專(zhuān)利名稱(chēng)：患者適應(yīng)性和改進(jìn)的整形植入物、設(shè)計(jì)和相關(guān)工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改進(jìn)的和/或患者適應(yīng)性(例如患者特異性的和/或患者工程化的) 整形植入物和工具、以及相關(guān)方法、設(shè)計(jì)和模型。
背景技術(shù)：
一般來(lái)說(shuō)，患病、受傷或有缺陷的關(guān)節(jié)，例如具有骨關(guān)節(jié)炎的關(guān)節(jié)已使用標(biāo)準(zhǔn)的成品植入物和其他外科裝置來(lái)修復(fù)。在最近才出現(xiàn)了針對(duì)個(gè)體患者關(guān)節(jié)制作的患者特異性的植入物的概念。這種患者特異性植入物、例如iForma 、iUni 和iDuo 提供優(yōu)于傳統(tǒng)的 “幾種尺寸適配所有”的方法的優(yōu)勢(shì)，例如更好的配合、更自然的運(yùn)動(dòng)、減少手術(shù)過(guò)程中切除的骨量以及創(chuàng)傷更小的手術(shù)過(guò)程。這種患者特異性的植入物一般能夠從患者關(guān)節(jié)的圖像創(chuàng)建?；谶@些圖像，能夠創(chuàng)建患者特異性植入物，使得既包括與關(guān)節(jié)中的現(xiàn)有表面匹配的表面，又包括與任何手術(shù)過(guò)程之前不存在于患者中的理想和/或健康表面接近的表面。植入物還能夠使用成像測(cè)試來(lái)選擇，由此優(yōu)化關(guān)節(jié)適配以選擇關(guān)節(jié)特征或參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
一些實(shí)施方式提供基于從現(xiàn)有關(guān)節(jié)獲得的數(shù)據(jù)形成關(guān)節(jié)或關(guān)節(jié)的部分或關(guān)節(jié)的表面的希望模型的方法和裝置。處理來(lái)自現(xiàn)有關(guān)節(jié)的數(shù)據(jù)，例如從諸如X射線成像、錐形線束CT、數(shù)字?jǐn)鄬尤诤?、超聲、MRI或CT掃描或PET或SPECT掃描的關(guān)節(jié)圖像生成的數(shù)據(jù)，以生成關(guān)節(jié)或者關(guān)節(jié)部分或關(guān)節(jié)內(nèi)表面的變化或修正的版本。例如，所述數(shù)據(jù)也能夠用來(lái)形成可用于分析患者關(guān)節(jié)以及設(shè)計(jì)和評(píng)估修正行為過(guò)程的模型。所述數(shù)據(jù)和/或模型也能夠用來(lái)設(shè)計(jì)具有一個(gè)或多個(gè)患者特異化方面(例如表面或曲率)的植入部件。一方面，一些實(shí)施方式提供具有被設(shè)計(jì)成與例如基于預(yù)定幾何結(jié)構(gòu)或基于患者特異性幾何結(jié)構(gòu)切出的骨表面負(fù)匹配的內(nèi)部面向骨表面的植入部件。在一些實(shí)施方式中，第一植入部件的外部面向關(guān)節(jié)表面被設(shè)計(jì)成和/或是，至少在部件的一部分中與第二植入部件的相對(duì)外部面向關(guān)節(jié)表面匹配，可選地負(fù)匹配。通過(guò)在關(guān)節(jié)界面處形成負(fù)匹配部件表面， 相對(duì)的表面可以不具有解剖或近似解剖的形狀，而是代替地可以彼此負(fù)匹配或接近負(fù)匹配。這可具有許多好處，例如減少植入物和關(guān)節(jié)的磨損以及提供更可預(yù)測(cè)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。、
另一方面，一些實(shí)施方式提供在一個(gè)維度上具有一個(gè)或多個(gè)患者特異性的曲率或半徑而在第二維度上具有一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或工程化的曲率或半徑的植入部件。又一方面，一些實(shí)施方式提供設(shè)計(jì)、選擇、制造和植入患者特異性植入部件的方法。應(yīng)當(dāng)理解，本文描述的多種實(shí)施方式的特征并不相互排斥，而是可以以多種組合和排列的方式存在。


通過(guò)參照結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述，實(shí)施方式上述的和其他的目的、方面、特征和好處將變得更加清楚并且能夠被更好地理解，附圖中
