CN102365062B - 假体装置、为植入假体装置而规划去骨的方法和机器人*** - Google Patents

假体装置、为植入假体装置而规划去骨的方法和机器人*** Download PDF

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Abstract

公开了假体装置、用于规划去骨的方法和用于将假体装置植入骨头中的机器人***。假体装置可包括用于附连到骨头的本体部分和约束结构，其中，本体部分包括被构造为在植入时面向骨头的植入表面。假体装置、方法和机器人***可被构造为使约束结构和骨头相互作用，以将假体装置约束在骨头中。

Description

假体装置、为植入假体装置而规划去骨的方法和机器人***
相关专利申请的交叉引用
本申请要求于2009年2月24日提交的美国临时专利申请序列第61/208,451号的优先权，特此通过引用并入其全部内容。
技术领域
本发明涉及一种用于植入骨头中的假体装置、为将假体装置植入骨头中而规划去骨的方法和用于将骨头制备成接纳假体装置的机器人***。
背景技术
常规的假体植入技术涉及从骨头切除一袋物质以在骨头内提供接纳假体装置的空隙或囊袋。在骨物质的切除结束之后，将假体装置植入囊袋内。通常用骨粘合剂将假体装置固定在适当的位置。
通过使用常规技术，可发生假体装置相对于骨头的有害运动。具体地讲，骨头中的囊袋通常包括提供假体装置与剩余骨头之间的空白空间的伸展间隙。在植入假体装置期间，可用骨粘合剂填满或部分填满该伸展间隙，以使得可均匀地或近乎均匀地分散骨粘合剂。图34显示植入胫骨的内髁12(显示外髁14以供参考)中的常规假体装置10的示例的俯视图。伸展间隙16设在假体装置10与内髁中的其余骨头的边沿之间。伸展间隙在胫骨中通常是0.5-0.8mm，为了图示的目的，在该图中扩大了伸展间隙。该伸展间隙可使得假体装置不是那么完全受约束，这可容许假体装置的有害运动。因此，当力施加于假体装置时，假体装置可相对于骨头运动(比如，旋转或平移)。例如，在腿的试咬合期间，来自股骨髁的接触力可引起胫骨镶嵌物的有害运动。另外，当外科医生抵顶假体装置以分散骨粘合剂和挤出过多的骨粘合剂时，在最后固定期间，可发生有害运动。
通过使用常规技术，还可能不期望地难以适当地将假体装置定位在骨头中的囊袋中。例如，由于难以准确地知道在全髋关节成形术期间骨盆所位于的位置，所以可能会难以将髋臼杯定位成期望的倾斜/外展和前倾。
发明内容
实施例涉及用于植入骨头中的假体装置。假体装置包括附连到骨头的本体部分，其中，所述本体部分包括被构造为在植入时面向骨头的植入表面。假体装置还包括约束结构，所述约束结构包括以下中的至少一个：(i)至少一个压缩突起，所述压缩突起沿本体部分的横向从植入表面突出，并被构造为提供所述至少一个压缩突起与骨头之间的压缩力；(ii)至少一个互锁突起，所述互锁突起从植入表面突起，并具有互锁-突出表面，所述互锁-突出表面被构造为在该互锁-突出表面与植入表面的近侧部分之间的空间中接纳骨头；和(iii)植入表面中的至少一个凹槽，所述凹槽被构造为接纳骨头以便以至少两个平移自由度约束本体部分。所述约束结构被构造为将假体装置约束在骨头中。
另一个实施例涉及一种为将假体装置植入到骨头中而规划去骨的方法。所述方法包括将代表假体装置的数据存储在计算机可读介质中，其中，所述假体装置包括本体部分和提供约束结构的至少一个特征，所述本体部分具有被构造为在植入时面向骨头的植入表面，所述约束结构会将假体装置约束在骨头中。所述方法还包括基于所述数据定义至少一个切骨图案，所述切骨图案用于：(i)去除足以容纳本体部分的第一区域中的第一部分骨头；和(ii)去除和保留被构造为与约束结构相互作用的第二区域中的第二部分骨头中的至少一个。
又一个实施例涉及一种用于将骨头制备成接纳假体装置的机器人***。所述机器人***包括可控引导结构，所述可控引导结构被构造为引导将骨切割成用于接纳假体装置的形状。所述机器人***还包括用于存储代表假体装置的数据的计算机可读介质，其中，所述假体装置包括本体部分和提供约束结构的至少一个特征，所述本体部分具有被构造为在植入时面向骨头的植入表面，所述约束结构会将假体装置约束在骨头中。所述机器人***还包括用于控制引导结构的控制***，其中，所述控制***被构造为定义至少一个切骨图案，所述切骨图案用于：(i)去除足以容纳本体部分的第一区域中的第一部分骨头；和(ii)去除和保留被构造为与约束结构相互作用的第二区域中的第二部分骨头中的至少一个。
附图说明
并入本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出本发明的实施例，并与描述一起用于说明本发明的各方面。
图1是根据实施例的植入胫骨中的囊袋中的假体装置的透视图。
图2a是根据实施例的囊袋和在骨头中设置突起的区域的表示的俯视图。
图2b是用于切除的骨头的区域的表示的俯视图。
图2c是根据实施例的切骨图案的俯视图。
图2d是图1的胫骨的一部分的俯视图，该俯视图显示根据图2c的切骨图案切除的囊袋。
图2e是囊袋中具有假体装置的图1的胫骨的俯视图。
图3a是根据实施例的胫骨的一部分的俯视图，该俯视图显示计划的具有三个突起的囊袋。
图3b是图3a的胫骨的俯视图，该俯视图显示没有假体装置的囊袋。
图3c是囊袋中具有假体装置的图3a的胫骨的俯视图。
图4是根据实施例的胫骨的透视图，该胫骨具有含有垂直定向的突起的囊袋。
图5a是根据实施例的囊袋的***周边的透视图。
图5b是具有图5a的囊袋的胫骨的透视图。
图5c是根据实施例的囊袋的透视图。
图5d是图5c的囊袋的***周边的透视图。
图6a显示根据实施例的示例性突起的透视图。
图6b是图6a的突起的俯视图。
图6c是图6a的突起的侧视图。
图6d是图6a的突起的正视图。
图7a是根据实施例的仅部分沿着囊袋的垂直深度延伸的突起的侧截面图。
图7b是根据实施例的延伸100％囊袋的垂直深度的突起的侧截面图。
图8a是显示根据实施例的假体装置与骨头的突起之间的过盈配合的侧截面图。
图8b是显示用于根据实施例的假体装置与骨头的突起之间的过盈配合的过盈距离的侧截面图。
图9是根据实施例的具有水平定向的突起的胫骨的透视图。
图10是根据实施例的在囊袋里具有假体装置的股骨的侧截面图。
图11a是沿着图10的线A-A的顶部截面图。
图11b是沿着图10的线B-B的顶部截面图。
图12a是根据实施例的植入的第一阶段中的假体装置的侧截面图。
图12b是植入的后期阶段中的图12a的假体装置的侧截面图。
