CN101426453A - 假体装置和用于植入假体装置的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种假体装置(5)包括被配置成布置在关节中的一个或多个部件(10，20，30，40，50)。所述部件包括被配置成提供关于所述部件的信息的至少一个特征(205，210，215，220，225，230，235)。所述信息可以用于确定或产生部件和关节和/或其他部件之间的关系。该关系可以用于评价和/或修改假体装置的期望性能和帮助确定一个或多个部件和患者的解剖结构之间的最佳关系。

Description

假体装置和用于植入假体装置的系统和方法
技术领域
[0001]本发明涉及矫形关节置换，尤其涉及用于矫形关节置换中的假体装置和用于植入所述假体装置的系统和方法。
背景技术
[0002]如图1中所示，传统全膝关节成形(TKA)系统典型地包括植入股骨的远端并且置换股骨的支承表面的股骨部件500，植入胫骨的近端并且置换胫骨的支承表面的胫骨部件502，和置换髌骨的下表面的髌骨部件(未显示)。胫骨部件502典型地包括固定到骨的胫骨基板(或托板)502a和布置在胫骨基板502a上并且形成胫骨部件502的支承表面的胫骨插入件502b。在操作中，当膝关节移动通过活动范围时股骨部件500的支承表面铰接在胫骨部件502的支承表面上。
[0003]传统TKA系统的一个缺点是它们限制了通过MIS切口执行手术的能力。例如，股骨部件500和胫骨部件502太大以致于不能穿过微创手术(MIS)切口，微创手术切口显著小于在传统手术方法中使用的切口。另一缺点是股骨部件500和胫骨部件502具有固定的几何形状并且在有限的尺寸范围内可用。结果，外科医生也许不能实现每个患者的最佳适配并且被迫去除健康的以及病变的骨以适应植入物。因此，传统TKA系统缺少允许外科医生选择植入物部件的灵活性，所述植入物部件被定制以适应患者的独特解剖结构和/或疾病状态。
[0004]为了努力克服这些缺点，开发出了包括单独插入和组装在手术部位内的多个部件的模块化膝假体。在2005年12月30日申请的美国专利申请No.11/312,741中描述了模块化系统的一个例子，该申请全文被引用于此作为参考。计算机辅助设计可以用于制造各种部件，某些部件用于基于患者的特殊情况和特性(例如解剖结构和/或疾病状态)提供更用户化的适配。这样的模块化系统向外科医生提供的灵活性增加并且可以导致改善的适配。然而，由于这样的系统通常需要高插入精度以正确地相对于彼此放置部件，因此它们遇到了难题。例如，鉴于传统TKA系统的股骨部件500包括具有固定几何形状的固体部分(如图1中所示)，模块化系统可以由均被单独植入关节中的单个模块化部件构成。因此，取决于外科医生相对于彼此放置独立模块化部件，模块化系统的几何形状是可变的。为了保证在所有模块化部件之间建立正确的几何关系(例如距离、取向、对准等)，每个模块化部件必须以高精度被插入(或定位)在关节中。获得必需的精度需要相当高的外科技能以及专业化的仪器和技术。由于外科医生具有不同的技能水平和经验，患者之间的手术结果是不可以充分预测的和/或可重复的。结果，在患者之间模块化植入物性能和寿命会不同。
[0005]传统和模块化膝植入物的另一缺点是难以以无创方式随着时间监视植入物磨损和相对位置。例如，尽管安装好的植入物可以使用X射线或其他成像技术进行成像，这样的图像并不提供足够的清晰度和/或细节以允许精确地跟踪植入物磨损和相对位置。结果，外科医生常常不能精确地预测何时植入物将需要被置换或者以无创方式确定关节中的软组织的状况。
[0006]考虑到前述问题，需要这样的技术和植入物，其允许改进的插入精度和植入物部件的相对放置以及植入物磨损和相对位置的无创监视。
发明内容
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种假体装置。所述假体装置包括被配置成布置在关节中的部件。所述部件包括被配置成提供关于所述部件的信息的至少一个特征。
[0008]根据本发明的另一方面，提供了一种用于形成假体装置的部件的集合。所述部件的集合包括被配置成布置在关节中的第一部件和被配置成布置在所述关节中的第二部件。第一部件包括被配置成传送关于第一部件的信息的第一特征，并且第二部件包括被配置成传送关于第二部件的信息的第二特征。