圖Al和A2顯示的是患者的股骨遠(yuǎn)端(圖Al)和股骨植入部件(圖A2)的冠狀平面中的截面示意圖；圖A3至A4每個(gè)顯示的是設(shè)計(jì)、選擇和/或產(chǎn)生和安裝患者特異化的或患者工程化的植入物的過(guò)程的流程圖；圖8-3F顯示股骨部件設(shè)計(jì)方法的一方面；圖8. 05A和8. 05B顯示的是植入物和相關(guān)聯(lián)的FEA分析的側(cè)視圖；圖8-1A和8-1B顯示冠狀視圖(圖8-1A)和矢狀視圖(圖8-1B)中股骨植入部件的載荷支承表面；圖8-1C至8-1J顯示多種非圓形幾何形狀的切線半徑；圖8-2A和8-2B顯示股骨部件的兩個(gè)股骨髁區(qū)段的冠狀視圖的截面；圖8_2C顯示在與設(shè)計(jì)待傾斜的股骨部件的矢狀曲線或j曲線相關(guān)的脛骨植入部件上的較厚材料；圖8-3D顯示股骨部件設(shè)計(jì)方法；圖9-1A至9-1C顯示用于股骨部件的三個(gè)不同的骨切口 ；圖9Cla至9C3b顯示具有骨切口的股骨植入部件的示例性截面；圖10-1A至10-2P顯示被設(shè)計(jì)用于十字替代的植入物；圖S6-1A至S6-13顯示多種引導(dǎo)工具結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式I.引言在外科醫(yī)生使用傳統(tǒng)的成品植入物來(lái)更換患者的關(guān)節(jié)(例如膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)或肩關(guān)節(jié))時(shí)，植入物的一些空間方面通常不能與此關(guān)節(jié)處的特殊患者的生物結(jié)構(gòu)的某些空間方面匹配。與這些不匹配相關(guān)的并發(fā)癥可包括關(guān)節(jié)在例如所謂的中屈曲失穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的疼痛、不適、軟組織沖擊和不自然感覺(jué)，以及改變的活動(dòng)范圍和增加的植入物失效可能性。而且，與傳統(tǒng)初始植入物的植入相關(guān)的大量骨損失通常限制患者只能進(jìn)行一次隨后的修正植入。—些實(shí)施方式的植入物和方法可應(yīng)用于任何關(guān)節(jié),包括但不限于脊椎、脊椎關(guān)節(jié)、椎間盤(pán)、小面關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘、腕、手、手指關(guān)節(jié)、髖、膝、踝、腳、或腳趾關(guān)節(jié)。另外，各種實(shí)施方式可適于并可應(yīng)用于在外科或其它手術(shù)過(guò)程中使用的植入器械以及使用各種患者特異性植入物、器械和其他裝置的方法。I. I患者特異性和患者工程化一些實(shí)施方式涉及患者特異性植入物以及用于設(shè)計(jì)、制造和使用該患者特異性植入物的方法。一些實(shí)施方式涉及具有適于患者生物學(xué)特征的一個(gè)或多個(gè)患者特異性方面的關(guān)節(jié)植入部件，患者生物學(xué)特征包括患者生物/解剖的結(jié)構(gòu)、對(duì)準(zhǔn)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和/或軟組織沖擊中的一個(gè)或多個(gè)。植入部件的一個(gè)或多個(gè)患者特異性特征可包括但不限于一個(gè)或多個(gè)植入部件表面，例如表面輪廓、角度或骨切口 ；以及一個(gè)或多個(gè)植入部件尺寸，例如在一個(gè)或多個(gè)維度上的厚度、寬度、深度或長(zhǎng)度。植入部件的患者特異性方面可基于患者特異性數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)并制造(例如術(shù)前設(shè)計(jì)并制造)，以便基本匹配患者的一個(gè)或多個(gè)生物學(xué)特征。替代地或另外，植入部件的患者特異性方面還可以通過(guò)分析成像測(cè)試數(shù)據(jù)并選擇最佳適配從成像測(cè)試獲得的一個(gè)或多個(gè)預(yù)先確定的患者特異性參數(shù)的植入物來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，一些實(shí)施方式涉及患者工程化植入物以及用于設(shè)計(jì)、制造和使用該植入物的方法。一些實(shí)施方式涉及具有從患者特異性數(shù)據(jù)優(yōu)化以滿(mǎn)足一個(gè)或多個(gè)參數(shù)從而增強(qiáng)患者生物學(xué)特征的一個(gè)或多個(gè)患者工程化方面的關(guān)節(jié)植入部件，患者生物學(xué)特征包括患者生物/解剖的結(jié)構(gòu)、對(duì)準(zhǔn)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和/或軟組織沖擊中的一個(gè)或多個(gè)。就植入物部件的患者特異性方面來(lái)說(shuō)，植入物部件的患者工程化方面能夠被設(shè)計(jì)并制造(例如術(shù)前設(shè)計(jì)并制造)， 或者它們能夠例如通過(guò)選擇最佳滿(mǎn)足增強(qiáng)患者生物學(xué)特征的一個(gè)或多個(gè)預(yù)先確定參數(shù)的植入物部件來(lái)選擇。