[发明专利]确定膝关节力的设备和方法

说明书

相关美国专利申请的交叉参考

本发明交叉参考了如下专利：Jason Sherman的美国发明专利申请No.XX/XXX,XXX，名称为“DEVICE AND METHOD FOR DISPLAYING JOINT FORCEDATA”(显示关节力数据的设备和方法)，提交于2009年3月31日；Mi ck Rock的美国发明专利申请No.XX/XXX,XXX，名称为“METHOD FORPERFORMING AN ORTHOPAEDIC SURGICAL PROCEDURE”(执行整形外科手术的方法)，提交于2009年3月31日；Jason Sherman的美国发明专利申请No.XX/XXX,XXX，名称为“DEVICE AND METHOD FOR DETERMININGFORCES OF A PATIENT’S JOINT”(确定患者关节力的设备和方法)，提交于2009年3月31日；以及Jason Sherman的美国发明专利申请No.XX/XXX,XXX，名称为“SYSTEM AND METHOD FOR DISPLAYING JOINT FORCEDATA”(显示关节力数据的系统和方法)，提交于2009年3月31日；这些申请中的每一个均以引用方式全文并入本文中。

技术领域

本发明整体涉及整形外科手术设备，更具体地讲，涉及确定和显示关节力数据的系统、设备和方法。

背景技术

整形外科医师将整形假体植入患者体内以例如纠正或缓解患者的骨骼和/或软组织损耗、外伤和/或骨骼变形。整形假体可以置换患者关节的一部分或整个关节。例如，整形假体可以置换患者的膝、臀、肩、踝或其他关节。在膝关节置换的情况下，整形膝关节假体可以包括胫骨托、股骨部件以及设置在胫骨托与股骨部件之间的聚合物插件或轴承。在一些情况下，膝关节假体还可以包括髌骨假体部件，其固定到患者做好手术准备的髌骨后侧。

在整形外科手术中，外科医师首先准备患者的骨骼以接纳整形假体。例如，在膝关节置换整形外科手术的情况下，外科医师可以切除胫骨托要附接的患者胫骨近端的一部分、股骨部件要附接的患者股骨远端的一部分，和/或髌骨部件要附接的患者髌骨的一部分。在此类手术中，外科医师可以尝试平衡或分配患者关节的关节力以产生与自然关节的运动相似的关节运动。为此，外科医师可以利用外科手术经验并用手“感受”适合的关节力平衡情况。除此之外或作为另外一种选择，整形外科医师可以使用外科手术设备(例如，在膝关节置换手术中使用韧带平衡器)来协助平衡或分配关节力。

此外，在诸如微创整形手术之类的一些外科手术中，外科医师可以依靠计算机辅助整形外科手术(CAOS)系统来提高外科医师(例如在微创整形手术中)观察手术区域的能力，从而改善骨骼切割面的对齐，以及改善此类切割面的可重复性。计算机辅助整形外科手术系统通过例如显示示出正在执行的外科手术步骤的图像和患者相关骨骼的渲染图像，协助外科医师执行整形外科手术。另外，计算机辅助整形外科手术(CAOS)系统通过跟踪和显示患者骨骼、植入物和/或外科手术工具的位置提供外科手术导航。

发明内容

根据一个方面，整形外科手术设备可以包括胫骨板和固定到胫骨板的柄。胫骨板可以成型为设置在患者的胫骨近端与股骨远端之间。整形外科手术设备可以包括设置在胫骨板上的传感器阵列。传感器阵列可以包括被配置成产生表征患者胫骨与股骨之间力的传感器信号的多个压力传感器。柄可以固定到胫骨板，第一显示器可以固定到柄末端。整形外科手术设备还可以包括设置在柄上的电路。电路可以被配置成从传感器阵列接收传感器信号并控制显示器以提供患者胫骨与股骨之间力的视觉指示。

在一些实施例中，胫骨板可以成型为保持在患者被切除胫骨近端的经过外科手术准备的表面上。另外，柄可以固定到胫骨板并且其取向使得板可设置在患者膝关节中同时患者髌骨处于其自然位置。例如，柄设置在患者膝关节中时可以从患者膝关节的内侧或外侧延伸。在一些实施例中，胫骨板可以包括板顶部外壳和板底部外壳。在此类实施例中，在没有力施加到胫骨板上时，板顶部外壳的外边缘可以与板底部外壳的外边缘间隔开。

在一些实施例中，传感器阵列可以包括以大致圆形图案排列的内侧压力传感器组和以大致圆形图案排列的外侧压力传感器组。另外，传感器阵列可以包括设置在内侧压力传感器组后侧的第一后侧传感器和设置在内侧压力传感器组前侧的第一前侧压力传感器。传感器阵列还可以包括设置在外侧压力传感器组后侧的第二后侧传感器和设置在外侧压力传感器组前侧的第二前侧压力传感器。另外，在一些实施例中，多个压力传感器具体为电容压力传感器。