相关美国专利申请的交叉引用
交叉引用通过Jason T.Sherman于2012年3月31日提交的，名称为 “ORTHOPAEDIC SENSOR MODULE AND SYSTEM FOR DETERMINING JOINT FORCES OF A PATIENT’S KNEE JOINT”的美国实用专利申请序列 号13/436855；通过Jason T.Sherman(DEP6234USNP；265280-208915)于 2012年3月31日提交的，名称为“SYSTEM AND METHOD FOR VALIDATING AN ORTHOAPEDIC SURGICAL PLAN”的美国实用专利申 请序列号13/436859；通过Jason T.Sherman于2009年3月31日提交的，名 称为“DEVICE AND METHOD FOR DISPLAYING JOINT FORCE DATA” 的美国实用专利申请序列号12/415,225；通过Mick Rock于2009年3月31 日提交的，名称为“METHOD FOR PERFORMING AN ORTHOPAEDIC SURGICAL PROCEDURE”的美国实用专利申请序列号12/415,290；通过 Jason T.Sherman于2009年3月31日提交的，名称为“DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING FORCES OF A PATIENT’S JOINT”的美国 实用专利申请序列号12/415,172；通过Jason Sherman于2009年3月31日提 交的，名称为“SYSTEM AND METHOD FOR DISPLAYING JOINT FORCE DATA”的美国实用专利申请序列号12/415,365；以及通过Jason T.Sherman 于2009年3月31日提交的，名称为“DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING FORCES OF A PATIENT’S KNEE JOINT”的美国实用专利 申请序列号12/415,350；所述专利各自整体以引用的方式合并入本文。
技术领域
本发明整体涉及整形外科器械，更具体地讲，涉及确定和显示关节力 数据的系统、设备和方法。
背景技术
整形外科医生将整形假体植入患者体内以例如纠正或缓解患者的骨骼 和/或软组织损耗、外伤和/或骨骼变形。整形假体可以置换患者关节的一部 分或整个关节。例如，整形假体可以置换患者的膝、臀、肩、踝或其他关 节。在膝关节置换的情况下，整形膝关节假体可以包括胫骨托、股骨部件以 及定位在胫骨托与股骨部件之间的聚合物插件或轴承。在一些情况下，膝关 节假体还可以包括髌骨假体部件，其被固定到患者做好手术准备的髌骨后 侧。
在整形外科手术中，外科医生首先准备患者的骨骼以容纳整形假体。 例如，在膝关节置换整形外科手术的情况下，外科医生可以切除胫骨托将附 接的患者胫骨近端的一部分、股骨部件将附接的患者股骨远端的一部分，和 /或髌骨部件将附接的患者髌骨的一部分。在此类手术中，外科医生可以尝 试平衡或分配患者关节的关节力以产生与自然关节的运动相似的关节运动。 为此，外科医生可以利用外科经验并用手“感受”适合的关节力平衡。除此 之外或作为另外一种选择，整形外科医生可以使用外科器械(例如，在膝关 节置换手术中使用韧带平衡器)来协助平衡或分配关节力。
此外，在例如微创整形手术之类的一些外科手术中，外科医生可以依 靠计算机辅助整形外科(CAOS)系统来提高外科医生观察手术区域的能 力，从而改善骨骼切割面的对齐、以及改善此类切割面的可重复性。计算机 辅助整形外科系统通过例如显示示出正在执行的外科步骤的图像和患者相关 骨骼的渲染图像，协助外科医生执行整形外科手术。另外，计算机辅助整形 外科(CAOS)系统通过跟踪和显示患者骨骼、植入物和/或外科工具的位置 提供外科手术导航。
发明内容
根据一个方面，用于确定患者关节的关节力的整形外科系统可包括传 感器模块以及能够与传感器模块的胫骨板附接并从传感器模块的胫骨板拆卸 的适配器。传感器模块可包括成型为定位在患者的胫骨近端与股骨远端之间 的胫骨板、固定到胫骨板的细长柄部、以及定位在胫骨板中并被配置成生成 指示在患者的胫骨与股骨之间的关节力的传感器信号的传感器阵列。胫骨板 可包括限定中心定位孔的内侧壁。
另外，适配器可包括能够被容纳在中心定位孔中的多个下固定夹，以 将适配器附接到胫骨板。在一些实施例中，适配器还可包括毂，并且多个下 固定夹中的每一个可包括从毂向下延伸的杆以及在每个杆的远端向外延伸的 唇缘。每个下固定夹的每个唇缘可被配置成接合胫骨板的中心定位孔的内侧 壁，以使适配器与之固定。
在一些实施例中，胫骨板还可包括在胫骨板中限定的第一对齐孔和第 二对齐孔。在此类实施例中，适配器可包括多个下固定夹从其中向下延伸的 毂、从毂向下延伸的第一对齐凸片以及从毂向下延伸的第二对齐凸片。当适 配器耦合至传感器模块的胫骨板时，第一对齐凸片可被配置成容纳在第一对 齐孔中，并且第二对齐凸片被配置成被容纳在第二对齐孔中。在一些实施例 中，第一对齐孔可被定位成朝向胫骨板的前侧，第二对齐孔可被定位成朝向 胫骨板的后侧，并且中心定位孔可定位在第一对齐孔和第二对齐孔之间。另 外，第一对齐孔和第二对齐孔各自可通过胫骨板的对应内侧壁限定，对应内 侧壁在由胫骨板限定的平面中弯曲。
另外，在一些实施例中，第一对齐凸片和第二对齐凸片各自可以键 入，使得适配器可以单一取向附接到胫骨板。例如，第一对齐凸片可大于第 二对齐凸片。在一些实施例中，第一对齐凸片可具有大于第二对齐凸片的长 度。另外，第一对齐孔可具有大于第二对齐孔的在胫骨板的表面上的更大开 口。在一些实施例中，适配器的毂可具有圆形形状，第一对齐孔可被定位成 朝向胫骨板的前侧，第二对齐孔可被定位成朝向胫骨板的后侧，并且中心定 位孔可定位在第一对齐孔和第二对齐孔之间。另外，适配器还可包括沿着轴 从毂延伸的防旋转突起，当适配器耦合至胫骨板时，所述轴平行于由胫骨板 限定的平面。
在一些实施例中，第一对齐凸片和第二对齐凸片各自可包括第一成角 侧壁和第二成角侧壁，并且第一对齐孔和第二对齐孔各自包括第一成角侧壁 和第二成角侧壁。在此类实施例中，第一对齐凸片和第二对齐凸片的成角侧 壁以及第一对齐孔和第二对齐孔合作提供举离力的量，以响应于施加到适配 器的参考扭矩量，使适配器从胫骨板中拆卸。另外，胫骨板的内侧壁可包括 被配置成响应于举离力对多个下固定夹向内施加力量的成角部分。
适配器可包括多个下固定夹从其中向下延伸的毂、以及在一些实施例 中从毂向上延伸的多个上固定夹。在此类实施例中，上固定夹可以这样成型 或设定成这样的尺寸，使得上固定夹无法插入胫骨板的中心定位孔内。另 外，适配器还可包括沿着轴从毂延伸的防旋转突起，当适配器耦合至胫骨板 时，所述轴平行于由胫骨板限定的平面。
在一些实施例中，整形外科系统还可包括被配置成通过上固定夹耦合 至适配器的整形外科器械。整形外科系统还可包括能够定位在适配器之上的 胫骨试验部件。胫骨试验部件可包括内侧壁，其限定第一孔和与第一孔流体 连通的第二孔。当胫骨试验部件定位在适配器之上时，第一孔被配置成容纳 适配器的毂，并且第二孔被配置成容纳防旋转突起。在一些实施例中，胫骨 试验部件能够以第一取向和第二取向定位在适配器之上，所述第一取向允许 胫骨试验部件相对于胫骨板旋转，所述第二取向约束胫骨试验部件相对于胫 骨板的旋转。另外，在一些实施例中，当胫骨试验品以第一取向定位在适配 器之上并且第二孔的尺寸可设定成约束胫骨试验部件相对于胫骨板的旋转 时，防旋转突起被容纳在第二孔中。进一步地，在一些实施例中，胫骨试验 部件可包括与第一孔流体连通的第三个孔。在此类实施例中，第二孔可被配 置成当胫骨试验部件以第二取向定位在适配器之上时容纳防旋转突起，并且 尺寸设定成允许胫骨试验部件相对于胫骨板的旋转。
根据另一个方面，用于确定患者关节的关节力的整形外科系统可包括 传感器模块、能够与传感器模块的胫骨板附接并从传感器模块的胫骨板拆卸 的适配器、以及被配置成定位在适配器之上的胫骨试验部件。传感器模块可 包括成型为定位在患者的胫骨近端与股骨远端之间的胫骨板、固定到胫骨板 的细长柄部、以及定位在胫骨板中并被配置成生成指示在患者的胫骨与股骨 之间的关节力的传感器信号的传感器阵列。胫骨板可包括限定中心定位孔的 内侧壁。另外，适配器可包括毂、从毂向下延伸且可被容纳在中心定位孔中 以使适配器附接到胫骨板的多个下固定夹、以及从毂向上延伸且尺寸设定成 使得多个上固定夹无法被容纳在中心定位孔中的多个上固定夹。胫骨试验部 件能够以第一取向和第二取向定位在适配器之上，所述第一取向限制胫骨试 验部件相对于胫骨板旋转，所述第二取向允许胫骨试验部件相对于胫骨板的 旋转。
在一些实施例中，适配器还可包括沿着轴从毂延伸的防旋转突起，当 适配器耦合至胫骨板时，所述轴平行于由胫骨板限定的平面。另外，胫骨试 验部件可包括限定第一孔的内侧壁，所述第一孔的尺寸设定成约束胫骨试验 部件相对于胫骨板的旋转。在此类实施例中，当胫骨部件以第一取向定位在 适配器之上时，防旋转突起可被容纳在第一孔中。另外，在一些实施例中， 胫骨试验部件可包括限定第一孔的内侧壁，所述第一孔的尺寸设定成允许胫 骨试验部件相对于胫骨板的旋转。在此类实施例中，当胫骨部件以第二取向 定位在适配器之上时，防旋转突起可被容纳在第一孔中。
