[go: up one dir, main page]

CN104271067A - 用于整形外科手术计划的特征驱动的基于规则的构架 - Google Patents

用于整形外科手术计划的特征驱动的基于规则的构架 Download PDF

Info

Publication number
CN104271067A
CN104271067A CN201380022856.2A CN201380022856A CN104271067A CN 104271067 A CN104271067 A CN 104271067A CN 201380022856 A CN201380022856 A CN 201380022856A CN 104271067 A CN104271067 A CN 104271067A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bone
rule
cutting
implantation body
plan
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201380022856.2A
Other languages
English (en)
Inventor
方彤
萨贾德·侯赛因·巴洛克
苏拉杰·拉维·穆苏瓦蒂
熊光磊
劳伦斯·斯皮维
詹姆斯·B·汤姆普森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Industry Software Inc
Original Assignee
Siemens Product Lifecycle Management Software Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Product Lifecycle Management Software Inc filed Critical Siemens Product Lifecycle Management Software Inc
Publication of CN104271067A publication Critical patent/CN104271067A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
    • A61B2034/102—Modelling of surgical devices, implants or prosthesis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
    • A61B2034/105—Modelling of the patient, e.g. for ligaments or bones
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/108—Computer aided selection or customisation of medical implants or cutting guides
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/50—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for simulation or modelling of medical disorders

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

在工作流构架工作中，整形术中外科手术计划的设计过程(24)和/或个性化切割导向和/或种植体的设计(40)是自动化的。通过操作序列来对抽象的规则编脚本(26)以改变(36)骨表面或模型从而适配种植体。利用针对特定患者的骨信息，适当的种植体和切割系列利用规则而被确定(34)。相应的切割导向可以适配(42)针对特定患者的骨信息。骨替换种植体的外科手术计划(24)是自动执行的。

