改變用戶接口以顯示脛骨用于規(guī)劃脛骨植入物。顯示的股骨植入物302的厚度可以使用按鈕346或348改變。“脛骨”菜單350可以用于使用按鈕352、354、356和358改變脛骨的厚度?！霸黾庸晒屈c”按鈕360可以用于在顯示的骨上增加更多的點312?！肮晒菂⒄铡笨?62可以顯示目前使用的股骨參照。按下此處標記為“運動軸”的按鈕364可以顯示其他可用的股骨參考的菜單?！爸刂梦恢谩卑粹o366可以將植入物位置重置為植入物位置的默認位置。
[0057]根據(jù)實施例實施方案所述的計算系統(tǒng)110能夠模擬外科醫(yī)生的虛擬植入物的一種或全部遞增運動，以計算一個或多個候選運動，以為外科醫(yī)生表示隨后的選擇?？梢詫㈦S后的一組候選參數(shù)呈現(xiàn)給外科醫(yī)生，并且外科醫(yī)生可以看到將由任意或全部的候選運動得出的第二組間隙曲線的預(yù)覽。
[0058]隨后那組候選位置可以呈現(xiàn)于相同的或不同的象限視圖中，具有相同的或不同的候選控制選擇。例如，隨后一組候選位置可能不為外科醫(yī)生呈現(xiàn)向上運動或向前運動的可選方案，至少潛在地表明這樣的移動將會將植入物置于限度或指導之外。備選地，隨后一組候選位置可能呈現(xiàn)向上運動的可選方案但不呈現(xiàn)向下運動的可選方案。外科醫(yī)生可以反復(fù)地選擇候選位置，觀看生成的間隙曲線，并呈現(xiàn)給外科醫(yī)生其他組候選位置和間隙曲線，直至外科醫(yī)生對間隙曲線滿意。
[0059]當外科醫(yī)生對間隙曲線滿意時，外科醫(yī)生可以通過手術(shù)植入股骨植入物、脛骨植入物、或股骨植入物和脛骨植入物兩者，以在患者的實際的膝關(guān)節(jié)中生成模擬的間隙曲線。此外，當外科醫(yī)生對間隙曲線滿意時，可以開發(fā)使用半活動機器人手術(shù)切除儀器實施的手術(shù)規(guī)劃。手術(shù)規(guī)劃可以包括彩色編碼的患者解剖結(jié)構(gòu)的至少一部分的圖示，以指明描繪的解剖結(jié)構(gòu)的哪一部分需要被改變(例如切除)。
[0060]因此，在示例性實施方案中，可以允許外科醫(yī)生關(guān)注于以具體方式移動間隙曲線的期望，并呈現(xiàn)給外科醫(yī)生關(guān)于能夠更快速地生成這樣的間隙曲線的遞增候選運動的計算機分析的建議，而不放棄其自主權(quán)或做決定的權(quán)利，同時仍然允許外科醫(yī)生考慮不可顯示在圖上的其他因素。
[0061]實例實施方案可以輔助外科醫(yī)生面臨使用植入物進行多個行動的機會，例如對位置、取向、大小、或與植入物相關(guān)的其他性質(zhì)或參數(shù)的調(diào)節(jié)。對于外科醫(yī)生而言，了解各運動將如何影響間隙曲線的復(fù)雜的相互作用可能是不可抗拒的。因此，示例性實施方案提供了“優(yōu)等功能”以指導外科醫(yī)生進行植入物移動或調(diào)節(jié)。
[0062]實例方法
[0063]圖4為顯示根據(jù)一個實施例實施方案的用于間隙規(guī)劃的方法400的流程圖。在操作410中，計算機系統(tǒng)110(圖1)可以接收第一(例如初始的)植入物參數(shù)組。第一植入物參數(shù)組可以限定手術(shù)規(guī)劃的參數(shù)?？梢允褂脤㈥P(guān)節(jié)遍及運動范圍移動時收集的數(shù)據(jù)事先地生成手術(shù)規(guī)劃。然而，實施方案不限于此。關(guān)節(jié)可以為膝關(guān)節(jié)，但實施方案不限于此。
[0064]計算系統(tǒng)110可以基于將關(guān)節(jié)遍及運動范圍移動時收集的間隙數(shù)據(jù)生成并顯示初始間隙曲線。。第一植入物參數(shù)組可以包括以下中的一個或多個:植入物的大小、植入物的形狀、植入物的取向、和植入物相對于關(guān)節(jié)的位置。計算系統(tǒng)110可以生成和顯示用于規(guī)劃過程中的關(guān)節(jié)的虛擬三維模型，計算系統(tǒng)110可以至少部分地基于虛擬三維模型且基于第一植入物參數(shù)組生成和顯示初始植入物位置。
