的患者專用 整形外科器械"，與旨在用于各類不同患者、且并非針對任何具體患者而制造或定制的標(biāo)準(zhǔn) 型非患者專用整形外科器械（即"患者通用器械"例如患者通用切割塊）不同。另外，應(yīng)當(dāng) 理解，如本文所用的術(shù)語"定制的患者專用整形外科器械"不同于經(jīng)外科手術(shù)植入患者體內(nèi) 的整形外科假體或植入物，不論是患者專用還是通用的。相反，整形外科醫(yī)生使用定制的患 者專用整形外科器械來幫助整形外科假體的植入。"定制的患者專用整形外科器械"的實(shí)例 包括定制的患者專用鉆孔/銷導(dǎo)向器、定制的患者專用腔骨切割導(dǎo)向塊、定制的患者專用 股骨切割導(dǎo)向塊，W及定制的患者專用對準(zhǔn)導(dǎo)向器。
[0067] 在一些實(shí)施例中，定制的患者專用整形外科器械可被配置成與患者通用器械進(jìn)行 交接，W將患者通用器械相對于患者的一塊或多塊骨定位在預(yù)先計(jì)劃的位置處。還可基于 特定患者的一塊或多塊骨（例如，股骨和/或腔骨）即將聯(lián)接器械的位置，為該患者定制定 制的患者專用整形外科器械。例如，在一些實(shí)施例中，定制的患者專用整形外科器械可包 括骨接觸表面或向骨表面，所述表面具有與患者的相關(guān)骨的一部分的輪廓匹配或基本匹配 的負(fù)輪廓。運(yùn)樣，定制的患者專用整形外科器械被配置成可在相對于患者的骨的獨(dú)特位置 和定位中聯(lián)接到患者的骨。目P，骨接觸表面的負(fù)輪廓被配置成接收患者的骨的一部分的匹 配輪廓表面，W將定制的患者專用整形外科器械定位在相對于患者的骨的獨(dú)特位置和定位 處。
[0068] 在能夠手術(shù)移除先前植入的或原有假體并植入置換假體的翻修外科手術(shù)中，可對 定制的患者專用整形外科器械進(jìn)行定制W在原有假體被移除之前接合該原有假體，W便將 該器械定位在相對于患者的一塊或多塊骨的獨(dú)特位置和定位中。在此類實(shí)施例中，定制的 患者專用整形外科器械可包括假體接合表面或假體接觸表面，所述表面具有與植入的原有 假體的一部分的輪廓匹配或基本匹配的負(fù)輪廓。目P，假體接合表面的負(fù)輪廓被配置成接收 植入的原有假體的一部分的匹配輪廓表面，W將定制的患者專用整形外科器械定位在相對 于原有假體和患者的骨的獨(dú)特位置和定位中。由于定制的患者專用整形外科器械被配置成 在獨(dú)特的位置和定位中聯(lián)接到先前植入的假體和患者的骨，因此減少了整形外科醫(yī)生關(guān)于 整形外科器械的布置進(jìn)行的猜測和/或術(shù)中決策。
[0069] 例如，整形外科醫(yī)生可不需要為便于布置整形外科器械而設(shè)置患者的骨的界標(biāo)， 界標(biāo)的設(shè)置通常需要外科醫(yī)生進(jìn)行一定程度的估計(jì)。相反，整形外科醫(yī)生可僅將定制的患 者專用整形外科器械聯(lián)接到患者的位于獨(dú)特的位置中的植入的原有假體和一塊或多塊骨。 在運(yùn)樣聯(lián)接時，切割平面、鉆孔/銷孔、銳削孔和/或其他導(dǎo)向器均被限定在相對于骨和預(yù) 期整形外科假體的合適位置中。定制的患者專用整形外科器械可具體表現(xiàn)為任何類型的整 形外科器械，諸如例如骨切割塊、鉆孔/銷導(dǎo)向器、銳削導(dǎo)向器或被配置成聯(lián)接到患者的骨 和/或植入的原有假體的其他類型的整形外科器械。
