專利名稱：用于制造具有提高配合精度的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造定制的關(guān)節(jié)造形術(shù)切割夾具的系統(tǒng)和方法。更具體地說，本發(fā)明涉及制造這種夾具的自動系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
經(jīng)過一段時間和通過重復(fù)使用，骨和關(guān)節(jié)可能受傷或磨損。例如，在骨和關(guān)節(jié)上的重復(fù)應(yīng)變(例如通過運動動作)、外傷事件和某些疾病(例如關(guān)節(jié)炎)可能引起關(guān)節(jié)區(qū)域中的軟骨(該軟骨通常提供緩沖作用)磨損。當(dāng)軟骨磨損時，流體可能積累在關(guān)節(jié)區(qū)域中，從而導(dǎo)致疼痛、僵硬和降低靈活性。關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程可以用于修復(fù)受損的關(guān)節(jié)。在普通的關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程中，可以改造或重整關(guān)節(jié)炎或其它功能障礙的關(guān)節(jié)，或者可以將植入件植入受損區(qū)域中。關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程可以在身體的許多任意不同區(qū)域中進(jìn)行，例如膝蓋、臀部、肩部或肘部。一種類型的關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程是集合膝蓋關(guān)節(jié)造形術(shù)(“TKA”)，其中，受損的膝關(guān)節(jié)由假體植入件來代替。膝關(guān)節(jié)可能已經(jīng)被例如關(guān)節(jié)炎(例如嚴(yán)重的骨關(guān)節(jié)炎或變性關(guān)節(jié)炎)、外傷或罕見的破壞關(guān)節(jié)疾病損壞。在TKA處理過程中，股骨的遠(yuǎn)側(cè)區(qū)域中的受損部分可以除去和由金屬殼來代替，且在脛骨的近側(cè)區(qū)域中的受損部分可以除去和由具有金屬桿的槽道形塑料件來代替。在一些TKA處理過程中，塑料按鈕也可以根據(jù)膝蓋骨的情況而添加在膝蓋骨的表面下面。植入受損區(qū)域中的植入件可以向受損區(qū)域提供支承和結(jié)構(gòu)，并可以幫助恢復(fù)受損區(qū)域，從而提高它的功能性。在將植入件植入受損區(qū)域中之前，受損區(qū)域可以準(zhǔn)備接收植入件。例如，在膝蓋關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程中，可以對在膝蓋區(qū)域中的一個或多個骨(例如股骨和/或脛骨)進(jìn)行處理(例如切割、鉆孔、絞孔和/或表面修整)，以便提供一個或多個可以與植入件對齊的表面，從而容納植入件。在植入件對齊中的精度是TKA處理過程成功的重要因素。1毫米至2毫米的平移偏差或者1度至2度的旋轉(zhuǎn)偏差都可能導(dǎo)致不平衡韌帶，并可能因此明顯影響TKA處理過程的效果。例如，植入件誤差可能導(dǎo)致無法忍受的外科手術(shù)后疼痛，還可能使得病人不能使腿完全伸展和使腿穩(wěn)定地彎曲。為了獲得精確的植入件對齊，在處理(例如切割、鉆孔、絞孔和/或表面修整)骨的任意區(qū)域之前，重要的是正確確定將進(jìn)行處理的位置以及該處理將怎樣定向。在一些方法中，關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具可以用于在骨的區(qū)域上精確定位和定向精修儀器，例如切割、鉆孔、 絞孔或表面修整儀器。關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具例如可以包括設(shè)置成接收這種儀器的一個或多個孔和/或狹槽。已經(jīng)發(fā)展了用于制造定制的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具的系統(tǒng)和方法，該關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具設(shè)置成使得外科醫(yī)生能夠精確和快速地進(jìn)行關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程(該關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程將恢復(fù)關(guān)節(jié)的、破壞前的對齊)，從而提高該處理過程的成功率。具體地說，定制的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具指引成使得它們匹配地接收骨的、要進(jìn)行處理(例如切割、鉆孔、絞孔和/或表面修整)的區(qū)域。定制的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具還指引成提供對于骨的區(qū)域進(jìn)行處理的正確位置和方位。定制的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具的指引方面使得骨區(qū)域的處理能夠快速和非常精確地進(jìn)行，這將使得植入件能夠使病人的關(guān)節(jié)恢復(fù)至大致破壞前的狀態(tài)。不過，用于產(chǎn)生定制的夾具的系統(tǒng)和方法常常依賴于人在計算機(jī)屏幕上“仔細(xì)查看”骨模型，以便確定用于產(chǎn)生定制夾具所需的結(jié)構(gòu)。在計算機(jī)屏幕上“仔細(xì)查看”或人工操縱骨模型是低效率的，且不需要地提高了與制造定制的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具相關(guān)聯(lián)的時間、人力和成本。而且，幾乎沒有人工方法能夠提高所形成的夾具的精度。因此在本領(lǐng)域中需要一種用于減少與制造定制的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具相關(guān)聯(lián)的人工的系統(tǒng)和方法。在本領(lǐng)域中還需要一種用于提高定制的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具的精度的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
這里公開了一種制造關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具的方法。在一個實施例中，該方法包括產(chǎn)生形成關(guān)節(jié)的骨的至少一部分的兩維圖像；由兩維圖像產(chǎn)生骨的至少一部分的第一三維計算機(jī)模型；由兩維圖像產(chǎn)生骨的至少一部分的第二三維計算機(jī)模型；使得第一和第二三維計算機(jī)模型有公共的參考位置，其中，該參考位置包括相對于原點的至少一個位置和方位；通過第一三維計算機(jī)模型產(chǎn)生第一類型數(shù)據(jù)；通過第二三維計算機(jī)模型產(chǎn)生第二類型數(shù)據(jù)； 利用參考位置來集合第一和第二類型數(shù)據(jù)成集合夾具數(shù)據(jù)；在制造裝置中利用該集合夾具數(shù)據(jù)來制造關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具。這里公開了一種制造關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具的方法。在一個實施例中，該方法包括產(chǎn)生形成關(guān)節(jié)的骨的至少一部分的兩維圖像；在兩維圖像中的至少一些兩維圖像中沿關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域延伸開環(huán)輪廓線；由該開環(huán)輪廓線產(chǎn)生關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的三維計算機(jī)模型；由三維計算機(jī)模型產(chǎn)生屬于關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的表面輪廓數(shù)據(jù)；以及在制造機(jī)器上利用該表面輪廓數(shù)據(jù)來制造關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具。這里公開了一種制造關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具的方法。在一個實施例中，該方法包括由圖像確定與骨的一部分相關(guān)的至少一個尺寸；使得該至少一個尺寸與至少兩個候選夾具坯料尺寸中的尺寸進(jìn)行比較；選擇充分大以便適應(yīng)該至少一個尺寸的最小夾具坯料尺寸；將選定尺寸的夾具坯料提供給制造機(jī)器；以及由夾具坯料制造關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具。這里公開了根據(jù)前述任意一個制造方法而制造的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具。在一些實施例中，關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具可以指引成匹配地接收關(guān)節(jié)骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域。關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具還可以指引成定向鋸切割狹槽和鉆孔引導(dǎo)件，這樣，當(dāng)關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域由關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具匹配地接收時，通過鋸切割狹槽和鉆孔引導(dǎo)件而在關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行鋸切割和鉆孔將有利于關(guān)節(jié)造形術(shù)植入件使得關(guān)節(jié)大致恢復(fù)至退化前的狀態(tài)(即自然對齊狀態(tài))。這里公開了一種計算機(jī)產(chǎn)生形成關(guān)節(jié)的骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的三維表面模型的方法。在一個實施例中，該方法包括產(chǎn)生骨的至少一部分的兩維圖像；在兩維圖像中至少一些兩維圖像中沿關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域產(chǎn)生開環(huán)輪廓線；以及由開環(huán)輪廓線產(chǎn)生關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的三維模型。這里公開了一種產(chǎn)生三維關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具計算機(jī)模型的方法。在一個實施例中， 該方法包括使得關(guān)節(jié)的骨的至少一部分的尺寸與候選夾具坯料尺寸比較；以及從候選夾具坯料尺寸中選擇能夠適應(yīng)骨的該至少一部分的尺寸的最小夾具坯料尺寸。這里公開了一種產(chǎn)生三維關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具計算機(jī)模型的方法。在一個實施例中， 該方法包括形成表示骨的至少一部分的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的內(nèi)部三維表面模型；形成表示夾具坯料的外表面的外部三維表面模型；以及組合內(nèi)部表面模型和外部表面模型，以便分別形成三維關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具計算機(jī)模型的內(nèi)部表面和外部表面。這里公開了一種產(chǎn)生與關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具的制造相關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)文件的方法。該方法包括產(chǎn)生與關(guān)節(jié)骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的表面輪廓相關(guān)聯(lián)的第一數(shù)據(jù)；產(chǎn)生與在關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程中在關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行至少一個鋸切割和鉆孔相關(guān)聯(lián)的第二數(shù)據(jù)； 以及集合第一和第二數(shù)據(jù)，其中，第一數(shù)據(jù)相對于原點的位置關(guān)系和第二數(shù)據(jù)相對于原點的位置關(guān)系在分別產(chǎn)生第一和第二數(shù)據(jù)的過程中相互協(xié)調(diào)成大致相同。