Description

用于整形外科手术计划的特征驱动的基于规则的构架
相关申请
本专利文件按照35U.S.C.§119(e)要求2012年5月3日提交的美国临时专利申请序列号No.61/642,065的权益，其通过引用结合在本申请中。
技术领域
本公开内容一般地涉及整形外科手术领域，更具体地，涉及自动计划辅助。
背景技术
在整形外科手术期间，外科医生修剪骨的病理部分并且用种植体替代病理部分。两个主要因素影响骨外科手术的最终结果——外科医生准确移除病理的骨段同时保持健康的骨完好无损的能力以及外科医生用最优匹配种植体替代病理的骨段的能力。为了以最小的切口进行外科手术，在患者特定的切割导向的帮助下对骨进行修剪。导向包括用于准确地执行参考切割的一个或更多个槽沟和一些界标。在外科手术计划阶段，设计个性化切割导向，并且由外科医生和设计者创建如下外科手术计划：其利用参考切割及任何其他切割来限定外科手术种植体的最优放置。然后，计划引导外科医生在执行对骨的初始切割后放置种植体。
由有经验的设计者在计划阶段执行对患者特定的切割导向的设计以及对外科手术计划的构建。为此，设计者遵循在预先核准的工作指令中限定的一组操作。在多数情况下，由监管机构预先核准外科手术计划程序，并且设计者必须严格遵循经核准的程序中指定的规则。为此，切割导向的设计者依靠交互式、手动的、3D建模软件来创建切割导向。然而，该手动设计过程导致了设计时间增加、缺乏可重复性、一致性降低并且潜在地导致无意地偏离预先核准的程序。
发明内容
作为介绍，下面描述的优选实施方式包括用于整形外科手术计划的方法、系统、指令及计算机可读介质。整形外科手术计划的设计过程和/或对个性化切割导向的设计在工作流程构架中是自动的。通过使适合种植体的骨表面或模型改变的操作序列来撰写抽象规则的脚本。利用特定患者的骨信息，适当的种植体和系列切割是利用规则来被确定的。相应的切割导向可以适配特定患者的骨信息。骨替换种植的外科手术计划是自动执行的。
在第一方面，提供了用于整形外科手术计划的方法。提供对表面的整形外科手术的规则的知识库。获得表示骨、种植体或切割导向的表面。处理器选择知识库中的第一规则，识别针对第一规则的至少一个解剖学特征，检测表面的至少一个解剖学特征，根据第一规则和至少一个解剖学特征来限定对表面的改变，根据改变来改变表面，从而产生第一被改变表面，以及参考第一被改变表面输出指示种植体的参考计划。处理器还根据第一被改变表面而生成切割导向模型。切割导向模型指示相对于第一被改变表面的骨上的切割位置。
在第二方面，非暂态计算机可读存储介质存储有表示能够由编程处理器执行的用于整形外科手术计划的指令的数据。该存储介质包括用于如下操作的指令：通过表示基于解剖学特征对几何形状进行改变的工作指令来进行排序、响应于排序而生成针对患者的整形外科手术计划、相对于患者的骨而对种植体放置进行建模、以及设计针对患者的骨的切割导向。
在第三方面，非暂态计算机可读存储介质存储有表示能够由编程处理器执行的用于整形外科手术计划的指令的数据。该存储介质包括用于如下操作的指令：自动创建用于植入患者的骨中的特定于患者的改变的外科手术计划，以及自动设计针对改变的切割导向，其中该切割导向对患者是特定的。
在下述权利要求中限定了本发明，并且该章节不应当被认为是对那些权利要求的限制。本发明的其他方面和优点在下面结合优选实施方式讨论并且随后可以单独地或组合地被要求保护。
附图说明
部件和附图不一定按比例绘制，而是强调被设置用于说明本发明的原理。而且，在附图中，贯穿不同的视图，相似的附图标记表示相应的部分。
图1是用于自动化整形外科手术计划的系统的简化框图；
图2示出了根据实施方式的自动化整形外科手术计划的概要；
图3是用于自动化整形外科手术计划的方法的一个实施方式的流程图；
图4是用于生成整形外科手术计划的方法的实施方式的流程图；以及
图5示出了参照股骨的示例性外科手术计划。
具体实施方式
特征驱动的基于规则的构架使整形外科手术计划自动化。2D建模构架自动创建切割导向和外科手术计划。患者骨几何形状和相对于骨所限定的一组解剖学特征与过程特定的工作指令相结合。工作指令表示用于特定外科手术的处理。用专业知识将工作指令抽象成取决于知识库中的机器可解释的规则的特征。然后，由形状建模器应用一组解剖学特征来确定有形种植体放置和切割导向设计操作。顺次进行这些操作以执行种植体计划。通过脚本语言事先限定整个外科手术计划工作流，从而经由可编写脚本的规则来产生灵活的定制化自动操作，提供了用不同的整形外科手术实现的多用途。可以减少或消除单调乏味的手动干预，同时提供准确度和可再现性。遵循预先核准的、监管的工作流会是更可行的。
整形外科手术计划包括对个性化切割导向的自动设计和特定于患者的外科手术计划。对来自实际工作指令手册的抽象规则进行编码。系统利用这些规则来自动检测关于特定患者的骨的模型的特征和界标。所检测的特征和界标与抽象的规则相结合以限定有形种植体放置操作、虚拟骨切割平面、外科手术计划及针对给定患者个性化定制的一个或多个切割导向。外科手术计划示出了如何进行切割以及如何使用针对患者的切割导向和种植体。
特征驱动个性化是自动的、可重复的且与该工作流程自动化是一致的。外科医生、设计者、制造商或其他计划者可以受益于自动计划，这是因为减少的计划时间和/或更可靠的导向设计。患者可以受益于更准确的切割和种植体放置。种植体的制造商可以受益于更准确地确定要使用的适当的种植体。切割导向的制造商可以受益于更准确且特定的设计。为任何一个或更多个用户提供自动设计方案，以提供设计的可重复性和一致性以及减少时间。用于使工作指令数字化的平台使用户能够以工作指令的机器可解释脚本的形式实现整个外科手术计划和切割导向设计过程。
图1示出了用于自动化整形外科手术计划的示例性系统或平台。如所示的系统表示计算机、膝上型电脑、平板电脑、工作站、服务器或其他处理设备。外科医生、制造商、设计者或其他用户针对自动化计划和/或切割导向设计而操作系统。在替选实施方式中，系统是实现其中客户请求计划或设计的客户端-服务器布置的网络的一部分，并且一个或多个服务器提供自动化计划或设计功能。
系统包括处理器12，存储器14及显示器16。另外，可以设置不同的部件或者更少的部件。例如，设置用户输入、网络接口和/或多个处理器。
显示器16是CRT、LCD、平板、等离子体、投影仪、打印机及其组合或者任何其他的当前已知的或随后开发的显示器。显示器16利用图形处理单元或其他硬件或软件来生成以Cartesian(笛卡尔)或其他协作格式的黑色和白色或彩色像素，用于呈现图形用户接口、外科手术计划、种植体模型、种植体图像、切割导向模型、切割导向图像、骨图像或其组合。在替选或附加的实施方式中，将计划和/或模型输出至存储器14，不同的存储器，或者通过网络而传送。
存储器14存储数据，如知识库、规则、脚本、模型参数、其他模型信息、特征检测器、医学图像数据(例如，分段的骨信息)、骨模型、种植体模型、切割导向模型、计算机辅助设计(CAD)工具或用于整形外科手术计划和切割导向设计的其他信息。可以存储其他数据。
替选地或另外，存储器14是非暂态计算机可读存储介质，其存储表示能够由编程处理器执行的、用于自动化整形外科手术计划的指令的数据。用于实现此处所讨论的过程、方法和/或技术的指令被设置在计算机可读存储介质或存储器上，例如缓存、缓冲器、RAM、可移除介质、硬驱或其他计算机可读存储介质。计算机可读存储介质包括各种类型的易失性存储介质和非易失性存储介质。响应于一组或更多组存储在计算机可读存储介质中或上的指令来执行此处所描述的或图中所显示的功能、动作或任务。功能、动作或任务与特定类型的指令组、存储介质、处理器或处理策略无关，并且可以由软件、硬件、集成电路、固件、微型编码等以单独工作或组合工作的方式来执行。同样，处理策略可以包括多处理、多任务、并行处理等。
在一个实施方式中，指令被存储在用于由本地系统或远程系统读取的可移除介质设备上。在其他实施方式中，指令被存储在通过计算机网络或在电话线路上传送的远程位置。在又另一些实施方式中，指令被存储在给定的计算机、CPU、GPU或系统内。