[0009]根据本发明的又一方面，提供了一种外科方法。所述外科方法包括以下步骤：获取关于布置在关节中的第一植入物的信息；获取关于布置在所述关节中的第二植入物的信息；和至少部分基于获取的关于第一植入物的信息和获取的关于第二植入物的信息确定第一植入物和第二植入物之间的关系。
[0010]根据本发明的又一方面，提供了一种外科方法。所述外科方法包括以下步骤：获取关于布置在关节中的第一植入物的信息和至少部分基于获取的关于第一植入物的信息和第一植入物和第二植入物之间的所需关系计划第二植入物在所述关节中的放置。
[0011]根据本发明的又一方面，提供了一种用于植入假体装置的系统。所述系统包括被配置成布置在关节中的第一部件和被配置成布置在所述关节中的第二部件。第一部件包括第一特征，并且第二部件包括第二特征。所述系统也包括计算机，所述计算机被编程以至少部分基于第一特征和第二特征确定第一部件和第二部件之间的关系。
[0012]根据本发明的又一方面，提供了一种用于植入假体装置的系统。所述系统包括被配置成布置在关节中具有第一特征的第一部件。另外，所述系统包括被配置成布置在关节中包括第二特征的第二部件。所述系统还包括计算机，所述计算机被编程以至少部分基于第一特征和第二特征产生第一部件和第二部件之间的至少一个关系。所述计算机还被编程以基于至少一个条件评价所述关系。
[0013]根据本发明的又一方面，提供了一种用于植入假体装置的系统。所述系统包括被配置成布置在关节中的多个部件。每个部件包括提供信息的至少一个特征。所述系统也包括计算机，所述计算机被编程以至少部分基于所述多个部件的特征产生所述多个部件之间的至少一个关系，和基于至少一个条件评价所述关系。
[0014]根据本发明的又一方面，提供了一种外科方法。所述外科方法包括以下步骤：获取被配置成布置在关节中的第一部件的第一特征，获取被配置成布置在所述关节中的第二部件的第二特征，确定第一特征和第二特征之间的关系；和基于至少一个条件评价所述关系。
[0015]根据本发明的又一方面，提供了一种外科方法。所述外科方法包括以下步骤：获取关节的第一部件的第一特征，获取关节的第二部件的第二特征，基于一种关系使第一特征和第二特征相关，和基于性能特性修改所述关系。
[0016]根据本发明的又一方面，提供了一种外科方法。所述外科方法包括以下步骤：获取被配置成布置在关节中的多个部件的特征，产生所述多个部件的特征之间的关系，和基于至少一个条件评价所述关系。
附图说明
[0017]包含在该说明书中并且构成该说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例并且与描述一起解释了本发明的原理。
[0018]图1是传统全膝关节成形系统的透视图。
[0019]图2是根据本发明的假体装置的一个实施例的透视图。
[0020]图3是植入患者的股骨和胫骨上的图2的假体装置的透视图。
[0021]图4是根据本发明的器械的一个实施例的透视图。
[0022]图5是根据本发明的接口的一个实施例的平面图。
[0023]图6是根据本发明的器械的一个实施例的透视图。
[0024]图7是根据本发明的接口的一个实施例的横截面图。
[0025]图8是根据本发明的假体装置的一个实施例和患者的解剖结构的透视图。
[0026]图9(a)-9(c)是根据本发明的假体装置的一个实施例的透视图和患者的股骨的平面图。
[0027]图10(a)-10(d)是根据本发明的假体装置的一个实施例的透视和平面图。
[0028]图11(a)-11(b)是根据本发明的假体装置的一个实施例的透视图。
[0029]图12(a)-12(c)是患者的骨的平面图。
[0030]图13(a)-13(b)是根据本发明植入患者的骨中的假体装置的一个实施例的平面图。
[0031]图14是根据本发明的两个假体装置部件的一个实施例的平面图。
[0032]图15是根据本发明的两个假体装置部件的一个实施例的平面图。
[0033]图16是根据本发明的假体装置模拟的一个实施例的透视图。
[0034]图17是根据本发明的两个假体装置部件的一个实施例的透视图。
具体实施方式
[0035]在图中示出了本发明的当前优选实施例。在所有图中尽量使用相同或相似参考数字来指示相同或相似部分。
