本發(fā)明大體涉及矯形外科領(lǐng)域，且涉及軟骨和或骨表面修復(fù)。這里的實(shí)施方式涉及用于更換軟骨的一部分和/或骨部分的植入物，以及涉及用于該植入物的設(shè)計(jì)方法。進(jìn)一步的實(shí)施方式還涉及外科手術(shù)套件，工具套件，以及用于更換關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)面的一部分的方法。

背景技術(shù)：

在植入小的植入物的外科手術(shù)中，以精確的方式設(shè)置植入物是關(guān)鍵的。如果植入物從其期望位置偏移，可引起關(guān)節(jié)上的磨損或負(fù)載的增加。例如，如果植入物傾斜，則可導(dǎo)致邊緣突起至軟骨組織之上，且引起在關(guān)節(jié)的相對(duì)的軟骨上的磨損。另一個(gè)示例是當(dāng)植入物被設(shè)置成以植入物的表面突起至軟骨的表面之上時(shí)，將引起關(guān)節(jié)以不均勻的方式活動(dòng)，且增大了關(guān)節(jié)的相對(duì)點(diǎn)上的載荷。對(duì)于患者而言，即使是從理想位置的小的位移或偏移也將導(dǎo)致疼痛，更長(zhǎng)時(shí)間的恢復(fù)期，或者甚至使得手術(shù)是徒勞的，且對(duì)關(guān)節(jié)中損傷的修復(fù)更加困難。因此，給外科醫(yī)生沉重的負(fù)擔(dān)，避免植入物的位移或不匹配。

現(xiàn)有技術(shù)

公開(kāi)了用于更換損傷的軟骨的植入物和工具的現(xiàn)有技術(shù)的示例在以下文件中示出。

ep2389905示出了用于設(shè)計(jì)植入物和套件的設(shè)計(jì)方法。

wo2008098061和us20120271417公開(kāi)了用于更換關(guān)節(jié)面的一部分的植入物，其中植入物包括第一、第二和第三段，其中第一和第二段部分地重疊，且第三和第二段部分地重疊。植入物由引導(dǎo)系統(tǒng)插入，其中關(guān)節(jié)面的擴(kuò)孔由引導(dǎo)銷(xiāo)所引導(dǎo)。鉆孔引導(dǎo)用于相對(duì)于關(guān)節(jié)面形成引導(dǎo)銷(xiāo)的軸線。

us8062302公開(kāi)了包括塊的引導(dǎo)件，該塊具有患者特定表面以及第一和第二鉆孔。

us20110152869公開(kāi)了滑車(chē)修復(fù)系統(tǒng)，其具有彼此位移的兩個(gè)工作軸線，其中該兩個(gè)工作軸線用于生成兩個(gè)部分重疊的座。

wo2010099357公開(kāi)了用于修復(fù)關(guān)節(jié)面中的缺陷的系統(tǒng)，包括引導(dǎo)塊，其可包括配置成允許刀具通過(guò)引導(dǎo)塊的開(kāi)口。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

這里的實(shí)施方式的大體目的是解決以下問(wèn)題，即提供將植入物1精確地插入和定位在關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)面的植入物的設(shè)計(jì)方法。這里的實(shí)施方式的目的還有提供植入物。

需要良好的匹配，定制植入物以及工具，該工具被設(shè)計(jì)成在植入物外科手術(shù)過(guò)程中引導(dǎo)和支持外科醫(yī)生。

這里的實(shí)施方式還試圖解決以下問(wèn)題。

提供軟骨更換的方法，其中植入物牢固地附接在關(guān)節(jié)中且良好地集成至關(guān)節(jié)的表面結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生對(duì)損傷組織的良好修復(fù)以及對(duì)周?chē)M織產(chǎn)生最少的損傷。

提供待植入關(guān)節(jié)的植入物，改善植入物的定位，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)損傷組織的優(yōu)化修復(fù)，并對(duì)周?chē)M織造成最小傷害，并協(xié)助外科醫(yī)生進(jìn)行定位。

提供用于設(shè)計(jì)獨(dú)立設(shè)計(jì)的植入物，或者設(shè)計(jì)對(duì)植入物的更換進(jìn)行引導(dǎo)的設(shè)計(jì)方法。

通過(guò)使用根據(jù)這里的實(shí)施方式的設(shè)計(jì)方法，外殼醫(yī)生可獲得將植入物精確地設(shè)置在關(guān)節(jié)中的方法。根據(jù)這里的實(shí)施方式的系統(tǒng)，其中根據(jù)以下來(lái)單獨(dú)生成植入物形狀，包括軟骨損傷和關(guān)節(jié)中損傷位置，以及通過(guò)從彼此部分覆蓋地結(jié)合的圓形303或基本圓形的不同尺寸中進(jìn)行選擇，其可對(duì)于患者進(jìn)行單獨(dú)的選擇以允許外殼醫(yī)生選擇匹配骨和/或軟骨損傷或缺陷的尺寸和形狀的植入物，且為外殼醫(yī)生提供進(jìn)行手術(shù)所需的容易使用的設(shè)計(jì)方法和工具組。

根據(jù)這里的實(shí)施方式的設(shè)計(jì)方法允許制造易于匹配至各損傷和各患者的植入物。根據(jù)該方法的設(shè)計(jì)包括選擇各植入物的至少兩個(gè)圓形的尺寸，植入物厚度，植入物表面形狀，關(guān)節(jié)表面等，使得該方案獨(dú)特且易于個(gè)體化，但仍適用于大批量工業(yè)生產(chǎn)。植入物的圓形生成使得植入物易于通過(guò)鉆孔和/或擴(kuò)孔而設(shè)置，將各植入物精確地配合至各患者。

這里的實(shí)施方式涉及基于植入物的3d虛擬模型設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物的設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)方法包括識(shí)別損傷區(qū)域，展示所識(shí)別的損傷區(qū)域的虛擬3d視圖，生成包括虛擬地置于3d視圖中的形狀的3d虛擬植入物，其中所述形狀的區(qū)域覆蓋或者部分覆蓋所識(shí)別的損傷區(qū)域，基于所生成的3d虛擬植入物制造植入物。

在這里的實(shí)施方式中，該形狀可包括至少兩個(gè)圓形。各圓形可與至少另一個(gè)圓形部分重疊，且圓形的區(qū)域可覆蓋或部分地覆蓋所識(shí)別的損傷區(qū)域。該方法還包括將至少兩個(gè)點(diǎn)分別設(shè)置于在關(guān)節(jié)的損傷區(qū)域中或附近的骨表面上或者在作為覆蓋損傷區(qū)域的虛擬生成表面的模擬骨表面上的軸線起始的位置處。該方法還包括選擇軸距，選擇在10-30mm之間或15-25mm之間的圓形直徑，選擇植入物區(qū)域覆蓋損傷區(qū)域的覆蓋率。該覆蓋率在50-100％之間。該方法還可包括選擇從模擬骨表面的點(diǎn)起始的軸線的角度，其具有相對(duì)于骨軸線的0-40度角度，該骨軸線在與模擬骨表面在所述點(diǎn)處的切向平面垂直的方向延伸。該方法還可包括以如下方式選擇植入物的厚度：使用設(shè)置在模擬骨表面上的圓形的表面，以及朝向虛擬軟骨表面向外擠出圓形的區(qū)域以生成圓柱本體，得到基于具體區(qū)域的模擬健康軟骨表面的模擬植入物軟骨表面，且其中植入物還可選地包括至少一個(gè)突起釘。