处理器12是通用处理器，专用集成电路、数字信号处理器、现场可编程门阵列、多处理器、模拟电路、数字电路、网络服务器、图形处理单元及其组合或者其他当前已知的或随后开发的、用于执行自动化工作流的设备。用户可以输入激活命令，选择患者，选择患者骨数据，选择外科手术程序或以否则发起工作流，但是处理器12在没有进一步用户输入的情况下通过规则进行排序并且生成外科手术计划和/或切割导向设计。在替选实施方式中，用户可以在工作流期间在不同的点确认和/或改变工作流的操作。
处理器12使用抽象的工作指令和专业知识用于自动化工作流。工作指令和知识作为特征相关的机器可解释规则而被存储在知识库中。一旦设计规则已经被实现并且被馈送到系统中，处理器12就顺次地执行针对给定外科手术的规则并且利用在解剖学上感知的CAD工具来自动确定设计和/或计划操作。
通过内置特征检测而纳入解剖学感知。处理器12实现具有一组解剖学特征的形状建模器，以确定有形种植体放置和切割导向设计操作。给定以几何数据的形式的新患者的解剖结构(即特定于患者的骨形状)，处理器12处理脚本。脚本利用解剖学特征来唯一地确定如何执行计划和切割导向设计。给定骨几何形状的代表性特征被检测并且被利用以限定对种植体和/或切割的选择及放置的各种测量。
处理器12可以针对骨段或关节的最佳对准而自动查找在骨上的最佳适配和最优放置的种植体的最优尺寸。通过经由规则顺次地处理，执行种植体计划。通过借助脚本语言限定整个外科手术计划工作流，可以限制或避免单调乏味的手动干预。工作流提供对种植体和/或切割导向的设计。除了对这些工具进行建模，处理器12还提供外科手术计划，其用作关于如何实际上执行外科手术的对外科医生的导向。规则可以以相关的方式提供关于相邻骨的计划。可以添加多个种植体，所以规则处理彼此相邻的多个骨。
图2示出了由处理器12实现的工作流和相应的处理引擎。工作流包括知识库50和形状建模器51。知识库50包括工作指令52、规则54及脚本56。形状建模器51包括脚本解释器58、成形引擎60、CAD工具62及特征检测器64。另外，可以设置不同的部件或者更少的部件。
知识库50代表关于外科手术程序的信息。工作指令52可以被认为是知识库的一部分或者可以是包括在知识库数据中作为规则54的概念信息。类似地，规则54可以不包括在知识库中，而是在创建由形状建模器51使用的脚本56中使用。
成形引擎60可以包括脚本解释器58，而不是与其分离。可以使用仅一个、两个或更多个不同的特征检测器64。特征检测器64是检测应用软件或者是指设置在一个或更多个分离的系统中的应用，例如图片存档及通信系统(PACS)或医学成像系统。类似地，可以纳入任何数量的CAD工具62。CAD工具62包括CAD应用或是设置在分离的系统中的CAD应用参考。
手动地，对切割导向和外科手术计划的设计是限定在过程工作指令中的步进方式的过程。在图2的方法中，通过对构架建模而使过程自动化。描述性工作指令被转换成机器可解释的、可编写脚本的规则。规则被限定在知识库50中指定的脚本56中。工作流系统利用脚本56和/或规则54而被预加载以实现工作流。一旦由监管机构核准，对脚本的实现/设计就被脱机完成并且被固定。在外科手术计划期间对于患者而言，脚本56通过脚本解释器58馈送到系统中，脚本解释器58又被嵌入形状建模器51中或将信息馈送至形状建模器51。
形状建模器51利用按照脚本56的指示而被自动调用的CAD工具62来设计表面或形状。表面成形引擎60与脚本解释器58进行交互从而为成形引擎60顺次地馈送来自数字化工作流的规则。每个规则r被转换成由特征限定的操作Ti F(r)。特征检测器64被调用以确定相对于骨的定位，从而利用与外科手术工作指令52对应的CAD工具62来实现用于改变骨、种植体和/或切割导向的操作。通过脚本解释器58来确保对脚本56的顺次执行，脚本解释器58解析规则54并且保持数字化工作流中的当前规则的状态。
工作流用于任何整形外科手术。外科手术可以是用于移除骨而没有种植体。例如，工作流提供计划和切割导向设计，而没有种植体。外科手术可以是用于计划而没有切割导向设计。外科手术可以是用于设计种植体而没有切割导向或没有骨移除。工作流可以用于选择要使用的种植体的类型(例如式样)和/或尺寸。外科手术可以包括对仅一个骨的改变或者对相连的或相邻的骨的改变。连接用于指示互操作性或者是共用关节的一部分。
可以涉及任何骨。为了进行说明，针对全膝替代种植体和相应的外科手术来说明构架。工作流可以通过使知识库和特征检测器适应外科手术或骨而被用于其他外科手术或者用于其他骨。
在全膝替代外科手术期间，外科医生利用切割(例如三个不同的平面切割A、B及C)来修剪骨。接着，外科医生利用正确类型和尺寸的种植体来替代骨的被移除部分。通常，同时插入胫骨种植体和股骨种植体二者。参考切割的准确度对于患者的康复是重要的，这是因为切割确定了骨的对准以及骨壁上的压力。例如，如果切割A太深，则腿可能变得太短。如果定向偏离，则股骨种植体不可以与胫骨种植体完全对准。类似地，切割B和C的不正确定位和对准可能移除额外的骨材料并且可能导致压力的量增大，从而增大骨折的风险。为此，定制化切割导向被设计和制造。外科医生使用患者个性化切割导向来辅助准确地放置参考切割。切割导向指示要执行的一个、两个或更多个切割的切割位置。例如，切割导向指示切割A的位置，其中切割B和C被由此限定从而不会由切割导向分离地引导。切割导向可以替选地包括指示切割B和C相对于切割A的位置的边缘、槽或印刷。
切割的数量取决于种植体和骨的构造。种植体的定向和位置主要由患者的解剖结构确定。对此，解剖学特征起着重要作用。对患者的骨的这种特征的准确检测规定了正确的种植体选择及放置。根据种植体、骨及外科手术过程，可以考虑关注的各种解剖学特征。在膝种植体的背景下，所使用的一些解剖学特征是股骨的轴和股骨的最末梢点。在患者骨上自动检测这些特征。工作流构架为外科医生自动生成外科手术计划，其中关于解剖学特征的相对测量被提供以确保准确的切割以及种植体放置。对特征的选择是应用特定的且由相应的工作指令52确定。工作流构架与对基础特征检测算法的选择无关。可以使用用于检测的任何算法。
图3示出了用于自动化整形外科手术计划的方法。利用图1中的系统、处理器、服务器、计算机、图2中的工作流系统和/或不同的系统来实现该方法。通常，处理器接收包括如下输入：外科手术的类型、外科手术的知识库、任何特征检测器、任何CAD工具及患者的骨的表示。处理器执行该方法以输出外科手术计划、种植体设计和/或切割导向设计。
另外，可以提供比图3中所示的不同的或更少的动作。例如，提供了用于访问其他类型的数据的动作、用于传送输出的动作和/或用于存储模型或计划的动作。
按所示出的顺序或不同的顺序执行动作。例如，按任何顺序或同时地执行动作20和动作22中的提供规则和患者特定的骨信息。动作26至38表示用于实现动作24的示例动作，因此动作26至38中的任一个的执行都可以被认为是执行动作24的一部分。可替选地，一旦最后的动作(例如38)被执行，就可以认为动作24已经被执行。动作42表示用于实现动作40的示例动作，因此动作42的执行可以是动作40的执行。
图4示出了用于自动整形外科手术计划的方法的另一实施方式。图4的方法对应于形状建模器51的实现。图4的动作由与实施图3中的动作的相同或不同的系统来实施。相同的系统可以实施给定的应用中图3和图4中的全部或一些动作的组合，以生成外科手术计划、种植体模型和/或切割导向模型。可替选地，图3和图4表示可替选的示例性实施方式。
针对关节替代种植体的整形外科手术计划包括确定种植体的最优尺寸、种植体的位置、移除病理骨区域的参考切割和/或对用于执行对骨的最初的一个、多个或所有改变的切割导向的定制。在自动创建切割导向和外科手术计划的3D建模构架中实现计划。在所提议的构架中，人类可读取工作指令被转换成机器可解释的规则。规则通过脚本语言被指定并且基于相对于特定于患者的骨的或在骨表面上的检测到的特征。该方法的灵活性在于规则的多样化，这使得能够处理数字制造和计划中的各种配置。
在图3的动作20中，提供了用于骨整形外科手术的规则的知识库。知识库是数据。数据包括表示规则的规则或脚本。关于要做的切割的专业知识、相对于骨特征的切割位置、切割的顺序、种植体的尺寸、种植体相对于其他骨的放置和/或用于计划的其他考虑，都包含在知识库中。
规则是以支持几何基元的脚本语言所表达的、与上下文无关的语法。可以提供其他实现，例如使用特定于外科手术的脚本或依赖于上下文。
