背景技術(shù)：

本發(fā)明涉及全膝置換外科手術(shù)，具體地講，涉及規(guī)劃全膝置換外科手術(shù)的方法，還涉及執(zhí)行外科規(guī)劃的外科手術(shù)的工作流程。

用于全膝置換的各種外科技術(shù)通常是眾所周知且廣泛使用的。它們通常涉及用股骨假體植入物或構(gòu)件來(lái)置換患者股骨的遠(yuǎn)側(cè)部分，并用脛骨假體植入物或構(gòu)件來(lái)置換患者脛骨的近側(cè)部分。外科手術(shù)的一個(gè)方面是準(zhǔn)備股骨的遠(yuǎn)側(cè)部分和脛骨的近側(cè)部分，以提供其上放置相應(yīng)植入物的切除骨表面。切除的骨表面的高度和角度確定每個(gè)植入物相對(duì)于其相應(yīng)骨的位置，這是患者膝關(guān)節(jié)的術(shù)后行為的一個(gè)要素。外科醫(yī)生還可執(zhí)行一些軟組織平衡，其也可影響患者膝關(guān)節(jié)的行為。

因此，外科手術(shù)的一個(gè)重要方面是植入物相對(duì)于其相應(yīng)骨以及相對(duì)于彼此的定位。多種理念可得知外科醫(yī)生所使用的外科手段。一種常見(jiàn)的理念是嘗試放置股骨植入物，使其垂直于從髖關(guān)節(jié)股骨頭中心穿過(guò)膝蓋和脛骨植入物中心的軸線(xiàn)，以使其垂直于從膝蓋中心穿過(guò)腳踝中心的軸線(xiàn)。這種放置意味著從患者髖部到踝部的負(fù)荷線(xiàn)穿過(guò)膝蓋中心，從而有助于在植入物和脛骨的內(nèi)側(cè)和側(cè)向上提供均勻的負(fù)荷。

然而，對(duì)于許多患者，他們的腿可具有不同程度的內(nèi)翻(小腿指向內(nèi)側(cè)，有時(shí)俗稱(chēng)“羅圈腿”)或外翻(小腿指向側(cè)向，有時(shí)俗稱(chēng)“外八字腿”)力線(xiàn)。對(duì)于內(nèi)翻的力線(xiàn)，股骨頭中心與腳踝中心之間的承重線(xiàn)通過(guò)膝蓋中心的內(nèi)側(cè)，而對(duì)于外翻，承重線(xiàn)穿過(guò)膝蓋中心的側(cè)向。因此，如果對(duì)術(shù)前具有外翻或內(nèi)翻的腿部力線(xiàn)的患者進(jìn)行全膝置換外科手術(shù)，將股骨構(gòu)件垂直于髖-膝軸線(xiàn)放置，并將脛骨構(gòu)件垂直于膝-踝軸線(xiàn)放置，則會(huì)改變其整體腿部力線(xiàn)(分別使其內(nèi)翻或外翻減輕)。因此，雖然這可導(dǎo)致人造膝關(guān)節(jié)的假體構(gòu)件具有良好的機(jī)械性能，但是它也可影響患者下肢的整體表現(xiàn)，因?yàn)槠湫g(shù)后腿部與術(shù)前相比將稍微更直。

另一方面，如果對(duì)外科手術(shù)采用基于解剖學(xué)的理念，使得股骨植入物和脛骨植入物被放置成使得腿部的術(shù)后力線(xiàn)類(lèi)似于腿部的術(shù)前力線(xiàn)，對(duì)于內(nèi)翻或外翻患者，這導(dǎo)致負(fù)荷線(xiàn)通過(guò)膝蓋中心的內(nèi)側(cè)或側(cè)向，因此使施加在脛骨和股骨假體構(gòu)件之間的力以及在假體構(gòu)件與其相應(yīng)骨之間界面處的力失衡。因此，雖然這種方案保持了患者的腿部力線(xiàn)，但是它可降低假體構(gòu)件的機(jī)械性能，并且還導(dǎo)致進(jìn)一步的膝蓋問(wèn)題。

由于全膝置換外科手術(shù)涉及假體構(gòu)件的仔細(xì)定位，所以無(wú)論使用的外科方案如何，已知的是規(guī)劃外科手術(shù)的至少一些方面，使得預(yù)先得知假體構(gòu)件的預(yù)期位置。初始規(guī)劃可需要在術(shù)中或迭代地調(diào)整，這取決于外科手術(shù)的其他步驟如何執(zhí)行，或者取決于可僅在外科手術(shù)過(guò)程變得明顯的其他因素，例如比預(yù)期更晚期的疾病狀態(tài)。然而，通常準(zhǔn)備一些形式的外科規(guī)劃，并且可包括與預(yù)期外科結(jié)果一致的假體的預(yù)期位置或規(guī)劃位置。

規(guī)劃過(guò)程可采取一系列形式，包括使用患者骨圖像和/或3d建模技術(shù)將患者骨的x射線(xiàn)圖像檢查、測(cè)量或標(biāo)記到復(fù)雜的計(jì)算機(jī)輔助外科規(guī)劃方法。外科規(guī)劃信息有時(shí)也可與計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)系統(tǒng)一起使用，其包括外科工作流程軟件(通常提供關(guān)于患者骨、器械和外科手術(shù)中所用植入物位置的視覺(jué)或圖像引導(dǎo))，以及規(guī)劃植入物位置的視覺(jué)指示。因此，與其規(guī)劃位置相比，規(guī)劃軟件和計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)系統(tǒng)可用于幫助提高植入物放置的準(zhǔn)確性。然而，這是推動(dòng)規(guī)劃過(guò)程本身的基本外科理念。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明可提供使用規(guī)劃方法結(jié)果的規(guī)劃方法和/或相關(guān)外科手術(shù)，其結(jié)合了維持患者解剖學(xué)和維持患者假體膝關(guān)節(jié)的機(jī)械性能的其他競(jìng)爭(zhēng)方案，以利用這些其他競(jìng)爭(zhēng)方案的相應(yīng)益處。

本發(fā)明的第一方面提供了一種在患者腿部膝蓋上進(jìn)行全膝置換外科手術(shù)的方法。該方法可包括獲得患者腿部的解剖學(xué)數(shù)據(jù)。解剖學(xué)數(shù)據(jù)可允許確定股骨機(jī)械軸線(xiàn)、脛骨機(jī)械軸線(xiàn)和膝蓋的關(guān)節(jié)線(xiàn)?？纱_定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度。規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度確保了由規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度導(dǎo)致的脛骨機(jī)械軸線(xiàn)和股骨機(jī)械軸線(xiàn)之間的長(zhǎng)腿角度在第一預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)，并且/或者規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度在第二預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)?？稍诨颊呦ドw上進(jìn)行全膝置換外科手術(shù)。遠(yuǎn)側(cè)股骨切割可使用規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度進(jìn)行，并且可使用規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度來(lái)進(jìn)行近側(cè)脛骨切割。

長(zhǎng)腿角度和近側(cè)脛骨切割角度的第一預(yù)選數(shù)值范圍和第二預(yù)選數(shù)值范圍分別允許檢查近側(cè)脛骨切割角度和遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度的位置的影響，以確?？山邮艿拈L(zhǎng)腿角度和近側(cè)脛骨切口角度并在必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整。因此，可一起實(shí)現(xiàn)解剖學(xué)方案的優(yōu)點(diǎn)并維持患者的原始解剖結(jié)構(gòu)。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度可包括確定長(zhǎng)腿角度是否對(duì)應(yīng)于落入第一預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度還可包括設(shè)定初始規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度以恢復(fù)關(guān)節(jié)線(xiàn)以及初始規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度以恢復(fù)關(guān)節(jié)線(xiàn)。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度還可包括確定初始規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度是否對(duì)應(yīng)于落入第二預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度還可包括當(dāng)確定初始規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度確實(shí)對(duì)應(yīng)于落入第二預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度時(shí)，將規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度設(shè)定為初始規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度，并將規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度設(shè)定為初始規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度還可包括當(dāng)確定初始規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度不對(duì)應(yīng)于落入第二預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度時(shí)，將規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度設(shè)定為修改達(dá)調(diào)整角度的初始規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度，使得規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度對(duì)應(yīng)于落入第二預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度還可包括當(dāng)確定初始規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度不對(duì)應(yīng)于落入第二預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度時(shí)，將規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度設(shè)定為修改達(dá)調(diào)整角度的初始規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度還可包括設(shè)定初始規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度以將長(zhǎng)腿角度調(diào)整為對(duì)應(yīng)于落入第一預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度和/或設(shè)定初始規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度以恢復(fù)關(guān)節(jié)線(xiàn)。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度還可包括確定初始規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度是否對(duì)應(yīng)于落入第二預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度還可包括當(dāng)確定初始規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度確實(shí)對(duì)應(yīng)于落入第二預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度時(shí)，將規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度設(shè)定為初始規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度，并將規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度設(shè)定為初始規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度還可包括當(dāng)確定初始規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度不對(duì)應(yīng)于落入第二預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度時(shí)，將規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度設(shè)定為修改達(dá)調(diào)整角度的初始規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度，使得規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度對(duì)應(yīng)于落入第二預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度還可包括當(dāng)確定初始規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度不對(duì)應(yīng)于落入第二預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度時(shí)，將規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度設(shè)定為修改達(dá)調(diào)整角度的初始規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度可包括確定關(guān)節(jié)線(xiàn)相對(duì)于脛骨機(jī)械軸線(xiàn)的角度是否對(duì)應(yīng)于落入第二預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度還可包括設(shè)定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度以恢復(fù)關(guān)節(jié)線(xiàn)并且/或者初始規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度以恢復(fù)關(guān)節(jié)線(xiàn)。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度還可包括確定由規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和初始規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度引起的長(zhǎng)腿角度是否對(duì)應(yīng)于落入第一預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度可進(jìn)一步包括當(dāng)確定由規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和初始規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度引起的長(zhǎng)腿角度對(duì)應(yīng)于落入第一預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度時(shí)，將規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度設(shè)定為初始規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度還可包括當(dāng)確定由規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和初始規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度引起的長(zhǎng)腿角度不對(duì)應(yīng)于落入第一預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度時(shí)，將規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度設(shè)定為修改達(dá)調(diào)整角度的初始規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度，使得所產(chǎn)生的長(zhǎng)腿角度對(duì)應(yīng)于落入第一預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度還可包括使用調(diào)整角度將規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度設(shè)定為對(duì)應(yīng)于落入第二預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度，并且使用調(diào)整角度設(shè)定初始規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度還可包括確定由規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和初始規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度引起的長(zhǎng)腿角度是否對(duì)應(yīng)于落入第一預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度可進(jìn)一步包括當(dāng)確定由規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和初始規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度引起的長(zhǎng)腿角度對(duì)應(yīng)于落入第一預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度時(shí)，將規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度設(shè)定為初始規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度。

