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1、10申请公布号CN102026578A43申请公布日20110420CN102026578ACN102026578A21申请号200980113499422申请日200904150806813220080415GBA61B5/103200601A61B19/0020060171申请人史密夫和内修整形外科股份公司地址瑞士阿劳72发明人J斯蒂夫特74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人王岳王忠忠54发明名称医疗导航方法和系统57摘要一种用于确定关节的旋转轴的方法，包括步骤移动关节的至少一骨头；随着该至少一骨头的移动记录该至少一骨头的坐标；以及使用所记录的坐标计算旋转轴。一种用于确定。
2、关节的旋转轴的系统，包括用于在使用中移动关节的至少一骨头的装置；用于在使用中可反转地连接至至少一骨头的至少一个基准点；用于在使用中记录至少一个基准点的坐标的至少一个测量系统；以及被配置成执行本发明的方法的至少一个计算机。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010101586PCT申请的申请数据PCT/EP2009/0027542009041587PCT申请的公布数据WO2009/127404EN2009102251INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书3页附图3页CN102026593A1/2页21一种用于确定关节的旋转轴的方法，包括步骤移动关节。
3、的至少一骨头；随着该至少一骨头的移动记录该至少一骨头的坐标；以及使用所记录的坐标计算旋转轴。2一种用于确定关节的旋转轴的方法，包括步骤将至少一个基准点附接到关节的至少一骨头；在第一位置和第二位置之间移动该至少一骨头；当在第一和第二位置之间移动该骨头时用测量系统来记录该至少一个基准点的坐标；以及使用所记录的坐标计算旋转轴。3根据权利要求1或2所述的方法，其中以使韧带伸展的这样一种方式移动所述至少一骨头。4根据任何前述权利要求所述的方法，其中所述关节包括两个骨头并且所述骨头相对彼此移动。5根据任何前述权利要求所述的方法，其中由算法来执行旋转轴的计算。6根据任何前述权利要求所述的方法，其中在计算旋转。
4、轴之前，确定所述至少一骨头上的至少一个界标的确定。7根据权利要求6所述的方法，其中使用选自由CAS、CT、MRI、超声和X射线分析组成的组中的技术来确定所述至少一个界标。8根据权利要求6或7所述的方法，其中所述算法包括在使用所记录的坐标计算旋转轴之前确定的所述至少一个界标的变换。9根据权利要求5至8中的任一项所述的方法，其中所述算法包括所记录的不相关坐标的除去。10在依赖于权利要求2时根据权利要求5至9中的任一项的方法，其中所述算法包括对于第一和第二位置之间的所有位置，将在使用所记录的坐标计算旋转轴之前确定的至少一个界标变换到其它骨头的坐标系统中。11根据权利要求5至10中的任一项所述的方法，。
5、其中所述算法包括基于变换的至少一个界标对平面进行最佳拟合计算。12根据权利要求11所述的方法，其中所述最佳拟合计算包括最小二乘法分析。13根据权利要求11或12所述的方法，其中所述算法包括垂直于所述平面的轴的确定。14根据任何前述权利要求所述的方法，其中通过机械、液压或气动器件来移动所述至少一骨头。15根据权利要求14所述的方法，其中所述机械器件包括扩展装置。16根据权利要求14所述的方法，其中所述液压器件包括生物适合流体。17根据权利要求14所述的方法，其中所述气动器件包括气球。18一种用于确定关节的旋转轴的系统，包括用于在使用中移动关节的至少一骨头的装置；用于在使用中可反转地连接至至少一骨。