知识库的作用是通过从工作指令中导出的规则R的集合来数字地表示工作流。规则是应用特定的并且解决表面分类的实现。规则描述如何执行各个步骤以及利用哪些特征来执行每个步骤。步骤又指示了针对患者骨的一个或更多个表面修改，例如沿切割A切割的步骤，沿切割B切割的另一步骤，以及沿切割C切割的步骤。
规则指示了调整或定位操作Ti F(r)和用于执行操作的特征F。例如，对于切割骨表面而言，知识库指定了限定针对宽范围的表面在何处一致地执行切割的规则r。遵循规则计算切割平面以及切割的类型。虽然表面可以呈现多变性，但是它们的分类隶属关系确保特征F的一些规范集合是可识别的并且足以限定这样的平面。患者骨模型中所检测的特征的存在驱动构架。知识库以脚本语言实现规则，以使得能够完成各种种植体和导向类型及目标形状的灵活性。
规则知识库可以包括与不止一个骨相关联的规则脚本。例如，两个种植体相对于胫骨和股骨对准以及两个种植体彼此对准。骨的相互定向还可以指示种植体的相对位置。种植体的相对位置指示要发生的骨成形，例如一个或更多个切割的位置。规则包含种植体和/或骨之间的关系，例如通过检测多个骨上的特征以确定其中一个骨上的切割定位。可替选地，一个、更多个或所有规则仅基于一个骨而用于一个骨。
在图3的动作22和图4的动作70中，获得了患者特定的骨信息。用户通过选择患者的数据集、一个图像或多个图像来输入骨信息。信息可以通过接收传输、从存储器上载或者扫描患者而获得。
骨信息是表示患者体积的数据集。例如，计算机断层扫描(CT)或磁共振(MR)数据集表示包括关节的体积。可以使用来自其他成像模式的数据。数据集内的数据表示骨的表面以及其他结构。可替选地，获得了骨段信息。在没有表示其他结构的数据的情况下，表示骨和/或骨表面的定位被分段并且分段信息被接收。用于一个或更多个其他结构的数据可以包括有骨段信息。可以使用任何分段。
骨信息表示有机形状。不同的患者具有不同尺寸、形状、密度或其他骨特征。所获得的骨信息指示特定患者的这些特征中的一个或更多个。
在动作24中，根据规则知识库和骨信息来自动创建外科手术计划。外科手术计划指示由外科医生执行的一个或更多个步骤以用于植入患者的骨中。外科手术计划可以包括要执行的指令或动作(例如，在定位X处切割)、一个或更多个图像(例如，示出在何处进行切割或定位及最终结果)、种植体的一个或更多个特征(例如，尺寸、类型和/或形状)和/或外科医生的其他信息。例如，外科手术计划示出了其上具有线条的患者骨的一个或更多个视图或者指示切割定位、方向及相应特征的图表(参见图5)。
图3示出了创建如包括动作26至38的外科手术计划。在输出计划的上下文中提供了动作。图4示出了创建如动作72至88的外科手术计划。在输出表示计划的图像和/或在实施计划之后的骨的图像的上下文中提供了动作。可以使用附加的、不同的或更少的动作。在一个实施方式中，简化的外科手术计划工作流包括检测解剖学特征，确定种植体的大概尺寸，种植体的最优放置及尺寸调整，关于各个特征为外科医生创建指示种植体的尺寸、类型及放置的参考计划，以及包括外科手术计划中的参考切割。在更复杂的工作流中，还可以设计个性化种植体。
可以通过一次通过动作来创建外科手术计划。图3和图4二者示出了重复通过知识库中的规则集合进行排序。重复一直进行直到执行了脚本中的规则为止。工作指令按操作顺序包含于规则中及相应的脚本中。外科手术计划和切割导向设计的工作流包括在设计者的工作指令手册中指定的步骤序列。每次通过包括选择下一规则、识别相应的特征、限定改变以及改变骨表示。每次通过实现序列中的下一规则的一个或多个操作。序列的规则表示不同的或者改变骨几何形状的顺序。一个或更多个规则可以可替选地或另外地表示不同于骨几何形状改变的其他动作。重复该过程直到脚本解释器耗尽所有适用的规则为止，并且按照骨的设计形状或所需形状和/或所需骨形状的切割导向来输出当前表面。
以工作流排序而使用知识库中的规则及相应的脚本的收集是模块化的。针对不同的整形外科手术可以使用相同的结构和方法。知识库中设置的规则可以改变，但是工作流和自动化处理是相同的或类似的。该模块化方法的优势在于工作流建模器和形状引擎是自动化的并且不专用于特定应用。通过修改可编写脚本的规则及相关联的特征集合，可以改变应用。
脚本允许对方法的配置。由脚本解释器实现排序。脚本解释器或控制应用解释知识库的工作指令的脚本。为了自动实现工作流，脚本解释器按照由知识库指示的顺序来解释规则。
排序自动进行。一旦被激活，在没有用户输入或交互的情况下创建外科手术计划。在其他实施方式中，用户被提示确认一个或更多个或全部操作。例如，为用户呈现规则实现的所提议的结果。然后，用户确认适当的操作和/或做出改变。
在图4的动作72中，确定当前表面。如果序列处于第一次通过中，则当前表面是来自动作70的输入表面。对于后续通过，当前表面是具有所包含的一个或更多个改变的输入表面。给定的规则可以限定对表面的改变，因此在该改变之后的当前表面包括改变。
在图4的动作76和图3的动作26中，选择规则。规则从知识库80中选择。借由通过规则进行排序，不同的规则被选择作为序列的一部分。在动作78中，脚本解释器按照知识库中所限定的顺序访问脚本。例如，按从第一规则到最后一个规则的顺序提供或寻址规则。一个或更多个规则可以被多次包括在序列中。由于在计划的创建中实现对规则的改变或其他操作，因此脚本解释器被请求或自动选择下一规则。
为了利用脚本解释器实现规则，设计了具有与上下文无关的语法的脚本语言。例如，使用Bison和Flex工具。除了几何基元(例如点、平面及矩阵(例如，三维地限定定位或定向))之外，语言还支持标准数据类型，这允许操纵表面网孔。脚本语言可以包括控制结构，例如IT-THEN-ELSE和FOR和WHILE回路。可以使用任何编程结构。专门的功能可以包括至CAD工具应用编程接口(API)、特征检测API功能及原始表面操纵器的接口。定制化语言可以允许对脚本的简单处理并且容易与CAD应用集成在一起，同时保持CAD应用的灵活性。在其他实施方式中，使用标准或通用编程语言。
在动作28和动作82中，识别一个或更多个解剖学特征。规则可以基于一个或更多个解剖学特征，因此规则指示了特征。脚本解释器识别要使用的特征用于实现规则。特征被用于限定表面修改或位置操作。在一个示例中，规则限定切割A为距具有法线n的股骨头部距离x处的骨上的切割。切割的数量取决于种植体的构造。其定向和定位主要由患者解剖来确定。对此，利用解剖学特征来确定每个表面修改或定位操作。为此，由规则识别各种解剖学特征。
可编写脚本的规则可以与一个或更多个特征相关。通常，不同的配置或类型的种植体采不同的用特征组合。种植体可以不同地就坐，因此需要对骨进行不同的改变。给定的改变可以参照与其他改变相同或不同的骨的特征集。通过脚本中的IF-THEN-ELSE陈述来选择特征的组合。例如，如自描述性的，规则包括CutFemurBoneAtPlane(在平面处切割股骨)、PartitionFemurCartilage(划分股骨软骨)及CutTibiaAtPlane(在平面处切割胫骨)。规则参考切割和/或划分的定位。在示例中，根据两个特征确定股骨切割平面A。种植体抵靠在该平面上，并且参考该平面限定其他切割平面。在本示例中，平面被置于距股骨的最末梢点距离x处。最末梢点是骨表面的特征。平面法线与股骨的解剖轴线对齐。解剖轴线是骨表面的特征。脚本可以被表示为：
//检测解剖轴
anatomicalaxis(解剖轴)＝DetectFemurAnatomicalAxis(检测股骨解剖轴)
//检测最末梢点
mostDistalPoint(最末梢点)＝DetectFemurMostDistalPoint(检测股骨最末梢点)
//向较高方向移动末梢点
shiftedMostDistalPoint(偏移的最末梢点)＝mostDistalPoint(最末梢点)-x*anatomicalAxisDirection(解剖轴方向)
//限定切割平面
cuttingPlane(切割平面)＝Plane(平面)(shiftedMostDistalPoint(偏移的最末梢点),anatomicalAxisDirection(解剖轴方向))
可以使用其他脚本。脚本指示要执行的操作、用于操作的特征及用于操作的参数(例如，距离、角度……)。可以指示附加的、不同的或更少的信息。
在图3的动作30和图4的动作84中，调用一个或更多个特征检测器。特征检测器被调用以检测特征。特征检测器是分离的应用或被包括作为工作流的一部分。例如，特征检测器由同一处理器实现但是是分离的可执行文件。脚本解释器调用特征检测器以使得检测规则中所限定的特征。特征检测器本身在脚本解释器内或不在脚本解释器内。
