CN104507403B - 得自扫描的植入物数据的外科手术引导架 - Google Patents
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Abstract
一种制造患者专用外科手术引导架的方法包括:获得固定构件的虚拟模型,和虚拟地设计引导架,所述引导架限定至少一个孔,所述孔对应于所述固定构件的虚拟模型的孔。
Description
交叉引用
本申请要求2012年5月11日提交的美国临时专利申请系列号61/645,890、2012年5月3日提交的美国临时专利申请系列号61/642,063、以及2012年9月12日提交的美国临时专利申请系列号61/699,938的权益,其全部公开内容据此以引用方式并入本专利申请中以用于所有目的。
技术领域
本公开内容一般涉及用于制造外科手术引导架的设备和方法,且更具体地,涉及用于制造患者专用切除引导架的设备和方法。
背景技术
许多外科手术需要准确地切割骨。例如,在下颌骨重构外科手术中,可以将下颌骨的缺陷部分或感染部分从患者除去并用骨移植物替换。在某些情况下,执行下颌骨重构外科手术的外科医生通常在下颌骨上做出几个切口,以适当地装配骨移植物。为了做出准确的切割,外科医生可以使用切除引导架以引导切除工具向骨运动。也可以使用切除引导架从患者的其它解剖学部位切割骨部分,以便获取骨移植物。
如以上所讨论的,通常使用切除引导架在患者的解剖结构上做出准确的切割。尽管在多年来已经开发了许多切除引导架,仍然需要生产这样的切除引导架:其为特定患者特别地设计,以便增强切割准确度。
发明内容
本公开内容涉及制造患者专用外科手术引导架的方法,所述外科手术引导架被配置成引导工具向组织体运动。在一个实施例中,所述方法包括下述步骤:(1)获得固定构件的虚拟三维模型,得到的所述固定构件的虚拟三维模型具有计划的手术后形状且限定至少一个孔,所述孔被配置成接收紧固件;(2)处理所述固定构件的虚拟三维模型,以便将所述固定构件的虚拟三维模型联接至所述组织体的第一虚拟三维模型,所述组织体的第一虚拟三维模型限定第一区域,使得所述至少一个孔的中心轴线与所述第一区域的第一目标位置基本上对齐;(3)建立引导架的虚拟三维模型,所述虚拟三维模型限定至少一个孔;和(4)处理所述引导架的虚拟三维模型,以便将所述引导架的虚拟三维模型联接至所述组织体的第二虚拟三维模型,所述第二虚拟三维模型具有与所述第一区域基本上相同的第二区域,使得所述至少一个孔的中心轴线与所述组织体的第二虚拟三维模型的第二目标位置基本上对齐,其中就所述组织体的相应第一虚拟三维模型和第二虚拟三维模型而言,所述第二目标位置与所述第一目标位置相同地定位。
在一个实施例中,所述方法包括下述步骤:(1)处理固定构件的虚拟三维模型,以便将所述固定构件的虚拟三维模型联接至所述组织体的第一虚拟三维模型,所述组织体的第一虚拟三维模型限定第一区域,使得所述至少一个孔的中心轴线与所述第一区域的第一目标位置基本上对齐;(2)建立引导架的虚拟三维模型,所述虚拟三维模型限定至少一个孔;和(3)处理所述引导架的虚拟三维模型,以便将所述引导架的虚拟三维模型联接至所述组织体的第二虚拟三维模型,所述第二虚拟三维模型具有与所述第一区域基本上相同的第二区域,使得所述至少一个孔的中心轴线与所述组织体的第二虚拟三维模型的第二目标位置基本上对齐,其中就所述组织体的相应第一虚拟三维模型和第二虚拟三维模型而言,所述第二目标位置与所述第一目标位置相同地定位。
在一个实施例中,所述方法包括下述步骤:(1)获得所述组织体的虚拟三维模型;(2)在所述组织体的虚拟三维模型上识别第一区域和第二区域;(3)获得固定构件的虚拟三维模型,得到的所述固定构件的虚拟三维模型具有计划的手术后形状且限定至少一个第一孔,所述孔被配置成接收紧固件;(4)处理所述固定构件的虚拟三维模型,以便将所述固定构件的虚拟三维模型联接至所述组织体的虚拟三维模型,使得所述至少一个第一孔的中心轴线与所述第二区域的第一目标位置基本上对齐;(5)建立切除引导架的虚拟三维模型,其限定至少一对切割引导架和至少一个第二孔;和(6)处理所述切除引导架的虚拟三维模型,以便将所述切除引导架的虚拟三维模型联接至移植物部分的虚拟三维模型,所述移植物部分设置在所述切割引导架之间,所述移植物部分的尺寸适配在所述第二区域中,使得所述至少一个第二孔的中心轴线与所述移植物部分的三维模型的第二目标位置基本上对齐,其中当将所述移植物部分定位于所述第二区域中时,所述第二目标位置与所述第一目标位置基本上一致。
附图说明
当结合附带的附图阅读时,将更好地理解前述发明内容以及本申请的优选实施例的下述详细描述。为了例证本申请的外科器械和方法的目的,在附图中显示了优选的实施例。但是,应当理解,本申请不限于公开的具体实施例和方法,并且为该目的参考权利要求。在附图中:
图1A是联接到患者的组织体的切除引导架的前立视图;
图1B是图1A所示的切除引导架的侧立视图;
图1C是在已经从患者除去组织部分以后,图1A所示的组织体的前立视图;
图1D是移植物源的虚拟三维模型的侧立视图;
图1E是联接到移植物源的另一个切除引导架的侧立视图;
图1F是图1A所示的联接到患者的组织体的固定构件的透视图;
图2的简图示出了根据本公开内容的一个实施例,制备图1A、1B和1E所示的切除引导架中的任一个的方法;
图3A示出了根据本公开内容的一个实施例,处于外科手术前状态的组织体的物理模型和施加于所述物理模型的固定构件;
图3B示出了图3B所示的物理模型和固定构件的虚拟三维模型;
图3C示出了以手术中或手术后构型施加于组织体的切除引导架固定构件的虚拟三维模型;
图3D示出了根据本公开内容的一个实施例,切除引导架和组织体的虚拟三维模型;
图4A是图1F所示的固定构件的前立视图;
图4B是根据本公开内容的一个实施例,图4A所示的固定构件和标记物的顶视图;
图5A和5B分别示出了施加于组织体的固定构件的虚拟三维模型和施加于移植物源的切除引导架的虚拟三维模型,以便说明了所述切除引导架的虚拟三维模型如何包括与所述固定构件的虚拟三维模型对应的元件;
图6的程序框图描述了根据本公开内容的一个实施例制备切除引导架的方法;
图7的程序框图描述了根据本公开内容的另一个实施例制备切除引导架的方法;并且
图8的程序框图描述了根据本公开内容的另一个实施例制备切除引导架的方法。
具体实施方式
某些术语仅仅为了方便而用在下述描述中,并且不是限制性的。词语“右”、“左”、“下”和“上”表示在参考的附图中的方向。词语“近侧”和“远侧”分别表示朝向和远离使用外科手术装置的外科医生的方向。词语“前”、“后”、“上”、“下”和有关的词语和/或短语表示在参考的人体中的优选位置和定向,且无意成为限制性的。所述术语包括上面列出的词语、它们的衍生词和类似外来词。