這里公開了一種確定在關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具的第一側(cè)中的匹配表面的方法。該匹配表面設(shè)置成匹配地接收和接觸相應(yīng)病人表面，該病人表面包括骨表面和軟骨表面中的至少一個。當(dāng)匹配表面匹配地接收和接觸病人表面時，第一側(cè)定向成朝著病人表面。在一個實施例中，該方法包括a)確定在醫(yī)療圖像中表示的、與病人表面相關(guān)聯(lián)的輪廓線；b)通過算法來評價輪廓線足夠用于確定與輪廓線相關(guān)聯(lián)的匹配表面的一部分的程度；c)當(dāng)認(rèn)為輪廓線不足夠時改變該輪廓線；以及d)利用改變的輪廓線來確定與輪廓線相關(guān)聯(lián)的匹配表面部分。這里公開了一種用于幫助進(jìn)行與病人表面相關(guān)聯(lián)的關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，該病人表面包括骨表面和軟骨表面中的至少一個。在一個實施例中，夾具可以包括第一側(cè)、與該第一側(cè)大致相反的第二側(cè)、以及在第一側(cè)中設(shè)置成匹配地接收和接觸病人表面的至少一部分的匹配表面。第一側(cè)可以設(shè)置成當(dāng)匹配表面匹配地接收和接觸病人表面時定向成朝著病人表面。該匹配表面可以根據(jù)以下處理步驟來確定a)確定在醫(yī)療圖像中表示的、與病人表面相關(guān)聯(lián)的輪廓線；b)通過算法來評價輪廓線足夠用于確定與輪廓線相關(guān)聯(lián)的匹配表面的一部分的程度；c)當(dāng)認(rèn)為輪廓線不足夠時改變該輪廓線；以及d)利用改變的輪廓線來確定與輪廓線相關(guān)聯(lián)的匹配表面部分。這里公開了一種用于幫助在股骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域上進(jìn)行股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程的股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具。在一個實施例中，夾具可以包括第一側(cè)、與該第一側(cè)大致相反的第二側(cè)、以及在第一側(cè)中設(shè)置成匹配地接收和接觸股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的特定表面的匹配表面。該特定表面可以限制為中間關(guān)節(jié)髁表面、側(cè)部關(guān)節(jié)髁表面以及股骨軸的前側(cè)的大致平區(qū)域。第一側(cè)可以設(shè)置成當(dāng)匹配表面匹配地接收和接觸該特定表面時定向成朝著股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域表面。這里公開了一種用于幫助在脛骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域上進(jìn)行脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程的脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具。在一個實施例中，夾具包括第一側(cè)、與該第一側(cè)大致相反的第二側(cè)、以及匹配表面。該匹配表面可以在第一側(cè)中設(shè)置成匹配地接收和接觸脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的特定表面。該特定表面可以限制為中間關(guān)節(jié)平臺表面、側(cè)部關(guān)節(jié)平臺表面以及脛骨軸的前側(cè)的大致平區(qū)域。第一側(cè)可以設(shè)置成當(dāng)匹配表面匹配地接收和接觸該特定表面時定向成朝著脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域表面。這里公開了一種用于幫助在脛骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域上進(jìn)行脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程的脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具。在一個實施例中，夾具包括第一側(cè)以及與該第一側(cè)大致相反的第二側(cè)。第二側(cè)可以包括在第一側(cè)中的匹配表面。該匹配表面可以設(shè)置成匹配地接收和接觸脛骨軸前側(cè)的、在脛骨平臺邊緣的遠(yuǎn)側(cè)和脛骨結(jié)節(jié)的大致近側(cè)的大致平區(qū)域。第一側(cè)可以設(shè)置成當(dāng)匹配表面匹配地接收和接觸該平區(qū)域時定向成朝著脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域表面。這里公開了一種用于幫助在股骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域上進(jìn)行股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程的股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具。在一個實施例中，夾具包括第一側(cè)、與該第一側(cè)大致相反的第二側(cè)、以及在第一側(cè)中的匹配表面。該匹配表面可以設(shè)置成匹配地接收和接觸股骨軸前側(cè)的、在膝蓋骨面邊界的大致近側(cè)和膝關(guān)節(jié)的大致遠(yuǎn)側(cè)的大致平區(qū)域。第一側(cè)可以設(shè)置成當(dāng)匹配表面匹配地接收和接觸該平區(qū)域時定向成朝著股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域表面。盡管公開了多個實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員由下面的詳細(xì)說明將清楚本發(fā)明的其它實施例，該詳細(xì)說明表示和介紹了本發(fā)明的示例實施例。應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明能夠在多個方面進(jìn)行變化，所有這些變化都不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，附圖和詳細(xì)說明將認(rèn)為是舉例說明性質(zhì)，而不是限制。


圖IA是采用這里所述的自動夾具制造方法的系統(tǒng)的示意圖。圖1B-1E是概括這里所述的夾具制造方法的流程圖。圖IF和IG分別是示例的定制關(guān)節(jié)造形術(shù)股骨夾具的底部和頂部透視圖。圖IH和II分別是示例的定制關(guān)節(jié)造形術(shù)脛骨夾具的底部和頂部透視圖。圖2A是病人的股骨的受損下部或膝關(guān)節(jié)端部的前-后圖像切片，其中，圖像切片包括與受損下端的目標(biāo)區(qū)域相對應(yīng)的開環(huán)輪廓線段。圖2B是具有各開環(huán)輪廓線段的多個圖像切片，積累該開環(huán)輪廓線段以便產(chǎn)生目標(biāo)區(qū)域的3D模型。圖2C是利用圖2B中所示的開環(huán)輪廓線段產(chǎn)生的受損底端的目標(biāo)區(qū)域的3D模型。圖2D是病人的股骨的受損下部或膝關(guān)節(jié)端部的前-后圖像切片，其中，圖像切片包括與包括目標(biāo)區(qū)域的股骨下端相對應(yīng)的閉環(huán)輪廓線段。圖2E是具有各開環(huán)輪廓線段的多個圖像切片，積累該閉環(huán)輪廓線段以便產(chǎn)生包括目標(biāo)區(qū)域的股骨下端的3D模型。圖2F是利用圖2B中所示的閉環(huán)輪廓線段產(chǎn)生的、包括目標(biāo)區(qū)域的股骨下端的3D模型。
圖2G是示出制造股骨夾具的方法概述的流程圖。圖3A是具有預(yù)定尺寸的左股骨切割夾具坯料的俯視透視圖。圖;3B是圖3A中所示的夾具坯料的仰視透視圖。圖3C是圖3A中所示的夾具坯料的外側(cè)或一部分的平面圖。圖4A是多個可用尺寸的左股骨夾具坯料，各夾具坯料表示在與圖3C中所示相同的視圖中。圖4B是多個可用尺寸的右股骨夾具坯料，各夾具坯料表示在與圖3C中所示相同的視圖中。圖5是病人的左股骨在沿遠(yuǎn)側(cè)向近側(cè)延伸方向看時的3D表面模型或關(guān)節(jié)炎模型的軸向視圖。圖6表示了圖3C的選定模型夾具坯料疊加在圖5的模型股骨下端上。圖7A是用于從多個候選夾具坯料尺寸中選擇的、適用于病人的股骨下端的夾具坯料尺寸的示例散點圖。圖7B是表示選擇合適尺寸的夾具坯料的方法實施例的流程圖。圖8A是股骨夾具坯料外表面模型的外部透視圖。圖8B是圖8A的股骨夾具坯料外表面模型的內(nèi)部透視圖。圖9A是與提取的股骨表面模型組合的提取夾具坯料外表面模型的透視圖。圖9B是與提取的股骨表面模型組合的提取夾具坯料外表面模型的透視圖。圖9C是組合的夾具坯料外表面模型和股骨表面模型沿圖9B中的剖面線9C-9C的剖視圖。圖IOA是形成的股骨夾具模型的外部透視圖。圖IOB是圖IOA的股骨夾具模型的內(nèi)部透視圖。圖11表示了與“關(guān)節(jié)炎模型”匹配的集合夾具模型的透視圖。圖12A是病人脛骨的受損上端或膝關(guān)節(jié)端的前-后圖像切片，其中，圖像切片包括與受損上端的目標(biāo)區(qū)域相對應(yīng)的開環(huán)輪廓線段。圖12B是具有各開環(huán)輪廓線段的多個圖像切片，該開環(huán)輪廓線段積累以便產(chǎn)生目標(biāo)區(qū)域的3D模型。圖12C是當(dāng)使用圖12B中所示的開環(huán)輪廓線段產(chǎn)生的、受損上端的目標(biāo)區(qū)域的3D模型。圖13A是具有預(yù)定尺寸的右脛骨切割夾具坯料的俯視透視圖。圖13B是圖13A中所示的夾具坯料的仰視透視圖。圖13C是圖13A中所示的夾具坯料的外側(cè)或一部分的平面圖。圖14A是多個可用尺寸的右脛骨夾具坯料，以與圖13C中所示相同的視圖表示各夾具坯料。圖14B是多個可用尺寸的左脛骨夾具坯料，以與圖13C中所示相同的視圖表示各夾具坯料。圖15是病人的右脛骨在沿近側(cè)向遠(yuǎn)側(cè)延伸方向看時的3D表面模型或關(guān)節(jié)炎模型。圖16表示了圖13C的選定模型夾具坯料疊加在圖15的模型脛骨上端上。
圖17A是用于從多個候選夾具坯料尺寸中選擇的、適用于病人的脛骨上端的夾具坯料尺寸的示例散點圖。圖17B是表示選擇合適尺寸的夾具坯料的方法實施例的流程圖。圖18A是脛骨夾具坯料外表面模型的外部透視圖。圖18B是圖18A的脛骨夾具坯料外表面模型的內(nèi)部透視圖。圖19A是與提取的脛骨表面模型組合的提取夾具坯料外表面模型的透視圖。圖19B-19D是與提取的脛骨表面模型組合的提取夾具坯料外表面模型的透視圖。圖20A是形成的脛骨夾具模型的外部透視圖。圖20B是圖20A的脛骨夾具模型的內(nèi)部透視圖。圖21表示了與“關(guān)節(jié)炎模型”匹配的集合夾具模型的透視圖。圖22A表示了圖5中所示的病人股骨的3D模型的遠(yuǎn)側(cè)軸向圖，其中，圖像切片的輪廓線表示為由切片的厚度Dt間隔開。圖22B表示了病人股骨的3D模型的冠狀視圖，圖像切片的輪廓線表示為由切片的
厚度Dt間隔開。圖23表示了基于圖22A-B所示切片的連續(xù)矢狀2D MRI圖像的編輯輪廓線的示例矢狀圖，該切片的切片厚度Dt為2mm。圖M表示了圖22A-23中所示的輪廓線中的一個的示例輪廓線，其中，輪廓線表示在矢狀圖中，并與股骨髁的圖像切片相關(guān)聯(lián)。圖25表示了示例的過度估計算法，它可以用于在形成3D模型時識別和調(diào)節(jié)不規(guī)則的輪廓線區(qū)域。圖沈表示了實施在圖M的不規(guī)則輪廓線區(qū)域M02B上的示例分析方案(根據(jù)方框 2506)。圖27表示了來自圖沈的不規(guī)則區(qū)域M02B，它包括過度估計的提議區(qū)域，其中，過度估計處理過程產(chǎn)生了調(diào)節(jié)輪廓線，并使得該調(diào)節(jié)輪廓線與初始表面輪廓線位置偏離。圖28表示了根據(jù)圖25的算法在圖M的不規(guī)則區(qū)域2402C上進(jìn)行的示例分析方案，其中觀察到髁輪廓的不規(guī)則表面。圖29A表示了圖觀的不規(guī)則區(qū)域M02C，包括由虛線區(qū)域2902A-B表示的過度估計的提議區(qū)域。圖29B類似于圖^A，除了表示工具具有更大直徑。圖29C類似于圖^B，除了表示工具具有更大直徑。圖30表示了圖M的不規(guī)則區(qū)域M02D，包括由虛線表示的過度估計的提議區(qū)域。圖31表示了圖M的規(guī)則區(qū)域M02A的分析。圖32A是三個相鄰圖像切片的三個輪廓線的示意矢狀-冠狀-遠(yuǎn)側(cè)等距視圖，表示了角度關(guān)系，該角度關(guān)系可以用于確定一個或多個輪廓線的部分是否可以用于產(chǎn)生3D 計算機(jī)模型。圖32B-G是可以用于確定圖25的每個方框2514的相鄰圖像切片的輪廓線的相應(yīng)坐標(biāo)點之間的角度偏差θ的示例直角三角形。圖33Α表示了在與圖23類似的矢狀圖中的輪廓線nth、nth+1、nth+2、nth+3和nth+4的部分。