在另外的實(shí)施方式中，各圓形包括相應(yīng)的軸線，且其中所述圓形的重疊取決于各圓形的各直徑選擇與一圓形的軸線至另一圓形的另一軸線之間的距離選擇的結(jié)合，以及與損傷區(qū)域的植入物的要求覆蓋率選擇的結(jié)合。

在另外的實(shí)施方式中，各圓形包括軸線，且其中所述圓形的重疊(301)取決于所述圓形的在1-3cm之間的直徑選擇和從一個(gè)圓形的軸線至另一圓形的另一軸線的4mm至3cm之間的軸距選擇的結(jié)合，以及與所述植入物本體在所述損傷區(qū)域上的50-100％覆蓋率的選擇的結(jié)合。

在另外的實(shí)施方式中，通過(guò)獲取患者的關(guān)節(jié)的ct、cbct、mri圖像等識(shí)別患者的損傷區(qū)域，且使用所述圖像通過(guò)例如用于虛擬3d動(dòng)畫(huà)的軟件程序來(lái)生成骨和/或軟骨區(qū)域和/或軟骨損傷的3d視圖。

在另外的實(shí)施方式中，至少三個(gè)圓形被部分重疊地設(shè)置，覆蓋所述損傷區(qū)域。

在另外的實(shí)施方式中，所述圓形具有在0.5-4cm之間的直徑。

在另外的實(shí)施方式中，至少2-5個(gè)圓形部分重疊地設(shè)置，覆蓋損傷區(qū)域。

在另外的實(shí)施方式中，虛擬地設(shè)置至少兩個(gè)圓形包括分別在軸線起始處虛擬地設(shè)置至少兩個(gè)點(diǎn)，其中所述點(diǎn)被設(shè)置在所述關(guān)節(jié)的骨表面上位于或接近損傷區(qū)域處，或者點(diǎn)被設(shè)置在虛擬地生成覆蓋損傷區(qū)域的表面的模擬骨表面上，其中所述模擬骨表面是優(yōu)選地與健康關(guān)節(jié)中的骨表面的三維(3d)圖像對(duì)應(yīng)的表面，且其中所述點(diǎn)位于所述圓形的中心，該圓形彼此部分重疊，且其中所述軸線被設(shè)置成使得所述圓形的結(jié)合區(qū)域分布覆蓋或者部分地覆蓋所述識(shí)別損傷區(qū)域。

在其它實(shí)施方式中，通過(guò)將各軸線設(shè)置成相對(duì)于彼此成預(yù)定角度而完成虛擬地設(shè)置至少兩個(gè)圓形。

在其它實(shí)施方式中，各圓形的軸線相對(duì)于所述圓形的表面成90°。

在其它實(shí)施方式中，所設(shè)置的圓形的區(qū)域限定包括所述植入物的生成關(guān)節(jié)面的區(qū)域。

在其它實(shí)施方式中，所設(shè)置的圓形的區(qū)域是比所述植入物的生成關(guān)節(jié)面小的區(qū)域。

在其它實(shí)施方式中，至少三個(gè)圓形被虛擬地設(shè)置成一排或者其它對(duì)稱(chēng)形狀，其中至少一個(gè)圓形與至少兩個(gè)另外的圓形重疊。

在其它實(shí)施方式中，各圓形具有軸線，其與所生成的虛擬植入物的虛擬骨接觸表面成90°。

在其它實(shí)施方式中，所生成的植入物的結(jié)合的圓形的虛擬植入物底部區(qū)域是平坦表面。

在其它實(shí)施方式中，生成植入物的虛擬模型還包括生成模擬骨表面的3d視圖，其模擬健康人的非損傷骨表面，且使用該模擬骨表面作為基礎(chǔ)生成植入物的虛擬模型。

在其它實(shí)施方式中，這里所述的設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)植入物。

這里的實(shí)施方式涉及用于根據(jù)生成植入物虛擬模型的3d計(jì)算機(jī)方案設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法2，其中設(shè)計(jì)方法包括植入物42的虛擬模型在患者關(guān)節(jié)的3d視圖9中的位置的虛擬數(shù)字表示，該設(shè)計(jì)方法2包括以下步驟：

-第一損傷識(shí)別步驟101，包括識(shí)別包括骨和/或軟骨損傷5的患者的骨或軟骨區(qū)域4，和使用軟件程序31顯示識(shí)別的區(qū)域的3d視圖9；

-第二虛擬模型生成步驟14，包括制造虛擬植入物42的3d模型，包括將至少兩個(gè)圓形303虛擬地設(shè)置在3d視圖9中的步驟，其中各圓形303部分地覆蓋至少另一個(gè)圓形303’，且其中圓形20的結(jié)合區(qū)域覆蓋或者部分地覆蓋所識(shí)別的骨或軟骨損傷5；

-第三制造步驟34，包括根據(jù)所形成的植入物42的虛擬模型而制造與其體積和形狀一致以對(duì)其模擬的植入物1。

用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法，其中第二虛擬模型生成步驟14包括生成虛擬植入物的3d模型，以及將至少兩個(gè)圓形303虛擬地設(shè)置于該3d視圖9中的步驟，其中各圓形303部分地覆蓋至少另一個(gè)圓形，且其中圓形的結(jié)合區(qū)域20覆蓋或部分地覆蓋所識(shí)別的骨和/或軟骨損傷5，還包括：

第一選擇步驟，包括：

-設(shè)置至少兩個(gè)點(diǎn)19，其分別位于軸線15起始的位置，該點(diǎn)19設(shè)置在骨和/或軟骨損傷5的區(qū)域中或附近的關(guān)節(jié)的骨表面50上，或者該點(diǎn)19設(shè)置在作為虛擬形成表面并且覆蓋骨和/或軟骨損傷5的模擬骨表面51上；

-選擇軸距53；

-選擇圓形的直徑，該圓形303的直徑302選自10-30mm之間或者例如為15-25mm；

-選擇覆蓋在軟骨和/或骨損傷5上的植入物區(qū)域7的覆蓋率。該覆蓋率可在50-100％之間。

和第二選擇步驟，包括：

-選擇從模擬骨表面51的點(diǎn)19起始的軸線15和15’的角度25，且其中軸線15和15’具有相對(duì)于骨軸線60成0-40度角度25，該骨軸線與模擬骨表面上點(diǎn)19處的切向平面28垂直。

和第三選擇步驟，包括：

-以下述方式選擇植入物的厚度：使用設(shè)置在模擬骨表面51上的圓形303的表面，以及朝向虛擬軟骨表面向外擠出圓形303的區(qū)域以生成圓柱本體，得到基于具體區(qū)域的模擬健康軟骨表面16的模擬植入物軟骨表面41，且其中植入物還可選地包括至少一個(gè)突起釘。

用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法，其中各圓形303包括軸線15，且其中圓形303的重疊301取決于所述圓形303的直徑302的選擇與一個(gè)圓形303的軸線15至另一圓形303’的另一軸線15’之間的緊密度的選擇的結(jié)合，以及與所述植入物在骨和/或軟骨損傷5上的所需覆蓋率的選擇結(jié)合。

用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法2，其中各圓形303包括軸線15，且其中圓形303的重疊301取決于所述圓形303的在1-3cm之間的直徑302的選擇與一個(gè)圓形303的軸線15至另一個(gè)圓形303’的另一個(gè)軸線15’之間的4mm至3cm軸距53的選擇的結(jié)合，以及與所述植入物本體在所述骨和/或軟骨損傷5上的50-100％覆蓋率的選擇結(jié)合。