图12c是被植入时的图12a的假体装置的侧截面图。
图13是根据实施例的假体装置的透视图。
图14是图13的假体装置的侧视图。
图15是图13的假体装置的底视图。
图16a是根据实施例的植入的第一阶段中的假体装置的侧截面图。
图16b是植入的后期阶段中的图16a的假体装置的侧截面图。
图16c是被植入时的图16a的假体装置的侧截面图。
图17a是根据实施例的具有突出到假体装置的凹槽中的突起的骨头的俯视图。
图17b是沿着图17a的线A-A截取的假体装置植入囊袋中的截面图。
图18a是根据实施例的植入图17a的制备的骨头的囊袋中的可替换假体装置的俯视图。
图18b是沿着图18a的线B-B截取的截面图。
图19a是根据实施例的具有凹槽的假体装置和骨突起的顶部分解图。
图19b是沿着图19a中的线B-B截取的假体装置被植入的截面图。
图20是图19a的假体装置的截面图。
图21a是根据实施例的具有含有突起的囊袋的股骨的等轴视图。
图21b是图21a的股骨的侧截面图。
图22是用于植入图21a的囊袋中的假体装置的透视图。
图23a是根据实施例的具有被制备成接纳假体装置的囊袋的髋骨的截面图。
图23b是当假体装置***到图23a的髋骨中时该髋骨的截面图。
图23c是假体装置已经植入到图23a的髋骨中之后该髋骨的截面图。
图24a是根据实施例的具有突起的假体装置和具有凹槽的骨头的顶部分解图。
图24b是沿着图24a的线C-C截取的假体装置被植入的截面图。
图25a是根据实施例的具有突起的假体装置和具有凹槽的骨头的顶部分解图。
图25b是沿着图25a的线A-A截取的假体装置被植入的截面图。
图26a是根据实施例的假体装置的侧视图。
图26b是图26a的假体装置的俯视图。
图27是根据实施例的具有囊袋和植入的包括突起的假体装置的骨头的俯视图。
图28a是根据实施例的在囊袋的底部表面上具有突起的骨头的等轴视图。
图28b是根据实施例的在囊袋的底部表面上具有突起的骨头的等轴视图。
图28c是根据实施例的在囊袋的底部表面上具有多个突起的骨头的等轴视图。
图29a是根据实施例的具有突起的假体装置的侧视图。
图29b是根据实施例的具有突起的假体装置的侧视图。
图30是根据实施例的机器人***的等轴视图。
图31a是根据实施例的经历创伤并被修复的骨头的进展。
图31b是根据实施例的已被修复的骨折的愈合。
图31c是根据实施例的各种约束结构几何形状的视图。
图32a是根据实施例的被制备成与硬件组件接合的骨块的等轴视图。
图32b是根据实施例的硬件组件的俯视图和截面图。
图33是根据实施例的已经经历创伤并用用作附加骨块的组件修复的骨头的进展。
图34是植入胫骨中的常规假体装置的俯视图。
具体实施方式
在附图中示出了本发明的当前优选实施例。在所有附图中，尽力使用相同或相似的标号表示相同或相似的部分。
概述
总地来讲，优选实施例涉及这样的方法，这些方法用于规划去骨，以使得假体装置的植入可形成骨头与假体装置之间的约束关系。优选实施例还涉及被构造为实现这样的约束关系的假体装置和可被用于便于形成这样的约束关系的机器人***。
总地来讲，规划方法包括将代表假体装置的数据存储在计算机可读介质中。所述方法还包括基于所述数据定义至少一个切骨图案，所述切骨图案用于：(i)去除足以容纳假体装置的本体部分的第一区域中的第一部分骨头；和(ii)去除并保留被构造为与假体装置的约束结构相互作用的第二区域中的第二部分骨头中的至少一个。所述方法还可包括例如在常规的监视器上显示代表所述至少一个切骨图案的信息。以下对规划方法的特定实现进行描述，但是本发明不限于这些特定实现。
以下还对对规划方法有用的假体装置和机器人***的特定实现进行描述。然而，本发明不限于这些特定实现，可在没有规划方法的情况下使用假体装置和机器人***。
形成向假体装置提供压缩力的骨突起
规划方法的一种这样的实现包括限定切骨图案，所述切骨图案用于去除足以容纳假体装置的本体部分的第一区域中的第一部分骨头，并用于保留第二区域中的第二部分骨头，以提供骨头的至少一个突起，所述突起被构造为与假体装置的植入表面接合，以提供突起与植入表面之间的压缩力，并约束假体装置。尽管该压缩力可使突起或植入表面或者这二者变形，但是它不必足以使突起或植入表面变形。
图1和2e显示植入囊袋(或骨腔)106中的假体装置90(比如，胫骨镶嵌物)的视图，囊袋(或骨腔)106通过依照这样的规划方法从胫骨100切除骨头而形成。假体装置90优选包括本体部分91和植入表面94，植入表面94被构造为在植入时面对胫骨100的骨头。在该实施例中，植入表面94可形成假体装置90的约束结构107。规划方法提供囊袋106中的骨突起104，骨突起104与约束结构107接合，以约束假体装置90。
为了实现这样的具有突起104的囊袋106，如图2a所示，一开始可标识期望在其中定位突起104的区域109。在该图中，标识前A、后P、内侧M和外侧L方向。然后，基于代表假体装置90的数据，定义切骨图案，所述切骨图案用于去除线162内的第一区域101(参见图2b)中的第一部分骨头，第一区域101足以容纳假体装置90的本体部分91。还定义切骨图案(或另一个切骨图案)，以去除第二区域103(线161与162之间)中的骨头部分，同时保留第二部分骨头，以提供被构造为与假体装置90的约束结构107相互作用的突起104。
在图2c中显示了所得的一个切骨图案(或多个切骨图案)。该切骨图案被设计为提供具有突起104的囊袋106，突起104朝向囊袋106的中心延伸。然后，可基于该切骨图案执行骨切除，以实现如图2d所示的具有突起104的囊袋106。
然后，如图2e所示，可将假体装置90设置在囊袋106中。突起104优选地以下述方式与假体装置90接合，即，在假体装置90与突起104之间提供压缩力，以使得能够以相对高的准确度和精度在胫骨100内建立假体装置90的布置和位置。可提供突起，以使假体装置的有害运动最小或者防止假体装置的有害运动，所述假体装置的有害运动诸如假体装置的有害平移或旋转。此外，当试用或最终假体装置在适当的位置时，突起可向从业者提供实时提示，诸如听觉、视觉或触觉提示。
由于当假体装置***到骨头中的位置中时假体装置与突起的接合，可类似于“卡入”到位的零件那样生成可听声音，可在视觉上检查假体装置与骨头之间的接合，并且从业者可感觉假体装置与突起之间如何紧贴。因此，假体装置的构造和假体装置与突起的接合为从业者提供这样的增强信心，即，假体装置对于外科手术规划已被紧密地布置和定位。
