CN107106306B - 用于髋关节置换的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置。该装置可以包括利用对应于患者的解剖结构和假体的最终安装位置的医学影像数据而形成的主体(600)。该主体可以在下表面(620)与上表面(640)之间延伸并且可以具有延伸穿过其中的孔(630)。该主体还可以具有从主体的外表面向外延伸的解剖对准构件(610)，并且包括与外表面相对的内表面(632)。该内表面可以围成至少一部分孔。该假体对准构件可以从内表面延伸，并且该假体对准构件可以包括被配置为与在最终安装位置上的假体对准的假体对准表面。

Description

用于髋关节置换的装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2014年9月12日提交的第14/485,074号美国非临时申请的权益，该申请通过引用其全文而并入本文。

背景

技术领域

本公开内容涉及用于关节置换的装置和方法，且更特别地，涉及患者专用的髋关节置换装置，其包括根据患者的计算机生成影像来制造并使用此类装置以实现假体的精确定位的方法。

背景技术

一种治疗患有关节炎和其它医学病况的髋关节和其它关节的方法是通过外科手术以假体装置来置换连接的关节表面。其关键在于精确地设计和制造这种假体装置，并将之正确地安装以便减轻疼痛且提供这种疾病的有效治疗方法。对患者进行这种关节置换的矫形外科医生致力于通过手术确保假体的恰当放置以及所置换的关节的合理重建。特定患者的骨结构对称性和运动学是外科医生在进行关节置换手术时所考虑的事情。关节置换假体的错位可导致支承面的过早磨损，这可能需要附加的手术予以矫正。

在髋关节的情况下，患者关节的病况可能需要进行局部或整体置换。局部髋关节置换包括置换受损髋关节的股骨头(球)；然而，髋臼(髋窝(hip socket))在局部髋关节置换手术中不进行置换。整体髋关节置换包括以假体装置来置换股骨头和髋臼。用通常包括头部和杆的股骨假体来置换股骨头。该杆延伸到患者的股骨中并且用来将股骨装置固定到股骨上，其中头部从股骨中突出。在整体髋关节置换中，髋臼被重新修面并以杯状髋臼装置或假体来置换。杯状髋臼装置为股骨假体的头部提供支承面，以获得整体髋关节置换的关节的期望量的运动范围。

为了有效地置换髋臼，外科医生将通常用扩孔钻机和扩孔钻头扩大髋臼来产生重新修面的腔，以接受可以或不可通过接合剂或骨螺钉固定的假体髋臼杯。在手术的扩孔部分期间的一个问题是扩孔钻的切割部呈半球形，而假体髋臼杯通常为亚半球形。如果将髋臼扩孔太深，则假体髋臼杯将在扩孔腔内定位太深。如果将髋臼扩孔太浅，则假体髋臼杯将定位不够深。如果以不适当的角度对髋臼进行扩孔，则假体髋臼杯将无法恰当安装。这类缺陷可导致假体髋关节的错排。此外，即使髋臼骨经适当地扩孔，在采用标准技术的情况下置入髋臼假体杯也很难。最近的研究反映，当采用标准技术时，具有在可接受的最佳位置范围之外髋臼杯定位的50％出错率。因此，髋臼的精确扩孔以及假体髋臼杯的精确定位是至关重要的。

在来自CT、MRI或其它扫描如X射线的计算机生成数据的帮助下，外科医生可以通过3-D建模和绘图更有效地确定假体髋臼杯在患者中的适当对准并定位。一些外科医生在手术期间利用激光器或外周导销以试图适当地放置假体髋臼杯；然而，由于各种因素，现有装置和方法的准确度和简便性尚显不足。

发明内容

本发明公开了一种用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置。该装置可以包括利用对应于患者的解剖结构和假体的最终安装位置的医学影像数据而形成的第一组件，以及利用对应于患者的解剖结构和假体的最终安装位置的医学影像数据而形成的第二组件。该第一组件可以具有在下表面与上表面之间延伸的第一主体和延伸穿过其中的孔。该第一组件还可以具有从第一主体的外表面向外延伸的解剖对准构件。解剖对准构件可以具有形状被塑造为共形于患者的解剖结构的第一对准表面。孔可以至少部分地由在上表面与下表面之间延伸的内表面来围成，并且内表面的大小和形状适于接受所述第二组件。该第二组件可以包括上部和下部。上部可以在对准边缘处与下部接合，该对准边缘的大小和形状适于与假体的边缘紧密配合，并且下部可以具有大小和形状共形于假体的至少一部分内表面的表面。

