得自掃描的植入物數(shù)據(jù)的外科手術引導架的制作方法
【專利摘要】一種制造患者專用外科手術引導架的方法包括：獲得固定構件的虛擬模型，和虛擬地設計引導架，所述引導架限定至少一個孔，所述孔對應于所述固定構件的虛擬模型的孔。
【專利說明】得自掃描的植入物數(shù)據(jù)的外科手術引導架
[0001] 交叉引用
[0002] 本申請要求2012年5月11日提交的美國臨時專利申請系列號61/645, 890、2012 年5月3日提交的美國臨時專利申請系列號61/642,063、以及2012年9月12日提交的美 國臨時專利申請系列號61/699, 938的權益，其全部公開內容據(jù)此以引用方式并入本專利 申請中以用于所有目的。

【技術領域】
[0003]本公開內容一般涉及用于制造外科手術引導架的設備和方法，且更具體地，涉及 用于制造患者專用切除引導架的設備和方法。

【背景技術】
[0004] 許多外科手術需要準確地切割骨。例如，在下頒骨重構外科手術中，可以將下頒骨 的缺陷部分或感染部分從患者除去并用骨移植物替換。在某些情況下，執(zhí)行下頒骨重構外 科手術的外科醫(yī)生通常在下頒骨上做出幾個切口，以適當?shù)匮b配骨移植物。為了做出準確 的切割，外科醫(yī)生可以使用切除引導架以引導切除工具向骨運動。也可以使用切除引導架 從患者的其它解剖學部位切割骨部分，以便獲取骨移植物。
[0005] 如以上所討論的，通常使用切除引導架在患者的解剖結構上做出準確的切割。盡 管在多年來已經(jīng)開發(fā)了許多切除引導架，仍然需要生產這樣的切除引導架：其為特定患者 特別地設計，以便增強切割準確度。


【發(fā)明內容】

[0006] 本公開內容涉及制造患者專用外科手術引導架的方法，所述外科手術引導架被配 置成引導工具向組織體運動。在一個實施例中，所述方法包括下述步驟：（1)獲得固定構件 的虛擬三維模型，得到的所述固定構件的虛擬三維模型具有計劃的手術后形狀且限定至少 一個孔，所述孔被配置成接收緊固件；（2)處理所述固定構件的虛擬三維模型，以便將所述 固定構件的虛擬三維模型聯(lián)接至所述組織體的第一虛擬三維模型，所述組織體的第一虛擬 三維模型限定第一區(qū)域，使得所述至少一個孔的中心軸線與所述第一區(qū)域的第一目標位置 基本上對齊；（3)建立引導架的虛擬三維模型，所述虛擬三維模型限定至少一個孔；和（4) 處理所述引導架的虛擬三維模型，以便將所述引導架的虛擬三維模型聯(lián)接至所述組織體的 第二虛擬三維模型，所述第二虛擬三維模型具有與所述第一區(qū)域基本上相同的第二區(qū)域， 使得所述至少一個孔的中心軸線與所述組織體的第二虛擬三維模型的第二目標位置基本 上對齊，其中就所述組織體的相應第一虛擬三維模型和第二虛擬三維模型而言，所述第二 目標位置與所述第一目標位置相同地定位。
[0007]在一個實施例中，所述方法包括下述步驟：（1)處理固定構件的虛擬三維模型，以 便將所述固定構件的虛擬三維模型聯(lián)接至所述組織體的第一虛擬三維模型，所述組織體的 第一虛擬三維模型限定第一區(qū)域，使得所述至少一個孔的中心軸線與所述第一區(qū)域的第一 目標位置基本上對齊；（2)建立引導架的虛擬三維模型，所述虛擬三維模型限定至少一個 孔；和（3)處理所述引導架的虛擬三維模型，以便將所述引導架的虛擬三維模型聯(lián)接至所 述組織體的第二虛擬三維模型，所述第二虛擬三維模型具有與所述第一區(qū)域基本上相同的 第二區(qū)域，使得所述至少一個孔的中心軸線與所述組織體的第二虛擬三維模型的第二目標 位置基本上對齊，其中就所述組織體的相應第一虛擬三維模型和第二虛擬三維模型而言， 所述第二目標位置與所述第一目標位置相同地定位。
[0008] 在一個實施例中，所述方法包括下述步驟：（1)獲得所述組織體的虛擬三維模型； (2)在所述組織體的虛擬三維模型上識別第一區(qū)域和第二區(qū)域；（3)獲得固定構件的虛擬 三維模型，得到的所述固定構件的虛擬三維模型具有計劃的手術后形狀且限定至少一個第 一孔，所述孔被配置成接收緊固件；(4)處理所述固定構件的虛擬三維模型，以便將所述固 定構件的虛擬三維模型聯(lián)接至所述組織體的虛擬三維模型，使得所述至少一個第一孔的 中心軸線與所述第二區(qū)域的第一目標位置基本上對齊；(5)建立切除引導架的虛擬三維模 型，其限定至少一對切割引導架和至少一個第二孔；和（6)處理所述切除引導架的虛擬三 維模型，以便將所述切除引導架的虛擬三維模型聯(lián)接至移植物部分的虛擬三維模型，所述 移植物部分設置在所述切割引導架之間，所述移植物部分的尺寸適配在所述第二區(qū)域中， 使得所述至少一個第二孔的中心軸線與所述移植物部分的三維模型的第二目標位置基本 上對齊，其中當將所述移植物部分定位于所述第二區(qū)域中時，所述第二目標位置與所述第 一目標位置基本上一致。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]當結合附帶的附圖閱讀時，將更好地理解前述
【發(fā)明內容】
以及本申請的優(yōu)選實施例 的下述詳細描述。為了例證本申請的外科器械和方法的目的，在附圖中顯示了優(yōu)選的實施 例。但是，應當理解，本申請不限于公開的具體實施例和方法，并且為該目的參考權利要求。 在附圖中：
[0010] 圖1A是聯(lián)接到患者的組織體的切除引導架的前立視圖；
[0011] 圖1B是圖1A所示的切除引導架的側立視圖；
[0012] 圖1C是在已經(jīng)從患者除去組織部分以后，圖1A所示的組織體的前立視圖；
[0013] 圖1D是移植物源的虛擬三維模型的側立視圖；
[0014] 圖1E是聯(lián)接到移植物源的另一個切除引導架的側立視圖；
[0015] 圖1F是圖1A所示的聯(lián)接到患者的組織體的固定構件的透視圖；
[0016] 圖2的簡圖示出了根據(jù)本公開內容的一個實施例，制備圖1A、1B和1E所示的切除 引導架中的任一個的方法；
[0017] 圖3A示出了根據(jù)本公開內容的一個實施例，處于外科手術前狀態(tài)的組織體的物 理模型和施加于所述物理模型的固定構件；
[0018] 圖3B示出了圖3B所示的物理模型和固定構件的虛擬三維模型；
[0019] 圖3C示出了以手術中或手術后構型施加于組織體的切除引導架固定構件的虛擬 三維模型；
[0020] 圖3D示出了根據(jù)本公開內容的一個實施例，切除引導架和組織體的虛擬三維模 型；
[0021] 圖4A是圖IF所示的固定構件的前立視圖；
[0022] 圖4B是根據(jù)本公開內容的一個實施例，圖4A所示的固定構件和標記物的頂視 圖；
[0023] 圖5A和5B分別示出了施加于組織體的固定構件的虛擬三維模型和施加于移植物 源的切除引導架的虛擬三維模型，以便說明了所述切除引導架的虛擬三維模型如何包括與 所述固定構件的虛擬三維模型對應的元件；
[0024] 圖6的程序框圖描述了根據(jù)本公開內容的一個實施例制備切除引導架的方法；
[0025] 圖7的程序框圖描述了根據(jù)本公開內容的另一個實施例制備切除引導架的方法； 并且
[0026] 圖8的程序框圖描述了根據(jù)本公開內容的另一個實施例制備切除引導架的方法。

【具體實施方式】
[0027]某些術語僅僅為了方便而用在下述描述中，并且不是限制性的。詞語"右"、"左"、 "下"和"上"表示在參考的附圖中的方向。詞語"近側"和"遠側"分別表示朝向和遠離使 用外科手術裝置的外科醫(yī)生的方向。詞語"前"、"后"、"上"、"下"和有關的詞語和/或短語 表示在參考的人體中的優(yōu)選位置和定向，且無意成為限制性的。所述術語包括上面列出的 詞語、它們的衍生詞和類似外來詞。