根据进一步方面，用于将胫骨试验部件耦合至传感器模块的胫骨板的 适配器可包括具有顶侧和底侧的中心毂、尺寸设定成被容纳在胫骨板的孔中 的多个下固定夹、尺寸设定成使得上固定夹无法在胫骨板的孔内容纳的多个 上固定夹、从中心毂向下延伸的第一对齐凸片和从中心毂向下延伸的第二对 齐凸片，所述第二对齐凸片具有的长度大于所述第一对齐凸片的长度。每个 下固定夹可包括从中心毂向下延伸的杆和从对应杆的远端向外延伸的唇缘。 类似地，每个上固定夹可包括从中心毂向上延伸的杆和从对应杆的远端向外 延伸的唇缘。另外，第二对齐凸片可具有的长度大于第一对齐凸片的长度。
附图说明
特别参照以下附图进行详细说明，其中：
图1为测量和显示患者关节的关节力数据的系统的一个实施例的简化 图示；
图2为图1中系统的传感器模块的一个实施例的透视图；
图3为图2中传感器模块的顶侧平面图；
图4为图2中传感器模块的底侧平面图；
图5为图2中传感器模块的分解透视图；
图6为图2中传感器模块的柄部端的正视图；
图7为图2中传感器模块的显示器的照明配置显示方案的一个实施例 的图表；
图8为图2中传感器模块的传感器阵列的一个实施例的简化图示；
图9为图2中传感器模块的电路的一个实施例的简化方框图；
图10为确定和显示可以由图2中传感器模块执行的关节力数据的方法 的一个实施例的简化流程图；
图11为显示可以由图2中传感器模块执行的相关关节力数据的方法的 一个实施例的简化流程图；
图12为图1中系统的显示模块的一个实施例的透视图；
图13为图12中显示模块的平面图；
图14为图12中显示模块的电路的一个实施例的简化方框图；
图15为显示可以由图12中显示模块执行的相关关节力数据的方法的 一个实施例的简化流程图；
图16-18为可在图12中显示模块上向使用者显示的示例性截屏；
图19为使用图2中传感器模块的试验系统的一个实施例的透视图；
图20A-20E为图19中系统的适配器的透视图；
图21为耦合至图2中传感器模块的图20中适配器的透视图；
图22为图21中适配器和传感器模块的剖视图；
图23为以非旋转取向耦合至图21中传感器模块和适配器的图19中隔 块的顶部平面图；
图24为以旋转取向耦合至图21中传感器模块和适配器且旋转到最大 旋转位置的图23中隔块的顶部平面图；
图25为以旋转取向耦合至图21中传感器模块和适配器且旋转到相对 于图24的相反最大旋转位置的图23中隔块的顶部平面图；
图26为具有旋转键孔的图19中活动胫骨试验品的底部平面图；
图27为具有非旋转键孔的固定胫骨试验品的底部平面图；
图28为图1中系统的计算机辅助外科系统的一个实施例的简化方框 图；
图29为使用图28中的计算机辅助外科系统执行整形外科手术的方法 的一个实施例的简化流程图；
图30为确定和显示可以由图28中的计算机辅助外科系统执行的导航 和关节力数据的方法的一个实施例的简化流程图；
图31为确定和显示可以由图28中的计算机辅助外科系统执行的患者 关节的弯曲角度和力数据的方法的一个实施例的简化流程图；
图32为使用图1中的系统执行整形外科手术的方法的一个实施例的简 化流程图；
图33为使用图2中的传感器模块的整形外科手术中伸展的患者关节的 透视图；
图34为使用图1中的牵引器和传感器模块的整形外科手术中患者关节 的透视图；
图35为使用图2中的传感器模块的整形外科手术中弯曲的患者关节的 另一个透视图；
图36为使用图2中的传感器模块的整形外科手术中伸展的患者关节的 另一个透视图；以及
图37为使用图2中的传感器模块的整形外科手术中弯曲的患者关节的 另一个透视图。
具体实施方式
虽然本公开的概念易于具有各种修改形式和替代形式，但本发明的具 体示例性实施例已在附图中以举例的方式示出，并且将在本文中详细说明。 然而应当理解，本文无意将本发明的概念限制为所公开的具体形式，而是相 反，其目的在于涵盖所附权利要求限定的本发明的实质和范围内的所有修改 形式、等同形式和替代形式。
在本公开中有关本文所述的整形植入物和患者的自然解剖部分使用了 表示解剖学参考的术语，例如前侧、后侧、内侧、外侧、上、下等。这些术 语在解剖学和整形外科领域都具有公知的含义。除非另外指明，否则说明书 和权利要求中使用的此类解剖参考术语旨在符合其公知的含义。
现在参见图1，在一个实施例中，确定和显示整形外科手术中患者关节 的关节力的系统10包括传感器模块12和手持式显示模块14。在一些实施 例中，如下文讨论的，系统10还可包括关节牵引器16，其被配置成容纳传 感器模块12。另外，在一些实施例中，系统10可包括计算机辅助外科 (CAOS)系统18。如下文更为详细的讨论，传感器模块12可被配置成插 入患者的膝关节内，并给整形外科医生提供膝关节力的内侧-外侧平衡的视 觉指示。传感器模块12还可被配置成将关节力数据通过无线通信线路20传 输给手持式显示模块14和/或通过无线通信线路22传输给计算机辅助外科 系统18。相应地，显示模块14和/或计算机辅助外科系统18可被配置成将 关节力数据或由其衍生的数据显示给整形外科医生。另外，在执行整形外科 手术(例如完全或部分)期间，传感器模块12可以耦合至关节牵引器16， 以在牵引患者关节期间提供患者关节的关节力的视觉指示。
现在参见图2-11，传感器模块12包括传感器外壳30和耦合至传感器 外壳30的细长柄部32。传感器外壳30的尺寸设定成且成型为定位在患者 的关节中。在示例性实施例中，传感器外壳30具体为胫骨板34，其成形为 可定位在患者关节中。然而，在其他实施例中，传感器外壳30可被配置成 与患者的其他关节一起使用。
在使用中，胫骨板34被配置成定位在患者被切除胫骨的近端平台上 (参见，如图33-37)。如下文更为详细的讨论，胫骨板34可以放置在接触 患者胫骨的位置，也可以放置在居间平台或其他构件上。另外，如下文更为 详细的讨论，胫骨板34被设计用于与适配器502(参见图19)和多种其他 整形外科器械一起使用，包括隔块、平衡器/筛选器械、整形试验品和/或试 验组件。
传感器模块12可以在患者的左膝或右膝上使用。例如，传感器模块12 可以通过内侧外科方法在患者左膝上使用，在该方法中，胫骨板34通过内 侧囊切口插入患者左膝关节。在此类情况下，如下文所讨论的，柄部32延 伸到内侧囊切口之外。作为另外一种选择，通过在传感器模块12上简单地 翻转或转动，模块12可以通过外侧外科方法在患者左膝上使用，在该方法 中，胫骨板34通过外侧囊切口插入患者左膝关节。同样，在此类情况下， 柄部32延伸到外侧囊切口之外。
如此，应当理解，可以使用内侧或外侧外科方法在患者左膝或右膝上 使用传感器模块12。为了更清晰地进行描述，下文结合使用内侧外科方法 (即使用内侧囊切口进入患者关节)的整形外科描述传感器模块12和系统 10。然而，应当理解，此类描述同样适用于外侧外科方法的手术。如此，使 用具体解剖学参考(如外侧和内侧)对某些结构进行描述，并且应当理解， 在模块12用于外侧外科方法的手术时，可以翻转或改变此类参考。例如， 在用于外侧外科方法的手术中时，胫骨板34的“内侧”变为胫骨板34的 “外侧”。
胫骨板34是平坦或基本上平坦的，并且具有的形状一般对应待植入患 者体内的整形假体形状。例如，在示例性实施例中，胫骨板34的形状大致 对应具体尺寸的膝假体。然而，在其他实施例中，板34(或传感器外壳 30)可具有一般对应于例如臀假体、肩假体、踝假体、脊柱假体或髌骨假体 的其他类型整形假体的形状。
示例性胫骨板34包括弯曲的前侧36、弯曲的外侧38、弯曲的内侧40 和弯曲的后侧42，其中每一个均成型为接近整形膝假体的胫骨轴承的形 状。同样，如上文所讨论的，在传感器模块12用于外侧外科方法的手术的 实施例中，外侧38和内侧40分别为外侧和内侧。后侧42包括后侧凹口43 以允许胫骨板34定位在患者关节的软组织(例如后侧十字韧带)周围。
胫骨板34包括内侧壁44，该内侧壁限定通过胫骨板34的竖直孔或通 道45。孔45中心定位在胫骨板34上，并且如下文更为详细的讨论，被成 型且被配置成容纳适配器502(参见图19)，用于将多种胫骨试验品和试验 组件附接到传感器模块12。如下文参照图22更为详细的讨论，内侧壁44 包括向内成角的部分47，以促进适配器502的附接或去除。
胫骨板34还包括前侧对齐孔46和后侧对齐孔48。前侧对齐孔46定位 在孔45的前侧(即，朝向弯曲的前侧36)，并且后侧对齐孔48定位在孔 45的后侧(即，朝向后侧凹口43)。对齐孔46、48在横向平面(即，由胫 骨板34限定的平面)中向内弯曲且一般沿着与孔45同心的圆摆放。示例性 地，对齐孔46、48是“键入的”，使得前侧对齐孔46具有大于后侧对齐孔 48的宽度(即，内侧至外侧宽度)。如下文更为详细的讨论，对齐孔46、 48的“键入”允许适配器502或其他器械或设备以预定取向耦合至传感器 模块12。当然，应当理解其他特征和/或结构可以在其他实施例中使用，以 提供与传感器模块12的“键入”耦合。例如，在其他实施例中，后侧对齐 孔48可具有大于前侧对齐孔46的宽度，可以使用另外或更少的定位孔，可 以使用具有不同“键入”形状的定位孔和/或类似物。
在一些实施例中，胫骨板34可包括前侧至后侧轴标记41，例如印刷 线，其提供胫骨板34的前侧至后侧二等分轴59的视觉指示。在使用中，整 形外科医生或其他健康护理提供者可使用标记41帮助在患者的膝关节内对 齐胫骨板34。另外，在一些实施例中，胫骨板34可包括适配器标记49，例 如印刷线，当耦合至传感器模块12的胫骨板34时，其提供适配器502的合 适定位的视觉指示。