可形成这样的囊袋106来容纳骨粘合剂或其它接合物质(一般称为粘结剂)。具体地讲，可在假体装置90与胫骨100的表面之间保持伸展间隙105，以使得粘结剂可流到伸展间隙105中，以部分或全部填满伸展间隙105，从而帮助将假体装置90固定到胫骨100。
可控制突起104的尺寸和布置，以提供假体装置的最佳布置和定位。如图1-2e的示例所示，优选地将胫骨100制备成提供四个突起104。
然而，可提供更少的突起。图3a-3c显示已经通过下述方式制备的胫骨100的一部分的实施例，即，切除骨头，以提供以与前面的实施例类似的方式接纳假体装置的囊袋116。图3a-3c的实施例仅具有与假体装置118接合的三个骨突起114，而不是四个骨突起。
可在各个位置处提供骨突起104、114，以帮助将假体装置90、118布置和定位在胫骨100、110中。可基于例如骨突起的数量来选择这样的突起的位置。例如，更多数量的骨突起可使得关于假体装置的植入表面(诸如假体装置的***表面)的骨突起之间的距离更小。可提供其它数量的骨突起，例如5个、6个或更多个骨突起，可选择这些数量的骨突起来影响假体装置与骨头之间的压缩力的分布和影响设在假体装置与骨头之间的伸展间隙的量。例如，可选择突起的数量，以提供假体装置与骨头之间的力的有利分布(例如通过选择更多数量的突起和被构造为与这样的突起接合的假体装置)，但是更大尺寸的伸展间隙(其通过骨粘合剂或其它固定物质提供假体装置与骨头之间的增强接合)指示更少数量的突起。因此，当确定要使用哪个假体装置和所选择的突起的数量以及尺寸和/或形状时，必须考虑各种要考虑的因素。
优选地，突起被构造为沿着囊袋的***周边161的至少1％且不多于***周边161的75％延伸(参见图2b)。或者更特定地，制备的解剖结构的水平长度可在***周边161的10％与50％之间延伸，或者更特定地，***周边161的20％与35％之间。
另外，可控制骨突起的尺寸和位置，以影响骨突起与假体装置之间提供的压缩力和使保留的骨组织的量最大。骨突起和假体装置的耐用性可通过控制骨突起的尺寸和位置来优化。例如，可通过选择假体装置的构造和与假体装置接合的突起的数量和/或尺寸来分布和优化假体装置与骨头之间的力，从而使假体装置或者骨头的区域(诸如突起)的有害损坏或故障最小或者防止假体装置或者骨头的区域(诸如突起)的有害损坏或故障。
骨突起可具有各种几何形状，例如球体、圆柱体、圆锥体、椭圆轨道或者其它几何形状。在另一个示例中，骨突起可基本上形成假体装置的配合表面的凹模或者骨头中基本上与假体装置的配合表面的形状匹配的腔体或凹口。这样的骨突起的形式可以是三维或二维。
还可改变骨突起的方位来影响假体装置与骨头之间的接合。如图4的示例所示，可在骨头120中提供骨突起122，以使得骨突起122相对于骨头120在垂直方向上延伸。在另一个示例中，如图9的示例所示，可在骨头124中准备骨突起126，以使得骨突起126相对于骨头124在基本上水平的方向上延伸。
另外，可改变和选择骨突起的形状和尺寸来影响假体装置与骨头之间的接合。骨突起的合适尺寸不仅对于假体装置的最终布置和定位很重要，而且对于植入手术期间容易地***和移除试用假体装置以使得可在最终植入之前估计假体装置在骨头中的约束也很重要。此外，骨突起的尺寸和形状的选择可影响骨突起的位置。因此，这里所述的假体装置和方法有利地帮助最终被植入并被固定到骨头的假体装置和试用假体装置的布置和定位，以使得外科手术的结果可更接近于外科手术规划。
图5a显示如图5b的示例所示的在骨头136中制备的囊袋134的示例性***周边的透视图。如图5a和5b的示例所示，由骨头136形成的突起可具有突出到囊袋134中的形状，以使得突起形成与假体装置的特征接合的约束面130。突起可被成形为具有弯曲区域132，诸如在突起的约束面130的侧边或边沿上。这样的弯曲区域132可被用于增大突起的尺寸，以增大当与假体装置接合时突起可承受的力的量。可选择弯曲区域的形状来避免锐角，这些锐角可充当可导致假体装置与骨头之间的突起或接合破坏的应力提升器或倍增器。另外，如图5c所示和如图5d所示，囊袋的拐角138可被有利地成形为避免锐角和影响设在假体装置与骨头之间的伸展间隙，图5c显示示例性囊袋139内的包括拐角138的拐角，图5d显示囊袋139的包括拐角138的***周边。
图6a显示以下述方式形成在骨头的表面142上的示例性突起140的透视图，即，突起140延伸到形成在骨头内的囊袋144中。图6b显示图6a的突起的俯视图，图6c显示图6a的突起的侧视图，以及图6d显示图6a的突起的前视图。如图6a-6d的示例所示，突起140可具有被构造为与假体装置接合的约束表面146。约束表面146可具有如下选择的尺寸，即，使得假体装置与突起140之间的接合最大，从而使假体装置的有害运动最小或者防止假体装置的有害运动，而且还提供假体装置与骨头之间的、也用以约束假体装置的合适尺寸的伸展间隙。例如，按优先顺序，这样的约束表面146优选可具有1-15mm、1-10mm、2-8mm、2-5mm、2-3mm或者2mm或3mm的宽度X。在另一个示例中，按优先顺序，约束表面可从骨头的环绕表面突出0.01-10mm、0.1-5mm、0.25-2mm、0.5-1mm的距离。
还可改变突起的垂直长度来控制假体装置与骨头之间的接合、伸展间隙的量和准备期间保留的骨头组织的量。如图7a的示例所示，相对于设在骨头内的囊袋的总深度L2，突起140可具有垂直高度L1。突起140的这样的垂直高度L1可被表达为突起140的垂直高度L1与总深度L2之比。可以以下述方式制备突起，即，突起具有5-100％的垂直高度比。图7b显示具有垂直高度L1的突起140的示例，垂直高度L1延伸囊袋的总深度L2的100％。在另一个示例中，按优先顺序，突起可具有10-90％、20-80％、25-45％或40％的垂直高度比。可替换地，突起的垂直高度可用突起的垂直高度与假体装置的高度之比来表达。例如，按优先顺序，突起可具有10-90％、20-80％、25-45％或40％的垂直高度比。在另一个示例中，按优先顺序，每个突起的尺寸能够具有1-99％、5-90％、5-80％、10-50％、15-30％的突起面积与总面积之比。
假体装置和突起的尺寸优选能够提供突起与假体装置的约束特征之间的过盈配合或压力配合。图8a显示假体装置150与骨头152之间的示例性过盈配合的侧视图。这样的假体装置150可被构造为提供假体装置150与骨头152之间的顺从性，以使得假体装置150和骨头152可适应在假体装置150与骨头152之间产生的压缩力。当假体装置150的植入表面158与骨头的(诸如突起处的)表面156的尺寸过大以使得表面158、156在空间区域(诸如图8a的示例中所指示的区域159)中重叠时，可形成这样的过盈配合。