[0028] 參考圖1A-1C，外科手術系統(tǒng)8可以包括一個或多個切除引導架100和200,所述 切除引導架100和200可以聯(lián)接到組織體10以向組織體10引導一個或多個工具101，以便 使組織體10準備用于接收移植物。例如，切除引導架100和200可以引導工具101，所述工 具101切割組織體10從而在組織體10中產生空隙14(圖1C)。組織體10可以限定隔開的 第一組織部分12a和第二組織部分12b。第一組織部分12a和第二組織部分12b可以是組 織體的任何特定部分或區(qū)段，并且在本文中用于表示限定空隙14的組織部分。此外，切除 引導架100和200可以用于引導鉆頭，所述鉆頭在組織體10中形成錨定位置22 (圖1B)，例 如，鉆孔或孔。如下面詳述的，使用錨定位置來允許錨或螺桿將骨固定構件（諸如板）聯(lián)接 至組織體10。應當理解，切割工具101可以是鋸、刀片、鉆頭或能夠切割或以其它方式準備 組織的任意其它工具。本文中使用的組織體10可以包括患者的骨，諸如下頒骨12,且可以 包括第一組織部分12a和第二組織部分12b。組織體10還可以包括解剖組織、合成組織或 二者。盡管附圖示出了下頒骨12,組織體10可以是患者的解剖結構的其它部分，諸如上頒 骨。
[0029] 參考圖1A，切除引導架100被配置成聯(lián)接到組織體10,且可以包括切除引導架主 體102,所述切除引導架主體102被配置成鄰接組織體10的至少一部分，例如，組織部分 12a。切除引導架主體102可以限定內表面（未顯示），該內表面的輪廓設置成匹配組織體 10的特定外表面的輪廓，使得切除引導架100僅可以適配在組織體10的該特定外表面上 面。切除引導架100可以限定一個或多個狹槽104,所述狹槽104的構造和尺寸適合在其中 接收切割工具101。狹槽104可以穿過切除引導架主體102延伸，且可以沿著第一切除軸 線108是伸長的。當將切除引導架100聯(lián)接到組織體10時，通過將切割工具101穿過狹槽 104插入，可以切割組織體10。具體地，狹槽104引導切割工具101沿著第一切除軸線108 向組織體10運動。
[0030] 除了狹槽104以外，切除引導架100還可以包含一個或多個鉆孔106,所述鉆孔 106穿過切除引導架主體102延伸。每個鉆孔106的構造和大小適合接收鉆頭或任意其它 能夠在組織體10中和/或貫穿組織體10產生孔的合適工具。鉆孔106可以沿著錨定位軸 線20是伸長的。錨定位軸線20因而穿過鉆孔106延伸，然后與錨定位置22 (例如，孔或鉆 孔）對齊，所述錨定位置22由穿過鉆孔106插入的鉆頭在組織體中形成。錨定位置22的 構造和大小適合接收錨或緊固件。
[0031] 切除引導架100還可以限定一個或多個緊固件孔107,所述緊固件孔107的構造 和尺寸適合在其中接收緊固件，諸如銷、絲或螺桿。每個緊固件孔107穿過切除引導架主體 102延伸，并且被配置成引導所述緊固件在切除引導架主體102中的運動，以便將切除引導 架100暫時聯(lián)接至組織體10。
[0032] 當切除引導架100聯(lián)接到組織體10時，切割工具101可以穿過狹槽104插入并進 入組織體10中，以在期望的解剖學位置在組織體10上做出切口。此外，可以將鉆頭穿過鉆 孔106插入，以在組織體10中形成錨定位置。然后可以將穿過緊固件孔107插入的緊固件 從組織體10和切除引導架主體102取出，以使切除引導架100從組織體10脫離。盡管本公 開內容主要涉及切除引導架，本文描述的任意切除引導架可以可替換地是定位引導架、鉆 子引導架或限定至少一個孔的任意其它引導架，所述孔被配置成接收切割工具諸如鉆頭。
[0033] 參考圖1B，切除引導架200被配置成聯(lián)接到組織體10,以引導一個或多個工具101 向組織體10運動，以便準備組織體10。與切除引導架100類似地構造切除引導架200,但 是，切除引導架200可以在與切除引導架100隔開的位置處聯(lián)接到組織體10。切除引導架 100和200可以用于引導工具101以從組織體10切除組織，以便產生空隙14(圖1C)。切 除引導架200可以包含切除引導架主體202,所述切除引導架主體202被配置成鄰接組織 體10的至少一部分，例如，組織部分12b。切除引導架主體202可以限定內表面，該內表面 的輪廓設置成匹配組織體10的特定外表面的輪廓，使得切除引導架200僅可以適配在組織 體10的該特定外表面上面。切除引導架200可以限定一個或多個狹槽204,所述狹槽204 被配置成接收切割工具101。在描繪的實施例中，切除引導架200可以限定第一狹槽204和 第二狹槽205。第一狹槽204和第二狹槽205中的每一個穿過切除引導架主體202延伸， 并且每個可以被配置成接收切割工具101。第一狹槽204可以沿著第一切除軸線208是伸 長的，使得第一狹槽204可以引導切割工具101沿著第一切除軸線208向組織體10中的運 動。第二狹槽205可以沿著第二切除軸線209是伸長的，使得第二狹槽205可以引導切割 工具101向組織體10中的運動。第一切除軸線208可以相對于第二切除軸線209以傾斜 角度定向。在運行中，切割工具101可以穿過狹槽204和205插入并進入組織體10中以切 割組織體10。
[0034] 除了第一狹槽204和第二狹槽205以外，切除引導架200可以限定一個或多個鉆 孔206,所述鉆孔206穿過切除引導架主體202延伸。每個鉆孔206的構造和大小適合接 收鉆頭或任意其它能夠在組織體10中和/或貫穿組織體10產生孔的合適工具。鉆孔206 可以沿著錨定位軸線24是伸長的。錨定位軸線24因而穿過鉆孔106延伸以與錨定位置 22 (例如，孔或鉆孔）對齊，所述錨定位置22由穿過鉆孔206插入的鉆頭在組織體中形成。 錨定位置22的構造和大小適合接收錨或緊固件。
[0035] 切除引導架200還可以限定一個或多個穿過切除引導架主體202延伸的緊固件孔 207,所述緊固件孔207的構造和尺寸適合接收緊固件（諸如銷、絲或螺桿），所述緊固件用 于將切除引導架200暫時聯(lián)接至組織體10。將切除引導架200聯(lián)接到組織體10以后，切割 工具101可以穿過狹槽204插入并進入組織體10中，以在期望的解剖學位置在組織體10 上做出切口。此外，切割工具101可以穿過狹槽205插入并進入組織體10中，以在期望的 解剖學位置在組織體10上做出切口?？梢詫@頭穿過鉆子引導架孔206插入，以在組織體 10中形成錨定位置22。當已經(jīng)沿著切除軸線108、208和209在組織體10上做出切口時， 可以從患者取出組織體10的一部分?？梢詫⒋┻^緊固件孔207插入的緊固件從組織體10 取出，以使切除引導架200從組織體10脫離。
[0036] 參考圖1C，如以上所討論的，可以沿著切除軸線108、208和209在組織體10上做 出切口，以允許從組織體10除去組織部分，由此在組織體10中限定空隙14?？障?4在組 織部分12a和12b的切割的暴露表面之間延伸。除去的組織部分可以是受損的或患病的組 織。可以用移植物填充組織體10的空隙14,并且所述移植物用骨固定元件或板聯(lián)接到組織 部分12a和12b，如在下面詳細討論的。