参考图1A-1C,外科手术***8可以包括一个或多个切除引导架100和200,所述切除引导架100和200可以联接到组织体10以向组织体10引导一个或多个工具101,以便使组织体10准备用于接收移植物。例如,切除引导架100和200可以引导工具101,所述工具101切割组织体10从而在组织体10中产生空隙14(图1C)。组织体10可以限定隔开的第一组织部分12a和第二组织部分12b。第一组织部分12a和第二组织部分12b可以是组织体的任何特定部分或区段,并且在本文中用于表示限定空隙14的组织部分。此外,切除引导架100和200可以用于引导钻头,所述钻头在组织体10中形成锚定位置22(图1B),例如,钻孔或孔。如下面详述的,使用锚定位置来允许锚或螺杆将骨固定构件(诸如板)联接至组织体10。应当理解,切割工具101可以是锯、刀片、钻头或能够切割或以其它方式准备组织的任意其它工具。本文中使用的组织体10可以包括患者的骨,诸如下颌骨12,且可以包括第一组织部分12a和第二组织部分12b。组织体10还可以包括解剖组织、合成组织或二者。尽管附图示出了下颌骨12,组织体10可以是患者的解剖结构的其它部分,诸如上颌骨。
参考图1A,切除引导架100被配置成联接到组织体10,且可以包括切除引导架主体102,所述切除引导架主体102被配置成邻接组织体10的至少一部分,例如,组织部分12a。切除引导架主体102可以限定内表面(未显示),该内表面的轮廓设置成匹配组织体10的特定外表面的轮廓,使得切除引导架100仅可以适配在组织体10的该特定外表面上面。切除引导架100可以限定一个或多个狭槽104,所述狭槽104的构造和尺寸适合在其中接收切割工具101。狭槽104可以穿过切除引导架主体102延伸,且可以沿着第一切除轴线108是伸长的。当将切除引导架100联接到组织体10时,通过将切割工具101穿过狭槽104***,可以切割组织体10。具体地,狭槽104引导切割工具101沿着第一切除轴线108向组织体10运动。
除了狭槽104以外,切除引导架100还可以包含一个或多个钻孔106,所述钻孔106穿过切除引导架主体102延伸。每个钻孔106的构造和大小适合接收钻头或任意其它能够在组织体10中和/或贯穿组织体10产生孔的合适工具。钻孔106可以沿着锚定位轴线20是伸长的。锚定位轴线20因而穿过钻孔106延伸,然后与锚定位置22(例如,孔或钻孔)对齐,所述锚定位置22由穿过钻孔106***的钻头在组织体中形成。锚定位置22的构造和大小适合接收锚或紧固件。
切除引导架100还可以限定一个或多个紧固件孔107,所述紧固件孔107的构造和尺寸适合在其中接收紧固件,诸如销、丝或螺杆。每个紧固件孔107穿过切除引导架主体102延伸,并且被配置成引导所述紧固件在切除引导架主体102中的运动,以便将切除引导架100暂时联接至组织体10。
当切除引导架100联接到组织体10时,切割工具101可以穿过狭槽104***并进入组织体10中,以在期望的解剖学位置在组织体10上做出切口。此外,可以将钻头穿过钻孔106***,以在组织体10中形成锚定位置。然后可以将穿过紧固件孔107***的紧固件从组织体10和切除引导架主体102取出,以使切除引导架100从组织体10脱离。尽管本公开内容主要涉及切除引导架,本文描述的任意切除引导架可以可替换地是定位引导架、钻子引导架或限定至少一个孔的任意其它引导架,所述孔被配置成接收切割工具诸如钻头。
参考图1B,切除引导架200被配置成联接到组织体10,以引导一个或多个工具101向组织体10运动,以便准备组织体10。与切除引导架100类似地构造切除引导架200,但是,切除引导架200可以在与切除引导架100隔开的位置处联接到组织体10。切除引导架100和200可以用于引导工具101以从组织体10切除组织,以便产生空隙14(图1C)。切除引导架200可以包含切除引导架主体202,所述切除引导架主体202被配置成邻接组织体10的至少一部分,例如,组织部分12b。切除引导架主体202可以限定内表面,该内表面的轮廓设置成匹配组织体10的特定外表面的轮廓,使得切除引导架200仅可以适配在组织体10的该特定外表面上面。切除引导架200可以限定一个或多个狭槽204,所述狭槽204被配置成接收切割工具101。在描绘的实施例中,切除引导架200可以限定第一狭槽204和第二狭槽205。第一狭槽204和第二狭槽205中的每一个穿过切除引导架主体202延伸,并且每个可以被配置成接收切割工具101。第一狭槽204可以沿着第一切除轴线208是伸长的,使得第一狭槽204可以引导切割工具101沿着第一切除轴线208向组织体10中的运动。第二狭槽205可以沿着第二切除轴线209是伸长的,使得第二狭槽205可以引导切割工具101向组织体10中的运动。第一切除轴线208可以相对于第二切除轴线209以倾斜角度定向。在运行中,切割工具101可以穿过狭槽204和205***并进入组织体10中以切割组织体10。
除了第一狭槽204和第二狭槽205以外,切除引导架200可以限定一个或多个钻孔206,所述钻孔206穿过切除引导架主体202延伸。每个钻孔206的构造和大小适合接收钻头或任意其它能够在组织体10中和/或贯穿组织体10产生孔的合适工具。钻孔206可以沿着锚定位轴线24是伸长的。锚定位轴线24因而穿过钻孔106延伸以与锚定位置22(例如,孔或钻孔)对齐,所述锚定位置22由穿过钻孔206***的钻头在组织体中形成。锚定位置22的构造和大小适合接收锚或紧固件。
切除引导架200还可以限定一个或多个穿过切除引导架主体202延伸的紧固件孔207,所述紧固件孔207的构造和尺寸适合接收紧固件(诸如销、丝或螺杆),所述紧固件用于将切除引导架200暂时联接至组织体10。将切除引导架200联接到组织体10以后,切割工具101可以穿过狭槽204***并进入组织体10中,以在期望的解剖学位置在组织体10上做出切口。此外,切割工具101可以穿过狭槽205***并进入组织体10中,以在期望的解剖学位置在组织体10上做出切口。可以将钻头穿过钻子引导架孔206***,以在组织体10中形成锚定位置22。当已经沿着切除轴线108、208和209在组织体10上做出切口时,可以从患者取出组织体10的一部分。可以将穿过紧固件孔207***的紧固件从组织体10取出,以使切除引导架200从组织体10脱离。
参考图1C,如以上所讨论的,可以沿着切除轴线108、208和209在组织体10上做出切口,以允许从组织体10除去组织部分,由此在组织体10中限定空隙14。空隙14在组织部分12a和12b的切割的暴露表面之间延伸。除去的组织部分可以是受损的或患病的组织。可以用移植物填充组织体10的空隙14,并且所述移植物用骨固定元件或板联接到组织部分12a和12b,如在下面详细讨论的。