6、头的至少一个基准点；权利要求书CN102026578ACN102026593A2/2页3用于在使用中记录至少一个基准点的坐标的至少一个测量系统；以及被配置成执行根据权利要求1至17中的任一项所述的方法的至少一个计算机。19一种基本上如前所述的方法。20一种基本上如前所述的系统。权利要求书CN102026578ACN102026593A1/3页4医疗导航方法和系统技术领域0001本发明涉及医疗导航方法MEDICALNAVIGATION和系统，尤其是用于确定关节的旋转轴的导航方法和系统。关节例如可以是膝盖、肘、踝、脚趾、髋、手指或肩关节。背景技术0002在当前整形外科导航系统中，旋转轴由用指示器P。
7、OINTER的2个点进行触摸PALPATE的外科医生来确定，然后导航系统使用这2点来计算虚轴。0003例如，在使用导航系统的全膝置换术TKR手术中，已知系统可以触摸WHITESIDE线和/或上髁线和/或下髁线POSTERIORLINE，以及从对应的2个界标LANDMARK中计算旋转弯曲轴。外科医生必须在导航软件的配置中选择他将想要使用的解剖学旋转界标。例如，外科医生可以使用WHITESIDE线、上髁线或下髁线。一些已知系统具有如下方法，其中所有三个上述界标一起显示在合适的显示器件上并且外科医生在外科手术期间决定使用哪个界标。0004但是，该方法是非常不精确的，因为点难以触摸并且靠在一起即所谓的。
8、“短轴问题”。结果，触摸PALPATION中的小误差导致精确度明显缺失。事实上，所有已知导航系统均产生不精确的旋转轴计算MATZIOLIS，200635848852，SISTON，JBJS2005；8722762280。这是因为没有可以精确触摸的可靠界标。结果，小触摸误差导致植入物取向的明显误差。0005已知TKR导航系统的另一缺点就是，如果膝盖具有骨质缺损BONYDEFECT，这通常是关节炎膝盖中的情形，对具有缺损的骨进行点测量。因此，缺损导致不精确的点测量并由此在错误位置处确定轴，而导致旋转不良。0006由此，本发明克服了上述缺点和问题。发明内容0007根据本发明的第一方面，提供了一种用于。
9、确定关节的旋转轴的方法，包括步骤0008移动关节的至少一骨头；0009随着该至少一骨头的移动记录该至少一骨头的坐标；以及0010使用所记录的坐标计算旋转轴。0011在本申请中，术语旋转轴所表示的含义与运动轴运动上确定的轴或功能运动轴或弯曲轴相同。0012根据本发明的第二方面，提供一种用于确定关节的旋转轴的方法，包括步骤0013将至少一个基准点FIDUCIAL附接到关节的至少一骨头；0014在第一位置和第二位置之间移动至少一骨头；0015当在第一和第二位置之间移动该骨头时用测量系统来记录该至少一个基准点的坐标；以及说明书CN102026578ACN102026593A2/3页50016使用所记录。
10、的坐标计算旋转轴。具体实施例0017在本申请中，术语基准点表示其坐标能够由测量/导航系统记录的任何装置。基准点例如可以是阵列、刚体或定位器。0018该骨头或每个骨头可以以使韧带伸展的这样一种方式移动。也就是说，移动可使韧带不松弛。0019关节可包括两个骨头并且骨头可以相对彼此移动。例如，关节可以是膝关节、肘关节、踝关节、手指、髋、肩或脚趾关节。0020可以由算法来执行旋转轴的计算。0021根据本发明的实施例，可以在旋转轴的计算之前确定在至少一骨头上的至少一个界标的确定。0022在本申请中，界标可是点采集、点测量或点定义的结果，和/或可由算法来确定。该界标或者每个界标可以使用诸如计算机辅助外科手。
11、术CAS、计算机断层摄影COMPUTERISEDTOMOGRAPHY，CT、磁共振成像MRI、超声或X射线分析或任何这样的技术的组合之类的技术来确定。0023算法可包括在使用所记录的坐标计算旋转轴之前确定的该界标或者每个界标的变换。0024算法可包括所记录的不相关坐标的除去。0025算法可包括对于第一和第二位置之间的所有位置，将在使用所记录的坐标计算旋转轴之前所确定的该界标或者每个界标变换到其它骨头的坐标系统中。0026算法可包括基于该变换的界标或者每个变换的界标对平面进行最佳拟合计算。0027最佳拟合计算可包括最小二乘法最小距离分析LEASTSQUARESANALYSIS。0028算法可包括。
