专利名称：假体装置和用于植入假体装置的系统和方法
技术领域：
根据本发明的一个方面，提供了一种假体装置。所述假体 装置包括被配置成布置在关节中的部件。所述部件包括被配置成提供 关于所述部件的信息的至少一个特征。
图1是传统全膝关节成形系统的透视图。 [00191图2是根据本发明的假体装置的一个实施例的透视图。 [0020图3是植入患者的股骨和胫骨上的图2的假体装置的透视图。图5是根据本发明的接口的一个实施例的平面图。 [0023图6是根据本发明的器械的一个实施例的透视图。 [00241图7是根据本发明的接口的一个实施例的横截面图。00251图8是根据本发明的假体装置的一个实施例和患者的解剖 结构的透视图。所述特征可以被配置成可由检测装置(或检测系统)使用 任何合适的检测方法进行检测(或读取)。例如，所述特征可以使用公 知的光学、电磁、无线电和/或声学方法进行检测。作为进一步的例子， 所述特征可以使用激光扫描器或红外照相机进行检测。作为另外的附 加例子，所述特征可以使用可跟踪探头或器械与带有关节编码器的机 械臂或红外照相机组合进行检测。在一个优选实施例中，在假体装置 5被植入患者中并且关节愈合之后检测装置可以读取所述特征。因此， 对于这样的实施例，不需要切口来读取特征并且可以以无创方式从所 迷特征获得信息。例如，在随访期间，外科医生可以获得关于最近植 入假体装置的信息并且确定假体装置的模块化部件的位置和/或取向 是否是可接受的。
0045现在将描述一些特定特征和检测装置。本发明并不希望被 限制于所述的特定特征，也不希望被限制在所述特征和检测装置的组 合。通过所述特征和检测装置从部件传递信息的能力提供了 广泛的能力。例如，如果所述特征将关于所述特征的位置和/或取向的 信息提供给检测装置，则计算装置可以基于该信息以及所述特征和部 件之间的已知几何关系计算或确定部件的位置和/或取向。可以由计算装置建立的其他关系包括与股骨的机械轴平 行地定位股骨单髁桩栓的轴线，与股骨的机械轴平行地定位股骨单髁 翼片的中心平面，定位植入物部件的关节表面使得它与骨的关节表面
相切，定位植入物的关节表面使得它从骨的关节表面偏移，对准髌骨 -股骨关节部件沟路径与髌骨中心跟踪线，对准股骨单髁低点路径(导 向曲线路径)与胫骨接触点跟踪线和调节股骨单髁前尖端和髌骨 -股 骨铰接表面的终端之间的距离。作为另一例子，所述特征可以以无创方式在植入物的寿命 期间提供关于部件的信息。例如，当所述特征包括无源RFID标签时， 外科医生可以通过患者的皮肤和肌肉使用RFID读取器询问RFID标 签。照这样，外科医生可以确定部件在关节中的位置和取向而不用打 开关节以暴露植入物。通过获取关节处于各种位置的数据(装栽或未 装栽)，计算装置可以获得植入物部件的相对位置并且使用该数据例如 确定部件之间的相对磨损和关节中的软组织(例如韧带)的状况。因 此，植入物性能和寿命可以被监视并且可以以无创方式精确地预测替 换植入物部件的需要。
0090根据一个实施例， 一种外科方法可以包括以下步骤获得 先前植入的模块化部件的位置信息(姿态)，使用该位置信息模拟模块 化植入物和确定模块化植入物的性能特性和预测性能特性和修改模块 化植入物以优化模块化植入物的预测性能。备选地，模块化植入物的 一个或多个部件可以被替换以优化模块化植入物和关节的预测性能。
[00911因此，根据本发明的实施例，提供了能够提高植入物部件 的插入精度和相对放置和无创监视植入物磨损和相对位置的矫形关节 假体和纟支术。
[0092本领域的技术人员考虑到这里公开的本发明的说明和实施将显而易见本发明的其他实施例。说明书和例子应当被认为仅仅是 示例性的。
