用于優化骨科流程參數的系統和方法技術方案

用于優化針對特定患者的骨科流程的參數的系統和方法，所述參數包括涉及植入到患者關節中的植入物或植入物系統的解剖和生物力學配合的參數。這些系統和方法可以利用手術前搜集的患者特異性信息連同優化算法以確定最優植入物設計和用于向特定患者關節中植入植入物的最優位置和取向。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
，例如用于優化向特定患者關節中的骨科植入物的生物力學和解剖配的系統和方法。
技術介紹
簡單關節，諸如球窩關節(例如髖部和肩部)、樞軸關節(例如肘)或更復雜的關節，諸如髁關節(例如膝關節)是極其復雜的系統，其性能可能受到各種因素的顯著影響。用于替換、表面重修或以其他方式修復這些關節的流程是常見的，諸如響應于關節的損傷或其他退化。例如，利用人工植入物替換股骨、脛骨和膝蓋骨的關節面的整膝關節成形術，是用于受到膝關節退化或創傷的患者的常見流程。不過，考慮到諸如膝關節的系統的復雜性，使用當前的技術難以識別將在特定患者體內產生最優的關節功能的植入物的幾何結構和植入的位置和取向。此外，當前可用的很多植入物系統僅提供有限數量的尺寸選擇，使其甚至更難以針對特定患者來優化骨科流程。
技術實現思路
本專利技術的實施例針對用于優化針對特定患者的骨科流程的參數的系統和方法，參數包括涉及植入患者關節中的植入物的解剖配合(例如，切除術的植入物覆蓋、植入物和解剖結構之間的界面強度、切除的程度(即，移除多少骨骼))和生物力學配合(例如，關節運動學、動力學、和/或韌帶(或其他軟組織)平衡)的參數。這些系統和方法可以利用手術前搜集的患者特異性信息連同優化算法來確定最優植入物設計和向特定患者關節中植入植入物的最優尺寸、位置和取向。在一些實施例中，從預先設計的骨科植入物的分級結構選擇植入物設計，其中每個植入物反映一般尺寸組選項、解剖尺寸選項和生物力學尺寸選項，至少在一些實施例中，解剖和生物力學尺寸選項是骨科植入物設計的不同且至少有些獨立的特征的集合。在一些實施例中，優化算法中的至少一個利用若干個骨科因素和骨科響應之間的定義關系，以便確定用于骨科流程的最優參數，以實現期望的骨科響應。在一些實施例中，不同于或除了用于特定患者的植入物的解剖和生物力學配合之外，可以使用優化系統和方法來優化骨科流程的參數。例如，在一些實施例中，可以利用這些系統和方法來優化患者治療的其他方面，諸如選擇和優化額外治療，諸如定制校正或修復制度。在一些實施例中，可以提供一種優化與涉及向特定患者關節中植入至少一個骨科植入物的關節流程有關的參數的計算機實現的方法，所述方法包括:在計算機處理器中接收關于所述特定患者的信息，包括:(i)至少部分涉及特定患者關節的模型的信息，包括至少部分定義多個軟組織附著位置的信息；(ii)至少部分涉及相對于所述特定患者關節的模型的與特定患者關節相關聯的軸的信息；在所述計算機處理器中接收定義將多個骨科響應相關到多個骨科因素的至少一個關系的信息，其中:(i)所述多個骨科響應中的至少一些均涉及所述關節的動力學、運動學和軟組織平衡響應中的至少一種；(ii)所述骨科因素中的至少一些涉及接收到的關于特定患者的信息；(iii)所述骨科因素中的至少一個涉及骨科植入物相對于關節的位置和取向中的至少一個；并且(iv)所述骨科因素中的至少一個涉及骨科植入物的關節面形狀幾何結構；在所述計算機處理器中，使用接收到的關于特定患者的信息，并使用接收到的定義所述至少一個關系的信息，自動確定:(i)用于所述骨科植入物的相對于所述特定患者關節的建議最優位置和建議最優取向中的至少一個；以及(ii)用于所述骨科植入物的建議最優關節面形狀幾何結構；從所述計算機處理器輸出關于用于所述骨科植入物的建議最優位置和取向中的至少一個的信息和關于用于所述骨科植入物的建議最優關節面形狀幾何結構的信息。在一些實施例中，可以提供一種方法，其中接收至少部分涉及特定患者關節的模型的信息包括接收至少部分涉及特定患者關節的至少一個關節面的信息。在一些實施例中，可以提供一種方法，其中接收至少部分涉及特定患者關節的模型的信息包括接收至少部分涉及所述特定患者關節的三維模型的信息。在一些實施例中，可以提供一種方法，其中接收至少部分涉及特定患者關節的三維模型的信息包括接收定義中間髁關節面、側面髁關節面和髕股關節面的信息；并且接收至少部分涉及與特定患者關節相關聯的軸的信息包括接收定義腿相對于所述特定患者關節的三維模型的機械軸的信息。在一些實施例 中，可以提供一種方法，其中接收至少部分涉及特定患者關節的三維模型的信息包括接收定義脛骨關節面和髕骨關節面中的至少一個的信息。在一些實施例中，可以提供一種方法，其中接收關于特定患者的信息還包括接收涉及如下至少一項的信息:特定患者的步態；特定患者的人體測量表征；特定患者的生活方式；特定患者的至少一個生理屬性；特定患者的早期損傷；特定患者的共病態狀況；特定患者的人口統計表征；以及特定患者的骨骼強度表征。在一些實施例中，可以提供一種方法，其中確定至少一個建議最優位置和最優取向和建議最優關節面形狀幾何結構還包括使用涉及關于特定患者的信息的不確定性信息。