用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法2，其中通過(guò)獲取患者的關(guān)節(jié)的ct、cbct、mri圖像等識(shí)別患者的軟骨和/或骨損傷區(qū)域4，且使用所述圖像通過(guò)例如用于虛擬3d動(dòng)畫(huà)的軟件程序來(lái)生成骨和/或軟骨區(qū)域4和/或軟骨損傷5的3d視圖9。

用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法2，其中至少三個(gè)圓形303，303’被部分重疊地設(shè)置，覆蓋所述骨和/或軟骨損傷5。

用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法2，其中所述圓形303具有在0.5-4cm之間的直徑。

用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法2，其中至少2-5個(gè)圓形303被設(shè)置成部分地重疊，覆蓋所述骨和/或軟骨損傷區(qū)域5。

用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法2，生成植入物42的虛擬模型包括在3d視圖9中生成模擬骨表面，其模仿健康人的未損傷骨表面，且將模擬骨表面用作基礎(chǔ)來(lái)生成植入物的虛擬模型。

如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法2，其中根據(jù)這里的實(shí)施方式的方法中的第二步驟14中虛擬地設(shè)置至少兩個(gè)圓形303包括虛擬地設(shè)置在軸線15起始處的至少兩個(gè)點(diǎn)19，其中所述點(diǎn)19被設(shè)置在所述關(guān)節(jié)的骨表面50上位于或接近軟骨和/或骨損傷5區(qū)域的位置處，或者點(diǎn)19被設(shè)置在虛擬地生成覆蓋骨和/或軟骨的損傷5的區(qū)域的模擬骨表面51上，其中所述模擬骨表面51是優(yōu)選地與健康關(guān)節(jié)中的骨表面的三維3d圖像對(duì)應(yīng)的表面，且其中所述點(diǎn)19位于所述圓形303的中心，該圓形303彼此部分重疊，且其中所述軸線15被設(shè)置成使得所述圓形303的結(jié)合區(qū)域分布20覆蓋或者部分地覆蓋所識(shí)別的軟骨和/或骨損傷5。

用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法2，其中通過(guò)將包括軸線15的虛擬圓形303設(shè)置成相對(duì)于彼此成預(yù)定角度而完成虛擬地設(shè)置至少兩個(gè)圓形303。

用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法2，其中各圓形的軸線相對(duì)于所述圓形303的表面成90°。

用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法2，其中所設(shè)置的圓形303的區(qū)域限定包括所述植入物的生成關(guān)節(jié)面6的區(qū)域。

用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法2，其中所設(shè)置的圓形303的區(qū)域是比所述植入物的生成關(guān)節(jié)面6小的區(qū)域。

用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法2，其中至少三個(gè)圓形303被虛擬地設(shè)置成一排或者其它對(duì)稱(chēng)形狀，其中至少一個(gè)圓形與至少兩個(gè)另外的圓形303重疊。

用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法2，虛擬地設(shè)置兩個(gè)圓形303，其中圓形彼此重疊。

用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法2，，其中各圓形303具有軸線15，其與所生成的虛擬植入物1的虛擬骨接觸表面成90°。

用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法2，其中所生成的植入物1的結(jié)合圓形303的虛擬植入物底部區(qū)域38是平坦表面。

根據(jù)上述設(shè)計(jì)方法2所設(shè)計(jì)的植入物。

附圖說(shuō)明

參考附圖對(duì)這里的實(shí)施方式進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。請(qǐng)注意，附圖所公開(kāi)的示例性實(shí)施方式不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

圖1是根據(jù)這里的實(shí)施方式的示例性實(shí)施方式，不限制這里的實(shí)施方式的范圍，公開(kāi)了患者的包括軟骨損傷的膝關(guān)節(jié)的3d視圖，其中該3d視圖由mr數(shù)據(jù)圖像等生成。

圖2是根據(jù)這里的實(shí)施方式的示例性實(shí)施方式，不限制這里的實(shí)施方式的范圍，示出了該設(shè)計(jì)方法的第一步驟中的圓形相對(duì)于彼此布置的不同示例。

圖3是根據(jù)這里的實(shí)施方式的示例性實(shí)施方式，不限制這里的實(shí)施方式的范圍，示出了設(shè)置在膝蓋中的虛擬植入物，其中該虛擬植入物包括兩個(gè)圓形。

圖4是根據(jù)這里的實(shí)施方式的示例性實(shí)施方式，不限制這里的實(shí)施方式的范圍，示出了布置圓形之后的視圖，以及具有平行軸線的圓形設(shè)計(jì)。

圖5是根據(jù)這里的實(shí)施方式的示例性實(shí)施方式，不限制這里的實(shí)施方式的范圍，示出了患者的膝蓋的3d模型，其中圓形具有不同直徑。

圖6是根據(jù)這里的實(shí)施方式的示例性實(shí)施方式，不限制這里的實(shí)施方式的范圍，示出了布置圓形之后的視圖，以及具有非平行軸線的圓形設(shè)計(jì)。

圖7是根據(jù)這里的實(shí)施方式的示例性實(shí)施方式，不限制這里的實(shí)施方式的范圍，示出了覆蓋骨和/或軟骨損傷的兩個(gè)圓形。

圖8a和8b是根據(jù)這里的實(shí)施方式的示例性實(shí)施方式，不限制這里的實(shí)施方式的范圍，示出了設(shè)置在植入位置處的植入物的虛擬模型，且包括植入物1的模擬軟骨表面6，其模擬軟骨損傷之前的軟骨表面。圖8a是從一側(cè)觀察虛擬植入物的視圖，且圖8b是從上方觀察的視圖。

圖9是根據(jù)這里的實(shí)施方式的示例性實(shí)施方式，不限制這里的實(shí)施方式的范圍，示出了骨和軟骨損傷，其中生成模擬修復(fù)表面16，其是優(yōu)選地與模擬健康軟骨表面的三維3d圖像對(duì)應(yīng)的表面。

圖10是根據(jù)這里的實(shí)施方式的示例性實(shí)施方式，不限制這里的實(shí)施方式的范圍，示出了根據(jù)這里的實(shí)施方式的設(shè)計(jì)方法，包括大體三個(gè)步驟。

圖11是根據(jù)這里的實(shí)施方式的示例性實(shí)施方式，不限制這里的實(shí)施方式的范圍，示出了在具有軟骨和/或骨損傷的關(guān)節(jié)中的兩個(gè)圓形的軸線的布置，軸線的布置示出為相對(duì)于彼此具有軸距，以及與模擬骨表面的關(guān)系，其中軸線從模擬骨表面的點(diǎn)起始。

圖12示出了一個(gè)實(shí)施方式中的圓形303的重疊的完成，從而圓形303的直徑具有相對(duì)于各重疊圓的重疊部301。

圖13示出了包括根據(jù)這里的實(shí)施方式的兩個(gè)延伸柱的植入物。

具體實(shí)施方式

介紹

這里的實(shí)施方式涉及用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法2。由根據(jù)這里的實(shí)施方式的方法2所設(shè)計(jì)的該植入物1用于在人或動(dòng)物的關(guān)節(jié)中的軟骨修復(fù)。

在以下對(duì)設(shè)計(jì)根據(jù)這里的實(shí)施方式的獨(dú)立定制植入物的設(shè)計(jì)方法2進(jìn)行說(shuō)明。

這里的實(shí)施方式涉及用于根據(jù)植入物的3d虛擬模型的用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物的設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)方法包括識(shí)別損傷區(qū)域，展示所識(shí)別的區(qū)域的虛擬3d視圖，形成包括虛擬地設(shè)置為3d視圖形狀的3d虛擬植入物，其中該形狀的區(qū)域覆蓋或者部分地覆蓋所識(shí)別的損傷區(qū)域，根據(jù)所形成的3d虛擬植入物而制造植入物。