可以根据患者的具体解剖结构选择胫骨板34的总体尺寸。例如，在一 些实施例中，可以提供多种尺寸的胫骨板34以适合不同身材的患者。应当 理解，设计和选择板34(和传感器外壳30)的总体形状和尺寸，以使得板 34或外壳30相对于患者的相关骨解剖结构不显著悬垂，并且使得板34或 外壳30也不会对周围软组织造成负面影响。
柄部32包括耦合至柄部32的远端54的一对显示器50、52。柄部32 相对远端54的另一末端56耦合至胫骨板34。在图2的示例性实施例中， 柄部32和胫骨板34在结构中是基本上整体的。然而，在其他实施例中，胫 骨板34可以通过合适的耦合器或类似物可拆卸地耦合至柄部32。
如图3和4中所示，细长柄部32从胫骨板34的侧面延伸且限定偏离胫 骨板34的前侧至后侧二等分轴59的纵向轴线57，使得大于0度的角度55 限定在轴线57、59之间。在示例性实施例中，柄部32从内侧40(在外侧 外科方法的手术中使用传感器模块12时，其为外侧)延伸。应当理解，由 于柄部32从板34的侧面延伸，因此胫骨板34可以定位在患者膝关节中而 无需使患者髌骨半脱位或外翻。也就是说，可以在使患者髌骨保持自然位置 的情况下，将胫骨板34正确定位在患者的胫骨近端与股骨远端之间。
根据整形外科医生将使用的具体外科方法，外科医生可以将传感器模 块12翻转至适当的取向，使得胫骨板34通过相关囊切口插入患者的膝关节 内。在任一取向上，柄部32均延伸到囊切口之外，并且显示器50、52中的 至少一个对整形外科医生可见。例如，如果整形外科医生在患者左膝使用内 侧外科方法，则整形外科医生可以按图3所示取向定位传感器模块12，以 使得胫骨板34插入膝关节后并且显示器50对外科医生可见时，柄部32从 患者膝的内侧(通过内侧囊切口)延伸。作为另外一种选择，如果整形外科 医生在患者左膝使用外侧外科方法，则整形外科医生可以按图4所示取向定 位传感器模块12，以使得胫骨板34插入膝关节后并且显示器52对外科医 生可见时，柄部32从患者膝的外侧(通过外侧囊切口)延伸。
如上文所讨论的，传感器模块12被配置成在执行整形外科手术期间对 外科医生起到辅助作用。如此，传感器模块12包括由生物相容材料制成的 外壳58。例如，外壳58可以由生物相容塑料或聚合物制成。在一个具体实 施例中，传感器模块12被配置成一次性使用的，如此，以无菌形式提供。 例如，可以用无菌包装提供传感器模块12。然而，在胫骨板34可拆卸地耦 合至柄部32的实施例中，可以将胫骨板34设计为一次性使用的，并且可以 将柄部32可被配置成通过高压灭菌步骤或类似步骤重复使用的。
如图5所示，传感器模块12的外壳58包括彼此耦合的上部外壳60和 下部外壳62。在一些实施例中，上部外壳60和下部外壳62为彼此的镜像 图像。上部外壳60包括内表面61，当外壳60、62彼此耦合时，所述内表 面面对或换句话讲面向下部外壳62的内表面63。另外，上部外壳60包括 胫骨板上部外壳64和柄部上部外壳66。类似地，下部外壳62包括胫骨板 下部外壳68和柄部下部外壳70。胫骨板上部外壳64具有平坦或基本上平 坦的外表面65，并且包括部分地限定延伸通过胫骨板34的竖直孔45的内 侧壁72。类似地，胫骨板下部外壳68具有平坦或基本上平坦的外表面69， 并且包括部分地限定竖直孔45的内侧壁74。
显示器50耦合至上部外壳60的远端54，并且显示器52耦合至下部外 壳62的远端54。如图6中所示，显示器50、52中的每一个示例性地具体 为一行发光二极管或发光二极管阵列。然而，在其他实施例中，显示器 50、52可以具体为例如液晶显示器、分段显示器和/或类似显示器的其他类 型显示器。在图6的示例性实施例中，显示器50、52中的每一个包括五个 分开的发光二极管80、82、84、86、88。如下文更为详细的讨论，当患者 膝关节的内侧-外侧关节力大致相等时，中心发光二极管84照亮。另外，在 患者膝关节的内侧关节力大于外侧关节力预定阈值量时，发光二极管80和/ 或82照亮，在患者膝关节的外侧关节力大于内侧关节力预定阈值量时，发 光二极管86和88照亮(同样假定采用内侧外科方法)。如图6所示，显示 器50、52的发光二极管80、82、84、86、88布置为使得发光二极管80、 82对应于胫骨板34的内侧40，发光二极管86、88对应于胫骨板34的外侧 38，而无论取向如何(即，无论是上部外壳60还是下部外壳62面朝上)。
如下文更为详细的讨论，发光二极管80、82、84、86、88可以根据预 定的显示方案以多个照明配置中的一个来照亮，从而为外科医生提供相关内 侧-外侧关节力平衡的视觉指示。通过激活或照亮发光二极管80、82、84、 86、88中的一个或多个，整形外科医生可以目视确定对患者关节的哪一侧 施加更大的力，以及该力相对于患者膝关节相对侧的一般量级。例如，一个 示例性显示方案呈现为图7中的图表170，其包括九个分开的照明配置。根 据示例性显示方案170，如果内侧力分量在85％-100％之间，并且外侧力分 量在0％-15％之间，那么仅发光二极管80照亮。然而，如果内侧力分量在 75％-84％之间，并且外侧力分量在16％-25％之间，那么发光二极管80和82 都照亮。如果内侧力分量在65％-74％之间，并且外侧力分量在26％-35％之 间，那么仅发光二极管82照亮。如果内侧力分量在55％-64％之间，并且外 侧力分量在36％-45％之间，那么发光二极管82和84都照亮。如果内侧力 分量在46％-54％之间，并且外侧力分量在46％-54％之间，那么仅发光二极 管84照亮，这指示内侧和外侧力的相对平等的平衡。如果内侧力分量在 36％-45％之间，并且外侧力分量在55％-64％之间，那么发光二极管84和86 都照亮。如果内侧力分量在26％-35％之间，并且外侧力分量在65％-74％之 间，那么仅发光二极管86照亮。如果内侧力分量在26％-35％之间，并且外 侧力分量在75％-84％之间，那么发光二极管86和88都照亮。并且，如果 内侧力分量在0％-15％之间，并且外侧力分量在85％-100％之间，那么仅发 光二极管88照亮。以这种方式，为整形外科医生提供患者膝盖的关节力的 相对内侧-外侧关节平衡的视觉指示。当然，在其他实施例中，可以使用其 他显示方案来控制和点亮显示器50、52。
传感器模块12包括定位在胫骨板34中且与定位在柄部32中的控制电 路92通信耦合的传感器阵列90。传感器阵列90“夹”在上部外壳片60和 下部外壳片62之间，并且包括中心定位的孔91，当传感器模块12的外壳 58的上部外壳60和下部外壳62耦合在一起时，竖直孔或通道45延伸通过 所述中心定位的孔91。当传感器模块12的外壳58的上部外壳60和下部外 壳62耦合在一起时，前侧对齐孔46和后侧对齐孔48也延伸通过孔91。上 部外壳60和下部外壳62是空间上隔开的，以允许传感器阵列90被施加到 胫骨板34的关节力压缩。例如，如图6中所示，上部外壳64包括外边缘 94，并且下部外壳66包括外边缘96，其通过距离98与上部外壳64的外边 缘94在空间上隔开。当对胫骨板34施加关节力时，随着传感器90被压 缩，外边缘94、96朝向彼此移动。
传感器阵列90包括被配置成生成指示施加到传感器阵列90的关节力 的传感器信号的多个压力传感器或传感器元件100。在示例性实施例中，压 力传感器100具体为电容压力传感器，但在其他实施例中可以具体为其他类 型的传感器。传感器阵列90的压力传感器100可以具体配置布置。例如， 在如图8中所示的一个实施例中，传感器阵列90包括被配置成测量关节力 的内侧-前侧分量的一组内侧-前侧传感器180、被配置成测量关节力的外侧- 前侧分量的一组外侧-前侧传感器182、被配置成测量关节力的内侧-后侧分 量的一组内侧-后侧传感器184、以及被配置成测量关节力的外侧-后侧分量 的一组外侧-后侧传感器186。示例性地，内侧-前侧传感器组180包括最前 侧传感器102、在最前侧传感器102后侧且朝向传感器阵列90中心定位的 传感器104、和在最前侧传感器102后侧定位且朝向传感器阵列90的内侧 190定位的传感器106。外侧-前侧传感器组182包括最前侧传感器108、在 最前侧传感器108后侧且朝向传感器阵列90中心定位的传感器110、和在 最前侧传感器108后侧定位且朝向传感器阵列90的外侧192定位的传感器 112。内侧-后侧传感器组184包括最后侧传感器114、在最后侧传感器114 后侧且朝向传感器阵列90中心定位的传感器116、以及在最后侧传感器114 后侧定位且朝向传感器阵列90的内侧190定位的传感器118。外侧-后侧传 感器组186包括最后侧传感器120、在最后侧传感器120后侧且朝向传感器 阵列90中心定位的传感器122、以及在最后侧传感器120后侧定位且朝向 传感器阵列90的外侧192定位的传感器124。