[0037] 參考圖1D-E，如以上所討論的，可以用移植物諸如移植物320替代除去的組織部 分（圖1F)。所述移植物可以獲取自任意合適的移植物源300,諸如血管化的骨移植物源。 此外，所述移植物可以是自體移植物。合適的移植物源的例子包括、但不限于：肩胛骨、髖、 肋骨、前臂以及其它。移植物源300還可以是腓骨302。不論選擇的移植物源的種類，可以 在適當?shù)奈恢煤投ㄏ蚯懈钜浦参镌?00,以獲得適當?shù)剡m配在空隙14(圖1C)中的移植物， 所述空隙14由組織部分12a和12b的切割的暴露表面限定。為了限定期望的移植物的尺 寸和形狀，可以獲得移植物源300的虛擬三維模型301，以確定要做出的切口的適當位置和 定向，以便從移植物源300獲取移植物。通過使用任意合適的技術（諸如x-射線計算機體 層攝影術（CT))或任意合適的繪圖技術（例如，激光、光學、CT、磁共振成像（MRI)和坐標測 量儀）掃描移植物源300,可以獲得移植物源300的虛擬三維模型301。在一個實施例中， 成像儀（諸如CT掃描機）可以用于掃描移植物源300。成像儀可以包含計算機（諸如計算 機530)或與計算機電子通訊，所述計算機包含與處理器電子通訊的計算機存儲器。計算機 530可以是任意計算裝置，且可以包括智能電話、圖形輸入板或任意其它計算機。通過掃描 移植物源300得到的數(shù)據(jù)可以傳送至計算機存儲器或者存儲在計算機存儲器中?？梢越?jīng)由 處理器并根據(jù)在計算機530上運行的軟件指令處理掃描的數(shù)據(jù)，以建立移植物源300的虛 擬三維模型301。可替換地，可以將掃描的數(shù)據(jù)無線地或經(jīng)由電子通訊網(wǎng)絡上的硬連線連接 下載或傳送至在遠離成像儀的位置的不同計算裝置，以便建立移植物源300的虛擬三維模 型 301。
[0038] 當已經(jīng)獲得移植物源300的虛擬三維模型301時，可以計劃外科手術?？梢允褂?任意合適的軟件程序來計劃外科手術，所述軟件程序被配置成處理、編輯和操作代表掃描 的移植物源的圖像的數(shù)據(jù)，例如，掃描的圖像數(shù)據(jù)。所述軟件運行在網(wǎng)絡化的計算體系結構 上，所述計算體系結構包括主機和客戶計算裝置。此外，所述軟件可以是基于網(wǎng)絡的應用程 序，其被配置成基于來自圖形用戶接口的輸入來處理指令，所述圖形用戶接口運行在計算 機（例如，計算機530)上。在一個實施例中，一種被配置成處理、操作和/或編輯圖像或圖 像數(shù)據(jù)的合適軟件程序由Synthes以商標PROPLANCMF?4肖售或許可。PROPLANCMFk" 可以用于處理和操作虛擬三維模型301。
[0039] 替代除去的組織部分的移植物320的構造和大小應當適合于適當?shù)剡m配在空隙 14(圖1C)中。例如，可以從移植物源300獲取多個移植物部分304、306和308,然后互連 以形成完整移植物用于插入空隙14中。這樣，可以限定切除軸線從而形成多個移植物部分 305、306和308。使用移植物源300的虛擬三維模型301，可以經(jīng)由運行軟件的計算機計劃 切除，所述軟件被配置成處理、操作和編輯圖像，諸如上述的掃描的圖像數(shù)據(jù)。用戶可以向 移植物源300的虛擬三維模型301輸入指令，所述指令造成處理器執(zhí)行期望的編輯或操作。 用戶可以確定要在移植物源300上做出的切除的位置和定向，以獲得移植物部分304、306 和308,它們可以在以后互連以形成移植物320。為了獲取移植物部分304、306和308,用戶 可以確定必須沿著切除軸線310、312、314、316和318做出的切口。應當理解，患者解剖結 構以及除去的組織部分的形狀和大小，可以沿著其它切除軸線做出切除以形成適當大小的 移植物部分。
[0040] 繼續(xù)參考圖1D-E，在計算機中使用虛擬三維模型301計劃要在移植物源300上做 出的期望切除以后，可以將切除引導架400(其根據(jù)計劃的外科手術構造并使用如下所述 的快速生產技術制造）放在移植物源300上，以引導切割工具101向移植物源300中的運 動。切除引導架400可以包含切除引導架主體402,所述切除引導架主體402被配置成且能 夠鄰接移植物源300的至少一部分。所述切除引導架主體402可以限定內表面，該內表面 可的輪廓設置成匹配移植物源300的特定外表面，使得切除引導架400僅可以適配在移植 物源300的該特定外表面上面。
[0041] 切除引導架400限定多個狹槽，所述狹槽各自被配置成接收切割工具101以引導 切割工具101向移植物源300運動。在描繪的實施例中，切除引導架400可以限定彼此隔 開的第一狹槽410、第二狹槽412、第三狹槽416和第四狹槽418。每個狹槽410、412、416和 418穿過切除引導架主體402延伸?？梢詷嬙烨谐龑Ъ?00,使得當將切除引導架400放 在移植物源300上面時，狹槽410、412、416和418與預定的切除軸線310、312、314、316和 318基本上對齊。例如，當將切除引導架400放在移植物源300上面時，第一狹槽410可以 與第一切除軸線310基本上對齊。當將切除引導架400放在移植物源300上面時，第二狹 槽412可以與第二切除軸線312基本上對齊。當將切除引導架400放在移植物源300上面 時，第三狹槽414可以與第三切除軸線314基本上對齊。當將切除引導架400放在移植物 源300上面時，第四狹槽416可以與第四切除軸線316基本上對齊。當將切除引導架400 放在移植物源300上面時，第五狹槽418可以與第五切除軸線318基本上對齊。
[0042] 除了狹槽以外，切除引導架400還可以限定一個或多個鉆孔406,所述鉆孔406的 構造和尺寸適合接收至少一個鉆頭或能夠在移植物源300中制作錨定位置303(諸如孔或 鉆孔）的任意其它設備。在運行中，所述鉆頭可以穿過一些或全部鉆孔406插入，以在移植 物源300中制成孔。在移植物源300中形成的錨定位置的構造和尺寸適合接收錨，諸如螺 桿、鉚釘、釘子或合適的骨固定裝置。錨定位置303可以對應于在固定構件（諸如板）中形 成的開口，使得所述錨可以穿過固定構件開口插入移植物源300中的相應錨定位置303中， 如下面所討論的。
[0043] 切除引導架400還可以限定一個或多個緊固件孔407,所述緊固件孔407的構造和 尺寸適合接收緊固件，諸如銷、絲或螺桿。所述緊固件可以穿過緊固件孔407插入并進入移 植物源300中，以將切除引導架400暫時聯(lián)接至移植物源300。通過穿過緊固件孔407插 入緊固件，可以將切除引導架400聯(lián)接到移植物源300。然后，可以將切割工具101相繼地 穿過狹槽410、412、416和418插入，并推進到移植物源300中，以便切割和獲取移植物部分 304、306和308?？梢詫@頭插入鉆孔406中以在移植物源部分304、306和308中形成錨 定位置303 (未顯示）。然后可以通過從緊固件孔407和移植物源300除去緊固件而使切除 引導架400與移植物源300脫離。
[0044] 參考圖1F，然后可以將移植物部分304、306和308放置在空隙14 (圖1C)中，以 便替代從組織體10除去的組織部分。然后可以將移植物部分304、306和308彼此聯(lián)接以 形成移植物320?？梢允褂萌我夂线m的固定構件322 (諸如固定板324)和多個錨（諸如螺 桿）將移植物部分304、306和308聯(lián)接到一起以形成移植物320。移植物320可以是骨移 植物，且可以使用固定構件322(諸如固定板324)連接至組織體10。
[0045] 在一個實施例中，可以將固定構件322構造為骨固定植入物。固定構件322可以是 彎曲的，使得它的輪廓匹配組織體10和互連的移植物部分304、306和308的輪廓。例如，固 定構件322可以沿著組織部分12a、移植物320和組織部分12b是相反的。此外，固定構件 322限定一個或多個孔326,所述孔326被配置成接收上面討論的錨。孔326可以是螺紋孔 或部分地帶螺紋的，取決于選擇的錨類型。當將固定構件322放在組織體10以及移植物部 分304、306和308上時，可以將一個或多個錨穿過至少一個緊固件孔326插入并進入組織 體10中的錨定位置22或在移植物320中形成的錨定位置303,以便將移植物部分304、306 和308彼此聯(lián)接和將移植物320聯(lián)接至組織體10。固定構件322可以由多種生物相容的材 料（諸如鈷鉻鉬（CoCrMo)、鈦和鈦合金、不銹鋼、陶瓷制品或聚合物諸如聚醚醚酮（PEEK)、 聚醚酮酮（PEKK))和可生物吸收的材料形成?？梢詫⑼繉犹砑踊蚴┯糜诠枪潭ㄖ踩胛?10 以改善物理或化學性能或提供藥物。涂層的例子包括等離子噴涂的鈦涂層或羥磷灰石。根 據(jù)一個替代實施例，固定構件322可以是患者專用骨固定板。
