是高度可变形的或柔性的，使得其能够符合骨 骼的可变表面和/或软组织区域，如图2b中图示的。如下面更详细描述的，不同的材料厚 度和/或图案可以用于改变可变的可变形部分204的柔性。
[0063] 在一些实施例中，可变的可变形部分204可以基于对预期的潜在解剖表面的最好 估计来设计。例如，可变的可变形表面204上的每个点可以基于潜在表面的医学图像数据、 统计形状模型、记载的解剖平均值和/或一个或多个准确性映射来设计。具有可变准确性 的估计的解剖模型可以被用作针对可变的可变形表面204的初始设计点。由于潜在解剖表 面的估计的模型的不准确性和/或可变性，可变的可变形表面204可以被设计为具有不同 的柔性，如以上所描述的，以符合该表面。
[0064] 在一些实施例中，准确性映射可以被生成并且用于确定如在3-D虚拟模型中描绘 的股骨212的不同区域的准确性。准确性映射提供模型结果在解剖表面的3-D模型的每个 点处有多准确或确定的指示并且可以指示表面的每个点的置信度。在一些实施例中，标准 差（σ)可以用于对准确性进行建模，并且准确性映射可以指示在每个点处的标准差。存在 可以出现在对3-D模型的生成中的若干误差源，并且因此存在若干不同的准确性映射。误 差源的一个示例是输入数据中的误差，该输入数据诸如是可能由于获得和测量该数据的性 质（例如，对成像设备的准确性的限制、对成像设备的能力的限制等）而具有有限的准确性 的图像数据。误差源的另一示例是由在将与解剖对象有关的诸如SSM的仿真模型与图像数 据进行拟合中的误差（例如SSM与X光机的未对齐、SSM本身的不完整性等）而引起的不准 确性。误差源的又一示例是由图像中的数据的缺少（例如，2-D输入图像可能没有提供准确 地描绘物理对象的每个部件的足够的数据）而引起的不准确性。误差源的第四示例是SSM 本身的不完整性，诸如由于SSM被浓缩的丢失部分。单独的准确性映射可以被组合成一个 总的准确性映射。组合的或单独的准确性映射含有在诸如骨骼的解剖表面的3-D模型的每 个点处的准确性或确定性水平。
[0065] 准确性映射可以用于确定股骨212的潜在解剖表面的变化性的范围。例如，可以 将在针对股骨212的3-D模型的准确性映射上的高度不准确的点与其中精确的表面形状是 未知的股骨212的表面上的高度可变点相关。针对股骨212的表面确定的变化性的范围可 以用于创建针对可变的可变形部分204的变化性映射。变化性映射可以包括针对可变的可 变形部分204的每个点的可变形性度量。针对变化性映射上的给定点的可变形性度量对应 于股骨212的表面上的对应点的变化性。变化性映射可以之后被应用到可变的可变形部分 204,使得可变形部分204的每个点被设计为可与变化性映射上的对应点的可变形性度量 成比例变形。基于对变化性映射的应用，被设计为附接到股骨212的表面的不准确建模的 和/或可变区域的可变的可变形部分204的点可以是高度可变形的，使得可变的可变形部 分204将符合该表面，无论该表面的变化性如何。
[0066] 在一些实施例中，准确性映射和对应的变化性映射可以用于设计刚性部分202。例 如，自适应表面外科手术引导装置200的刚性部分202可以被设计为附接到在3-D模型中 具有高度准确的表示的股骨212的区域，如由在对应的准确性映射中的高置信度水平所指 示的。刚性部分202可以之后被附接到股骨212的由于针对这些区域的3-D模型的准确性 质而具有高准确性的这些区域。
[0067] 刚性部分202和可变的可变形部分204可以包括基于其柔性、无菌性、生物相容性 和/或其它因素选择的各种材料。例如，材料可以包括具有柔性特性的硬塑料，诸如聚酰 胺。作为另一示例，材料可以包括橡胶状材料，诸如热塑性聚氨酯。在一些实施例中，可以 使用相同的材料来制造刚性部分202和可变的可变形部分204。刚性部分202可以通过增 大刚性部分202的厚度直到部分202不能够容易移动而被制造具有刚性特性。例如，刚性 部分202的厚度可以被设计为使得部分202在接触到股骨212的表面时或刚性部分202与 股骨212的表面相接触时不容易弯曲。刚性部分202的厚度还可以被设计为是足够稳定的 使得医师可以在不移动刚性部分202的情况下操作通过刚性部分202的部分，诸如将钻孔 机或其它外科手术器械引导通过刚性部分202中的孔口。