参考图1D-E,如以上所讨论的,可以用移植物诸如移植物320替代除去的组织部分(图1F)。所述移植物可以获取自任意合适的移植物源300,诸如血管化的骨移植物源。此外,所述移植物可以是自体移植物。合适的移植物源的例子包括、但不限于:肩胛骨、髋、肋骨、前臂以及其它。移植物源300还可以是腓骨302。不论选择的移植物源的种类,可以在适当的位置和定向切割移植物源300,以获得适当地适配在空隙14(图1C)中的移植物,所述空隙14由组织部分12a和12b的切割的暴露表面限定。为了限定期望的移植物的尺寸和形状,可以获得移植物源300的虚拟三维模型301,以确定要做出的切口的适当位置和定向,以便从移植物源300获取移植物。通过使用任意合适的技术(诸如x-射线计算机体层摄影术(CT))或任意合适的绘图技术(例如,激光、光学、CT、磁共振成像(MRI)和坐标测量仪)扫描移植物源300,可以获得移植物源300的虚拟三维模型301。在一个实施例中,成像仪(诸如CT扫描机)可以用于扫描移植物源300。成像仪可以包含计算机(诸如计算机530)或与计算机电子通讯,所述计算机包含与处理器电子通讯的计算机存储器。计算机530可以是任意计算装置,且可以包括智能电话、图形输入板或任意其它计算机。通过扫描移植物源300得到的数据可以传送至计算机存储器或者存储在计算机存储器中。可以经由处理器并根据在计算机530上运行的软件指令处理扫描的数据,以建立移植物源300的虚拟三维模型301。可替换地,可以将扫描的数据无线地或经由电子通讯网络上的硬连线连接下载或传送至在远离成像仪的位置的不同计算装置,以便建立移植物源300的虚拟三维模型301。
当已经获得移植物源300的虚拟三维模型301时,可以计划外科手术。可以使用任意合适的软件程序来计划外科手术,所述软件程序被配置成处理、编辑和操作代表扫描的移植物源的图像的数据,例如,扫描的图像数据。所述软件运行在网络化的计算体系结构上,所述计算体系结构包括主机和客户计算装置。此外,所述软件可以是基于网络的应用程序,其被配置成基于来自图形用户接口的输入来处理指令,所述图形用户接口运行在计算机(例如,计算机530)上。在一个实施例中,一种被配置成处理、操作和/或编辑图像或图像数据的合适软件程序由Synthes以商标PROPLAN 销售或许可。PROPLAN 可以用于处理和操作虚拟三维模型301。
替代除去的组织部分的移植物320的构造和大小应当适合于适当地适配在空隙14(图1C)中。例如,可以从移植物源300获取多个移植物部分304、306和308,然后互连以形成完整移植物用于***空隙14中。这样,可以限定切除轴线从而形成多个移植物部分305、306和308。使用移植物源300的虚拟三维模型301,可以经由运行软件的计算机计划切除,所述软件被配置成处理、操作和编辑图像,诸如上述的扫描的图像数据。用户可以向移植物源300的虚拟三维模型301输入指令,所述指令造成处理器执行期望的编辑或操作。用户可以确定要在移植物源300上做出的切除的位置和定向,以获得移植物部分304、306和308,它们可以在以后互连以形成移植物320。为了获取移植物部分304、306和308,用户可以确定必须沿着切除轴线310、312、314、316和318做出的切口。应当理解,患者解剖结构以及除去的组织部分的形状和大小,可以沿着其它切除轴线做出切除以形成适当大小的移植物部分。
继续参考图1D-E,在计算机中使用虚拟三维模型301计划要在移植物源300上做出的期望切除以后,可以将切除引导架400(其根据计划的外科手术构造并使用如下所述的快速生产技术制造)放在移植物源300上,以引导切割工具101向移植物源300中的运动。切除引导架400可以包含切除引导架主体402,所述切除引导架主体402被配置成且能够邻接移植物源300的至少一部分。所述切除引导架主体402可以限定内表面,该内表面可的轮廓设置成匹配移植物源300的特定外表面,使得切除引导架400仅可以适配在移植物源300的该特定外表面上面。
切除引导架400限定多个狭槽,所述狭槽各自被配置成接收切割工具101以引导切割工具101向移植物源300运动。在描绘的实施例中,切除引导架400可以限定彼此隔开的第一狭槽410、第二狭槽412、第三狭槽416和第四狭槽418。每个狭槽410、412、416和418穿过切除引导架主体402延伸。可以构造切除引导架400,使得当将切除引导架400放在移植物源300上面时,狭槽410、412、416和418与预定的切除轴线310、312、314、316和318基本上对齐。例如,当将切除引导架400放在移植物源300上面时,第一狭槽410可以与第一切除轴线310基本上对齐。当将切除引导架400放在移植物源300上面时,第二狭槽412可以与第二切除轴线312基本上对齐。当将切除引导架400放在移植物源300上面时,第三狭槽414可以与第三切除轴线314基本上对齐。当将切除引导架400放在移植物源300上面时,第四狭槽416可以与第四切除轴线316基本上对齐。当将切除引导架400放在移植物源300上面时,第五狭槽418可以与第五切除轴线318基本上对齐。
除了狭槽以外,切除引导架400还可以限定一个或多个钻孔406,所述钻孔406的构造和尺寸适合接收至少一个钻头或能够在移植物源300中制作锚定位置303(诸如孔或钻孔)的任意其它设备。在运行中,所述钻头可以穿过一些或全部钻孔406***,以在移植物源300中制成孔。在移植物源300中形成的锚定位置的构造和尺寸适合接收锚,诸如螺杆、铆钉、钉子或合适的骨固定装置。锚定位置303可以对应于在固定构件(诸如板)中形成的开口,使得所述锚可以穿过固定构件开口***移植物源300中的相应锚定位置303中,如下面所讨论的。
切除引导架400还可以限定一个或多个紧固件孔407,所述紧固件孔407的构造和尺寸适合接收紧固件,诸如销、丝或螺杆。所述紧固件可以穿过紧固件孔407***并进入移植物源300中,以将切除引导架400暂时联接至移植物源300。通过穿过紧固件孔407***紧固件,可以将切除引导架400联接到移植物源300。然后,可以将切割工具101相继地穿过狭槽410、412、416和418***,并推进到移植物源300中,以便切割和获取移植物部分304、306和308。可以将钻头***钻孔406中以在移植物源部分304、306和308中形成锚定位置303(未显示)。然后可以通过从紧固件孔407和移植物源300除去紧固件而使切除引导架400与移植物源300脱离。
参考图1F,然后可以将移植物部分304、306和308放置在空隙14(图1C)中,以便替代从组织体10除去的组织部分。然后可以将移植物部分304、306和308彼此联接以形成移植物320。可以使用任意合适的固定构件322(诸如固定板324)和多个锚(诸如螺杆)将移植物部分304、306和308联接到一起以形成移植物320。移植物320可以是骨移植物,且可以使用固定构件322(诸如固定板324)连接至组织体10。
在一个实施例中,可以将固定构件322构造为骨固定植入物。固定构件322可以是弯曲的,使得它的轮廓匹配组织体10和互连的移植物部分304、306和308的轮廓。例如,固定构件322可以沿着组织部分12a、移植物320和组织部分12b是相反的。此外,固定构件322限定一个或多个孔326,所述孔326被配置成接收上面讨论的锚。孔326可以是螺纹孔或部分地带螺纹的,取决于选择的锚类型。当将固定构件322放在组织体10以及移植物部分304、306和308上时,可以将一个或多个锚穿过至少一个紧固件孔326***并进入组织体10中的锚定位置22或在移植物320中形成的锚定位置303,以便将移植物部分304、306和308彼此联接和将移植物320联接至组织体10。固定构件322可以由多种生物相容的材料(诸如钴铬钼(CoCrMo)、钛和钛合金、不锈钢、陶瓷制品或聚合物诸如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK))和可生物吸收的材料形成。可以将涂层添加或施用于骨固定植入物410以改善物理或化学性能或提供药物。涂层的例子包括等离子喷涂的钛涂层或羟磷灰石。根据一个替代实施例,固定构件322可以是患者专用骨固定板。