本发明还公开了另一种用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置。该装置可以包括利用对应于患者的解剖结构和假体的最终安装位置的医学影像数据而形成的主体。该主体可以在下表面与上表面之间延伸并且可以具有延伸穿过其中的孔。该主体还可以具有从主体的外表面向外延伸的解剖对准构件，并且包括与外表面相对的内表面。内表面可以围成至少一部分孔。假体对准构件可以从内表面延伸，并且假体对准构件可以包括被配置为与在最终安装位置上的假体对准的假体对准表面。

本发明可公开一种用于置换患者的关节的方法。该方法可以包括生成骨表面影像。可以生成在假体的安装位置上叠加在骨表面影像上的假体影像。可以生成根据假体的安装位置紧邻骨表面影像和植入物影像而叠加的患者专用夹具影像。该患者专用夹具影像可以包括主体，该主体包括下表面和相对的上表面，并且具有在上表面与下表面之间延伸的孔。主体可以包括从内表面延伸的假体对准构件。假体对准构件可以包括被配置为与在最终安装位置上的假体影像对准的假体对准表面。该方法还可以包括由患者专用夹具影像来生成控制数据。

附图说明

图1描绘了一种根据本文公开的一个或多个实施方案的方法；

图2描绘了一种根据本文公开的一个或多个实施方案的系统；

图3描绘了一种根据本文公开的一个或多个实施方案的方法；

图4描绘了一种根据本文公开的一个或多个实施方案的方法；

图5描绘了具有根据本文公开的一个或多个实施方案的安装的髋臼假体的骨盆骨的正视图；

图6描绘了具有根据本文公开的一个或多个实施方案的安装的髋臼假体的图5中骨盆骨的俯视图；

图7描绘了根据本文公开的一个或多个实施方案用于髋关节置换的装置的分解图；

图8描绘了根据本文公开的一个或多个实施方案用于髋关节置换的装置的截面图；

图9描绘了根据本文公开的一个或多个实施方案用于髋关节置换的装置的俯视图；

图10描绘了图9中用于髋关节置换的装置的截面图；

图11描绘了根据本文公开的一个或多个实施方案安装的图9中的装置的截面图；

图12描绘了根据本文公开的一个或多个实施方案用于髋关节置换的装置的俯视图；以及

图13描绘了图12中用于髋关节置换的装置的截面图。

具体实施方式

本公开内容涉及患者专用的髋关节置换装置，以及根据计算机生成的特定患者影像来设计并制造此类装置以在髋关节置换手术期间实

现精确的髋臼组件定位的方法。当矫形外科医生建议对特定患者进行整体髋关节置换手术时，可以利用CT、MRI和其它扫描如x射线获得各种影像以生成患者骨结构的3-D建模，特别是股骨、骨盆骨和髋(髋(hip))骨。外科医生可以由此类3-D模型确定在手术期间髋臼杯被固定到患者髋臼的具体最终位置和方向。一旦确定了髋臼杯的最终位置和方向，外科医生就可以创建在手术期间要安装在患者髋臼上的患者专用夹具，以获得或确认安装在患者中的假体的精确定位。

患者专用夹具可以基于患者专用髋臼进行设计并制造。患者专用夹具可根据患者的3-D图像经由原型制作机被开发为实体组件或在3-D建模软件程序中的可视化表示形式。

本文公开的方法和系统至少部分地基于预操作(术前)成像，并且至少部分地基于在术前方法和系统基础上的矫形外科手术。如本领域所理解的，术前成像具有许多不同的目的，并且通常进行术前成像为了在外科手术期间帮助指导外科医生，以及得到形成患者专用的工具或植入物等。本公开内容可以是用于设计和构建一种或多种患者专用夹具的系统的一部分，所述患者专用夹具用于在制备、定向和植入髋臼组件的矫形外科手术中使用。现在参考附图来描述所引用的系统和方法，其中根据本文公开的一个或多个实施方案示出了该系统和方法的一个或多个所示实施方案或布置。本系统和方法的各方面可以采取完全硬件实施方案、完全软件实施方案(包括固件、驻留软件、微代码等)或软件和硬件组合的实施方案的形式。本领域技术人员可以理解，软件过程可以被转换成等效的硬件结构，并且硬件结构本身可以被转换成等效的软件方法。因此，硬件实现及软件实现的选择是设计选择之一，并且留待实施者来决定。在本公开内容中，术语“假体植入物”和“髋臼组件”是指在髋关节置换手术期间安装到患者中的杯状植入物。