权利要求
1. 一种假体装置，其包括被配置成布置在关节中的部件，其中所述部件包括被配置成提供关于所述部件的信息的至少一个特征。
2. 根据权利要求1所述的假体装置，其中所述信息指示所述部件 的位置、取向、尺寸和身份中的至少一个。
3. 根据权利要求1所述的假体装置，其中所述信息涉及所述部件 和布置在所述关节中的另 一部件之间的关系。
4. 根据权利要求1所述的假体装置，其中所述信息涉及所述部件 的磨损率。
5. 根据权利要求1所述的假体装置，其中所述至少一个特征包括 传感器、信号发射器、压电换能器、光学蚀刻、光学标记、标记物、 图型、界标、器械的接口、点、线、轴线、长度、弧线中心、曲线、 半径、平面、表面、关节表面、虛拟特征、对应点、解剖学位置、软 组织插入/附着点、缺口、腔、尺寸和ID中的至少一个。
6. 根据权利要求5所述的假体装置，其中所迷接口包括缺口、表 面和腔中的至少一个。
7. 根据权利要求1所述的假体装置，其中所述至少一个特征被配 置成当所述部件的至少一部分覆盖有组织时提供关于所述部件的信 息。
8. —种用于形成假体装置的部件的集合，其包括 第一部件，其被配置成布置在关节中并且包括第一特征； 第二部件，其被配置成布置在所述关节中并且包括第二特征； 其中所述第一特征被配置成传送关于第一部件的信息，并且第二特征被配置成传送关于笫二部件的信息。
9. 根据权利要求8所述的部件的集合，其中关于第一部件的信息 包括第一部件的位置、取向、尺寸和身份中的至少一个，关于第二部件的信息包括第二部件的位置、取向、尺寸和身份中的至少一个。
10. 根据权利要求8所述的部件的集合，其中关于第一部件的信 息和关于第二部件的信息中的至少一个涉及第一部件和第二部件之间 的关系。
11. 根据权利要求8所述的部件的集合，其中关于第一部件的信 息涉及第一部件的磨损率。
12. 根据权利要求8所述的部件的集合，其中关于第二部件的信 息涉及第二部件的磨损率。
13. 根据权利要求8所述的部件的集合，其中第一特征和第二特 征中的至少一个包括传感器、信号发射器、压电换能器、光学蚀刻、 光学标记、标记物、图型、界标、器械的接口、点、线、轴线、长度、 弧线中心、曲线、半径、平面、表面、关节表面、虛拟特征、对应点、 解剖学位置、软组织插入/附着点、缺口、腔、尺寸和ID中的至少一 个。
14. 根据权利要求13所述的部件的集合，其中所述接口包括缺口 、 表面和腔中的至少一个。
15. 根据权利要求8所述的部件的集合，其中第一特征被配置成当第一部件的至少一部分覆盖有组织时提供关于第一部件的信息。
16. 根据权利要求8所述的部件的集合，其中第二特征被配置成 当第二部件的至少一部分覆盖有组织时提供关于第二部件的信息。
17. —种外科方法，其包括以下步骤 获取关于布置在关节中的第一植入物的信息； 获取关于布置在所述关节中的第二植入物的信息；和 至少部分基于获取的关于第一植入物的信息和获取的关于第二植入物的信息确定第 一植入物和第二植入物之间的关系。
18. 根据权利要求17所述的外科方法，其进一步包括以下步骤 比较确定的关系与预期关系。
19. 根据权利要求18所述的外科方法，其进一步包括以下步骤 调节第一植入物和第二植入物中的至少一个以获得预期关系。
20. 根据权利要求17所述的外科方法，其中关于第一植入物的信 息包括第一植入物的位置、取向、尺寸和身份中的至少一个，获取的 关于第二植入物的信息包括第二植入物的位置、取向、尺寸和身份中 的至少一个。
21. 根据权利要求17所述的外科方法，其进一步包括以下步骤 基于获取的关于第一植入物的信息确定第一植入物的磨损率。