参考图2和3A-3D、5A和5B,制备患者专用外科手术切除引导架的方法,例如,上面公开内容描述的切除引导架100、200和/或400中的任一种或任意其它合适的切除引导架。所述方法可以包括在图2中示意地描绘为步骤A、B、C、D、E和F的全部或一些步骤,其中的一些使用一个或多个计算装置或运行合适软件的计算机530实现,所述软件用于操作或编辑图像和/或三维模型。根据图2所示的实施例,制备患者专用外科手术引导架的方法可以包括:在步骤A中,获得组织体和固定构件(例如,固定构件322)的物理模型。步骤B可以包括:使用扫描和/或绘图机器508,扫描组织体和固定构件的物理模型。步骤C可以包括:在计算机530上建立物理模型和固定构件的虚拟三维模型。步骤D可以包括:以手术中或手术后构型建立施加于组织体的固定构件的虚拟三维模型。手术中或手术后构型是指,当已经用移植物固定构件外科手术地重构组织体10时,组织体和固定构件的期望的或预期的形状。步骤E可以包括:基于组织体和固定构件的手术中或手术后虚拟三维模型,建立切除引导架的虚拟三维模型。步骤F可以包括:基于切除引导架的虚拟三维模型,制作外科手术切除引导架。
参考图2和3B,在步骤A中,用户获得组织体10的物理模型500。组织体10可以是天然组织体或重构组织体。通过使用任意合适的技术扫描组织体10,然后基于扫描的数据形成三维模型,可以建立组织体10的物理模型500。例如,通过使用任意合适的技术(诸如CT扫描机、激光扫描机、光学扫描机、MRI机器和坐标测量仪)扫描组织体10,可以获得组织体10的虚拟三维模型510。在一个实施例中,扫描机可以用于扫描组织体10,以便获得组织体10的扫描数据。然后将扫描的数据下载或传送至与扫描机电连通的计算机。例如,可以将扫描的数据无线地或经由硬连接通过LAN、WAN或任何合适的通信网络传送至计算机。在计算机中,使用运行合适软件的计算机建立组织体10的虚拟三维模型510,所述软件能够处理和编辑或操作图像和/或图像数据。组织体10的虚拟三维模型510是处于其外科手术前状态的组织体10的图示。如下面进一步详述的,根据外科手术计划可以操作组织体10的虚拟三维模型510,以便获得处于其手术中或手术后构型的组织体10的虚拟三维模型520(图3C)。换而言之,可以操作虚拟三维模型510,使得模型描绘当切除的组织已经被移植物320替代时组织体10的期望的或预期的形状和构型。将组织体10的虚拟三维模型520经由通信网络下载或传送至一个或多个制造机器。然后,使用组织体10的虚拟三维模型520,制造机器可以建立处于其手术中或手术后状态的组织体10的物理模型500(图3A)。例如,使用组织体10的虚拟三维模型,快速成型装置或方法可以用于建立组织体10的物理模型500。在快速成型制造方法中,将虚拟设计(诸如计算机辅助的设计模型)转化成物理模型。快速成型装置和方法的例子包括、但不限于:选择性激光烧结(SLS)、熔化沉积模造(FDM)、立体平版印刷术(SLA)和3D打印。计算机数字控制(CNC)机器也可以用于建立处于其外科手术前或手术后状态的组织体10的物理模型500。
用户获得组织体10的物理模型500以后,可以将固定构件322(诸如固定板324)或任意其它骨固定植入物联接到物理模型500。在描绘的实施例中,固定板324可以是弯曲的以符合物理模型500的形状。也就是说,可以根据计划的手术后形状使固定构件322(诸如固定板324)成形。可以将固定板324在物理模型500上的相同位置和以相同定向联接到物理模型500,正如将它放在组织体10上一样。可以将一个或多个标记物502至少部分地***固定构件322的至少一个孔326中,以标记该紧固件孔326的位置和角度。每个标记物502可以包括手柄504和从所述手柄504伸出的杆506。杆506的至少一部分的构造和大小适合被孔326之一接收。所述杆可以限定长度,且在某些实施例中,一些标记物502可以具有这样的杆506:其长度比其它杆更短。具有较短长度杆506的标记物502可以定位在具有较长杆506的标记物502之间,以适应紧固件孔326中的最大数目的标记物502。
参考图4A和4B,固定构件322可以包括固定构件主体321。固定构件主体321沿着纵向方向L在第一末端321a和与所述第一末端321a相对的第二末端321b之间延伸。固体主体321沿着在纵向方向L横向的横向方向T限定外表面323和所述与外表面323隔开的内表面325。内表面325被配置成这样的轮廓以符合移植物源或组织体10的表面。固定构件322具有被定义为外表面323和内表面325之间的距离的厚度。固定构件主体321限定多个孔326,所述孔326沿着中央孔轴线X穿过固定构件主体321延伸。所述孔326沿着纵向方向L彼此隔开。每个孔326的构造和大小适合在其中接收至少一个锚。所述孔326可以是带螺纹的或部分地带螺纹的。孔326可以以任意合适的方式或定向构造,以在其中接收锚。中央孔轴线X因而可以相对于方向T成角。在一个实施例中,一些或全部孔326的中央轴线X可以相对于方向T成角地偏离。固定构件322被配置成弯曲的,以符合组织体10的一部分或组织体的物理模型500的一部分的形状,如在图3A的步骤A中所示。在弯曲固定构件322之前,可以将小螺杆***物(未显示)放在孔326中以在弯曲过程中帮助维持孔326的形状。此外,固定构件322在孔326所位于的位置通常不是弯曲的或变形的,以避免或至少显著减少在弯曲过程中孔326的形状的变化。
标记物502可以用于在固定构件322的虚拟三维模型中准确地建立孔326。如上面在步骤A中讨论的,在已经将固定构件322弯曲以符合物理模型500的至少一部分的形状并联接到物理模型500以后,可以将标记物502穿过孔326***。可以将标记物502的一部分(诸如杆506的一部分)***孔326之一中,使得杆506沿着相应中央孔轴线X延伸。因此,当将杆506的至少一部分***该特定孔326中时,杆506可以沿着孔326之一的中央孔轴线X是伸长的。因此,可以将标记物502***一个或多个孔326中,以识别相应孔326的角度。
参考图2,在步骤B中,使用如上所述的任意合适的扫描或成像技术,可以扫描物理模型500、固定构件322和标记物502,以获得物理模型500、固定构件322和标记物502的扫描的图像数据。例如,扫描机可以用于扫描物理模型500、固定构件322和标记物502,并且可以经由计算机530使用扫描的图像数据,以建立物理模型500、固定构件322和标记物502的虚拟三维模型512。根据一个替代实施例,仅扫描物理模型500和固定构件322,并建立物理模型500和固定构件322的虚拟三维模型,以便不扫描标记物502。在另一个实施例中,仅扫描固定构件322,其已经根据计划的手术中或手术后构型成形。具体地,固定构件322可以弯曲成其计划的手术中或手术后形状,然后扫描以获得扫描的图像数据。