[0046] 參考圖2和3A-3D、5A和5B，制備患者專用外科手術切除引導架的方法，例如，上 面公開內容描述的切除引導架100、200和/或400中的任一種或任意其它合適的切除引導 架。所述方法可以包括在圖2中示意地描繪為步驟A、B、C、D、E和F的全部或一些步驟，其 中的一些使用一個或多個計算裝置或運行合適軟件的計算機530實現(xiàn)，所述軟件用于操作 或編輯圖像和/或三維模型。根據(jù)圖2所示的實施例，制備患者專用外科手術引導架的方 法可以包括：在步驟A中，獲得組織體和固定構件（例如，固定構件322)的物理模型。步驟 B可以包括：使用掃描和/或繪圖機器508,掃描組織體和固定構件的物理模型。步驟C可 以包括：在計算機530上建立物理模型和固定構件的虛擬三維模型。步驟D可以包括：以手 術中或手術后構型建立施加于組織體的固定構件的虛擬三維模型。手術中或手術后構型是 指，當已經(jīng)用移植物固定構件外科手術地重構組織體10時，組織體和固定構件的期望的或 預期的形狀。步驟E可以包括：基于組織體和固定構件的手術中或手術后虛擬三維模型，建 立切除引導架的虛擬三維模型。步驟F可以包括：基于切除引導架的虛擬三維模型，制作外 科手術切除引導架。
[0047] 參考圖2和3B，在步驟A中，用戶獲得組織體10的物理模型500。組織體10可以 是天然組織體或重構組織體。通過使用任意合適的技術掃描組織體10,然后基于掃描的數(shù) 據(jù)形成三維模型，可以建立組織體10的物理模型500。例如，通過使用任意合適的技術（諸 如CT掃描機、激光掃描機、光學掃描機、MRI機器和坐標測量儀）掃描組織體10,可以獲得 組織體10的虛擬三維模型510。在一個實施例中，掃描機可以用于掃描組織體10,以便獲 得組織體10的掃描數(shù)據(jù)。然后將掃描的數(shù)據(jù)下載或傳送至與掃描機電連通的計算機。例 如，可以將掃描的數(shù)據(jù)無線地或經(jīng)由硬連接通過LAN、WAN或任何合適的通信網(wǎng)絡傳送至計 算機。在計算機中，使用運行合適軟件的計算機建立組織體10的虛擬三維模型510,所述軟 件能夠處理和編輯或操作圖像和/或圖像數(shù)據(jù)。組織體10的虛擬三維模型510是處于其 外科手術前狀態(tài)的組織體10的圖示。如下面進一步詳述的，根據(jù)外科手術計劃可以操作組 織體10的虛擬三維模型510,以便獲得處于其手術中或手術后構型的組織體10的虛擬三維 模型520 (圖3C)。換而言之，可以操作虛擬三維模型510,使得模型描繪當切除的組織已經(jīng) 被移植物320替代時組織體10的期望的或預期的形狀和構型。將組織體10的虛擬三維模 型520經(jīng)由通信網(wǎng)絡下載或傳送至一個或多個制造機器。然后，使用組織體10的虛擬三維 模型520,制造機器可以建立處于其手術中或手術后狀態(tài)的組織體10的物理模型500 (圖 3A)。例如，使用組織體10的虛擬三維模型，快速成型裝置或方法可以用于建立組織體10 的物理模型500。在快速成型制造方法中，將虛擬設計（諸如計算機輔助的設計模型）轉化 成物理模型?？焖俪尚脱b置和方法的例子包括、但不限于：選擇性激光燒結（SLS)、熔化沉 積模造（FDM)、立體平版印刷術（SLA)和3D打印。計算機數(shù)字控制（CNC)機器也可以用于 建立處于其外科手術前或手術后狀態(tài)的組織體10的物理模型500。
[0048] 用戶獲得組織體10的物理模型500以后，可以將固定構件322 (諸如固定板324) 或任意其它骨固定植入物聯(lián)接到物理模型500。在描繪的實施例中，固定板324可以是彎曲 的以符合物理模型500的形狀。也就是說，可以根據(jù)計劃的手術后形狀使固定構件322(諸 如固定板324)成形。可以將固定板324在物理模型500上的相同位置和以相同定向聯(lián)接 到物理模型500,正如將它放在組織體10上一樣。可以將一個或多個標記物502至少部分 地插入固定構件322的至少一個孔326中，以標記該緊固件孔326的位置和角度。每個標 記物502可以包括手柄504和從所述手柄504伸出的桿506。桿506的至少一部分的構造 和大小適合被孔326之一接收。所述桿可以限定長度，且在某些實施例中，一些標記物502 可以具有這樣的桿506 :其長度比其它桿更短。具有較短長度桿506的標記物502可以定 位在具有較長桿506的標記物502之間，以適應緊固件孔326中的最大數(shù)目的標記物502。
[0049] 參考圖4A和4B，固定構件322可以包括固定構件主體321。固定構件主體321沿 著縱向方向L在第一末端321a和與所述第一末端321a相對的第二末端321b之間延伸。固 體主體321沿著在縱向方向L橫向的橫向方向T限定外表面323和所述與外表面323隔開 的內表面325。內表面325被配置成這樣的輪廓以符合移植物源或組織體10的表面。固定 構件322具有被定義為外表面323和內表面325之間的距離的厚度。固定構件主體321限 定多個孔326,所述孔326沿著中央孔軸線X穿過固定構件主體321延伸。所述孔326沿著 縱向方向L彼此隔開。每個孔326的構造和大小適合在其中接收至少一個錨。所述孔326 可以是帶螺紋的或部分地帶螺紋的。孔326可以以任意合適的方式或定向構造，以在其中 接收錨。中央孔軸線X因而可以相對于方向T成角。在一個實施例中，一些或全部孔326 的中央軸線X可以相對于方向T成角地偏離。固定構件322被配置成彎曲的，以符合組織 體10的一部分或組織體的物理模型500的一部分的形狀，如在圖3A的步驟A中所示。在 彎曲固定構件322之前，可以將小螺桿插入物（未顯示）放在孔326中以在彎曲過程中幫 助維持孔326的形狀。此外，固定構件322在孔326所位于的位置通常不是彎曲的或變形 的，以避免或至少顯著減少在彎曲過程中孔326的形狀的變化。
[0050] 標記物502可以用于在固定構件322的虛擬三維模型中準確地建立孔326。如上 面在步驟A中討論的，在已經(jīng)將固定構件322彎曲以符合物理模型500的至少一部分的形 狀并聯(lián)接到物理模型500以后，可以將標記物502穿過孔326插入?？梢詫擞浳?02的 一部分（諸如桿506的一部分）插入孔326之一中，使得桿506沿著相應中央孔軸線X延 伸。因此，當將桿506的至少一部分插入該特定孔326中時，桿506可以沿著孔326之一的 中央孔軸線X是伸長的。因此，可以將標記物502插入一個或多個孔326中，以識別相應孔 326的角度。
[0051] 參考圖2,在步驟B中，使用如上所述的任意合適的掃描或成像技術，可以掃描物 理模型500、固定構件322和標記物502,以獲得物理模型500、固定構件322和標記物502 的掃描的圖像數(shù)據(jù)。例如，掃描機可以用于掃描物理模型500、固定構件322和標記物502， 并且可以經(jīng)由計算機530使用掃描的圖像數(shù)據(jù)，以建立物理模型500、固定構件322和標記 物502的虛擬三維模型512。根據(jù)一個替代實施例，僅掃描物理模型500和固定構件322， 并建立物理模型500和固定構件322的虛擬三維模型，以便不掃描標記物502。在另一個實 施例中，僅掃描固定構件322,其已經(jīng)根據(jù)計劃的手術中或手術后構型成形。具體地，固定構 件322可以彎曲成其計劃的手術中或手術后形狀，然后掃描以獲得掃描的圖像數(shù)據(jù)。