如图8b的示例所示，假体装置150和骨头152可在过盈区域159中重叠距离X1，该距离X1按优先顺序可以是例如0.25-0.75mm、0.33-0.66mm、0.40-0.6mm或0.5mm的距离。可替换地，骨头的制备的解剖结构和假体装置可被构造为在假体装置与骨头之间存在0mm的过盈配合，以使得假体装置和骨头线到线地且基本上没有空间重叠地组装在一起。骨头152的表面156可被成形为适应和分布骨头152与假体装置150之间提供的压缩力。例如，骨头152的与假体装置150接合的表面156可具有倒圆的或平坦的形状。
可设计假体装置和骨突起，以使得假体装置与骨头之间提供的压缩力通常保持在期望的范围内。当设计假体装置和任何制备的解剖结构时，可利用以下公式：
σA＝F/A，
σA＝E·ε，
其中，σA代表施加于给定面积的应力，F代表施加于该面积的力，A代表面积的量，E代表材料的模量，并且ε代表材料中引起的应变的量。假体装置或骨头中引起的应力的量还可以取决于骨头中的制备的解剖特征是临时性的特征(诸如假体装置的试用期间使用的特征)还是永久性的制备的解剖特征。例如，如果制备的解剖特征被设为永久性特征，则假体装置和制备的解剖结构可被设计为σA小于σb，σb代表骨头的抗屈强度。在另一个示例中，假体装置和制备的解剖结构可被设计为σA大于0.1σb且小于0.8σb，或者大于0.3σb且小于0.7σb。相反，如果骨头的制备的解剖特征是临时性特征，则假体装置和制备的解剖特征可被设计为σA大于或等于σb。更具体地讲，假体装置和制备的解剖特征可被设计为σA小于或等于0.5σb。
制备的解剖特征的***长度可被选择为：使得假体装置与制备的解剖特征之间的接合最大，从而使假体装置的有害运动最小或者防止假体装置的有害运动，而且还提供假体装置与骨头之间的、也用以约束假体装置的合适尺寸的伸展间隙，骨粘合剂或另一种接合物质设在伸展间隙中。
虽然以上示例涉及用于胫骨的假体装置，但是本发明还可应用于其它骨头和关节，诸如髋关节。图10是股骨300的截面图，股骨300已被制备成提供用于假体装置302的囊袋，假体装置302即为股骨柄，已被***到形成在股骨300中的皮质骨305中的开口中。假体装置302可包括本体部分301。根据另一个示例，假体装置可以是包括塑料扶正器的混合***，但是本发明不需要一个塑料扶正器。例如，股骨300的制备的解剖结构可以在没有附加组件或特征的情况下足以为假体装置302提供期望的角度，以提供准确的、接近外科手术规划的内翻/外翻角。
股骨300的囊袋可被制备成为骨粘合剂304或另一种接合物质提供假体装置302与股骨300之间的伸展间隙。另外，股骨300已被制备成提供与假体装置302接合的一个或多个制备的解剖结构。
如图11a和11b所示，制备的解剖结构可被设为从股骨300的表面延伸并与假体装置302(诸如假体装置302的植入表面301上的约束结构307)接合的突起306，图11a是沿着图10中的线A-A的截面图，图11b是沿着图10中的线B-B的截面图。突起306可被构造为与假体装置302接合，以提供突起306与假体装置302之间的压缩力。例如，假体装置可包括从假体装置的植入表面的侧边部分突出的多个突起。根据另一个示例，突起可如图10-11b的示例所示那样垂直延伸，和/或可如关于这里的示例所述的那样沿着为股骨300设置的囊袋的***周边延伸。如图11a和11b的示例所示，突起306可被设为与假体装置302的表面接合的三个突起或四个突起。在另一个示例中，可设置五个或更多个突起。突起306可被用于在为骨粘合剂304或其它接合物质提供伸展间隙的同时使假体装置302在股骨300的囊袋内居中。
上述骨突起优选是永久性的，即，在假体装置完全被植入囊袋中之后，它们基本上保持完整无损。然而，并不要求骨突起是永久性的。它们相反可以是临时性的。例如，可在外科手术的特定阶段期间利用骨突起来定位假体装置，其后可消除(比如，压碎)骨突起。作为特定示例，骨突起可被用于实现假体装置的初始定位，并且当外科医生例如通过冲击力将假体装置打入到最终植入位置时，骨突起可被构造为被压碎以使得假体装置可移动到最终植入位置中。作为另一个可替换方案，骨突起可被用于定位试用假体装置，然后当永久性假体装置被植入时压碎该试用假体装置。
形成突出到假体装置中的凹槽中的骨突起
规划方法的另一种实现包括定义切骨图案，所述切骨图案用于去除足以容纳假体装置的本体部分的第一区域中的第一部分骨头，并用于保留第二区域中的第二部分骨头的一部分，以提供突起，该突起被构造为突出到假体装置中的、形成约束结构的至少一部分的凹槽中。
在该实施例中，骨头中的囊袋可通过与上述处理类似的处理来形成。然而，骨表面可被制备成提供与假体装置的约束结构(即，凹槽)相互作用的突起。
图12a显示当示例性假体装置50正被植入到骨头60中时假体装置50的截面图。图12b显示植入到骨头60中的后期阶段中的假体装置50，并且图12c显示植入到骨头60中之后的假体装置50。
如图12a的示例所示，假体装置50可包括植入表面58和约束结构，所述约束结构包括第一突起54和第二突起56，第一突起54和第二突起56沿如图12c的示例中的箭头L所示的横向从假体装置50的植入表面58突出，以形成凹槽52。第一突起54和第二突起56均可以是围绕假体装置50的***的至少一部分延伸的单个连续突起，或者均可包括围绕假体装置50的***散布的多个离散突起。类似地，凹槽52可以是围绕假体装置50的***延伸的单个连续沟槽，或者可以是围绕假体装置50的***散布的多个离散沟槽。
如图12a-12c的示例所示，凹槽52可接纳骨头60的突起62，并与突起62接合，以约束假体装置50。在假体装置50与骨头60之间提供这样的接合使得从业者可将假体装置50“卡入”到位，从而提供这样的信心，即，假体装置50已基本上根据外科手术规划被植入，同时使得假体装置50的有害运动最小或者防止假体装置50的有害运动。
骨头60可具有与假体装置50接合的一个或多个骨突起62。骨突起62可以是沿着假体装置50的***的一部分或整个延伸的单个环形骨突起62或者沿着假体装置50的***散布的多个离散骨突起62。
凹槽52还可用作在植入假体装置50期间被部分或全部填满骨粘合剂或其它固定物质的侧面接合剂沟槽。