可以使用任何特征检测器。特征检测器定位骨表面上的特征或相对于骨的特征。由特征检测器使用输入骨表面或当前骨表面。可以可替选地或附加地使用其他信息，例如表示患者的其他数据。利用过滤、图像处理、机器学习分类器或其他检测，数据被处理以定位患者的骨的一个或更多个特征。
在动作32和动作86中，调用的特征检测器检测一个或更多个解剖特征。调用的特征检测器被激活并运行。所检测的特征在骨表面上，但是可以在骨内或者与骨间隔开。表示特征的任何一个或多个参数被输出以用于工作流中。例如，点、线、表面、平面、体积或其组合被输出。定位是相对于骨表面的，或者是输入骨表面或者是当前骨表面。
在动作34中，确定与特征相关联的改变。使用特征以唯一确定实际表面修改操作。利用所检测的特征并且基于由规则限定的操作来确定要执行的改变。特征指示了病理骨的移除或改变的定位。在以给定的骨表面初始化时，表面成形引擎从脚本解释器询问规则，并且执行指示相对于所检测的特征的改变的指令。在运行中(on the fly)检测特征，并且在运行期间确定表面修改操作。移除骨的切割位置被定位和/或相对于切割位置要被移除的骨的部分被指示。可以按照改变来确定钻孔的位置及深度或其他信息。
改变是用于在设计期间通过外科手术或切割导向或种植体对骨做出平滑、挖空、整平、钻孔、切割、移除、修剪或其他更改。改变可以是添加，例如添加固定装置、胶粘物层或其他物质。在局部挖空或平滑的示例中，知识库通知表面成形引擎关于操作(即挖空或平滑)、挖空或平滑参数及针对关注的相应区域或改变定位的标识符(例如特征)。基于该标识符，确定要挖空或平滑的区域。基于其他参数，确定挖空或平滑的程度。
在动作36中，基于改变来改变表面。被改变的表面是骨表面的表示。表面成形引擎改变由数据表示的虚拟表面。模拟对骨和/或附加物的移除。
在动作88中，选择一个或更多个CAD工具用于执行改变。可以使用任何CAD工具，例如标准或惯用设计的CAD工具。在一个实施方式中，对于切割平面调用限定平面的CAD工具。然后利用删除CAD工具来移除要被移除的部分，从而导致网孔沿着平面移动或改变。脚本指示CAD工具基于改变和定位信息来使用并且限定CAD工具的操作。
在动作87中，使用被调用的CAD工具来改变表面。限定表面的网孔和/或矩阵被更改以视为改变。例如，CAD切割工具基于由脚本限定的参数和所检测的特征来移除骨的病理部分。例如，由CAD工具实现的脚本可以是CutSurface(切割表面)(cuttingPlane(切割平面)、shiftedMostDistalPoint(偏移的最末梢点))。改变的结果是动作72中提供的当前表面以用于序列的下一次迭代。
在动作90和动作38中，生成了患者的一个或更多个骨的整形外科手术计划。在通过规则进行排序之后，确定一系列改变。根据排序的结果生成计划。
在一个实施方式中，从排序中产生的表面被输出作为计划。计划指示相对于患者的一个或多个骨的期望的结果。来自任一视图(例如用户选择的视图)的三维透视图被输出作为计划。可以可替选地或附加地输出多个平面视图，例如来自三个正交轴中的每一个的视图。
在另一个实施方式中，具有指示切割定位或改变的定位及类型的图表的起始骨表面被输出作为计划。计划指示相对于起始的一个或多个骨的期望的改变。图5示出了股骨的示例性外科手术计划。在多平面重建的顶图像中，参考平面A被限定在另一视图上，并且在中间视图上示出了基于平面A的平面B和平面C。参考平面A的法线被限定为通过将解剖轴线Va绕中间侧轴旋转角度α而生成的矢量。该平面被定位在距骨上的最末梢点pd距离hA处。平面B通过将平面A沿着前后轴线旋转角度β而被限定，并且被定位在距最前端点Pa距离hB处。平面C被定位在距B距离hC处，并且然后旋转成与平面A成角度γ。可以包含更多输出平面。
除了示出计划的开始点和/或结束点之外，还可以示出各种阶段或步骤。例如，示出了程序中的不同点处的骨。表示操作序列的图像序列被输出作为计划。
在又一个实施方式中，输出了相对于特定患者的特定骨的改变和参数的文本摘要。指示了动作列表。
可以使用文本和图像的组合。例如，示出了改变的序列及相应的在图像前和/或后。图像是特定患者的骨表面的图像。
计划可以包括或不包括种植体信息。例如，一个或更多个图像指示种植体相对于切割之后的表面的位置。对相对于改变的骨的种植体放置进行建模。以根据计划剩余部分所改变的患者的骨的种植体及种植体放置的表示，在植入种植体的最后动作中辅助外科医生。图像辅助外科医生对种植体相对于所改变表面的放置。
如果种植体影响多个骨，则种植体放置可以相对于不同的骨被建模。例如，部分地基于相邻骨上的种植体或特征的定向、形状和/或定位，规则指示种植体相对于一个骨的位置。计划可以包括示出了一个或多个种植体相对于不止一个骨的定位的图像。
可以确定并输出其他种植体信息。例如，一个或更多个规则可以包括确定要使用的种植体的尺寸和/或类型以及种植体放置的操作。一旦检测到特征，该特征就被采用以确定种植体的最优尺寸、类型及位置。
在图3中的动作40中，自动设计切割导向。对于实现外科手术计划，外科医生可以由切割导向辅助。切割导向引导切割的定位或其他改变。切割导向上的槽、洞、表面、标记或其他结构指引改变工具(例如锯或钻)和/或指引外科医生在何处做出改变。
可以由切割导向引导一个或更多个改变。少于全部改变或全部改变被引导。例如，股骨的切割导向包括用于引导沿着平面A对骨进行切割的槽，而不是其他平面。
切割导向特定于患者。由于对特征的定位对于每个患者都是不同的，因此对改变的定位也对于每个患者而不同。常备的或常用的切割导向可以不考虑这些差异。相反，切割导向特定于患者而被建模。针对特定骨表面而对尺寸、形状、配置和/或导向定位进行建模。例如，使切割导向中的接触面或接触点符合患者的骨，以适当地定位切割平面。
对切割导向的设计是基于规则的。脚本包括用于对切割导向进行建模的规则。来自处理切割导向设计规则的输出不被包括在外科手术计划中，而是指示在外科手术期间切割导向的放置及使用。可替选地，计划包括附加的切割导向设计信息。
在动作42中，对切割导向的尺寸、形状和导向定位进行建模。切割导向的抽象模板被改变成外科手术和/或给定患者的骨表面。切割导向被个性化成患者的骨的起始表面，以提供用于植入的骨的期望的最终表面。切割导向适配于骨的表面，以使得在针对骨的期望改变的导向上指示切割或其他改变位置。
在一个实施方式中，切割导向设计工作流包括使用用于放置切割导向的外科手术计划信息。例如，一个约束是平面A相对于切割导向对齐。切割导向模板参数针对患者而被调整，例如基于骨表面特征确定手指长度和深度。可以使用任何参数，例如表面形状、表面接触点、长度、宽度和/或角度。在使切割导向模型符合骨表面之后，移除表示骨表面的数据。结果是特定于给定患者的所设计的切割导向。一旦检测到特征，该特征就被采用以基于模板和/或规则来设计具有某些约束的个性化切割导向。
切割导向模型被输出给制造商。制造商创建用于患者外科手术的个性化切割导向。模型指示在个性化中所使用的切割导向类型和可变参数的一个或更多个值。模型可以通过类型或通过参数的值来指示对不同患者通用的切割导向的方面。模板、相对于骨表面的放置及尺寸值是设计的约束。
在外科手术中要改变两个骨的情况下，分离的切割导向被设计并且被用于不同的骨。对切割导向的设计和/或对一个骨的改变可以相对于其他骨或与其他骨无关。类似地，切割导向彼此依赖或彼此无关。在可替选的实施方式中，一个切割导向指示对不止一个骨的改变。例如，切割导向要被安装至两个骨或者要抵着两个骨放置，以引导对两个骨的改变。
另外或课替选地，种植体可以被建模并且被个性化。代替通过标准或可用的类型和尺寸来使用种植体，可以利用规则和骨表面对种植体的尺寸和/或形状进行建模。例如，基于两个骨的轴线的相对角来设置种植体的基底相对于与另一个种植体交互的表面(例如球)的角。可以使用考虑针对每个患者而变化的其他个性化。种植体模型被输出用于制造个性化骨种植体。
虽然已经参考各种实施方式描述了本发明，但应当理解的是，能够在不偏离本发明的范围的情况下做出许多改变和修改。因此，前述详细描述被认为是说明性的而非限制的，并且应当理解的是，本发明的精神和范围是由包括所有等价物的下述权利要求来限定的。