此外，植入部件能夠包括被選擇和設(shè)計(jì)(例如術(shù)前選擇和設(shè)計(jì))的單個(gè)患者特異性或患者工程化的特征。例 如，植入部件初始地能夠被選擇(例如從植入物庫(kù))以具有尺寸比預(yù)先確定的患者特異性或患者工程化的尺寸大的特征。接著，植入部件能夠被加工(如果從植入部件的實(shí)際庫(kù)中選擇)或者制造(如果從植入部件的虛擬庫(kù)中選擇)，使得大尺寸的植入物特征被改變以具有患者特異性或患者工程化的尺寸。I. 2PS、PE和標(biāo)準(zhǔn)特征的組合單個(gè)植入部件能夠包括一個(gè)或多個(gè)患者特異性特征、一個(gè)或多個(gè)患者工程化特征、和/或一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(例如成品特征)。標(biāo)準(zhǔn)、成品特征能夠被選擇以最佳適配一個(gè)或多個(gè)患者特異性和/或患者工程化的特征。例如，在膝關(guān)節(jié)中，能夠選擇金屬襯背脛骨部件，其包括標(biāo)準(zhǔn)鎖定機(jī)構(gòu)和脛骨部件的患者適應(yīng)性(即患者特異性或患者工程化)的周邊。 脛骨部件的患者特異性周邊能夠例如使用切割以在一個(gè)或多個(gè)區(qū)段的一個(gè)或多個(gè)維度上匹配患者的皮質(zhì)骨周邊來(lái)實(shí)現(xiàn)。類(lèi)似地，聚乙烯插入件能夠被選擇成包括標(biāo)準(zhǔn)鎖定機(jī)構(gòu)，同時(shí)周邊適于更好地支承患者的脛骨周邊或金屬襯背的周邊。在一些方面，植入物和方法可包括一個(gè)或多個(gè)患者特異性特征和一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)特征。例如，植入部件的彎曲表面可包括一個(gè)或多個(gè)患者特異性的尺寸或半徑以及一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的尺寸或半徑。例如，在一些實(shí)施方式中，股骨植入部件的髁部分和/或在脛骨植入部件的支承表面中的相應(yīng)凹槽可包括患者特異性的矢狀曲率或半徑和標(biāo)準(zhǔn)的冠狀曲率或半徑。冠狀半徑還能夠是從患者獲得的，但能夠在位于冠狀平面中沿著關(guān)節(jié)表面的長(zhǎng)度是恒定的關(guān)節(jié)表面上進(jìn)行均化或優(yōu)化?；颊咛禺愋缘那驶虬霃娇蓮幕颊咛禺愋詳?shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)，以適應(yīng)患者現(xiàn)有的生物學(xué)特征或者可以從患者特異性數(shù)據(jù)進(jìn)行患者工程化以改善患者現(xiàn)有的生物學(xué)特征(例如，患者生物結(jié)構(gòu)特征、兩個(gè)生物結(jié)構(gòu)之間的距離或空間、和/或與患者的解剖功能相關(guān)的特征)。標(biāo)準(zhǔn)的曲率或半徑包括在所有患者或者一群患者的植入物中使用的曲率或半徑。在一些方面，植入物和方法包括用于附接到患者的切除骨的患者特異性?xún)?nèi)表面。特別是，術(shù)前收集的患者特異性數(shù)據(jù)用來(lái)確定對(duì)患者骨和對(duì)植入部件的內(nèi)部面向骨表面的一個(gè)或多個(gè)患者特異性骨切口。骨切口被優(yōu)化(即，患者工程化)以使一個(gè)或多個(gè)參數(shù)最大化，例如(I)畸形修正和肢體校準(zhǔn)，⑵最大限度地保存骨、軟骨或韌帶，⑶最大限度地保存和/或優(yōu)化患者解剖學(xué)的其他特征，例如滑車(chē)和滑車(chē)形狀，(4)恢復(fù)和/或優(yōu)化關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，以及/或者(5)恢復(fù)或優(yōu)化關(guān)節(jié)線位置和/或關(guān)節(jié)間隙寬度。根據(jù)優(yōu)化的骨切口以及可選地根據(jù)外部植入物形狀參數(shù)和特征，植入物的內(nèi)部面向骨表面被設(shè)計(jì)成至少部分地與切割骨的形狀負(fù)匹配。另外，植入物的外部面向關(guān)節(jié)表面可被設(shè)計(jì)成至少部分地與關(guān)節(jié)腔處的相對(duì)表面基本負(fù)匹配。外表面可包括患者特異性特征，例如患者特異性矢狀曲率和患者工程化冠狀曲率，或者患者特異性矢狀曲率和患者特異性冠狀曲率。這些曲率可以在植入物的至少一部分或整個(gè)外表面中是患者特異性的。這些曲率可以在一個(gè)髁中是患者特異性的，但在其它髁中不是患者特異性的。第一髁的形狀例如能夠用于產(chǎn)生第二髁的形狀。