確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度還可包括當(dāng)確定由規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和初始規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度引起的長(zhǎng)腿角度不對(duì)應(yīng)于落入第一預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度時(shí)，將規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度設(shè)定為修改達(dá)另一個(gè)調(diào)整角度的初始規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度，使得所產(chǎn)生的長(zhǎng)腿角度對(duì)應(yīng)于落入第一預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)的角度。

第一預(yù)選范圍可不超過(guò)10°、不超過(guò)6°或不超過(guò)3°。

第一預(yù)選范圍可從175°延伸至185°，或從177°延伸至183°，或從177°延伸至180°。

第一預(yù)選范圍可從170°延伸至180°，或從175°延伸至180°，或從177°延伸至180°。因此，第一預(yù)選范圍可僅對(duì)應(yīng)于中間位和內(nèi)翻長(zhǎng)腿力線(xiàn)角度，而不包括外翻長(zhǎng)腿力線(xiàn)角度。

第二預(yù)選范圍可不超過(guò)6°或不超過(guò)3°。

第二預(yù)選范圍可從87°延伸到93°。

第二預(yù)選范圍可從90°延伸到84°，或從90°延伸到87°。因此，第二預(yù)選范圍可對(duì)應(yīng)于中間位和內(nèi)翻近側(cè)脛骨切割角度，而不包括外翻近側(cè)脛骨切割角度。

調(diào)整角度可使近側(cè)脛骨切割角度對(duì)應(yīng)于第二預(yù)選范圍的最接近值。

調(diào)整角度可使得長(zhǎng)腿角度對(duì)應(yīng)于第一預(yù)選范圍的最接近值。

另一個(gè)調(diào)整角度可使得長(zhǎng)腿角度對(duì)應(yīng)于第一預(yù)選范圍的最接近值。

該方法還可包括捕獲患者腿部的一個(gè)或多個(gè)圖像。獲取解剖學(xué)數(shù)據(jù)可包括從一個(gè)或多個(gè)圖像或者從導(dǎo)出自一個(gè)或多個(gè)圖像的圖像數(shù)據(jù)或者從限定一個(gè)或多個(gè)圖像的圖像數(shù)據(jù)獲取解剖學(xué)數(shù)據(jù)。

一個(gè)或多個(gè)圖像可以是x射線(xiàn)圖像。

一個(gè)或多個(gè)圖像可以是處于受壓狀態(tài)或負(fù)載狀態(tài)或站立狀態(tài)下的患者腿部。

獲取患者腿部的解剖學(xué)數(shù)據(jù)可包括測(cè)量患者腿部上解剖學(xué)界標(biāo)的位置。

可使用計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)系統(tǒng)來(lái)測(cè)量解剖學(xué)界標(biāo)的位置。

規(guī)劃切割角的確定可以由數(shù)據(jù)處理裝置來(lái)執(zhí)行。

全膝置換外科手術(shù)可使用計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行。

在患者膝蓋上執(zhí)行全膝置換外科手術(shù)可包括將股骨遠(yuǎn)側(cè)切割的切割塊的角度設(shè)定為與規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度相對(duì)應(yīng)和/或?qū)⒔鼈?cè)脛骨切割的切割塊的角度設(shè)定為與規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割相對(duì)應(yīng)。

設(shè)定遠(yuǎn)側(cè)股骨切割的切割塊的角度可包括操作切割塊的角度調(diào)整機(jī)構(gòu)。

設(shè)定近側(cè)脛骨切割的切割塊的角度可包括操作切割塊的角度調(diào)整機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明的第二方面提供了一種確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度的方法，該方法將用于在患者腿部膝蓋上進(jìn)行的全膝置換外科手術(shù)。該方法可包括設(shè)定在脛骨機(jī)械軸線(xiàn)和股骨機(jī)械軸線(xiàn)之間的長(zhǎng)腿角度第一預(yù)選數(shù)值范圍。該方法還可包括為近側(cè)脛骨切割角度設(shè)定第二預(yù)選數(shù)值范圍?？墒褂脧幕颊攉@得的解剖學(xué)數(shù)據(jù)來(lái)確定規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度，該解剖學(xué)數(shù)據(jù)限定患者的脛骨機(jī)械軸線(xiàn)、股骨機(jī)械軸線(xiàn)和膝關(guān)節(jié)線(xiàn)。規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度確保由規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度和規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度產(chǎn)生的長(zhǎng)腿角度在第一預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)，并且規(guī)劃的近側(cè)脛骨切割角度在第二預(yù)選數(shù)值范圍內(nèi)。

本發(fā)明第一方面的確定部分的優(yōu)選特征還可為本發(fā)明第二方面的優(yōu)選特征。

該方法可以是計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法。

本發(fā)明的第三方面提供一種以非瞬時(shí)形式存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序代碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中計(jì)算機(jī)可讀代碼可由數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行，以執(zhí)行本發(fā)明第二方面的方法及其任何優(yōu)選特征。

本發(fā)明的第四方面提供一種包括數(shù)據(jù)處理器以及本發(fā)明第三方面的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的數(shù)據(jù)處理裝置，并且其中計(jì)算機(jī)程序代碼可由數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行。

本發(fā)明的第五方面提供一種包括根據(jù)本發(fā)明第四方面的數(shù)據(jù)處理裝置的計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)系統(tǒng)。

本發(fā)明的第六方面提供一種使用戶(hù)能夠執(zhí)行本發(fā)明第二方面的方法的介質(zhì)承載用戶(hù)可讀指令。介質(zhì)還可承載用于執(zhí)行本發(fā)明第二方面的任何優(yōu)選特征的用戶(hù)可讀指令。介質(zhì)可承載第一預(yù)選數(shù)值范圍和第二預(yù)選數(shù)值范圍的指示。介質(zhì)可包括用戶(hù)可記錄數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)第一字段。數(shù)據(jù)可以是得自患者的解剖學(xué)數(shù)據(jù)。解剖學(xué)數(shù)據(jù)可包括股骨機(jī)械軸線(xiàn)的角度、脛骨機(jī)械軸線(xiàn)的角度、股骨機(jī)械軸線(xiàn)和脛骨機(jī)械軸線(xiàn)之間的角度、關(guān)節(jié)線(xiàn)的角度、關(guān)節(jié)線(xiàn)和股骨機(jī)械軸線(xiàn)之間的角度和/或關(guān)節(jié)線(xiàn)和脛骨機(jī)械軸線(xiàn)之間的角度。介質(zhì)可包括一個(gè)或多個(gè)第二字段，其中用戶(hù)可記錄計(jì)算的結(jié)果。計(jì)算的結(jié)果可為角度的值。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將僅以舉例的方式并結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，其中：

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的整體外科手術(shù)相關(guān)方法的各個(gè)階段的流程圖；

圖2a、圖2b和圖2c分別示出中間位、內(nèi)翻和外翻的腿部力線(xiàn)的圖示；

圖3示出了示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的規(guī)劃方法的第一實(shí)施方案的流程圖；

圖4是示出圖3的方法的第一示例性膝關(guān)節(jié)幾何形狀的示意圖；

圖5是示出圖3的方法的第二示例性膝關(guān)節(jié)幾何形狀的示意圖；

圖6是示出圖3的方法的第三示例性膝關(guān)節(jié)幾何形狀的示意圖；

圖7是示出圖3的方法的第四示例性膝關(guān)節(jié)幾何形狀的示意圖；

圖8示出了示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的規(guī)劃方法的第二實(shí)施方案的流程圖；

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)系統(tǒng)的示意性框圖，其可用于進(jìn)行或?qū)嵤┍景l(fā)明的外科手術(shù)；

圖10示出了說(shuō)明本發(fā)明外科手術(shù)部分的流程圖；以及

圖11示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的數(shù)據(jù)處理裝置的示意性框圖，其也可用于圖9所示的計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)系統(tǒng)中。

具體實(shí)施方式

以下具體實(shí)施方式闡述了許多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明。在其他情況下，為了不模糊本發(fā)明，未詳細(xì)描述眾所周知的方法、程序、構(gòu)件、器械或植入物。

在附圖中，除非另有說(shuō)明或者上下文另有要求，否則相同的附圖標(biāo)記用于相同的元件。

參考圖1，示出了示出準(zhǔn)備、規(guī)劃和進(jìn)行全膝置換外科手術(shù)100的整體方法100的各個(gè)階段的高級(jí)流程圖。本發(fā)明的各方面可存在于圖1所示的整體方法100中、其各個(gè)階段中、各個(gè)階段的組合中以及各個(gè)階段的子階段的組合中。

整體方法的初始階段102涉及確定患者的術(shù)前解剖學(xué)腿部力線(xiàn)102。這能夠以多種方式進(jìn)行，如下面更詳細(xì)描述的，并且基本上涉及確定患者腿部的髖、膝蓋、踝軸以及膝關(guān)節(jié)線(xiàn)。在該初始步驟102獲得來(lái)自患者實(shí)際腿部的解剖學(xué)信息。

在獲得患者解剖學(xué)腿部力線(xiàn)信息之后，在步驟104處執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的規(guī)劃方法。在步驟104處執(zhí)行的規(guī)劃方法使用在步驟102中獲得的患者的解剖學(xué)腿部力線(xiàn)信息來(lái)確定對(duì)股骨和/或脛骨切割進(jìn)行的任何角度調(diào)整。規(guī)劃步驟104的結(jié)果是規(guī)劃的脛骨和/或股骨切割角度，其隨后可用于步驟106執(zhí)行的實(shí)際外科手術(shù)中。