[0070] 還應(yīng)當(dāng)理解，在一些實(shí)施例中，定制的患者專用整形外科器械可包括：假體接合表 面或假體接觸表面，所述表面具有與植入的原有假體的一部分的輪廓匹配或基本匹配的負(fù) 輪廓；W及骨接觸表面或向骨表面，所述表面具有與患者的相關(guān)骨的一部分的輪廓匹配或 基本上匹配的負(fù)輪廓。在此類實(shí)施例中，假體接合表面的負(fù)輪廓被配置成接收植入的原有 假體的一部分的匹配輪廓表面，并且骨接觸表面的負(fù)輪廓被配置成接收患者的骨的一部分 的匹配輪廓表面，W將定制的患者專用整形外科器械定位在相對于植入的原有假體和患者 的骨的獨(dú)特位置和定位處。
[0071] 在一些實(shí)施例中，可對一個或多個定制的患者專用整形外科器械進(jìn)行定制，W接 合原有膝關(guān)節(jié)假體諸如圖2所示的原有膝關(guān)節(jié)假體12的一個或多個假體構(gòu)件。原有膝關(guān) 節(jié)假體12包括：被固定到患者的股骨18的遠(yuǎn)側(cè)端部16的原有股骨假體構(gòu)件14,W及原有 腔骨假體構(gòu)件20。在該示例性實(shí)施例中，原有腔骨假體構(gòu)件20包括：被固定到患者的腔骨 26的近側(cè)端部24的腔骨托22,W及定位在腔骨托22與原有股骨假體構(gòu)件14之間的腔骨支 承件28。腔骨支承件28包括一對彎曲的凹形支承表面30,運(yùn)對彎曲的凹形支承表面接合 原有股骨假體構(gòu)件14的一對對應(yīng)的彎曲的凸形裸表面32、34。如下文更詳細(xì)描述，某個定 制的患者專用整形外科器械可被配置成接合例如原有股骨假體構(gòu)件14的裸表面32、34中 的一個或兩個，W將定制的患者專用整形外科器械相對于患者的股骨18的遠(yuǎn)側(cè)端部16進(jìn) 行定位。另一個定制的患者專用整形外科器械可被配置成接合腔骨托22的一部分，W將患 者專用整形外科器械相對于患者的腔骨26的近側(cè)端部24進(jìn)行定位。在一些實(shí)施例中，定 制的患者專用器械可被配置成接合腔骨托22和股骨假體構(gòu)件14。
[0072] 返回圖1，算法10包括工序38和40,在運(yùn)些工序中，整形外科醫(yī)生可制定待對患 者進(jìn)行的整形外科手術(shù)的術(shù)前計(jì)劃。工序38和40可按任何順序進(jìn)行，或者同時進(jìn)行。在 工序38中，生成患者的相關(guān)區(qū)域的多個醫(yī)學(xué)圖像，包括骨解剖結(jié)構(gòu)或關(guān)節(jié)W及先前植入的 原有假體的圖像。運(yùn)些圖像可包括例如患者的骨的前方部分的圖像42,所述圖像如圖3所 示示出了原有股骨假體構(gòu)件14在患者的股骨18的遠(yuǎn)側(cè)端部16上的位置W及腔骨托22在 患者的腔骨26的近側(cè)端部24上的位置。
[0073] 為完成運(yùn)一工作，整形外科醫(yī)生或其他醫(yī)護(hù)人員可操作成像系統(tǒng)W生成醫(yī)學(xué)圖 像。醫(yī)學(xué)圖像可具體表現(xiàn)為能夠用來生成患者的先前植入的假體和骨解剖結(jié)構(gòu)或相關(guān)關(guān)節(jié) 的=維擅染模型的任何數(shù)量和類型的醫(yī)學(xué)圖像。例如，醫(yī)學(xué)圖像可具體表現(xiàn)為任何數(shù)量的 計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT)圖像、磁共振成像（MRI)圖像或其他=維醫(yī)學(xué)圖像。除此之外或另選 地，如下文結(jié)合工序44所詳述，醫(yī)學(xué)圖像可W具體表現(xiàn)為多個X射線圖像或其他二維圖像， 根據(jù)運(yùn)些二維圖像可W生成患者的先前植入的假體和相關(guān)骨解剖結(jié)構(gòu)的=維擅染模型。