[0036]图2显示了根据本发明的假体装置5的一个实施例。在该实施例中，假体装置5是模块化全膝植入物。然而，假体装置5并不限于膝植入物。假体装置5可以是任何矫形关节植入物，例如全膝植入物；单髁膝植入物；模块化膝植入物；包括髋、肩、肘、腕、踝和脊骨的其他关节的植入物；和/或任何其他矫形和/或肌肉骨骼植入物，包括常规材料的植入物和更外源性植入物，例如矫形生物制品、药物输送植入物和细胞输送植入物。备选地假体装置可以是植入物的试验品。在一个实施例中，植入物是如2005年12月30日申请的美国专利申请No.11/312,741中所述的模块化膝植入物，该申请全文被引用于此作为参考。
[0037]图2的假体装置5包括由模块化部件的集合形成的股骨部分和胫骨部分。股骨部分包括第一部件10，第二部件20，和第三部件30。胫骨部分包括第四部件40和第五部件50。假体装置5的每个部件优选地包括被配置成提供关于该部件的信息的至少一个特征。
[0038]如图3中所示，假体装置5的股骨部分的第一部件10是被配置成布置在膝关节的股骨F的内髁或外髁上的股骨部分。第三部件30被配置成布置在股骨F的相对髁骨上并且可以与第一部件10类似或不同。在该实施例中，第三部件基本类似于第一部件10。第二部件20是被配置成在第一和第三部件10和30之间布置在股骨F的PF关节上的髌骨-股骨(PF)部件。
[0039]假体装置5的胫骨部分包括第四和第五部件40和50。如图3中所示，第四部件40是被配置成布置在膝关节的胫骨T的内侧或外侧胫骨坪上的胫骨部件。第四部件40包括固定到胫骨T的基板(或托板)40a和布置在基板40a上的插入件40b。第五部件50被配置成布置在胫骨T的相对骨坪上并且可以与第四部件40类似或不同。在该实施例中，第五部件50类似于第四部件40并且包括固定到胫骨T的基板50a和布置在基板50a上的插入件50b。假体装置5也可以包括髌骨部件(未显示)。
[0040]假体装置5的部件可以由适合用于矫形植入物的任何材料或材料的组合制造。合适的材料例如包括生物相容金属(例如钴铬合金，钛合金，或不锈钢)；陶瓷(例如氧化铝或氧化锆基陶瓷)；高性能聚合物(例如超高分子量聚乙烯)；和/或如美国专利申请No.10/914,615，美国专利申请No.11/140,775，和/或国际申请No.PCT/US2005/028234(国际公开号WO2006/020619)中所述的聚合物复合物，上述每个文献全文被引用于此作为参考。假体装置5可以使用任何已知的固定方法例如机械硬件(例如螺钉)或粘结剂附着到股骨F和胫骨T。固定也可以通过骨向内生长完成。为了促进骨向内生长，假体装置5可以涂有羟磷灰石(HA)，具有多孔纹理(例如珠缘等)，包括由多孔金属(例如当前由Zimmer公司生产的TRABECULAR METALTM)制造的一个或多个表面，和/或包括具有蜂窝工程结构(例如当前由Tecomet生产的TRABECULITETM)的一个或多个表面。
[0041]假体装置5的各部件优选地均包括被配置成提供关于该部件的信息的至少一个特征。为了解释，在图3中显示了一个优选实施例。在该实施例中，第一部件10包括第一特征70a，第二部件20包括第二特征70b，第三部件30包括第三特征70c，第四部件40包括第四特征70d，并且第五部件50包括第五特征70e。
[0042]由所述特征提供的信息例如可以包括位置、取向、尺寸、身份(例如部分编号)和/或关于部件的任何其他有用信息。例如，在操作中，所述特征可以充当部件的参考点或数据(例如形状、弯曲性、点、轴线等)。因此，所述特征(与检测装置和计算装置组合)可以用作计算和确定部件的位置和/或取向的基础。
[0043]所述特征可以以任何已知方式与部件集成。例如，所述特征可以嵌入部件中，固定到部件(例如使用粘合剂)，形成于部件的表面上(例如通过蚀刻、切割、标记等)，和/或与部件形成为一体。所述特征可以采用各种各样的形式，下面描述了其中的一些形式。
[0044]所述特征可以被配置成可由检测装置(或检测系统)使用任何合适的检测方法进行检测(或读取)。例如，所述特征可以使用公知的光学、电磁、无线电和/或声学方法进行检测。作为进一步的例子，所述特征可以使用激光扫描器或红外照相机进行检测。作为另外的附加例子，所述特征可以使用可跟踪探头或器械与带有关节编码器的机械臂或红外照相机组合进行检测。在一个优选实施例中，在假体装置5被植入患者中并且关节愈合之后检测装置可以读取所述特征。因此，对于这样的实施例，不需要切口来读取特征并且可以以无创方式从所述特征获得信息。例如，在随访期间，外科医生可以获得关于最近植入假体装置的信息并且确定假体装置的模块化部件的位置和/或取向是否是可接受的。