圖3 是當(dāng)沿剖面線3!3B-3;3B看時的骨表面輪廓線和線性插值骨表面輪廓線，該剖面線3!3B-3;3B橫過包含圖33A的輪廓線nth、nth+1、nth+2、nth+3和nth+4的圖像切片。圖33C表示了在與圖23類似的矢狀圖中的輪廓線nth、nth+1、nth+2、nth+3和nth+4的部分。圖33D是當(dāng)沿剖面線33D-33D看時的骨表面輪廓線和線性插值骨表面輪廓線，該剖面線33D-33D橫過包含圖33C的輪廓線nth、nth+1、nth+2、nth+3和nth+4的圖像切片。圖33E表示了在與圖23類似的矢狀圖中的輪廓線nth、nth+1、nth+2、nth+3和nth+4的部分。圖33F是當(dāng)沿剖面線33F-33F看時的骨表面輪廓線和線性插值骨表面輪廓線，該剖面線33F-33F橫過包含圖33E的輪廓線nth、nth+1、nth+2、nth+3和nth+4的圖像切片。圖34是類似于圖5的遠(yuǎn)側(cè)圖，表示了通過以例如2mm的圖像間距Dt對右股骨進(jìn)行成像而產(chǎn)生的輪廓線。圖35-38是圖34的各區(qū)域的輪廓線的矢狀圖。圖39A是股骨遠(yuǎn)端的遠(yuǎn)側(cè)-矢狀等距視圖。圖39B是示例的定制關(guān)節(jié)造形術(shù)股骨夾具的仰視透視圖，該股骨夾具通過這里所述的過度估計處理來產(chǎn)生。圖39C是安裝在圖39A的股骨遠(yuǎn)端上的、圖39B的股骨夾具的前-后剖視圖。圖39D是股骨遠(yuǎn)端的前側(cè)的冠狀圖。圖40表示了作為從圖像切片分割的圖像的閉環(huán)輪廓線，其中，該輪廓線描述了股骨下端的皮層骨表面。圖41A表示了圖15中所示的病人脛骨的3D模型的近側(cè)軸向圖，其中，圖像切片的輪廓線表示為由切片的厚度Dt間隔開。圖41B表示了病人脛骨的3D模型的冠狀圖，其中，圖像切片的輪廓線表示為由切片的厚度Dt間隔開。圖42表示了基于圖41A-B所示切片的連續(xù)矢狀2D MRI圖像的編輯輪廓線的示例矢狀圖，切片厚度Dt為2mm。圖43表示了圖41A-42中所示的輪廓線中的一個的示例輪廓線，其中，輪廓線表示在矢狀圖中，并與脛骨平臺(plateau)的圖像切片相關(guān)聯(lián)。圖44表示了實施在圖43的不規(guī)則輪廓線區(qū)域4302B上的示例分析方案(根據(jù)方框 2506)。圖45表示了來自圖44的不規(guī)則區(qū)域4302B，它包括過度估計的提議區(qū)域，其中，過度估計處理過程產(chǎn)生了調(diào)節(jié)輪廓線，且使得調(diào)節(jié)輪廓線與初始表面型面輪廓線位置偏離。圖46A和46B表示了圖43的規(guī)則區(qū)域4302A和4302C的分析。圖47是類似于圖15的遠(yuǎn)側(cè)圖，表示了通過以例如2mm的圖像間距Dt對左脛骨進(jìn)行成像而產(chǎn)生的輪廓線。圖48-51是圖47的各區(qū)域的輪廓線的矢狀圖。圖52A是脛骨近端的遠(yuǎn)側(cè)-矢狀等距視圖。圖52B-C分別是示例的定制關(guān)節(jié)造形術(shù)脛骨夾具的俯視和仰視透視圖，該脛骨夾具通過這里所述的過度估計處理來產(chǎn)生。
圖52D是安裝在圖52A的脛骨近端上的、圖52B-C的脛骨夾具的前-后剖視圖。圖52E是脛骨近端的前側(cè)的冠狀圖。圖53表示了作為從圖像切片分割的圖像的閉環(huán)輪廓線，其中，該輪廓線描述了脛骨上端的皮層骨表面。圖M是股骨遠(yuǎn)端的前側(cè)等距視圖。圖55是脛骨近端的前側(cè)等距視圖。
具體實施例方式這里介紹了定制的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具2以及用于制造該夾具2的系統(tǒng)4和方法。 夾具2定制成配合特定病人的特定骨表面。根據(jù)實施例，夾具2自動設(shè)計和產(chǎn)生，并可以類似于在以下三個美國專利申請中所述Park等人的美國專利申請11/656323，標(biāo)題為 "ArthroplastyDevices and Related Method，，，申請日為 2007 年 1 月 19 日；Park 等人的美國專利申請 10/146862，標(biāo)題為 “Improved Total JointArthroplasty System，，，申請日為2002年5月15日；以及Park等人的美國專利申請11/642385，標(biāo)題為“Arthroplasty Devices and RelatedMethod”，申請日為2006年12月19日。這三個美國專利申請都整個被本文參引。a.用于制造定制的關(guān)節(jié)造形術(shù)切割夾具的系統(tǒng)和方法的概述用于制造定制的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具2的系統(tǒng)4和方法的概述將參考圖1A-1E。圖IA 是用于實施這里所述的自動夾具制造方法的系統(tǒng)4的示意圖。圖1B-1E是概括這里所述的夾具制造方法的流程圖。下面的概述可以分成三個部分。參考圖IA和圖1B-1E的方框100-125介紹的第一部分屬于在三維(“3D”)計算機(jī)模型環(huán)境中確定鋸切割和鉆孔相對于3D計算機(jī)模型的位置30、32的示例方法，該3D計算機(jī)模型稱為復(fù)原骨模型觀。形成的“鋸切割和鉆孔數(shù)據(jù)”44參考復(fù)原骨模型28，以便提供鋸切割和鉆孔，該鋸切割和鉆孔將使得關(guān)節(jié)造形術(shù)植入件能夠使病人的關(guān)節(jié)恢復(fù)至它的退化前狀態(tài)，或者換句話說恢復(fù)至它的自然對齊狀態(tài)。參考圖IA和圖1B-1E的方框100-105、130-145介紹的第二部分屬于將病人的關(guān)節(jié)骨的3D計算機(jī)產(chǎn)生關(guān)節(jié)炎模型36的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域42的3D計算機(jī)產(chǎn)生表面模型 40輸入3D計算機(jī)產(chǎn)生夾具模型38中的示例方法。形成的“夾具數(shù)據(jù)”46用于產(chǎn)生夾具， 該夾具定制成匹配地接收病人關(guān)節(jié)的各骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域。參考圖IA和圖IE的方框150-165所述的第三部分屬于組合或集合“鋸切割和鉆孔數(shù)據(jù)” 44以及“夾具數(shù)據(jù)” 46以便形成“集合夾具數(shù)據(jù)” 48的方法?！凹蠆A具數(shù)據(jù)” 48 提供給CNC機(jī)器10，該CNC機(jī)器10用于由提供給CNC機(jī)器10的夾具坯料50制造定制的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具2。所形成的定制關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具2包括位于夾具2中的鋸切割狹槽和鉆孔，這樣，當(dāng)夾具2匹配地接收病人的骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域時，切割狹槽和鉆孔有利于這樣制備關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域，使得關(guān)節(jié)造形術(shù)關(guān)節(jié)植入件能夠使病人的關(guān)節(jié)線大致恢復(fù)至它的退化前狀態(tài)或自然對齊狀態(tài)。如圖IA中所示，系統(tǒng)4包括計算機(jī)6，該計算機(jī)6有CPU 7、監(jiān)視器或屏幕9和操作人員界面控制器11。計算機(jī)6與醫(yī)療成像系統(tǒng)8 (例如CT或MRI機(jī)器8)和計算機(jī)控制機(jī)械加工系統(tǒng)10 (例如CNC銑床10相連。
如圖IA中所示，病人12有要替換的關(guān)節(jié)14(例如膝蓋、肘、踝、腕、臀部、肩部、頭骨/椎骨或椎骨/椎骨界面等)。病人12使得關(guān)節(jié)14在成像機(jī)器8中掃描。成像機(jī)器8 對關(guān)節(jié)14進(jìn)行多次掃描，其中，每次掃描屬于關(guān)節(jié)14的薄切片。由圖IB可知，將多次掃描用于產(chǎn)生關(guān)節(jié)14的多個兩維(“2D”)圖像16(方框 100)。其中，例如關(guān)節(jié)14是膝蓋14，2D圖像將為股骨18和脛骨20。成像可以通過CT或 MRI來進(jìn)行。在使用MRI的一個實施例中，成像處理可以如I^ark的美國專利申請11/946002 中所述，該美國專利申請11/946002的標(biāo)題為“Generating MRI ImagesUsable For The Creation Of 3D Bone Models Employed To MakeCustomized Arthroplasty Jigs",串i青日為2007年11月27日，該文獻(xiàn)整個被本文參弓I。由圖IA可知，將2D圖像發(fā)送給計算機(jī)6，用于創(chuàng)造計算機(jī)產(chǎn)生3D模型。如圖IB 中所示，在一個實施例中，在2D圖像16中確定點P(方框105)。在一個實施例中，如圖IA 的方框105中所示，點P可以在病人關(guān)節(jié)14的大約中間-側(cè)部和前-后方向的中心。在其它實施例中，點P可以是在2D圖像16中的任意其它位置，包括在靠近或遠(yuǎn)離骨18、20或者由該骨18、20形成的關(guān)節(jié)14的任意位置。如在該概述中的后面所述，點P可以用于定位由2D圖像16產(chǎn)生的計算機(jī)產(chǎn)生3D 模型22、28、36，并用于集合通過3D模型產(chǎn)生的信息。根據(jù)實施例，用作位置和/或方位參考的點P可以是單個點、兩個點、三個點、點加平面、矢量等，只要參考點P可以用于定位和 /或定向通過2D圖像16產(chǎn)生的3D模型22、28、36。如圖IC中所示，2D圖像16用于創(chuàng)造形成病人關(guān)節(jié)14的骨18、20的、計算機(jī)產(chǎn)生的3D僅有骨(即骨模型)22 (方框110)。骨模型22定位成使得點P相對于X_Y_Z軸線的原點0(。、Υ。、Α)處于坐標(biāo)(Xc^Yc^Z。-」)(方框110)。骨模型22通過骨18、20的相應(yīng)退化關(guān)節(jié)表面MJ6來表示在當(dāng)前損傷狀態(tài)下的骨18、20，該退化關(guān)節(jié)表面MJ6可以由于骨關(guān)節(jié)炎、傷害、它們的組合等造成。用于從2D圖像創(chuàng)造3D計算機(jī)產(chǎn)生骨模型22的計算機(jī)程序包括=Analyze,由 AnalyzeDirect, Inc. , Overland Park, KS 獲得；InsightToolkit,可由 National Library of Medicine Insight Segmentation andRegistration Toolkit (“ITK”)，www. itk. org 獲得的開放源程序軟件；3D Slicer，可由誦.slicer. org獲得的開放源程序軟件；Mimics， 由 Materialise, Ann Arbor, MI 獲得；以及 Paraview,可由 www. paraview. org 獲得。如圖IC中所示，3D計算機(jī)產(chǎn)生骨模型22用于產(chǎn)生3D計算機(jī)產(chǎn)生“復(fù)原骨模型” 或“設(shè)計骨模型” 28，其中，退化表面MJ6改變或恢復(fù)成近似它們在退化之前的相應(yīng)狀態(tài) (方框115)。因此，復(fù)原骨模型觀的骨18、20反映成近似它們在退化之前的狀態(tài)。復(fù)原骨模型沘定位成使得點P相對于原點O^YpZtl)處于坐標(biāo)(1」、1」、4_」)。因此，復(fù)原骨模型觀對于原點O^YrZtl)共用與骨模型22相同的方位和位置。 在一個實施例中，復(fù)原骨模型觀通過人坐在計算機(jī)6前面以及視覺觀察骨模型22 和它們的退化表面對、26而從骨模型22人工創(chuàng)造為在計算機(jī)屏幕9上的3D計算機(jī)模型。 人視覺觀察退化表面對、26，以便確定3D計算機(jī)骨模型22上的退化表面MJ6需要怎樣變化和變化至怎樣的程度，從而使得表面MJ6恢復(fù)至它們退化前的狀態(tài)。