[0074] 在工序40中，整形外科醫(yī)生可W確定任何附加的術(shù)前約束數(shù)據(jù)。約束數(shù)據(jù)可基于 整形外科醫(yī)生的偏好、患者的偏好、患者的解剖學(xué)方面、由醫(yī)療機(jī)構(gòu)制定的指導(dǎo)方針等。例 如，約束數(shù)據(jù)可包括整形外科醫(yī)生對患者的骨的切除水平的偏好、翻修假體的股骨旋轉(zhuǎn)、翻 修假體的尺寸偏好、腔骨斜度W及在原有的術(shù)后護(hù)理和監(jiān)控期間觀察到的患者異常狀況的 任何細(xì)節(jié)。在一些實(shí)施例中，整形外科醫(yī)生的偏好保存于外科醫(yī)生檔案中，該檔案可作為默 認(rèn)約束值用于其他外科手術(shù)計(jì)劃中。
[0075] 在一些實(shí)施例中，可將醫(yī)學(xué)圖像和約束數(shù)據(jù)（如果有的話）傳輸或者W其他方式 提供給整形外科器械供應(yīng)商或制造商。醫(yī)學(xué)圖像和約束數(shù)據(jù)可通過電子方式諸如網(wǎng)絡(luò)等傳 輸給供應(yīng)商。在工序44中，在供應(yīng)商已接收到醫(yī)學(xué)圖像和約束數(shù)據(jù)之后，供應(yīng)商可處理該 圖像。在其他實(shí)施例中，可對運(yùn)些圖像進(jìn)行本地處理。
[0076] 在工序44中，處理運(yùn)些醫(yī)學(xué)圖像有利于確定骨切割平面、植入物尺寸W及制造定 制的患者專用整形外科器械，如下文所詳述。例如，在工序46中，可將運(yùn)些醫(yī)學(xué)圖像轉(zhuǎn)化W 生成=維圖像。例如，在醫(yī)學(xué)圖像具體表現(xiàn)為多個二維圖像的實(shí)施例中，可使用合適的計(jì)算 機(jī)算法由多個二維圖像生成一個或多個=維圖像。另外，在一些實(shí)施例中，醫(yī)學(xué)圖像可根據(jù) 已確立的標(biāo)準(zhǔn)生成，諸如醫(yī)學(xué)數(shù)字成像與通信值IC0M)標(biāo)準(zhǔn)。在此類實(shí)施例中，可使用邊緣 檢測、闊值分割、分水嶺或形狀匹配算法將圖像轉(zhuǎn)化或重建為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用程序或 其他圖像處理應(yīng)用程序可接受的格式。此外，在一些實(shí)施例中，可使用某種算法來說明生成 的醫(yī)學(xué)圖像中不可識別的組織，諸如初帶。在此類實(shí)施例中，可W根據(jù)該算法修改患者專用 器械的任何=維模型（參見例如下面的工序76)，W提高器械的貼合性并增強(qiáng)其功能。
[0077] 在工序48中，可對運(yùn)些醫(yī)學(xué)圖像和/或來自工序46的轉(zhuǎn)化/重建的圖像進(jìn)行處 理，W確定患者的骨解剖結(jié)構(gòu)和植入膝關(guān)節(jié)假體的多個界標(biāo)。為完成運(yùn)一工作，供應(yīng)商可使 用任何合適的算法來處理圖像。根據(jù)外科手術(shù)，骨解剖結(jié)構(gòu)的界標(biāo)可包括例如患者的股骨 上裸、股骨髓內(nèi)管、腔骨髓內(nèi)管、脾骨頭部、腔骨結(jié)節(jié)、髓中屯、、踩中屯、W及和/或患者的骨 解剖結(jié)構(gòu)的其他方面。在針對患者膝關(guān)節(jié)中的一個的翻修外科手術(shù)中，還可W識別患者的 另一個膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)線。參考患者的骨解剖結(jié)構(gòu)，"關(guān)節(jié)線"在本文中是指患者的股骨的遠(yuǎn) 側(cè)端部與患者的腔骨的近側(cè)端部之間的接觸線。