用于設(shè)計(jì)根據(jù)這里的實(shí)施方式的獨(dú)立定制植入物1的設(shè)計(jì)方法2是基于植入物42的虛擬模型的3d計(jì)算機(jī)程序，且其中設(shè)計(jì)方法包括以患者的關(guān)節(jié)的虛擬3d視圖9的形式顯示的植入物的虛擬模型的位置的虛擬數(shù)字表達(dá)，該設(shè)計(jì)方法包括以下步驟：

-第一損傷識(shí)別步驟101，包括識(shí)別包括骨和/或軟骨損傷5的患者的骨或軟骨區(qū)域4，和使用軟件程序31顯示識(shí)別的區(qū)域的3d視圖9；

-第二虛擬模型生成步驟14，包括制造虛擬植入物42的3d模型，包括將至少兩個(gè)圓形303虛擬地設(shè)置在3d視圖9中的步驟，其中各圓形303部分地覆蓋至少另一個(gè)圓形303’，且其中圓形20的結(jié)合區(qū)域覆蓋或者部分地覆蓋所識(shí)別的骨或軟骨損傷5；

-第三制造步驟34，包括根據(jù)所形成的植入物42的虛擬模型而制造與其體積和形狀一致以對(duì)其模擬的植入物1。

圖10示出了根據(jù)這里的實(shí)施方式的設(shè)計(jì)方法2，包括三個(gè)主要步驟：第一損傷識(shí)別步驟101，第二模擬模型生成步驟14，第三制造步驟34。

根據(jù)這里的實(shí)施方式的設(shè)計(jì)方法允許制造容易匹配以修復(fù)患者的個(gè)人損傷的植入物。

該方法包括為每個(gè)植入物選擇尺寸和至少兩個(gè)圓形以及選擇重疊、植入物厚度、關(guān)節(jié)面等，由該方法生成的設(shè)計(jì)使得該方案是獨(dú)特的且易于個(gè)體化，但仍然適于大批量的工業(yè)制造。植入物的圓形生成使得植入物還易于通過(guò)鉆孔和/或擴(kuò)孔而設(shè)置，提供了各植入物在每個(gè)患者中的精確配合。

第一損傷識(shí)別步驟101

第一損傷識(shí)別步驟101包括識(shí)別包括骨或軟骨損傷5的患者的關(guān)節(jié)中的骨或軟骨區(qū)域4，并且使用軟件程序顯示所識(shí)別區(qū)域的3d視圖9。根據(jù)這里的實(shí)施方式的設(shè)計(jì)方法2中的第一損傷識(shí)別步驟101是識(shí)別需要骨或軟骨修復(fù)的具體患者的關(guān)節(jié)中的骨和/或軟骨區(qū)域4。這是從例如mr圖像的2d圖像可完成的。通過(guò)獲取關(guān)節(jié)的圖像并將其轉(zhuǎn)換為3d視圖9而形成包括骨和/或軟骨區(qū)域4和/或包括骨和/或軟骨損傷5的關(guān)節(jié)的3d視圖。可例如在2d視圖中識(shí)別骨和/或軟骨損傷5，接著將其轉(zhuǎn)換為3d視圖9。

有用的成像技術(shù)為例如計(jì)算機(jī)化斷層顯像ct，錐形束計(jì)算機(jī)化斷層顯像cbct，核磁共振成像mri，或者其他合適的技術(shù)，如磁共振延遲增強(qiáng)軟骨成像dgemric技術(shù)等。所獲得的關(guān)節(jié)的2d圖像用于形成患者的骨和/或軟骨的3d模型或視圖9，且使用例如軟件程序，如cad動(dòng)畫(huà)程序，攝影軟件程序等是對(duì)3d動(dòng)畫(huà)有用的。

形成表示關(guān)節(jié)的cad動(dòng)畫(huà)模型，其是3d視圖，包括基于關(guān)節(jié)的圖像的骨和/或軟骨區(qū)域4。該模型進(jìn)一步包括骨和/或軟骨損傷5。

顯示了骨和/或軟骨損傷5的損傷-顯示cad動(dòng)畫(huà)模型可從2d圖像手動(dòng)地生成，其中在各2d圖像中手動(dòng)地標(biāo)出損傷區(qū)域46像素，且由其形成3d視圖9，或者損傷-顯示cad動(dòng)畫(huà)模型可與標(biāo)示的2d圖像結(jié)合。

在自動(dòng)處理中，諸如攝影軟件程序等的計(jì)算機(jī)程序可被配置成掃描圖像以獲得一區(qū)域的預(yù)定特征和/或圖像數(shù)據(jù)中的骨和/或軟骨損傷2的分布、曲率和/或位置，并且將自動(dòng)標(biāo)示的2d圖像47結(jié)合至3d視圖，其也稱(chēng)作損傷表示cad動(dòng)畫(huà)模型。用于繪圖或用于形成3d視圖9的該區(qū)域的尺寸通常不取決于軟骨損傷的尺寸和待修復(fù)的關(guān)節(jié)或骨部分的類(lèi)型，通常外科醫(yī)生在獲取患者的關(guān)節(jié)的圖像之前不知道關(guān)節(jié)中損傷的位置，因此通常關(guān)節(jié)的整個(gè)骨和/或軟骨區(qū)域4的圖像用于形成虛擬3d圖像9。虛擬3d圖像9是表示關(guān)節(jié)cad動(dòng)畫(huà)模型，其可選擇以顯示骨和/或軟骨區(qū)域4，骨和/或軟骨損傷5，虛擬植入物的布置等。

在根據(jù)這里的實(shí)施方式中的一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)這里的實(shí)施方式的設(shè)計(jì)方法2的第一損傷識(shí)別步驟101包括通過(guò)獲取患者的關(guān)節(jié)中的損傷或損傷的圖像而識(shí)別骨和/或軟骨區(qū)域4，且接著使用各患者的骨和/或軟骨區(qū)域4的圖像來(lái)形成表示關(guān)節(jié)cad動(dòng)畫(huà)模型。

例如參見(jiàn)圖1，不限這里的實(shí)施方式范圍，患者的膝關(guān)節(jié)的3d視圖9的一個(gè)視圖包括骨和/或軟骨損傷5，其由mr圖像等形成。圖1示出了包括骨和/或軟骨損傷5的患者的膝關(guān)節(jié)的3d視圖，其中圍繞骨和/或軟骨損傷18的邊界被標(biāo)記。

可由根據(jù)這里的實(shí)施方式的設(shè)計(jì)方法2的植入物設(shè)計(jì)修復(fù)的人或動(dòng)物的關(guān)節(jié)可選自例如膝蓋、髖，肩、腳趾或手指關(guān)節(jié)中大的任一個(gè)。

第二虛擬模型標(biāo)記步驟14

在根據(jù)這里的實(shí)施方式的方法中的第二步驟14包括根據(jù)需要多大的植入物本體而選擇包括至少兩個(gè)圓形的表面的第一步驟。

在一個(gè)實(shí)施方式中，參見(jiàn)圖11，根據(jù)這里的實(shí)施方式的方法的第二步驟14包括虛擬地設(shè)置至少兩個(gè)點(diǎn)19，其分別位于軸線15起始的位置，該點(diǎn)19設(shè)置在骨和/或軟骨損傷5的區(qū)域中或附近的關(guān)節(jié)的骨表面50上，或者該點(diǎn)19設(shè)置在作為虛擬形成表面并且覆蓋骨和/或軟骨損傷5的模擬骨表面51上。模擬骨表面51是優(yōu)選地與健康關(guān)節(jié)中的骨表面的三維3d圖像對(duì)應(yīng)的表面。根據(jù)圖12所示，點(diǎn)19由選擇的圓形303和303’所圍繞，圓形303和303’彼此部分地覆蓋，且其中軸線15和15’設(shè)置成使得圓形303的結(jié)合區(qū)域分布301覆蓋或者部分地覆蓋所識(shí)別的骨和/或軟骨損傷5。參見(jiàn)圖2的重疊圓形303和303’的示例。