因此，在步驟106處，使用從規(guī)劃外科手術(shù)104確定的脛骨和股骨切割位置進(jìn)行全膝置換外科手術(shù)，相較于常規(guī)手術(shù)中使用的那些，其可包括脛骨和/或股骨切割角度的調(diào)整。在階段104規(guī)劃的脛骨和/或股骨切割角度實(shí)施外科手術(shù)步驟106的外科理念，即股骨是膝蓋的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)學(xué)驅(qū)動(dòng)器。因此，通過(guò)將長(zhǎng)腿力線(xiàn)和脛骨切割角度保持約束在安全邊界內(nèi)重新鋪展股骨可實(shí)現(xiàn)改善的患者膝蓋功能恢復(fù)。

在步驟104處執(zhí)行的術(shù)前外科規(guī)劃方法允許制定術(shù)前外科規(guī)劃，這可在脛骨切割的內(nèi)翻或外翻角度的預(yù)定安全邊界內(nèi)恢復(fù)天然關(guān)節(jié)線(xiàn)，在髖-膝-踝軸線(xiàn)的預(yù)定安全邊界內(nèi)恢復(fù)患者的長(zhǎng)腿力線(xiàn)，并且還可在股骨旋轉(zhuǎn)的預(yù)定邊界內(nèi)恢復(fù)天然股骨后髁。

步驟104的規(guī)劃方法識(shí)別到，患者的長(zhǎng)腿力線(xiàn)取決于遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度和脛骨切割角度。該方法使得這些變量中的一個(gè)能夠基于另外兩個(gè)的第二安全目標(biāo)范圍來(lái)計(jì)算。可修改遠(yuǎn)側(cè)股骨切割和/或脛骨切割的角度，以確保它們保持在預(yù)限定的數(shù)值范圍內(nèi)。對(duì)脛骨切割角度的任何調(diào)整也可應(yīng)用于膝蓋屈曲時(shí)的股骨旋轉(zhuǎn)。

然后，將規(guī)劃的股骨和脛骨切割角度(其中任一個(gè)可包括由規(guī)劃方法104產(chǎn)生的調(diào)整)用作外科手術(shù)106的輸入。外科手術(shù)106則是很常規(guī)的，可使用很常規(guī)的儀器來(lái)進(jìn)行全膝置換外科手術(shù)。然而，脛骨和/或股骨切割塊相對(duì)于股骨和/或脛骨設(shè)定的角度與原本會(huì)使用的角度不同。

外科手術(shù)106還可使用任何假體膝關(guān)節(jié)植入物系統(tǒng)，系統(tǒng)包括旨在用于基于解剖的外科手術(shù)中的股骨和脛骨構(gòu)件。

例如，一套合適的器械包括attune外科膝蓋系統(tǒng)外科手段文檔中描述的intuition器械，所述文件可得自johnson&johnson旗下的公司depuysynthes(intuition是depuysynthes的商標(biāo))。所使用的膝蓋植入物可以是attune膝蓋系統(tǒng)植入物，其也可得自depuysynthes，并且也在可得自depuysynthes的attune膝蓋系統(tǒng)外科手段文檔中有描述(attune是depuysynthes的商標(biāo)，該商標(biāo)可能已在一些國(guó)家/地區(qū)注冊(cè))。然而，本發(fā)明不限于非常特定的植入物或attune膝蓋系統(tǒng)的特定器械。相反，可使用允許相對(duì)于股骨調(diào)整遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度以及相對(duì)于脛骨調(diào)整的脛骨切口的任何儀器。

以下更詳細(xì)地描述對(duì)應(yīng)于步驟106的示例性外科手術(shù)。

參考圖2a、圖2b和圖2c，示出了人可能會(huì)有的不同腿部力線(xiàn)。

圖2a示出了中間位腿部力線(xiàn)200。中間位腿部力線(xiàn)的特征在于，負(fù)荷承載軸線(xiàn)(由實(shí)線(xiàn)206表示)從股骨頭202的中心穿過(guò)患者膝蓋的中心延伸到踝部204的中心。圖2a中還以虛線(xiàn)點(diǎn)線(xiàn)208示出了股骨遠(yuǎn)側(cè)端部的髓腔的近似軸線(xiàn)，其代表遠(yuǎn)側(cè)股骨解剖學(xué)軸線(xiàn)。圖2a示出了處于站立負(fù)載狀態(tài)下的患者腿部力線(xiàn)，其中患者身體的重量沿著長(zhǎng)腿軸線(xiàn)206傳遞。圖2a還示出了患者膝蓋的關(guān)節(jié)線(xiàn)209。關(guān)節(jié)線(xiàn)209大致平行于患者站立的地板，并且通常從垂直于長(zhǎng)腿軸線(xiàn)206的位置偏離大約3°。換句話(huà)講，關(guān)節(jié)線(xiàn)209和長(zhǎng)腿軸線(xiàn)206之間對(duì)向內(nèi)側(cè)且低于關(guān)節(jié)線(xiàn)的角度(圖2a中標(biāo)記為δ)通常為大約87°。

圖2a示出了患者腿部投射到身體正面的各種軸線(xiàn)。

圖2b類(lèi)似于圖2a，但示出了具有內(nèi)翻力線(xiàn)的腿。長(zhǎng)腿軸線(xiàn)206從股骨頭202的中心延伸到踝關(guān)節(jié)204的中心。髖-膝軸線(xiàn)214也稱(chēng)為股骨機(jī)械軸線(xiàn)，由從股骨頭202中心延伸至膝蓋212中心的線(xiàn)限定。膝-踝軸線(xiàn)216也稱(chēng)為脛骨機(jī)械軸線(xiàn)，由從膝蓋212中心延伸至腳踝204中心的線(xiàn)限定。當(dāng)腿部具有內(nèi)翻力線(xiàn)時(shí)，由線(xiàn)214和216限定的髖-膝-踝軸線(xiàn)不再如圖2a所示的中間位力線(xiàn)那樣與長(zhǎng)腿軸線(xiàn)206共線(xiàn)。如圖2b中可見(jiàn)的那樣，髖-膝部軸線(xiàn)214和膝-踝軸線(xiàn)216之間對(duì)向內(nèi)側(cè)的角度小于180°。相反，髖-膝軸線(xiàn)214和膝-踝軸線(xiàn)216之間側(cè)向的角度大于180°。同樣，線(xiàn)208表示股骨遠(yuǎn)側(cè)端部處髓腔的力線(xiàn)。

更具體地講，髖-膝軸線(xiàn)或者說(shuō)股骨的機(jī)械軸線(xiàn)214可被視為從股骨頭的中心延伸到膝蓋十字韌帶之間的中間髁點(diǎn)。膝-踝軸線(xiàn)或者說(shuō)脛骨的機(jī)械軸線(xiàn)216可由從脛骨平臺(tái)中心到脛骨遠(yuǎn)端(tibialplafond)中心的線(xiàn)限定。

圖2c示出了外翻的腿部力線(xiàn)220。同樣，股骨機(jī)械軸線(xiàn)214和脛骨機(jī)械軸線(xiàn)216不再與長(zhǎng)腿軸線(xiàn)206共線(xiàn)。然而，對(duì)于外翻力線(xiàn)，長(zhǎng)腿軸線(xiàn)206在膝蓋側(cè)向，而如圖2b所示，對(duì)于內(nèi)翻力線(xiàn)，長(zhǎng)腿軸線(xiàn)206在膝蓋內(nèi)側(cè)。股骨機(jī)械軸線(xiàn)214和脛骨機(jī)械軸線(xiàn)216對(duì)向膝蓋內(nèi)側(cè)的角度大于180°，并且股骨機(jī)械軸線(xiàn)214和脛骨機(jī)械軸線(xiàn)216對(duì)向側(cè)向的角度小于180°。

膝蓋的關(guān)節(jié)線(xiàn)209通?？杀灰暈榕c內(nèi)側(cè)髁和側(cè)向髁的最遠(yuǎn)側(cè)部分相切的線(xiàn)。通常，如圖2b和圖2c所示，關(guān)節(jié)線(xiàn)209基本上平行于地板，但是，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解的，膝蓋關(guān)節(jié)線(xiàn)相對(duì)于脛骨和股骨的機(jī)械軸線(xiàn)的角度在內(nèi)翻力線(xiàn)和外翻力線(xiàn)中有所變化。

回到圖1，在第一解剖學(xué)信息收集階段102，從患者身體直接或間接地得到足以建立股骨機(jī)械軸線(xiàn)214、脛骨機(jī)械軸線(xiàn)216和關(guān)節(jié)線(xiàn)209的信息。

間接方案通常涉及捕獲患者骨骼的圖像并確定骨骼圖像中各種解剖學(xué)界標(biāo)的位置，以便確定所需的解剖學(xué)力線(xiàn)信息。

例如，可對(duì)處于站立負(fù)載位置的患者采取長(zhǎng)腿x射線(xiàn)檢查。x射線(xiàn)檢查可涉及捕獲一個(gè)或多個(gè)重疊的x射線(xiàn)，足以允許確定各種解剖學(xué)界標(biāo)位置。從x射線(xiàn)圖像可確定股骨頭202的中心以及膝蓋的中心、腳踝的中心，還有對(duì)應(yīng)于與內(nèi)側(cè)髁和側(cè)向髁的最遠(yuǎn)側(cè)部分相切的線(xiàn)的關(guān)節(jié)線(xiàn)209。

這可僅涉及標(biāo)記x射線(xiàn)、繪制線(xiàn)、測(cè)量距離以及計(jì)算或測(cè)量角度。

在其他更復(fù)雜的方案中，可在x射線(xiàn)或數(shù)字x射線(xiàn)的數(shù)字化圖像本身上使用圖像處理例程，以便手動(dòng)地、自動(dòng)地或半自動(dòng)地確定所需的角度信息。

在其他實(shí)施方案中，可使用三維建模和/或計(jì)算機(jī)模擬軟件，并且可處理ct掃描數(shù)據(jù)，來(lái)確定所需的解剖學(xué)信息。