[0052] 參考圖2和3B，在步驟C中，用掃描機獲得聯(lián)接到物理模型500的固定構件322的 三維圖像以后，將掃描的圖像數(shù)據(jù)加載到計算機530上，以建立物理模型500、固定構件322 和標記物502的虛擬三維模型512?？商鎿Q地，可以用計算機530建立至少固定構件322的 虛擬三維模型，無需固定構件322的物理模型500的掃描圖像數(shù)據(jù)。計算機530可以包括 處理器和非暫時計算機可讀存儲介質，所述存儲介質被配置成存儲數(shù)據(jù)（諸如掃描的圖像 數(shù)據(jù)）和合適的軟件。計算機530可以是本地的（例如，在與掃描機相同的一般區(qū)域）或 遠程的，并將掃描的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由通信網(wǎng)絡傳送至計算機530。因而，獲得的或存儲的掃描 圖像數(shù)據(jù)可以由用戶經(jīng)由運行在計算機上的軟件來操作，所述計算機是在掃描機和/或外 科手術位置當?shù)?，或在掃描機和/或外科手術位置遠處。例如，將要執(zhí)行外科手術的外科醫(yī) 生可以遠程操作掃描的圖像數(shù)據(jù)。虛擬三維模型512通常由不同格式的數(shù)據(jù)組成。例如， 三維模型512可以含有標準鑲嵌語言（StandardTessellationLanguage，STL)格式的數(shù) 據(jù)。不論數(shù)據(jù)格式，虛擬三維模型512包括這樣的數(shù)據(jù)：其反映并描繪至少物理模型500和 聯(lián)接到所述物理模型500的固定構件322的形狀、輪廓和大小。
[0053] 繼續(xù)參考圖2和3B，在步驟C中，虛擬三維模型512可以包括代表固定構件322中 的標記物502位置的數(shù)據(jù)，以便增強固定構件322的孔326的定向的準確度。由于標記物 502的可視表現(xiàn)，用戶可以更好地確定固定構件322的孔326的定向。如上面關于圖4A和 4B討論的，標記物502可以幫助確定孔326相對于固定構件322的橫向方向T的角度。使 用步驟B中的掃描過程，可以獲得每個孔326的相對末端327的位置。但是，通過步驟B中 描述的掃描過程，可能不一定會獲得每個孔326從第一孔末端327至第二孔末端329的路 徑。因此，可以操作虛擬三維模型512,以虛擬地建立固定構件322的每個孔326虛擬模型。 為此目的，可以在虛擬模型中開發(fā)中央孔軸線X，以便穿過第一孔末端327的中心和第二孔 末端329的中心延伸。然后建立孔326,使得它具有沿著以前繪制的該特定孔326的中心軸 線X'的路徑。該過程不需要使用標記物502。可替換地，標記物502的可視表現(xiàn)可以用于 獲得孔326的更準確路徑。為此目的，從第二孔末端329至附接到手柄504的桿506的末 端507,繪制中心軸線X'。然后，在虛擬三維模型512中建立遵循中心軸線X的孔326?？?以為每個孔326重復該過程。
[0054] 在步驟C中，虛擬三維模型512可以包括每個部件的模型。也就是說，虛擬三維 模型512可以包括物理模型500的虛擬三維模型514、固定構件322 (諸如固定板324)的 虛擬三維模型516和標記物502的虛擬三維模型518。用戶使用本領域中的典型常規(guī)軟 件，可以操作虛擬三維模型512 (或本文描述的任意虛擬模型）。例如，由Synthes以商標 PROPLANCMFK銷售的、被配置成處理和編輯圖像的軟件程序可以用于處理和操作從掃描 機508獲得的虛擬模型。該軟件允許用戶分析組織體10和外科手術前計劃的患者外科手 術，包括切除引導架（諸如下面討論的切除引導架600)的形狀和設計。
[0055] 參考圖2和3C，在步驟D中，根據(jù)計劃的外科手術，可以將組織體10的虛擬三維模 型520操作成手術中或手術后形狀和構型。具體地，可以將固定構件322的虛擬三維模型 516輸入以前獲得的組織體10的三維模型520中，并使用計算機操作以建立處于手術中或 手術后形狀和構型的組織體10的虛擬三維模型520。換而言之，使用組織體10的虛擬三 維模型520,用戶可以使用合適的軟件（諸如由Synthes以商標PROPLANCMF?銷售的軟 件）在計算機530中預先計劃外科手術，諸如下頒骨重構外科手術。在計算機530中，如上 面關于圖1F詳細討論的，根據(jù)預定外科手術計劃，可以將固定構件322的虛擬三維模型516 聯(lián)接到處于手術中或手術后構型中的組織體10的虛擬三維模型520。因而，根據(jù)期望的外 科手術計劃，可以使固定構件322的虛擬三維模型516與組織體10的虛擬三維模型520對 齊。如以上所討論的，三維模型520可以描繪天然組織體10或包含移植物320的重構組織 體10。聯(lián)接到組織體10的三維模型520的、固定構件322的虛擬三維模型516被統(tǒng)稱為虛 擬三維模型526。
[0056] 參考圖2和3D，在步驟E中，基于聯(lián)接到組織體10的固定構件322的虛擬三維模 型526,可以建立和設計切除引導架600的虛擬三維模型522。因而，基于聯(lián)接到組織體10 的虛擬模型520的、固定構件322的虛擬三維模型526,可以設計和制造切除引導架600 (或 任意其它合適的切除引導架）。根據(jù)一個替代實施例，使用預先經(jīng)由掃描機獲得的組織體 10的虛擬三維模型521，可以建立切除引導架600的虛擬三維模型522。組織體10的虛擬 三維模型521可以與步驟D中使用的組織體10的虛擬三維模型520基本上相同。但是，在 某些實施例中，組織體10的虛擬三維模型521描繪了處于外科手術前形狀或狀態(tài)的組織體 10。
[0057] 繼續(xù)參考圖2和3D，在步驟E中，切除引導架600的虛擬三維模型522可以被配 置成或設計成允許外科醫(yī)生引導切割工具101向組織體10運動，例如，當如下面詳述地形 成切除引導架時。在描繪的實施例中，切除引導架600或該切除引導架的模型可以包含切 除引導架主體602,所述切除引導架主體602被配置成鄰接組織體10的至少一部分。切除 引導架主體602可以限定至少一個狹槽604,所述狹槽604延伸穿過所述切除引導架主體 602。所述狹槽604的構造和大小可以適合接收切割工具101，并當切除引導架600聯(lián)接到 組織體10時向組織體10引導切割工具101，如在三維虛擬模型中所示。除了狹槽604以 夕卜，切除引導架600可以限定一個或多個鉆孔606,每個鉆孔606的構造和大小適合接收鉆 頭或能夠在組織體10中制作孔或錨定位置的任意其它設備。每個鉆孔606可以穿過切除 引導架主體602延伸。除了鉆孔606以外，切除引導架600可以限定一個或多個緊固件孔 607,每個緊固件孔607的構造和大小適合接收緊固件諸如螺桿。每個緊固件孔607可以穿 過切除引導架主體602延伸。至少一個緊固件可以穿過每個緊固件孔607插入并進入組織 體10中，以將切除引導架600聯(lián)接至組織體10。