軸線15設(shè)置有彼此相距的選擇的軸距53。

參見(jiàn)圖5，在這里的實(shí)施方式中的一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)這里的實(shí)施方式的方法的第二步驟14包括，通過(guò)選擇在模擬骨表面51上的軸線15的相交點(diǎn)19或者將該點(diǎn)19直接布置在關(guān)節(jié)的3d視圖的骨表面50上，而第一選擇圓形303的直徑302，選擇圓形303可覆蓋多少的骨和/或軟骨損傷5，選擇軸線15的布置。

不同類(lèi)型的選擇可包括在第二虛擬模型生成步驟14中，且在根據(jù)以以下順序選擇的實(shí)施方式的設(shè)計(jì)方法2的實(shí)施方式中：

第一選擇：

-設(shè)置至少兩點(diǎn)19，該點(diǎn)19設(shè)置在關(guān)節(jié)的骨和/或軟骨損傷5區(qū)域中或附近的骨表面50軸線15所起始的位置處，或者該點(diǎn)19設(shè)置在作為虛擬形成表面并覆蓋骨和/或軟骨損傷5的區(qū)域的模擬骨表面51上；

-選擇圓形的直徑，該圓形303的直徑302選自10-30mm之間或者例如為15-25mm；

-其中在所述點(diǎn)19之間的軸距53是例如在6-32mm或7-20mm或7-12mm之間。該距離是在各釘(peg)的中間之間測(cè)量的距離；

-選擇在軟骨和/或骨損傷5上覆蓋的植入物區(qū)域20的覆蓋率。該覆蓋率優(yōu)選為100％，但可在50-100％之間。

第二選擇：

-選擇軸線15的角度25。角度25相對(duì)于模擬的骨表面51或50，且相對(duì)于其它軸線。

圖11示出根據(jù)這里的實(shí)施方式的示例性實(shí)施方式，不限制這里的實(shí)施方式的范圍，顯示了在具有軟骨和/或骨損傷的關(guān)節(jié)中的兩個(gè)圓形的軸線的布置，軸線15和15’顯示為關(guān)于彼此距軸距53且關(guān)于模擬骨表面51而布置，其中軸線15和15’從模擬骨表面51的點(diǎn)19起始，且其中軸線15和15’分別具有關(guān)于骨軸線60和60’的角度25和25’，該骨軸線60和60’分別與點(diǎn)19和19’處的模擬骨表面的切線平面28和28’垂直。

第三選擇：

-決定植入物的厚度和外表面形狀。植入物的厚度選擇為在1-20mm之間或者例如為2-15mm；

-根據(jù)具體患者的健康軟骨表面的信息形成提供虛擬植入物42的表面的模擬軟骨表面41；

-虛擬地形成的植入物應(yīng)優(yōu)選地在最薄部分具有至少1mm厚度或者在植入物的最薄部分具有至少2mm厚度；

-在一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)使用布置在模擬骨表面51上的圓形303的表面而確定植入物的厚度，且圓形303的區(qū)域擠出以形成圓柱本體，且向外到虛擬軟骨表面從而得到根據(jù)具體區(qū)域的模擬健康軟骨表面16的模擬植入物軟骨表面41。該植入物還可選地包括至少一個(gè)突起釘。

在第二虛擬模型生成步驟14中的第一和/或第二和/或第三選擇的不同類(lèi)型可根據(jù)這里的方法的實(shí)施方式而組合。

在根據(jù)這里的實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)施方式中，軸距53是在6-32mm之間，例如7-20mm或例如7-12mm。

在根據(jù)這里的實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)施方式中，軸距53大于8mm。

在根據(jù)這里的實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)施方式中，軸距53為8mm。

通過(guò)操作者使用軟件程序手動(dòng)地或者通過(guò)軟件程序31自動(dòng)地完成點(diǎn)19和/或軸線15的布置和/或圓形303的直徑302選擇。

在一個(gè)實(shí)施方式中，至少兩條軸線15和15’相對(duì)于彼此平行。在其它實(shí)施方式中，軸線15和15’具有相對(duì)于彼此以及還相對(duì)于模擬骨表面51不同的角度。例如參見(jiàn)圖6，根據(jù)這里的實(shí)施方式，兩個(gè)圓形303和303’設(shè)置在骨表面上，其中具有重疊301和非平行軸線15和15’。在圖6中，還示出了圓形303和303’的兩個(gè)表面451和451’。

在一個(gè)實(shí)施方式中，用于設(shè)計(jì)獨(dú)立定制植入物的設(shè)計(jì)方法2包括通過(guò)布置兩個(gè)圓形303和303’而執(zhí)行虛擬地布置至少兩個(gè)圓形303和303’，從而各圓形303和303的直徑具有相對(duì)于各圓形的直徑的20-90％或40-70％的重疊31。

在根據(jù)這里的實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)施方式的方法中的第二虛擬模型生成步驟14，包括虛擬地布置至少兩個(gè)圓形303和303’，部分地重疊、覆蓋或部分地覆蓋所識(shí)別的骨和/或軟骨損傷5。

圖7示出了根據(jù)這里的第二虛擬模型生成步驟14的實(shí)施方式的示例，且包括覆蓋在3d視圖9中識(shí)別的軟骨和/或骨損傷5的兩個(gè)虛擬設(shè)置圓形303。

在根據(jù)這里的實(shí)施方式的設(shè)計(jì)方法2中的第二虛擬模型生成步驟14的實(shí)施方式中，包括：

-虛擬地布置至少兩個(gè)圓形303，部分地重疊、覆蓋或者部分地覆蓋所識(shí)別的軟骨和/或骨損傷5；和

-相對(duì)于所識(shí)別軟骨和/或骨區(qū)域4虛擬地形成至少兩個(gè)圓形303的至少兩個(gè)方向。

在這里的實(shí)施方式中的一個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)軸線的不同方向，軸線15和15’的角度進(jìn)行了說(shuō)明。軸線15具有相對(duì)于骨軸線60的0-40度角度25，且與模擬骨表面51的切向平面28或點(diǎn)19處的骨表面51垂直。軸線15’具有相對(duì)于骨軸線60’的0-40度的角度25’，且與根據(jù)這里的實(shí)施方式的虛擬修復(fù)關(guān)節(jié)表面的3d視圖9中的點(diǎn)19’處的模擬骨表面51的切向平面28垂直。

在一個(gè)實(shí)施方式中，圓形303的不同軸線15和15’具有彼此平行的方向。在一個(gè)實(shí)施方式中，圓形303的不同軸線15和15’具有彼此不同的方向。

在一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)這里的實(shí)施方式的方法中的第二步驟14包括虛擬地布置至少兩個(gè)圓形303，部分地重疊，覆蓋所識(shí)別的骨和軟骨損傷。

在一個(gè)實(shí)施方式中，在根據(jù)這里的實(shí)施方式的方法2中的第二步驟14包括虛擬地設(shè)置至少兩個(gè)圓形303，部分地重疊，覆蓋所識(shí)別的骨和/或軟骨損傷5，且其中所有圓形303具有相同或相近的尺寸。