[0045]现在将描述一些特定特征和检测装置。本发明并不希望被限制于所述的特定特征，也不希望被限制在所述特征和检测装置的组合。
[0046]所述特征例如可以包括光学特征，例如光学蚀刻(例如激光蚀刻)、光学标记(例如条形码、棋盘图案或网格或点阵)和/或可以形成于或布置在部件的表面上的标记物(例如无源红外标记物)。这样的特征例如可以用包括激光扫描器或红外照相机的检测装置进行检测。
[0047]作为另一例子，所述特征可以包括布置在部件的表面上的图案。所述图案例如可以包括纹理、凹槽、蚀刻等。这样的特征例如可以用检测装置进行检测，所述检测装置包括可以在所述图案上滑动的可跟踪探头和可以检测探头的红外照相机。
[0048]作为另一例子，所述特征可以包括界标或表面特征。所述界标或表面特征可以是部件的一体化或固有部分，所述部分可被充分地限定和识别以充当可识别标记物(例如关节表面，解剖结构的轮廓，形状，颜色等)。
[0049]作为另一例子，所述特征可以是部件上的接口，所述接口被配置成与器械相互作用。例如，所述接口可以接收器械的至少一部分。检测装置可以确定与接口接合的器械的姿态，并且计算装置可以基于器械的姿态确定特征在部件上的位置。计算装置可以通过确定多个特征的位置和知道所述特征和部件之间的几何关系确定部件的位置和取向。
[0050]所述器械例如可以是如图4中所示和在2006年2月21日申请的、发明名称为“触觉导向系统和方法”的美国专利申请No.11/357,197中所述的具有探头150和器械跟踪器S5的器械49，上述申请全文被引用于此作为参考。器械跟踪器S5可以包括标记物(例如反射球面)的阵列，所述阵列可由检测装置(例如包括红外照相机)检测并且具有独特的几何布置和与探头150的已知几何关系。已知几何关系例如可以是标记物的阵列和探头150的端点和轴线之间的预定几何关系。已知跟踪器S5的位置和取向(即姿态)和跟踪器S5和探头150之间的几何关系，计算装置可以计算或确定探头150的姿态。在一个实施例中，所述器械包括布置在如美国专利Nos.6,033,415和/或6,322,567中所述的机械跟踪臂上的探头，上述每个专利全文被引用于此作为参考。在另一实施例中，所述器械包括如图6中所示和在2006年2月21日申请的、发明名称为“触觉导向系统和方法”的美国专利申请No.11/357,197中所述的触觉装置300，所述触觉装置具有带工具350的机器人臂330。机器人臂330包括关节编码器以允许计算装置确定工具350的姿态。
[0051]所述接口可以被配置成接收所述器械的至少一部分。例如，如图5中所示，所述接口可以包括布置在部件的表面上的一个或多个缺口80，用户可以将所述器械的尖端插入所述缺口中。检测装置然后可以获取器械的姿态数据，并且计算装置可以通过确定器械的尖端的位置确定缺口的位置。确定三个缺口的位置允许计算装置限定一个平面，所述平面限定所述特征的位置和取向。已知所述特征的位置和取向以及所述特征和部件之间的几何关系，允许计算装置确定部件的位置和取向。以这样的方式，所述特征被配置成提供关于部件的信息。作为缺口的备选或附加，所述接口可以包括一个或多个表面(例如平坦的或有轮廓的)，类似形状的探头(例如具有平坦的或有轮廓的尖端的探头)或可跟踪机械夹具可以布置在所述表面上。
[0052]在一个实施例中，所述接口包括腔82(图7中所示)，器械的尖端可以插入所述腔中。腔82例如可以是圆柱形腔。当器械被插入腔中时，所述特征的轴线可以被确定。如果防止器械在腔中旋转，则建立第三约束使得计算装置可以计算所述特征的位置和取向，最终计算部件的位置和取向。可以以任何已知方式防止器械旋转。例如，腔82的至少一部分可以具有一种形状(例如三角形、矩形等)，所述形状与器械轴的至少一部分的形状键合使得当器械被插入腔中时被锁定就位。