[0078] 另外，根據(jù)醫(yī)學(xué)圖像和/或轉(zhuǎn)換/重建的圖像，可確定植入的原有假體的多個界 標(biāo)。運(yùn)些界標(biāo)可包括例如原有股骨假體構(gòu)件的最遠(yuǎn)側(cè)內(nèi)側(cè)點(diǎn)、最遠(yuǎn)側(cè)外側(cè)點(diǎn)、最后部內(nèi)側(cè) 點(diǎn)、和最后部外側(cè)點(diǎn)。還可連同原有腔骨假體構(gòu)件諸如例如植入的腔骨托的最近側(cè)內(nèi)側(cè)點(diǎn)、 最近側(cè)外側(cè)點(diǎn)、最后部內(nèi)側(cè)點(diǎn)和最后部外側(cè)點(diǎn)一起確定腔骨平臺點(diǎn)。
[0079] 在工序50中，工序48中識別的界標(biāo)可用于確定患者的骨與植入的原有假體的對 準(zhǔn)。例如，如圖4所示，可通過在患者的腿伸直時定位原有股骨假體構(gòu)件的最遠(yuǎn)側(cè)內(nèi)側(cè)點(diǎn)和 最遠(yuǎn)側(cè)外側(cè)點(diǎn)來確定植入的原有假體的關(guān)節(jié)線52。結(jié)合膝關(guān)節(jié)假體構(gòu)件時，術(shù)語"關(guān)節(jié)線" 意指膝關(guān)節(jié)假體的假體股骨構(gòu)件與假體腔骨支承件之間的接觸線。如圖4所示，通過股骨 假體構(gòu)件14的最遠(yuǎn)側(cè)內(nèi)側(cè)點(diǎn)54和最遠(yuǎn)側(cè)外側(cè)點(diǎn)56來建立關(guān)節(jié)線52。
[0080] 其他界標(biāo)可用于建立患者的骨當(dāng)前對準(zhǔn)的其他方面。例如，踩中屯、可用于定位和 限定患者的距骨的中屯、，而患者的距骨的中屯、則可與原有腔骨托22的取向一起用于建立 腔骨機(jī)械軸線58。隨后可確定患者的腔骨26的內(nèi)翻角60。
[0081] 類似地，髓中屯、可用于建立患者的股骨頭部，所述股骨頭部隨后可與原有股骨假 體構(gòu)件14的取向一起用于建立股骨機(jī)械軸線62。如圖4所示，隨后可確定外翻角64。另 夕F，可通過定位原有股骨假體構(gòu)件14的遠(yuǎn)側(cè)軸（未示出）的中屯、來計(jì)算股骨解剖軸線66 的位置。如圖5所示，股骨內(nèi)側(cè)和外側(cè)上裸可用于建立上裸軸線70,所述上裸軸線可用于建 立原有股骨假體構(gòu)件14的股骨旋轉(zhuǎn)。
[0082] 在工序50中，可將原有整形外科假體的數(shù)字模板74重疊到一個或多個處理過的 醫(yī)學(xué)圖像上，例如圖6和7所示。供應(yīng)商可根據(jù)處理過的醫(yī)學(xué)圖像（例如圖像中限定的患 者的骨的界標(biāo)）和/或約束數(shù)據(jù)，使用任何合適的算法來確定整形外科假體（即數(shù)字模板） 相對于患者的骨的推薦位置和取向。也可使用患者的骨解剖結(jié)構(gòu)的任何一個或多個其他方 面來確定數(shù)字模板的正確定位。另外，可使用在工序48中所識別的原有整形外科假體的界 標(biāo)來確定數(shù)字模板的正確定位。
