患者適應性和改進的整形植入物、設(shè)計和相關(guān)工具制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開基于從現(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)計和評定校正動作的過程。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)的工具和過程。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及改進的和/或患者適應性(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)計和模型。
技術(shù)介紹
一般來說，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)已使用標準的成品植入物和其他外科裝置來修復。在最近才出現(xiàn)了針對個體患者關(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，例如更好的配合、更自然的運動、減少手術(shù)過程中切除的骨量以及創(chuàng)傷更小的手術(shù)過程。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。基于這些圖像，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試來選擇，由此優(yōu)化關(guān)節(jié)適配以選擇關(guān)節(jié)特征或參數(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
一些實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)字斷層融合、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)也能夠用來形成可用于分析患者關(guān)節(jié)以及設(shè)計和評估修正行為過程的模型。所述數(shù)據(jù)和/或模型也能夠用來設(shè)計具有一個或多個患者特異化方面(例如表面或曲率)的植入部件。一方面，一些實施方式提供具有被設(shè)計成與例如基于預定幾何結(jié)構(gòu)或基于患者特異性幾何結(jié)構(gòu)切出的骨表面負匹配的內(nèi)部面向骨表面的植入部件。在一些實施方式中，第一植入部件的外部面向關(guān)節(jié)表面被設(shè)計成和/或是，至少在部件的一部分中與第二植入部件的相對外部面向關(guān)節(jié)表面匹配，可選地負匹配。通過在關(guān)節(jié)界面處形成負匹配部件表面， 相對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匹配或接近負匹配。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測的關(guān)節(jié)運動。、另一方面，一些實施方式提供在一個維度上具有一個或多個患者特異性的曲率或半徑而在第二維度上具有一個或多個標準或工程化的曲率或半徑的植入部件。又一方面，一些實施方式提供設(shè)計、選擇、制造和植入患者特異性植入部件的方法。應當理解，本文描述的多種實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。附圖說明通過參照結(jié)合附圖進行的以下描述，實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每個顯示的是設(shè)計、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程的流程圖；圖8-3F顯示股骨部件設(shè)計方法的一方面；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股骨髁區(qū)段的冠狀視圖的截面；圖8_2C顯示在與設(shè)計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)計方法；圖9-1A至9-1C顯示用于股骨部件的三個不同的骨切口 ；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)計用于十字替代的植入物；圖S6-1A至S6-13顯示多種引導工具結(jié)構(gòu)。具體實施例方式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，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)的運動過程中的疼痛、不適、軟組織沖擊和不自然感覺，以及改變的活動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行一次隨后的修正植入。—些實施方式的植入物和方法可應用于任何關(guān)節(jié),包括但不限于脊椎、脊椎關(guān)節(jié)、椎間盤、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，各種實施方式可適于并可應用于在外科或其它手術(shù)過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施方式涉及患者特異性植入物以及用于設(shè)計、制造和使用該患者特異性植入物的方法。一些實施方式涉及具有適于患者生物學特征的一個或多個患者特異性方面的關(guān)節(jié)植入部件，患者生物學特征包括患者生物/解剖的結(jié)構(gòu)、對準、運動學和/或軟組織沖擊中的一個或多個。植入部件的一個或多個患者特異性特征可包括但不限于一個或多個植入部件表面，例如表面輪廓、角度或骨切口 ；以及一個或多個植入部件尺寸，例如在一個或多個維度上的厚度、寬度、深度或長度。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)計并制造(例如術(shù)前設(shè)計并制造)，以便基本匹配患者的一個或多個生物學特征。替代地或另外，植入部件的患者特異性方面還可以通過分析成像測試數(shù)據(jù)并選擇最佳適配從成像測試獲得的一個或多個預先確定的患者特異性參數(shù)的植入物來實現(xiàn)。另外，一些實施方式涉及患者工程化植入物以及用于設(shè)計、制造和使用該植入物的方法。一些實施方式涉及具有從患者特異性數(shù)據(jù)優(yōu)化以滿足一個或多個參數(shù)從而增強患者生物學特征的一個或多個患者工程化方面的關(guān)節(jié)植入部件，患者生物學特征包括患者生物/解剖的結(jié)構(gòu)、對準、運動學和/或軟組織沖擊中的一個或多個。就植入物部件的患者特異性方面來說，植入物部件的患者工程化方面能夠被設(shè)計并制造(例如術(shù)前設(shè)計并制造)， 或者它們能夠例如通過選擇最佳滿足增強患者生物學特征的一個或多個預先確定參數(shù)的植入物部件來選擇。此外，植入部件能夠包括被選擇和設(shè)計(例如術(shù)前選擇和設(shè)計)的單個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)以具有尺寸比預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際庫中選擇)或者制造(如果從植入部件的虛擬庫中選擇)，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和標準特征的組合單個植入部件能夠包括一個或多個患者特異性特征、一個或多個患者工程化特征、和/或一個或多個標準(例如成品特征)。標準、成品特征能夠被選擇以最佳適配一個或多個患者特異性和/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，其包括標準鎖定機構(gòu)和脛骨部件的患者適應性(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或多個區(qū)段的一個或多個維度上匹配患者的皮質(zhì)骨周邊來實現(xiàn)。類似地，聚乙烯插入件能夠被選擇成包括標準鎖定機構(gòu)，同時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或多個患者特異性特征和一個或多個標準特征。例如，植入部件的彎曲表面可包括一個或多個患者特異性的尺寸或半徑以及一個或多個標準的尺寸或半徑。例如，在一些實施方式中，股骨植入部件的髁部本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2009.11.04 US 61/280,493;2009.12.18 US 61/284,458;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定曲率，以便當所述面向骨表面鄰接患者的髁時基本上復制 所述髁的相應關(guān)節(jié)線；所述關(guān)節(jié)表面具有在第二平面中的標準曲率。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)域的整個長度延伸。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)表面的基本整個長度延伸。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)域的整個長度延伸。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)表面的基本整個長度延伸。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,恒定曲率是標準化曲率。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定曲率，并且當所述第一面向骨表面鄰接所述髁時，該第一患者特異性曲率提供患者的第一髁的相應關(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定曲率，并且當所述第二面向骨表面鄰接所述第二髁時，該第二患者特異性曲率提供患者的第二髁的相應關(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...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：R·A·伯雅斯基，P·朗，N·朝，W·菲茨，J·斯拉敏，D·斯泰尼斯，
申請(專利權(quán))人：康復米斯公司，
類型：發(fā)明
國別省市：