在直接方案中，直接在患者身上確定患者身上各種解剖界標(biāo)的位置。這可通過(guò)對(duì)患者進(jìn)行觸診和測(cè)量各種距離來(lái)完成。此外，可使用計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)手段，其中將可跟蹤標(biāo)記物附接到患者的骨骼和/或器械上，以便通過(guò)將可跟蹤指針?lè)胖迷谶@些界標(biāo)上來(lái)捕獲各種解剖學(xué)界標(biāo)的位置。在這種方案中，患者解剖學(xué)信息的確定可作為外科手術(shù)本身的一部分而不僅是術(shù)前步驟進(jìn)行，因?yàn)榭赡苄枰M(jìn)入患者膝蓋內(nèi)部。

用于確定股骨頭旋轉(zhuǎn)中心的計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)方法在本領(lǐng)域中是眾所周知的。這些方法的示例包括將可跟蹤標(biāo)記物附接到患者的膝蓋、使髖關(guān)節(jié)周?chē)墓晒切D(zhuǎn)以及捕獲通過(guò)可跟蹤標(biāo)記物追蹤的位點(diǎn)。由此可確定對(duì)應(yīng)于股骨頭中心的髖部旋轉(zhuǎn)中心。

在患者具有疾病狀況的情況下，例如，內(nèi)側(cè)髁或側(cè)向髁已經(jīng)磨損，則可在小腿處于受力位置時(shí)捕獲x射線(xiàn)，使得患者膝蓋的力線(xiàn)類(lèi)似于在沒(méi)有疾病狀況的情況下其會(huì)有的力線(xiàn)，這可更準(zhǔn)確地被視為對(duì)應(yīng)于患者膝蓋的原始解剖結(jié)構(gòu)而不是疾病狀態(tài)。

可使用獲得限定患者膝蓋解剖學(xué)布置和幾何形狀的信息或數(shù)據(jù)的其他方式，這些方式對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言并且從本文的討論中將是顯而易見(jiàn)的。

圖3示出了示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的全膝置換規(guī)劃方法300的過(guò)程流程圖，其大體對(duì)應(yīng)于圖1的步驟104。規(guī)劃方法300對(duì)應(yīng)于基于股骨的規(guī)劃方案，其目的在于(如有可能)通過(guò)修改脛骨切割角度來(lái)(如有必要)保持股骨切割的角度平行于關(guān)節(jié)線(xiàn)，以確保脛骨切割角度和腿部力線(xiàn)都在安全邊界內(nèi)。如果這不能通過(guò)單獨(dú)修改脛骨切割角度來(lái)完成，則也可修改股骨切割角度，以確保符合脛骨切割角度和長(zhǎng)腿角度安全邊界?；诿劰堑囊?guī)劃方案也是可能的，稍后參考圖8來(lái)描述。

方法300能夠以多種不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，參考圖9，方法300可在軟件中作為可與計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)(cas)系統(tǒng)950相關(guān)聯(lián)的更一般的外科規(guī)劃計(jì)算機(jī)程序940的一部分實(shí)現(xiàn)，或者可以是僅僅作為例如智能手機(jī)或平板計(jì)算機(jī)或其他通用計(jì)算設(shè)備上的應(yīng)用程序?qū)Ｓ糜谠撃康牡莫?dú)立計(jì)算機(jī)程序。在其他實(shí)施方案中，方法300可被實(shí)現(xiàn)為印刷媒體上的集合或規(guī)則或者指南或流程圖，外科醫(yī)生可對(duì)其進(jìn)行參考，以便執(zhí)行該方法并輸入在該方法中使用的各種測(cè)量、值和計(jì)算。無(wú)論方法300如何在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)，其輸出或結(jié)果是規(guī)劃的脛骨切割角度、規(guī)劃的股骨遠(yuǎn)側(cè)切割角度和可選地規(guī)劃的股骨后切割角度。規(guī)劃方法300也不規(guī)劃切口的高度，因?yàn)檫@對(duì)于實(shí)現(xiàn)該方法的益處并不重要，切口的高度或深度可取決于所使用的植入物的尺寸、膝蓋的軟組織和其他因素，并且可如對(duì)常規(guī)全膝置換外科手術(shù)那樣來(lái)確定切口的高度或深度。

規(guī)劃方法300的初始步驟302涉及設(shè)定長(zhǎng)腿力線(xiàn)角度和近側(cè)脛骨切割角度的邊界。如圖2a所示，對(duì)于中間位力線(xiàn)，其中股骨機(jī)械軸線(xiàn)214和脛骨機(jī)械軸線(xiàn)216與長(zhǎng)腿軸線(xiàn)206共線(xiàn)并對(duì)齊，股骨機(jī)械軸線(xiàn)和脛骨機(jī)械軸線(xiàn)之間的角度基本上為180°。從而，在步驟302處限定可接受的腿部力線(xiàn)值的范圍。例如，可接受角度的范圍可以是3°，邊界值可以是177°和180°。出于下述示例的目的，將使用股骨機(jī)械軸線(xiàn)和脛骨機(jī)械軸線(xiàn)對(duì)向膝蓋內(nèi)側(cè)的角度的大小，該角度在本文中將被稱(chēng)為α。因此，大于180°的α對(duì)應(yīng)于外翻力線(xiàn)，小于180°的α對(duì)應(yīng)于內(nèi)翻力線(xiàn)。然而，用于限定長(zhǎng)腿力線(xiàn)的角度的限定選擇是很隨意的。

據(jù)信，距離中間位力線(xiàn)多至10°的變型仍將為假體膝蓋提供合理的脛骨和股骨構(gòu)件機(jī)械性能。然而，在其他實(shí)施方案中，可使用至多不超過(guò)3°的變型作為患者腿部的長(zhǎng)腿力線(xiàn)的邊界或限制。在該示例中，在步驟302處，長(zhǎng)腿力線(xiàn)邊界被設(shè)置為使得177°≤α≤180°，由此對(duì)應(yīng)于中間位到內(nèi)翻力線(xiàn)。

在步驟302處，還設(shè)定了脛骨切割角度的可接受數(shù)值范圍的邊界。圖4示出了患者的手術(shù)前膝關(guān)節(jié)400的示意圖，并且包括股骨402的遠(yuǎn)側(cè)部分和脛骨404的近側(cè)部分。還示出了與股骨的遠(yuǎn)側(cè)部分相鄰并且大體對(duì)應(yīng)于股骨髓腔的股骨解剖學(xué)軸線(xiàn)208。脛骨的解剖學(xué)軸線(xiàn)大部分與脛骨216的機(jī)械軸線(xiàn)重合。將上面設(shè)置的約定用于此示例，內(nèi)側(cè)髁為406，側(cè)向髁為408，并且角度α為股骨機(jī)械軸線(xiàn)214和脛骨機(jī)械軸線(xiàn)216對(duì)向形成的角。關(guān)節(jié)線(xiàn)209與內(nèi)側(cè)髁406和側(cè)向髁408的最遠(yuǎn)側(cè)部分相切。關(guān)節(jié)線(xiàn)角度通常可被限定為線(xiàn)209和脛骨機(jī)械軸線(xiàn)216之間對(duì)向內(nèi)側(cè)且低于關(guān)節(jié)線(xiàn)的角度。如圖4所示，脛骨切割角度可被限定為脛骨切割線(xiàn)410和脛骨機(jī)械軸線(xiàn)216對(duì)向形成的低于關(guān)節(jié)線(xiàn)的角度，并且在圖4中被標(biāo)記為β。脛骨切割角度的限定同樣是很隨意的，并且其他限定也是可能的，諸如脛骨切割線(xiàn)和脛骨機(jī)械軸線(xiàn)之間對(duì)向形成的高于脛骨切割線(xiàn)410的角度。

遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角γ也可被限定為遠(yuǎn)側(cè)股骨切割線(xiàn)412和股骨機(jī)械軸線(xiàn)214之間對(duì)向形成的角度。遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度γ的限定也是很隨意的，可以是其他限定。

如上所述，對(duì)于如圖2a所示的中間位腿部力線(xiàn)，關(guān)節(jié)線(xiàn)209大致平行于地板，并且從垂直于脛骨機(jī)械軸線(xiàn)(與中間位力線(xiàn)的長(zhǎng)腿軸線(xiàn)206重合)偏移大約3°。純粹的解剖外科理念是簡(jiǎn)單地使脛骨切割線(xiàn)410平行于患者的關(guān)節(jié)線(xiàn)209，從而復(fù)制中間位力線(xiàn)的膝蓋幾何形狀。然而，規(guī)劃方法300卻設(shè)定脛骨切割角度的可接受數(shù)值范圍。在該示例中，數(shù)值范圍小于垂直于脛骨機(jī)械軸線(xiàn)不超過(guò)3°，即87°≤β≤90°，從而對(duì)應(yīng)于中間位到內(nèi)翻力線(xiàn)。腿部力線(xiàn)角度和脛骨切割角度的數(shù)值范圍大小都是3°純屬巧合。在其他實(shí)施方案中，腿部力線(xiàn)角度和脛骨切割角度的數(shù)值范圍大小可不同。

在步驟302處設(shè)定的長(zhǎng)腿力線(xiàn)和近側(cè)脛骨切割角度的可接受角度范圍可基于多種方案單獨(dú)或組合使用?？墒褂美碚撔院?或經(jīng)驗(yàn)性方案。例如，一種更加經(jīng)驗(yàn)性的方案是，分析不同患者中植入物的存活數(shù)據(jù)，并將其與患者植入物產(chǎn)生的術(shù)后長(zhǎng)腿力線(xiàn)角度和/或脛骨切割角度相關(guān)聯(lián)。一種更加理論性的方案是，使用患者腿部和膝蓋植入物的計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)分析，來(lái)確定各種力的分布、方向和大小。另一種更加經(jīng)驗(yàn)性的方案是，測(cè)量不同長(zhǎng)腿力線(xiàn)角度的假體膝蓋中產(chǎn)生的力，以確定長(zhǎng)腿力線(xiàn)角度和/或近側(cè)脛骨角度對(duì)假體膝蓋中力的影響，以及/或者由切除脛骨和/或股骨的患者身上的假體膝蓋施加的影響。可結(jié)合理論性和經(jīng)驗(yàn)性方案的結(jié)果來(lái)幫助確定在步驟302處使用的預(yù)選角度范圍。