[0058] 繼續(xù)參考圖2和3D，在步驟E中，可以設計切除引導架600的虛擬三維模型522， 使得鉆孔606在虛擬三維模型522中相對于組織體10的位置和定向與固定構件322的相 同數(shù)目的孔326的位置和定向基本上對齊。例如，如在圖3C中所示，在步驟C中，固定構件 322包含第一孔326和第二孔326b，它們分別相對于組織體10定位在位置和定向G和H。 因此，可以設計切除引導架600的虛擬三維模型522 (例如在計算機530中），使得至少一 個孔606a和第二孔606b相對于組織體10的位置和定向基本上等同于固定構件322的孔 326 (例如，孔326a和326b)之一在組織體10上的相對位置和定向G和H。位置G可以被 稱作相對于虛擬三維模型520的第一位置，且指定為H的位置可以被稱作相對于虛擬三維 模型520的第二位置?？?26a和326b相對于組織體10定位和定向，使得錨穿過孔326a 和326b在錨位置中的插入不會影響組織體10的神經(jīng)。并且，孔326相對于組織體10定位 和定向，使得錨穿過沒有受損或患病的組織插入。
[0059] 參考圖2,在步驟F中，已經(jīng)完成切除引導架600的虛擬三維模型522以后，使用任 意合適的技術，諸如快速成型技術，可以基于三維虛擬模型522制作切除引導架600。例如， 可以將切除引導架600的虛擬三維模型522從計算機530下載或傳送至機器（諸如CAD/ CAM制造機器）或聯(lián)接到這樣的機器的計算機。使用快速成型制造裝置或方法，可以制作切 除引導架600。在快速成型制造方法中，將虛擬設計（諸如計算機輔助的設計模型）轉化成 物理模型或構造?？焖俪尚图夹g的例子包括、但不限于：選擇性激光燒結（SLS)、熔化沉積 模造（FDM)、立體平版印刷術（SLA)和3D打印，以及計算機數(shù)字控制（CNC)機器。制造機器 532用任意期望的材料制作切除引導架600。例如，切除引導架600可以部分地或完全地由 合適的聚合物或金屬材料制成。然后，用戶可以使用切除引導架600在患者上執(zhí)行任何期 望的外科手術。處理器或計算機可以執(zhí)行圖2A所示的所有或一些步驟。另外，在上述方法 (諸如虛擬模型）中涉及的所有或一些數(shù)據(jù)，可以存儲在非暫時計算機可讀存儲介質上發(fā) 送至當?shù)赜嬎銠C或遠程計算機。
[0060] 除了切除引導架600以外，上述的方法可以用于制作任意其它合適的切除引導 架。例如，使用上述的方法，可以制作切除引導架100和200。應當理解，使用在計算機530 中運行的計算機輔助的軟件，可以建立和操作在本公開內容中提及的所有虛擬三維模型。 在本申請中描述的方法可以用于制造用在如上所述的下頒骨重構外科手術中的切除引導 架。但是，在本申請中描述的方法可以用于制造用在矯形外科手術或顱頒面外科手術（其 可以包括骨區(qū)段的撐開牽引）中的切除引導架。
[0061] 參考圖5A和5B，上述的方法還可以用于構造用于獲取移植物的切除引導架400。 在該方法中，切除引導架400可以包括一個或多個狹槽403和多個鉆孔406a-406f。可以 虛擬地設計切除引導架400,使得當將移植物320定位于空隙14 (圖1C)中且將固定構件 322靠著移植物320和組織體10定位時，鉆孔406a-f相對于移植物320的位置和定向與 緊固件孔326a-f和組織位置Y基本上對齊。例如，如上面關于上面討論的步驟A-C所述和 圖2、3A和3B所示，獲得組織體10的虛擬三維模型512。然后，在組織體10的虛擬三維模 型上，識別第一切除區(qū)域11 (圖1A)和第二切除區(qū)域13 (圖1A)。第一切除區(qū)域11也被稱 作第一區(qū)域11，且第二切除區(qū)域13也被稱作第二區(qū)域13。如上面關于圖2所述，獲得固定 構件322的虛擬三維模型516。得到的三維模型516可以具有計劃的手術后形狀，且可以限 定至少一個第一孔326,所述第一孔326被配置成接收緊固件。處理固定構件322的虛擬三 維模型516 (在處理器中），以便獲得固定構件322的虛擬三維模型516,使得所述至少一個 第一孔326a的中心軸線與所述組織體的第二組織部分12a處的第一目標位置K基本上對 齊。通過例如如上面在圖2的步驟B和C中所述掃描切除引導架400,建立切除引導架400 的虛擬三維模型401?？梢蕴幚砬谐龑Ъ?00的虛擬三維模型401 (在處理器中），以便 將切除引導架400的虛擬三維模型401聯(lián)接至移植物部分的虛擬三維模型301，所述移植物 部分設置在至少2個切割引導架403之間。所述移植物部分可以是移植物部分304、移植物 部分306、移植物部分308或它們的組合。因而，所述移植物部分可以是移植物320。所述 移植物部分（諸如移植物320)的尺寸可以適配在第二區(qū)域13或空隙14中?？梢越?jīng)由計 算機上的處理器處理切除引導架400的虛擬三維模型401，以便將切除引導架400的虛擬三 維模型401聯(lián)接至移植物部分的虛擬三維模型301，使得鉆孔406之一的中心軸線與移植物 源的目標位置L之一基本上對齊。當將移植物320定位于空隙14中時，至少一個目標位置 L與目標位置K基本上一致。
[0062] 參考圖6,制造切除引導架的方法700可以包括步驟701、702、703和704。步驟 701包括獲得固定構件322的虛擬三維模型516,其中獲得的固定構件322的虛擬三維模型 516具有計劃的手術后形狀并限定至少一個孔326,所述孔326被配置成接收緊固件。步驟 702包括處理固定構件322的虛擬三維模型，以便將固定構件322的虛擬三維模型516聯(lián)接 至組織體10的第一虛擬三維模型520,所述組織體10的第一虛擬三維模型520限定第一區(qū) 域11，使得至少一個孔326的中心軸線X與第一區(qū)域11的第一目標位置M基本上對齊。第 一區(qū)域11可以對應于組織部分12b。步驟703包括：建立切除引導架600的虛擬三維模型 522,所述虛擬三維模型522限定至少一個切割引導架603和至少一個孔606?？商鎿Q地，步 驟703包括：建立引導架600 (諸如定位引導架或鉆子引導架）的虛擬三維模型522,所述 虛擬三維模型522限定至少一個孔606。步驟704包括：處理切除引導架600的虛擬三維 模型522,以便將切除引導架600的虛擬三維模型522聯(lián)接至具有第二區(qū)域13的組織體10 的第二虛擬三維模型521，所述第二區(qū)域13與所述第一區(qū)域11基本上相同，使得所述至少 一個孔606的中心軸線與組織體10的第二虛擬三維模型521的第二目標位置N基本上對 齊，其中就所述組織體10的相應第一虛擬三維模型520和第二虛擬三維模型521而言，所 述第二目標位置N與所述第一目標位置M相同地定位。
[0063] 第二處理步驟704還可以包括：將切割引導架603與外科手術前計劃的組織體10 的第一區(qū)域11和第二區(qū)域13之間的接口對齊。獲得步驟701還可以包括：掃描固定構件 322以獲得固定構件322的圖像，經(jīng)由通信網(wǎng)絡將圖像數(shù)據(jù)傳送至計算機，和操作固定構件 322的圖像以在固定構件322的虛擬三維模型516中限定固定構件322的至少一個孔326。 所述操作步驟包括：識別至少一個孔326的中心軸線X。所述方法還可以包括：使用快速成 型制造方法，構造與切除引導架600的虛擬三維模型522相同的切除引導架600。構造切除 引導架600的步驟可以包括：將切除引導架600的虛擬三維模型522從計算機傳送至制造 機器532。
[0064] 獲得步驟701可以包括：使用掃描機508掃描固定構件322。獲得步驟701可以 包括，使用下述掃描機中的任一種掃描固定構件322，即：CT掃描機、激光掃描機、光學掃描 機、MRI機器或坐標測量儀。獲得步驟701還可以包括：將固定構件322聯(lián)接至組織體10 的物理模型500。獲得步驟701還可以包括：將所述固定構件彎曲成手術后形狀。獲得步 驟701還可以包括：將標記物502的至少一部分插入固定構件322的至少一個孔326中，以 關于固定構件322的厚度識別至少一個孔326的路徑。獲得步驟701還可以包括：掃描組 織體10的物理模型500、穿過固定構件322的至少一個孔326插入的標記物502和聯(lián)接到 組織體10的物理模型500的固定構件322。