12、对垂直于平面的轴的确定。平面的法线即为旋转轴。0029可通过机械、液压或气动器件来移动至少一骨头。0030机械器件可包括扩展SPREADING装置。例如，机械器件可包括诸如在WO2007/045460中公开的扩展装置。0031液压器件可包括生物适合流体BIOCOMPATIBLEFLUID，例如生理水或盐水。0032液压器件可包括包含在诸如气球的容器中的生物适合流体。0033气动器件可包括气球。气球通过分别增加或移除空气而膨胀或缩小。0034根据本发明的第三方面，提供一种用于确定关节的旋转轴的系统，包括0035用于在使用中移动关节的至少一骨头的装置；0036用于在使用中可反转地REVERSIBL。
13、Y连接至至少一骨头的至少一个基准点；0037用于在使用中记录至少一个基准点的坐标的至少一个测量系统；以及0038被配置成执行根据本发明的第一或第二方面的方法的至少一个计算机。0039根据本发明的优选实施例，方法使用扩展装置来将两个骨头扩展开，由此伸展关节的韧带。基准点/阵列可反转地连接至两个骨头中的每一个。然后将关节缓慢地从一个位置移动到另一位置。测量/导航系统在该移动期间中记录这两个基准点的坐标。由测量系统光学、电磁等来测量基准点，并且由计算机来处理所记录的坐标。计算说明书CN102026578ACN102026593A3/3页6机使用新算法从测量结果中计算多个轴，然后计算关节的旋转轴运动弯。
14、曲轴。作为扩展装置的替代，可以使用外部施加的力，例如施加力至踝来计算多个轴。0040本发明克服了现有技术的问题并且具有大量优点。本发明没有使用骨质缺损并且由此避免了上述问题。本发明没有依赖短轴以及避免了外科医生的触摸误差和/或测量误差。本发明考虑膝盖韧带，由此确定功能、运动轴而不是从骨界标中确定的静态轴。本发明与变形的韧带一起起作用。本发明在外科手术期间提供了容易的过程，而不依靠比扩展装置或其它在此描述的器件更复杂的任何物体。0041所计算的旋转轴具有多种用途。其可以用于对齐手术切口，由此根据关节的运动学来旋转植入物。针对特定关节，其可以用于将植入物定位到最佳功能位置。由于轴处于两个骨头之间，。
15、则针对两个骨头而不只是针对一个骨头，其可以用于对齐植入物和手术切口。0042可以在使用诸如SMITHNEPHEWPIGALILEO系统的导航系统的TKR中使用本发明的实施例。外科医生将一基准点置于股骨上且将一基准点置于胫骨上，并且由外科医生来触摸相关的界标。0043界标可以是由外科医生使用上述方法确定的特定的解剖点、区、区域，所述方法诸如用指示器的触摸、触针、超声、MRI、CT、X射线、算法的自动检测等。0044例如当外科医生压下脚踏开关时可由系统测量界标。除了脚踏开关，替代系统可具有不同用户交互/控制。其它可能的用户接口包括由系统检测的指示器的特殊移动、声音控制、远程控制、光学面板、在显示屏。
16、上指点的触针等。0045在由系统获得所有相关的界标之后，根据屏上的值来导航和定向胫骨切割夹具TIBIALCUTTINGJIG，然后切割胫骨。放置诸如在WO2007/045460中公开的机械扩展器并且固定有销钉PIN从而防止其从膝关节滑出。释放扩展器以使膝盖分开。可关闭密封部CAPSULE来更精确地测量运动。膝盖从弯曲至伸展缓慢弯曲。导航系统测量弯曲并由算法计算多个轴参见图1。从这些轴中，可以由算法来对一个精确的轴进行评估。图2示出了根据本发明的可以利用的两个算法A和B。0046在临床试验中已经评估了根据本发明的算法。如图3所示，相比于骨上髁轴EA时，所应用的算法产生精确的结果。所标识的膝关节轴的值仅仅示出了所给定移动范围内的轻微变化。不管相比于外科手术上髁轴的外科手术前的任何不对齐，在由计算机断层摄影限定的膝关节轴和上髁轴之间都具有紧密的关系。结果显示，所应用的算法可以用于确定功能膝关节轴，并且该结果也是可重复的。说明书CN102026578ACN102026593A1/3页7图1说明书附图CN102026578ACN102026593A2/3页8图2说明书附图CN102026578ACN102026593A3/3页9图3说明书附图CN102026578A。