如上所述，各種角度的限定在某種程度上是任意的。在步驟302，設(shè)定長(zhǎng)腿角度和脛骨切割角度的值的范圍的邊界。當(dāng)這些范圍用于確定是否滿(mǎn)足長(zhǎng)腿角度和脛骨切割角度要求時(shí)，如果范圍和角度以相同的方式限定，則這可為直接比較，或者如果范圍和角度以不同的方式限定，則這可為間接比較。通過(guò)確定各種角度是否對(duì)應(yīng)于落在所述范圍內(nèi)或外的角度，將這種直接或間接比較包括在內(nèi)。因此，這涵蓋了限定相同或不同的情況，在這種情況下可能需要應(yīng)用變換來(lái)使角度與范圍直接相比，例如加上或減去180°或90°。

在下面的示例中，在范圍中使用的角度和值的限定是相同的，因此當(dāng)確定各種角度是否對(duì)應(yīng)于在302設(shè)定的值的第一范圍或第二范圍內(nèi)的角度時(shí)，允許直接比較。回到圖3，在步驟304，先前在步驟102獲得的患者解剖數(shù)據(jù)用于確定患者的長(zhǎng)腿力線(xiàn)是否在步驟302設(shè)定的邊界內(nèi)。將患者的股骨機(jī)械軸線(xiàn)214與其脛骨機(jī)械軸線(xiàn)α之間的角度與在步驟302設(shè)定的可接受值的范圍進(jìn)行比較。在第一示例中，α＝178，即輕微內(nèi)翻，因此大于177°，因此在步驟304確定長(zhǎng)腿力線(xiàn)是可接受的。該方法進(jìn)行到步驟306，其中設(shè)定初始規(guī)劃的股骨切割角度和脛骨切割角度。初始規(guī)劃的脛骨切割角度被設(shè)定為恢復(fù)患者的關(guān)節(jié)線(xiàn)209的角度。因此，脛骨切割線(xiàn)410和脛骨機(jī)械軸線(xiàn)216之間的初始規(guī)劃的脛骨切割角度被設(shè)定為使得脛骨切割線(xiàn)410平行于在該示例中為89°的關(guān)節(jié)線(xiàn)209。類(lèi)似地，初始規(guī)劃的股骨切割角度γ被設(shè)定為使得遠(yuǎn)側(cè)股骨切割線(xiàn)412平行于關(guān)節(jié)線(xiàn)并且在這種情況下還平行于初始規(guī)劃的脛骨切割線(xiàn)410'的值。因此，在該示例中，初始規(guī)劃的股骨切割角度為89°。

在步驟308，確定脛骨切割角度的初始規(guī)劃值是否在步驟302設(shè)定的邊界內(nèi)。因此，步驟308確定初始規(guī)劃的脛骨切割角度值89°是否在87°和90°之間，現(xiàn)在該角度值是在這個(gè)范圍內(nèi)。因此，在步驟310，將最終規(guī)劃的股骨切割角度值設(shè)定為初始規(guī)劃值89°，并將最終規(guī)劃的脛骨切割值設(shè)定為初始規(guī)劃值89°，從而完成規(guī)劃。因此，初始規(guī)劃的脛骨切割角度和遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度已經(jīng)通過(guò)規(guī)劃方法驗(yàn)證為可接受的最終規(guī)劃切割角度。

第二個(gè)示例進(jìn)一步說(shuō)明了規(guī)劃方法300。圖5示出了不同患者的膝蓋幾何形狀500。在該膝蓋幾何形狀中，股骨機(jī)械軸線(xiàn)214與脛骨機(jī)械軸線(xiàn)216之間的角度α值再次為178°，因此該方法在步驟304至步驟306進(jìn)行。在該膝蓋幾何形狀中，關(guān)節(jié)線(xiàn)209與脛骨機(jī)械軸線(xiàn)216之間的角度為86°。因此，在步驟306，用于恢復(fù)患者的關(guān)節(jié)線(xiàn)209的初始規(guī)劃的脛骨切割角度值將為86°(使得脛骨切割線(xiàn)410平行于關(guān)節(jié)線(xiàn)209)。此外，初始規(guī)劃的股骨切割角度值被設(shè)定成使得股骨切割線(xiàn)412也平行于關(guān)節(jié)線(xiàn)209。在該示例中，初始規(guī)劃的股骨切割角度值為92°。在步驟308，確定初始規(guī)劃的脛骨切割角度是否在步驟302中設(shè)定的邊界內(nèi)，在該示例中由于86°小于下限87°，所以該角度不在所述邊界內(nèi)。因此，該方法進(jìn)行到步驟312。在步驟312，將初始規(guī)劃的脛骨切割角度值設(shè)定為最接近初始規(guī)劃值的邊界值，即在步驟314設(shè)定為87°。因此，對(duì)初始規(guī)劃的脛骨切割角度應(yīng)用1°的調(diào)整角度以達(dá)到最終規(guī)劃的脛骨切割角度。這在圖5中由對(duì)應(yīng)的最終規(guī)劃的脛骨切割線(xiàn)414示出，其不再平行于關(guān)節(jié)線(xiàn)209(為了清楚說(shuō)明，脛骨切割線(xiàn)在圖5中被放大)。

由于脛骨切割的規(guī)劃角度已經(jīng)改變，初始規(guī)劃的股骨切割線(xiàn)412將不再與最終規(guī)劃的脛骨切割線(xiàn)414平行，因此腿部的力線(xiàn)也將改變。因此，在步驟314，將最終規(guī)劃的股骨切割角度設(shè)定為初始規(guī)劃的股骨切割角度，但是通過(guò)1°的脛骨切割調(diào)整角度進(jìn)行調(diào)整。因此，在本示例中，將最終規(guī)劃的股骨切割角度的值設(shè)定為91°，并且產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的最終規(guī)劃的股骨切割線(xiàn)416，其不再平行于關(guān)節(jié)線(xiàn)209，而是平行于最終規(guī)劃的脛骨切割線(xiàn)414，因此不改變患者的腿部力線(xiàn)。因此，在該示例中，最終規(guī)劃的脛骨切割角度和遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度不再提供術(shù)前患者解剖結(jié)構(gòu)的精確復(fù)制，因?yàn)榕c原始解剖關(guān)節(jié)線(xiàn)209相比，所產(chǎn)生的關(guān)節(jié)線(xiàn)將旋轉(zhuǎn)1°，但是它們?cè)谒O(shè)定的邊界內(nèi)是盡可能接近的。然而，長(zhǎng)腿力線(xiàn)沒(méi)有被改變，因此患者解剖結(jié)構(gòu)的這個(gè)方面將通過(guò)這些規(guī)劃的切割角度而得以保留。因此，在該示例中，僅當(dāng)初始規(guī)劃的脛骨切割角度在可接受范圍之外時(shí)才修改初始規(guī)劃的股骨切割角度。

第三個(gè)示例進(jìn)一步說(shuō)明了規(guī)劃方法300。圖6示出了不同患者的膝蓋幾何形狀600。在該膝蓋幾何形狀中，股骨機(jī)械軸線(xiàn)214與脛骨機(jī)械軸線(xiàn)216之間的角度α的值為176°。因此，在步驟304，因?yàn)?76°<177°，所以確定長(zhǎng)腿力線(xiàn)不在步驟302所設(shè)定的長(zhǎng)腿力線(xiàn)邊界內(nèi)。因此，方法300進(jìn)行到步驟316。在步驟316，初始規(guī)劃的股骨切割角度被設(shè)定為恢復(fù)關(guān)節(jié)線(xiàn)209。在該示例中，初始規(guī)劃的股骨切割角度被設(shè)定為87°的值，使得對(duì)應(yīng)的初始規(guī)劃的股骨切割線(xiàn)418平行于關(guān)節(jié)線(xiàn)209。同樣在步驟316，設(shè)定初始規(guī)劃的脛骨切割角度，其將使長(zhǎng)腿力線(xiàn)回到在步驟302設(shè)定的邊界內(nèi)。因此，當(dāng)長(zhǎng)腿力線(xiàn)范圍的下限為177°時(shí)，通過(guò)使初始規(guī)劃的脛骨切割線(xiàn)420相對(duì)于平行于關(guān)節(jié)線(xiàn)209的線(xiàn)422旋轉(zhuǎn)1°，向初始規(guī)劃的脛骨切割角度(圖6所示)添加1°旋轉(zhuǎn)。因此，初始規(guī)劃的脛骨切割角度值(包括1°調(diào)整)為90°。在步驟318，確定初始規(guī)劃的脛骨切割角度是否在步驟302中設(shè)定的脛骨切割角度邊界內(nèi)，在該示例中該角度是在該脛骨切割角度邊界內(nèi)。因此，該方法進(jìn)行到步驟320，將最終規(guī)劃的股骨切割角度的值設(shè)定為初始規(guī)劃值87°，并將最終規(guī)劃的脛骨切割角度的值設(shè)定為初始規(guī)劃值，其包括1°調(diào)整，即為91°。因此，由于最終規(guī)劃的切割線(xiàn)418,420不再平行(在該示例中夾角為1°)，所以腿部力線(xiàn)角度α已增加1°，從而長(zhǎng)腿力線(xiàn)已回到可接受的范圍內(nèi)。