[0068] 如以上所指出的，可变的可变形部分204的可变形性和/或柔性可以基于股骨212 的潜在表面的预期变化性的量在可变的可变形部分204的不同点处变化。可以通过用于制 造可变的可变形部分204的材料的厚度和/或图案来实现不同的可变形性和/或柔性。例 如，可变的可变形部分204可以被制造为比刚性部分202更薄使得可变形部分204能够相 对轻松地变形和弯曲。可变的可变形部分204可以在与股骨212的潜在表面相接触时变形 使得可变形部分204符合该表面。在一些实施例中，可变的可变形部分204的图案还可以 被设计为使得可变形部分204具有特定的柔性特性。例如，图2b中图示的可变的可变形部 分204包括多个孔，通过该多个孔股骨212的潜在解剖表面被暴露。在一些实施例中，可变 的可变形部分204可以被制造为包括被填充有空间填充物质（例如，气态气泡、液态气泡 等）的一个或多个体积的结构、水晶格状结构、一个或多个弹簧等。孔、物质填充体积、水晶 格、弹簧等的图案还允许附加于由用于制造可变的可变形部分204的材料的厚度提供的柔 性之外的另外的柔性。孔还可以允许医师观察股骨212的潜在解剖表面。孔可以是任何形 状、大小等以便实现期望的柔性或设计。
[0069] 沿着可变的可变形部分204的不同区域的材料的厚度和图案可以被设计为使得 可以在不同的区域中实现不同的柔性。例如，被设计为附接到股骨212的较少良好定义的 (例如，不准确地建模的）和/或高度可变区域的可变的可变形部分204的区域可以包括一 定厚度和图案，以提供与被设计为附接到股骨212的较多良好定义的和较少可变的区域的 可变的可变形部分204的区域相比更高的柔性。
[0070] 在一些实施例中，不同的材料可以用于刚性部分202和可变的可变形部分204。例 如，硬塑料可以用于制造刚性部分202,并且橡胶或软塑料可以用于制造可变的可变形部分 204。对本领域技术人员将显而易见的是，本公开的内容同样适用于可以用于设计和制造刚 性部分202和可变的可变形部分204的其它材料。
[0071] 转到图2a，刚性部分202可以被配置为与可变的可变形部分204的至少部分重叠。 例如，可变的可变形部分204可以符合与刚性部分202能够附接在其上的区域相比更大的 股骨212的前部分和底部分的区域，因为在这些区域中存在更多较少良好定义的和/或较 大可变的区域。在一些实施例中，刚性部分202仅仅附接到股骨212的良好定义的区域， 而可变的可变形部分204附接到良好定义的区域和没有良好定义的区域两者。
[0072] 根据各种实施例，可变的可变形部分204可以耦合到刚性部分202。在一些实施例 中，可变的可变形部分204和刚性部分202可以直接彼此耦合。在其它实施例中，可变的可 变形部分204和刚性部分202可以使用至少一个可变形联接来耦合。例如，可变形联接可 以包括弹簧、柔性夹子、柔性铰链、柔性夹钳或允许在一个或多个方向上的移动或适应性的 任何其它柔性联接。
[0073] 图2c图示了包括两个可变形联接206的自适应表面外科手术引导装置200的另 一示例的前透视图。可变形联接206被设计为以朝向并远离刚性部分202的上下方向并且 任选地以左右方向变形，使得自适应表面外科手术引导装置200在具有可变形联接的区域 中的适配能够适于股骨212的可变潜在表面。图2d图示包括两个可变形联接206的可变 的可变形部分204的前视图。图2c和图2d中图示的可变形联接206包括弹簧。本领域技 术人员将理解可变形联接可以包括允许在一个或多个方向上的移动或适应性的任何柔性 联接。
[0074] 作为另一示例，可变的可变形部分204和刚性部分202可以使用至少一个刚性联 接来耦合。在一些实施例中，刚性联接可以包括夹子、铰链、夹钳或任何其它刚性设备。在 一些实施例中，刚性联接可以由基于例如其厚度不可容易移动的材料制成。在一些实施例 中，可变的可变形部分204、刚性部分202和一个或多个可变形联接可以被制造为分离的结 构。在一些实施例中，可变的可变形部分204、刚性部分202和一个或多个可变形联接可以 例如使用下面描述的增材制造技术被制造为具有不同厚度和图案的单个结构。例如，整个 自适应表面外科手术引导装置200可以使用增材制造被制造为具有不同厚度和图案的单 个结构使得不需要制造单独的部分。
[0075] 在一些实施例中，自适应表面外科手术引导装置200可以被设计为包括附加于刚 性部分202之外的一个或多个刚性部分。附加的刚性部分可以包括一个或多个孔口。例如， 自适应表面外科手术引导装置200可以包括在刚性部分202和/或可变的可变形部分204 中的一个或多个孔口。孔口可以包括用于允许医师操作外科手术工具通过孔口的钻孔、切 槽（cut slot)等。在一些实施例中，两个孔口可以被放置在可变的可变形部分204的两个 不同的区域中，并且那些孔口可以对应于要进行外科手术的股骨212的两个区域。孔口可 以是足够刚性的使得医师能够在没有孔口和/或周围区域的任何移动的情况下通过孔口 在股骨212中准确地钻孔。下面将参考图4a和图4b来讨论孔口的具体示例。