图1是示出涉及根据本公开内容的各方面的术前成像和计划的方法的流程图。图2示出了用于执行本公开内容的方法的系统，如参考图1所描述的方法。图2示出了可用来执行本公开内容的方法的装置的简化系统210。系统210包括与成像系统214耦合的计算系统212。成像系统214捕获患者影像数据并将数据传送至计算系统212。计算系统212处理此类数据并将数据传输至显示设备216以显示影像和其它数据。输入设备218接收来自计算机或操作者(如外科医生)的输入，并将输入的信息传输至计算系统212以进行处理。此类输入设备218是本领域公知的，并且将不再赘述。成像系统214可以包括用于形成来自患者的骨结构的三维影像数据的骨成像机。计算系统212可以包括用于处理和生成影像的患者专用装置生成仪，以及用于生成设计控制数据的患者专用装置转换器。制造机220接收来自计算系统212的用于制作患者专用夹具的控制数据。

在图1中，根据实施方案的方法100可以从框102处开始。在框102处，骨成像机由来自患者的骨结构的三维影像数据生成骨表面影像。在框104处，患者专用装置生成仪生成叠加在骨表面影像的髋臼上的假体影像。不管骨表面影像中患者的骨状态如何，将假体影像定位在其最终植入位置和方向上。假体影像的外表面可以确定患者的扩孔髋臼的表面。例如，通过将假体影像放置在最终植入位置和方向上，医生可以确定扩孔髋臼的最终形状和方向，使得假体可以以正确的最终植入位置和方向插入或植入患者的扩孔髋臼中。根据本公开内容创建的夹具可以被设计为在髋关节置换手术期间安装假体或保证假体的适当安装。

在框106处，患者专用装置生成仪生成根据安装位置紧邻骨表面影像的髋臼和假体影像而叠加的患者专用夹具影像。患者专用装置生成仪可以利用骨表面影像来创建具有解剖接合构件的患者专用装置，该解剖接合构件具有与患者身体结构的阴模轮廓对应、匹配的接合表面，或该接合表面是患者身体结构的阴模轮廓。患者专用的装置生成仪可以使用假体影像来生成与假体的部位(feature)如假体的表面或边缘相接合的假体接合构件。患者专用装置生成仪还可以利用假体影像和骨表面影像来生成夹具对准部位或构件。

在框108处，患者专用装置转换器由患者专用夹具影像来生成控制数据。该控制数据可以在制造过程期间由机器使用，以通过添加或减少性的加工如熔融沉积成型、立体平板印刷或其它方法来创建实体的患者专用夹具。在框110处，制造装置创建实体的患者专用夹具。

如上所述，图2示出了根据本公开内容的一些方面用于执行图1中的方法的系统210。计算系统212可以包括计算机软件形式的指令，以用于在骨结构影像上自动生成处于最终安装位置的假体植入物影像。在一些方面，外科医生在术前计划期间可能需要基于外科医生对显示设备216上所显示的患者的特定骨结构的理解将信息输入到输入设备218中，以创建或改变用于特定患者的夹具影像或假体影像。

图3和图4是涉及根据本公开内容各方面的外科手术的方法的流程图。图3和图4中的方法可以由外科医生或由机器，或由两者来执行。此外，该过程可以在手术期间利用参考图1和图2讨论的一些或全部装置，如在对患者进行手术时查看显示在显示设备上的术前影像。