[0065]目標骨模型可以包括醫(yī)學圖像、點云、參數(shù)模型、或目標骨的其他形態(tài)描述。醫(yī)學圖像可以包括二維(2D)或三維(3D)圖像。醫(yī)學圖像的實例包括X-射線、超聲圖像、計算機斷層掃描(CT)、核磁共振(MR)圖像、正電子發(fā)射斷層掃描(PET)圖像、單光子發(fā)射計算機斷層掃描(SPECT)圖像、或關(guān)節(jié)造影片。目標骨模型可以包括形狀數(shù)據(jù)、外觀數(shù)據(jù)、或表示目標骨表面的其他形態(tài)特征的數(shù)據(jù)。形狀數(shù)據(jù)可以包括骨的幾何特征例如3D圖像對象的標記、表面、邊界。外觀數(shù)據(jù)既可以包括骨的幾何特性和強度信息兩者。
[0066]在操作420中，計算系統(tǒng)110可以生成第一組候選植入物參數(shù)組。植入物參數(shù)組可以包括例如植入物的大小、植入物的形狀、植入物的取向、和植入物相對于關(guān)節(jié)的位置。各候選參數(shù)組可以為相對于第一植入物參數(shù)組對第一參數(shù)組的至少一個參數(shù)進行遞增改變的結(jié)果。這些遞增改變的增量可以為用戶可設(shè)置的。
[0067]在操作430中，計算系統(tǒng)110可以將函數(shù)應(yīng)用至第一組的各候選植入物參數(shù)組，以計算第一組候選植入物參數(shù)組的各候選植入物參數(shù)組的結(jié)果。結(jié)果可以包括表示植入物和關(guān)節(jié)的接觸表面之間的間隙的間隙曲線，可以在遍及關(guān)節(jié)的運動范圍的多個點處表示所述間隙。
[0068]用于執(zhí)行操作430的第一實例函數(shù)可以評價由候選植入物參數(shù)組表示的結(jié)構(gòu)的各測得的彎曲位置處的間隙，并且進行那些間隙空間的大小(即數(shù)學“絕對值”)的加和，以確定“總空間”結(jié)果。第一實例函數(shù)可以用于將候選植入物參數(shù)組關(guān)于理想的間隙曲線分級，其中在運動范圍期間測量的任何位置中，理想的間隙曲線應(yīng)具有為零或基本上為零的植入物的正間隙或負間隙(即重疊)。對于第一實例函數(shù)，理想的間隙曲線意味著植入物恰恰幾乎沒有接觸，且術(shù)后的關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)運動與術(shù)前關(guān)節(jié)極為相似。此參數(shù)組的“總空間”應(yīng)為零。在此實施例中，參數(shù)的評級會認為較低的總空間優(yōu)于較高的總空間。
[0069]用于執(zhí)行操作430的第二實例函數(shù)應(yīng)具有以下結(jié)果:其包括任何正間隙的大小的和任何負間隙的兩倍的大小的加合。相對于負間隙，第二實例函數(shù)會優(yōu)選正間隙，由此，相對于在運動范圍期間由于植入物的重疊而緊密的關(guān)節(jié)，優(yōu)選較松的關(guān)節(jié)。
[0070]在操作440中，計算系統(tǒng)110可以根據(jù)第一組候選植入物參數(shù)組的至少一個候選植入物參數(shù)組提供結(jié)果的圖形表示。結(jié)果可以在手術(shù)規(guī)劃圖形用戶接口(GUI)中提供，且結(jié)果可以包括結(jié)果識別信息。例如，計算系統(tǒng)110可以應(yīng)用顏色或其他可視化指標，使得結(jié)果可以可視化地與將導致關(guān)于圖3A和3B的本文所述的相應(yīng)的結(jié)果的用戶接口要素相聯(lián)系。在一些實施方案中，計算系統(tǒng)110可以通過以下方式實施操作440:將評價函數(shù)應(yīng)用至第一組候選植入物參數(shù)組以確定優(yōu)選的候選參數(shù)組，且隨后計算系統(tǒng)110可以在手術(shù)規(guī)劃GUI內(nèi)提供對應(yīng)于優(yōu)選的候選參數(shù)組的圖形指示。實施方案不僅限于所列舉的一個優(yōu)選的候選參數(shù)組，且可以提供多于一個優(yōu)選的候選參數(shù)組。
[0071]在操作450中，在手術(shù)規(guī)劃GUI內(nèi)，計算系統(tǒng)110可以提供用戶接口控制，以允許用戶執(zhí)行對應(yīng)于第一組候選植入物參數(shù)組的候選植入物參數(shù)組的遞增改變。選擇用戶接口控制中的至少一個在圖形表示中實現(xiàn)至少一個候選植入物參數(shù)組的結(jié)果。用戶接口控制中的至少一個包括與對應(yīng)的候選植入物參數(shù)組的結(jié)果的結(jié)果識別信息相關(guān)的識別信息。