通過與計算機(jī)控制11的相互作用，然后人們通過3D模型計算機(jī)程序手動操作3D產(chǎn)生表面對、26，以將所述表面2436恢復(fù)到人們認(rèn)為表示退化前情況的狀態(tài)。該人工復(fù)原處理的結(jié)果是計算機(jī)產(chǎn)生3D復(fù)原骨模型觀，其中，表面、26'表示處于未退化狀態(tài)。在一個實施例中，上述骨復(fù)原處理大致或完全自動進(jìn)行。換句話說，計算機(jī)程序可以分析骨模型22和它們的退化表面對、26，以便確定3D計算機(jī)骨模型22上的退化表面24、 26需要怎樣變化和變化至怎樣的程度，從而使得它們恢復(fù)至它們在退化前的狀態(tài)。然后，計算機(jī)程序操縱3D退化表面對、26，以便使得表面MJ6恢復(fù)至將表示退化前情況的狀態(tài)。 這樣的自動復(fù)原處理的結(jié)果是計算機(jī)產(chǎn)生3D復(fù)原骨模型觀，其中，表面,26'表示處于未退化狀態(tài)。如圖IC中所示，復(fù)原骨模型觀用于手術(shù)前設(shè)計(“POP”)處理過程，以便確定在病人的骨中的鋸切割位置30和鉆孔位置32，該鋸切割位置30和鉆孔位置32使得關(guān)節(jié)造形術(shù)的關(guān)節(jié)植入件能夠使得病人的關(guān)節(jié)線大致恢復(fù)至它的退化前的對齊狀態(tài)(方框120)。在一個實施例中，POP處理過程是人工處理，其中，計算機(jī)產(chǎn)生3D植入件模型 34 (例如當(dāng)上下文中的關(guān)節(jié)是膝蓋時為股骨和脛骨植入件)和復(fù)原骨模型觀通過人坐在計算機(jī)6前面以及在計算機(jī)屏幕9上視覺觀察植入件模型34和復(fù)原骨模型觀并通過計算機(jī)控制器11來操縱模型觀、34而彼此相對地進(jìn)行人工操縱。通過將植入件模型34疊加在復(fù)原骨模型觀上或者相反，植入件模型34的關(guān)節(jié)表面可以對齊，或者使得與復(fù)原骨模型洲的關(guān)節(jié)表面相對應(yīng)。通過使得模型觀、34的關(guān)節(jié)表面這樣對齊，植入件模型34相對于復(fù)原骨模型觀定位成使得鋸切割位置30和鉆孔位置32能夠相對于復(fù)原骨模型觀來確定。在一個實施例中，POP處理大致或完全自動進(jìn)行。例如，計算機(jī)程序可以使得計算機(jī)產(chǎn)生3D植入件模型34(例如當(dāng)上下文中的關(guān)節(jié)是膝蓋時為股骨和脛骨植入件)和復(fù)原骨模型或計劃骨模型觀彼此相對地進(jìn)行操縱，以便相對于復(fù)原骨模型觀確定鋸切割和鉆孔位置30、32。植入件模型34可以疊加在復(fù)原骨模型觀上或者相反。在一個實施例中，植入件模型；34相對于原點(Xc1Jc^Zci)位于點P' (X0_k,Y0_k,Z0_k)處，且復(fù)原骨模型觀位于點
處。為了使得模型觀、34的關(guān)節(jié)表面相對應(yīng)，計算機(jī)程序可以使得復(fù)原骨模型28從點P (Χ。_」、Υ。_」、Z0_j)運動至點P' (XQ_k、YQ_k、Z0_k)，或者相反。一旦模型沘、34的關(guān)節(jié)表面緊密接近，植入件模型34的關(guān)節(jié)表面可以形狀匹配成與復(fù)原骨模型觀的關(guān)節(jié)表面對齊或相對應(yīng)。通過使得模型觀、34的關(guān)節(jié)表面這樣對齊，植入件模型34相對于復(fù)原骨模型觀定位成使得鋸切割位置30和鉆孔位置32能夠相對于復(fù)原骨模型觀確定。如圖IE中所示，在一個實施例中，關(guān)于鋸切割和鉆孔位置30、32相對點P' (XQ_k、 Y0-k>Z0_k)的數(shù)據(jù)44打包或合并為“鋸切割和鉆孔數(shù)據(jù)”44(方框145)。然后，“鋸切割和鉆孔數(shù)據(jù)” 44如下面所述用于圖IE中的方框150。由圖ID可知，用于相對圖IC的方框110產(chǎn)生上述骨模型22的2D圖像16也用于創(chuàng)造形成病人的關(guān)節(jié)14的骨18、20的計算機(jī)產(chǎn)生3D骨和軟骨模型(即“關(guān)節(jié)炎模型”)36(方框130)。與上述骨模型22相同，關(guān)節(jié)炎模型36定位成使得點P相對于X-Y-Z軸線的原點 (X。、YQ、Z0)處于坐標(biāo)(Χ。_」、Vj, Z0_j)處(方框130)。因此，骨和關(guān)節(jié)炎模型22、36相對于原點Ο^Υο、^)共用相同的位置和方位。對于圖1Β-1Ε所述的全部處理都大致保持該位置 /方位關(guān)系。因此，骨模型22和它的各種子代(即復(fù)原骨模型觀、骨切割位置30和鉆孔位置32)相對于原點O^YpA)的運動也用于關(guān)節(jié)炎模型36和它的各種子代(即夾具模型 38)。在骨模型22和關(guān)節(jié)炎模型36以及它們相應(yīng)的子代之間保持該位置/方位關(guān)系能夠使得“鋸切割和鉆孔數(shù)據(jù)”44集合成“夾具數(shù)據(jù)”46，以便形成由CNC機(jī)器10用于制造定制的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具2的“集合夾具數(shù)據(jù)” 48。用于由2D圖像16產(chǎn)生3D計算機(jī)產(chǎn)生關(guān)節(jié)炎模型36的計算機(jī)程序包括=Analyze, 由 AnalyzeDirect, Inc., Overland Park, KS 獲得；Insight Toolkit,可由 National Library of Medicine InsightSegmentation and Registration Toolkit ( "ITK") ,www. itk. org獲得的開放源程序軟件；3D Slicer，可由驟w. slicer. org獲得的開放源程序軟件；Mimics,由 Materialise, Ann Arbor, MI 獲得；以及 Paraview,可由 www. paraview. org 獲得。與骨模型22類似，關(guān)節(jié)炎模型36通過骨18、20的相應(yīng)退化關(guān)節(jié)表面MJ6來表示在當(dāng)前損傷狀態(tài)下的骨18、20，該退化關(guān)節(jié)表面MJ6可以由于骨關(guān)節(jié)炎、傷害、它們的組合等形成。不過，與骨模型22不同，關(guān)節(jié)炎模型36并不只是僅有骨的模型，而是除了骨之外還包括軟骨。因此，關(guān)節(jié)炎模型36將關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域42大致表示為當(dāng)定制的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具2在關(guān)節(jié)造形術(shù)外科手術(shù)過程中匹配地接收關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域42時該關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域42將存在的情況。與圖ID中所示和上面所述相同，為了調(diào)整骨和關(guān)節(jié)炎模型36、36和它們相應(yīng)的子代的位置/方位，跟蹤復(fù)原骨模型觀從點P至點P'的任何運動以使得“關(guān)節(jié)炎模型”36進(jìn)行大致相同的移動(方框135)。與圖ID中所示相同，將關(guān)節(jié)炎模型36的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域42的計算機(jī)產(chǎn)生3D 表面模型40輸入計算機(jī)產(chǎn)生3D關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具模型38中(方框140)。因此，夾具模型 38設(shè)置或指引成匹配地接收關(guān)節(jié)炎模型36的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域42。制造成與這樣的夾具模型38匹配的夾具2再在關(guān)節(jié)造形術(shù)外科手術(shù)過程中匹配地接收實際關(guān)節(jié)骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域。在一些實施例中，由于在病人的骨解剖結(jié)構(gòu)中的不規(guī)則部分或在成像處理中的限制而使3D表面模型40變化。例如，3D表面模型40可以進(jìn)行或作為“過度估計”處理的結(jié)果?！斑^度估計的” 3D表面模型40可以形成實際夾具的骨匹配表面，該骨匹配表面匹配地接收和接觸實際關(guān)節(jié)骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的特定部分，而夾具的其它部分與骨間隔開，例如包括實際關(guān)節(jié)骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的某些部分。因此，實際夾具的骨匹配表面可以匹配地接觸實際關(guān)節(jié)骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的某些特定部分，而關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的其它區(qū)域并不匹配接觸。在一些實施例中，關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的、與夾具的骨匹配表面接觸的特定部分可以是最可能精確地用3D計算機(jī)建模和最可能導(dǎo)致在夾具的骨匹配表面和關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域之間可靠、精確匹配接觸的那些區(qū)域，而關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的、 不與夾具的骨匹配表面接觸的部分可以是精確地用3D計算機(jī)建模的可能性最小的那些區(qū)域。換句話說，對于一些實施例，過度估計可以形成用于實際夾具的骨匹配表面的匹配接觸區(qū)域，該匹配接觸區(qū)域基于3D表面模型的、相對于圖像掃描數(shù)據(jù)最可靠、精確以及最容易通過CNC機(jī)器的工具進(jìn)行機(jī)械加工的區(qū)域。相反，對于一些實施例，過度估計可以形成用于實際夾具的骨匹配或其它表面的非接觸區(qū)域，夾具的那些區(qū)域?qū)儆?D表面模型的那些區(qū)域，該區(qū)域由精確性或可靠性較低的圖像掃描數(shù)據(jù)和/或表示太小以致于不容易通過CNC機(jī)器的工具來機(jī)械加工的骨特征的圖像掃描數(shù)據(jù)來產(chǎn)生。下面所述的過度估計處理的結(jié)果是具有骨匹配表面的實際夾具，該骨匹配表面匹配接觸實際關(guān)節(jié)骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的特定可靠區(qū)域，同時避免與關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的、某些可靠性更低的區(qū)域接觸， 因此形成具有骨匹配表面的夾具，該骨匹配表面精確和可靠地匹配接收關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域。在一個實施例中，用于指引夾具模型38至關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域42的處理步驟是人工處理。3D計算機(jī)產(chǎn)生模型36、38通過人坐在計算機(jī)6前面以及在計算機(jī)屏幕9上視覺觀察夾具模型38和關(guān)節(jié)炎模型36并通過與計算機(jī)控制器11相互作用來操縱模型36、38而進(jìn)行彼此相對的人工操縱。在一個實施例中，通過將夾具模型38(例如當(dāng)上下文中的關(guān)節(jié)是膝蓋時為股骨和脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具)疊加在關(guān)節(jié)炎模型36的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域42 上或者相反，可以將關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域42的表面模型40輸入夾具模型38中，從而導(dǎo)致該夾具模型38指引成匹配地接收關(guān)節(jié)炎模型36的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域42。點P' (XQ_k、 Y0-k>Z0_k)也可以輸入夾具模型38中，從而導(dǎo)致夾具模型38相對于點P' (X0_k,Y0_k,Z0_k)定位和定向成使得它們能夠與方框125的骨切割和鉆孔數(shù)據(jù)44集合。在一個實施例中，用于指引夾具模型38至關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域42的處理過程大致或完全自動進(jìn)行，如在具體實施方式