在图3中，根据本文公开的实施方案的方法300可以在框302处开始。方法300可以利用例如图9-图13中所示的患者专用夹具来执行。在髋关节置换手术中，几乎所有患者的髋臼被重塑以接受假体髋臼。髋臼可以扩孔或以其它方式重塑以任何方式接受假体。一旦医生或机器将髋臼的形状塑造为正确的形状，便在框302处将假体插入患者的扩孔髋臼中。医生可以用手将假体插入，采用冲击工具或采用另一工具将假体插入。扩孔髋臼可以扩孔成具有略小于髋臼组件的半径或形状的半径或形状。这样，外科医生通常利用槌或其它工具将假体撞击到其最终位置中。在一些实施方案中，医生可以以接近最终植入位置的位置和方向将假体置入扩孔髋臼中，并且随后采用冲击工具将假体置入其最终位置中。

在框304处，医生或机器可以将患者专用夹具放置在邻近患者髋臼处，该患者专用夹具根据假体被固定到患者的预定安装位置以及来自患者的骨结构的三维影像数据而形成。放置患者专用夹具可以包括将患者专用夹具的解剖对准构件对准到与患者髋臼邻近或在其周围的相应预选区域，并且还将假体对准构件与假体对准。例如，在用手将假体放入扩孔髋臼中后，医生可以定位患者专用夹具，并且将患者专用夹具的各种对准构件与邻近患者髋臼和假体的解剖部位对准，但可能不接合。通过以这种方式对夹具进行定位，医生可以评估假体的初始位置，并且可以在尝试将假体放置在其最终的或预定的安装位置之前对假体的初始位置进行调整。

在框306处，医生或机器可以尝试接合对应于与患者髋臼邻近或在其周围的预选区域的患者专用夹具的解剖对准构件。并且在框308处，医生或机器可以尝试使假体对准构件与假体相接合。

如果髋臼假体已经被放置在正确的最终安装位置中，则患者专用夹具的解剖对准构件应当与患者髋臼邻近或在其周围的相应预选区域相接合，并且假体对准构件应当与髋臼假体相接合。因此，在框310处，医生或机器可以检查对准构件的对准和接合，并且确定患者专用夹具的解剖对准构件是否接合至与患者髋臼邻近或在其周围的预选区域，以及所述假体对准构件是否与所述假体相接合。如果对准构件正确接合，则髋臼假体被安装在正确的安装位置和方向。如果对准构件未正确接合，则髋臼假体未被安装在正确的最终安装位置。

此外，相对于患者身体结构或髋臼假体来评估接合构件可有助于量化髋臼假体的当前位置关于髋臼假体的最终安装位置的位移。例如，通过观察对准构件及其相对于假体和患者身体结构的位置，医生可以确定应当将假体旋转多少或者应当将假体在患者的髋臼中推多深，以便将假体放入最终安装位置。

在框312处，医生或机器可以调整髋臼假体的位置。一旦调整结束，该过程便返回到框306。在一些实施方案中，该过程可以返回到框304或框308。此外，在一些实施方案中，例如根据在框312处医生或机器用来调整假体的位置和方向的步骤，可以省略框304、306或308中的一个或多个。在一些实施方案中，假体的位置和方向可以使得应当移除该假体且该过程可以从框302处再次开始。

在图4中，根据本文公开的实施方案的方法400可以从框402处开始。方法400可以利用例如图7和图8中所示的患者专用夹具来执行。在框402处，医生可以定位与患者髋臼邻近的第一患者专用夹具组件。该患者专用夹具可根据被固定到患者的假体的预定安装位置以及来自患者的骨结构的三维影像数据而形成。定位该第一患者专用夹具组件还可以包括使解剖对准构件与邻近患者髋臼的解剖结构相接合。

在框404处，医生或机器可以将假体与第二患者专用夹具组件耦合。在一些实施方案中，例如，如图7和图8中描绘的实施方案中所示，所述第二患者专用夹具组件的表面可以匹配髋臼假体的内表面，使得通过将髋臼假体压在该第二患者专用夹具组件上而由该夹具组件固定住假体。

在框406处，将所述第二患者专用夹具组件和假体插入患者的扩孔髋臼中。在一些实施方案中，当被耦合在一起时将所述第二患者专用夹具组件和假体插入，例如，在被插入髋臼之前将假体与第二患者专用夹具耦合的实施方案中。在一些实施方案中，可以在将第二患者专用夹具组件插入之前将髋臼假体插入扩孔髋臼中。