[0065] 處理步驟704可以包括：根據(jù)在計算機可讀介質中存儲的軟件，經(jīng)由處理器操作 切除引導架600的虛擬三維模型522,使得切除引導架600的輪廓設置成適配在組織體10 的第二虛擬三維模型521的特定部分上面。在圖6中所示的或上面描述的所有或一些步驟 可以由在計算機上運行的處理器執(zhí)行。在本公開內容中描述的虛擬三維模型可以儲存在非 暫時計算機可讀存儲介質上。處理器和計算機可讀存儲介質可以是同一計算機或不同計算 機的一部分。
[0066] 參考圖6,制造患者專用外科手術切除引導架600的方法800可以包括步驟801、 802和803。步驟802包括：處理固定構件322的虛擬三維模型516,以便將固定構件322的 虛擬三維模型516聯(lián)接至組織體10的第一虛擬三維模型520,所述組織體10的第一虛擬 三維模型520限定第一區(qū)域11，使得至少一個孔326的中心軸線X與第一區(qū)域11的第一 目標位置M基本上對齊。步驟802包括：建立切除引導架600的虛擬三維模型522,所述切 除引導架600限定至少一個切割引導架603和至少一個孔606?？商鎿Q地，步驟802包括： 建立引導架（諸如定位引導架或鉆子引導架）的虛擬三維模型522,所述引導架限定至少 一個孔606。步驟803包括：處理切除引導架600的虛擬三維模型522,以便將切除引導架 600的虛擬三維模型522聯(lián)接至具有第二區(qū)域13的組織體10的第二虛擬三維模型521，所 述第二區(qū)域13與所述第一區(qū)域11基本上相同，使得至少一個孔326的中心軸線與組織體 10的第二虛擬三維模型521的第二目標位置N基本上對齊，其中就所述組織體10的相應第 一虛擬三維模型520和第二虛擬三維模型521而言，所述第二目標位置N與所述第一目標 位置M相同地定位。
[0067] 根據(jù)一個替代實施例，在圖6中示出的方法800還可以包括在計算機530中獲得 固定構件322的虛擬三維模型516的步驟。所述獲得步驟可以包括：使用掃描機508掃描 固定構件322。所述獲得步驟還可以包括：使用下述掃描機中的任一種掃描固定構件322， 即CT掃描機、激光掃描機、光學掃描機、MRI機器或坐標測量儀。在圖4中不出的方法還可 以包括：使用快速成型制造方法，構造與切除引導架600的虛擬三維模型522相同的切除引 導架600。所述構造步驟還可以包括：將切除引導架600的虛擬三維模型522經(jīng)由通信網(wǎng) 絡從計算機530傳送至制造機器532。所述獲得步驟可以包括：將所述固定構件聯(lián)接至組 織體的物理模型。所述獲得步驟可以包括：將所述固定構件彎曲成手術后形狀。所述獲得 步驟可以包括：將標記物插入所述固定構件的至少一個孔中，以關于所述固定構件的厚度 識別所述至少一個孔的路徑。所述獲得步驟可以包括：掃描組織體的物理模型、插入所述固 定構件的至少一個孔中的標記物和聯(lián)接到組織體的物理模型的固定構件。所述獲得步驟可 以包括：掃描組織體的物理模型和聯(lián)接到組織體的物理模型的固定構件。處理步驟803可 以包括：操作所述切除引導架的虛擬三維模型，使得所述切除引導架的輪廓設置成適配在 所述組織體的第二虛擬三維模型的特定部分上面。在圖7中所示的或上面描述的所有或一 些步驟可以由處理器（如計算機）執(zhí)行。
[0068] 參考圖8,制造患者專用外科手術切除引導架600的方法900可以包括步驟901、 902、903、904、905和906。步驟901包括：獲得組織體10的虛擬三維模型521。步驟902 包括：在組織體10的虛擬三維模型522上識別第一保留區(qū)域11和第二切除區(qū)域13。第一 切除區(qū)域11也被稱作第一區(qū)域11，第二切除區(qū)域13也被稱作第二區(qū)域13。步驟903包 括：獲得固定構件322的虛擬三維模型516,得到的固定構件322的虛擬三維模型516具有 計劃的手術后形狀且限定至少一個第一孔326,所述第一孔326被配置成接收緊固件。步 驟904包括：處理固定構件322的虛擬三維模型516,以便將固定構件322的虛擬三維模型 516聯(lián)接至組織體10的虛擬三維模型，使得至少一個第一孔326的中心軸線X與第二切除 區(qū)域13的第一目標位置K基本上對齊。步驟905包括：建立切除引導架400的虛擬三維模 型401，所述虛擬三維模型401限定至少一對切割引導架403和至少一個第二孔406。步驟 906包括：處理切除引導架400的虛擬三維模型401，以便將切除引導架400的虛擬三維模 型401聯(lián)接至移植物部分320的虛擬三維模型301，所述移植物部分320設置在切割引導 架403之間，所述移植物部分320的大小適合適配在第二區(qū)域13中，使得所述至少一個第 二孔406的中心軸線與移植物部分320的三維模型301的第二目標位置L基本上對齊，其 中當將移植物部分320定位于第二切除區(qū)域13中時，所述第二目標位置L與所述第一目標 位置K基本上一致。在圖5中所示的或上面描述的所有或一些步驟可以由處理器執(zhí)行。獲 得步驟901還可以包括：掃描固定構件以獲得所述固定構件的圖像，和操作所述固定構件 的圖像以在所述固定構件的虛擬三維模型中限定所述固定構件的至少一個第一孔。所述操 作步驟還可以包括：識別至少一個第一孔的中心軸線。所述方法還可以包括以下步驟：使 用快速成型制造方法，構建與所述切除引導架的虛擬三維模型相同的切除引導架。
[0069] 應當指出，在附圖中顯示的實施例的圖解和討論僅僅用于示例目的，并且不應當 示出為限制本公開內容。本領域技術人員會明白，本公開內容預見到不同的實施例。例如， 盡管本公開內容涉及虛擬三維模型，但是預見到，在本公開內容中描述的任何虛擬模型可 以是二維的。還應當明白，根據(jù)一個實施例描述和例證的特征和結構可以適用于本文中描 述的所有實施例，除非另外指出。另外，應當理解，在上面與上述實施例一起描述的概念可 以單獨使用，或者與上述的任意其它實施例聯(lián)合使用。
【權利要求】
1. 一種制造患者專用外科手術引導架的方法，所述外科手術引導架被配置成引導切割 工具向組織體運動，所述方法包括： 獲得固定構件的虛擬三維模型，所獲得的所述固定構件的虛擬三維模型具有計劃的手 術后形狀且限定至少一個孔，所述孔被配置成接收緊固件； 處理所述固定構件的虛擬三維模型，以便將所述固定構件的虛擬三維模型聯(lián)接至所述 組織體的第一虛擬三維模型，所述組織體的第一虛擬三維模型限定第一區(qū)域，使得所述至 少一個孔的中心軸線與所述第一區(qū)域的第一目標位置基本上對齊； 建立引導架的虛擬三維模型，其限定至少一個孔；和 處理所述引導架的虛擬三維模型，以便將所述引導架的虛擬三維模型聯(lián)接至所述組織 體的第二虛擬三維模型，所述第二虛擬三維模型具有與所述第一區(qū)域基本上相同的第二區(qū) 域，使得所述至少一個孔的中心軸線與所述組織體的第二虛擬三維模型的第二目標位置基 本上對齊，其中關于所述組織體的相應第一虛擬三維模型和第二虛擬三維模型，所述第二 目標位置與所述第一目標位置相同地定位。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述建立步驟包括建立所述引導架的限定至少一 個切割引導架的虛擬三維模型。
3. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其中所述第二處理步驟還包括將所述切割引導架與外 科手術前計劃的介于所述第二區(qū)域和所述組織體的切除區(qū)域之間的接口對齊。
4. 根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的方法，其中所述獲得步驟還包括掃描所述固定構 件以獲得所述固定構件的圖像，以及操作所述固定構件的圖像以在所述固定構件的虛擬三 維模型中限定所述固定構件的至少一個孔。
5. 根據(jù)權利要求4所述的方法，其中所述操作步驟包括識別所述至少一個孔的中心軸 線。
6. 根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的方法，還包括使用快速成型制造方法來構造與所 述引導架的虛擬三維模型相同的引導架。
7. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其中構造所述引導架的步驟包括將所述引導架的虛擬 三維模型從計算機傳送至制造機器。
8. 根據(jù)權利要求1-7中任一項所述的方法，其中獲得所述固定構件的虛擬三維模型的 步驟包括使用掃描機掃描所述固定構件。
9. 根據(jù)權利要求1-8中任一項所述的方法，其中獲得所述固定構件的虛擬三維模型的 步驟包括使用選自CT掃描機、激光掃描機、光學掃描機、MRI機器和坐標測量儀的掃描機來 掃描所述固定構件。
10. 根據(jù)權利要求1-9中任一項所述的方法，其中獲得所述固定構件的虛擬三維模型 的步驟包括將所述固定構件聯(lián)接至所述組織體的物理模型。
11. 根據(jù)權利要求10所述的方法，其中獲得所述固定構件的虛擬三維模型的步驟還包 括將所述固定構件彎曲成所述手術后形狀。
12. 根據(jù)權利要求10所述的方法，其中獲得所述固定構件的虛擬三維模型的步驟還包 括將標記物插入所述固定構件的至少一個孔中以關于所述固定構件的厚度來識別所述至 少一個孔的路徑。
13. 根據(jù)權利要求11所述的方法，其中獲得所述固定構件的虛擬三維模型的步驟還包 括掃描所述組織體的物理模型、被插入到所述固定構件的至少一個孔中的標記物、以及被 聯(lián)接到所述組織體的物理模型的固定構件。
14. 根據(jù)權利要求1-13中任一項所述的方法，其中處理所述引導架的虛擬三維模型的 步驟包括操作所述引導架的虛擬三維模型，使得所述引導架的輪廓設置成適配在所述組織 體的所述第二虛擬三維模型的特定部分之上。
15. -種制造患者專用外科手術引導架的方法，所述外科手術引導架被配置成引導工 具向組織體運動，所述方法包括： 處理固定構件的虛擬三維模型，以便將所述固定構件的虛擬三維模型聯(lián)接至所述組織 體的第一虛擬三維模型，所述組織體的第一虛擬三維模型限定第一區(qū)域，使得所述至少一 個孔的中心軸線與所述第一區(qū)域的第一目標位置基本上對齊； 建立引導架的虛擬三維模型，所述虛擬三維模型限定至少一個孔；和 處理所述引導架的虛擬三維模型，以便將所述引導架的虛擬三維模型聯(lián)接至所述組織 體的第二虛擬三維模型，所述第二虛擬三維模型具有與所述第一區(qū)域基本上相同的第二區(qū) 域，使得所述至少一個孔的中心軸線與所述組織體的第二虛擬三維模型的第二目標位置基 本上對齊，其中關于所述組織體的相應第一虛擬三維模型和第二虛擬三維模型，所述第二 目標位置與所述第一目標位置相同地定位。
16. 根據(jù)權利要求15所述的方法，還包括在計算機中獲得所述固定構件的虛擬三維模 型。
17. 根據(jù)權利要求16所述的方法，其中獲得所述固定構件的虛擬三維模型的步驟包括 使用掃描機來掃描所述固定構件。
18. 根據(jù)權利要求15-17中任一項所述的方法，其中獲得所述固定構件的虛擬三維模 型的步驟包括使用選自CT掃描機、激光掃描機、光學掃描機、MRI機器和坐標測量儀的掃描 機來掃描所述固定構件。
19. 根據(jù)權利要求15-18中任一項所述的方法，還包括使用快速成型制造方法來構造 與所述引導架的虛擬三維模型相同的引導架。
20. 根據(jù)權利要求16-19中任一項所述的方法，其中構造所述引導架的步驟包括將所 述引導架的虛擬三維模型從計算機傳送至制造機器。
21. 根據(jù)權利要求15-20中任一項所述的方法，其中獲得所述固定構件的虛擬三維模 型的步驟包括將所述固定構件聯(lián)接至所述組織體的物理模型。
22. 根據(jù)權利要求21所述的方法，其中獲得所述固定構件的虛擬三維模型的步驟還包 括將所述固定構件彎曲成手術后形狀。
23. 根據(jù)權利要求20-22中任一項所述的方法，其中獲得所述固定構件的虛擬三維模 型的步驟還包括將標記物插入所述固定構件的至少一個孔中以關于所述固定構件的厚度 識別所述至少一個孔的路徑。
24. 根據(jù)權利要求23所述的方法，其中獲得所述固定構件的虛擬三維模型的步驟還包 括掃描所述組織體的物理模型、被插入到所述固定構件的至少一個孔中的標記物、以及被 聯(lián)接到所述組織體的物理模型的固定構件。
25. 根據(jù)權利要求21-25中任一項所述的方法，其中所述獲得所述固定構件的虛擬三 維模型的步驟還包括掃描所述組織體的物理模型和被聯(lián)接到所述組織體的物理模型的固 定構件。
26. 根據(jù)權利要求15-25中任一項所述的方法，其中所述處理所述引導架的虛擬三維 模型的步驟包括操作所述引導架的虛擬三維模型，使得所述引導架的輪廓設置成適配在所 述組織體的第二虛擬三維模型的特定部分之上。
27. -種制造患者專用外科手術引導架的方法，所述外科手術引導架被配置成引導切 割工具向組織體運動，所述方法包括： 獲得所述組織體的虛擬三維模型； 在所述組織體的虛擬三維模型上識別第一區(qū)域和第二區(qū)域； 獲得固定構件的虛擬三維模型，所獲得的所述固定構件的虛擬三維模型具有計劃的手 術后形狀且限定至少一個第一孔，所述孔被配置成接收緊固件； 處理所述固定構件的虛擬三維模型，以便將所述固定構件的虛擬三維模型聯(lián)接至所述 組織體的虛擬三維模型，使得所述至少一個第一孔的中心軸線與所述第二區(qū)域的第一目標 位置基本上對齊； 建立切除引導架的虛擬三維模型，其限定至少一對切割引導架和至少一個第二孔；以 及 處理所述切除引導架的虛擬三維模型，以便將所述切除引導架的虛擬三維模型聯(lián)接至 移植物部分的虛擬三維模型，所述移植物部分設置在所述切割引導架之間，所述移植物部 分的尺寸設定成適配在所述第二區(qū)域中，使得所述至少一個第二孔的中心軸線與所述移植 物部分的三維模型的第二目標位置基本上對齊，其中當所述移植物部分被定位在所述第二 區(qū)域中時，所述第二目標位置與所述第一目標位置基本上一致。
28. 根據(jù)權利要求27所述的方法，其中所述獲得步驟還包括掃描所述固定構件以獲得 所述固定構件的圖像，以及操作所述固定構件的圖像以在所述固定構件的虛擬三維模型中 限定所述固定構件的至少一個第一孔。
29. 根據(jù)權利要求28所述的方法，其中所述操作步驟包括識別所述至少一個第一孔的 中心軸線。
30. 根據(jù)權利要求中27-30中任一項所述的方法，還包括使用快速成型制造方法來構 造與所述切除引導架的虛擬三維模型相同的切除引導架。
【文檔編號】A61B17/17GK104507403SQ201380023056
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年3月11日 優(yōu)先權日:2012年5月3日
【發(fā)明者】C. 達維森 A., W. 梅斯特 J. 申請人:新特斯有限責任公司