内侧-前侧传感器组180和外侧-前侧传感器组182形成一组前侧传感器 194，并且内侧-后侧传感器组184和外侧-后侧传感器组186形成一组后侧 传感器195。类似地，内侧-前侧传感器组180和内侧-后侧传感器组184形 成一组内侧传感器196，并且外侧-前侧传感器组182和外侧-后侧传感器组 186形成一组外侧传感器197。在图8的示例性实施例中，内侧-前侧传感器 180中的每一个具有与外侧-前侧传感器182中的每一个的表面积相等或基本 上相等的表面积。类似地，内侧-后侧传感器184中的每一个具有与外侧-后 侧传感器186的表面积相等或基本上相等的表面积。另外，在一些实施例 中，前侧传感器194中的每一个具有小于后侧传感器195中的每一个的表面 积。例如，在一个具体实施例中，前侧传感器194中的每一个具有等于约 0.174英寸2的表面积，并且后侧传感器195中的每一个具有等于约0.187英 寸2的表面积。另外，在另一个具体实施例中，前侧传感器194中的每一个 具有等于约0.243英寸2的表面积，并且后侧传感器195中的每一个具有等 于约0.263英寸2的表面积。当然，在其他实施例中，传感器阵列90可包括 具有相似或相异大小、定位和/或取向的附加的或更少的传感器或传感元 件。
现在参见图9，控制电路92包括处理器130和存储设备132。处理器 130可以具体为被配置成执行本文描述的功能的任何类型处理器。例如，处 理器130可以具体为分离的集成电路或电子器件的集合。另外，处理器可以 为单核或多核处理器。尽管图10中仅示出了一个处理器130，但应当理 解，在其他实施例中，控制电路92可以包括任意数量的附加处理器。存储 设备132可以具体为一个或多个只读存储设备和/或随机存取存储设备。例 如，存储设备132可以具体为或包括电可擦除可编程只读存储设备 (EEPROM)、动态随机存取存储设备(DRAM)、同步动态随机存取存 储设备(SDRAM)、双数据速率动态随机存取存储设备(DDR SDRAM) 和/或其他易失性或非易失性存储设备。另外，尽管图9中仅示出了一个存 储设备，但在其他实施例中，控制电路92可以包括附加的存储设备。
处理器130通过信号通路134与存储设备132通信耦合。信号通路134 可以具体为被配置成促进处理器130与存储设备132之间通信的任何类型的 信号通路。例如，信号通路134可以具体为任意数量的线材、印刷电路板布 线、导电孔、总线、居间装置和/或类似物。处理器130还通过信号通路136 与传感器阵列90通信耦合。与信号通路134类似，信号通路136可以具体 为被配置成促进处理器130与传感器阵列90之间通信的任何类型的信号通 路，包括例如任意数量的线材、印刷电路板布线、导电孔、总线、居间装置 和/或类似物。另外，信号通路136可以包括被配置成容纳传感器阵列90的 插头端140的耦合器138(参见图5)。
控制电路92还包括电源142和相关电源控制电路144。电源142可以 具体为尺寸设定成配合在传感器模块12中的许多电池。电源142通过信号 通路146与电源控制电路144电耦合，并且电源控制电路144通过信号通路 148与处理器130以及控制电路92的他设备电耦合。信号通路146、148可 以具体为任何类型的信号通路，包括例如任意数量的线材、印刷电路板布 线、导电孔、总线、居间装置和/或类似物。电源电路144可以包括电源控 制、分配和过滤电路，并且被配置成从电源142提供或分配电力至处理器 130和控制电路92的其他器件或部件。如下文更为详细的讨论，电源线路 144可被配置成在被打“开”后且直至电源142耗尽时给控制电路92的处 理器130及其他部件连续供电。即，在一些实施例中，在最初将模块12打 “开”后，使用者不能关“闭”传感器模块12。此类功能性例如确保传感 器模块12在后续外科手术中不能再使用。
控制电路92还包括通过信号通路152与处理器130通信耦合的用户控 件150。用户控件150具体为位于显示器50、52上且可通过使用者选择将 传感器模块12打开的电源按钮154(参见图6)。然而，在示例性实施例 中，控制电路92被配置成在传感器模块12开启后，防止或限制使用者通过 电源按钮154或其他控件关闭传感器模块12的能力。也就是说，控制电路 92一旦开启即被配置成保持开启状态，直至电源142的电量耗尽。此类配 置可确保传感器模块12用于单次整形外科手术，而无法在多次手术中重复 使用。
信号通路152与信号通路134类似，可以具体为被配置成促进用户控 件150与处理器130之间通信的任何类型的信号通路，包括例如任意数量的 线材、印刷电路板布线、导电孔、总线、居间装置和/或类似物。
控制电路92还包括显示电路156用于驱动和/或控制显示器50、52。 显示电路156通过信号通路158与处理器130通信耦合，并且通过信号通路 160与显示器50、52通信耦合。与上文讨论的信号通路134类似，信号通 路158、160可以具体为分别被配置成促进处理器130与显示电路156和显 示电路156与显示器50、52之间的通信的任何类型的信号通路。例如，信 号通路158、160可以具体为任意数量的线材、印刷电路板布线、导电孔、 总线、居间装置和/或类似物。如上文所讨论的，在示例性实施例中，显示 器50、52具体为发光二极管80、82、84、86、88的布置。
在一些实施例中，传感器模块12被配置成将力数据传输给显示模块14 和/或计算机辅助整形外科(CAOS)系统18。在此类实施例中，控制电路 92包括发射器电路162和触角164。发射器电路162通过信号通路166与处 理器130通信耦合，并且通过信号通路168与触角164通信耦合。信号通路 166、168可以具体为分别被配置成促进发射器电路162与处理器130和触 角164之间的通信的任何类型的信号通路。例如，与信号通路134类似，信 号通路166、168可以具体为任意数量的线材、印刷电路板布线、导电孔、 总线、居间装置和/或类似物。发射器电路162可被配置成使用任何类型的 无线通信协议、标准或技术，将关节力数据传输给显示模块14和/或计算机 辅助整形外科(CAOS)系统18。例如，发射器电路162可被配置成使用无 线网络协议、蜂窝通信协议例如分码多址访问(CDMA)协议、协议或其他无线通信协议、标准或技术。
现在参见图10和11，在使用中，控制电路92被配置成执行方法200， 用于确定患者关节的关节力数据并提供患者膝关节的关节力内侧-外侧平衡 的视觉指示。方法200始于方框202，其中控制电路92被初始化。例如， 在方框202中，控制电路92可以执行任意数量的系统检查、清除处理器 130的任何寄存器和/或执行其他初始化和/或完整性检查。另外，在一些实 施例中，控制电路92被配置成在方框204中执行与手持式显示装置14和/ 或计算机辅助外科(CAOS)系统18的信号交换例行程序。在信号交换例 行程序期间，控制电路92和手持式显示装置14和/或计算机辅助外科 (CAOS)系统18可被配置成确定通信协议和/或换句话讲建立任何类型的 通信程序，用于将来自传感器模块12的关节力数据传输给设备14或系统 18。
在方框206中，控制电路92接收来自传感器阵列90的传感器信号或数 据。如上文所讨论的，当板34定位在患者的膝关节中时，传感器阵列90生 成指示施加到胫骨板34的关节力的传感器信号。在方框208中，控制电路 92的处理器130基于由传感器90接收到的传感器信号来确定关节力数据。 关节力数据指示患者膝关节的关节力。在一些实施例中，关节力数据可以具 体为特定关节力值，例如，内侧关节力分量值、外侧关节力分量值、前侧关 节力分量值和/或后侧关节力分量值，每个力均以牛顿或类似力量度单位确 定。在此类实施例中，内侧关节力分量可以基于来自内侧传感器组196的传 感器信号进行确定，并且外侧关节力分量可以基于来自外侧传感器组197的 传感器信号进行确定。另外，前侧关节力分量可以基于前侧传感器组194， 并且后侧关节力分量可以基于来自后侧传感器组195的传感器信号。随后， 在方框210中，控制电路92控制或换句话讲激活显示器50、52，以显示在 方框208中确定的关节力数据。例如，在其中确定一个或多个特定关节力的 实施例中，处理器130可在显示器50、52上显示确定的关节力或其标记。
另外或作为另外一种选择，控制电路92可被配置成确定关节力的内侧- 外侧平衡，并且在方框208、210中的显示器50、52上显示此类内侧-外侧 平衡的标记。例如，如图11中所示，控制电路92可以执行方法220，用于 确定患者膝关节的关节力的内侧-外侧平衡。在方框222中，控制电路92基 于由内侧传感器组196接收到的传感器信号来确定内侧关节力数据。类似 地，在方框224中，控制电路92基于由外侧传感器组197接收到的传感器 信号来确定外侧关节力数据。内侧和外侧关节力数据可以具体为以牛顿确定 的特定关节力，或可以具体为其一些表示。例如，在一些实施例中，以电容 来测量内侧和外侧关节力数据。另外，应当理解，方框222和224可以按任 一顺序执行。
在方框226中，控制电路92确定患者关节力的相对内侧-外侧平衡。为 此，控制电路92将内侧力数据与外侧力数据进行比较。例如，在一个实施 例中，控制电路92被配置成通过将内侧力数据与外侧力数据求和来确定总 力值。控制电路92随后通过用内侧力数据除以总力值确定内侧百分比值， 以及通过用外侧力数据除以总力值确定外侧百分比值。如此，如果患者关节 的内侧和外侧力是平衡的，那么内侧百分比值将确定为约50％，并且外侧 百分比值将确定为约50％。当然，在一些实施例中，控制电路92可被配置 成仅确定内侧百分比值和外侧百分比值中的一个，剩余的那个是已知的或通 过从100％中简单扣除进行确定。