参考图2和3B,在步骤C中,用扫描机获得联接到物理模型500的固定构件322的三维图像以后,将扫描的图像数据加载到计算机530上,以建立物理模型500、固定构件322和标记物502的虚拟三维模型512。可替换地,可以用计算机530建立至少固定构件322的虚拟三维模型,无需固定构件322的物理模型500的扫描图像数据。计算机530可以包括处理器和非暂时计算机可读存储介质,所述存储介质被配置成存储数据(诸如扫描的图像数据)和合适的软件。计算机530可以是本地的(例如,在与扫描机相同的一般区域)或远程的,并将扫描的图像数据经由通信网络传送至计算机530。因而,获得的或存储的扫描图像数据可以由用户经由运行在计算机上的软件来操作,所述计算机是在扫描机和/或外科手术位置当地,或在扫描机和/或外科手术位置远处。例如,将要执行外科手术的外科医生可以远程操作扫描的图像数据。虚拟三维模型512通常由不同格式的数据组成。例如,三维模型512可以含有标准镶嵌语言(Standard Tessellation Language,STL)格式的数据。不论数据格式,虚拟三维模型512包括这样的数据:其反映并描绘至少物理模型500和联接到所述物理模型500的固定构件322的形状、轮廓和大小。
继续参考图2和3B,在步骤C中,虚拟三维模型512可以包括代表固定构件322中的标记物502位置的数据,以便增强固定构件322的孔326的定向的准确度。由于标记物502的可视表现,用户可以更好地确定固定构件322的孔326的定向。如上面关于图4A和4B讨论的,标记物502可以帮助确定孔326相对于固定构件322的横向方向T的角度。使用步骤B中的扫描过程,可以获得每个孔326的相对末端327的位置。但是,通过步骤B中描述的扫描过程,可能不一定会获得每个孔326从第一孔末端327至第二孔末端329的路径。因此,可以操作虚拟三维模型512,以虚拟地建立固定构件322的每个孔326虚拟模型。为此目的,可以在虚拟模型中开发中央孔轴线X,以便穿过第一孔末端327的中心和第二孔末端329的中心延伸。然后建立孔326,使得它具有沿着以前绘制的该特定孔326的中心轴线X’的路径。该过程不需要使用标记物502。可替换地,标记物502的可视表现可以用于获得孔326的更准确路径。为此目的,从第二孔末端329至附接到手柄504的杆506的末端507,绘制中心轴线X’。然后,在虚拟三维模型512中建立遵循中心轴线X的孔326。可以为每个孔326重复该过程。
在步骤C中,虚拟三维模型512可以包括每个部件的模型。也就是说,虚拟三维模型512可以包括物理模型500的虚拟三维模型514、固定构件322(诸如固定板324)的虚拟三维模型516和标记物502的虚拟三维模型518。用户使用本领域中的典型常规软件,可以操作虚拟三维模型512(或本文描述的任意虚拟模型)。例如,由Synthes以商标PROPLAN 销售的、被配置成处理和编辑图像的软件程序可以用于处理和操作从扫描机508获得的虚拟模型。该软件允许用户分析组织体10和外科手术前计划的患者外科手术,包括切除引导架(诸如下面讨论的切除引导架600)的形状和设计。
参考图2和3C,在步骤D中,根据计划的外科手术,可以将组织体10的虚拟三维模型520操作成手术中或手术后形状和构型。具体地,可以将固定构件322的虚拟三维模型516输入以前获得的组织体10的三维模型520中,并使用计算机操作以建立处于手术中或手术后形状和构型的组织体10的虚拟三维模型520。换而言之,使用组织体10的虚拟三维模型520,用户可以使用合适的软件(诸如由Synthes以商标PROPLAN 销售的软件)在计算机530中预先计划外科手术,诸如下颌骨重构外科手术。在计算机530中,如上面关于图1F详细讨论的,根据预定外科手术计划,可以将固定构件322的虚拟三维模型516联接到处于手术中或手术后构型中的组织体10的虚拟三维模型520。因而,根据期望的外科手术计划,可以使固定构件322的虚拟三维模型516与组织体10的虚拟三维模型520对齐。如以上所讨论的,三维模型520可以描绘天然组织体10或包含移植物320的重构组织体10。联接到组织体10的三维模型520的、固定构件322的虚拟三维模型516被统称为虚拟三维模型526。
参考图2和3D,在步骤E中,基于联接到组织体10的固定构件322的虚拟三维模型526,可以建立和设计切除引导架600的虚拟三维模型522。因而,基于联接到组织体10的虚拟模型520的、固定构件322的虚拟三维模型526,可以设计和制造切除引导架600(或任意其它合适的切除引导架)。根据一个替代实施例,使用预先经由扫描机获得的组织体10的虚拟三维模型521,可以建立切除引导架600的虚拟三维模型522。组织体10的虚拟三维模型521可以与步骤D中使用的组织体10的虚拟三维模型520基本上相同。但是,在某些实施例中,组织体10的虚拟三维模型521描绘了处于外科手术前形状或状态的组织体10。
继续参考图2和3D,在步骤E中,切除引导架600的虚拟三维模型522可以被配置成或设计成允许外科医生引导切割工具101向组织体10运动,例如,当如下面详述地形成切除引导架时。在描绘的实施例中,切除引导架600或该切除引导架的模型可以包含切除引导架主体602,所述切除引导架主体602被配置成邻接组织体10的至少一部分。切除引导架主体602可以限定至少一个狭槽604,所述狭槽604延伸穿过所述切除引导架主体602。所述狭槽604的构造和大小可以适合接收切割工具101,并当切除引导架600联接到组织体10时向组织体10引导切割工具101,如在三维虚拟模型中所示。除了狭槽604以外,切除引导架600可以限定一个或多个钻孔606,每个钻孔606的构造和大小适合接收钻头或能够在组织体10中制作孔或锚定位置的任意其它设备。每个钻孔606可以穿过切除引导架主体602延伸。除了钻孔606以外,切除引导架600可以限定一个或多个紧固件孔607,每个紧固件孔607的构造和大小适合接收紧固件诸如螺杆。每个紧固件孔607可以穿过切除引导架主体602延伸。至少一个紧固件可以穿过每个紧固件孔607***并进入组织体10中,以将切除引导架600联接至组织体10。
继续参考图2和3D,在步骤E中,可以设计切除引导架600的虚拟三维模型522,使得钻孔606在虚拟三维模型522中相对于组织体10的位置和定向与固定构件322的相同数目的孔326的位置和定向基本上对齐。例如,如在图3C中所示,在步骤C中,固定构件322包含第一孔326和第二孔326b,它们分别相对于组织体10定位在位置和定向G和H。因此,可以设计切除引导架600的虚拟三维模型522(例如在计算机530中),使得至少一个孔606a和第二孔606b相对于组织体10的位置和定向基本上等同于固定构件322的孔326(例如,孔326a和326b)之一在组织体10上的相对位置和定向G和H。位置G可以被称作相对于虚拟三维模型520的第一位置,且指定为H的位置可以被称作相对于虚拟三维模型520的第二位置。孔326a和326b相对于组织体10定位和定向,使得锚穿过孔326a和326b在锚位置中的***不会影响组织体10的神经。并且,孔326相对于组织体10定位和定向,使得锚穿过没有受损或患病的组织***。