在框408处，如术前分析期间所确定的，将第二患者专用夹具组件与第一患者专用夹具组件对准。所述两个夹具的对准表明髋臼假体被安装在正确的最终安装位置中。在一些实施方案中，医生可以通过使用冲击工具将髋臼假体推入扩孔髋臼中并推入最终的安装位置中来对准所述两个夹具组件。如本公开内容别处所述，所述第一和第二患者专用夹具组件可以以若干不同方式进行对准。在一些实施方案中，对准键可以用来对准和验证正确的夹具对准；在一些实施方案中，第一夹具组件的表面可以与第二夹具组件的表面对准。在一些实施方案中，可以在第一和第二夹具组件中的一个或二者上采用标记、表面指示器或其它指示器来帮助对准。

图5或图6示出了定向在骨盆骨506的髋骨504的髋臼502中的髋臼组件500。髋臼组件500根据安装位置508进行定位，该安装位置508由髋臼组件500的规定的前倾角和规定的倾斜角部分地确定。图5示出了骨盆骨506以及定位在患者右髋骨504的髋臼502中的髋臼组件500的正视图，以及图6示出了具有定位在髋臼502中的髋臼组件500的右髋骨504的侧视图。这些图说明了本文讨论的方法和装置的合并，其中髋臼组件500可以是叠加在患者的骨结构或患者身体结构(例如，髋骨504)的生成影像上以确定髋臼组件500的安装位置508的生成影像。

图5和图6还可以表示安装在患者的实际髋骨中的最终安装位置中的实体髋臼组件或假体。

确定特定患者的规定前倾角和规定倾斜角涉及本领域已知的技术和计算，因此不再赘述。虽然不一定是术前计划的一部分，但为了说明的目的，安装轴线P在图5中示出。

一旦确定了安装位置508，便建立参考点510，其表示患者的髋骨504中的特定点，以便确定扩孔机对骨材料进行扩孔的深度。参考点510可以被认为是半球形表面如髋臼组件500的外表面形状的切面上的点。

继续参考图5和图6，除其它解剖部位之外，髋骨504还包括内侧边缘512、坐骨切迹514和闭孔516，它们都具有每个患者特有的不同形状和表面。包括内侧边缘512、坐骨切迹514和闭孔516的解剖部位是患者专用夹具的对准构件可以对准或接合的潜在解剖参考部位。

图7和图8描绘了用于髋关节置换的装置、假体和髋骨截面。图7示出了所述装置和假体的分解图，而图8则示出了在患者的扩孔髋臼内最终安装位置中的所述装置和假体的截面。用于髋关节置换的装置包括与患者的解剖结构对准或接合的第一患者专用夹具组件600，以及与第一患者专用夹具组件600和假体800对准以将假体800放入该患者的扩孔髋臼502中的第二患者专用夹具组件700。

假体800是在整体髋关节置换手术中医生插入患者的扩孔髋臼中的置换髋臼。假体800或髋臼杯包括匹配髋臼502的扩孔表面518的外表面810。在一些实施方案中，假体800的外表面810大于扩孔髋臼，使得假体800被推动、锤击、按压或以其它方式压合进入患者的髋臼中，并通过假体800对扩孔髋臼502的外力而固定(hold)在适当位置。内表面820围成了假体800的内部。内表面820的形状被塑造为接受假体股骨头，未示出。假体800还可以包括边缘830。边缘830可以用作用来确定假体800是否在最终安装位置的参考位置。

第一患者专用夹具组件600包括主体602和径向或向外延伸的对准构件610。在一些实施方案中，主体602可以是具有中心孔630的圆形或环形。主体602包括对准表面620。对准表面620的形状可被塑造为匹配髋臼502的边缘，使得表面620且因此主体602可在一个位置或方向与患者的解剖结构对准。对准构件610还包括共形于或匹配患者的解剖表面结构520的对准表面612。例如，一个或多个对准构件610可以与内侧边缘512、坐骨切迹514、闭孔516的点或区域，或其它表面或接触点对准或相接合。