在一個(gè)實(shí)施方式中，在根據(jù)這里的實(shí)施方式的方法中的第二虛擬模型生成步驟14包括虛擬地設(shè)置至少兩個(gè)圓形303，部分地重疊，覆蓋所識(shí)別的骨和/或軟骨損傷5，且其中不同的圓形303具有不同尺寸的直徑，例如一個(gè)具有比另一個(gè)小的直徑。例如參見(jiàn)圖5，其中一個(gè)圓形303具有直徑302，且另一個(gè)圓形303’具有較小的直徑302’。

在一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)這里的實(shí)施方式的方法中的第二虛擬模型生成步驟14包括虛擬地設(shè)置至少兩個(gè)圓形303，部分地重疊，覆蓋一部分或者覆蓋整個(gè)骨和/或軟骨損傷5，該骨和/或軟骨損傷5在圖10中識(shí)別且以根據(jù)這里的實(shí)施方式的設(shè)計(jì)方法2的第一步驟101中所識(shí)別的關(guān)節(jié)中的骨和/或軟骨區(qū)域4的3d模型表示。

重疊圓形303的結(jié)合區(qū)域20共同地限定待制造的植入物本體30的區(qū)域33。換言之，虛擬植入物本體30的區(qū)域表示圓形303的形狀的分布的總和。參見(jiàn)圖8b。

圓形303關(guān)于彼此的布置可布置成排或成對(duì)稱(chēng)組，或者例如為不對(duì)稱(chēng)順序。參見(jiàn)圖2的圓形303的布置圖案的不同示例。

布置圖案是根據(jù)例如骨和/或軟骨損傷5的布置，和/或骨和/或軟骨損傷5的尺寸，和/或骨和/或軟骨損傷5的分布，和/或骨和/或軟骨損傷5的深度。

在這里的實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)施方式中的圓形303的重疊301形成為使得圓形303的直徑具有關(guān)于各重疊的圓的直徑302的20-90％，或者例如30-80％，或者例如40-70％的重疊。

在這里的實(shí)施方式中的一個(gè)實(shí)施方式中的圓形303的重疊301形成為使得圓形303的直徑具有相對(duì)于各重疊圓的直徑的至少40％的重疊301.

根據(jù)這里的實(shí)施方式的圓形303和303’的直徑在5-30mm之間或10-25mm之間，或例如15-25mm之間。

圖3示出了這里的實(shí)施方式的一個(gè)示例性實(shí)施方式。圖3示出了布置在關(guān)節(jié)中的虛擬植入物42，且其中虛擬植入物42包括兩個(gè)圓形303和303’，其布置成具有重疊。

圖8a和8示出了根據(jù)這里的實(shí)施方式的示例性實(shí)施方式，不限至這里的實(shí)施方式的范圍，示出了布置在植入位置處的植入物42的虛擬模型，且包括模擬軟骨損傷之前的軟骨表面的植入物42的虛擬模型的模擬軟骨表面41。此外，圖8a中的示例中的虛擬植入物模型42包括虛擬植入物本體30和兩個(gè)延伸柱23和23’，參見(jiàn)圖8a。

圖8a是植入物42的虛擬模型的從一側(cè)觀察的視圖，且圖8b是從其上側(cè)觀察的視圖，且其中示出了待制造的植入物本體30的區(qū)域20。

厚度的確定：

當(dāng)軸線15和15’被確定且圓形303被布置在3d視圖中時(shí)，形成圓形303的側(cè)表面，導(dǎo)致具有患者特定外頂表面的圓柱本體。該植入物的側(cè)表面29可從圓形303延伸。植入物還可選地包括至少一個(gè)突起釘。

虛擬地形成的植入物應(yīng)優(yōu)選地具有在最薄部分處的至少1mm厚度，或者在植入物的最薄部分處的至少2mm厚度。該植入物側(cè)表面從圓形303向外擠出至軟骨表面，終止于植入物模擬軟骨表面41，其基于該具體區(qū)域的模擬健康軟骨表面16。

圖4示出了植入物42的虛擬模型的厚度確定步驟的示例性實(shí)施方式。

圖4示出了包括生成的模擬骨表面51的膝蓋關(guān)節(jié)的3d視圖9，其中兩個(gè)點(diǎn)19設(shè)置有預(yù)定的軸距53。圍繞兩個(gè)點(diǎn)19和設(shè)置在模擬骨表面51上的是具有選擇直徑302的圓形303，其設(shè)置成使得圓形覆蓋骨和/或軟骨損傷。確定軸線的角度，且接著通過(guò)延伸虛擬植入物形狀的圓形壁而確定植入物本體的厚度40，從而包括最短下壁37的植入物形狀的最薄點(diǎn)是至少2mm厚度，且植入物結(jié)構(gòu)39的上壁被制造為與軟骨具有相同厚度，且植入物表面與周?chē)能浌蔷哂邢嗤穸?，從而虛擬植入物的模擬軟骨表面41模仿該區(qū)域的健康軟骨。在該示例中，虛擬植入物底部區(qū)域38是平坦區(qū)域，且還可包括突起延伸柱23。

在一個(gè)實(shí)施方式中，虛擬植入物本體30具有在1-30mm之間，或2-20mm之間，或2-10mm之間，或者大于2mm的厚度。

通過(guò)使用模擬骨表面51，根據(jù)這里的實(shí)施方式用于建造虛擬植入物模型42的基礎(chǔ)比使用軟骨的圖像信息更加準(zhǔn)確。當(dāng)植入物外觀是基于骨表面圖像數(shù)據(jù)且由該數(shù)據(jù)建造虛擬植入物42時(shí)，可實(shí)現(xiàn)更加精確和更加準(zhǔn)確的定制虛擬植入物42。

通過(guò)根據(jù)這里的實(shí)施方式生成植入物的3d計(jì)算機(jī)方案，如上所述地產(chǎn)生醫(yī)用植入物的設(shè)計(jì)參數(shù)。該3d計(jì)算機(jī)方案還可包括另外的步驟，例如包括根據(jù)與軟骨損傷的尺寸和形狀相關(guān)的預(yù)定規(guī)則產(chǎn)生從植入物的骨接觸表面延伸的延伸柱23的長(zhǎng)度和橫截面輪廓的步驟。

根據(jù)預(yù)定方案自動(dòng)地選擇延伸柱的尺寸和形狀，或者由操作者手動(dòng)地選擇。

延伸柱可具有2-7mm的直徑，或者例如4-5mm之間，以及3-20mm之間的長(zhǎng)度，或者例如13-17mm之間。

在根據(jù)這里的實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)施方式中，3d計(jì)算機(jī)方案還包括根據(jù)與骨和/或軟骨損傷的尺寸和形狀相關(guān)的預(yù)定規(guī)則產(chǎn)生從虛擬植入物42的虛擬植入物底部區(qū)域38延伸的至少一個(gè)延伸柱23的長(zhǎng)度和橫截面輪廓或者直徑的步驟。

在根據(jù)這里的實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)施方式中，3d計(jì)算機(jī)方案還可包括產(chǎn)生從虛擬植入物42的虛擬植入物底部區(qū)域38延伸的至少一個(gè)延伸柱23的長(zhǎng)度和橫截面輪廓的步驟，且其中至少一個(gè)延伸柱23具有比另外一個(gè)延伸柱23稍大的直徑。

在根據(jù)這里的實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)施方式中，3d計(jì)算機(jī)方案還可包括產(chǎn)生從虛擬植入物42的虛擬植入物底部區(qū)域38延伸的至少一個(gè)延伸柱23的長(zhǎng)度和橫截面輪廓的步驟，且其中至少一個(gè)延伸柱被設(shè)計(jì)成在準(zhǔn)備用于接收延伸柱的骨位置處的凹部實(shí)現(xiàn)壓配合，且至少一個(gè)延伸柱比準(zhǔn)備用于接收該延伸柱23的骨位置處的凹部小。