22. 根据权利要求17所述的外科方法，其进一步包括以下步骤 基于获取的关于第二植入物的信息确定第二植入物的磨损率。
23. 根据权利要求17所述的外科方法，其进一步包括以下步骤 当获取关于第一植入物的信息和关于第二植入物的信息时向所述关节施力口力。
24. 根据权利要求17所述的外科方法，其进一步包括以下步骤 至少部分基于获取的关于第一和第二植入物的信息确定第一植入物和第二植入物的相对位置。
25. 根据权利要求17所述的外科方法，其进一步包括以下步骤 至少部分基于获取的关于第一和第二植入物的信息确定所述关节中的软组织的状况。
26. 根据权利要求17所述的外科方法，其中获取关于第一植入物 的信息的步骤包括下列中的至少一个使第一植入物的至少一部分与 器械接触和用检测装置扫描第一植入物的至少一部分。
27. 根据权利要求17所述的外科方法，其中获取关于第二植入物 的信息的步骤包括下列中的至少一个使第二植入物的至少一部分与 器械接触和用检测装置扫描第二植入物的至少一部分。
28. 根据权利要求17所述的外科方法，其中当第一植入物的至少 一部分覆盖有組织时获取关于第一植入物的信息。
29. 根据权利要求17所述的外科方法，其中当第二植入物的至少 一部分覆盖有组织时获取关于第二植入物的信息。
30. 根据权利要求17所述的外科方法，其中第一植入物包括被配 置成提供关于第一植入物的信息的第一特征，第二植入物包括被配置成提供关于第二植入物的信息的第二特征。
31.根据权利要求30所述的外科方法，其中第一特征和第二特征 中的至少一个包括传感器、信号发射器、压电换能器、光学蚀刻、光 学标记、标记物、图型、界标、器械的接口、点、线、轴线、长度、 弧线中心、曲线、半径、平面、表面、关节表面、虚拟特征、对应点、 解剖学位置、软组织插入/附着点、缺口、腔、尺寸和ID中的至少一 个。
32， 一种外科方法，其包括以下步骤 获取关于布置在关节中的第一植入物的信息；和 至少部分基于获取的关于第一植入物的信息和第一植入物与第二 植入物之间的预期关系计划第二植入物在所述关节中的放置。
33. 根据权利要求32所述的外科方法，其中关于第一植入物的信 息包括第一植入物的位置、取向、尺寸和身份中的至少一个。
34. 根据权利要求32所述的外科方法，其中获取信息的步骤包括 下列步骤中的至少 一个使第 一植入物的至少 一部分与器械接触和用 检测装置扫描第一植入物的至少一部分。
35. 根据权利要求32所述的外科方法，其进一步包括以下步骤 基于获取的关于第一植入物的信息确定第一植入物的磨损率。
36. 根据权利要求32所述的外科方法，其中当第一植入物的至少 一部分覆盖有组织时获取关于第一植入物的信息。
37. 根据权利要求32所述的外科方法，其中第一和第二植入物之 间的预期关系涉及第一和第二植入物的位置和取向中的至少一个。
38. 根据权利要求32所述的外科方法，其进一步包括以下步骤 将第二植入物定位在所述关节中； 获取关于第二植入物的信息；和至少部分基于获取的关于第一植入物的信息和获取的关于第二植 入物的信息确定笫 一植入物和第二植入物之间的关系。
39. 根据权利要求38所述的外科方法，其进一步包括以下步骤 比较确定的关系与预期关系。
40. 根据权利要求39所述的外科方法，其进一步包括以下步骤 调节第一植入物和第二植入物中的至少一个以获得预期关系。
41. 根据权利要求38所述的外科方法，其中关于第二植入物的信 息包括第二植入物的位置、取向、尺寸和身份中的至少一个。
42. 根据权利要求32所述的外科方法，其中第一植入物包括被配 置成提供关于笫 一植入物的信息的第 一特征，第二植入物包括被配置 成提供关于第二植入物的信息的第二特征。