第四個(gè)示例進(jìn)一步說(shuō)明了規(guī)劃方法300。圖7示出了不同患者的膝蓋幾何形狀700。在該膝蓋幾何形狀中，股骨機(jī)械軸線(xiàn)214與脛骨機(jī)械軸線(xiàn)216之間的角度α的值為176°。因此，在步驟304，因?yàn)?76°<177°，所以確定長(zhǎng)腿力線(xiàn)不在步驟302所設(shè)定的長(zhǎng)腿力線(xiàn)邊界內(nèi)。因此，方法300進(jìn)行到步驟316。在步驟316，初始規(guī)劃的股骨切割角度被設(shè)定為恢復(fù)關(guān)節(jié)線(xiàn)209。在該示例中，初始規(guī)劃的股骨切割角度被設(shè)定為91°的值，使得對(duì)應(yīng)的初始規(guī)劃的股骨切割線(xiàn)424平行于關(guān)節(jié)線(xiàn)209。同樣在步驟316，設(shè)定初始規(guī)劃的脛骨切割角度，其將使長(zhǎng)腿力線(xiàn)回到在步驟302設(shè)定的邊界內(nèi)。因此，當(dāng)長(zhǎng)腿力線(xiàn)范圍的下限為177°時(shí)，通過(guò)使初始規(guī)劃的脛骨切割線(xiàn)426相對(duì)于平行于關(guān)節(jié)線(xiàn)209的線(xiàn)428旋轉(zhuǎn)1°，向初始規(guī)劃的脛骨切割角度(圖7所示)添加1°旋轉(zhuǎn)。因此，初始規(guī)劃的脛骨切割角度值(包括1°調(diào)整)為86°。在步驟318，確定初始規(guī)劃的脛骨切割角度是否在步驟302中設(shè)定的脛骨切割角度邊界內(nèi)，在該示例中，由于86°<87°，所以該角度不在該脛骨切割角度邊界內(nèi)。因此，該方法進(jìn)行到步驟322，將最終規(guī)劃的脛骨切割角度的值設(shè)定為最接近的脛骨切割邊界，為87°，因此包括1°的調(diào)整角度。這在圖7中示出，具體為對(duì)應(yīng)的最終規(guī)劃的脛骨切割線(xiàn)430從初始規(guī)劃的脛骨切割線(xiàn)426再旋轉(zhuǎn)1°。該方法進(jìn)行到步驟324，其中最終規(guī)劃的股骨切割角度的值被設(shè)定為初始規(guī)劃的股骨切割角度，但是通過(guò)將使脛骨切割角度回到可接受范圍內(nèi)所需的脛骨切割角度調(diào)整1°來(lái)進(jìn)行調(diào)整。因此，最終規(guī)劃的股骨切割角度被設(shè)定為92°的值。這在圖7中示出，具體為對(duì)應(yīng)的最終規(guī)劃的股骨切割線(xiàn)432從初始規(guī)劃的股骨切割線(xiàn)424再旋轉(zhuǎn)1°的調(diào)整角度。因此，由于最終規(guī)劃的切割線(xiàn)430,432不再平行(在該示例中夾角為1°)，所以腿部力線(xiàn)角度α已增加1°，從而長(zhǎng)腿力線(xiàn)已回到可接受的范圍內(nèi)，而且脛骨切割角度也回到可接受的范圍內(nèi)。然而，股骨切割角度已經(jīng)被調(diào)整為遠(yuǎn)離將重建關(guān)節(jié)線(xiàn)的角度。

應(yīng)當(dāng)理解，圖4至圖7僅旨在幫助說(shuō)明文中描述的特定角度和幾何形狀，并且附圖本身并不一定具有與上述示例相同的實(shí)際角度。

圖3所示的規(guī)劃方法的實(shí)施方案優(yōu)先考慮遠(yuǎn)側(cè)股骨切割的角度，因?yàn)樵摲椒ㄔ噲D維持股骨切割線(xiàn)平行于關(guān)節(jié)線(xiàn)，并優(yōu)先修改脛骨切割的角度。例如，脛骨切割角度而不是股骨切割角度用于在長(zhǎng)腿力線(xiàn)軸線(xiàn)在其邊界之外情況下修改長(zhǎng)腿力線(xiàn)軸線(xiàn)。股骨切割角度僅在脛骨切割角度將在其邊界之外的情況下被修改，在這種情況下，將股骨切割角度調(diào)整與用于使脛骨切割角度回到其邊界內(nèi)而調(diào)整的角度相同的角度量。

或者，本發(fā)明還可使用類(lèi)似的方案實(shí)現(xiàn)為脛骨切割優(yōu)先規(guī)劃，但其中只有在需要時(shí)才將近側(cè)脛骨切割角度保留為解剖切口(即，以重建關(guān)節(jié)線(xiàn))，以使脛骨切割角度保持在可接受的邊界內(nèi)?；诿劰堑囊?guī)劃方法800由圖8中所示的流程圖示出。圖8中所示的規(guī)劃方法800使用與圖3中所示的規(guī)劃方法300相同的整體方案來(lái)設(shè)定腿部力線(xiàn)和脛骨切割邊界，然后檢查脛骨切割角度和腿部長(zhǎng)度力線(xiàn)是否落入該邊界內(nèi)，如果沒(méi)有落入該邊界，則再對(duì)脛骨切割和/或股骨切割角度進(jìn)行調(diào)整，使得最終規(guī)劃的脛骨和股骨切割角度形成落入這些邊界內(nèi)的膝關(guān)節(jié)幾何形狀。然而，方法800的方案的不同之處在于，其將脛骨切割角度初始設(shè)定為最終規(guī)劃的脛骨切割角度，然后僅調(diào)整股骨切割角度，如果必要，以使腿部長(zhǎng)度力線(xiàn)在其可接受的邊界內(nèi)。

在步驟802處，設(shè)定腿部長(zhǎng)度力線(xiàn)的邊界，例如，177°≤α≤180°，并設(shè)定相對(duì)于脛骨機(jī)械軸線(xiàn)的脛骨切割角度的邊界，例如，87°≤β≤90°。在步驟804處，將關(guān)節(jié)線(xiàn)和脛骨機(jī)械軸線(xiàn)之間的角度與脛骨切割角度邊界進(jìn)行比較，以查看解剖方案，即復(fù)制患者關(guān)節(jié)線(xiàn)的脛骨切口是否可接受。如果可接受，則在步驟806處，將規(guī)劃的脛骨切割角度設(shè)定為使得脛骨切割線(xiàn)平行于關(guān)節(jié)線(xiàn)的角度，并且還設(shè)定初始規(guī)劃的股骨切割角度，使得遠(yuǎn)側(cè)股骨切割線(xiàn)也將平行于關(guān)節(jié)線(xiàn)。在808處，確定股骨機(jī)械軸線(xiàn)和脛骨機(jī)械軸線(xiàn)之間的角度是否在802處設(shè)定的邊界內(nèi)。如果在808處確定長(zhǎng)腿力線(xiàn)在邊界內(nèi)，則在810處將最終規(guī)劃的股骨切割角度設(shè)定為初始規(guī)劃的股骨切割角度并完成規(guī)劃。因此，結(jié)果是規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切口和規(guī)劃的脛骨切口，其每者平行于患者的關(guān)節(jié)線(xiàn)，并因此再現(xiàn)患者的原始解剖結(jié)構(gòu)，同時(shí)還確保假體膝關(guān)節(jié)適當(dāng)?shù)臋C(jī)械操作。

返回至步驟808，如果在808處確定長(zhǎng)腿力線(xiàn)不在邊界內(nèi)，則將最終規(guī)劃的股骨切割角度設(shè)定為初始規(guī)劃的股骨切割角度，但在812處調(diào)整長(zhǎng)腿力線(xiàn)以使其回到邊界內(nèi)。例如，如果患者的股骨機(jī)械軸線(xiàn)與脛骨機(jī)械軸線(xiàn)之間的角度為175°，則至少需要調(diào)整2°來(lái)使長(zhǎng)腿力線(xiàn)回到邊界內(nèi)。因此，在步驟812處，對(duì)初始規(guī)劃的股骨切割角度進(jìn)行2°的調(diào)整，然后將調(diào)整后的值用作最終規(guī)劃的股骨切割角度。從而完成規(guī)劃，得到解剖保留脛骨切口，但患者的長(zhǎng)腿力線(xiàn)略有變化。

返回至步驟804，如果確定關(guān)節(jié)線(xiàn)和脛骨機(jī)械軸線(xiàn)之間的角度在脛骨切口邊界之外，例如為85°，則在步驟814處，將脛骨切割角度規(guī)劃為最接近的邊界值，即87°。應(yīng)當(dāng)理解，通過(guò)選擇最接近的邊界值，如方法300中所做的那樣，使得遠(yuǎn)離患者解剖結(jié)構(gòu)的調(diào)整被最小化，從而有助于保持由基于解剖結(jié)構(gòu)的手術(shù)理念產(chǎn)生的益處。同樣在814處，將初始規(guī)劃的股骨切割角度設(shè)定為恢復(fù)關(guān)節(jié)線(xiàn)所需要的角度，而且還包括脛骨切割調(diào)整角度。因此，在814處，初始規(guī)劃的股骨切割角被設(shè)定為包括2°的脛骨調(diào)整角度。因此，規(guī)劃的脛骨切割線(xiàn)和初始規(guī)劃的股骨切割線(xiàn)在該方法的這個(gè)階段是平行的。然而，在該示例中，長(zhǎng)腿力線(xiàn)角度已被調(diào)整了2°。在816處，確定會(huì)從規(guī)劃的脛骨切割角度和初始規(guī)劃的股骨切割角度產(chǎn)生的脛骨機(jī)械軸線(xiàn)和股骨機(jī)械軸線(xiàn)之間的角度是否在可接受的邊界內(nèi)。如果原始的長(zhǎng)腿部角度是175°，那么在該階段調(diào)整后的長(zhǎng)腿部角度將是177°，因此在邊界內(nèi)。因此，在816處，該方法前進(jìn)至818，并且將規(guī)劃的股骨切割角度設(shè)定為包括2°調(diào)整的初始規(guī)劃的股骨切割角度。因此，規(guī)劃的脛骨切割線(xiàn)盡可能靠近解剖切割線(xiàn)的邊界，并且已引入對(duì)長(zhǎng)腿力線(xiàn)的最小調(diào)整以便使其在可接受的邊界內(nèi)。

返回至步驟816，如果原始長(zhǎng)腿部角度是174°，那么在該階段調(diào)整后的長(zhǎng)腿部角度將是176°，因此在邊界之外。因此，在816處，該方法前進(jìn)至820，并且將規(guī)劃的股骨切割角度設(shè)定為初始規(guī)劃的股骨切割角度，但包括角度調(diào)整以使長(zhǎng)腿力線(xiàn)回到邊界內(nèi)。因此，對(duì)初始規(guī)劃的股骨切割角度還進(jìn)行1次調(diào)整，以使對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)腿力線(xiàn)軸線(xiàn)為177°，并且因此在邊界內(nèi)。因此，規(guī)劃的脛骨切割線(xiàn)盡可能靠近解剖切割線(xiàn)的邊界，并且已引入對(duì)長(zhǎng)腿力線(xiàn)的最小調(diào)整以便使其在可接受的邊界內(nèi)，但是所述最小調(diào)整略大于前面的示例中的最小調(diào)整。