主体602的孔630由也称为孔壁的导向表面632围成。导向表面632可以围绕安装轴线P同心。导向表面632匹配第二组件700的夹具对准表面770。在一些实施方案中，导向表面632的大小和形状可接受第二患者专用夹具组件700。在一些实施方案中，孔630或导向表面的大小和形状可使得第二患者专用夹具组件700可以仅以单一方向插入孔630中。

第二患者专用夹具组件700可以包括上部705和下部703。下部703可以包括从上部705延伸且大小和形状可匹配假体800的内表面820的配合面720，并且下部703可呈半球形形状。在其它的实施方案中，仅一部分配合面720的大小和形状可匹配假体800的内表面。可以在放置假体期间将配合面720插入患者的扩孔髋臼502中。

第二组件700还包括上部705，其从配合面720的上端延伸。上部705可以包括对准部件750、770。上部705和配合面720在第二组件700的一部分或全部周围延伸的边缘730处相交。边缘730的形状被塑造为匹配假体800的边缘830的至少一部分。

边缘730可以帮助对准并将假体800放置在最终安装位置中。髋臼假体如假体800可呈已知直径的半球形形状。因此，通过了解边缘830的位置和方向，医生可以了解假体800的位置和方向，并且特别是其内表面820的位置和方向。

上部705还可以包括圆柱形夹具对准表面770。夹具对准表面770的大小和形状可为与患者专用夹具组件600的第一部分的导向表面632滑动接合。夹具对准表面770和导向表面632可以接合使得它们将假体800的中心轴线与假体的最终安装位置的安装轴线P对准。

上部705还可以包括深度对准部位，例如，对准表面750。对准表面750可以与对准表面640对准，以根据假体的最终安装位置指示假体800处于正确的深度。例如，当医生将假体800和第二组件穿过第一患者专用夹具组件600并放入髋臼502中时，该医生可以监视第二组件700的深度对准表面750与第一组件的对准表面640的相对位置。当两个对准表面750、640共面时，医生将了解到假体800而处于最终安装位置的正确深度。在其它的实施方案中，对准表面750、640可能处于不同的位置而非共面以向医生指示信息如假体800的深度，或者两个对准表面可以彼此接触以向医生指示信息。

如图8所示，第二组件700可以包括中空的内部区域或腔740。与具有实心内部区域的夹具相比，采用腔740可以节省重量。第二组件700还可以包括从腔740延伸的构件742。构件742可以从腔740延伸出并超出对准表面750。构件742可以包括抓握表面744，以便医生在将第二组件700穿过第一患者专用夹具组件600中的孔630并插入患者的扩孔髋臼502中时进行握持。在一些实施方案中，构件742可以包括撞击表面，如撞击表面746。医生可以采用槌或其它撞击装置通过以槌或其它撞击装置击打撞击表面746来安装假体800。

现在参考图9-图11，示出了用于安装并验证假体的安装位置的装置的实施方案。所述装置为患者专用夹具900。患者专用夹具900包括主体902和径向延伸的解剖对准构件910，并且可呈具有中心孔930的圆形或环形。主体902包括一个或多个解剖对准构件910以及一个或多个假体对准构件940。解剖对准构件910还包括共形于或匹配患者的解剖表面结构520的对准表面912。例如，一个或多个对准构件910可以与内侧边缘512、坐骨切迹514、闭孔516或其它表面上的点或区域对准或接合(参见图6和图7)。对准表面912可以包括匹配解剖结构(解剖对准构件910与之对准)的表面形状或轮廓的表面形状或轮廓。

对准表面912的形状和轮廓可以基于患者的3-D建模影像，患者的二维射线照相影像的组合或者患者的三维和二维影像的组合来确定。表面912的形状有时被称为解剖结构(表面912与之对准或接合)的阴模。它为阴模是因为例如解剖表面结构520上的突起对应于对准表面912上的凹陷，而解剖表面结构520上的凹陷对应于对准表面912上的突起。虽然被描绘为具有带有单个对准表面的单个对准构件，但是在一些实施方案中，患者专用夹具可以具有多于一个对准构件和对准表面。

主体902包括对准表面920。对准表面920的形状和轮廓可以基于患者的3-D建模影像，患者的二维射线照相影像的组合或者患者的三维和二维影像的组合来确定。对准表面920的形状可以塑造为匹配髋臼502的边缘，使得表面920接触整个髋臼周围的解剖结构。通过将对准表面920与围绕髋臼502的点或区域对准，主体902可以与患者的解剖结构对准。