参考图2,在步骤F中,已经完成切除引导架600的虚拟三维模型522以后,使用任意合适的技术,诸如快速成型技术,可以基于三维虚拟模型522制作切除引导架600。例如,可以将切除引导架600的虚拟三维模型522从计算机530下载或传送至机器(诸如CAD/CAM制造机器)或联接到这样的机器的计算机。使用快速成型制造装置或方法,可以制作切除引导架600。在快速成型制造方法中,将虚拟设计(诸如计算机辅助的设计模型)转化成物理模型或构造。快速成型技术的例子包括、但不限于:选择性激光烧结(SLS)、熔化沉积模造(FDM)、立体平版印刷术(SLA)和3D打印,以及计算机数字控制(CNC)机器。制造机器532用任意期望的材料制作切除引导架600。例如,切除引导架600可以部分地或完全地由合适的聚合物或金属材料制成。然后,用户可以使用切除引导架600在患者上执行任何期望的外科手术。处理器或计算机可以执行图2A所示的所有或一些步骤。另外,在上述方法(诸如虚拟模型)中涉及的所有或一些数据,可以存储在非暂时计算机可读存储介质上发送至当地计算机或远程计算机。
除了切除引导架600以外,上述的方法可以用于制作任意其它合适的切除引导架。例如,使用上述的方法,可以制作切除引导架100和200。应当理解,使用在计算机530中运行的计算机辅助的软件,可以建立和操作在本公开内容中提及的所有虚拟三维模型。在本申请中描述的方法可以用于制造用在如上所述的下颌骨重构外科手术中的切除引导架。但是,在本申请中描述的方法可以用于制造用在矫形外科手术或颅颌面外科手术(其可以包括骨区段的撑开牵引)中的切除引导架。
参考图5A和5B,上述的方法还可以用于构造用于获取移植物的切除引导架400。在该方法中,切除引导架400可以包括一个或多个狭槽403和多个钻孔406a-406f。可以虚拟地设计切除引导架400,使得当将移植物320定位于空隙14(图1C)中且将固定构件322靠着移植物320和组织体10定位时,钻孔406a-f相对于移植物320的位置和定向与紧固件孔326a-f和组织位置Y基本上对齐。例如,如上面关于上面讨论的步骤A-C所述和图2、3A和3B所示,获得组织体10的虚拟三维模型512。然后,在组织体10的虚拟三维模型上,识别第一切除区域11(图1A)和第二切除区域13(图1A)。第一切除区域11也被称作第一区域11,且第二切除区域13也被称作第二区域13。如上面关于图2所述,获得固定构件322的虚拟三维模型516。得到的三维模型516可以具有计划的手术后形状,且可以限定至少一个第一孔326,所述第一孔326被配置成接收紧固件。处理固定构件322的虚拟三维模型516(在处理器中),以便获得固定构件322的虚拟三维模型516,使得所述至少一个第一孔326a的中心轴线与所述组织体的第二组织部分12a处的第一目标位置K基本上对齐。通过例如如上面在图2的步骤B和C中所述扫描切除引导架400,建立切除引导架400的虚拟三维模型401。可以处理切除引导架400的虚拟三维模型401(在处理器中),以便将切除引导架400的虚拟三维模型401联接至移植物部分的虚拟三维模型301,所述移植物部分设置在至少2个切割引导架403之间。所述移植物部分可以是移植物部分304、移植物部分306、移植物部分308或它们的组合。因而,所述移植物部分可以是移植物320。所述移植物部分(诸如移植物320)的尺寸可以适配在第二区域13或空隙14中。可以经由计算机上的处理器处理切除引导架400的虚拟三维模型401,以便将切除引导架400的虚拟三维模型401联接至移植物部分的虚拟三维模型301,使得钻孔406之一的中心轴线与移植物源的目标位置L之一基本上对齐。当将移植物320定位于空隙14中时,至少一个目标位置L与目标位置K基本上一致。
参考图6,制造切除引导架的方法700可以包括步骤701、702、703和704。步骤701包括获得固定构件322的虚拟三维模型516,其中获得的固定构件322的虚拟三维模型516具有计划的手术后形状并限定至少一个孔326,所述孔326被配置成接收紧固件。步骤702包括处理固定构件322的虚拟三维模型,以便将固定构件322的虚拟三维模型516联接至组织体10的第一虚拟三维模型520,所述组织体10的第一虚拟三维模型520限定第一区域11,使得至少一个孔326的中心轴线X与第一区域11的第一目标位置M基本上对齐。第一区域11可以对应于组织部分12b。步骤703包括:建立切除引导架600的虚拟三维模型522,所述虚拟三维模型522限定至少一个切割引导架603和至少一个孔606。可替换地,步骤703包括:建立引导架600(诸如定位引导架或钻子引导架)的虚拟三维模型522,所述虚拟三维模型522限定至少一个孔606。步骤704包括:处理切除引导架600的虚拟三维模型522,以便将切除引导架600的虚拟三维模型522联接至具有第二区域13的组织体10的第二虚拟三维模型521,所述第二区域13与所述第一区域11基本上相同,使得所述至少一个孔606的中心轴线与组织体10的第二虚拟三维模型521的第二目标位置N基本上对齐,其中就所述组织体10的相应第一虚拟三维模型520和第二虚拟三维模型521而言,所述第二目标位置N与所述第一目标位置M相同地定位。
第二处理步骤704还可以包括:将切割引导架603与外科手术前计划的组织体10的第一区域11和第二区域13之间的接口对齐。获得步骤701还可以包括:扫描固定构件322以获得固定构件322的图像,经由通信网络将图像数据传送至计算机,和操作固定构件322的图像以在固定构件322的虚拟三维模型516中限定固定构件322的至少一个孔326。所述操作步骤包括:识别至少一个孔326的中心轴线X。所述方法还可以包括:使用快速成型制造方法,构造与切除引导架600的虚拟三维模型522相同的切除引导架600。构造切除引导架600的步骤可以包括:将切除引导架600的虚拟三维模型522从计算机传送至制造机器532。
获得步骤701可以包括:使用扫描机508扫描固定构件322。获得步骤701可以包括,使用下述扫描机中的任一种扫描固定构件322,即:CT扫描机、激光扫描机、光学扫描机、MRI机器或坐标测量仪。获得步骤701还可以包括:将固定构件322联接至组织体10的物理模型500。获得步骤701还可以包括:将所述固定构件弯曲成手术后形状。获得步骤701还可以包括:将标记物502的至少一部分***固定构件322的至少一个孔326中,以关于固定构件322的厚度识别至少一个孔326的路径。获得步骤701还可以包括:扫描组织体10的物理模型500、穿过固定构件322的至少一个孔326***的标记物502和联接到组织体10的物理模型500的固定构件322。