中的后面所述。例如，計算機(jī)程序可以產(chǎn)生關(guān)節(jié)炎模型36的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域42的3D計算機(jī)產(chǎn)生表面模型40。然后，計算機(jī)程序可以將表面模型40和點P' (X0_k, Y0_k, Z0_k)輸入夾具模型38中，從而導(dǎo)致將該夾具模型38指引成匹配地接收關(guān)節(jié)炎模型36的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域42。在一些實施例中，表面模型40可以考慮病人的骨解剖結(jié)構(gòu)中的不規(guī)則部分和/或在成像技術(shù)中由于在夾具表面和病人的骨之間產(chǎn)生預(yù)定間隙而引起的限制。所形成的夾具模型38也相對于點P' (X0_k,Y0_k,Z0_k) 定位和定向成使得它們能夠與方框125的骨切割和鉆孔數(shù)據(jù)44集合。在一個實施例中，關(guān)節(jié)炎模型36可以是由下面對于圖2D-2F所述的閉環(huán)處理產(chǎn)生的3D容積模型。在另一實施例中，關(guān)節(jié)炎模型36可以是由下面對于圖2A-2C和12A-12C 所述的開環(huán)處理產(chǎn)生的3D表面模型。如圖IE中所示，在一個實施例中，關(guān)于夾具模型38和表面模型40相對點 P' (X0-k>Y0-k>Z0_k)的數(shù)據(jù)打包或合并為“夾具數(shù)據(jù)”46(方框14 ?！皧A具數(shù)據(jù)”46再如下面對于圖IE的方框150所述來使用。由圖IE可知，“鋸切割和鉆孔數(shù)據(jù)” 44與“夾具數(shù)據(jù)” 46集合以便形成“集合夾具數(shù)據(jù)” 48 (方框150)。如上所述，因為“鋸切割和鉆孔數(shù)據(jù)” 44、“夾具數(shù)據(jù)” 46和它們的各個前代(例如模型22、28、36、38)相互匹配以便相對于點P和P'定位和定向，因此“鋸切割和鉆孔數(shù)據(jù)，，44相對于“夾具數(shù)據(jù)，，46合適定位和定向，用于合適集合至“夾具數(shù)據(jù)，，46 中。所形成的“集合夾具數(shù)據(jù)” 48在提供給CNC機(jī)器10時形成夾具2，該夾具2:(1)設(shè)置成匹配地接收病人的骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域；以及(2)具有切割狹槽和鉆孔，該切割狹槽和鉆孔便于以這樣的方式制備關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域，使得關(guān)節(jié)造形術(shù)的關(guān)節(jié)植入件能夠使病人的關(guān)節(jié)線大致恢復(fù)至它的退化前或自然對齊狀態(tài)。由圖IA和IE可知，“集合夾具數(shù)據(jù)18從計算機(jī)6傳送給CNC機(jī)器10 (方框155)。 將夾具坯料50提供給CNC機(jī)器10 (方框160)，且CNC機(jī)器10利用“集合夾具數(shù)據(jù)”來由夾具坯料50機(jī)械加工關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具2。為了介紹能夠通過上述方法來制造的示例定制關(guān)節(jié)造形術(shù)切割夾具2，下面參考圖1F-1I。同時，如上所述，上述方法可用于制造設(shè)置成用于包括膝蓋、肘部、踝、腕、臀部、肩部、椎骨界面等的關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程的夾具2，在圖1F-1I中所述的夾具實例用于全膝蓋替換(“TKR”)處理過程。因此，圖IF和IG分別是示例定制的關(guān)節(jié)造形術(shù)股骨夾具2A的仰視和俯視透視圖，而圖IH和II分別是示例定制的關(guān)節(jié)造形術(shù)脛骨夾具2B的仰視和俯視透視圖。如圖IF和IG中所示，股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具2A可以包括內(nèi)側(cè)或部分100以及外側(cè)或部分102。當(dāng)股骨切割夾具2A用于TKR處理過程時，內(nèi)側(cè)或部分100對著和匹配地接收股骨下端的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域42，且外側(cè)或部分102在股骨切割夾具2A的、與內(nèi)側(cè)部分 100相反的一側(cè)。股骨夾具2A的內(nèi)側(cè)部分100設(shè)置成與病人的股骨18的受損底端(即關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域42)的表面特征匹配。因此，當(dāng)將目標(biāo)區(qū)域42在TKR外科手術(shù)過程中接收于股骨夾具2A的內(nèi)側(cè)部分100中時，目標(biāo)區(qū)域42和內(nèi)側(cè)部分100的表面匹配。股骨切割夾具2A的內(nèi)側(cè)部分100的表面機(jī)械加工或以其它方式形成于選定的股骨夾具坯料50A中，并基于或確定于受損下端的目標(biāo)區(qū)域42的3D表面模型40或病人股骨 18的目標(biāo)區(qū)域42。在一些實施例中，3D表面模型40可以考慮醫(yī)療成像處理中的限制和/ 或機(jī)械加工工藝中的限制而通過下面所述的“過度估計”方法而變化。如圖IH和II中所示，脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具2B可以包括內(nèi)側(cè)或部分104以及外側(cè)或部分106。當(dāng)脛骨切割夾具2B用于TKR處理過程時，內(nèi)側(cè)或部分104對著和匹配地接收脛骨上端的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域42，且外側(cè)或部分106在脛骨切割夾具2B的、與內(nèi)側(cè)部分 104相反的一側(cè)上。脛骨夾具2B的內(nèi)側(cè)部分104設(shè)置成與病人脛骨20的受損上端(即關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域42)的表面特征匹配。因此，當(dāng)將目標(biāo)區(qū)域42在TKR外科手術(shù)過程中接收于脛骨夾具2B的內(nèi)側(cè)部分104中時，目標(biāo)區(qū)域42和內(nèi)側(cè)部分104的表面匹配。脛骨切割夾具2B的內(nèi)側(cè)部分104的表面機(jī)械加工或以其它方式形成于選定的脛骨夾具坯料50B中，并基于或確定于受損上端的目標(biāo)區(qū)域42的3D表面模型40或病人脛骨 20的目標(biāo)區(qū)域42。在一些實施例中，3D表面模型40可以考慮醫(yī)療成像處理中的限制和/ 或機(jī)械加工工藝中的限制而通過下面所述的“過度估計”方法而變化。b.用于指引3D關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具模型至關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的自動處理的概述如上面對于圖ID的方框140所述，用于指引3D關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具模型38至關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域42的處理可以自動進(jìn)行。該自動處理的示例的介紹將涉及具體實施方式
的其余部分，開始于自動指引處理的概述。由圖IA和圖IB的方框100-105可知，病人12有要替換的關(guān)節(jié)14 (例如膝蓋、肘部、踝、腕、肩部、臀部、椎骨界面等)。病人12的關(guān)節(jié)14在成像機(jī)器8 (例如CT、MRI等機(jī)器)中掃描，以便產(chǎn)生形成病人關(guān)節(jié)14 (例如膝蓋)的骨(例如股骨18和脛骨20)的多個 2D掃描圖像16。各掃描圖像16是目標(biāo)骨18、20的薄切片圖像。將掃描圖像16發(fā)送給CPU 7，該CPU 7沿骨18、20的掃描圖像16的目標(biāo)特征42使用開環(huán)圖像分析來產(chǎn)生沿目標(biāo)特征 42的型面的、用于各掃描圖像16的輪廓線。由圖IA和圖IC的方框110可知，CPU 7編輯掃描圖像16，更具體地說編輯輪廓線， 以便產(chǎn)生病人的關(guān)節(jié)骨18、20的目標(biāo)特征42的3D計算機(jī)表面模型(“關(guān)節(jié)炎模型”)36。 在上下文中所述的全膝蓋替換(“TKR”)外科手術(shù)中，目標(biāo)特征42可以是病人股骨18的下端或膝關(guān)節(jié)端以及病人脛骨20的上端或膝關(guān)節(jié)端。更具體地，目標(biāo)特征42可以是病人股骨18的脛骨接觸關(guān)節(jié)表面和病人脛骨20的股骨接觸關(guān)節(jié)表面。在一些實施例中，“關(guān)節(jié)炎模型”36可以是分別通過開環(huán)或閉環(huán)方法形成的表面模型或容積實體模型以使輪廓線分別是開環(huán)或閉環(huán)的。在這里所述的一個實施例中，“關(guān)節(jié)炎模型” 36可以是通過開環(huán)處理形成的表面模型。通過使用開環(huán)和表面模型方法，與閉環(huán)和容積實體模型方法相反，計算機(jī)建模處理需要更少的CPU 7處理能力和時間，因此更有成本效益。系統(tǒng)4測量“關(guān)節(jié)炎模型”36的目標(biāo)區(qū)域42的前-后寬度和中間-側(cè)部寬度。該前-后寬度和中間-側(cè)部寬度可以用于確定各骨18、20的3D “關(guān)節(jié)炎模型” 36的縱橫比、 尺寸和/或形狀。在下面介紹的夾具坯料分組和選擇方法的一個實施例中，各骨18、20的 3D “關(guān)節(jié)炎模型”36的前-后和中間-側(cè)部尺寸可以用于與在下面介紹的夾具坯料分組和選擇方法中的候選夾具坯料50的3D計算機(jī)模型的縱橫比、尺寸和/或形狀進(jìn)行比較。在下面介紹的夾具坯料分組和選擇方法的一個實施例中，各骨18、20的3D “關(guān)節(jié)炎模型” 36 的前-后和中間-側(cè)部尺寸可以用于與候選夾具坯料50的3D計算機(jī)模型的前-后和中間-側(cè)部尺寸進(jìn)行比較。在上下文中所述的TKR中，夾具2將是股骨和脛骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)切割夾具2A、2B， 它們由股骨和脛骨夾具坯料50A、50B機(jī)械加工或以其它方式形成。多個候選夾具坯料尺寸例如存在于夾具坯料庫中。盡管各候選夾具坯料可以有前-后和中間-側(cè)部尺寸的獨特組合，但是在一些實施例中，兩個或更多候選夾具坯料可以共有相同的縱橫比或形狀。庫的候選夾具坯料可以根據(jù)它們的縱橫比而沿描繪的斜線來分組。系統(tǒng)4使用夾具坯料分組和選擇方法來從包含于夾具坯料庫中的多個可用夾具坯料尺寸中選擇夾具坯料50。例如，脛骨和股骨3D關(guān)節(jié)炎模型36的形狀、尺寸和/或縱橫比與候選夾具坯料的3D模型的形狀、尺寸和/或縱橫比進(jìn)行比較，且在關(guān)節(jié)炎模型36和候選夾具坯料的模型之間進(jìn)行或不進(jìn)行尺寸比較。也可選擇，在一個實施例中，病人的股骨和脛骨18、20的關(guān)節(jié)炎模型36的目標(biāo)區(qū)域的前-后和中間-側(cè)部尺寸通過數(shù)學(xué)公式而增加。然后，形成的數(shù)學(xué)變化的前-后和中間-側(cè)部尺寸與候選夾具坯料50A、50B的模型的前-后和中間-側(cè)部尺寸進(jìn)行比較。在一個實施例中，選擇的夾具坯料50A、50B是前-后和中間-側(cè)部尺寸最接近病人的骨18、20 的數(shù)學(xué)變化的前-后和中間-側(cè)部尺寸的夾具坯料，而并不超過病人的骨18、20的數(shù)學(xué)變化尺寸。在一個實施例中，夾具坯料選擇方法使得選擇的夾具坯料50的尺寸盡可能接近病人的膝蓋特征，因此減少在從夾具坯料制造夾具2時涉及的機(jī)械加工。在一個實施例中，如對于圖IF-II所述，各關(guān)節(jié)造形術(shù)切割夾具2包括內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分。內(nèi)側(cè)部分的尺寸特別設(shè)置成作為關(guān)節(jié)造形術(shù)的焦點的病人骨的表面特征。因此， 當(dāng)關(guān)節(jié)造形術(shù)用于TKR外科手術(shù)時，夾具將是股骨夾具和/或脛骨夾具。