，對髖關節三維模型進行配準，得到髖關節實體模型，根據所述髖關節實體模型，控制夾持假體的手術器械將假體安放在髖關節中。通過術前規劃手術入路及假體安放位置等信息，術中利用空間定位方法，對手術器械進行追蹤，提高手術的精確度的同時還為醫生提供導航支持，使手術更加安全高效。

技術領域

本發明涉及醫療技術領域，具體涉及一種關節置換手術導航系統及方法。

背景技術

近年來，髖關節置換術作為治療嚴重髖關節疼痛、畸形、功能障礙的一種有效的臨床術式，在國內外得到了廣泛的開展。醫學影像技術的發展(如CT、MRI等可以顯示結構復雜部位的三維結構)雖然使醫生對病人的情況做出比以前更充分、精確的評估，然而這些圖像特征并不適用于手術過程中，術中醫生仍是主要靠二維的X光圖像，根據臨床經驗進行局部分析和診斷，對于病變區域的精確定位和定量分析遠遠不夠，而現有的術前根據CT圖像數據重建的三維模型在術中與患者解剖結構之間的配準精度較低，實時性較差，手術時間較長，從而嚴重影響了醫生使用的積極性。此外，傳統的關節置換手術，主要依靠醫生的手術經驗，通過傳統的手術工具與器械進行人工關節的安放與植入，可重復性低，精準度差，手術的風險性大，術后并發癥多。

發明內容

由于現有方法存在上述問題，本發明實施例提供一種關節置換手術導航系統及方法。

第一方面，本發明實施例提供了一種關節置換手術導航系統，包括：

術前規劃模塊，用于根據獲取的髖關節醫學圖像數據進行髖關節的分割和重建得到髖關節三維模型，并根據所述髖關節三維模型進行術前規劃，確定假體安放的位置、大小和角度；

導航配準模塊，用于根據光學定位儀，骨盆參考架和股骨參考架確定骨盆和股骨的空間位置，以及，根據手術探針與骨盆參考架和股骨參考架的空間位置關系，對所述髖關節三維模型進行配準，得到髖關節實體模型，將髖關節實體模型與術前規劃模型相匹配；

手持控制模塊，根據術前規劃方案與髖關節實體配準結果，通過手持控制模塊器械將髖臼假體安放在髖關節中，實時在術中監測假體的位置，通過手持控制設備手動調節髖臼安放假體的旋轉中心，髖臼假體前傾角，髖臼假體外展角，髖臼假體打入深度，將術前計劃在術中精準實現。

進一步地，所述術前規劃模塊包括：數據獲取子模塊、三維模型重建子模塊、髖臼側計劃確定子模塊、股骨側計劃確定子模塊和計劃方案確認子模塊；

其中，所述數據獲取子模塊，用于獲取髖關節醫學圖像數據；

所述三維模型重建子模塊，用于根據獲取的髖關節醫學圖像數據進行髖關節的分割和重建得到髖關節三維模型；

所述髖臼側計劃確定子模塊，用于根據所述髖關節三維模型確定髖臼旋轉中心，髖臼直徑，髖臼前傾角，髖臼外展角，并根據髖臼旋轉中心，髖臼直徑，髖臼前傾角以及髖臼外展角，綜合考慮髖臼杯覆蓋率，確定髖臼側植入假體的大小型號以及位置；

所述股骨側計劃確定子模塊，用于根據所述髖關節三維模型確定股骨頭旋轉中心，股骨髓腔形態，股骨髓腔解剖軸以及股骨頸干角，并根據股骨頭旋轉中心，股骨髓腔形態，股骨髓腔解剖軸以及股骨頸干角確定股骨側假體植入大小型號及位置，同時考慮腿長差和股骨聯合偏心距；