I. 3植入系統(tǒng) 植入物(即植入系統(tǒng))能夠被設(shè)計(jì)和/或選擇成包括一個(gè)或多個(gè)患者特異性植入部件、一個(gè)或多個(gè)患者工程化植入部件和一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(例如成品)植入部件。例如，股骨植入部件能夠是患者特異性的并且能夠與成品脛骨植入部件組合。在該例子中，整個(gè)脛骨植入部件可以是成品。替代地，金屬襯背植入部件可以是患者特異性的，例如在A-P尺寸或M-L尺寸上與患者的脛骨皮質(zhì)骨匹配，同時(shí)塑料插入件可以包括標(biāo)準(zhǔn)成品結(jié)構(gòu)。成品結(jié)構(gòu)可以是指脛骨插入件具有固定的、標(biāo)準(zhǔn)尺寸以便例如適配在標(biāo)準(zhǔn)脛骨托中。成品結(jié)構(gòu)還可以指脛骨插入件在兩個(gè)脛骨盤(pán)或曲率之間具有固定的、標(biāo)準(zhǔn)尺寸或距離，以適應(yīng)股骨支承表面。后一種結(jié)構(gòu)尤其適用于以下植入系統(tǒng)中，該植入系統(tǒng)使用在M-L尺寸上與患者骨的股骨遠(yuǎn)端患者特異性地匹配的股骨植入部件，但在股骨部件上使用標(biāo)準(zhǔn)髁間窩寬度以實(shí)現(xiàn)與相應(yīng)緊固插入件的優(yōu)化配合。例如，圖Al和A2顯示的是患者的股骨遠(yuǎn)端(圖Al)和股骨植入部件(圖A2)的冠狀平面中的截面示意圖。如圖所示，植入部件的M-L尺寸x~2與患者股骨的M-L尺寸I匹配。但是，植入部件的髁間窩寬度y~2小于患者的髁間窩寬度y~l。特別地，植入部件的髁間窩寬度y~2例如被設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)距離，使得其能夠在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中適當(dāng)?shù)亟雍暇哂袠?biāo)準(zhǔn)接合表面的脛骨插入件。I. 4預(yù)初始介紹—些實(shí)施方式涉及應(yīng)用為預(yù)初始植入裝置的患者特異性植入物和植入物設(shè)計(jì)，使得隨后的更換植入物可通過(guò)第二(以及任選的第三)患者特異性的預(yù)初始植入裝置或通過(guò)傳統(tǒng)的初始植入物進(jìn)行。一些實(shí)施方式涉及應(yīng)用為初始植入裝置的患者特異性植入物和植入物設(shè)計(jì)，使得隨后的更換植入物可作為傳統(tǒng)的修正進(jìn)行。一些實(shí)施方式涉及應(yīng)用為修正植入裝置的患者特異性植入物和植入物設(shè)計(jì)，使得可以利用具有一個(gè)或多個(gè)患者特異性方面的第二患者特異性植入物進(jìn)行隨后的修正。在一種實(shí)施方式中，可以設(shè)計(jì)或選擇第一患者特異性和/或患者工程化植入物?；颊咛禺愋灾踩胛锇ㄔ谄渚S度上的至少一個(gè)或多個(gè)特征或者患者特異性的形狀或外表面。植入物的形狀信息可以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。當(dāng)植入物例如由于在初始植入后較晚的時(shí)間點(diǎn)(例如15年)出現(xiàn)骨質(zhì)疏松或骨質(zhì)溶解或無(wú)菌性松動(dòng)而失效時(shí)，可以植入第二植入物。圖A3是顯示設(shè)計(jì)、選擇和/或產(chǎn)生、和安裝第一患者特異性或患者工程化植入物的過(guò)程的流程圖。首先，利用這里描述的或本領(lǐng)域中適當(dāng)且已知的技術(shù)，獲得目標(biāo)關(guān)節(jié)的度量010。根據(jù)需要，該步驟可以重復(fù)多次?？蛇x地，可以生成關(guān)節(jié)的虛擬模型，以例如確定適當(dāng)?shù)年P(guān)節(jié)對(duì)準(zhǔn)，并根據(jù)適當(dāng)?shù)年P(guān)節(jié)對(duì)準(zhǔn)確定相應(yīng)的切除切口和植入部件特征。此信息可被收集并存儲(chǔ)012在數(shù)據(jù)庫(kù)013中。一旦得到目標(biāo)關(guān)節(jié)的度量并對(duì)其進(jìn)行分析以確定切除切口和患者特異性的或優(yōu)化的植入物特征，就能夠選擇014和/或產(chǎn)生016 (例如虛擬選擇和/產(chǎn)生并且接著實(shí)際選擇和/或產(chǎn)生)植入部件。特別地，能夠選擇014并且接著進(jìn)一步定制016具有最佳適配的和/或優(yōu)化的特征的一個(gè)或多個(gè)植入部件。替代地或另外，具有最佳適配的和/或優(yōu)化的特征的一個(gè)或多個(gè)植入部件可被定制，而沒(méi)有最初從庫(kù)選擇018。使用虛擬模型來(lái)評(píng)定所選擇或定制的植入部件，此過(guò)程也可根據(jù)需要重復(fù)(例如在選擇和/或產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)實(shí)際部件之前)。有關(guān)所選擇和/或產(chǎn)生的植入部件的信息可被收集和存儲(chǔ)020、022在數(shù)據(jù)庫(kù)013內(nèi)。一旦得到所需的植入部件或植入部件組，外科醫(yī)生可準(zhǔn)備植入部位，并安裝第一植入物024。有關(guān)準(zhǔn)備植入部位和植入物安裝的信息可被收集和存儲(chǔ)026在數(shù)據(jù)庫(kù)013內(nèi)。