在一些實(shí)施方案中，規(guī)劃方法300和800可在印刷介質(zhì)中體現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)，所述印刷介質(zhì)承載用戶(hù)可讀指令，并且引導(dǎo)用戶(hù)通過(guò)圖3和圖8中所示的規(guī)劃方法300和800的步驟，或最終實(shí)現(xiàn)如圖3和8的具體方法所示的本發(fā)明的規(guī)劃方法的其他步驟。指令可包括書(shū)面指令以及圖形形式的指令，諸如膝關(guān)節(jié)的一個(gè)或多個(gè)示意圖示出了在規(guī)劃方法300、規(guī)劃方法800中使用的各種軸線(xiàn)和角度。

印刷介質(zhì)還可具有第一預(yù)選值范圍例如177°≤α≤180°和第二預(yù)選值范圍87°≤β≤90°的指示。該介質(zhì)還可包括一個(gè)或多個(gè)第一字段，其中用戶(hù)可記錄第一類(lèi)型的數(shù)據(jù)。第一類(lèi)型的數(shù)據(jù)可以是從患者獲得的解剖學(xué)數(shù)據(jù)，并且可包括股骨機(jī)械軸線(xiàn)的角度、脛骨機(jī)械軸線(xiàn)的角度、股骨機(jī)械軸線(xiàn)和脛骨機(jī)械軸線(xiàn)之間的角度、關(guān)節(jié)線(xiàn)角度、關(guān)節(jié)線(xiàn)和股骨機(jī)械軸線(xiàn)之間的角度和/或關(guān)節(jié)線(xiàn)和脛骨機(jī)械軸線(xiàn)之間的角度。解剖學(xué)數(shù)據(jù)應(yīng)該包括至少足夠的數(shù)據(jù)，以允許確定關(guān)節(jié)線(xiàn)相對(duì)于脛骨機(jī)械軸線(xiàn)的角度以及脛骨與股骨機(jī)械軸線(xiàn)之間的角度。介質(zhì)可包括一個(gè)或多個(gè)第二字段，其中用戶(hù)可記錄計(jì)算的結(jié)果。計(jì)算的結(jié)果可為角度的值。因此，在媒體的各個(gè)地方，可在指令附近提供字段來(lái)增加或減少各種角度以輸入該計(jì)算的結(jié)果，以便保持初始規(guī)劃的角度、按照規(guī)劃方法應(yīng)用的任何角度調(diào)整以及所得的最后規(guī)劃的脛骨和股骨切割角度的記錄。

重新參見(jiàn)圖1，已經(jīng)描述了在104處進(jìn)行的外科規(guī)劃，現(xiàn)在將參考圖9描述對(duì)應(yīng)于步驟101的使用規(guī)劃的脛骨和股骨切割角度進(jìn)行全膝置換外科手術(shù)的方法。如上所述，規(guī)劃方法104和外科手術(shù)106可用于適于機(jī)械軸線(xiàn)力線(xiàn)的任何全膝置換系統(tǒng)。另外，除了對(duì)規(guī)劃的脛骨和股骨切割角度進(jìn)行角度調(diào)整之外，該外科手術(shù)是很常規(guī)的，因此可使用很常規(guī)的外科儀器。因此，沒(méi)有描述許多常規(guī)外科手術(shù)步驟，以免使本發(fā)明模糊不清。僅作為示例，外科手術(shù)106可使用由depuysynthes以及如attunekneesystemsurgicaltechnique文檔中所述的還由depuysynthes提供的attunekneesystem和intuition儀器進(jìn)行(attune是depuysynthes在某些國(guó)家注冊(cè)的商標(biāo)，intuition是depuysynthes的商標(biāo))。

在一些實(shí)施方案中，外科手術(shù)可使用例如圖9中所示的計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)(cas)系統(tǒng)950進(jìn)行。cas系統(tǒng)是眾所周知的，并且通常包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)952、跟蹤系統(tǒng)954和顯示器956，顯示器956向外科醫(yī)生提供視覺(jué)和其他指導(dǎo)，以引導(dǎo)他們通過(guò)外科手術(shù)過(guò)程的工作流程的各個(gè)步驟，還提供關(guān)于以958、960、962表示的工具、器械、植入物和身體部分的相對(duì)位置的指導(dǎo)，以有助于執(zhí)行各種行為，諸如定位儀器、切割和放置試驗(yàn)構(gòu)件和假體構(gòu)件。在cas系統(tǒng)中使用的身體部分和工具、儀器和植入物可包括可由跟蹤系統(tǒng)954跟蹤的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記物964，該跟蹤系統(tǒng)可向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)952提供位置信息或數(shù)據(jù)966?？墒褂酶鞣N不同類(lèi)型的跟蹤技術(shù)，諸如有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)跟蹤技術(shù)，包括紅外線(xiàn)、光學(xué)、聲學(xué)或磁學(xué)跟蹤技術(shù)。因此，cas系統(tǒng)可包括軟件942，該軟件配置cas系統(tǒng)以幫助外科醫(yī)生執(zhí)行圖9中所示的外科手術(shù)步驟。cas系統(tǒng)還可包括規(guī)劃軟件940，該軟件配置cas系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)在步驟104處使用的規(guī)劃方法。因此，由規(guī)劃軟件940生成的脛骨和股骨切割規(guī)劃數(shù)據(jù)可被傳遞到外科手術(shù)工作流程軟件942，并且被手術(shù)工作流程軟件942使用以提供脛骨和股骨切口的規(guī)劃位置的指示，以及任何角度調(diào)整或與股骨和脛骨切割塊一起使用的設(shè)置，以便在顯示器956上再現(xiàn)規(guī)劃的脛骨和股骨切割位置。雖然為了說(shuō)明而在圖9中分別示出了跟蹤系統(tǒng)954，但是應(yīng)當(dāng)理解，跟蹤系統(tǒng)954可被集成到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)952中，以在其他實(shí)施方案中提供統(tǒng)一的cas系統(tǒng)950。

外科手術(shù)900在902處通過(guò)打開(kāi)患者的膝蓋開(kāi)始，其中患者的腿部通常是伸展的。在手術(shù)部位做好所有準(zhǔn)備之后，在904處，股骨切割塊可被附接到患者的股骨。這可涉及在股骨的遠(yuǎn)側(cè)端部鉆孔，以進(jìn)入限定股骨的局部解剖軸線(xiàn)的股骨髓腔。具有角度可調(diào)節(jié)夾具的髓內(nèi)桿連接到插入髓腔的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割塊。合適的布置是如在attunesurgicaltechnique文檔中所示的遠(yuǎn)側(cè)股骨夾具組件。

如上面在圖4至圖7中所示，股骨208的解剖軸線(xiàn)從股骨214的機(jī)械軸線(xiàn)偏移一定角度，該角度隨患者而變化，主要取決于患者股骨的長(zhǎng)度。對(duì)于較短的股骨，該角度通常為約3°至4°，對(duì)于中等長(zhǎng)度的股骨通常為約5°，以及對(duì)于較長(zhǎng)的股骨，通常為約6°至7°。由于在規(guī)劃階段104中相對(duì)于股骨機(jī)械軸線(xiàn)214限定了股骨切割角度，因此在使用可調(diào)節(jié)夾具確定要設(shè)定的角度時(shí)，考慮解剖軸線(xiàn)208與機(jī)械軸線(xiàn)之間的角度偏移，以便設(shè)定遠(yuǎn)側(cè)切割塊的正確規(guī)劃位置。這是因?yàn)榍懈顗K的角度位置通常相對(duì)于解剖軸線(xiàn)(髓內(nèi)桿沿其穿過(guò))來(lái)限定，使得調(diào)整夾具的零角度對(duì)應(yīng)于垂直于股骨的解剖軸線(xiàn)的遠(yuǎn)側(cè)切割線(xiàn)。

因此，在步驟906處，調(diào)整夾具的角度以便放置遠(yuǎn)側(cè)股骨切割塊，使得遠(yuǎn)側(cè)股骨切割線(xiàn)對(duì)應(yīng)于規(guī)劃的遠(yuǎn)側(cè)股骨切割角度，考慮到股骨機(jī)械軸線(xiàn)和解剖軸線(xiàn)之間的偏移。股骨切口的深度將取決于所使用的植入物的尺寸，通常在4mm至16mm的范圍內(nèi)，典型的是在8mm至11mm的范圍內(nèi)。然后將遠(yuǎn)側(cè)股骨切割塊固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，移除股骨夾具和im桿，然后在908處制造股骨遠(yuǎn)側(cè)切口。

在910處，將脛骨切割塊附接到脛骨。脛骨機(jī)械軸線(xiàn)和解剖軸線(xiàn)通常是一致的，因此對(duì)于脛骨切割塊調(diào)整通常沒(méi)有要考慮的角度偏移?？墒褂妹劰橇€(xiàn)導(dǎo)向裝置來(lái)定位和附接脛骨切割塊。在attunesurgicaltechnique文檔中描述了一種穩(wěn)定的脛骨力線(xiàn)導(dǎo)向裝置。脛骨力線(xiàn)引導(dǎo)裝置通過(guò)將第一端部附接到患者的腳踝，并且與患者的腳的第二腳趾和脛骨的機(jī)械軸線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)而附接到患者的小腿。脛骨切割塊附接到力線(xiàn)引導(dǎo)裝置的第二端部并且包括中心孔，骨銷(xiāo)穿過(guò)該中心孔與膝蓋的中心點(diǎn)或中點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。力線(xiàn)引導(dǎo)裝置的第一端部的內(nèi)側(cè)-側(cè)向位置是可調(diào)節(jié)的，并且當(dāng)變化時(shí)使得脛骨切割塊圍繞骨銷(xiāo)樞轉(zhuǎn)。因此，在912處，可通過(guò)改變脛骨力線(xiàn)引導(dǎo)裝置的第一端部的中間-側(cè)向位置來(lái)調(diào)整脛骨切割塊的角度，直到切割塊角度對(duì)應(yīng)于規(guī)劃的脛骨切割線(xiàn)。然后將脛骨切割塊固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，并且?14處制造近側(cè)切口。

