【技術實現步驟摘要】
本專利技術的實施例通常涉及在關節置換手術中創建和使用定制的關節置換手術注冊導板的系統和方法。更具體地說，本專利技術涉及機器人輔助手術中用于創建為特定患者定制的關節置換手術注冊導板的方法，該方法向手術機器人提供患者的3d參考信息，制定可供手術機器人(包括固定在骨骼上的機器人)執行的手術計劃。
技術介紹
1、反復重舉、遭受創傷、骨病和/或關節炎可導致患者關節(如膝關節、髖關節、肩關節和踝關節)退化、受損或松動，嚴重時會疼痛甚至癱瘓，而藥物或非手術治療方式無法有效解決。治療人類關節損傷的一種方法是采取全部或部分關節置換手術。通過關節置換手術，患者的關節被置換、重建或力線重新調整，通常可以減輕損傷關節的疼痛。關節損壞可能導致關節區域軟骨減少或磨損，引起摩擦、壓縮、斷裂和關節松弛。因此，關節軟骨減少會導致疼痛和關節活動性降低。患者可通過關節置換手術，祛除疼痛，修復受損關節，恢復功能。
2、關節置換手術通常包括去除患關節炎或受損的關節部分，并用金屬、塑料或陶瓷器械等所謂的假體進行置換。假體或植入物的設計就是要復制健康關節的正常運動。例如，用金屬球置換受損的股骨頭(位于股骨上端)，該金屬球與安裝在股骨中的金屬柄相連，并將塑料髖臼杯植入骨盆，置換受損的髖臼。此外，平衡的關節有助于改善力線對準和保持穩定性。韌帶平衡有助于減少關節磨損和松動。關節平衡的患者更有可能增加運動范圍和本體感，減少疼痛。所有這些因素都有助于減少對翻修手術的需求。
3、已知幾種類型的關節置換術，包括全部和部分膝關節置換術、全部和部分髖關節置換術、全部和
4、在全膝關節置換手術中，股骨遠端的受損部分被去除，并用與去除部分形狀相同或相似的金屬或塑料組件置換。該金屬或塑料組件可被嵌入股骨，或使用骨水泥或其他固定系統固定。此外，脛骨的近端部分也可被去除，并用與被去除部分形狀相同或相似的、大致平坦的金屬或塑料組件置換。脛骨置換植入物可被嵌入脛骨，或使用骨水泥固定。總之，股骨植入物和脛骨植入物配合形成近似于膝關節形狀和功能的關節。在一些示例中，在股骨植入物和脛骨植入物之間放置塑料墊，以防止植入的關節使用時金屬對金屬的互相碰撞。
5、如上所述，關節置換手術通常包括去除和置換關節受損部分的骨骼。在去除時，部分骨骼可能會被切割、鉆孔、表面重構等，以在骨骼上創建與相應植入物適配的表面。在全膝關節置換手術的某特例中，股骨遠端和脛骨近端的骨骼可能會被完全去除，以形成與植入物適配的比較平的表面。在骨骼上創建了植入物的配合表面后，就可按上述方法將植入物安裝到骨骼上。
6、雖然上文描述了關節置換手術的概況，但在實施手術時要考慮很多。例如，在實施關節置換手術前，患者可能會花一個月或更長時間與醫生進行一次或多次會診，進行術前計劃。一方面，關節內植入物與患者其余解剖結構的對線對于植入物的壽命以及植入效果至關重要。試圖提高關節置換手術的有效性、預防或減少術后并發癥的各種方法也在不斷研發。而另一方面，為配合植入物而截骨或重建關節骨表面時，外科醫生可能會徒手操作。雖勇氣有加，但這種方法不如其他手術方法精準。在另一個例子中，已經開發了一些系統和方法來生產定制的關節置換手術截骨導板，幫助外科醫生快速準確地進行必要的截骨，成功完成關節置換手術。特別是，截骨導板通常可為特定的關節置換患者進行定制，以確保植入物在術后與患者的解剖結構適配。通過使用定制的截骨導板，關節置換手術更精準(確保植入物使用壽命更長)、更高效(減少手術時間，從而降低術后并發癥的可能性)。
7、在另一個例子中，手術輔助機器人或其他類似機器人的設備已被開發，幫助外科醫生進行關節置換手術。批準的手術計劃的各項內容可以上傳到機器人輔助設備，以便輔助外科醫生手術。在某些情況下，通過外科醫生的指導或通過自動執行關節置換手術的一個或若干個項目，手術輔助機器人可進行截骨或骨骼的表面重構。在更多的其他實例中，可利用各種手術組合來執行關節置換手術。例如，外科醫生可以使用定制的關節置換手術截骨導板對剖切面或截骨進行驗證，而由手術輔助機器人設備完成截骨或表面重構。在另一個例子中，機器人設備提供導航，而外科醫生徒手進行截骨操作。