患者专用夹具可以包括一个或多个假体对准结构。例如，患者专用夹具900包括从主体902延伸的三个假体对准构件940。假体对准构件940包括对准表面942。对准表面942的形状和轮廓可以基于患者的3-D建模影像，患者的二维射线照相影像的组合或者患者的三维和二维影像的组合来确定。例如，患者专用装置生成仪可以生成在其最终植入位置和方向的假体影像，并随后生成对应于最终植入位置的患者专用夹具。在此类实施方案中，可以生成解剖对准构件910及其相应的解剖对准表面912，以与髋臼附近的患者的解剖结构对准或接合，同时可以生成假体对准构件940及其相应的对准表面942，以在最终植入位置中时与边缘和假体髋臼对准。以这种方式，医生可以采用根据假体的最终安装位置和患者的特定解剖结构制造的实体的患者专用夹具。

医生可以在髋关节置换手术期间使用患者专用夹具，如患者专用夹具900。例如，在扩孔或以其它方式制备患者的髋臼之后，医生可将假体髋臼插入患者的髋臼中并尝试将其放置在最终安装位置和方向上。在放置假体之后，医生可以将患者专用夹具如患者专用夹具900与患者的解剖结构对准或接合，并随后观察假体对准结构和假体对准表面与假体的边缘或其它部分的对准或未对准。假体对准表面与假体的边缘或其它部分的对准或未对准向医生指示关于假体的位置的信息。例如，如果假体对准表面与假体的边缘对准，则医生可以了解到假体在其最终安装位置中，而未对准的对准表面和边缘则可以指示假体的位置应当如何改变以将假体移入最终安装位置中。例如，表面的未对准可以指示应当将假体进一步送入患者的扩孔髋臼中，或者所述未对准可以指示假体的中心轴线不在正确的方向上，并且假体应该倾斜以将中心轴线与安装轴线对准。

图11示出了具有安装的假体1100和接合的患者专用夹具900的髋骨504的截面。在该实施方案中，解剖对准构件910与患者的解剖表面结构520的相应部分相接合，并且假体对准构件940与假体的边缘830相接合。这种布置表明假体800在最终安装位置中。

现在参考图12和图13，示出了用于安装并验证假体的安装位置的装置的实施方案。所述装置为患者专用夹具1200。患者专用夹具1200包括主体1202和径向延伸的解剖对准构件1210，并且可呈具有中心孔1230的圆形或环形。主体1202包括一个或多个解剖对准构件1210以及一个或多个假体对准构件1240。解剖对准构件1210还包括共形于或匹配患者的解剖表面结构的对准表面1212。例如，图12和图13中所示的对准构件1210在患者专用夹具1200的整个圆周周围延伸，并且因此可以与在围绕患者髋臼的区域中的患者解剖结构对准或接合。对准表面1212可以包括匹配解剖结构(解剖对准构件1210与之对准)的表面形状或轮廓的表面形状或轮廓。

对准表面1212的形状和轮廓可以基于患者的3-D建模影像，患者的二维射线照相影像的组合或者患者的三维和二维影像的组合来确定。

患者专用夹具1200可以包括一个或多个假体对准构件1240。例如，患者专用夹具1200包括从主体1202延伸的单个假体对准构件1240。假体对准构件1240包括对准表面1242。对准表面1242的形状和轮廓可以基于患者的3-D建模影像，患者的二维射线照相影像的组合或者患者的三维和二维影像的组合来确定。例如，患者专用装置生成仪可以生成在其最终植入位置和方向上的假体影像，并随后生成对应于最终植入位置的患者专用夹具。在此类实施方案中，可以生成解剖对准构件1210及相应的解剖对准表面1212，以与髋臼附近的患者的解剖结构对准或接合，同时可以生成假体对准构件1240及相应的对准表面1242，以在最终植入位置中时与边缘和假体髋臼对准。以这种方式，医生可以使用根据假体的最终安装位置和患者的特定解剖结构制造的实体的患者专用夹具。

