[发明专利]在利用测距仪的计算机辅助手术中的下肢长度和偏心距计算

说明书

一种用于在计算机辅助手术中测量身体部分之间的处于术前状况与术中或术后状况之间的长度变化的系统，该系统包括测距仪，其被构造成从相对于患者的第二身体部分的已知位置测量其与至少第一身体部分上的至少一个基准界标相距的距离。支座包括至少一个接合处，从而允许测距仪的运动的一个或多个旋转自由度指向至少一个基准界标。惯性传感器单元连接于测距仪，以便产生用于测距仪的定向数据。计算机辅助手术处理单元具有用于利用定向数据在虚拟坐标系中追踪测距仪的追踪模块、用于利用距离和定向数据确定至少一个基准界标在虚拟坐标系中的坐标的坐标系模块、和用于利用坐标测量身体部分之间的长度的长度计算模块，该长度计算模块通过使用从术前状况获得的所述长度及从术中或术后状况获得的所述长度计算和输出身体部分之间的长度变化。还提供了一种用于在计算机辅助手术中测量身体部分之间的处于术前状况与术中或术后状况之间的长度变化的方法。

相关申请的交叉引用

本公开要求于2015年7月6日提交的美国专利申请No.62/188,921的优先权和于2016年3月24日提交的美国专利申请No.62/312,509的优先权，这两篇申请的内容均被通过参引结合到被文中。

技术领域

本公开涉及一种在计算机辅助手术(CAS)中(例如在髋部手术中)用于提供长度测量值(例如下肢长度偏差和偏心距(offset)测量值)的系统和方法。

背景技术

下肢长度偏差是在矫形手术之后，下肢长度沿患者的纵向轴线的变化。偏心距是下肢沿患者的内侧-外侧轴线的平移移位的测量值。这两个参数在髋部手术期间是相关的，该髋部手术包括全髋关节置换术、髋臼杯植入术、股骨植入术(例如，股骨头和股骨颈植入、表面修整)。对于例如用于确定下肢长度偏差和偏心距的系统和方法存在需要。

发明内容

本公开的目的是提供用于在计算机辅助矫形手术中测量解剖组织长度的新型系统和方法。

本公开的另一目的是将测量到的长度用在下肢长度偏差和偏心距计算中，以便对髋关节矫形手术进行评估。

因此，根据本公开的一种实施例，存在一种用于在计算机辅助手术中测量身体部分之间的处于术前状况与术中或术后状况之间的长度变化的系统，该系统包括：测距设备，其包括：测距仪，其被构造成从相对于患者的第二身体部分的已知位置测量测距仪与位于至少第一身体部分上的至少一个基准界标相距的距离；支座，其包括至少一个接合处，从而允许测距仪的运动的至少一个旋转自由度指向至少一个基准界标；惯性传感器单元，其连接于测距仪，以便产生用于测距仪的定向数据；和计算机辅助手术处理单元，其具有用于利用定向数据在虚拟坐标系中追踪测距仪的追踪模块、用于利用距离和定向数据确定至少一个基准界标在虚拟坐标系中的坐标的坐标系模块、和用于利用坐标测量身体部分之间的长度的长度计算模块，该长度计算模块通过使用从术前状况获得的所述长度及从术中或术后状况获得的所述长度计算和输出身体部分之间的长度变化。

进一步根据该实施例，一些情况中的支座在一些情况中被构造成将测距仪在已知位置中固定于第二身体部分。

更进一步根据该实施例，一些情况中的第二身体部分是细长骨，并且测距仪被构造成使测距仪的距离测量方向与细长骨的纵向轴线对准。

更进一步根据该实施例，一些情况中的长度计算模块将从术前状况以及从术中或术后状况获得的所述长度投影在基准面上，以计算长度变化。

更进一步根据该实施例，一些情况中的患者处于仰卧位中，并且基准面平行于支承患者的手术台的平面，基准面通过坐标系模块利用来自惯性传感器单元的读数加以确定。

更进一步根据该实施例，一些情况中的基准界标是包括被固定于第一身体部分的标靶板的板基准装置。

更进一步根据该实施例，一些情况中的标靶板上具有视觉刻度，以便表明第二身体部分相对于第一身体部分在术前状况与术中或术后状况之间的横向位移。