处理步骤704可以包括:根据在计算机可读介质中存储的软件,经由处理器操作切除引导架600的虚拟三维模型522,使得切除引导架600的轮廓设置成适配在组织体10的第二虚拟三维模型521的特定部分上面。在图6中所示的或上面描述的所有或一些步骤可以由在计算机上运行的处理器执行。在本公开内容中描述的虚拟三维模型可以储存在非暂时计算机可读存储介质上。处理器和计算机可读存储介质可以是同一计算机或不同计算机的一部分。
参考图6,制造患者专用外科手术切除引导架600的方法800可以包括步骤801、802和803。步骤802包括:处理固定构件322的虚拟三维模型516,以便将固定构件322的虚拟三维模型516联接至组织体10的第一虚拟三维模型520,所述组织体10的第一虚拟三维模型520限定第一区域11,使得至少一个孔326的中心轴线X与第一区域11的第一目标位置M基本上对齐。步骤802包括:建立切除引导架600的虚拟三维模型522,所述切除引导架600限定至少一个切割引导架603和至少一个孔606。可替换地,步骤802包括:建立引导架(诸如定位引导架或钻子引导架)的虚拟三维模型522,所述引导架限定至少一个孔606。步骤803包括:处理切除引导架600的虚拟三维模型522,以便将切除引导架600的虚拟三维模型522联接至具有第二区域13的组织体10的第二虚拟三维模型521,所述第二区域13与所述第一区域11基本上相同,使得至少一个孔326的中心轴线与组织体10的第二虚拟三维模型521的第二目标位置N基本上对齐,其中就所述组织体10的相应第一虚拟三维模型520和第二虚拟三维模型521而言,所述第二目标位置N与所述第一目标位置M相同地定位。
根据一个替代实施例,在图6中示出的方法800还可以包括在计算机530中获得固定构件322的虚拟三维模型516的步骤。所述获得步骤可以包括:使用扫描机508扫描固定构件322。所述获得步骤还可以包括:使用下述扫描机中的任一种扫描固定构件322,即CT扫描机、激光扫描机、光学扫描机、MRI机器或坐标测量仪。在图4中示出的方法还可以包括:使用快速成型制造方法,构造与切除引导架600的虚拟三维模型522相同的切除引导架600。所述构造步骤还可以包括:将切除引导架600的虚拟三维模型522经由通信网络从计算机530传送至制造机器532。所述获得步骤可以包括:将所述固定构件联接至组织体的物理模型。所述获得步骤可以包括:将所述固定构件弯曲成手术后形状。所述获得步骤可以包括:将标记物***所述固定构件的至少一个孔中,以关于所述固定构件的厚度识别所述至少一个孔的路径。所述获得步骤可以包括:扫描组织体的物理模型、***所述固定构件的至少一个孔中的标记物和联接到组织体的物理模型的固定构件。所述获得步骤可以包括:扫描组织体的物理模型和联接到组织体的物理模型的固定构件。处理步骤803可以包括:操作所述切除引导架的虚拟三维模型,使得所述切除引导架的轮廓设置成适配在所述组织体的第二虚拟三维模型的特定部分上面。在图7中所示的或上面描述的所有或一些步骤可以由处理器(如计算机)执行。
参考图8,制造患者专用外科手术切除引导架600的方法900可以包括步骤901、902、903、904、905和906。步骤901包括:获得组织体10的虚拟三维模型521。步骤902包括:在组织体10的虚拟三维模型522上识别第一保留区域11和第二切除区域13。第一切除区域11也被称作第一区域11,第二切除区域13也被称作第二区域13。步骤903包括:获得固定构件322的虚拟三维模型516,得到的固定构件322的虚拟三维模型516具有计划的手术后形状且限定至少一个第一孔326,所述第一孔326被配置成接收紧固件。步骤904包括:处理固定构件322的虚拟三维模型516,以便将固定构件322的虚拟三维模型516联接至组织体10的虚拟三维模型,使得至少一个第一孔326的中心轴线X与第二切除区域13的第一目标位置K基本上对齐。步骤905包括:建立切除引导架400的虚拟三维模型401,所述虚拟三维模型401限定至少一对切割引导架403和至少一个第二孔406。步骤906包括:处理切除引导架400的虚拟三维模型401,以便将切除引导架400的虚拟三维模型401联接至移植物部分320的虚拟三维模型301,所述移植物部分320设置在切割引导架403之间,所述移植物部分320的大小适合适配在第二区域13中,使得所述至少一个第二孔406的中心轴线与移植物部分320的三维模型301的第二目标位置L基本上对齐,其中当将移植物部分320定位于第二切除区域13中时,所述第二目标位置L与所述第一目标位置K基本上一致。在图5中所示的或上面描述的所有或一些步骤可以由处理器执行。获得步骤901还可以包括:扫描固定构件以获得所述固定构件的图像,和操作所述固定构件的图像以在所述固定构件的虚拟三维模型中限定所述固定构件的至少一个第一孔。所述操作步骤还可以包括:识别至少一个第一孔的中心轴线。所述方法还可以包括以下步骤:使用快速成型制造方法,构建与所述切除引导架的虚拟三维模型相同的切除引导架。
应当指出,在附图中显示的实施例的图解和讨论仅仅用于示例目的,并且不应当示出为限制本公开内容。本领域技术人员会明白,本公开内容预见到不同的实施例。例如,尽管本公开内容涉及虚拟三维模型,但是预见到,在本公开内容中描述的任何虚拟模型可以是二维的。还应当明白,根据一个实施例描述和例证的特征和结构可以适用于本文中描述的所有实施例,除非另外指出。另外,应当理解,在上面与上述实施例一起描述的概念可以单独使用,或者与上述的任意其它实施例联合使用。
Claims (30)
1.一种制造患者专用外科手术引导架的方法,所述外科手术引导架被配置成引导切割工具向组织体运动,所述方法包括:
获得固定构件的虚拟三维模型,所获得的所述固定构件的虚拟三维模型具有计划的手术后形状且限定至少一个孔,所述孔被配置成接收紧固件;
处理所述固定构件的虚拟三维模型,以便将所述固定构件的虚拟三维模型联接至所述组织体的第一虚拟三维模型,所述组织体的第一虚拟三维模型限定第一区域,使得所述固定构件的虚拟三维模型的所述至少一个孔的中心轴线与所述第一区域的第一目标位置基本上对齐;
建立引导架的虚拟三维模型,其限定所述引导架的虚拟三维模型的至少一个孔;和
处理所述引导架的虚拟三维模型,以便将所述引导架的虚拟三维模型联接至所述组织体的第二虚拟三维模型,所述第二虚拟三维模型具有与所述第一区域基本上相同的第二区域,使得所述引导架的虚拟三维模型的所述至少一个孔的中心轴线与所述组织体的第二虚拟三维模型的第二目标位置基本上对齐,其中关于所述组织体的相应第一虚拟三维模型和第二虚拟三维模型,所述第二目标位置与所述第一目标位置相同地定位。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述建立步骤包括建立所述引导架的限定至少一个切割引导架的虚拟三维模型。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述处理所述引导架的虚拟三维模型的步骤还包括,将所述切割引导架与外科手术前计划的介于所述第二区域和所述组织体的切除区域之间的接口对齐。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中获得所述固定构件的虚拟三维模型的所述步骤还包括,扫描所述固定构件以获得所述固定构件的图像,以及操作所述固定构件的图像以在所述固定构件的虚拟三维模型中限定所述固定构件的至少一个孔。