图13显示诸如刚刚论述的示例中的用于植入到胫骨中的假体装置20(即，胫骨镶嵌物)的示例。如图13的示例所示，假体装置20可包括附连到骨头的本体部分22和植入表面24，植入表面24被构造为在植入假体装置20时面向骨头。假体装置20可包括在植入期间增强假体装置20的布置和定位的约束结构。在图13所示的示例中，假体装置20可包括作为约束结构的第一突起26。第一突起26可沿本体部分22的横向从假体装置20的植入表面26突出，以使得第一突起26被构造为与骨部分(诸如骨头的凹槽或突起)接合。假体装置20还可包括如图13和14的示例所示的第二突起28，图14是图13所示的假体装置20的侧视图。可替换地或者除了第一突起26之外，第二突起28可以用作约束结构，这是因为第二突起28也可沿本体部分22的横向从假体装置20的植入表面24突出，以使得第二突起28被构造为与骨头的制备的特征接合，所述制备的特征诸如被成形为接纳第二突起28的凹槽或沟槽。
第二突起28可具有与用于制备骨头表面的器械匹配的形状。例如，第二突起28可具有与用于制备骨头表面的器械的尺寸匹配的边沿半径，诸如毛刺的半径，例如6mm毛刺。根据另一个示例，假体装置20可被构造为假体装置20的所有特征对应于最少数量的器械，以便利于骨制备。例如，假体装置20可被构造为例如6mm毛刺的单个毛刺可被用于制备用于假体装置20的骨头。
假体装置20可包括如图13和14的示例所示的凹槽30。侧凹槽30可被形成为植入表面24中的凹槽，该凹槽为骨粘合剂或另一种接合物质提供空间，以使得可在假体装置20与假体装置20被植入到其中的骨头之间提供相对大的固定力。因此，假体装置20可具有与高嵌体设计的拨出强度相当的拨出强度。这样的侧凹槽30按优先顺序可具有例如0.25-10mm、0.25-5mm、0.5-3mm、1-2mm的尺寸。在相反方向上，可应用相同的尺寸。形式的形状可以是矩形、圆形、楔形、圆柱形、弓形、波状或其它合适的形式，诸如那些可由诸如刳刨机的工具制成的形式。
假体装置20可包括在植入期间帮助假体装置20的布置和定位的一个或多个x射线标记钢钉34。另外，如图15的示例所示，假体装置20的底部表面可包括凹槽38，图15显示字母D形式的粘合剂囊袋。
图16a显示当另一个示例性假体装置70正被植入到骨头80中时假体装置70的截面图。图16b显示植入到骨头80中的后期阶段中的假体装置70，并且图16c显示植入到骨头80中之后的假体装置70。
在图16a-16c的示例中，假体装置70包括植入表面72和约束结构。该约束结构可由突起74形成，突起74从假体装置70的植入表面72突出，以在假体装置70的侧面形成凹槽。这样的突起74可以是围绕假体装置70的***的至少一部分延伸的单个连续突起，或者可包括围绕假体装置70的***散布的多个离散突起。这样的突起74可与骨头80接合，以约束假体装置70，从而帮助将假体装置70固定到骨头80，并使假体装置70的有害运动最小或者防止假体装置70的有害运动。
骨头80包括骨突起82，骨突起82可以是围绕在骨头80中为假体装置70形成的腔体的***的至少一部分延伸的单个连续突起，或者可包括围绕骨头80中的腔体的***散布的多个离散突起。如图16a-16c的示例所示，突起82可形成凹槽84，凹槽84可容纳假体装置70的突起74。因此，突起74被构造为在凹槽84处与骨头80接合，以使得假体装置70被约束。类似地，骨头形成延伸到由突起74形成的凹槽中的突起。
图17a显示具有制备的囊袋172的骨头170的示例。骨头170包括由骨头形成的、设在囊袋172内的突起174。如图17b所示，突起174可从制备的囊袋172的底部表面垂直延伸到囊袋172中，图17b是沿着图17a中的线A-A的截面图。这样的突起174可被***到假体装置中的对应的凹槽或孔中，以使假体装置在囊袋172内居中以及将假体装置布置和定位在囊袋172内，并使假体装置的有害运动最小或者阻止假体装置的有害运动。
图18a是可与图17a和17b的制备的骨头一起使用的示例性假体装置180的俯视图。如图18b所示，假体装置180可包括接纳骨头170的骨突起174的凹槽或孔，图18b是沿着图18a的线B-B的截面图。假体装置180还可包括骨突起内的、用以为骨粘合剂或其它固定物质提供伸展间隙或空间的沟槽或底切割部位184。
骨头中制备的凹槽和约束结构还可被构造为彼此互锁，以约束假体装置。例如，图19a是假体装置200和骨头202的俯视图，骨头202已被制备成包括一个或多个互锁突起204。如图19b所示，互锁突起204可从骨头202垂直向上延伸，图19b是沿着图19a的线B-B的截面图，并且假体装置200可包括一个或多个凹槽或沟槽206，凹槽或沟槽206被构造为例如通过在图19a中的箭头S所指示的方向上将假体装置200滑到骨头中来接纳互锁突起204。如图19a和19b的示例所示，沟槽206可具有与互锁突起204的形状匹配的形状。在另一个示例中，骨突起204可具有促进假体装置与骨头之间的互锁的锥形形状或其它形状。
假体装置200的植入表面中的凹槽或沟槽206可被构造为接纳骨头以便以至少两个平移自由度约束假体装置200的本体部分。例如，凹槽或沟槽206可被构造为在与图19a的示例中的箭头S所指示的滑动方向垂直的方向上约束假体装置200。
凹槽或沟槽206可包括至少一个侧壁221，侧壁221具有用于接合骨头以便以至少两个平移自由度约束假体装置200的本体部分的部分。例如，凹槽206可包括内表面205和凹进表面207，凹进表面207设置在内表面205与假体装置200的植入表面的近侧部分203之间，以在凹进表面207与内表面205之间形成用于接纳骨头的互锁突起204的互锁突出表面的空间209。凹进表面207优选包括相对于植入表面的近侧部分203成钝角延伸的基本平面的部分211。在另一个示例中，互锁突起204包括与附加凹进表面225接触的附加互锁-突出表面，附加凹进表面225被构造为在附加凹进表面225与内表面205之间的空间中接纳骨头。在另一个示例中，凹进表面207可包括基本弓形的部分。在另一个示例中，凹槽或沟槽可包括附加凹进表面，该附加凹进表面被构造为形成该凹槽或沟槽的附加凹进表面与内表面之间的用于接纳骨头的空间。
图20显示可与图19a和19b所示的方法一起使用的示例性假体装置36的截面图。如图20所示，假体装置可包括假体装置36的底部表面上的一个或多个凹槽38。凹槽38可被构造为在植入假体装置36期间容纳骨粘合剂或另一种接合物质，以增强假体装置36的布置和定位。因此，凹槽38可用作假体装置36的约束结构，假体装置36的底部表面用作植入表面。在植入假体装置36期间，可用骨粘合剂或另一种接合物质部分或全部填满这样的凹槽38。