[0076] 图3a-图3d图示了包括可变的可变形部分304和刚性部分302的自适应表面外 科手术引导装置300的另一示例。可变的可变形部分304包括与图2a-图2d中图示的外 科手术引导装置200的可变的可变形部分204的图案不同的图案。因此，可变的可变形部 分304可以比可变的可变形部分204更柔性。图3c和图3d附加地图示了包括两个可变形 联接306的可变的可变形部分304的另一示例，该两个可变形联接306包括允许在上下方 向上移动的弹簧。
[0077] 图4a图不了自适应表面外科手术引导装置400的另一不例的底视图。图4a的底 视图对应于图Ic中图示的股骨100的底视图A。自适应表面外科手术引导装置400包括 自适应表面，该自适应表面包括刚性部分402、可变的可变形部分404和夹钳408。刚性部 分402和可变的可变形部分404可以类似于以上参考图2a-图2d描述的刚性部分202和 可变的可变形部分204。刚性部分402可以被设计为附接到解剖表面（例如，骨骼）的良好 定义的区域以提供牢固且稳定的附接。例如，刚性部分402可以被附接到诸如图Ic中的股 骨100的股骨的前区域。刚性部分402可以经由可变的可变形部分404被附接到股骨。例 如，可变的可变形部分404可以被附接到股骨，并且刚性部分402可以被附接到可变的可变 形部分404。刚性部分402可以被设计使得在对象接触到部分402时或在刚性部分402与 股骨的表面相接触时不容易弯曲。例如，刚性部分402可以是足够稳定的使得医师能够在 没有刚性部分402的移动的情况下操作外科手术工具（例如，钻孔机）通过刚性部分402 的部分。在一些实施例中，刚性部分402可以固定地被附接到股骨。在其它实施例中，刚性 部分402可以通过倚靠在股骨上被附接到股骨。在这些实施例中，如下面进一步描述的，夹 钳408可以用于将自适应表面外科手术引导装置400固定到股骨。如以上描述的，刚性部 分402被设计为附接在其上的股骨的良好定义的区域可以在医学图像中是清楚的，并且可 以使用以上描述的用于设计自适应表面外科手术引导装置400的术前和统计方法来准确 地建模。
[0078] 可变的可变形部分404可以被设计为符合在股骨的3-D模型中较少良好定义的并 且因此较不准确地描绘的股骨的表面。可变的可变形部分404可以被设计为使得其可以在 包括X方向、Y方向和Z方向或其任何组合的三维中被变形。如以上描述的，较少良好定义 的区域可能由于（例如，由于软组织的）对应医学图像中的细节的缺少、3-D模型中的不准 确性等而在3-D模型中较不准确地被描绘。可变的可变形部分404的柔性设计允许可变形 部分404附接到潜在可变解剖表面以创建牢固且稳定的适配并校正针对外科手术引导装 置400的正确取向。例如，刚性部分402可以附接到更准确地被建模的股骨的区域以便获 得自适应表面外科手术引导装置400的大多数适合定位，并且可变的可变形部分404可以 附接到股骨的较大可变的、较少定义的区域以实现增大的牢固性和稳定性。在一些实施例 中，可变的可变形部分404可以符合股骨的前区域，以及符合包括（如图1中图示的）内侧 髁108和外侧髁110的股骨的底区域。可变的可变形部分404可以被设计为符合股骨的前 部分和底部分的大的区域，因此在这些区域中存在更多较少良好定义的和/或较大可变的 区域。
[0079] 可变的可变形部分404的可变形性和/或柔性可以基于股骨的潜在表面的变化性 在可变的可变形部分404的不同点处变化，如以上描述的。被设计为附接到包括软组织和 /或高度可变表面的股骨的区域的可变的可变形部分404的部分可以是高度可变形的或柔 性的，使得其能够符合骨骼的可变表面和/或软组织区域。可变的可变形部分404增加与 股骨的潜在表面的表面接触，并且因此能够用于在没有创建支点的风险的情况下增大自适 应表面外科手术引导装置400的稳定性。在一些实施例中，不同的材料厚度和/或图案可 以用于改变可变的可变形部分404的柔性，如以上描述的。
[0080] 可变的可变形部分404可以基于对预期潜在解剖表面的最好估计而被设计。例 如，在可变的可变形表面404上的每个点可以基于潜在表面的医学图像数据、统计形状模 型、记载的解剖平均值和/或一个或多个准确性映射而被设计。可变准确性的估计的解剖 模型可以被用作针对可变的可变形表面404的初始设计点。由于潜在解剖表面的估计的模 型的不准确性和/或变化性，可变的