[0072]在操作460中，計算系統(tǒng)110可以接收對第一組候選植入物參數(shù)組的候選植入物參數(shù)的選擇。計算系統(tǒng)110可以經(jīng)由用戶接口控制接收選擇。選擇可以基于與圖3A和3B有關(guān)的如本文所述的間隙曲線形狀判據(jù)。在接收選擇之后，計算系統(tǒng)110可以生成另一組一個或多個候選植入物參數(shù)組。
[0073]盡管在圖4的實施例中為串聯(lián)地布置，但其他實施例可以將操作重新布置，省略一個或多個操作，和/或使用多個處理器或組織為兩個或多個虛擬機或子處理器的單處理器平行地執(zhí)行一個或多個操作。此外，仍有其他實施例可以以一個或多個特定的互相連接的硬件或具有相關(guān)的控制且模塊間具有通信的數(shù)據(jù)信號的集成電路模塊的形式實施所述操作。因此，任何流程都可適于軟件、固件、硬件、和混合實施。
[0074]模塊、部件以及邏輯電路
[0075]本文描繪的計算機系統(tǒng)的某些實施方案包括邏輯電路或大量部件、模塊或機制。模塊可由軟件模塊(例如表現(xiàn)在機器可讀取介質(zhì)上的或在傳輸信號中的代碼)或硬件模塊組成。硬件模塊為能夠執(zhí)行某些操作并以某種方式設(shè)置或排列的有形的單元。在實例實施方案中，一個或多個計算機系統(tǒng)(例如，單機、客戶端或服務(wù)器計算系統(tǒng))或計算機系統(tǒng)的一個或多個硬件模塊(例如處理器或一組處理器)可由軟件(例如應(yīng)用程序或應(yīng)用程序部分)設(shè)置為操作以執(zhí)行如本文所述的某些應(yīng)用程序的硬件模塊。
[0076]在各個實施方案中，硬件模塊可機械地或電子地執(zhí)行。例如，硬件模塊可包括專用電路或被永久設(shè)置(例如，作為專用處理器，例如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC))以執(zhí)行某些操作的邏輯電路。硬件模塊還可包括由軟件臨時設(shè)置以執(zhí)行某些操作的可編程邏輯或電路(例如，作為包含在通用處理器或其它可編程處理器中)。應(yīng)理解的是，在專用和永久設(shè)置的電路中或在臨時設(shè)置的電路(例如由軟件設(shè)置)中機械地執(zhí)行硬件模塊的決定可成本和時間的考慮驅(qū)使。
[0077]因此，術(shù)語“硬件模塊”應(yīng)被理解為包含有形的實體，其為物理地構(gòu)造、永久(例如，電路的)設(shè)置或臨時(例如，程序的)設(shè)置以便以某種方式操作和/或執(zhí)行本文所述的某些操作的實體。考慮其中硬件模塊為臨時(例如，程序的)設(shè)置的實施方案，每個硬件模塊不需要在某個情況中及時被設(shè)置或?qū)嵗?。例如，在硬件模塊包括使用軟件設(shè)置的通用處理器的情況下，通用處理器在不同時間可被設(shè)置為各自不同的硬件模塊。由此，軟件可設(shè)置處理器，例如在一個時間示例時構(gòu)成特殊的硬件模塊，而在不同的時間示例時構(gòu)成不同的硬件模塊。
[0078]硬件模塊能提供信息給其它硬件模塊，并從其它硬件模塊接收信息。因此，所述硬件模塊可被認為可通信地連接。在多個這樣的硬件模塊同時存在的情況下，可通過連接硬件模塊的信號傳輸(例如，通過合適的電路和總線)獲得通信。在其中多個硬件模塊在不同時期被設(shè)置或被實例化的實施方案中，這些硬件模塊之間的通信可例如通過存儲和取回多個硬件模塊已經(jīng)訪問的存儲結(jié)構(gòu)中的信息而實現(xiàn)。例如，一個硬件模塊可執(zhí)行操作并在與其可通信地連接的存儲器裝置中存儲該操作的輸出。然后，其它硬件模塊可以隨后訪問該存儲裝置以取回和處理所存儲的輸出。硬件模塊也可初始化與輸入裝置或輸出裝置之間的通信，并能在資源(例如信息的收集)上操作。
[0079]本文所描述的實例方法的各種操作可至少部分地由一個或多個臨時設(shè)置(例如，通過軟件)或永久設(shè)置為執(zhí)行相關(guān)操作的處理器執(zhí)行。無論臨時設(shè)置還是永久設(shè)置的，這種處理器