圖A4是顯示設(shè)計(jì)、選擇和/或產(chǎn)生、并安裝第二植入物的過(guò)程的流程圖。步驟類(lèi)似于上面針對(duì)第一植入物所描述的，但是，在第二植入過(guò)程中，第一植入過(guò)程中收集和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)信息013可以用作第二植入過(guò)程的一部分。首先，除了來(lái)自第一植入過(guò)程的數(shù)據(jù)庫(kù)信息之外，可選地能夠得到030具有第一植入物的目標(biāo)關(guān)節(jié)的附加度量，該附加度量能夠與來(lái)自第一植入過(guò)程的數(shù)據(jù)庫(kù)信息013—起使用。根據(jù)需要，該步驟能夠重復(fù)多次?？蛇x地，可以生成關(guān)節(jié)和第一植入物的虛擬模型，以例如確定適當(dāng)?shù)年P(guān)節(jié)對(duì)準(zhǔn)，并根據(jù)適當(dāng)?shù)膶?duì)準(zhǔn)確定相應(yīng)的切除切口和第二植入部件特征。該信息可以被收集并存儲(chǔ)032為新的或附加的數(shù)據(jù)庫(kù)信息033。一旦來(lái)自第一植入過(guò)程的數(shù)據(jù)庫(kù)信息、以及可選的目標(biāo)關(guān)節(jié)和第一植入物的新的度量被得到和分析以確定切除切口和患者特異性或優(yōu)化植入物特征，就能夠選擇034和/或產(chǎn)生036 (例如虛擬選擇和/產(chǎn)生并且接著實(shí)際選擇和/或產(chǎn)生)用于第二植入物的植入部件。特別地，能夠選擇034并且接著進(jìn)一步定制036具有用于第二植入物的最佳適配的和/或優(yōu)化的特征的一個(gè)或多個(gè)植入部件。替代地或另外，具有用于第二植入物的最佳適配的和/或優(yōu)化的特征的一個(gè)或多個(gè)植入部件可被定制，而沒(méi)有最初從庫(kù)038選擇。使用虛擬模型來(lái)評(píng)定所選擇或定制的植入部件，此過(guò)程也可根據(jù)需要重復(fù)(例如在選擇和/或產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)實(shí)際部件之前)。有關(guān)所選擇和/或產(chǎn)生的用于第二植入物的植入部件的信息可被收集和存儲(chǔ)040、042在數(shù)據(jù)庫(kù)033內(nèi)。一旦得到用于第二植入物的所需的植入部件或植入部件組，外科醫(yī)生可準(zhǔn)備植入部位(包括去除第一植入物)，并安裝第二植入物044。有關(guān)準(zhǔn)備植入部位和第二植入物安裝的信息可被收集和存儲(chǔ)046在數(shù)據(jù)庫(kù)033內(nèi)。第二植入物可以具有標(biāo)準(zhǔn)附接機(jī)構(gòu)，例如桿和/或釘或者本領(lǐng)域中已知的其它附接部件。替代地，附接機(jī)構(gòu)可以通過(guò)使用例如CT或MRI數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)獲得例如股骨和髖臼的或股骨和脛骨的或肱骨和關(guān)節(jié)窩的殘骨上的形狀信息而成為患者特異性的。第二植入物的外表面或外部形狀可以適于至少部分地包括反映第一植入物的尺寸或形狀或外表面的信息。以此方式，借助通過(guò)訪問(wèn)患者數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)來(lái)保持修正植入物中的患者特異性形狀和/或幾何結(jié)構(gòu)從而能夠使修正植入物實(shí)現(xiàn)更好的功能性結(jié)果。相應(yīng)地，這里描述的一些實(shí)施方式涉及解決與傳統(tǒng)植入物相關(guān)的許多問(wèn)題的植入物、植入部件和方法，所述許多問(wèn)題諸如植入部件與患者生物學(xué)特征(例如生物結(jié)構(gòu)特征、兩個(gè)生物結(jié)構(gòu)之間的距離或空間和/或與解剖功能相關(guān)的特征)之間的不匹配以及在傳統(tǒng)初始植入物之后限制后續(xù)修正的大量骨去除。2.示例性植入系統(tǒng)和患者特異性特征這里描述的構(gòu)思可以實(shí)施在多種類(lèi)型的植入物和植入系統(tǒng)中，包括但不限于膝關(guān)節(jié)植入物、髖關(guān)節(jié)植入物和肩關(guān)節(jié)植入物。