43. 根据权利要求42所述的外科方法，其中第一特征和第二特征 中的至少一个包括传感器、信号发射器、压电换能器、光学蚀刻、光 学标记、标记物、图型、界标、器械的接口、点、线、轴线、长度、 弧线中心、曲线、半径、平面、表面、关节表面、虚拟特征、对应点、 解剖学位置、软组织插入/附着点、缺口、腔、尺寸和ID中的至少一个。
44. 一种用于植入假体装置的系统，其包括 第一部件，其被配置成布置在关节中并且包括第一特征； 第二部件，其被配置成布置在所述关节中并且包括第二特征；和计算机，其被编程以至少部分基于第一特征和第二特征确定第一 部件和笫二部件之间的关系。
45. 根据权利要求44所述的系统，其中第一特征和第二特征中的 至少一个包括传感器、信号发射器、压电换能器、光学蚀刻、光学标 记、标记物、图型、界标、器械的接口、点、线、轴线、长度、弧线 中心、曲线、半径、平面、表面、关节表面、虚拟特征、对应点、解 剖学位置、软组织插入/附着点、缺口、腔、尺寸和ID中的至少一个。
46. 根据权利要求44所述的系统，其中第一部件和第二部件之间 的关系涉及第一和第二部件的位置和取向中的至少一个。
47. 根据权利要求44所述的系统，其中所述计算机被编程以比较 第一部件和第二部件之间的关系与预期关系。
48. 根据权利要求47所述的系统，其中所述预期关系涉及第一和 第二部件的位置和取向中的至少一个。
49. 根据权利要求47所述的系统，其中所述计算机被编程以基于 图象数据集、无图象数据集、方程、公差和几何模型中的至少一个确 定预期关系。
50. 根据权利要求44所述的系统，其中所述计算机被编程以至少 部分基于第一特征确定第一部件的磨损率和寿命中的至少一个。
51. 根据权利要求44所述的系统，其中所述计算机#:编程以至少 部分基于第二特征确定笫二部件的磨损率和寿命中的至少一个。
52. —种用于植入假体装置的系统，其包括第一部件，其被配置成布置在关节中并包括提供第一信息的第一特征；第二部件，其被配置成布置在关节中并包括提供第二信息的第二特征；和计算机，其被编程以至少部分基于第一特征和第二特征产生第一部件和第二部件 之间的至少一个关系，和基于至少一个条件评价所述关系。
53. 根据权利要求52所述的系统，其中第一部件和第二部件中的 至少一个包括植入物、试验植入物和骨中的至少一个。
54. 根据权利要求53所述的系统，其中第一部件和第二部件中的 至少一个包括股骨部件、髌骨-股骨部件、胫骨部件、股骨、胫骨和 髌骨中的至少一个。
55. 根据权利要求52所述的系统，其中第一特征和第二特征中的 至少一个包括传感器、信号发射器、压电换能器、光学蚀刻、光学标 记、标记物、图型、界标、器械的接口、点、线、轴线、长度、弧线 中心、曲线、半径、平面、表面、关节表面、虛拟特征、对应点、解 剖学位置、软组织插入/附着点、缺口、腔、尺寸和ID中的至少一个。
56. 根据权利要求52所述的系统，其中第一信息和第二信息中的 至少一个指示第一部件和第二部件中相应的一个的位置、取向、尺寸、 身份和性能特性中的至少一个。
57. 根据权利要求52所述的系统，其中所述至少 一个关系是距离、 距离限度、角、角限度、切线、取向、力矩臂长度、共线取向、同心 取向、共面取向和潜在的植入物位置中的至少一个。
58. 根据权利要求52所述的系统，其中所述条件是至少一个性能 特性。
59. 根据权利要求58所述的系统，其中所述性能特性是磨损、应 力、运动学、动力学、固定强度、韧带平衡、解剖学适配和寿命中的 至少一个。