假体装置36可具有一个或多个x射线标记钢钉42。此外，除了凹槽38之外，假体装置36还可包括诸如上述凹槽的凹槽或侧面粘合剂沟槽44。如这里所述，这样的凹槽44可由一个或多个突起形成。
在另一个示例中，该方法还可应用于股骨。图21a显示已被制备成提供用以接纳假体装置的囊袋291的股骨290。囊袋291已被选择性地制备成提供制备的解剖结构292，制备的解剖结构292被构造为与假体装置接合，以布置和定位假体装置，以使得假体装置的有害运动最小或者防止假体装置的有害运动。如图21a的示例所示，这样的制备的解剖结构292可以是从股骨290的表面延伸的突起。
图21b显示图21a的股骨290的侧截面图。如图21b所示，股骨可被制备成提供与假体装置(诸如图22的装置294)接合的多个制备的解剖结构292，所述假体装置包括与解剖结构292接合的一个或多个约束结构，诸如突起296。如图22的示例所示，假体装置294可包括一个或多个约束结构296。如关于这里的示例所述的，约束结构296可以是从假体装置的表面延伸的突起。这样的突起可与股骨接合，以提供股骨与假体装置之间的压缩力。假体装置可以是如图22的示例所示的全膝假体装置，或者可以是单髁假体装置或者全膝或单髁假体装置的片段。
制备的解剖结构292可以是被构造为接纳假体装置的特征并与假体装置的特征接合的多个凹槽或沟槽。制备的解剖结构292可以是如图21b的示例所示的离散结构，或者可以是单个连续结构。如图21b的示例所示，制备的解剖结构可在前-后方向上延伸。
该方法还可应用于髋臼髋关节假体装置。在全髋关节成形术中，髋臼接纳形式通常为球形的杯。在冲击技术中，杯被按压为尺寸稍微小的紧密配合形式。然而，由于杯的形状，倾斜和/或外展可发生，使得植入可能偏离外科手术规划。
图23a显示髋骨310一部分的示例，髋骨310包括用于假体装置的制备的囊袋312。髋骨310可被制备成包括与假体装置接合的制备的解剖结构并提供髋骨与假体装置之间的压缩力。例如，制备的解剖结构可以是如图23a的示例所示的突起314。
如图23b的示例所示，假体装置316可被构造为包括与髋骨310的制备的解剖结构接合的约束结构，诸如突起和/或凹槽318，图23b显示当假体装置正被***到髋骨310的囊袋312中时的假体装置。图23c显示植入结束之后的假体装置316。根据示例，如图23b和23c所示，假体装置316的端部317可与髋骨310的突起314中的一个或多个接合。根据另一个示例，假体装置包括至少一个凹槽319，凹槽319包括侧壁313，侧壁313具有至少两个用于接合髋骨310以便至少两个平移自由度约束髋臼杯的本体部分的部分。
通过在假体装置316中提供约束结构和在髋骨310中提供制备的解剖特征，由于假体装置316的有害运动，可与外科手术规划的偏差很小或者没有的情况下将假体装置316布置和定位在髋骨中。另外，假体装置316中的约束结构和髋骨310中的制备的解剖特征可提供假体装置316在髋骨310内的受控放置，从而已经根据外科手术规划提高假体装置316的植入的信心。
形成接纳假体装置的突起的骨凹槽
规划方法的另一种实现包括定义切骨图案，所述切骨图案用于去除足以容纳假体装置的本体部分的第一区域中的第一部分骨头，并用于去除第二区域中的第二部分骨头的一部分，以提供凹槽，该凹槽被构造为接纳假体装置的形成约束结构的至少一部分的突起。例如，假体装置的约束结构可包括至少一个互锁突起，所述互锁突起从植入表面突出，并具有互锁-突出表面，所述互锁-突出表面被构造为在该互锁-突出表面与植入表面的近侧部分之间的空间中接纳骨头。
图24a是根据另一个示例的假体装置210和已被制备成包括一个或多个凹槽或沟槽214的骨头212的俯视图。假体装置210包括从假体装置210的植入表面215突出的一个或多个互锁突起216。如图24b所示，可例如通过如图24a的箭头S所指示的那样从骨头212的外侧朝向骨头212滑动假体装置210来将假体装置210的互锁突起216***到骨头212的沟槽214中，图24b是沿着图24a的线C-C的截面图。如图24a和24b的示例所示，假体装置210可被构造为包括互锁-突出表面217，互锁-突出表面217被构造为在互锁-突出表面217与植入表面的近侧部分213之间的空间219中接纳骨头。互锁-突出表面217可包括相对于植入表面的近侧部分213成锐角地在近侧部分上方延伸的基本平面的部分229。可替换地，互锁-突出表面219可包括基本弓形的部分227。
图25a是根据另一个实施例的假体装置194和已被制备成包括一个或多个凹槽或沟槽192的骨头190的俯视图。假体装置194包括从假体装置194的植入表面198突出的一个或多个互锁突起196。例如，互锁突起196可从植入表面198的底侧部分223突出。如图25b所示，可例如通过如图25a的箭头S所指示的那样从骨头190的外侧朝向骨头190滑动假体装置194来将假体装置194的互锁突起196***到骨头190的沟槽192中，图25b是沿着图25a的线A-A的截面图。因此，互锁突起196和沟槽192可相对于骨头190布置和定位假体装置194，以使得假体装置194的有害运动最小或者防止假体装置194的有害运动。互锁突起196和沟槽192可具有如图25a和25b的示例所示的楔形形状或者促进假体装置与骨头之间的互锁的其它形状。
如图25a和25b的示例所示，假体装置194可被构造为包括互锁-突出表面197，互锁-突出表面197被构造为在互锁-突出表面197与植入表面的下部199之间的空间195中接纳骨头。如图25a和25b所示，互锁-突出表面197可包括基本平面的部分，该部分在植入表面的下部199上方突出，并相对于植入表面的下部199成锐角延伸。
假体装置的植入表面中的凹槽或沟槽可被构造为接纳骨头以便以至少两个平移自由度约束假体装置的本体部分。例如，凹槽或沟槽可被构造为将假体装置约束在与图24a和25a的示例中的箭头S所指示的滑动方向垂直的方向上。
以上关于图24a、24b、25a和25b描述的凹槽或沟槽和突起可与骨粘合剂或者将假体装置固定到骨头的其它接合物质一起使用。可替换地，这些凹槽或沟槽和突起可被用于在没有骨粘合剂或其它粘结物质的情况下将假体装置约束在骨头中。
图26a显示具有多个约束结构的假体装置328(即，髋臼杯)的另一个示例，所述约束结构可以是如图26a和26b所示的多个垂直延伸的突起330。图26a和26b所示的突起可被构造为与髋骨的制备的解剖特征接合，以提供突起与制备的解剖结构之间的期望定位。