股骨夾具的內(nèi)側(cè)部分定制設(shè)置成匹配病人股骨的下端或關(guān)節(jié)端的受損表面。脛骨夾具的內(nèi)側(cè)部分定制設(shè)置成匹配病人脛骨的上端或關(guān)節(jié)端的受損表面。在一個實施例中，由于夾具坯料分組和選擇方法，各關(guān)節(jié)造形術(shù)切割夾具2的外側(cè)部分的尺寸基本與病人的股骨和脛骨3D關(guān)節(jié)炎模型36類似。不過，為了使得切割夾具2 具有足夠的結(jié)構(gòu)完整性，夾具2的外側(cè)部分可以機(jī)械變化成使得夾具2的外側(cè)部分在各個方向上超過3D股骨和脛骨模型，從而使得形成的切割夾具2具有在夾具2的外側(cè)部分和內(nèi)側(cè)部分之間的足夠夾具材料，以便提供足夠的結(jié)構(gòu)強度。由圖ID的方框140可知，一旦系統(tǒng)4選擇股骨和脛骨夾具坯料50的尺寸和形狀充分類似于病人的股骨和脛骨計算機(jī)關(guān)節(jié)炎模型36的尺寸和形狀，系統(tǒng)4就將股骨18和脛骨20的目標(biāo)特征42的3D計算機(jī)表面模型40疊加在選擇的股骨和脛骨夾具38或者(更合適的是在本實施例的一種形式中)夾具坯料50的各3D計算機(jī)模型的內(nèi)側(cè)部分上。由圖IE的方框145可知，結(jié)果是成“夾具數(shù)據(jù)16形式的股骨和脛骨夾具2的計算機(jī)模型，其中，股骨和脛骨夾具計算機(jī)模型具有(1)各外側(cè)部分，該外側(cè)部分緊密接近病人的股骨和脛骨的總體尺寸和形狀；以及( 各內(nèi)側(cè)部分，該內(nèi)側(cè)部分的表面與病人的股骨18和脛骨 20的目標(biāo)特征42匹配。系統(tǒng)4利用來自夾具計算機(jī)模型(即“夾具數(shù)據(jù)”46)的數(shù)據(jù)來使得CNC機(jī)器10 由實際夾具坯料機(jī)械加工成實際夾具2。結(jié)果是自動制造的實際股骨和脛骨夾具2具有
(1)外側(cè)部分，該外側(cè)部分對于尺寸和總體結(jié)構(gòu)大致與病人的實際股骨和脛骨匹配；以及
(2)內(nèi)側(cè)部分，該內(nèi)側(cè)部分具有病人特殊的尺寸和形狀，該尺寸和形狀與病人的股骨和脛骨的目標(biāo)特征42的實際尺寸和形狀相對應(yīng)。系統(tǒng)4和這里所述的方法能夠高效制造定制成用于病人的特定骨特征的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具2。夾具2和系統(tǒng)4以及制造該夾具的方法在這里表示為用于膝蓋和TKR外科手術(shù)。 不過，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，夾具2和系統(tǒng)4以及制造該夾具的方法可以很容易地用于其它關(guān)節(jié)和關(guān)節(jié)替換外科手術(shù)，例如肘部、肩部、臀部等。因此，這里包含的、對于夾具2和系統(tǒng)4以及制造該夾具的方法的說明并不認(rèn)為局限于膝蓋和TKR外科手術(shù)，而是應(yīng)當(dāng)認(rèn)為包含所有類型的關(guān)節(jié)外科手術(shù)。c.確定用作股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)切割夾具的內(nèi)側(cè)部分的表面的、股骨下端的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的3D表面模型為了介紹產(chǎn)生病人股骨18的受損下端204的目標(biāo)區(qū)域42的3D模型40的方法， 下面參考圖2A-2G。圖2A是病人股骨18的受損下端或膝關(guān)節(jié)端204的前-后(“AP”)圖像切片208，其中，圖像切片208包括與受損底端204的目標(biāo)區(qū)域42相對應(yīng)的開環(huán)輪廓線段210。圖2B是具有相應(yīng)開環(huán)輪廓線段(210-1、210-2、 210-n)的多個圖像切片(16_1、 16-2、 16-n)，對該開環(huán)輪廓線段210進(jìn)行累積，以便產(chǎn)生目標(biāo)區(qū)域42的3D模型40。圖 2C是利用圖2B中所示的開環(huán)輪廓線段(16-1、16-2、 16-n)產(chǎn)生的受損底端204的目標(biāo)區(qū)域42的3D模型40。圖2D-2F分別與圖2A-2C類似，除了圖2D-2F屬于閉環(huán)輪廓線，與開環(huán)輪廓線相反。圖2G是表示制造股骨夾具2A的方法的概述的流程圖。由圖1A、IB和2A可知，成像器8用于產(chǎn)生病人股骨18的受損下端或膝關(guān)節(jié)端204 的2D圖像切片16。如圖2A中所示，2D圖像16可以是股骨18的AP圖。根據(jù)成像器8是 MRI還是CT成像器，圖像切片16將是MRI或CT切片。受損下端204包括后部髁212、前部股骨軸表面214以及從后部髁212延伸至前部股骨軸表面214的關(guān)注區(qū)域或目標(biāo)區(qū)域42。 股骨下端的目標(biāo)區(qū)域42可以是股骨下端的關(guān)節(jié)接觸表面，該關(guān)節(jié)接觸表面接觸脛骨上端或膝關(guān)節(jié)端的相應(yīng)關(guān)節(jié)接觸表面。如圖2A中所示，圖像切片16可以表示網(wǎng)狀骨216、環(huán)繞網(wǎng)狀骨的皮層骨218以及皮層骨218的關(guān)節(jié)軟骨襯墊部分。輪廓線210沿目標(biāo)區(qū)域42延伸并緊鄰皮層骨和軟骨，以便概括股骨下端204的目標(biāo)區(qū)域42的輪廓。輪廓線210沿目標(biāo)區(qū)域42延伸，開始于后部髁212上的點A，并終止于前部股骨軸表面214上的點B。在一個實施例中，如圖2A中所示，輪廓線210沿目標(biāo)區(qū)域42延伸，但是并不沿股骨下端204表面的其余部分延伸。因此，輪廓線210形成開環(huán)，如參考圖2B和2C所述，該開環(huán)可以用于形成開環(huán)區(qū)域或3D計算機(jī)模型40，該開環(huán)區(qū)域或3D計算機(jī)模型參考圖ID 的方框140所述，并與股骨下端的目標(biāo)區(qū)域42的3D表面緊密匹配。因此，在一個實施例中，輪廓線是開環(huán)，并不描述股骨下端204的整個皮層骨表面。還有，在一個實施例中，開環(huán)處理用于由3D圖像16形成3D表面模型36，該3D表面模型36大致代替對于圖ID的方框 125-140所述的關(guān)節(jié)炎模型36，并用于創(chuàng)造表面模型40，該表面模型40用于創(chuàng)造對于圖IE 的方框145-150所述的“夾具數(shù)據(jù)” 46。在一個實施例中，與在圖2A和2B中所述的開環(huán)輪廓線210相反，輪廓線是閉環(huán)輪廓線210'，該閉環(huán)輪廓線210'描述股骨下端的整個皮層骨表面，并形成閉環(huán)區(qū)域，如圖 2D中所述。各圖像切片16-1、 16-n的閉環(huán)輪廓線210' -2、 210' _n組合，如圖2E中所示。閉環(huán)區(qū)域可能需要分析股骨下端204的整個表面區(qū)域，并導(dǎo)致形成整個股骨下端204 的3D模型，如圖2F中所示。因此，由閉環(huán)處理形成的3D表面模型最終有與3D關(guān)節(jié)炎模型 36共有的大量(如果不是全部)表面。在一個實施例中，閉環(huán)處理可以通過應(yīng)用數(shù)學(xué)算法而由2D圖像16形成3D容積解剖結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)實體模型。美國專利5682886(申請日為1995 年12月沈日，該文獻(xiàn)整個被本文參引)應(yīng)用形成連續(xù)邊界或閉環(huán)的蛇形算法。在描述股骨后，利用建模處理來產(chǎn)生3D表面模型，例如通過貝塞爾(Bezier)切片方法。其它3D建模處理(例如市場上的3D結(jié)構(gòu)軟件，如具體實施方式
的其它部分中所述)可以用于閉環(huán)、 容積實體建模的3D表面模型的產(chǎn)生。在一個實施例中，閉環(huán)處理用于由3D圖像16形成3D容積實體模型36，該3D容積實體模型基本與對于圖ID的方框125-140所述的關(guān)節(jié)炎模型36相同。3D容積實體模型 36用于創(chuàng)造表面模型40，該表面模型40用于創(chuàng)造對于圖IE的方框145-150所述的“夾具數(shù)據(jù)” 46。形成整個股骨下端的3D容積實體模型使用這樣的方法，與使用開環(huán)輪廓線產(chǎn)生股骨下端的目標(biāo)區(qū)域42的3D模型相比，該方法可能要多得多的內(nèi)存和時間。因此，盡管閉環(huán)方法可以用于這里所述的系統(tǒng)和方法，但是對于至少一些實施例，開環(huán)方法可能優(yōu)于閉環(huán)方法。閉環(huán)方法的一個實例在Park的美國專利申請11/641569中所述，該美國專利申請 11/641569 的標(biāo)題是“Improved Total JointArthroplasty System”，申請日為 2007 年 1 月19日。該申請整個被本具體實施方式
參引。由圖2B和2G可知，成像器8通過重復(fù)成像操作來產(chǎn)生多個圖像切片(16_1、 16-2、 16-n)(方框1000)。各圖像切片16有以參考圖2A所述的方式沿目標(biāo)區(qū)域42延伸的開環(huán)輪廓線Ο10-1、210-2 210-n)(方框1005)。在一個實施例中，各圖像切片是兩毫米的2D圖像切片16。系統(tǒng)4將多個2D圖像切片(16-1、16-2 16_n)和(更具體地說) 多個開環(huán)輪廓線Ο10-1、210-2 210-n)編輯成在圖2C中所述的3D股骨表面計算機(jī)模型 40(方框1010)。關(guān)于產(chǎn)生表面模型40的這種方法也在對于圖IB的方框100-105和圖ID 的方框130-140的概述部分中所述。類似方法可以用于在圖2D-2F中所示的閉環(huán)輪廓線。
由圖2C可知，3D股骨表面計算機(jī)模型40是股骨下端的目標(biāo)區(qū)域42的3D計算機(jī)表示。在一個實施例中，目標(biāo)區(qū)域42的3D表示是股骨遠(yuǎn)端的關(guān)節(jié)脛骨接觸表面的3D表示。當(dāng)開環(huán)產(chǎn)生3D模型40是股骨下端的相關(guān)脛骨接觸部分的表面模型時，與由閉環(huán)輪廓線形成的股骨下端整個表面的3D模型相反，產(chǎn)生開環(huán)產(chǎn)生3D模型40需要更少時間和內(nèi)存強度。在一個實施例中，開環(huán)產(chǎn)生3D模型40是脛骨的、對著股骨下端的端面的表面模型，與股骨下端的整個表面的3D模型相反。3D模型40可以用于確定如前所述的可以是股骨下端的相關(guān)脛骨接觸部分的關(guān)注區(qū)域或目標(biāo)區(qū)域42。再有，產(chǎn)生開環(huán)產(chǎn)生3D模型40與股骨遠(yuǎn)端的整個表面的3D模型相比需要更少時間和內(nèi)存強度，就像由閉環(huán)輪廓線來產(chǎn)生一樣。因此，對于至少一些這里所述的實施例類型，開環(huán)輪廓線方法優(yōu)于閉環(huán)輪廓線方法。 不過，這里所述的系統(tǒng)4和方法可以使用開環(huán)或閉環(huán)方法，且并不局限于一個或另一個。不管3D模型40是目標(biāo)區(qū)域42的表面模型(即由開環(huán)處理產(chǎn)生并用作關(guān)節(jié)炎模型22的3D表面模型)還是股骨下端的整個脛骨朝向端面的表面模型(即由閉環(huán)處理產(chǎn)生并用作關(guān)節(jié)炎模型22的3D容積實體模型)，屬于輪廓線210的數(shù)據(jù)都可以通過在Park的任意前述美國專利申請中所述的表面產(chǎn)生技術(shù)來轉(zhuǎn)變成3D輪廓計算機(jī)模型40。例如，使用的表面產(chǎn)生技術(shù)包括點至點映射、表面垂直矢量映射、局部表面映射和球表面映射技術(shù)。根據(jù)情況，可以采用一種映射技術(shù)或映射技術(shù)的組合。在一個實施例中，在圖2C中所示的3D模型40的產(chǎn)生可以通過使用圖像切片16 來確定在圖2B的開環(huán)區(qū)域中的各連續(xù)間隔開表面點的位置坐標(biāo)值而形成。然后可以使用數(shù)學(xué)模型來估計或計算圖2C中的3D模型40。可以使用的其它醫(yī)療成像計算機(jī)程序的實例可以包括但不局限于Analyze,由AnalyzeDirect, Inc.，Overland Park, KS獲得；由例如 Paraview of Kitware, Inc.獲得到開放源代碼軟件 Jnsight Toolkit ( “ITK”)，可由 www. itk. org 獲得；3D Slicer,可由 www. slicer. org 獲得；以及 Mimics,由 Materialise, Ann Arbor, MI 獲得。也可選擇或者除了用于產(chǎn)生圖2C中所示3D模型40的前述系統(tǒng)，用于產(chǎn)生圖2C 中所示3D模型40的其它系統(tǒng)包括非均勻有理B樣條(Non-Uniform Rational B-spline) (“NURB”)程序或Bezier程序的表面產(chǎn)生技術(shù)。各程序可以用于由多條輪廓線210產(chǎn)生 3D輪廓模型40。在一個實施例中，NURB表面建模技術(shù)用于多個圖像切片16和(更具體地說)圖2B 的多個開環(huán)輪廓線210。NURB軟件產(chǎn)生3D模型40，如圖12C中所示，其中，3D模型40有包含網(wǎng)和它的控制點的關(guān)注區(qū)域或目標(biāo)區(qū)域42。例如見Ervin等人的，Landscape Modeling, McGraw-Hill，2001，該文獻(xiàn)整個通過參引被加入本具體實施方式