[0083] 在工序72中，生成外科手術(shù)計(jì)劃。作為外科手術(shù)計(jì)劃的一部分，可確定患者的骨 的切割平面。計(jì)劃切割平面基于W下項(xiàng)來確定：將在整形外科手術(shù)期間使用的整形外科假 體的類型、尺寸和位置；處理過的圖像，諸如在圖像中識別出的特定界標(biāo)；W及在工序38和 40中所提供的約束數(shù)據(jù)。整形外科假體的類型和/或尺寸可根據(jù)患者的解剖結(jié)構(gòu)和約束數(shù) 據(jù)來確定。例如，約束數(shù)據(jù)可指定整形外科假體的類型、品牌、型號、尺寸或其他特性。
[0084] 選擇的翻修整形外科假體還可根據(jù)醫(yī)學(xué)圖像來修改。例如，如圖6和圖7所示，可 將翻修整形外科假體的數(shù)字模板74重疊到一個或多個處理過的醫(yī)學(xué)圖像上。數(shù)字模板74 可為翻修整形外科假體的=維模型，所述=維模型準(zhǔn)確地再現(xiàn)實(shí)際假體的尺寸?？蓪⒃撃?型包括在此類S維模型庫中。供應(yīng)商可基于處理過的醫(yī)學(xué)圖像（例如圖像中限定的患者的 骨的界標(biāo)）和/或約束數(shù)據(jù)，使用任何合適的算法來確定整形外科假體（即數(shù)字模板）相 對于患者的骨的推薦位置和取向。另外，也可使用患者的骨解剖結(jié)構(gòu)的任何一個或多個其 他方面來確定數(shù)字模板的正確定位。同樣，外科醫(yī)生和/或供應(yīng)商可選擇能夠與患者的骨 解剖結(jié)構(gòu)一起使用并且與整形外科醫(yī)生的約束數(shù)據(jù)或偏好匹配的翻修整形外科假體。
[00化]可使用數(shù)字模板連同外科對準(zhǔn)參數(shù)一起生成外科手術(shù)計(jì)劃文檔。所述文檔可包括 翻修植入物相對于骨界標(biāo)（諸如股骨上裸、后裸W及由髓中屯、、膝中屯、和/或踩中屯、限定的 機(jī)械軸線）的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)。所述文檔還可包括針對翻修整形外科假體的計(jì)劃目標(biāo)關(guān)節(jié)線、目 標(biāo)外翻角和目標(biāo)內(nèi)翻角。
[0086] 然后，可根據(jù)所確定的整形外科假體的尺寸、位置和取向來確定患者的一個或多 個骨的計(jì)劃切割平面。此外，可使用如工序44中確定的患者的骨解剖結(jié)構(gòu)的其他方面來確 定或調(diào)整計(jì)劃切割平面。例如，可使用所確定的機(jī)械軸線、界標(biāo)和/或患者相關(guān)骨的確定的 其他方面來確定計(jì)劃切割平面。
[0087] 在工序76中，生成定制的患者專用整形外科器械的模型。在一些實(shí)施例中，模型 具體表現(xiàn)為定制的患者專用整形外科器械的=維擅染模型。在其他實(shí)施例中，模型可具體 表現(xiàn)為定制的患者專用整形外科器械的實(shí)體模型或快速原型。要建模和制造的特定類型的 整形外科器械可基于要進(jìn)行的整形外科手術(shù)、約束數(shù)據(jù)和/或要植入患者體內(nèi)的整形外科 假體的類型來確定。同樣，定制的患者專用整形外科器械可具體表現(xiàn)為在進(jìn)行整形外科手 術(shù)過程中使用的任何類型的整形外科器械。例如，整形外科器械可具體表現(xiàn)為骨切割塊、鉆 孔/銷導(dǎo)向器、銳削導(dǎo)向器和/或任何其他類型的整形外科工具或器械。
[0088] 定制的患者專用整形外科器械的特定形狀基于所述整形外科器械相對于患者的 骨解剖結(jié)構(gòu)W及在一些實(shí)施例中也相對于植入的原有假體的計(jì)劃位置來確定。定制的患者 專用整形外科器械的位置根據(jù)整形外科手術(shù)中要使用的整形外