可以组合上述各种实施方案以提供进一步的实施方案。如果必要，可以修改实施方案的各方面以采用各种专利、申请和出版物的概念来提供进一步的实施方案。

根据上述详细描述，可以对所述实施方案进行此类和其它改变。一般而言，在以下权利要求中，所使用的术语不应被解释为将权利要求限制于说明书和权利要求中公开的具体实施方案，而应被解释为包括权利要求所要求保护的所有可能的实施方案以及等同项的全部范围。因此，权利要求不受本公开内容的限制。

Claims (16)

1.一种用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置，所述装置包括：

利用对应于所述患者的解剖结构和所述假体的最终安装位置的医学影像数据而形成的第一组件；和

利用对应于所述患者的解剖结构和所述假体的最终安装位置的医学影像数据而形成的第二组件；

所述第一组件具有第一主体，所述第一主体在一下表面与一上表面之间延伸，所述第一主体具有延伸穿过其中的孔，并且所述第一主体具有从所述第一主体的外表面向外延伸的解剖对准构件，

所述解剖对准构件具有塑造为与患者的解剖结构共形的第一对准表面，

所述孔至少部分地由在所述上表面与下表面之间延伸的内表面围成，所述内表面的大小和形状适于接受所述第二组件，

所述第二组件包括上部和下部，所述上部在对准边缘处与所述下部接合，该对准边缘的大小和形状适于与所述假体的边缘紧密配合，并且所述下部具有大小和形状均与所述假体的至少一部分内表面共形的表面。

2.根据权利要求1所述的用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置，其特征在于：

所述第一主体的下表面被塑造为与所述患者的解剖结构共形。

3.根据权利要求1所述的用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置，其特征在于：

所述第二组件的上部具有上表面，所述第二组件的上部的上表面和所述第一组件的上表面被配置为向外科医生指示信息，所述信息对应于根据所述医学影像数据被固定到所述患者解剖结构上的假体的最终安装位置。

4.根据权利要求3所述的用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置，其特征在于：

向外科医生指示的所述信息包括所述假体的安装深度。

5.根据权利要求1所述的用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置，其特征在于：

所述解剖对准构件在所述第一主体的外表面周围延伸。

6.根据权利要求1所述的用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置，其特征在于：

多个解剖对准构件从所述第一主体的外表面延伸。

7.根据权利要求6所述的用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置，其特征在于：

所述多个解剖对准构件中的至少一个包括被塑造为与所述患者的解剖结构共形的对准表面。

8.一种用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置，所述装置包括：

利用对应于所述患者的解剖结构和所述假体的最终安装位置的医学影像数据而形成的主体，所述主体在下表面与上表面之间延伸，所述主体具有延伸穿过其中的孔，并且具有从所述主体的外表面向外延伸的解剖对准构件，所述主体包括与所述外表面相对的内表面，所述内表面围成至少一部分所述孔；以及

从所述内表面径向向内延伸的假体对准构件，所述假体对准构件包括被配置为与在所述最终安装位置中的假体对准的假体对准表面。

9.根据权利要求8所述的用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置，其特征在于：

所述假体对准表面被配置为与在所述最终安装位置中的所述假体的边缘对准。

10.根据权利要求8所述的用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置，其特征在于：

所述假体对准表面被配置为与在所述最终安装位置中的所述假体的内表面对准。

11.根据权利要求8所述的用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置，其特征在于：

所述假体对准表面被配置为与在所述最终安装位置中的所述假体的边缘的弧线对准。

12.根据权利要求8所述的用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置，其特征在于：

所述假体对准表面被配置为与在所述最终安装位置中的所述假体的边缘的圆周对准。

13.根据权利要求8所述的用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置，其进一步包括：

被配置为与在所述最终安装位置中的所述假体对准的多个对准构件。

14.根据权利要求13所述的用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置，其特征在于：

所述多个对准构件中的一个或多个包括被配置为与在所述最终安装位置中的所述假体对准的对准表面。

15.根据权利要求13所述的用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置，其特征在于：

所述多个对准构件中的一个或多个包括被配置为与在所述最终安装位置中的所述假体的边缘对准的对准表面。

16.根据权利要求8所述的用于在关节置换手术期间将假体放置在患者中的装置，其特征在于：

所述解剖对准构件在所述主体的外表面周围延伸。