Claims (20)

1.一种用于整形外科手术计划的方法，所述方法包括：
提供(20)用于对骨的整形外科手术的规则的知识库；
获得(22)表示所述骨、种植体或切割导向的表面；
由处理器选择(26)所述知识库中的第一规则；
由所述处理器识别(28)针对所述第一规则的至少一个解剖学特征；
由所述处理器检测(32)所述表面的所述至少一个解剖学特征；
由所述处理器根据所述第一规则和所述至少一个解剖学特征来限定(34)对所述表面的改变；
由所述处理器根据所述改变来改变(36)所述表面，从而产生第一被改变表面；
由所述处理器参考所述第一被改变表面而输出(38)指示种植体的参考计划；以及
由所述处理器根据所述第一被改变表面而生成(40)切割导向模型，所述切割导向模型指示用以提供所述第一改变表面的改变。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，提供(20)所述规则的所述知识库包括提供(20)所述规则作为以支持几何基元的脚本语言的、与上下文无关的语法，其中，识别(28)、检测(32)及限定(34)是由脚本解释器执行的，并且其中，改变(36)是由表面成形引擎执行的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，提供(20)所述规则的所述知识库包括对用于针对所述种植体准备所述骨和另一个骨的规则编写脚本。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，获得(22)包括接收分段的医疗数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，选择(26)所述第一规则包括通过所述规则进行排序，其中，所述规则中的每个规则与形成针对所述种植体的所述骨的动作相关联，所述第一规则是所述规则中的最后一个。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，识别(28)包括在所述第一规则中指示用于相对于所述骨定位所述改变的所述解剖学特征，其中，检测(32)包括利用特征检测器进行检测(32)，并且其中，限定(34)所述改变包括基于所述至少一个解剖学特征来定位切割位置并且指示相对于所述切割位置被移除的所述骨的一部分。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，改变(36)包括实现计算机辅助设计工具。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，改变(36)包括模拟对所述骨的一部分的移除。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，输出(38)包括输出(38)具有种植体尺寸、种植体类型及种植体放置的所述参考计划。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，生成(40)所述切割导向模型包括使所述切割导向模型适配于所述表面，相对于所适配的切割导向模型来定位所述切割位置，以及指示针对所述切割位置的所述切割导向模型上的导向。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括针对在所述第一规则之前的第二规则执行选择(26)、识别(28)、检测(32)、限定(34)及改变(36)，所述表面通过针对所述第二规则的所述执行而被限定。
12.一种非暂态计算机可读存储介质，其中存储有表示能够由编程处理器执行的、用于整形外科手术计划的指令的数据，所述存储介质包括用于执行以下操作的指令：
通过表示基于解剖学特征对几何形状进行改变的工作指令进行排序(36)；
响应于所述排序而生成(24)针对患者的整形外科手术计划；
相对于所述患者的所述骨对种植体放置进行建模(34)；以及
设计(40)针对所述患者的所述骨的切割导向。
13.根据权利要求12所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，排序(36)包括解释用于知识库的所述工作指令的脚本。
14.根据权利要求12所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，生成(24)包括指示针对种植体放置、种植体尺寸及种植体类型的所述骨的改变序列。
15.根据权利要求12所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，建模(34)包括输出(38)所述种植体放置的表示，其中根据所述整形外科手术计划而改变所述患者的所述骨。
16.根据权利要求12所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，设计(40)包括确定特定于所述患者的所述骨的所述切割导向的尺寸、形状、位置及导向定位。
17.根据权利要求12所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，生成(24)包括生成针对所述患者的所述骨及附加骨的所述外科手术计划，其中，建模(34)包括相对于所述骨及所述附加骨对所述种植体放置进行建模，以及其中，设计(40)所述切割导向包括设计针对所述骨的所述切割导向以及针对所述附加骨的附加切割导向。
18.一种非暂态计算机可读存储介质，其中存储有表示能够由编程处理器执行的、用于整形外科手术计划的指令的数据，所述存储介质包括下述执行以下操作的指令：
自动创建(24)用于植入患者的骨中的、特定于所述患者的改变的外科手术计划；以及
自动设计(40)针对所述改变的切割导向，其中所述切割导向特定于所述患者。
19.根据权利要求18所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，创建(24)包括通过知识库中的一组规则、利用脚本解释器进行排序(78)，调用针对所述规则的特征检测器，以及基于所述规则并且利用由所述特征检测器检测到的特征来确定所述改变。
20.根据权利要求18所述的非暂态计算机可读存储介质，其中，设计(40)包括对所述切割导向的尺寸、形状及导向定位进行建模。
CN201380022856.2A 2012-05-03 2013-04-29 用于整形外科手术计划的特征驱动的基于规则的构架 Pending CN104271067A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261642065P 2012-05-03 2012-05-03
US61/642,065 2012-05-03
US13/871,675 2013-04-26
US13/871,675 US9622820B2 (en) 2012-05-03 2013-04-26 Feature-driven rule-based framework for orthopedic surgical planning
PCT/US2013/038607 WO2013165883A1 (en) 2012-05-03 2013-04-29 Feature-driven rule-based framework for orthopedic surgical planning