在一些實(shí)施方式中，植入物或植入系統(tǒng)可包括I個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)或者更多的部件。植入部件可被設(shè)計(jì)和/或制造成包括一個(gè)或多個(gè)與諸如骨、軟骨、腱或肌肉的一個(gè)或多個(gè)患者生物/解剖結(jié)構(gòu)基本匹配的患者特異性特征。另外或替代地，植入部件可被設(shè)計(jì)和/或制造成包括與一個(gè)或多個(gè)另外植入部件基本匹配的一個(gè)或多個(gè)患者特異性特征。另外，植入部件可被設(shè)計(jì)和/或制造成包括與一個(gè)或多個(gè)另外植入部件基本匹配的一個(gè)或多個(gè)非患者特異性特征。表I中給出了示例性的組合。 表I :在植入系統(tǒng)中患者特異性(P)、患者工程化(PE)和標(biāo)準(zhǔn)(St)特征1的示例性組合
__，入部I牛特彳正數(shù)_ 2
植入系 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13統(tǒng)編號(hào)______________
ι |p|p|p|p|p|p|p|p|p|p|p|p|p
權(quán)利要求
1.一種用于植入到患者膝部的股骨的一部分上的患者特異性股骨膝部植入物，包括髁部分，其具有用于鄰接患者膝部的髁的至少一部分的面向骨表面和通常與所述面向骨表面相對(duì)的關(guān)節(jié)表面；所述關(guān)節(jié)表面具有通常設(shè)置在第一平面中的患者特異性曲率，該患者特異性曲率是基于膝部尺寸的預(yù)定曲率，以便當(dāng)所述面向骨表面鄰接患者的髁?xí)r基本上復(fù)制 所述髁的相應(yīng)關(guān)節(jié)線；所述關(guān)節(jié)表面具有在第二平面中的標(biāo)準(zhǔn)曲率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，所述患者的髁的相應(yīng)曲率是J曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，所述患者特異性曲率沿著所述關(guān)節(jié)表面的長(zhǎng)度的一部分延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，所述患者特異性曲率沿著所述植入物的承重區(qū)域的整個(gè)長(zhǎng)度延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，所述患者特異性曲率沿著所述植入物的承重區(qū)域的長(zhǎng)度的一部分延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，所述第一平面是矢狀平面。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，所述第一平面是冠狀平面。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，所述患者特異性曲率與患者的髁的相應(yīng)曲率基本匹配。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，所述患者特異性曲率與患者的髁的相應(yīng)曲率近似。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，所述患者特異性曲率是消除或減少患者的髁的至少一些局部最大曲率的平滑曲率。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，所述患者特異性曲率是基本在冠狀平面中的曲線的一部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物,其中,恒定曲率沿著所述關(guān)節(jié)表面的基本整個(gè)長(zhǎng)度延伸。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，恒定曲率沿著所述關(guān)節(jié)表面的長(zhǎng)度的一部分延伸。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，恒定曲率沿著所述植入物的承重區(qū)域的整個(gè)長(zhǎng)度延伸。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，恒定曲率沿著所述植入物的承重區(qū)域的長(zhǎng)度的一部分延伸。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，恒定曲率通常在所述第一平面的方向上沿著所述關(guān)節(jié)表面的基本整個(gè)長(zhǎng)度延伸。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，恒定曲率通常在所述第一平面的方向上沿著所述關(guān)節(jié)表面的長(zhǎng)度的一部分延伸。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，恒定曲率通常在所述第一平面的方向上沿著所述植入物的承重區(qū)域的長(zhǎng)度的一部分延伸。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，所述第二平面是矢狀平面。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，所述第二平面是冠狀平面。