在根據(jù)這里的實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)施方式中，3d計(jì)算機(jī)方案還可包括產(chǎn)生第一延伸柱23的長(zhǎng)度，其比其他延伸柱23的長(zhǎng)度更長(zhǎng)。還可產(chǎn)生第一延伸柱而不產(chǎn)生第二延伸柱。因此，僅需要一個(gè)延伸柱23。

通過(guò)根據(jù)這里的實(shí)施方式中的一個(gè)實(shí)施方式制造具有兩個(gè)延伸柱23的植入物，且其中僅有一個(gè)延伸柱23被設(shè)計(jì)成當(dāng)植入物被插入骨中時(shí)實(shí)現(xiàn)壓配合，由于延伸柱實(shí)際上實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地設(shè)置和固定，且提供其它的鉆孔和其它的延伸柱用于引導(dǎo)，所以形成易于放置且不易受到鉆孔的精確度的影響的植入物。這還使得植入物在設(shè)置在植入位置時(shí)不易具有張力。

如果僅形成一個(gè)釘，則在植入物位置處提供較小的張力，從而具有另外的優(yōu)點(diǎn)。

在一個(gè)實(shí)施方式中，延伸柱23具有相似或相同的直徑。

在根據(jù)這里的實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)施方式中，虛擬植入物底部區(qū)域結(jié)構(gòu)38是平坦表面。虛擬植入物底部區(qū)域38是當(dāng)植入物插入關(guān)節(jié)中且具有組合的重疊圓形303的分布時(shí)的面向骨的植入物的區(qū)域。

在根據(jù)這里的實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)施方式中，植入物底部區(qū)域結(jié)構(gòu)38具有突起邊緣47。

圖13示出了根據(jù)這里的實(shí)施方式的植入物1的示例性實(shí)施方式。其具有兩個(gè)圓形，兩個(gè)延伸柱23、23’或釘，以及圍繞植入物本體30的突起邊緣47。

圖9是根據(jù)這里的實(shí)施方式的示例性實(shí)施方式，不限制這里的實(shí)施方式的范圍，且示出了軟骨和骨損傷5，其中生成模擬健康軟骨表面的模擬修復(fù)表面16。在圖9中，還示出了關(guān)節(jié)的骨35和軟骨36。附圖示出了模擬軟骨表面16和模擬健康骨表面51，其基于該具體區(qū)域的模擬健康軟骨和/或骨表面。

第三制造步驟34

根據(jù)這里的實(shí)施方式的設(shè)計(jì)方法包括制造包括關(guān)節(jié)面6的植入物1的第三制造步驟34，該關(guān)節(jié)面被設(shè)計(jì)成具有與虛擬設(shè)置的圓形303所形成的區(qū)域匹配以對(duì)其模擬的分布。

根據(jù)這里的實(shí)施方式的第三制造步驟34包括制造植入物1，其具有與在第一損傷識(shí)別步驟101和第二虛擬模型生成步驟14計(jì)劃和生成的虛擬植入物42相同的形狀和體積。

根據(jù)這里的實(shí)施方式的植入物可由生物相容性材料，金屬合金，陶瓷或聚合物材料制成。更具體地，其可包括可用于人或動(dòng)物體內(nèi)的結(jié)構(gòu)應(yīng)用的任何金屬或金屬合金，例如不銹鋼、鈷基合金、鉻基合金、鈦基合金、純鈦、鋯基合金、鉭、鈮和稀有金屬及其合金。如果陶瓷用作生物相容性材料，則可以是生物相容性陶瓷，例如氧化鋁，氮化硅，或者釔穩(wěn)定的氧化鋯。優(yōu)選地，關(guān)節(jié)面包括鈷鉻合金cocr或者不銹鋼，類(lèi)金剛石碳或陶瓷。關(guān)節(jié)面6和植入物本體3的核心可包括相同或不同材料。

植入物1的關(guān)節(jié)面6還可是另外地處理的表面，從而例如實(shí)現(xiàn)更加耐磨的表面或者具有低摩擦系數(shù)的表面。該處理可包括例如打磨、熱處理、沉淀硬化或者沉積合適的表面涂層。

植入物底部區(qū)域38被配置成面向或者接觸關(guān)節(jié)的骨結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施方式中，植入物底部區(qū)域38包括生物相容性金屬，金屬合金或陶瓷，例如上述用于關(guān)節(jié)面6的任何金屬、金屬合金或者陶瓷。優(yōu)選地，其包括鈷鉻合金cocr，鈦合金，鈦或者不銹鋼。

在一個(gè)實(shí)施方式中，植入物底部區(qū)域38包括或者在一個(gè)實(shí)施方式中涂有生物活性材料或者促進(jìn)骨融合和/或骨生長(zhǎng)的材料。在可選的實(shí)施方式中，骨接觸表面不包括該材料和/或沒(méi)有涂層。

如果骨接觸表面具有促進(jìn)骨融合和/或骨生長(zhǎng)的材料，則優(yōu)選地刺激骨生長(zhǎng)進(jìn)入或者至植入物表面。已知幾種對(duì)骨生長(zhǎng)具有刺激效果的材料，且用于促進(jìn)植入物和骨之間的附著。該現(xiàn)有技術(shù)材料的示例包括生物活性玻璃，生物活性陶瓷，和生物分子，例如膠原質(zhì)、纖維連接蛋白、骨連接蛋白和多種生長(zhǎng)因子。在植入物技術(shù)領(lǐng)域通常使用的材料是陶瓷羥磷灰石ha，化學(xué)式為ca10po46oh2。ha是骨的主要礦物組成成分，且能夠在活的有機(jī)體內(nèi)與骨慢慢地結(jié)合。在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域通常使用的另外的材料是生物活性玻璃。生物活性玻璃通常包括sio2、casio3、p2o5、na2o和/或cao，且可以是其它金屬氧化物或者氟化物，其能夠比ha刺激骨更快生長(zhǎng)。

上述材料具有在骨上的合成作用，即，刺激骨生長(zhǎng)。還可通過(guò)減少分解代謝過(guò)程，即減少植入物相鄰的骨吸收的量，而促進(jìn)植入物的固定。還可使用二碳磷酸鹽化合物來(lái)對(duì)骨接觸表面21和/或延伸柱改性。

在根據(jù)這里的設(shè)計(jì)方法的實(shí)施方式執(zhí)行第二步驟的軟件程序可在第三制造步驟34連接至制造裝置，例如激光打印機(jī)，車(chē)床和/或鉸床，且使用例如添加劑制造、激光燒結(jié)技術(shù)、車(chē)削或者鉸孔加工來(lái)制造套件的部件。

植入物1的關(guān)節(jié)面6使用根據(jù)這里的設(shè)計(jì)方法的實(shí)施方式來(lái)設(shè)計(jì)，通過(guò)模擬表面，模仿健康患者的具體位置的非損傷軟骨表面，或者根據(jù)各3d損傷生成3d表面而形成，且手動(dòng)地生成軟骨表面上方的模擬表面，其中表面的一部分與患者表面相同，而一部分是模擬覆蓋實(shí)際損傷處的表面。

權(quán)利要求書(shū)(按照條約第19條的修改)

1.一種根據(jù)植入物的3d虛擬模型設(shè)計(jì)獨(dú)立定制用于骨或軟骨表面修復(fù)的植入物(1)的設(shè)計(jì)方法(2)，該設(shè)計(jì)方法(2)包括：