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104271067A true CN104271067A (zh) 2015-01-07

Family

ID=49513261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380022856.2A Pending CN104271067A (zh) 2012-05-03 2013-04-29 用于整形外科手术计划的特征驱动的基于规则的构架

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9622820B2 (zh)
EP (1) EP2844178A1 (zh)
JP (1) JP6238968B2 (zh)
CN (1) CN104271067A (zh)
WO (1) WO2013165883A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108986209A (zh) * 2018-08-15 2018-12-11 雅客智慧（北京）科技有限公司 一种种植体种植精度的评价方法及系统
CN109561870A (zh) * 2016-08-08 2019-04-02 国立大学法人京都大学 切除过程估计装置和切除过程引导系统
CN109805996A (zh) * 2017-11-20 2019-05-28 柯惠有限合伙公司 用于产生能量传送热图的系统和方法
CN111278370A (zh) * 2017-11-10 2020-06-12 史密夫和内修有限公司 矫形系统、部件和方法
US20210100620A1 (en) * 2018-06-19 2021-04-08 Tornier, Inc. Neural network for recommendation of shoulder surgery type

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9907659B2 (en) 2007-04-17 2018-03-06 Biomet Manufacturing, Llc Method and apparatus for manufacturing an implant
US9289253B2 (en) 2006-02-27 2016-03-22 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific shoulder guide
US9173661B2 (en) 2006-02-27 2015-11-03 Biomet Manufacturing, Llc Patient specific alignment guide with cutting surface and laser indicator
US9918740B2 (en) 2006-02-27 2018-03-20 Biomet Manufacturing, Llc Backup surgical instrument system and method
US9345548B2 (en) 2006-02-27 2016-05-24 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific pre-operative planning
US8407067B2 (en) 2007-04-17 2013-03-26 Biomet Manufacturing Corp. Method and apparatus for manufacturing an implant
US9795399B2 (en) 2006-06-09 2017-10-24 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific knee alignment guide and associated method
US8617171B2 (en) 2007-12-18 2013-12-31 Otismed Corporation Preoperatively planning an arthroplasty procedure and generating a corresponding patient specific arthroplasty resection guide
CN103999129B (zh) * 2011-12-14 2017-04-05 斯泰克欧洲控股一有限责任公司 用于生成骨板设计的技术
US9402637B2 (en) 2012-10-11 2016-08-02 Howmedica Osteonics Corporation Customized arthroplasty cutting guides and surgical methods using the same
US20140276872A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Otismed Corporation Customized acetabular cup positioning guide and system and method of generating and employing such a guide
US20170000497A1 (en) 2013-11-29 2017-01-05 The Johns Hopkins University Cranial reference mount
WO2016049151A1 (en) * 2014-09-24 2016-03-31 Depuy (Ireland) Surgical planning and method
WO2016086049A1 (en) 2014-11-24 2016-06-02 The Johns Hopkins University A cutting machine for resizing raw implants during surgery
AU2015353523B2 (en) 2014-11-24 2019-10-24 The Johns Hopkins University Computer-assisted cranioplasty
CN108348336B (zh) 2015-09-04 2020-09-22 约翰霍普金斯大学 低轮廓颅内装置
CN109496143B (zh) * 2016-05-27 2020-06-19 马科外科公司 术前规划和对手术系统的相关术中配准
WO2018076109A1 (en) 2016-10-24 2018-05-03 Torus Biomedical Solutions Inc. Systems and methods for producing real-time calibrated stereo long radiographic views of a patient on a surgical table
US10722310B2 (en) 2017-03-13 2020-07-28 Zimmer Biomet CMF and Thoracic, LLC Virtual surgery planning system and method
US10952705B2 (en) * 2018-01-03 2021-03-23 General Electric Company Method and system for creating and utilizing a patient-specific organ model from ultrasound image data
US11581069B2 (en) * 2019-04-19 2023-02-14 International Business Machines Corporation Intelligent generation of customized questionnaires
AU2020344704A1 (en) 2019-09-13 2022-04-14 Treace Medical Concepts, Inc. Patient-specific surgical methods and instrumentation
US11986251B2 (en) 2019-09-13 2024-05-21 Treace Medical Concepts, Inc. Patient-specific osteotomy instrumentation
US20230085604A1 (en) * 2021-09-14 2023-03-16 Arthrex, Inc. Surgical planning systems and methods with postoperative feedback loops
WO2024095310A1 (ja) * 2022-10-31 2024-05-10 国立大学法人東北大学 ナビゲーションシステム、治具及びプログラム

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020007294A1 (en) * 2000-04-05 2002-01-17 Bradbury Thomas J. System and method for rapidly customizing a design and remotely manufacturing biomedical devices using a computer system
US20020186818A1 (en) * 2000-08-29 2002-12-12 Osteonet, Inc. System and method for building and manipulating a centralized measurement value database
US6711432B1 (en) * 2000-10-23 2004-03-23 Carnegie Mellon University Computer-aided orthopedic surgery
WO2009025783A1 (en) * 2007-08-17 2009-02-26 Mohamed Rashwan Mahfouz Implant design analysis suite
US20090270868A1 (en) * 2008-04-29 2009-10-29 Otismed Corporation Generation of a computerized bone model representative of a pre-degenerated state and useable in the design and manufacture of arthroplasty devices
CN101627411A (zh) * 2007-01-16 2010-01-13 西姆博尼克斯有限公司 手术前的手术模拟
US20100094446A1 (en) * 2008-10-10 2010-04-15 Siemens Corporate Research, Inc. Feature driven rule-based framework for automation of modeling workflows in digital manufacturing
CN101815477A (zh) * 2007-09-28 2010-08-25 株式会社力克赛 人工膝关节置换手术的术前计划装置及手术辅助用工具
US20110092804A1 (en) * 2006-02-27 2011-04-21 Biomet Manufacturing Corp. Patient-Specific Pre-Operative Planning