21.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物，其中，恒定曲率與患者的髁的相應(yīng)曲率的平均曲率近似。
22.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植入物,其中,恒定曲率是標(biāo)準(zhǔn)化曲率。
23.一種用于植入到患者膝部的股骨的一部分上的患者特異性股骨植入物，包括 第一髁部分，其具有用于鄰接患者膝部的第一髁的至少一部分的第一面向骨表面和通常與所述第一面向骨表面相對(duì)的第一關(guān)節(jié)表面； 第二髁部分，其具有用于鄰接患者膝部的第二髁的至少一部分的第二面向骨表面和通常與所述第二面向骨表面相對(duì)的第二關(guān)節(jié)表面； 所述第一關(guān)節(jié)表面具有通常設(shè)置在第一平面中的第一患者特異性曲率，該第一患者特異性曲率是基于患者膝部尺寸的預(yù)定曲率，并且當(dāng)所述第一面向骨表面鄰接所述髁?xí)r，該第一患者特異性曲率提供患者的第一髁的相應(yīng)關(guān)節(jié)表面的曲率的近似并且被大致定位在與患者的第一髁的所述曲率相同的位置；并且 所述第二關(guān)節(jié)表面具有通常設(shè)置在第二平面中的第二患者特異性曲率，該第二患者特異性曲率是基于患者膝部尺寸的預(yù)定曲率，并且當(dāng)所述第二面向骨表面鄰接所述第二髁?xí)r，該第二患者特異性曲率提供患者的第二髁的相應(yīng)關(guān)節(jié)表面的曲率的近似。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的植入物，其中，所述第一關(guān)節(jié)表面在通常橫向于所述第一平面的平面中具有恒定曲率。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的植入物，其中，所述第二關(guān)節(jié)表面在通常橫向于所述第一平面的平面中具有恒定曲率。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的植入物，其中，所述第一患者特異性曲率和第二患者特異性曲率復(fù)制膝部的相應(yīng)j曲線的至少一部分。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的植入物，其中，所述第一平面和第二平面通常是矢狀平面。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的植入物，其中，所述第一平面和第二平面基本是冠狀平面。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的植入物，其中，所述第一平面通常是矢狀平面。
30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的植入物，其中，所述第二平面通常是冠狀平面。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的植入物，其中，所述第一平面基本是冠狀平面。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的植入物，其中，所述第二平面通常是矢狀平面。
33.根據(jù)權(quán)利要求23所述的植入物，其中，所述第一患者特異性曲率沿著所述第一關(guān)節(jié)表面的承重部分的基本整個(gè)長(zhǎng)度延伸。
34.根據(jù)權(quán)利要求23所述的植入物，其中，所述第二患者特異性曲率沿著所述第二關(guān)節(jié)表面的承重部分的基本整個(gè)長(zhǎng)度延伸。
35.根據(jù)權(quán)利要求23所述的植入物，其中，所述第二患者特異性曲率沿著所述第二關(guān)節(jié)表面的承重部分的長(zhǎng)度的一部分延伸。
36.根據(jù)權(quán)利要求23所述的植入物，其中，所述第二患者特異性曲率沿著所述第二關(guān)節(jié)表面的承重部分的大部分長(zhǎng)度延伸。
37.根據(jù)權(quán)利要求23所述的植入物，其中，所述第一患者特異性曲率沿著所述第一關(guān)節(jié)表面的承重部分的一部分延伸。