在另一个示例中，凹槽或沟槽可包括侧壁，该侧壁具有至少两个用于接合骨头以便以至少两个平移自由度约束假体装置的本体部分的部分。凹槽或沟槽可包括内表面和凹进表面，凹进表面设置在内表面与假体装置的植入表面的近侧部分之间，以形成凹进表面与内表面之间的用于接纳骨头的空间。在另一个示例中，凹进表面可包括相对于植入表面的近侧部分成钝角延伸的基本平面的部分。例如，凹进表面可被设为楔形榫头的形状。在另一个示例中，凹进表面可包括基本弓形的部分。在另一个示例中，凹槽或沟槽可包括附加凹进表面，该附加凹进表面被构造为形成该凹槽或沟槽的附加凹进表面与内表面之间的用于接纳骨头的空间。
接纳具有压缩突起的假体装置
为了提供假体装置在骨头中的增强布置和定位，假体装置可包括附连到的骨头的本体部分和被构造为将假体装置约束在骨头中的约束结构，本体部分包括被构造为在植入时面向骨头的植入表面。约束结构可包括从植入表面突出的至少一个突起。这样的突起可沿本体部分的横向从植入表面突出，并可被构造为提供假体装置与骨头之间的压缩力。这样的突起可通过使突起被压缩、骨头被压缩或者突起和骨头都被压缩来产生压缩力。
图27显示植入骨头500(诸如胫骨)中的假体装置510的示例。假体装置510包括至少一个约束结构，诸如突起512，所述约束结构从假体装置510的植入表面514突出，以与骨头500在骨头500内制备的囊袋内的表面接合，从而提供假体装置510与骨头500之间的压缩力。这样的突起512可具有如关于这里所述的示例性突起所述的不同的尺寸和形状，并可被构造为提供与骨头500的过盈配合。通过提供假体装置510与骨头500之间的压缩力，可帮助假体装置510的布置和定位，并可使假体装置510的有害运动最小或者防止假体装置510的有害运动。
在以上各个实施例中所述的突起优选是永久性的，即，在假体装置已被完全植入囊袋中之后，它们保持基本上完整无损。然而，并不要求突起是永久性的。它们相反可以是临时性的。例如，可在外科手术的特定阶段期间利用突起来定位假体装置，其后可消除(比如，压碎)假体装置。作为特定示例，突起可被用于实现假体装置的初始定位，并且当外科医生例如通过冲击力将假体装置打入到最终植入位置中时，突起可被构造为被压碎，以使假体装置可移动到该最终植入位置中。
提供用于定位假体装置的突起
根据另一个示例，骨头内制备的囊袋的底部表面可包括制备的解剖结构，假体装置被构造为与该制备的解剖结构接合，以使得假体装置被约束，以使有害运动最小。如图28a的示例所示，可在骨头250中制备囊袋252，并可在囊袋252的骨表面256上形成至少一个突起254。可通过下述方式制备突起254，即，选择性地去除和保留骨组织，以提供垂直延伸到囊袋252中的突起254。突起254可以是如图28a的示例所示的十字形形状的单个突起，或者可以是具有各种形状的一个或多个离散突起。
突起254可被用于控制假体装置***到囊袋252中的深度。例如，突起254的高度可被设计，以控制假体装置在囊袋252内的深度和/或控制假体装置与骨头250之间的用于骨粘合剂或其它接合物质的伸展间隙。因此，假体装置可坐落在或者被放置在囊袋252内的一个或多个突起254的顶部。在另外的示例中，突起254可使得从业者可在更少的时间内制备囊袋252，这是因为可以以相对高的精度制备突起254的顶部接合表面，同时可以以较低的精度制备底部表面256的其余部分，这使得囊袋252的制备可在较少的时间内完成。另外，通过提供与假体装置接合并支承假体装置的一个或多个突起254，通过在突起254的底部表面256上方支承假体装置，避免了否则将会出现在底部表面256中的任何突点以及它们对假体装置的布置和定位的影响。
图28b显示在骨头260中制备的囊袋262的另一个示例。骨头260已被选择性地制备成提供围绕囊袋262的底部表面266的***周边延伸的单个连续环形突起264。如以上关于图28a的示例所述的，这样的突起264可被用于与假体装置接合并支承假体装置。
图28c显示在骨头270中制备的囊袋272的另一个示例。骨头270已被选择性地制备成提供从囊袋272的底部表面276垂直向上延伸的多个突起274。如以上关于图28a的示例所述的，这样的突起274可与假体装置接合并支承假体装置。突起274可具有基本上平坦的、稍微倒圆的或其它形状的顶部表面278，以便利于假体装置与突起之间的接合。
图29a显示包括多个约束结构的假体装置320(即，髋臼杯)的示例。如图29a的示例所示，约束结构可以是沿着假体装置320的外表面径向延伸的多个突起322。这样的突起可被构造为提供假体装置与假体装置与其接合的骨头之间的期望位置。图29b显示包括多个水平定向的约束结构(诸如突起326)的假体装置324的示例。
根据另一个示例，制备的解剖结构可被用于帮助假体装置在植入骨头中期间的布置和/或定位。这样的制备的解剖结构可被用于帮助布置和/或定位假体装置的一个或多个表面，诸如第一基准面、第二基准面和/或第三基准面。例如，这里所述的骨制备的技术可被用于在骨盆区中提供几何地标。这样的几何地标可帮助植入假体装置。例如，制备的解剖结构可在骨盆区中提供用作参考的地标，所述参考提供在植入假体装置期间骨盆的定位信息。在另一个示例中，可执行骨头的选择性去除或不去除来提供制备的解剖结构，并且假体装置可具有与制备的解剖结构接合或紧密配合的对应的特征，诸如表面、突起或凹槽。这两种类型的制备的解剖特征可提供假体植入的更佳定位和外科医生布置假体装置的视觉验证，从而提高假体装置的植入已完全成功的信心。
代替假体装置或者除了假体装置之外，这里所述的制备的解剖结构(诸如骨突起)还可被用于布置或***械。例如，当定向和定位包括必须被准确地***到胫骨中的龙骨的胫骨基板时，诸如骨突起的制备的解剖结构可被用作视觉提示。制备的解剖结构还可与引导和/或放置假体装置的器械(诸如具有龙骨的胫骨基板)接合或紧密配合。
机器人***
这里所述的规划方法和假体装置不需要使用机器人***。例如，夹具或类似的引导器械可被用于帮助骨头的制备。然而，用于将骨头制备成接纳假体装置的机器人***对于实施规划方法和植入假体装置可能特别有益。例如，它可提高骨制备和在骨制备的期间生成的特征的准确性和精度。图30显示优选的触觉机器人***600的示例。在公布的美国专利申请公开No.2009/0000626中描述了这样的机器人***600，特此通过引用并入其全部内容。