中。在一個實施例中，NURB表面建模技術(shù)使用以下表面方程式
權(quán)利要求
1.一種確定在關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具的第一側(cè)中的匹配表面的方法，該匹配表面設(shè)置成匹配地接收和接觸相應(yīng)病人表面，該病人表面包括骨表面和軟骨表面中的至少一個，當(dāng)匹配表面匹配地接收和接觸病人表面時，將第一側(cè)定向成朝著病人表面，該方法包括a)確定在醫(yī)療圖像中表示的與病人表面相關(guān)聯(lián)的輪廓線；b)通過算法來評價輪廓線是否適合用于確定與輪廓線相關(guān)聯(lián)的匹配表面的一部分；c)當(dāng)認(rèn)為輪廓線不適合時改變該輪廓線；以及d)利用改變的輪廓線來確定與輪廓線相關(guān)聯(lián)的匹配表面的部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟c包括調(diào)節(jié)輪廓線的一部分，以便形成調(diào)節(jié)的輪廓線部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中調(diào)節(jié)輪廓線的一部分包括使得輪廓線的該部分遠(yuǎn)離病人表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中步驟d導(dǎo)致第一側(cè)表面的確定，該第一側(cè)表面與調(diào)節(jié)的輪廓線部分相關(guān)聯(lián)且當(dāng)匹配表面匹配地接收和接觸病人表面時該第一側(cè)表面不與相應(yīng)病人表面接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟c包括i)調(diào)節(jié)輪廓線的一部分，以便形成調(diào)節(jié)的輪廓線部分；以及 )使得輪廓線的另一部分未調(diào)節(jié)，以便形成未調(diào)節(jié)的輪廓線部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，步驟d導(dǎo)致確定了i)第一側(cè)的、與調(diào)節(jié)的輪廓線部分相關(guān)聯(lián)且當(dāng)匹配表面匹配地接收和接觸病人表面時不與相應(yīng)病人表面接觸的表面； )與未調(diào)節(jié)的輪廓線部分相關(guān)聯(lián)的匹配表面的一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟b的適合性評價包括比較在第一位置處的輪廓線的第一特征與在第二位置的輪廓線的第二特征。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中第一特征包括與第一位置相切的切線，第二特征包括與第二位置相切的切線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中第一切線與第二切線的比較包括評價在兩個切線之間的角度差。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中當(dāng)在第一和第二切線之間的角度差超過選定值時，與該第一和第二切線相關(guān)聯(lián)的輪廓線部分不足以用于確定與輪廓線的該部分相關(guān)聯(lián)的匹配表面部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中選定值在大約20度和大約5度之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中該選定值為大約5度。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中第一和第二位置是在輪廓線上的各坐標(biāo)點。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中各坐標(biāo)點在輪廓線上彼此緊鄰。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中第一特征包括與第一位置相關(guān)聯(lián)的第一角度關(guān)系，第二特征包括與第二位置相關(guān)聯(lián)的第二角度關(guān)系。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中各角度關(guān)系與延伸通過各位置的切線和法線中的至少一個相關(guān)聯(lián)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟b的適合性評價包括比較在輪廓線上的第一位置處的輪廓線第一特征與在輪廓線上的第二位置處的另一輪廓線第二特征。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中第一特征包括與第一位置垂直的法線，第二特征包括與第二位置垂直的法線。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中第一法線與第二法線的比較包括評價在兩個法線之間的角度差。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中當(dāng)在第一和第二法線之間的角度差超過選定設(shè)置值時，與第一和第二法線相關(guān)聯(lián)的輪廓線部分不適合用于確定與該輪廓線部分相關(guān)聯(lián)的匹配表面部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中選定值在大約2度和大約6度之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中該選定值小于大約2度。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中第一和第二位置是在兩個輪廓線上的相應(yīng)點。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中兩條輪廓線是緊鄰的輪廓線。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中第一特征包括與第一位置相關(guān)聯(lián)的第一角度關(guān)系，第二特征包括與第二位置相關(guān)聯(lián)的第二角度關(guān)系。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中各角度關(guān)系與通過各位置延伸的切線和法線中的至少一個相關(guān)聯(lián)。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟b的適合性評價包括比較在輪廓線上的第一位置與在另一輪廓線上的第二位置之間的高度變化。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中第一和第二位置是彼此相對應(yīng)的第一和第二點，輪廓線和另一輪廓線彼此相鄰。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟b的適合性評價包括評價與在輪廓線上的第一點與另一輪廓線上的第二點之間的高度變化相關(guān)聯(lián)的角度值。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中角度值包括在第一線和第二線之間的角度，第一線從第一點朝著包含另一輪廓線的圖像切片延伸并垂直于包含輪廓線的圖像切片，第二線從第一點延伸至第二點。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中當(dāng)角度超過選定設(shè)置值時，與第一和第二點相關(guān)聯(lián)的輪廓線部分不適合用于確定與輪廓線部分相關(guān)聯(lián)的匹配表面部分。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中選定值在大約1度和大約5度之間。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中選定值為大約1度。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟b包括評價下面至少一個i)輪廓線是否導(dǎo)致與輪廓線相關(guān)聯(lián)的匹配表面部分不可能進(jìn)行機(jī)械加工；以及ii)輪廓線是否屬于不可能用于精確地確定匹配表面的病人表面區(qū)域。
35.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟b的適合性評價包括比較在輪廓線上的第一位置處的輪廓線第一特征與在第二輪廓線上的第二位置處的第二輪廓線第二特征以及在第三輪廓線上的第三位置處的第三輪廓線第三特征。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中第一特征包括與第一位置垂直的法線，第二特征包括與第二位置垂直的法線，第三特征包括與第三位置垂直的法線。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中第一法線與第二和第三法線的比較包括在三個法線之間的角度差評價。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中當(dāng)在第一、第二和第三法線之間的角度差超過選定設(shè)置值時，與第一、第二和第三法線相關(guān)聯(lián)的輪廓線部分不適合用于確定與輪廓線部分相關(guān)聯(lián)的匹配表面部分。
39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中三個輪廓線與各相鄰圖像切片相關(guān)聯(lián)。
40.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟b的適合性評價包括評價與以下相關(guān)聯(lián)的角度值在輪廓線上的第一點至第二輪廓線上的第二點之間的高度變化；以及在第二輪廓線上的第二點至第三輪廓線上的第三點之間的高度變化。
41.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟b的適合性評價包括比較第一位置處的輪廓線特征與第二位置處的輪廓線特征；以及比較在輪廓線上的第一位置處的輪廓線的另一特征與另一輪廓線上的一個位置處的所述另一輪廓線的特征。
42.一種用于幫助進(jìn)行與病人表面相關(guān)聯(lián)的關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具， 該病人表面包括骨表面和軟骨表面中的至少一個，夾具包括；第一側(cè)、與該第一側(cè)大致相反的第二側(cè)、以及在第一側(cè)中設(shè)置成匹配地接收和接觸病人表面的至少一部分的匹配表面；其中，第一側(cè)設(shè)置成當(dāng)匹配表面匹配地接收和接觸病人表面時定向成朝著病人表面；該匹配表面可以根據(jù)以下處理步驟來確定a)確定在醫(yī)療圖像中表示的、與病人表面相關(guān)聯(lián)的輪廓線；b)通過算法來評價輪廓線是否適合用于確定與輪廓線相關(guān)聯(lián)的匹配表面的一部分；c)當(dāng)認(rèn)為輪廓線不適合時改變該輪廓線；以及d)利用改變的輪廓線來確定與輪廓線相關(guān)聯(lián)的匹配表面部分。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中步驟c包括調(diào)節(jié)輪廓線的一部分， 以便形成調(diào)節(jié)的輪廓線部分。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中步驟d導(dǎo)致確定第一側(cè)的、與調(diào)節(jié)的輪廓線部分相關(guān)聯(lián)且當(dāng)匹配表面匹配地接收和接觸病人表面時并不與相應(yīng)病人表面接觸的表面。