5.根据权利要求4所述的方法,其中所述操作步骤包括识别所述固定构件的所述至少一个孔的中心轴线。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,还包括使用快速成型制造方法来构造与所述引导架的虚拟三维模型相同的引导架。
7.根据权利要求6所述的方法,其中构造所述引导架的步骤包括将所述引导架的虚拟三维模型从计算机传送至制造机器。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中获得所述固定构件的虚拟三维模型的步骤包括使用扫描机扫描所述固定构件。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中获得所述固定构件的虚拟三维模型的步骤包括使用选自CT扫描机、激光扫描机、光学扫描机、MRI机器和坐标测量仪的扫描机来扫描所述固定构件。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中获得所述固定构件的虚拟三维模型的步骤包括将所述固定构件联接至所述组织体的物理模型。
11.根据权利要求10所述的方法,其中获得所述固定构件的虚拟三维模型的步骤还包括将所述固定构件弯曲成所述手术后形状。
12.根据权利要求10所述的方法,其中获得所述固定构件的虚拟三维模型的步骤还包括将标记物***所述固定构件的至少一个孔中以关于所述固定构件的厚度来识别所述固定构件的所述至少一个孔的路径。
13.根据权利要求11所述的方法,其中获得所述固定构件的虚拟三维模型的步骤还包括扫描所述组织体的物理模型、被***到所述固定构件的至少一个孔中的标记物、以及被联接到所述组织体的物理模型的固定构件。
14.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中处理所述引导架的虚拟三维模型的步骤包括操作所述引导架的虚拟三维模型,使得所述引导架的轮廓设置成适配在所述组织体的所述第二虚拟三维模型的特定部分之上。
15.一种制造患者专用外科手术引导架的方法,所述外科手术引导架被配置成引导工具向组织体运动,所述方法包括:
处理固定构件的虚拟三维模型,以便将所述固定构件的虚拟三维模型联接至所述组织体的第一虚拟三维模型,所述组织体的第一虚拟三维模型限定第一区域,使得所述固定构件的虚拟三维模型的至少一个孔的中心轴线与所述第一区域的第一目标位置基本上对齐;
建立引导架的虚拟三维模型,所述虚拟三维模型限定所述引导架的虚拟三维模型的至少一个孔;和
处理所述引导架的虚拟三维模型,以便将所述引导架的虚拟三维模型联接至所述组织体的第二虚拟三维模型,所述第二虚拟三维模型具有与所述第一区域基本上相同的第二区域,使得所述引导架的虚拟三维模型的所述至少一个孔的中心轴线与所述组织体的第二虚拟三维模型的第二目标位置基本上对齐,其中关于所述组织体的相应第一虚拟三维模型和第二虚拟三维模型,所述第二目标位置与所述第一目标位置相同地定位。
16.根据权利要求15所述的方法,还包括在计算机中获得所述固定构件的虚拟三维模型。
17.根据权利要求16所述的方法,其中获得所述固定构件的虚拟三维模型的步骤包括使用扫描机来扫描所述固定构件。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的方法,其中获得所述固定构件的虚拟三维模型的步骤包括使用选自CT扫描机、激光扫描机、光学扫描机、MRI机器和坐标测量仪的扫描机来扫描所述固定构件。
19.根据权利要求15-17中任一项所述的方法,还包括使用快速成型制造方法来构造与所述引导架的虚拟三维模型相同的引导架。
20.根据权利要求16-17中任一项所述的方法,其中构造所述引导架的步骤包括将所述引导架的虚拟三维模型从计算机传送至制造机器。
21.根据权利要求15-17中任一项所述的方法,其中获得所述固定构件的虚拟三维模型的步骤包括将所述固定构件联接至所述组织体的物理模型。
22.根据权利要求21所述的方法,其中获得所述固定构件的虚拟三维模型的步骤还包括将所述固定构件弯曲成手术后形状。
23.根据权利要求20所述的方法,其中获得所述固定构件的虚拟三维模型的步骤还包括将标记物***所述固定构件的至少一个孔中以关于所述固定构件的厚度识别所述固定构件的所述至少一个孔的路径。
24.根据权利要求23所述的方法,其中获得所述固定构件的虚拟三维模型的步骤还包括扫描所述组织体的物理模型、被***到所述固定构件的至少一个孔中的标记物、以及被联接到所述组织体的物理模型的固定构件。
25.根据权利要求21所述的方法,其中所述获得所述固定构件的虚拟三维模型的步骤还包括,扫描所述组织体的物理模型和被联接到所述组织体的物理模型的固定构件。
26.根据权利要求15-17中任一项所述的方法,其中所述处理所述引导架的虚拟三维模型的步骤包括操作所述引导架的虚拟三维模型,使得所述引导架的轮廓设置成适配在所述组织体的第二虚拟三维模型的特定部分之上。
27.一种制造患者专用外科手术引导架的方法,所述外科手术引导架被配置成引导切割工具向组织体运动,所述方法包括:
获得所述组织体的虚拟三维模型;
在所述组织体的虚拟三维模型上识别第一区域和第二区域;
获得固定构件的虚拟三维模型,所获得的所述固定构件的虚拟三维模型具有计划的手术后形状且限定至少一个第一孔,所述孔被配置成接收紧固件;
处理所述固定构件的虚拟三维模型,以便将所述固定构件的虚拟三维模型联接至所述组织体的虚拟三维模型,使得所述至少一个第一孔的中心轴线与所述第二区域的第一目标位置基本上对齐;
建立切除引导架的虚拟三维模型,其限定至少一对切割引导架和至少一个第二孔;以及
处理所述切除引导架的虚拟三维模型,以便将所述切除引导架的虚拟三维模型联接至移植物部分的虚拟三维模型,所述移植物部分设置在所述切割引导架之间,所述移植物部分的尺寸设定成适配在所述第二区域中,使得所述至少一个第二孔的中心轴线与所述移植物部分的三维模型的第二目标位置基本上对齐,其中当所述移植物部分被定位在所述第二区域中时,所述第二目标位置与所述第一目标位置基本上一致。
28.根据权利要求27所述的方法,其中获得所述固定构件的虚拟三维模型的所述步骤还包括,扫描所述固定构件以获得所述固定构件的图像,以及操作所述固定构件的图像以在所述固定构件的虚拟三维模型中限定所述固定构件的至少一个第一孔。
29.根据权利要求28所述的方法,其中所述操作步骤包括识别所述至少一个第一孔的中心轴线。
30.根据权利要求中27-29中任一项所述的方法,还包括使用快速成型制造方法来构造与所述切除引导架的虚拟三维模型相同的切除引导架。
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