在方框228中，控制电路92激活或控制显示器50、52以提供患者关节 的关节力的相对内侧-外侧平衡的视觉指示。例如，在显示器50、52具体为 发光二极管的实施例中，控制电路92被配置成激活或照亮一个或多个发光 二极管以提供关节力的内侧-外侧平衡的视觉指示。控制电路92可以使用向 整形外科医生提供此类关节力的正确指示的任何显示方案或照明配置。例 如，在一个具体实施例中，控制电路92被配置成根据上文就图7而言示出 且讨论的显示方案170控制显示器50、52。
通过这种方式，传感器模块12向整形外科医生提供患者关节的相对内 侧和外侧力的视觉指示。如下文更为详细的讨论，整形外科医生可以在通过 显示器50、52监视内外侧力当前平衡的同时在患者膝关节上执行平衡手 术，以获得具体患者的期望平衡。另外，因为传感器模块12在每侧均具有 显示器50、52，所以无论外科医生是在患者左膝还是右膝上做手术，均可 为整形外科医生提供关节力的视觉指示。
重新参见图12，除了激活显示器50、52以提供方框210中的关节力的 视觉通知外，传感器模块12还可被配置成传输方框212中的关节力数据。 如上文所讨论的，传感器模块12可以将关节力数据传输给方框212中的手 持式显示器14和/或计算机辅助整形外科(CAOS)系统18。传输的关节力 数据可以具体为例如以牛顿测量的特定关节力，或可以为其表示。例如，由 传感器阵列90接收到的传感器信号或此类信号水平的电表示可以在方框 212中传输。作为另外一种选择，传感器模块12可以传输指示患者关节的 关节力的确定内侧-外侧平衡的关节力数据。
现在参见图12-18，手持式显示模块14包括尺寸设定成由整形外科医 生持在手中并且在执行整形外科手术中使用的外壳300。通过这种方式，显 示模块14被配置成可活动的。显示模块14还包括与外壳300的上侧304耦 合的显示器302。多个用户输入按钮306、308、310也定位在显示器302下 方的外壳300的上侧304上。显示模块14还包括电源按钮312。在图20-26 的示例性实施例中，电源按钮312定位在输入按钮306、308、310行的下 方，但在其他实施例中，按钮306、308、310、312可定位成其他配置和/或 取向。
如上文所讨论的，手持式显示模块14被配置成结合传感器模块12使 用以从模块12接收关节力数据并在显示器302上显示指示患者关节的关节 力的标记。与传感器模块12类似，显示模块14可被配置成确定患者关节的 关节力的相对内侧-外侧平衡，并且在显示器302上显示此类平衡的标记。 另外，显示模块14可被配置成确定患者关节的关节力的相对前侧-后侧平 衡，并且在显示器302上显示此类平衡的标记。另外，显示模块14还被配 置成执行其他功能，例如，根据显示器302上显示的内容存储患者关节力的 截屏和数据并将此类数据下载到其他设备上。
如图14中所示，手持式显示模块14包括定位在外壳300中的控制电路 320。控制电路320包括处理器322和存储设备324。处理器322可以具体 为被配置成执行本文描述的功能的任何类型处理器。例如，处理器322可以 具体为分离的集成电路或电子器件的集合。另外，处理器可以为单核或多核 处理器。尽管图14中仅示出了一个处理器322，但应当理解，在其他实施 例中，控制电路320可以包括任意数量的附加处理器。存储设备324可以具 体为只读存储设备和/或随机存取存储设备。例如，存储设备324可以具体 为或包括电可擦除可编程只读存储设备(EEPROM)、动态随机存取存储 设备(DRAM)、同步动态随机存取存储设备(SDRAM)、双数据速率动 态随机存取存储设备(DDR SDRAM)和/或其他易失性或非易失性存储设 备。另外，尽管图14中仅示出了一个存储设备，但在其他实施例中，控制 电路320可以包括附加的存储设备。
处理器322通过信号通路326与存储设备324通信耦合。信号通路326 可以具体为被配置成促进处理器322与存储设备324之间通信的任何类型的 信号通路。例如，信号通路326可以具体为任意数量的线材、印刷电路板布 线、导电孔、总线、居间装置和/或类似物。
处理器322还通过信号通路328与用户输入按钮306、308、310通信耦 合，并且通过信号通路344与电源指示器314通信耦合。与信号通路326类 似，信号通路328、344可以具体为分别被配置成促进处理器322与用户输 入按钮306、308、310和电源指示器314之间的通信的任何类型的信号通 路。例如，信号通路328、344可以包括任意数量的线材、印刷电路板布 线、导电孔、总线、居间装置和/或类似物。用户输入按钮306、308、310 为软件或“软”按钮，可以根据显示器302上显示的具体屏幕确定每个按钮 的功能。
控制电路320还包括外部电源输入电路330、可充电电源332例如可充 电电池等、和电源电路334。外部电源输入电路330被配置成容纳充电器例 如“壁充电器”的插头，并且通过信号通路336与可充电电源332通信耦 合。可充电电源332通过信号通路338与电源电路334通信耦合。电源电路 334通过信号通路340与处理器332通信耦合，并且通过信号通路342与电 源按钮312通信耦合。信号通路336、338、340、342可以具体为任何类型 的信号通路，包括例如任意数量的线材、印刷电路板布线、导电孔、总线、 居间装置和/或类似物。电源电路334可以包括电源控制、分配和过滤电 路，并且被配置成从可充电电源332提供或分配电力至处理器322以及控制 电路320的其他器件或部件。
控制电路320还包括显示电路346用于驱动和/或控制显示器392。显 示电路346通过信号通路348与处理器332通信耦合，并且通过信号通路 350与显示器302通信耦合。信号通路348、350可以具体为分别被配置成 促进处理器322与显示电路346和显示电路346与显示器302之间的通信的 任何类型的信号通路。例如，信号通路348、350可以具体为任意数量的线 材、印刷电路板布线、导电孔、总线、居间装置和/或类似物。
如上文所讨论的，手持式显示模块14被配置成接收来自传感器模块12 的关节力数据。如此，控制电路320包括接收器电路352和触角354。接收 器电路352通过信号通路356与处理器322通信耦合，并且通过信号通路 358与触角354通信耦合。信号通路356、358可以具体为分别被配置成促 进接收器电路352与处理器322和触角354之间的通信的任何类型的信号通 路。例如，信号通路356、358可以具体为任意数量的线材、印刷电路板布 线、导电孔、总线、居间装置和/或类似物。接收器电路352可被配置成使 用任何类型的无线通信协议、标准或技术，以接收来自传感器模块12的关 节力数据。例如，如上文就传感器模块12而言所讨论的，显示模块14可被 配置无线网络协议、蜂窝通信协议例如分码多址访问(CDMA)协议、 协议或其他无线通信协议、标准或技术，以与传感器模块12通 信。
控制电路320还包括通用串行总线(USB)界面360。USB接口360通 过信号通路362与处理器322通信耦合，所述信号通路362可以具体为被配 置成促进USB接口360与处理器322之间的通信的任何类型的信号通路。 例如，信号通路362可以具体为任意数量的线材、印刷电路板布线、导电 孔、总线、居间装置和/或类似物。USB接口360可以用于将数据(如关节 力数据或截屏数据)从显示模块14下载到其他设备(如计算机)。另外， USB接口360可以用于更新控制电路320的软件或固件。
现在参见图23-26，在使用中，控制电路320被配置成执行方法400以 确定患者关节相关的关节力数据并将其显示给整形外科医生。方法400始于 方框402，其中控制电路320被初始化。例如，在方框402中，控制电路 320可以执行任意数量的系统检查、清除处理器322的任何寄存器和/或执行 其他初始化和/或完整性检查。另外，在一些实施例中，控制电路320被配 置成在方框404中执行与传感器模块12的信息交换例行程序。在这个信号 交换例行程序期间，控制电路320和传感器模块12可被配置成确定通信协 议和/或换句话讲建立任何类型的通信程序，用于将来自传感器模块12的关 节力数据传输给设备模块14。
在方框406中，控制电路320接收来自传感器模块12的关节力数据。 如上文所讨论的，关节力数据为传感器模块12的传感器阵列90生成的传感 器信号所指示的患者膝关节力的指示。在方框408中，控制电路320基于在 方框406中接收到的关节力数据来确定内侧关节力值和外侧关节力值。内侧 关节力值基于内侧传感器组196，并且外侧关节力值基于外侧传感器组 197。在方框410中，控制电路320基于内侧和外层关节力值来确定患者关 节的关节力的内侧/外侧平衡。如上文所讨论的，内侧/外侧平衡可以由百分 比值表示。关节力的内侧/外侧平衡随后在方框412中的显示器302上显 示。例如，如图24、25和26中的截屏450、452、454中所示，内侧关节力 分量百分比值430朝向显示器302的内侧设计的侧面460显示，并且外侧关 节力分量百分比值432朝向显示器302的外侧设计的侧面462显示。
在方框414、416中，控制电路320确定整形外科医生选择的模式。在 示例性实施例中，整形外科医生可选择其中在显示器302上仅显示患者关节 力的内侧-外侧平衡的标记的第一模式，或其中在显示器302中显示患者关 节力的内侧-外侧和前侧-后侧平衡的标记的第二模式。使用者可以通过选择 合适的用户输入按钮306、308、310在两个模式之间转换。