38.一種股骨植入物，其包括具有髁面向骨表面和髁關(guān)節(jié)表面的內(nèi)側(cè)髁和外側(cè)髁中的至少一個(gè)，所述髁關(guān)節(jié)表面包括(a)位于第一平面中的髁關(guān)節(jié)表面曲率，其從患者特異性數(shù)據(jù)獲得并被設(shè)計(jì)成沿著所述髁關(guān)節(jié)表面的至少一個(gè)承重部分與患者的解剖結(jié)構(gòu)的相應(yīng)表面曲率或該相應(yīng)表面曲率的預(yù)定百分比匹配，以及(b)位于第二平面中的髁關(guān)節(jié)表面曲率，其被工程化或者選擇成沿著髁關(guān)節(jié)表面的至少一個(gè)承重部分是恒定的。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的股骨植入物，其中，所述第一平面是矢狀平面，所述第二平面是誕狀平面。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的股骨植入物，其中，所述第一平面是冠狀平面，所述第二平面是矢狀平面。
41.根據(jù)權(quán)利要求38所述的股骨植入物，還包括從患者特異性數(shù)據(jù)獲得并適應(yīng)特定患者的一個(gè)或多個(gè)另外植入物特征或度量。
42.根據(jù)權(quán)利要求38所述的股骨植入物，其中，所述一個(gè)或多個(gè)另外植入物特征或度量包括股骨植入物的面向骨表面上的一個(gè)或多個(gè)平面小面，其從患者特異性數(shù)據(jù)獲得并能夠使得針對(duì)特定患者的骨保存最大化。
43.根據(jù)權(quán)利要求38所述的股骨植入物，其中，所述一個(gè)或多個(gè)另外植入物特征或度量包括植入物的髁寬度，其從患者特異性數(shù)據(jù)獲得并能夠使其基本上與患者股骨髁的相應(yīng)寬度或該相應(yīng)寬度的預(yù)定百分比匹配。
44.根據(jù)權(quán)利要求38所述的股骨植入物，其中，所述一個(gè)或多個(gè)另外植入物特征或度量包括植入物上內(nèi)側(cè)髁和外側(cè)髁之間的距離，其從患者特異性數(shù)據(jù)獲得并能夠使其基本上與患者內(nèi)側(cè)股骨髁和外側(cè)股骨髁之間的相應(yīng)距離或該相應(yīng)距離的預(yù)定百分比匹配。
45.根據(jù)權(quán)利要求38所述的股骨植入物，其中，所述一個(gè)或多個(gè)另外植入物特征或度量包括從面向骨表面到關(guān)節(jié)表面的植入物厚度，其從患者特異性數(shù)據(jù)獲得并能夠使其基本上與患者股骨上從相應(yīng)的規(guī)劃切除表面到相應(yīng)關(guān)節(jié)表面的相應(yīng)厚度或該相應(yīng)厚度的預(yù)定百分比匹配。
46.根據(jù)權(quán)利要求38所述的股骨植入物，其中，所述一個(gè)或多個(gè)另外植入物特征或度量包括植入物的截面周邊形狀，其從患者特異性數(shù)據(jù)獲得并能夠使其基本上與患者股骨的相應(yīng)截面周邊形狀或該相應(yīng)截面周邊形狀的預(yù)定百分比匹配。
47.根據(jù)權(quán)利要求38所述的股骨植入物，其中，所述一個(gè)或多個(gè)另外植入物特征或度量包括植入物的一部分的體積，其從患者特異性數(shù)據(jù)獲得并能夠使其基本上與患者股骨的一部分的相應(yīng)體積或其預(yù)定百分比匹配。
48.一種股骨植入物，包括分別具有面向骨表面和關(guān)節(jié)表面的內(nèi)側(cè)髁和外側(cè)髁，其中， 所述內(nèi)側(cè)髁和外側(cè)髁在一個(gè)或多個(gè)部分中彼此具有不同寬度。
49.一種股骨植入物，包括內(nèi)外側(cè)長(zhǎng)度，其從患者特異性數(shù)據(jù)獲得并且能夠使其基本上與患者股骨的相應(yīng)內(nèi)外側(cè)長(zhǎng)度或該相應(yīng)內(nèi)外側(cè)長(zhǎng)度的預(yù)定百分比匹配，并且還包括外側(cè)髁，其在至少一個(gè)維度上比患者的天然、未切的外側(cè)股骨髁的相應(yīng)部分大，但在任何維度上都不比患者的內(nèi)側(cè)股骨髁大。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)基于從現(xiàn)有關(guān)節(jié)獲得的數(shù)據(jù)形成模型、植入物和相關(guān)工具和過(guò)程的方法和裝置。數(shù)據(jù)可以用于形成模型，模型可以用于分析患者的關(guān)節(jié)并且設(shè)計(jì)和評(píng)定校正動(dòng)作的過(guò)程。數(shù)據(jù)還可以用于形成患者特異性和/或患者工程化的植入物以及相關(guān)的工具和過(guò)程。
文檔編號(hào)A61F2/46GK102724934SQ201080060464
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者D·斯泰尼斯, J·斯拉敏, N·朝, P·朗, R·A·伯雅斯基, W·菲茨 申請(qǐng)人:康復(fù)米斯公司