8、無論采用何種方法，手術都可能存在缺陷。例如，術前計劃階段的缺陷可能涉及醫生多次診斷、獲取患者掃描成像或影像、手術計劃創建、外科醫生對手術計劃審批，以及生產定制關節置換手術導板需要時間。患者可能會為了等待關節置換手術而忍受數月的疼痛和不適。此外，對于許多醫療機構，數百萬美元的機器人手術設備價格過高。使用一個或若干個一次性器械(例如一些手術機器人設備作為耗材使用的一次性運動跟蹤設備)的手術，會進一步增加手術費用，給醫療機構造成額外成本。關節置換手術費用高、前期時間長，也使得本來可從中受益的一些患者放棄手術。
9、此外，較之傳統方法，計算機輔助機器人手術的目的之一是提高骨科手術的精準度和臨床效果。現行的機器人輔助骨科手術的方法在精準性、手術效率、手術時間、微創性和成本效益等方面具有優勢。較之傳統手術，其主要缺點之一是技術復雜，導致手術錯誤的潛在機率大幅增加。缺乏經驗的外科醫生可能難以發現其中的技術錯誤，因此，僅憑機器人技術人員或盲目任憑機器人操作，可能會出現不良結果。較之使用傳統儀器的方法，機器人輔助手術的其他缺點包括整個手術團隊培訓費用高、新技術學習曲線長以及機器人手術系統本身的成本高。
10、正是考慮到這些問題和其他的問題，開發了本專利技術的各項內容。
技術實現思路
1、本專利技術的一種實施方式是采用機器人設備的形式執行關節置換手術。機器人設備可包括基礎單元(由若干連桿關節組成，每個連桿關節與若干致動器中的一個機械聯系)、處理器和非暫時性計算機可讀解碼媒介(當由處理器執行時，處理器按關節置換手術要求控制若干致動器)。機器人設備還可包括安裝裝置(與若干連桿關節中的第一連桿關節機械聯系)。該安裝裝置由以下組成：第一可配置連桿(按關節置換手術要求對基座定向)、安裝板(通過定制注冊設備固定于患者解剖結構)、可配置截骨導板(與若干連桿關節中的第二連桿關節機械聯系)、第二可配置連桿(按關節置換手術的要求對截骨導板定向)。
2、本專利技術的另一種實施方式，可采用執行關節置換手術的方法的形式。該方法可包括：接收患者手術關節的若干2d影像；根據患者關節若干2d影像上定位若干配合形狀，創建用于患者關節置換手術的定制注冊導板；用定制注冊導板將機器人設備安裝到患者解剖結構上。該機器人設備可包括：安裝設備(被安裝在患者解剖結構上)、基座的第一連桿關節本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種使用定制骨骼注冊導板的機器人輔助手術的系統，其特征在于：包括定制注冊導板(1702)，所述定制注冊導板(1702)上設置有多個配合面，多個所述配合面與受損骨骼貼合，定制注冊導板(1702)以固定或其他方式與患者股骨配合，所述定制注冊導板上(1702)設置有一個或多個安裝部位，所述安裝部位用于反射光標器的安裝固定，反射光標器用于跟蹤定制注冊導板(1702)的移動和位置。
2.根據權利要求1所述的使用定制骨骼注冊導板的機器人輔助手術的系統，其特征在于：所述定制注冊導板(1702)的配合面由患者膝關節的2D影像創建。
3.一種使用定制骨骼注冊導板的機器人輔助手術系統的制造方法，其特征在于：包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的使用定制骨骼注冊導板的機器人輔助手術系統的制造方法，其特征在于：所述步驟S2中，計算機通過網絡傳輸或其他任何形式的電子通信從影像設備接收影像，2D影像被接收后，可存儲在計算機可讀介質或云存儲器中，供計算設備進一步處理。
5.根據權利要求3所述的使用定制骨骼注冊導板的機器人輔助手術系統的制造方法，其特征在于：
...【技術特征摘要】
1.一種使用定制骨骼注冊導板的機器人輔助手術的系統，其特征在于：包括定制注冊導板(1702)，所述定制注冊導板(1702)上設置有多個配合面，多個所述配合面與受損骨骼貼合，定制注冊導板(1702)以固定或其他方式與患者股骨配合，所述定制注冊導板上(1702)設置有一個或多個安裝部位，所述安裝部位用于反射光標器的安裝固定，反射光標器用于跟蹤定制注冊導板(1702)的移動和位置。
2.根據權利要求1所述的使用定制骨骼注冊導板的機器人輔助手術的系統，其特征在于：所述定制注冊導板(1702)的配合面由患者膝關節的2d影像創建。
3.一種使用定制骨骼注冊導板的機器人...
【專利技術屬性】
技術研發人員：查理·文仁·戚，
申請(專利權)人：捷多常州醫療科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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