如果整形外科医生已选择了仅内侧-外侧模式，那么方法400推进至方 框418，其中在显示器302上显示患者膝关节的关节力的内侧-外侧平衡的标 记。为了实现这点，如图16中所示，屏幕显示内容450呈现在显示模块14 的显示器302上。屏幕显示内容450包括背景图像470，其示例性地具体为 被切除胫骨的近端的图像。控制电路320在背景图像470上显示平衡条 472，并在平衡条472上指示患者关节力相对内侧-外侧平衡的位置显示图标 474。例如，在示例性屏幕显示内容450中，朝向屏幕显示内容450的外侧 462(即显示器302对应被切除胫骨图像470的外侧的一侧，其示例性地对 应显示器302的右侧)在平衡条472上显示图标474，具体为圆角矩形。此 定位表示患者膝关节总关节力的外侧力分量大于内侧关节力分量。图标474 距离平衡条472的中心越远，相应的内侧或外侧力分量就越大。在一些实施 例中，背景图像470包括“平衡”图标476，示例性地具体为圆角矩形轮 廓，其定位在背景图像470上，使得图标474位于图标476的边界内时，患 者膝的内侧关节力和外侧关节力平衡或处于彼此的预定阈值之内。另外，在 一些实施例中，屏幕显示内容450可包括总力填充条434，取决于显示器 450的具体配置，所述总力填充条434可以随着总力平衡增加或减少而是填 充或未填充的。
然而，如果整形外科医生已选择了内侧-外侧和前侧-后侧模式，那么方 法400推进至方框420，其中在显示器302上显示患者膝关节力的内侧-外侧 和前侧-后侧平衡的标记为了实现这点，如图17中所示，屏幕显示内容452 呈现在显示模块14的显示器302上。屏幕显示内容450包括在其上覆盖平 衡条472的背景图像470。再次，控制电路320在平衡条472上显示图标 474，指示患者关节的关节力的相对内侧-外侧平衡。然而，除此之外，根据 对应前侧-后侧平衡定位平衡条472的内侧末端480和平衡条472的外侧末 端482。例如，根据内侧关节力的前侧-后侧平衡朝向显示器302的后侧464 或显示器302的前侧466定位平衡条472的内侧末端480。如上文所讨论 的，内侧关节力分量的前侧-后侧平衡可以基于来自内侧-前侧传感器组180 和内侧-后侧传感器组184的传感器信号进行确定。类似地，根据外侧关节 力的前侧-后侧平衡朝向显示器302的后侧464或显示器302的前侧466定 位平衡条472的外侧末端482。如上文所讨论的，外侧关节力分量的前侧-后 侧平衡可以基于来自外侧-前侧传感器组182和外侧-后侧传感器组186的传 感器信号进行确定。
在图18的示例性屏幕显示内容452中，平衡条472的内侧末端480定 位成朝向显示器302的前侧466，并且平衡条472的外侧末端482定位成朝 向显示器302的后侧464。此类定位指示内侧力分量的前侧力分量大于内侧 力分量的后侧力分量，并且外侧力分量的后侧力分量大于外侧力分量的前侧 力分量。末端480、482距离前侧-后侧中心越远，相应的前侧或后侧力分量 就越大。
现在重新参见图15，一旦关节力平衡的合适标记已显示在显示器302 上，控制电路320就确定整形外科医生是否意欲获得方框422中的目前显示 内容的快照。整形外科医生可通过选择合适的用户输入按钮306、308、310 获得显示器302的快照。另外，将快照存储于方框424中的存储设备324 中，并且随后可以从显示模块14中下载。
当存储快照时，图标484在显示器302的右下角出现。除了图标484 外，在一些实施例中，当存储快照时，对应垂直平衡线486显示在显示器 302上。平衡线486提供了在相关存储快照中显示的关节力的内侧-外侧平衡 的视觉指示。进一步地，如果整形外科医生已选择了内侧-外侧和前侧-后侧 模式，那么前侧-后侧平衡线488显示在显示器302上。平衡线488提供了 在相关存储快照中显示的患者膝关节的内侧和外侧力的前侧-后侧平衡的视 觉指示。
现在参考19-27，在一些实施例中，传感器模块12可以与胫骨试验系 统500一起使用。胫骨试验系统500包括适配器502和被配置成定位在胫骨 板34上的适配器502之上的一个或多个胫骨试验部件，如下文更详细地讨 论的。在示例性实施例中，系统500的胫骨试验部件可包括例如一个或多个 试验垫片504、可耦合至试验垫片504的胫骨轴承表面试验品505、和/或一 个或多个胫骨轴承试验品506。在一些实施例中，如下文参照图26和27所 讨论的，胫骨轴承试验品506可被配置成容纳适配器502，而胫骨轴承表面 试验品505被配置成耦合至所选试验垫片504。例如，胫骨轴承表面试验品 505可包括成型且定位成被容纳在试验垫片504的一对对应孔508中的一对 耳状物或突起(未显示)，以使胫骨轴承试验表面试验品505耦合至试验垫 片504，从而形成模块胫骨轴承试验品。
如上文所讨论的，适配器502被配置成耦合或换句话讲连接至传感器 模块12的胫骨板34。如图20A-20E中所示，适配器502包括具有底侧512 和相对底侧512的顶侧514的毂510，当适配器502与胫骨板34耦合时，所 述底侧512接触或换句话讲面对胫骨板34。示例性地，毂510具有圆形或 接近圆形的形状。然而，在其他实施例中，如下文更详细地讨论的，可以形 成具有被配置成促进附接的可旋转胫骨试验部件旋转的其他几何形状的毂 510。另外，示例性适配器502由塑料材料形成，但可以由具有足够弹性的 其他材料形成，以允许夹子耦合至胫骨板34和任何胫骨试验部件，同时在 使用期间保持此类耦合。
一组上固定夹516从顶侧514向上延伸。每个上固定夹516包括附接到 毂510的细长杆518、以及附接到细长杆518的远端的唇缘或凸起物520。 细长杆518从毂510向上延伸，并且相关联的唇缘520从细长杆518的远端 向外延伸。上固定夹516中的每一个在横向平面(即，当适配器502与胫骨 板34耦合时，胫骨板34的平面)向内弯曲，并且布置为一般限定圆。另 外，每个唇缘或凸起物520具有弯曲或圆形的外表面。如下文更详细地讨论 的，上固定夹516成型且被配置成促进隔块832和/或关节牵引器16在外科 手术期间的附接和拆卸。尽管示例性适配器502包括三个上固定夹516，但 在其他实施例中可以使用附加的或更少的上固定夹516。
与上固定夹516类似，一组下固定夹522从底侧512向下延伸。每个下 固定夹522包括附接到毂510的细长杆524、以及附接到细长杆524的远端 的唇缘或凸起物526。细长杆524从毂510向下延伸，并且相关联的唇缘 526从细长杆524的远端向外延伸。下固定夹522中的每一个在横向平面 (即，当适配器502与胫骨板34耦合时，胫骨板34的平面)向内弯曲，并 且布置为一般限定圆。另外，每个唇缘或凸起物526具有在所选角度相交的 许多基本上平坦的外表面。应当理解在其他实施例中，凸起物526可包括弯 曲或圆形的外表面。如下文更详细地讨论的，下固定夹522成型且被配置成 促进适配器502与传感器模块12的胫骨板34的附接和拆卸。为了实现这 点，下固定夹522被容纳在胫骨板34的竖直孔45中。尽管示例性适配器 502包括三个下固定夹522，但在其他实施例中可以使用附加的或更少的下 固定夹522。
上固定夹516和下固定夹522是“键入的”，使得适配器502被配置成 以单一垂直取向耦合至胫骨板34。在示例性实施例中，上固定夹516大于 下固定夹522，使得上固定夹516不能插入胫骨板34的竖直孔45内。例 如，上固定夹516一般限定圆550(参见图20E)，其直径大于一般由下固 定夹522限定的圆552(参见图20D)。当然，其他结构或特征可以用于其 他实施例中，以使适配器502与胫骨板34“键入”。
如图20B中所示，适配器502还包括前侧对齐凸片530和后侧对齐凸 片532，其从底侧514向下延伸。如下文更详细地讨论的，当适配器502耦 合至胫骨板34时，对齐凸片530、532被配置成被容纳在胫骨板的对应对齐 孔46、48(参见图19)中。对齐凸片530、532是“键入的”，使得适配器 502被配置成以单一取向附接到胫骨板34。例如，在示例性实施例中，前侧 对齐凸片530具有的宽度或弧长534大于后侧对齐凸片532的宽度或弧长 536(参见图20D)。类似地，如上文所讨论的，胫骨板34的前侧对齐孔 46具有的宽度或弧长大于后侧对齐孔48的宽度或弧长。如此，仅在其中前 侧对齐凸片530被容纳在前侧对齐孔46中并且后侧对齐凸片532被容纳在 后侧对齐孔48中的取向，适配器502才被配置成附接到胫骨板34。对齐凸 片530、532中的每一个在横向平面向内弯曲，并且分别包括成角侧面 538、540，其促进响应对适配器502施加的过量扭矩，适配器502从胫骨板 34中的自动拆卸，如下文更详细地讨论的。
适配器502还包括防旋转键或突起542，该防旋转键或突起从毂510向 外延伸。防旋转键542包括与毂510的底侧512共面的底面544，使得当适 配器502耦合至传感器模块12时，防旋转键542停留在胫骨板34上，或接 触或换句话讲面对胫骨板34。在示例性实施例中，防旋转键542具有矩形 形状，但在其他实施例中可具有其他形状。如下文更详细地讨论的，防旋转 键542防止或约束非活动胫骨试验部件的旋转，并且限制活动胫骨试验部件 的旋转。