机器人***600优选包括可控引导结构，该可控引导结构被构造为将骨头切割为用于接纳假体装置的形状。可控引导结构可包括，例如，机器臂610。机器臂610被构造为引导外科医生控制骨头的切除。如图30的示例所示，机器人***的机器臂610可被用于对包括股骨F和胫骨T的腿L操作，但是可在其它骨头和关节上使用机器人***600。
机器人***600可包括计算机620。计算机620可具有用于存储代表假体装置的数据的计算机可读介质。计算机620还可形成用于控制引导结构(比如，机器臂610)的控制***的至少一部分。
控制***优选地被构造为定义至少一个切骨图案，所述切骨图案用于(i)去除足以容纳假体装置的本体部分的第一区域中的第一部分骨头和(ii)去除和保留被构造为与约束结构相互作用的第二区域中的第二部分骨头中的至少一个。控制***可被构造为定义以上结合规划方法所述的各种切骨图案。例如，控制***可包括规划软件和关于假体装置的几何形状、所使用的外科手术器械和/或正被制备的解剖结构的信息，从而由于机器人***的准确性和精度而提供更大的外科手术信心。软件可使得可操纵特征规划，所述特征规划可包括关于假体装置和正被制备的解剖结构中的至少一个的位置、方位、尺寸和/或形状的信息，以使得特征规划可针对患者个性化，但是可顺应所使用的器械和假体装置及其特征，所述特征包括假体装置的任何紧密配合和约束的特征。
机器人***600还可包括显示器630，显示器630由控制***控制，以在显示器上显示代表至少一个切骨图案的信息。
创伤
根据另一个示例，可为经历创伤(诸如骨折)的骨头提供这里所述的示例的特征。图31a显示骨头340，骨头340经受创伤(诸如一次或多次骨折)，从而使得骨头340折断为多个块342。例如当骨折在股骨中段发生时，这样的骨折可能需要外科手术，包括复位和固定。这样的外科手术需要骨块342的适当对齐和定向。
如图31a的示例所示，骨块342可被制备成包括每个骨块342上的用以提供紧密配合的对应结构的制备的解剖结构344，诸如凹槽或沟槽或突起。例如，第一骨块可设有凹槽或沟槽，而与第一骨块紧密配合的第二骨块可设有与第一骨块的凹槽或沟槽接合或紧密配合的突起。如图31b的示例所示，这样的对应的骨块可设有一对对应结构或者多个对应结构，图31b显示沿着骨折线346接合的对应骨块的放大部分。这样的结构引导骨块的接合，并帮助骨块相对于彼此的布置和定位。另外，制备的解剖结构344可仅用作帮助骨块的对齐和定位的提示，而不充当接合结构。图31c显示可被用于制备的解剖结构344或者用于这里所述的其它解剖结构的各种示例性几何形状。
图32a显示由于创伤而从骨头折断的骨块350的另一个示例。在该示例中，骨块350已被制备成包括与硬件组件接合的制备的解剖结构352，所述硬件组件帮助接合骨块和愈合骨块之间的折断。这样的制备的解剖结构可以是例如如图32a的示例所示的凹槽或沟槽或者从骨块350的通过骨块350的表面的选择性制备而制备的表面延伸的突起。如图32b的示例所示，制备的解剖结构352可被构造为与硬件组件(诸如骨折板354)的约束结构接合。例如，骨折板354可包括可***到设在骨头350中的凹槽352中的突起356，从而引导骨折板354相对于骨块350的***和对齐。
图33显示已被折断为多个骨块B的骨头360的另一个示例。然而，由于骨块的外科手术制备，一个块B可能不适合于重新接合，或者要不然可能在骨块B的组装中产生空隙。附加块HB(诸如收集的骨块或生物相容的材料块)可被用于替换缺失的块或空隙并促进创伤的愈合。骨块B和附加块HB可包括关于图31a-32b的示例所述的用以帮助骨块B和附加块HB的布置和定位的制备的解剖结构和约束结构。
总结
这里所述的假体装置、***和方法可用在各种骨头、关节和外科手术技术中。例如，这里所述的假体装置、***和方法可用在全部或部分膝部手术、髋部手术或肩部手术中。另外，这里所述的假体装置、***和方法可用在脊柱手术、踝部手术、肘部手术、腰部手术、手部手术、足部手术、牙齿手术(诸如上颌骨和下颌骨手术)和外伤手术中。
这里所述的假体装置可用粘合剂或者诸如羟基磷灰石(HA)的其它物质(这里共称为粘接剂)固定到骨头。在另一个示例中，这里所述的假体装置可通过不需要粘合剂或粘结物质的机械连接或互锁装置固定到骨头。例如，假体装置可包括具有与骨头的表面机械接合的微观纹理的多孔表面。以上关于髋部假体装置所述的特征和示例还可应用于肩部假体装置，这是因为这些假体装置和骨头具有相似性。
这里所述的假体装置可由诸如聚合物材料的任何合适的材料制成。聚合物可以是例如超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。
通过考虑本说明书和实施这里所公开的发明，本发明的其它实施例对于本领域技术人员将是清楚的。意图是本说明书和示例仅被认为是示例性的。

Claims (6)

1.一种用于将骨头制备成接纳假体装置的机器人***，所述机器人***包括：
可控引导结构，所述可控引导结构被构造为引导将骨头切割为用于接纳假体装置的形状；
计算机可读介质，所述计算机可读介质用于存储代表假体装置的数据，其中，所述假体装置包括本体部分和提供约束结构的至少一个特征，所述本体部分具有被构造为在植入时面向骨头的植入表面，所述约束结构会将假体装置约束在骨头中；和
控制***，所述控制***用于控制所述引导结构，其中，所述控制***被构造为定义至少一个切骨图案，所述切骨图案用于：(i)去除足以容纳本体部分的第一区域中的第一部分骨头；和(ii)保留第二区域中的第二部分骨头以提供被构造为与植入表面接合并且与所述约束结构相互作用的至少一个突起。
2.根据权利要求1所述的机器人***，其中，所述至少一个突起被构造为与植入表面接合以提供突起与植入表面之间的压缩力并约束假体装置。
3.根据权利要求2所述的机器人***，其中，所述至少一个突起是多个突起，所述多个突起被构造为与植入表面接合以提供突起与植入表面之间的压缩力并约束假体装置。
4.根据权利要求1所述的机器人***，其中，所述至少一个突起被构造为***到假体装置中形成所述约束结构的至少一部分的凹槽中。
5.根据权利要求1所述的机器人***，其中，所述至少一个切骨图案进一步被用于去除第二部分骨头的一部分，从而提供凹槽，所述凹槽被构造为从假体装置接纳形成所述约束结构的至少一部分的突起。
6.根据权利要求1所述的机器人***，还包括显示器，其中，所述控制***在所述显示器上显示代表所述至少一个切骨图案的信息。
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