應(yīng)當(dāng)理解，在其他實(shí)施方案中，制造遠(yuǎn)側(cè)股骨切口和近側(cè)脛骨切口的順序可顛倒，并且在步驟910至步驟914之后可進(jìn)行步驟904至步驟908，其中對(duì)由其所得的外科手術(shù)步驟進(jìn)行任何適當(dāng)?shù)男薷?，并且所述修改?duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)。

因此，現(xiàn)在已制造出遠(yuǎn)側(cè)股骨切口和近側(cè)脛骨切口，但是使用從規(guī)劃步驟104獲得的規(guī)劃的切割取向，而不使用常規(guī)的規(guī)劃位置。規(guī)劃的脛骨和股骨切割取向有助于確保假體膝蓋適當(dāng)?shù)臋C(jī)械操作，同時(shí)還盡可能地保持患者的長(zhǎng)腿力線(xiàn)和解剖結(jié)構(gòu)。

在916處，可將間隔件器械插入到切除的脛骨和股骨之間的延伸間隙中以評(píng)估間隙，并且可進(jìn)行任何軟組織釋放以提供與伸展的膝蓋的平衡。在長(zhǎng)腿力線(xiàn)已被改變的情況下，更可能需要軟組織釋放。

在918處，膝關(guān)節(jié)可通過(guò)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)彎曲，以允許評(píng)估股骨尺寸和旋轉(zhuǎn)?？墒褂脙煞N不同的方法?？扇绮襟E920所示使用測(cè)量的股骨尺寸和旋轉(zhuǎn)方案。可使用如在attunesurgicaltechnique文檔中所描述的測(cè)量的股骨尺寸和旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)裝置。可確定股骨的尺寸，并且可確定用于制造其余股骨切口的股骨切割塊的位置。可使用附接到引導(dǎo)裝置的觸針來(lái)確定股骨的尺寸。該引導(dǎo)裝置是角度可調(diào)整的，從而允許股骨切割塊的角度位置被設(shè)置在切除的遠(yuǎn)側(cè)股骨表面上。如果在規(guī)劃期間沒(méi)有對(duì)脛骨切口的角度進(jìn)行調(diào)整，并且其對(duì)應(yīng)于關(guān)節(jié)角度，則在此階段可能不會(huì)引入股骨的旋轉(zhuǎn)變化。股骨的旋轉(zhuǎn)由與側(cè)向和內(nèi)側(cè)髁的后側(cè)大部分相切的線(xiàn)限定。通常期望該線(xiàn)與切除的近側(cè)脛骨的平面之間的角度關(guān)系保持相同。因此，如果在規(guī)劃期間引入脛骨切口的角度調(diào)整(例如，3°)，以使脛骨切割角度和/或長(zhǎng)腿力線(xiàn)回到其邊界內(nèi)，則對(duì)股骨旋轉(zhuǎn)還進(jìn)行相同的角度調(diào)整。因此，股骨切割塊額外旋轉(zhuǎn)3°，以在固定到切除的遠(yuǎn)側(cè)股骨之前，保持前髁的后部與近側(cè)脛骨表面的平面之間的角度關(guān)系。

因此，規(guī)劃方法的特征還可包括規(guī)劃后股骨切割的角度以設(shè)置股骨旋轉(zhuǎn)，并且其包括在規(guī)劃方法104期間對(duì)脛骨切割角度作出的任何角度調(diào)節(jié)。

步驟920的替代形式是在步驟922處，對(duì)股骨尺寸和旋轉(zhuǎn)使用平衡的方法而不是測(cè)量的方法。使用例如包括一對(duì)吊具的平衡設(shè)備并將其引入到彎曲間隙中，以對(duì)內(nèi)側(cè)髁和側(cè)向髁的后部施加相等的力。外科醫(yī)生然后將切割塊定位成一個(gè)角度，使得當(dāng)后髁承受載荷時(shí)，后切口通常平行于被切除的脛骨表面的平面。因此，在該方法中，軟組織結(jié)構(gòu)限定了股骨旋轉(zhuǎn)而不是后側(cè)股骨切口的角度。

在定位股骨切割塊之后，在924處使用測(cè)量的方法920或使用922的平衡的方法，在924處制造后側(cè)股骨切口，所述測(cè)量的方法920可包括對(duì)切割塊的位置進(jìn)行角度調(diào)整。

在924處制造后側(cè)股骨切口之后，可將間隔塊插入彎曲間隙中，并且可評(píng)估關(guān)節(jié)的平衡并執(zhí)行任何軟組織松解來(lái)改善關(guān)節(jié)的平衡。

該外科手術(shù)的其余部分是很常規(guī)的。在926處制造其余的股骨切口來(lái)完成股骨的準(zhǔn)備?？稍谠囼?yàn)階段928期間附加試驗(yàn)植入物，并進(jìn)行關(guān)節(jié)的試驗(yàn)減少。如將會(huì)理解的那樣，試驗(yàn)可引起切割和/或軟組織的迭代變化，直到外科醫(yī)生滿(mǎn)意為止。最后，在930處植入假體脛骨和股骨構(gòu)件，然后關(guān)閉膝蓋932。

如上所述，本發(fā)明可包括來(lái)自圖1的一般患者數(shù)據(jù)獲取102、規(guī)劃104和外科手術(shù)方法106步驟中的每一者的各種操作。而且，該規(guī)劃方法可通過(guò)各種方式實(shí)現(xiàn)，從軟件到印刷媒體提供指導(dǎo)以引導(dǎo)用戶(hù)通過(guò)規(guī)劃方法，和/或包括用于輸入信息或數(shù)據(jù)和/或進(jìn)行計(jì)算的字段以確定規(guī)劃的脛骨和股骨切割角度。

通常，本發(fā)明的一些方面的一些實(shí)施方案(例如，規(guī)劃和/或外科手術(shù)方法的一些實(shí)施方案)可采用涉及存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中或通過(guò)一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的各種過(guò)程。本發(fā)明的實(shí)施方案還涉及一種執(zhí)行這些操作的裝置。該裝置可被專(zhuān)門(mén)構(gòu)造用于所需目的，或者其可以是通用計(jì)算機(jī)，所述通用計(jì)算機(jī)由存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中的計(jì)算機(jī)程序和/或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)選擇性地啟動(dòng)或重新配置。本文呈現(xiàn)的過(guò)程并不固有地與任何具體的計(jì)算機(jī)或其他裝置相關(guān)。具體地講，各種通用機(jī)器可與根據(jù)本文的教導(dǎo)編寫(xiě)的程序一起使用，或者可更方便地構(gòu)造更專(zhuān)業(yè)的裝置來(lái)執(zhí)行所需的方法步驟。各種這些機(jī)器的具體結(jié)構(gòu)將從下文給出的描述中體現(xiàn)。

此外，本發(fā)明的實(shí)施方案涉及包括用于執(zhí)行各種計(jì)算機(jī)實(shí)施的操作的程序指令和/或數(shù)據(jù)(包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的示例包括但不限于磁介質(zhì)，諸如硬盤(pán)、軟盤(pán)和磁帶；光介質(zhì)，諸如cd-rom盤(pán)；磁光介質(zhì)；半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備；以及被專(zhuān)門(mén)配置為存儲(chǔ)和執(zhí)行程序指令的硬件設(shè)備，諸如只讀存儲(chǔ)器設(shè)備(rom)和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)。程序指令的示例包括諸如由編譯器產(chǎn)生的機(jī)器代碼以及包含可由計(jì)算機(jī)使用解釋器執(zhí)行的較高級(jí)代碼的文件。

圖11示出了一種典型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在被適當(dāng)?shù)嘏渲没蛟O(shè)計(jì)時(shí)，可用作根據(jù)本發(fā)明的規(guī)劃計(jì)算機(jī)或cas計(jì)算機(jī)或cas系統(tǒng)的一部分。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)970包括耦合到存儲(chǔ)器設(shè)備的任何數(shù)量的處理器972(也稱(chēng)為中央處理單元或cpu)，該存儲(chǔ)器設(shè)備包括主存儲(chǔ)器976(通常為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或ram)、主存儲(chǔ)器974(通常為只讀存儲(chǔ)器或rom)。cpu972可為各種類(lèi)型，包括諸如可編程設(shè)備(例如，cpld和fpga)的微控制器和微處理器以及諸如門(mén)陣列asic或通用微處理器的不可編程設(shè)備。如本領(lǐng)域所熟知的，主存儲(chǔ)器974用于將數(shù)據(jù)和指令單向地傳送到cpu，并且主存儲(chǔ)器976通常用于以雙向方式傳送數(shù)據(jù)和指令。這兩個(gè)主存儲(chǔ)器設(shè)備都可包括任何合適的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，諸如上文所述的那些。大容量存儲(chǔ)器設(shè)備978也雙向耦合到cpu972并提供額外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，并且可包括上述任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。大容量存儲(chǔ)器設(shè)備978可用于存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)等，并且通常是諸如硬盤(pán)的次要存儲(chǔ)介質(zhì)。應(yīng)當(dāng)理解，保留在大容量存儲(chǔ)器設(shè)備978中的信息在適當(dāng)?shù)那闆r下可以標(biāo)準(zhǔn)方式并為作為虛擬內(nèi)存的主存儲(chǔ)器497的一部分。特定大容量存儲(chǔ)器設(shè)備諸如cd-rom974也可將數(shù)據(jù)單向地傳遞給cpu。

cpu972還耦合到接口980，該接口連接到一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出設(shè)備，諸如視頻監(jiān)視器、跟蹤球、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、麥克風(fēng)、觸敏顯示器、換能器讀卡器、磁帶或紙帶讀取器、平板電腦、觸筆、語(yǔ)音或手寫(xiě)識(shí)別器，或者其他眾所周知的輸入設(shè)備，當(dāng)然諸如其他計(jì)算機(jī)。最后，cpu972可選地可使用外部連接(如大致在982處所示)來(lái)耦合到外部設(shè)備，諸如跟蹤系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)或者計(jì)算機(jī)或電信網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)這樣的連接，可以設(shè)想cpu在執(zhí)行本文所述的方法步驟的過(guò)程中，可從跟蹤系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接收信息，或者可將信息輸出到跟蹤系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)或其他設(shè)備。

盡管上文已經(jīng)根據(jù)特定的規(guī)劃方法和外科手術(shù)大致描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明具有更廣泛的適用范圍。按照上述討論，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到其他變型形式、修改形式和替代形式。