如上文所讨论的，适配器502被配置成附接到传感器模块12的胫骨板 34，如图21中所示。为了实现这点，将下固定夹522插入胫骨板34的竖直 孔45内，并且将适配器502对齐，使得前侧对齐凸片530被容纳在胫骨板 34的前侧对齐孔46中并且后侧对齐凸片532被容纳在后侧对齐孔48中，如 图22中所示。下固定夹522被配置成轻微向内弯曲，以允许适配器502与 胫骨板34的附接。在成功插入后，下固定夹522恢复其垂直或接近垂直的 位置，以提供举离抗性的量，从而使适配器502固定到胫骨板34。如图22 中所示，唇缘或凸起物526接触胫骨板34的内侧壁44的向内成角的截面 47，其提供用于适配器502的举离抗性的量。然而，如果将过量扭矩施加到 适配器502，那么通过对下固定夹522向内施压，胫骨板34的内侧壁44的 向内成角的截面47促进适配器502的拆卸，如下文更详细地讨论的。
如图23-25中所示，试验垫片504可以固定(图23)或活动(图24和 25)取向耦合至适配器502和传感器模块12。为了便于此类取向，试验垫 片504包括尺寸设定成且成型为容纳适配器502的毂510的中心孔560。另 外，试验垫片504包括各自与中心孔560流体连通的防旋转孔562和能够旋 转的孔564。如图23中所示，防旋转孔562具有轻微大于适配器502的防 旋转键542的宽度566，使得防旋转键542可被容纳在防旋转孔562中。相 反，能够旋转的孔564具有一般为梯形的形状和基本上大于防旋转键542宽 度的弧长568。
如图23中所示，试验垫片504可以固定取向耦合至适配器502和传感 器模块12，使得适配器502的防旋转键542被容纳在试验垫片504的防旋 转孔562中。因为防旋转孔562仅略微大于防旋转键542，所以约束或换句 话讲防止试验垫片504相对于胫骨板34的基本旋转。作为另外一种选择， 如图34和35中所示，试验垫片504可以活动取向耦合至适配器502和传感 器模块12，使得适配器502的防旋转键542被容纳在试验垫片504的能够 旋转的孔564中。因为能够旋转的孔564显著大于防旋转键542，所以促进 或换句话讲允许试验垫片504相对于胫骨板34的旋转。
在固定或活动取向中，过量扭矩对适配器502的施加引起适配器502 从胫骨板34中拆卸。即，当对适配器502施加过量扭矩时，对齐凸片 530、532的成角侧面538、540接合对齐孔46、48的对应成角侧面，这生 成举离力。举离力继而促使下固定夹522通过胫骨板34的内侧壁44的向内 成角的截面47向内推挤。如此，适配器502从胫骨板34中自动拆卸。以这 种方式，可以避免对于适配器502和传感器模块12的损害。
如上文所讨论的，胫骨轴承试验品506可被配置成耦合至适配器502。 胫骨轴承试验品506可以具体为固定或活动轴承试验品。例如，如图26中 所示，活动胫骨轴承试验品570包括尺寸设定成且成型为容纳适配器502的 毂510的中心孔572、以及与中心孔572流体连通的能够旋转的孔574。与 试验垫片504的能够旋转的孔564类似，能够旋转的孔574具有一般为梯形 的形状和基本上大于防旋转键542宽度的弧长576。如此，当活动胫骨轴承 试验品570耦合至适配器502和传感器模块512时，促进或换句话讲允许活 动胫骨轴承试验品570相对于传感器模块512的胫骨板34的旋转。
作为另外一种选择，胫骨轴承试验品506可以具体为如图27中所示的 固定胫骨轴承试验品580。固定胫骨轴承试验品580包括尺寸设定成且成型 为容纳适配器502的毂510的中心孔582、以及与中心孔582流体连通的防 旋转孔584。与试验垫片504的防旋转孔562类似，防旋转孔584具有的宽 度略微大于适配器502的防旋转键542的宽度，使得防旋转键542可被容纳 在防旋转孔562中。如此，当固定胫骨轴承试验品580耦合至适配器502和 传感器模块512时，约束或换句话讲防止固定胫骨轴承试验品580相对于传 感器模块512的胫骨板34的旋转。
现在参见图28-31，在一些实施例中，传感器模块12被配置成用于与 计算机辅助整形外科(CAOS)系统18一起使用。在此类实施例中，传感 器模块12被配置成将关节力数据传输给系统18。如图28中所示，计算机 辅助整形外科(CAOS)系统18包括计算机600、显示器602和照相机单元 604。计算机600通过信号通路606与显示器602通信耦合，并且通过信号 通路608与照相机单元604通信耦合。信号通路606、608可以具体为分别 被配置成促进计算机600与显示器602和计算机600与照相机单元604之间 的电通信的任何类型的信号通路。例如，信号通路可以具体为任意数量的线 材、印刷电路板布线、导电孔、总线、居间装置和/或类似物。
显示器602可以具体为任何类型的设备，例如液晶显示器、阴极射线 管(CRT)显示器或类似设备。另外，在一些实施例中，显示器602可以具 体为“抬头”显示器。在此类实施例中，信号通路606可以具体为有线或无 线信号通路。照相机单元604包括两个或更多个照相机610，其布置方式使 得耦合至患者612的相关骨骼的反射阵列620处于照相机610的视场614 中。
计算机600包括处理器622、存储设备624和接收器或接收器电路 626。处理器622可以具体为被配置成执行本文描述的功能的任何类型处理 器。例如，处理器622可以具体为分离的集成电路或电子器件的集合。另 外，处理器可以为单核或多核处理器。尽管图28中仅示出了一个处理器 622，但应当理解，在其他实施例中，计算机600可以包括任意数量的附加 处理器。存储设备624可以具体为只读存储设备和/或随机存取存储设备。 例如，存储设备624可以具体为或包括电可擦除可编程只读存储设备 (EEPROM)、动态随机存取存储设备(DRAM)、同步动态随机存取存 储设备(SDRAM)、双数据速率动态随机存取存储设备(DDR SDRAM) 和/或其他易失性或非易失性存储设备。另外，尽管图28中仅示出了一个存 储设备，但在其他实施例中，计算机600可以包括附加的存储设备。
接收器电路626可被配置成使用任何类型的无线通信协议、标准或技 术，以接收来自传感器模块12的关节力数据。例如，如上文就传感器模块 12而言所讨论的，计算机600可被配置成使用无线网络协议、蜂窝通信协 议例如分码多址访问(CDMA)协议、协议或其他无线通信协 议、标准或技术通信，以与传感器模块12通信。
在使用中，计算机辅助整形外科(CAOS)系统18可被配置成通过跟 踪和显示反射阵列620所耦合患者相关骨解剖结构(如患者的胫骨和股骨) 的位置来为外科手术提供导航、以及提供外科手术的行进量。另外，计算机 辅助整形外科(CAOS)系统18可被配置成从传感器模块12接收关节力数 据并在显示器602上显示患者关节的关节力数据或关节力的其他标记。
为了实现这点，计算机600可执行方法700用于执行如图29中所示的 整形外科手术。方法700始于方框702，其中系统18被初始化。例如，在 方框702中，计算机600可以执行任意数量的系统检查、清除处理器622的 任何寄存器和/或执行其他初始化和/或完整性检查。另外，可以在方框702 中建立和执行CAOS系统18的任何数量的设置、参数选择和校准。例如， 可以在方框702中选择显示器602的视频设置，可以选择由计算机600显示 的语言，并且可以校准显示装置602的触摸屏(如果适用的话)。
在方框704中，由外科医生选择整形外科手术的选项和参数选择。此 类选项可以包括要执行的整形外科手术的类型(如完全膝整形)、要使用的 整形植入物的类型(如构造、型号、大小、固定类型等)、操作顺序(如先 胫骨还是先股骨)等。一旦整形外科手术已在方框704中设置，患者的骨骼 就寄存在方框706中。为了实现这点，将反射阵列620与患者的有关骨骼 (例如患者的胫骨和股骨)耦合。另外，使用适合的配准工具来配准此类骨 骼的轮廓。为此，此类工具的指示器末端接触要配准的骨骼的多个区域。为 了响应配准，计算机600会显示骨骼的渲染图像，其中根据所耦合的反射阵 列确定骨骼的位置和取向，并且根据配准的点确定骨骼的轮廓。另外，在方 框706中可以使用计算机辅助整形外科(CAOS)系统配准一个或多个外科 工具。
一旦有关骨骼已寄存在方框706中，计算机600就与照相机单元604合 作在方框708中显示整形外科手术的手术步骤的图像和相关导航数据(例如 手术工具的定位)。为了实现这点，方框708可包括任何数量的子步骤，其 中每个外科步骤连同相关导航数据一起以序贯次序显示给整形外科医生。另 外，在方框710中，计算机600接收来自传感器模块12的关节力数据。如 上文所讨论的，关节力数据为传感器模块12的传感器阵列90生成的传感器 信号所指示的患者膝关节力的指示。
在方框712中，计算机600显示关节力数据或由其衍生的其他数据， 其指示在显示器602上患者关节的关节力。计算机600可被配置成基于方框 712中的关节力数据确定一个或多个关节力值。例如，与手持式显示模块14 类似，计算机600可被配置成基于在方框710中接收的关节力数据来确定内 侧关节力分量值和外侧关节力分量值。再次，此类内侧关节力值基于由压力 传感器102、104、106、108、120、124接收的传感器信号，并且外侧关节 力值基于内侧传感器组196和外侧传感器组197。在一些实施例中，计算机 600还可以基于内侧关节力值和外侧关节力值来确定平均内侧/外侧力值。在 此类实施例中，随后在方框712中的显示器602上显示内侧关节力值、外侧 关节力值和平均关节力值。另外，计算机600可被配置成基于关节力数据来 确定关节力的内侧-外侧和/或前侧-后侧平衡，并且以与手持式显示模块14 类似的方式在显示器602上显示关节力平衡的标记。例如，计算机600可在 方框412中呈现与上文就图16、17和18而言举例说明且描述的显示内容 450、452、454类似的显示内容。