在一些實施例中，可以提供一種方法，其中使用所述不確定性信息包括使用概率分布。在一些實施例中，可以提供一種方法，其中使用所述概率分布包括使用至少部分涉及與多個軟組織附著位置相關的信息的概率分布。在一些實施例中，可以提供一種方法，其中在所述計算機處理器中接收定義將骨科響應相關到骨科因素的關系的信息包括接收多個方程、多個訓練的神經網絡和多個支持矢量機中的至少一個。在一些實施例中，可以提供一種方法，其中接收定義所述關系的信息包括接收定義所述關系使得所述骨科響應的至少一些涉及運動范圍、關節穩定性、關節強度和韌帶平衡中的一種或多種的信息。在一些實施例中，可以提供一種方法，其中接收定義所述關系的信息包括接收定義所述關系使得所述骨科響應的至少一個涉及包括多個關節的骨科系統的總體平衡的信肩、O在一些實施例中，可以提供一種方法，其中接收定義將所述骨科響應相關到所述骨科因素的關系的信息還包括接收定義用于每種骨科響應的權重的信息，其中至少一些權重是不同的。在一些實施例中，可以提供一種方法，其中確定所述建議最優關節形狀幾何結構包括確定用于股骨植入物的建議最優中間髁關節形狀幾何結構，用于股骨植入物的建議最優側面髁關節形狀幾何結構，以及用于股骨植入物的建議最優滑車溝關節形狀幾何結構。在一些實施例中，可以提供一種方法，其還包括使用涉及所述特定患者關節的三維模型的信息以及用于所述骨科植入物的相對于所述特定患者關節的建議最優位置和建議最優取向，來確定用于所述骨科植入物的建議最優尺寸覆蓋幾何結構。在一些實施例中，可以提供一種方法，還包括制造包括建議最優尺寸覆蓋幾何結構和建議最優關節面形狀幾何結構的所述骨科植入物。還可以提供一種用于優化涉及向特定患者的關節中植入至少一個骨科植入物的關節流程的參數的系統，所述系統包括:處理器；以及包括計算機優化器應用的存儲介質，在由處理器執行時 ，所述計算機優化器應用被配置成使系統:(i)訪問關于特定患者的信息，包括至少部分涉及特定患者關節的模型的信息，包括至少部分定義多個軟組織附著的信息，以及至少部分涉及相對于特定患者關節的模型的與特定患者關節相關聯的軸的信息；(ii)訪問定義將多個骨科響應相關到多個骨科因素的至少一個關系的信息，其中:所述多個骨科響應中的至少一些均涉及所述關節的動力學、運動學和軟組織平衡響應中的至少一種；所述骨科因素中的至少一些涉及關于特定患者的訪問信息；所述骨科因素中的至少一個涉及骨科植入物相對于關節的位置和取向中的至少一個；并本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.08.13 US 61/373,646;2011.05.05 US 61/482,843;1.一種優化與涉及向特定患者的關節中植入至少一個骨科植入物的關節流程相關的參數的計算機實現的方法，所述方法包括: (a)在計算機處理器中接收關于所述特定患者的信息，包括: (i)至少部分涉及特定患者關節的模型的信息，包括至少部分定義多個軟組織附著位置的信息； ( )至少部分涉及相對于所述特定患者關節的模型的與特定患者的關節相關聯的軸的信息； (b)在所述計算機處理器中接收定義將多個骨科響應相關到多個骨科因素的至少一個關系的信息，其中: (i)所述多個骨科響應中的至少一些均涉及所述關節的動力學、運動學和軟組織平衡中的至少一種； ( )至少一些骨科因素涉及關于特定患者的所接收的信息； (iii)所述骨科因素中的至少一個涉及骨科植入物相對于關節的位置和取向中的至少一個；以及 (iv)所述骨科因素中的至少一個涉及骨科植入物的關節面形狀幾何結構； (c)在所述計算機處理器中，使用關于特定患者的所接收的信息，并使用定義所述至少一個關系的所接收的信息，自動確定: (i)所述骨科植入物 相對于所述特定患者關節的建議最優位置和建議最優取向中的至少一個；以及 ( )用于所述骨科植入物的建議最優關節面形狀幾何結構； (d)從所述計算機處理器輸出關于用于所述骨科植入物的建議最優位置和取向中的至少一個的信息和關于用于所述骨科植入物的建議最優關節面形狀幾何結構的信息。2.根據權利要求1所述的計算機實現的方法，其中接收至少部分涉及特定患者關節的模型的信息包括接收至少部分涉及所述特定患者關節的至少一個關節面的信息。3.根據權利要求2所述的計算機實現的方法，其中接收至少部分涉及特定患者關節的模型的信息包括接收至少部分涉及所述特定患者關節的三維模型的信息。4.根據權利要求3所述的計算機實現的方法，其中: (a)接收至少部分涉及特定患者關節的三維模型的信息包括接收定義中間髁關節面、側面髁關節面和髕股關節面的信息；并且 (b)接收至少部分涉及與特定患者關節相關聯的軸的信息包括接收定義腿相對于所述特定患者關節的三維模型的機械軸的信息。5.根據權利要求4所述的計算機實現的方法，其中接收至少部分涉及特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：BW麥克金農，RC馬里內斯庫塔納索卡，R瓦恩巴格，WL鮑爾斯，JB韋貝，NM倫茨，ZC威爾金森，SM哈多克，RL蘭頓，
申請(專利權)人：史密夫和內修有限公司，
類型：
國別省市：