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4936862A (en) * 1986-05-30 1990-06-26 Walker Peter S Method of designing and manufacturing a human joint prosthesis
US9208558B2 (en) * 1999-08-11 2015-12-08 Osteoplastics Llc Methods and systems for producing an implant
US20040068187A1 (en) * 2000-04-07 2004-04-08 Krause Norman M. Computer-aided orthopedic surgery
ATE440536T1 (de) * 2001-05-25 2009-09-15 Imaging Therapeutics Inc Verfahren zur diagnose, behandlung und prävention von knochenverlust
US7177453B2 (en) * 2002-11-26 2007-02-13 General Electric Company Method and apparatus for partitioning a volume
JP4507097B2 (ja) * 2005-03-24 2010-07-21 国立大学法人大阪大学 形態評価と機能評価の最適バランスに基づくインプラント三次元手術計画システム
US7447556B2 (en) * 2006-02-03 2008-11-04 Siemens Audiologische Technik Gmbh System comprising an automated tool and appertaining method for hearing aid design
US20070078678A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 Disilvestro Mark R System and method for performing a computer assisted orthopaedic surgical procedure
US8282646B2 (en) 2006-02-27 2012-10-09 Biomet Manufacturing Corp. Patient specific knee alignment guide and associated method
US7967868B2 (en) * 2007-04-17 2011-06-28 Biomet Manufacturing Corp. Patient-modified implant and associated method
US8382765B2 (en) * 2007-08-07 2013-02-26 Stryker Leibinger Gmbh & Co. Kg. Method of and system for planning a surgery
US8377073B2 (en) * 2008-04-21 2013-02-19 Ray Wasielewski Method of designing orthopedic implants using in vivo data
US8078440B2 (en) * 2008-09-19 2011-12-13 Smith & Nephew, Inc. Operatively tuning implants for increased performance
US8457930B2 (en) * 2009-04-15 2013-06-04 James Schroeder Personalized fit and functional designed medical prostheses and surgical instruments and methods for making
US20130292870A1 (en) * 2009-08-14 2013-11-07 Howmedica Osteonics Corp. Methods for manufacturing custom cutting guides in orthopedic applications
JP5473566B2 (ja) * 2009-11-30 2014-04-16 キヤノン株式会社 形状簡略化装置、形状簡略化方法及びプログラム
KR20130137609A (ko) * 2010-08-13 2013-12-17 스미스 앤드 네퓨, 인크. 정형외과적 시술의 매개변수들을 최적화하기 위한 시스템들 및 방법들
EP2677966B1 (en) * 2011-02-25 2019-12-04 Corin Limited A computer-implemented method for providing alignment information data for the alignment of an orthopaedic implant for a joint of a patient
WO2013013170A1 (en) * 2011-07-20 2013-01-24 Smith & Nephew, Inc. Systems and methods for optimizing fit of an implant to anatomy
US9119722B1 (en) * 2011-08-18 2015-09-01 Sharat Kusuma Measurement and placement techniques in hip resurfacing and the like
EP4122626B1 (en) * 2012-01-24 2024-07-10 Smith & Nephew, Inc. Porous structure and methods of making same
AU2015222741B2 (en) * 2014-02-28 2019-11-07 Blue Belt Technologies, Inc. System and methods for positioning bone cut guide
US10217530B2 (en) * 2014-06-03 2019-02-26 Zimmer, Inc. Patient-specific cutting block and method of manufacturing same

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020007294A1 (en) * 2000-04-05 2002-01-17 Bradbury Thomas J. System and method for rapidly customizing a design and remotely manufacturing biomedical devices using a computer system
US20020186818A1 (en) * 2000-08-29 2002-12-12 Osteonet, Inc. System and method for building and manipulating a centralized measurement value database
US6711432B1 (en) * 2000-10-23 2004-03-23 Carnegie Mellon University Computer-aided orthopedic surgery
US20110092804A1 (en) * 2006-02-27 2011-04-21 Biomet Manufacturing Corp. Patient-Specific Pre-Operative Planning
CN101627411A (zh) * 2007-01-16 2010-01-13 西姆博尼克斯有限公司 手术前的手术模拟
WO2009025783A1 (en) * 2007-08-17 2009-02-26 Mohamed Rashwan Mahfouz Implant design analysis suite
CN101815477A (zh) * 2007-09-28 2010-08-25 株式会社力克赛 人工膝关节置换手术的术前计划装置及手术辅助用工具
US20090270868A1 (en) * 2008-04-29 2009-10-29 Otismed Corporation Generation of a computerized bone model representative of a pre-degenerated state and useable in the design and manufacture of arthroplasty devices
US20100094446A1 (en) * 2008-10-10 2010-04-15 Siemens Corporate Research, Inc. Feature driven rule-based framework for automation of modeling workflows in digital manufacturing

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109561870A (zh) * 2016-08-08 2019-04-02 国立大学法人京都大学 切除过程估计装置和切除过程引导系统
CN111278370A (zh) * 2017-11-10 2020-06-12 史密夫和内修有限公司 矫形系统、部件和方法
CN111278370B (zh) * 2017-11-10 2023-10-20 史密夫和内修有限公司 矫形系统、部件和方法
CN109805996A (zh) * 2017-11-20 2019-05-28 柯惠有限合伙公司 用于产生能量传送热图的系统和方法
CN109805996B (zh) * 2017-11-20 2022-06-14 柯惠有限合伙公司 用于产生能量传送热图的系统和方法
US20210100620A1 (en) * 2018-06-19 2021-04-08 Tornier, Inc. Neural network for recommendation of shoulder surgery type
US12148518B2 (en) * 2018-06-19 2024-11-19 Howmedica Osteonics Corp. Neural network for recommendation of shoulder surgery type
CN108986209A (zh) * 2018-08-15 2018-12-11 雅客智慧（北京）科技有限公司 一种种植体种植精度的评价方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP6238968B2 (ja) 2017-11-29
JP2015517327A (ja) 2015-06-22
EP2844178A1 (en) 2015-03-11
US20130297265A1 (en) 2013-11-07
WO2013165883A1 (en) 2013-11-07
US9622820B2 (en) 2017-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104271067A (zh) 用于整形外科手术计划的特征驱动的基于规则的构架
US11832887B2 (en) Systems and methods for generating customized control boundaries
BE1021757B1 (nl) Geleiders met drukpunten
AU2012356327B2 (en) Systems and methods for designing and generating devices using accuracy maps and stability analysis
US20040068187A1 (en) Computer-aided orthopedic surgery
JP2021521900A (ja) 追跡される手順のためのシステムおよび方法
CN100421128C (zh) 用于对断层图像数据分段的方法和图像处理系统
CN107106104B (zh) 用于骨科分析和治疗设计的系统和方法
JP2009503634A (ja) デジタル画像計画を使用する移植物在庫管理システムおよび方法
KR20150127025A (ko) 컴퓨터 지원 로봇 수술을 위한 방법, 장치 및 시스템
KR20050055600A (ko) 검사 객체에 대한 결과 이미지들을 생성하는 방법
EP2709540A1 (en) Generating patient specific instruments for use as surgical aids
CA2405738A1 (en) Computer-aided bone distraction
AU2018200223A1 (en) Method and node for manufacturing a surgical kit for cartilage repair
CN112008982B (zh) 模型打印装置
CN111652301A (zh) 基于深度学习的股骨小转子识别方法、装置及电子设备
WO2016102027A1 (en) Method of using a computing device for providing a design of an implant
EP3933757A1 (en) Method of determining clinical reference points and pre-surgical planning
KR102269027B1 (ko) Ct 장비 별 hu 정보를 이용한 임플란트 수술 계획 수립 방법 및 이를 위한 의료영상 처리장치
WO2005106793A2 (en) Image analysis system for an object mapping in a multi-dimensional dataset
Wu et al. An integrated CT-imaging, CAD-based system for orthopedic surgery
Andersson et al. Digital 3D Facial Reconstruction Based on Computed Tomography
Lattanzi et al. Applications of 3D Medical Imaging in Orthopaedic Surgery: Introducing the Hip-Op System.
KR102733517B1 (ko) 임플란트 식립 가이드의 3차원 가이드 모델링 파일 생성 방법
WO2024257102A1 (en) Patient specific instrumentation automation platform

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150107

RJ01 Rejection of invention patent application after publication