在一些实施例中，计算机辅助整形外科(CAOS)系统18可被配置成 确定关节力数据和导航数据并将数据显示在显示器602上。例如，计算机 600可执行方法720用于显示与如图30中举例说明的导航数据相关的关节 力数据。方法720包括其中计算机600接收来自传感器模块12的关节力数 据的方框722。再次，关节力数据为传感器模块12的传感器阵列90生成的 传感器信号所指示的患者膝关节力的指示。在方框724中，计算机600基于 在方框722中接收的关节力数据来确定内侧、外侧和/或平衡关节力值。
与方框722中的关节力值确定同时，计算机600在方框724中确定患者 有关骨骼，例如在其中患者的膝经历整形外科手术的那些实施例中患者的股 骨和胫骨的定位和取向。随后，在方框728中，计算机600显示在方框722 中确定的关节力值和方框728中的膝关节图像。如此，计算机600可以用于 显示例如患者膝的内侧和外侧髁的弯曲和伸展间隙，且同时显示患者膝的相 关内侧、外侧和/或平均关节力值。通过监视弯曲和伸展间隙以及相关关节 力值，整形外科医生可以确定具体整形手术的合适的间隙或关节力大小。
另外，在一些实施例中，计算机600还被配置成根据在方框726中确 定的患者骨骼取向和位置确定其他解剖结构数据，并且显示此类解剖结构数 据和相关关节力值。例如，在一个实施例中，计算机600可被配置成确定患 者膝的内翻/外翻角，并且显示相关内侧和外侧关节力。另外，计算机600 可被配置成基于内侧和外侧力值来确定加载的髁，且在显示器602上由整形 外科医生识别加载的髁。进一步地，在一些实施例中，计算机600可被配置 成在存储设备624或其他存储设备中存储解剖学数据、关节力值和/或其他 手术数据例如植入物类型大小、患者识别数据和/或彼此结合的类似物。
在一些实施例中，计算机600还被配置成确定和显示弯曲角度和相关 关节力值的图表。为了实现这点，计算机600如图31中所示执行方法 730。方法730包括其中计算机600接收来自传感器模块12的关节力数据的 方框732。再次，关节力数据为传感器模块12的传感器阵列90生成的传感 器信号所指示的患者膝关节力的指示。在方框734中，计算机600基于在方 框732中接收的关节力数据来确定内侧、外侧和/或平衡关节力值。
与方框732中的关节力值确定同时，计算机600确定方框736中患者膝 的弯曲角度。为了实现这点，计算机600确定患者胫骨和股骨的相关定位且 基于这些定位确定在中间限定的弯曲角度。在方框738中，计算机600存储 在方框734中确定的关节力数据和在方框738中确定的弯曲角度数据。该方 法通过方框732、734、736重复收集数据和在期望弯曲范围内的各个或每一 个预定弯曲角度。收集此类数据后，方法730前进至方框740，其中计算机 600会显示关节力值相对于弯曲角度的图表。此图表可以包括内侧和外侧关 节力值或可以包括平均关节力值，具体取决于整形外科医生的参数设置。
现在参见图32-37，如上文所讨论的，在执行整形外科手术期间，传感 器模块12可以用于监视患者关节力的相对内侧-外侧平衡。例如，在图32 中示出关于使用传感器模块12执行完全膝关节成形术的手术方法800。方 法800始于方框802，在其中切除患者的胫骨近端900。通过切除患者的胫 骨900，在胫骨近端上建立切除后的平表面或平台。在一些实施例中，例如 在不使用计算机辅助整形外科(CAOS)系统18的实施例中，可以在方框 804中切除患者股骨远端902。
在方框806中，患者的膝伸展放置。随后，在方框808中，患者的膝 在伸展并且关节力平衡时被牵引。为此，整形外科医生可以在患者膝关节中 放置传感器模块12的胫骨板34。具体地，如图33中所示，将胫骨板34置 于患者股骨近端的被切除平台850上。胫骨板34可以放置在接触患者胫骨 的位置，也可以放置在膜或其他居间构件上。如图33中所示，隔块832可 以用于将患者的膝牵引期望伸展量，其在一些实施例中可通过适配器502的 上固定夹516耦合至传感器模块12。作为另外一种选择，传感器模块12可 以耦合至关节牵引器16，牵引器可插入患者膝关节并进行操作以牵引关节 至期望的量。典型地，患者膝关节在伸展时被牵引建立大致矩形的关节间隙 (即患者胫骨被切除的平台850大致平行于患者股骨被切除的远端)所必需 的量。
建立起大致矩形的关节间隙后，整形外科医生便可平衡内侧和外侧关 节力。为此，整形外科医生可以执行韧带放松或平衡手术来减小患者膝的内 侧或外侧力。执行该操作时，整形外科医生可以监视传感器模块12和/或手 持式显示模块14的显示器50、52，以确定要放松哪一侧以及内侧和外侧力 何时大致相等(例如，中间发光二极管84何时照亮)。当然，基于例如患 者年龄、患者性别、患者关节的软组织损伤程度、患者关节手术前畸形程度 等标准，整形外科医生可以决定可另外选择的关节力平衡(例如，45％-55％ 内侧-外侧关节力平衡)对于具体患者是否可取。另外，在一些实施例，例 如在其中使用计算机辅助整形外科(CAOS)系统18的那些实施例中，可 以在方框810中切除患者股骨远端902。
在整形外科医生已适当平衡伸展的患者关节的内侧-外侧关节力后，在 方框812中将患者的关节弯曲放置。随后，在方框814中，在弯曲时将患者 的膝牵引至关节力的期望平衡。为了实现这点，整形外科医生可再次将传感 器模块12的胫骨板34放置在患者胫骨近端900的被切除平台850上。胫骨 板34可以放置在接触患者胫骨的位置，也可以放置在膜或其他居间构件 上。整形外科医生可以使用例如牵引器16或其他牵引器来牵引患者的膝， 以将患者股骨的每个髁牵引不同的量，直至内侧和外侧关节力大致相等。通 过平衡内侧和外侧关节力，使股骨可以旋转。
在患者的关节已牵引至实现方框814中的期望内侧-外侧关节平衡后， 在方框816中对患者的股骨远端902执行许多另外的切除切口。为了实现这 点，如图34中所示，切割块860可以耦合至关节牵引器16，且用于对患者 的股骨远端902执行前侧股骨切割、后侧股骨切割和/或斜面切割，同时弯 曲牵引患者的关节。在一个具体实施例中，切割模块860的布置方式使得在 患者膝如上文所讨论在弯曲状态下被牵引时股骨前侧和后侧切口大致平行于 胫骨切口。在其他实施例中，切割模块860的布置方式可以使得股骨前侧和 后侧切口的角度对应期望植入物的具体角度。如此，在股骨旋转到期望位置 时执行股骨前侧和后侧切割。还可以在前侧或后侧调节切割模块860的位置 以针对整形植入物设置弯曲间隙。
作为另外一种选择，在一些实施例中，根据例如后髁、Whiteside线和/ 或经股骨上髁轴等解剖结构参照，预定在弯曲时旋转股骨。根据股骨的预定 旋转在患者股骨远端902执行股骨前侧切割、股骨后侧切割和/或斜面切 割。如图35所示，间隔块854可以用于检查或验证此类股骨切割。另外， 外科医生可以使用韧带放松来平衡或限定期望的内侧-外侧关节力。在此类 实施例中，整形外科医生还可以验证在弯曲时执行的韧带放松不会对伸展状 态的关节力平衡造成负面影响。
在患者股骨远端的最终切除完成后，在方框818中验证患者膝关节的 关节力平衡。为了实现这点，整形外科医生可利用上文参照图19-27描述的 胫骨试验系统500。例如，如图36和37中所示，试验垫片504可定位在传 感器模块12上的适配器502之上，并且胫骨表面试验品505可固定到试验 垫片504。试验股骨部件864还可以暂时耦合至患者的股骨远端902。患者 的膝关节随后可以通过如图37中所示的多个弯曲角度移动，同时整形外科 医生监视如通过传感器模块12的显示器50、52或显示模块14的显示器 302所示的相关关节力平衡，以验证在患者关节弯曲自始至终维持期望关节 力平衡。应当理解试验垫片504可以固定试验取向或活动试验取向布置在传 感器模块12的胫骨板34上，如上文就图23-25而言描述的。在其他实施例 中，固定或活动胫骨轴承试验品506可以与适配器502和传感器模块12一 起使用。
上文结合对关节力的测量、确定和显示描述了系统10。此类关节力大 致对应患者关节对限定区域的关节压力。如此，应当理解，在其他实施例 中，传感器模块12、手持式显示模块14和计算机辅助外科系统18可被配 置成测量、确定和显示除患者关节力之外或患者关节力的替代的患者相对关 节压力。例如，在一个实施例中，可以根据传感器阵列90的压力传感器的 每个传感器或传感器元件100的已知区域确定患者关节的压力。
尽管在附图和上述具体实施方式中对本发明进行了详细的图示和描 述，但此类图示和描述应视为示例性的，而不是限制性的，应当理解的是， 仅示出和描述了示例性的实施例，并且本发明实质范围内的所有变更和修改 形式都应受到保护。
本文所述设备、系统和方法的多个特征使本发明具有多个优点。应当 注意的是，本发明的设备、系统和方法的替代实施例可不包括所有所述特 征，但仍然可具有这些特征的至少某些优点的有益效果。本领域的普通技术 人员可轻松设计出其自己的设备、系统和方法的实施方式，这些设备、系统 和方法可整合本发明特征中的一项或多项，并且落入由所附权利要求限定的 本发明的实质和范围内。