識(shí)別損傷區(qū)域(4)；

顯示所識(shí)別損傷區(qū)域的虛擬3d視圖(9)；

生成3d虛擬植入物(42)，包括在該3d視圖(9)中虛擬地設(shè)置形狀(303)，其中該形狀的區(qū)域(20)覆蓋或者部分地覆蓋所識(shí)別損傷區(qū)域(4)；

根據(jù)所生成的3d虛擬植入物(42)制造植入物(1)。

2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法(2)，其中通過(guò)獲取患者的關(guān)節(jié)的ct、cbct、mri圖像等識(shí)別患者的損傷區(qū)域(4)，且使用所述圖像通過(guò)例如用于虛擬3d動(dòng)畫(huà)的軟件程序來(lái)生成骨和/或軟骨區(qū)域(4)以及骨和/或軟骨損傷(5)的3d視圖(9)。

3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)計(jì)方法(2)，其中所述形狀包括至少兩個(gè)圓形(303，303’)，其中各圓形(303，303’)與至少一個(gè)其它圓形部分重疊，且其中所述圓形的區(qū)域(20)覆蓋或者部分地覆蓋所識(shí)別損傷區(qū)域(4)，所述方法還包括：

將至少兩個(gè)點(diǎn)(19，19’)分別設(shè)置于在關(guān)節(jié)的損傷區(qū)域(4)中或附近的骨表面(50)上或者在作為覆蓋損傷區(qū)域(4)的虛擬生成表面的模擬骨表面(51)上的軸線(15，15’)起始的位置處，

選擇軸距(53)，

選擇圓形的直徑(302)，其在10-30mm之間，或者在15-25mm之間，

選擇植入物區(qū)域(7)在所述損傷區(qū)域(4)上的覆蓋率，其中覆蓋率在50-100％之間，

選擇分別從所述模擬骨表面(51)的點(diǎn)(19，19’)起始的軸線(15,15’)的角度(25，25’)，該角度(25，25’)相對(duì)于骨軸線(60，60’)成0-40度，該骨軸線以相對(duì)于模擬骨表面在點(diǎn)(19，19’)處的切向平面(28，28’)垂直的方向延伸，和

以如下方式選擇植入物的厚度，即使用設(shè)置在模擬骨表面(51)上的圓形(303，303’)的表面，朝虛擬軟骨表面向外擠出圓形(303，303’)的區(qū)域(20)以生成圓柱本體，基于具體區(qū)域的模擬健康軟骨表面(16)獲得模擬植入物軟骨表面(41)，且其中植入物還可選地包括至少一個(gè)突起釘。

4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)計(jì)方法(2)，其中各圓形(303，303’)包括相應(yīng)的軸線(15，15’)，且其中所述圓形(303，303’)的重疊(301)取決于相應(yīng)圓形(303)的相應(yīng)直徑(302)選擇和一個(gè)圓形(303)的軸線(15)與另一圓形(303’)的另一軸線(15’)之間的距離選擇的結(jié)合，以及與損傷區(qū)域(4)的植入物的期望覆蓋率選擇的結(jié)合。

5.如權(quán)利要求3或4所述的設(shè)計(jì)方法(2)，其中各圓形(303)包括軸線(15，15’)，且其中所述圓形(303，303’)的重疊(301)取決于所述圓形(303，303’)的在1-3cm之間的直徑(302，302’)選擇和從一個(gè)圓形(303)的軸線(15)至另一圓形(303’)的另一軸線(15’)的4mm至3cm之間的軸距(53)選擇的結(jié)合，以及與所述植入物本體在所述損傷區(qū)域(4)上的50-100％覆蓋率的選擇的結(jié)合。

6.如權(quán)利要求3-5中任一項(xiàng)所述的設(shè)計(jì)方法(2)，其中至少三個(gè)圓形(303，303’，303”)被部分重疊地設(shè)置，覆蓋所述損傷區(qū)域(4)。

7.如權(quán)利要求3-6中任一項(xiàng)所述的設(shè)計(jì)方法(2)，其中所述圓形(303)具有在0.5-4cm之間的直徑。

8.如權(quán)利要求3-7中任一項(xiàng)所述的設(shè)計(jì)方法(2)，其中至少2-5個(gè)圓形(303)被部分重疊地設(shè)置，覆蓋所述損傷區(qū)域(5)。

9.如權(quán)利要求3-8中任一項(xiàng)所述的設(shè)計(jì)方法(2)，其中虛擬地設(shè)置至少兩個(gè)圓形(303，303’)包括分別在軸線(15，15’)起始處虛擬地設(shè)置至少兩個(gè)點(diǎn)(19，19’)，其中所述點(diǎn)(19，19’)被設(shè)置在所述關(guān)節(jié)的骨表面(50)上位于或接近損傷區(qū)域(4)處，或者點(diǎn)(19，19’)被設(shè)置在作為覆蓋損傷區(qū)域(4)的虛擬生成表面的模擬骨表面(51)上，其中所述模擬骨表面(51)是優(yōu)選與健康關(guān)節(jié)中的骨表面的三維(3d)圖像對(duì)應(yīng)的表面，且其中所述點(diǎn)(19，19’)位于所述圓形(303，303’)的中心，該圓形(303，303’)彼此部分重疊，且其中所述軸線(15，15’)被設(shè)置成使得所述圓形(303，303’)的結(jié)合區(qū)域分布(20)覆蓋或者部分地覆蓋所識(shí)別損傷區(qū)域(4)。

10.如權(quán)利要求3-9中任一項(xiàng)所述的設(shè)計(jì)方法(2)，其中通過(guò)將相應(yīng)軸線(15，15’)設(shè)置成相對(duì)于彼此成預(yù)定角度而對(duì)至少兩個(gè)圓形(303，303’)進(jìn)行虛擬設(shè)置。

11.如權(quán)利要求3-10中任一項(xiàng)所述的設(shè)計(jì)方法(2)，其中各圓形的軸線相對(duì)于所述圓形(303)的表面成90°。

12.如權(quán)利要求3-11中任一項(xiàng)所述的設(shè)計(jì)方法(2)，其中所設(shè)置的圓形(303)的區(qū)域限定包括所述植入物的生成關(guān)節(jié)面(6)的區(qū)域。

13.如權(quán)利要求4-12中任一項(xiàng)所述的設(shè)計(jì)方法(2)，其中所設(shè)置的圓形(303)的區(qū)域是比所述植入物的生成關(guān)節(jié)面(6)小的區(qū)域。

14.如權(quán)利要求3-13中任一項(xiàng)所述的設(shè)計(jì)方法(2)，其中至少三個(gè)圓形(303)被虛擬地設(shè)置成一排或者其它對(duì)稱(chēng)形狀，其中至少一個(gè)圓形與至少兩個(gè)另外的圓形(303)重疊。

15.如權(quán)利要求3-14中任一項(xiàng)所述的設(shè)計(jì)方法(2)，其中各圓形(303)具有軸線(15)，其與所生成的虛擬植入物(1)的虛擬骨接觸表面(51)成90°。

16.如權(quán)利要求3-15中任一項(xiàng)所述的設(shè)計(jì)方法(2)，其中所生成的植入物(1)的結(jié)合圓形(303)的虛擬植入物底部區(qū)域(38)是平坦表面。

17.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)計(jì)方法(2)，其中生成植入物的虛擬模型還包括生成模擬骨表面的3d視圖(9)，其模擬健康人的非損傷骨表面，且使用該模擬骨表面作為基礎(chǔ)生成植入物的虛擬模型。

18.根據(jù)權(quán)利要求3-17所述的設(shè)計(jì)方法(2)所設(shè)計(jì)的植入物。