60. 根据权利要求53所述的系统，其中所述计算机进一步被编程 以基于所述至少一个条件建议第一部件和第二部件之间的至少一个关 系的修改。
61. 根据权利要求53所述的系统，其中所述计算机进一步被编程 以确定第 一部件和第二部件之间的最佳关系，其中第 一部件是处于次 优位置的预先存在的植入物。
62. —种用于植入假体装置的系统，其包括被配置成布置在关节中的多个部件，其中每个部件包括提供信息的至少一个特征；和计算机，其被编程以至少部分基于所述多个部件的特征产生所述多个部件之间的 至少一个关系，和基于至少一个条件评价所述关系。
63. —种外科方法，其包括以下步骤 获取被配置成布置在关节中的第一部件的第一特征；获取被配置成布置在所述关节中的第二部件的第二特征； 确定第一特征和第二特征之间的关系；和 基于至少一个条件评价所述关系。
64. 根据权利要求63所述的外科方法，其中第一部件和第二部件 中的至少一个包括植入物和试验植入物中的至少一个。
65. 根据权利要求64所述的外科方法，其中第一部件和第二部件中的至少一个包括股骨部件、髌骨-股骨部件和胫骨部件中的至少一 个。
66. 根据权利要求63所述的外科方法，其中第一特征和第二特征 中的至少一个包括传感器、信号发射器、压电换能器、光学蚀刻、光 学标记、标记物、图型、界标和器械的接口中的至少一个。
67. 根据权利要求63所述的外科方法，其中第一特征和第二特征 中的至少一个指示第一部件和第二部件中相应的一个的位置、取向、 尺寸、身份和性能特性中的至少一个。
68. 根据权利要求63所述的外科方法，其中所述至少一个关系是 距离、距离限度、角、角限度、切线、取向、力矩臂长度、共线取向、 同心取向、共面取向和潜在的植入物位置中的至少一个。
69. 根据权利要求63所述的外科方法，其中所述条件是至少一个 性能特性。
70. 根据权利要求69所述的外科方法，其中所述性能特性是磨损、 应力、运动学、动力学、固定强度、韧带平衡、解剖学适配和寿命中 的至少一个。
71. 根据权利要求63所述的外科方法，其进一步包括基于所述至 少一个条件建议第一部件和第二部件之间的至少一个关系的修改。
72. 根据权利要求63所述的外科方法，其中通过激光探查、超声 探查、物理器械探查、RFID检测和CAD建模中的至少一个获取第一 特征和第二特征。
73. —种外科方法，其包括以下步骤 获取关节的第一部件的第一特征； 获取所述关节的第二部件的第二特征； 基于一种关系使第一特征和第二特征相关联；和 基于性能特性修改所述关系。
74. —种外科方法，其包括以下步骤 获取被配置成布置在关节中的多个部件的特征； 产生所述多个部件的特征之间的关系；和基于至少一个条件评价所述关系。
75.根据权利要求74所述的外科方法，其中获取步骤包括获取至 少三个部件的特征并且产生步骤包括产生所述至少三个部件的特征之 间的关系。
全文摘要
一种假体装置(5)包括被配置成布置在关节中的一个或多个部件(10，20，30，40，50)。所述部件包括被配置成提供关于所述部件的信息的至少一个特征(205，210，215，220，225，230，235)。所述信息可以用于确定或产生部件和关节和/或其他部件之间的关系。该关系可以用于评价和/或修改假体装置的期望性能和帮助确定一个或多个部件和患者的解剖结构之间的最佳关系。
文档编号A61F2/46GK101426453SQ200680054325
公开日2009年5月6日 申请日期2006年12月28日 优先权日2006年3月14日
发明者A·米斯特里, B·哈加, J·K·奥托, R·阿博维特茨, S·B·布朗, S·诺特曼 申请人:马科外科公司