45.根據(jù)權(quán)利要求42所述的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中，步驟c包括i)調(diào)節(jié)輪廓線的一部分，以便形成調(diào)節(jié)的輪廓線部分；以及 )使得輪廓線的另一部分未調(diào)節(jié)，以便形成未調(diào)節(jié)的輪廓線部分。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中，步驟d導(dǎo)致確定了i)第一側(cè)的、與調(diào)節(jié)的輪廓線部分相關(guān)聯(lián)且當(dāng)匹配表面匹配地接收和接觸病人表面時并不與相應(yīng)病人表面接觸的表面； )與未調(diào)節(jié)的輪廓線部分相關(guān)聯(lián)的匹配表面部分。
47.根據(jù)權(quán)利要求42所述的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中步驟b的適合性評價包括比較在第一位置處的輪廓線的第一特征與在第二位置處的輪廓線的第二特征。
48.根據(jù)權(quán)利要求42所述的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中步驟b的適合性評價包括比較在輪廓線上的第一位置處的輪廓線的第一特征與在另一輪廓線上的第二位置處的所述另一輪廓線的第二特征。
49.根據(jù)權(quán)利要求42所述的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中步驟b的適合性評價包括比較在輪廓線上的第一位置處的輪廓線的第一特征與在第二和第三輪廓線上的相應(yīng)位置處的相應(yīng)第二和第三輪廓線的第二和第三特征。
50.根據(jù)權(quán)利要求42所述的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中步驟b的適合性評價包括比較在輪廓線上的第一位置與另一輪廓線上的第二位置之間的高度差。
51.根據(jù)權(quán)利要求42所述的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，還包括切割引導(dǎo)表面，該切割引導(dǎo)表面相對于匹配表面定位和定向成以所需位置和方位在病人表面中形成切口。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中該所需位置和方位使得關(guān)節(jié)造形術(shù)植入件能夠使病人的關(guān)節(jié)恢復(fù)至自然對齊。
53.一種用于幫助在股骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域上進(jìn)行股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程的股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，該夾具可以包括第一側(cè)；與該第一側(cè)大致相反的第二側(cè)；以及在第一側(cè)中設(shè)置成匹配地接收和接觸股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的特定表面的匹配表面，該特定表面可以限制為中間關(guān)節(jié)髁表面、側(cè)部關(guān)節(jié)髁表面以及股骨軸的前側(cè)的大致平區(qū)域；第一側(cè)設(shè)置成當(dāng)匹配表面匹配地接收和接觸該特定表面時定向成朝著股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域表面。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，還包括切割引導(dǎo)表面，該切割引導(dǎo)表面相對于匹配表面定位和定向成以所需位置和方位在股骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域中形成切口。
55.根據(jù)權(quán)利要求M所述的股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中該所需位置和方位允許修復(fù)的股骨植入件能夠使病人的膝關(guān)節(jié)恢復(fù)至自然對齊。
56.根據(jù)權(quán)利要求53所述的股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中與中間關(guān)節(jié)髁表面相關(guān)聯(lián)的特定表面大致限制為中間關(guān)節(jié)髁的前部和遠(yuǎn)側(cè)區(qū)域。
57.根據(jù)權(quán)利要求53所述的股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中與側(cè)部關(guān)節(jié)髁表面相關(guān)聯(lián)的特定表面大致限制為側(cè)部關(guān)節(jié)髁的前部和遠(yuǎn)側(cè)區(qū)域。
58.根據(jù)權(quán)利要求53所述的股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中與股骨軸的前側(cè)的大致平區(qū)域相關(guān)聯(lián)的特定表面大致限制為膝關(guān)節(jié)的大致遠(yuǎn)側(cè)和被膜線的大致近側(cè)。
59.一種用于幫助在脛骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域上進(jìn)行脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程的脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，該夾具包括第一側(cè)；與該第一側(cè)大致相反的第二側(cè)；以及匹配表面，該匹配表面在第一側(cè)中設(shè)置成匹配地接收和接觸脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域的特定表面，該特定表面可以限制為中間關(guān)節(jié)平臺表面、側(cè)部關(guān)節(jié)平臺表面以及脛骨軸的前側(cè)的大致平區(qū)域；第一側(cè)設(shè)置成當(dāng)匹配表面匹配地接收和接觸該特定表面時定向成朝著脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域表面。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，還包括切割引導(dǎo)表面，該切割引導(dǎo)表面相對于匹配表面定位和定向成以所需位置和方位在脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域中形成切口。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中該所需位置和方位允許修復(fù)的脛骨植入件能夠使病人的膝關(guān)節(jié)恢復(fù)至自然對齊。
62.根據(jù)權(quán)利要求59所述的脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中與脛骨軸的前側(cè)的大致平區(qū)域相關(guān)聯(lián)的特定表面大致限制為脛骨平臺邊緣的大致遠(yuǎn)側(cè)和脛骨結(jié)節(jié)的大致近側(cè)。
63.一種用于幫助在脛骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域上進(jìn)行脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程的脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，該夾具包括第一側(cè)；與該第一側(cè)大致相反的第二側(cè)；匹配表面，該匹配表面在第一側(cè)中設(shè)置成匹配地接收和接觸脛骨軸前側(cè)的、在脛骨平臺邊緣的遠(yuǎn)側(cè)和脛骨結(jié)節(jié)的大致近側(cè)的大致平區(qū)域；其中，第一側(cè)設(shè)置成當(dāng)匹配表面匹配地接收和接觸該平區(qū)域時定向成朝著脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域表面。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中大致平區(qū)域包括大致從脛骨平臺邊緣向遠(yuǎn)側(cè)延伸至與脛骨結(jié)節(jié)的遠(yuǎn)側(cè)一半或遠(yuǎn)側(cè)三分之一的開始處大致平齊的點的部分。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中該部分從中間脛骨髁的中間邊緣沿中間-側(cè)部延伸至與脛骨結(jié)節(jié)的中間邊緣大致平齊的點。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中該部分大致沿遠(yuǎn)側(cè)方向漸縮。
67.根據(jù)權(quán)利要求63所述的脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中該大致平區(qū)域包括大致從脛骨平臺邊緣向遠(yuǎn)側(cè)延伸至脛骨結(jié)節(jié)的近側(cè)邊緣附近的點的部分。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中該部分大致在脛骨結(jié)節(jié)的側(cè)邊緣和中間邊緣之間沿中間-側(cè)部延伸。
69.根據(jù)權(quán)利要求68所述的脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中該部分為大致矩形，具有沿中間-側(cè)部延伸的較長長度。
70.根據(jù)權(quán)利要求63所述的脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中大致平區(qū)域包括大致從脛骨平臺邊緣向遠(yuǎn)側(cè)延伸至大致與脛骨結(jié)節(jié)的遠(yuǎn)側(cè)三分之二至遠(yuǎn)側(cè)四分之三的開始處大致平齊的點的部分。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中該部分大致從脛骨結(jié)節(jié)的側(cè)邊緣沿中間-側(cè)部延伸至大致側(cè)部脛骨髁的側(cè)邊緣。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的脛骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，其中該部分沿遠(yuǎn)側(cè)方向為大致漸縮。
73.一種用于幫助在股骨的關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域上進(jìn)行股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)處理過程的股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具，該夾具包括第一側(cè)；與該第一側(cè)大致相反的第二側(cè)；以及匹配表面，該匹配表面在第一側(cè)中設(shè)置成匹配地接收和接觸股骨軸前側(cè)的、在膝蓋骨面邊界的大致近側(cè)和膝關(guān)節(jié)的大致遠(yuǎn)側(cè)的大致平區(qū)域；第一側(cè)設(shè)置成當(dāng)匹配表面匹配地接收和接觸該平區(qū)域時定向成朝著股骨關(guān)節(jié)造形術(shù)目標(biāo)區(qū)域表面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在關(guān)節(jié)造形術(shù)夾具的第一側(cè)中確定匹配表面的方法。該匹配表面設(shè)置成匹配地接收和接觸相應(yīng)病人表面，該病人表面包括骨表面和軟骨表面中的至少一個。當(dāng)匹配表面匹配地接收和接觸病人表面時，第一側(cè)定向成朝著病人表面。該方法包括a)確定在醫(yī)療圖像中表示的、與病人表面相關(guān)聯(lián)的輪廓線；b)通過算法來評價輪廓線足夠用于確定與輪廓線相關(guān)聯(lián)的匹配表面的一部分的程度；c)當(dāng)認(rèn)為輪廓線不足夠時改變該輪廓線；以及d)利用改變的輪廓線來確定與輪廓線相關(guān)聯(lián)的匹配表面部分。
文檔編號A61F2/30GK102164564SQ200980136943
公開日2011年8月24日 申請日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月23日
發(fā)明者I·帕克 申請人:歐提斯醫(yī)療公司