[发明专利]软组织切割器械及使用方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2012年5月22日提交的美国临时申请号61/650,273的权益和优先权，其通过引用并入本文。

发明背景

本申请一般涉及一种用于整形外科关节成形术的外科切割器械、系统及其使用方法，且更具体地涉及一种协助软组织松解的外科器械、系统和方法，其可在髋、膝和肩的关节成形术应用中受益。

直接前全髋关节置换术是针对全髋关节置换术的越来越流行的外科手术方法。这种方法涉及到接近在阔筋膜张肌与缝匠肌之间的肌肉内间隔处的目标区域，可允许更少的软组织损伤和更早的患者康复。与直接前全髋关节置换有关的具体挑战是获得足够的股骨暴露以用于放置股骨假体。为了提供适当的股骨暴露，正确识别软组织松解位置是必需的，随后以一定顺序围绕股骨近端松解软组织。这些松解位置和顺序可包括朝小转子的水平松解内侧髋关节囊，从大转子的内表面松解横向髋关节囊，并可能从股骨的后缘进行特定外部肩腱的选择性松解。在学习直接前全髋关节置换术的曲线中的一个挑战是正确识别松解位置和掌握所需的松解程度和顺序。手术中未能实现在股骨上的足够暴露可以使所述手术极具挑战性。此外，在直接前全髋关节置换期间的可视化可谓相当繁重。可能难以确定股骨近端上的特定骨性标志的位置，这必定使适当松解的位置更加难以确定。

存在利用有系统的软组织松解过程的其它应用，还可能要求正确识别软组织松解位置和限定的松解顺序，如在膝关节置换和韧带平衡，和肩关节成形术和肩袖修复中。例如，在膝关节手术中，不同的松解是用于校正某些内翻和外翻畸形所必需的。

发明概要

根据不同实施方案，提供一种有益的外科系统和方法，以提供用于在髋关节、膝关节和肩关节成形术中识别软组织松解位置且进行必要的组织松解的最佳引导。本发明的一个方面涉及一种外科装置，其包括被构造为由用户操纵以对患者进行软组织切割手术的外科设备和外科控制器。所述外科控制器被编程为基于手术前扫描期间所获取的数据创建表示所述患者的解剖结构的虚拟对象。所述外科控制器还被编程为将所述虚拟对象与所述患者的解剖结构相关联和识别所述虚拟对象上的多个软组织附着点，其对应于所述患者的解剖结构上的多个软组织附着点。所述外科控制器还被编程为检测所述外科设备相对于所述患者的解剖结构的位置和提供对所述外科设备相对于所述患者的解剖结构的位置的虚拟对象的实时可视化。

本发明的另一个方面涉及一种关节成形术手术期间提供对软组织松解的视觉引导的方法。所述方法包括提供外科设备和外科控制器的步骤。所述外科控制器被构造为：基于手术前扫描期间所获取的数据创建表示所述患者的解剖结构的虚拟图像和将所述虚拟图像与所述患者的解剖结构相关联。所述外科控制器还被编程为识别所述虚拟对象上的多个软组织附着点，其对应于目标解剖结构上的多个软组织附着点，以检测所述外科设备相对于目标解剖结构的位置，和提供对所述外科设备相对于目标解剖结构的位置的虚拟对象的实时可视化。所述方法还包括利用所述手术前扫描数据以创建目标解剖结构的虚拟图像，并将患者的解剖结构与此虚拟图像相关联，然后在所述虚拟图像上识别在目标解剖结构中的至少一种骨上的软组织附着点以提供对软组织松解位置的可视化。所述方法还包括提供追踪系统，以追踪外科工具相对于目标解剖结构的移动，所述外科工具具有可由所述追踪系统追踪的追踪元件。最后，所述方法包括在所述虚拟图像上识别所述外科工具相对于目标解剖结构的位置，以协助关节成形术期间在关节处和关节周围的软组织松解的执行。

本发明能够具有其它实施方案且以不同方式被实践或进行。替代示例性实施方案涉及如可为一般在权利要求中所述的其它特征和特征组合。

附图简述

结合附图从以下详细描述中将更充分理解本发明，其中相同的参考数字指代相同的元件，其中：

图1是根据示例性实施方案的外科系统的透视图。

图2是根据示例性实施方案的切割器械的平面图。

图3是根据示例性实施方案的切割器械的平面图。

图4是根据示例性实施方案的模型外科控制器的方框图。

图5是根据示例性实施方案的解剖结构追踪器的透视图。

图6是根据示例性实施方案的用于识别虚拟骨模型图像上的组织松解位置和执行所述组织松解的方法的流程图。

图7是根据示例性实施方案的用于识别虚拟骨模型图像上的组织松解位置和执行所述组织松解的方法的流程图。