[发明专利]用于具有惯性传感器的膝关节外科手术的方法和装置

说明书

一种经由计算机系统导航切割器械的方法，所述方法包括：（a）将患者特定解剖测绘仪（PAM）以单个已知位置和取向安装到人，其中所述PAM包括正确地仅在单个位置和取向上与人表面精确且正确地匹配的表面；（b）将参考惯性测量单元（IMU）安装到人；（c）将引导件可操作地耦合到所述PAM，其中所述引导件包括切割槽和销孔中的至少一个以及器械惯性测量单元（IMU）；（d）从所述参考IMU和所述器械IMU输出指示所述引导件相对于所述人的位置和取向的变化的数据；（e）将所述引导件相对于所述人重新定位到与用于执行切割和销放置中的至少一个的计划一致的位置和取向；以及（f）使用从所述参考IMU和所述器械IMU输出的数据视觉地显示关于所述引导件相对于所述人的位置和取向的反馈，所述数据由计算机程序处理，并且所述计算机程序引导视觉地显示的反馈。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年6月20日提交的标题为“用于具有惯性传感器的膝关节外科手术的方法和装置（METHODS AND DEVICE FOR KNEE SURGERY WITH INERTIAL SENSORS）”的序列号62/687,462的美国临时专利申请的权益，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及与计算机辅助的外科手术和计算机计划的外科手术相关的装置、方法和技术。

背景技术

计算机辅助的外科手术已经显示出提高了大多数大关节，特别是髋关节和膝关节的矫形外科手术的精度。常规的膝关节置换外科手术需要具有大量独特外科手术器械的若干手术托盘，其中每个外科手术托盘都昂贵、沉重并且需要消毒以便重新使用。在计算机辅助的外科手术领域中已经开发了技术以减少器械的数量，同时保持或稍微提高精度。这些技术的当前配置包括外科手术机器人、光学导航和基于惯性传感器的器械。

这些当前系统中的每一个都具有固有的优点和缺点。例如，机器人系统昂贵、体积大，并且通常需要大量时间来设置、拆卸和执行外科手术。光学系统也是昂贵的，遭受视线问题，并且需要与机器人类似的时间来设置和拆卸。惯性系统在其大多数当前形式中由于技术上的缺点而需要大量手动器械来约束自由度，通常需要至少一个或两个器械托盘。因此，需要一种技术来提高外科手术精度，而没有当前技术的成本、空间限制和资本设备要求。

发明内容

本文公开了作为用于膝关节外科手术的计算机辅助外科手术导航系统的一部分的技术、方法和装置以及用于支持该技术、方法和装置的器械，使得可以利用最少的器械以“即时”方式递送导航系统。

本发明的第一方面是提供一种经由计算机系统导航切割器械的方法，所述方法包括：（a）将患者特定解剖测绘仪（PAM）以单个已知位置和取向安装到人，其中所述PAM包括正确地仅以单个位置和取向与人表面精确且正确地匹配的表面；（b）将参考惯性测量单元（IMU）安装到所述人；（c）将引导件可操作地耦合到PAM，其中引导件包括器械惯性测量单元（IMU）以及切割槽和销孔中的至少一个；（d）从所述参考IMU和所述器械IMU输出指示所述引导件相对于所述人的位置和取向的变化的数据；（e）将所述引导件相对于所述人重新定位到与用于执行切割和销放置中的至少一个的计划一致的位置和取向；以及（f）使用从参考IMU和器械IMU输出的数据，视觉地显示关于引导件相对于人的位置和取向的反馈，该数据由计算机程序处理，并且计算机程序引导视觉地显示的反馈。