[0053]作为又一例子，所述特征可以是发出提供信息的一个或多个信号的结构。所述特征例如可以发出具有相对于部件的已知取向的定向信号。这样的定向信号允许确定部件的位置和/或取向。可以用于提供这样的定向信号的结构例如包括定位在植入物的边缘上的发射器。可以用于检测定向信号的检测装置例如包括能够进行三角测量和识别位置的接收器。作为另一例子，信号发射结构可以包括至少一个传感器。所述传感器例如可以是智能标签，例如无源射频识别(RFID)标签。RFID标签固定到部件的表面和/或嵌入部件中并且可由发出无线电波的RFID读出器检测。当用户用RFID读出器扫描部件时，无线电波为RFID标签供能，然后所述标签与RFID读出器通信。例如，RFID读出器可以由间隔已知距离的两个读出器组成。部件可以具有在已知相对位置嵌入该部件中的三个或四个RFID标签。读出器发出信号以激励部件标签并且读出器测量信号返回花费的时间。然后每个读出器能够计算部件标签的位置。部件中的所有标签在一转眼的时间内顺序地重复该过程。一旦知道所有标签在该部件中的位置，就知道了植入物的姿态。使用信号发射结构的一个优点在于即使假体装置5不可见或被暴露(即，当假体装置5覆盖有组织例如肌肉和皮肤时)，检测装置也可以从所述结构获得信息。结果，在部件被植入并且患者的关节愈合之后信号发射结构可以提供关于部件的信息。因此，可以在部件的寿命期间的任何时候以无创方式监视部件。
[0054]作为又一例子，所述特征可以包括嵌入部件中的一个或多个压电换能器。然后压电测量系统可以用于测量响应部件的偏转生成的压电电压。在关节具有胫骨和股骨部件的情况下，由于正常关节工作期间由股骨部件施加的力使得在胫骨部件中存在特殊应力和偏转图型。该偏转图型将对应于由于股骨部件施加的力所导致的压电换能器的运动生成的电压图型。对于新的胫骨部件，该电压图型的特征为“无磨损”电压图型并且可以被预测和/或通过实验测量。随着时间，当胫骨部件经历磨损时，胫骨部件的偏转图型将变化。该磨损例如可以表现为胫骨部件的厚度和/或材料性质的减小。当偏转图型变化时，由压电换能器生成的相应电压图型将变化。电压图型随着时间的差异可以被检测和用于量化胫骨部件的磨损。
[0055]通过所述特征和检测装置从部件传递信息的能力提供了广泛的能力。例如，如果所述特征将关于所述特征的位置和/或取向的信息提供给检测装置，则计算装置可以基于该信息以及所述特征和部件之间的已知几何关系计算或确定部件的位置和/或取向。
[0056]确定部件的位置的能力使得有可能确定所述部件相对于另一部件和/或相对于多个其他部件的定位。在所述部件例如是被配置成布置或植入关节中的假体装置的所有部分的情况下，本发明可以提供相对于彼此定位那些部件的改进的能力。在所述部件中的至少一个是布置在关节中的患者的骨(例如股骨、胫骨或髌骨)的情况下，本发明可以提供相对于骨部件定位假体装置的部件的提高能力。在这样的情况下，骨部件上的特征例如可以是它的形状、轮廓、对应点(一个或多个)和/或来自骨模型的虚拟特征。
[0057]可以以各种方式实现定位。例如，当两个或多个部件均包括一个特征时，计算装置可以计算或确定部件相对于彼此的预期位置和取向(一个或多个几何关系)。在外科操作期间，计算装置(与检测装置组合)可以确定部件的实际几何关系(一个或多个)，然后比较部件的实际关系(一个或多个)与预期几何关系(一个或多个)。如果实际关系偏离预期关系，在外科操作期间可以重定位或调节一个或多个部件以获得预期关系。
[0058]计算装置(或计算机)可以是任何合适的计算机，例如计算机辅助手术(CAS)或手术导航系统。在一个优选实施例中，计算装置是如2006年2月21日申请的、发明名称为“触觉导向系统和方法”的美国专利申请No.11/357,197中所述的触觉导向系统，上述申请全文被引用于此作为参考。
[0059]计算装置可以以各种方式确定或产生预期几何关系。例如，计算装置可以执行有限元分析(FEA)以提供部件(两个、三个或以上)之间的关系的性能反馈。例如FEA可以用于计算部件上的预测应力。基于FEA的结果，计算装置可以用于修改部件之间的关系直到预定应力落在可接受的水平内(即，预期几何关系)。作为确定预期几何关系的另一方式，计算装置可以参考现有配置的数据库以产生多个部件之间的关系。预期关系例如也可以基于图像数据集，无图像数据集，方程式，公差，几何模型，表示患者的解剖结构的数据(例如术前CT图像数据，超声数据)，与解剖结构相联系(或配准)的虚拟(或触觉)对象，关于解剖结构的参数(例如相对于解剖结构的一部分限定的深度)；和/或类似物。
[0060]根据一个实施例，一种用于植入假体装置5的系统包括具有第一特征70a的第一部件10和具有第二特征70b的第二部件20(如图3中所示)。计算装置(或计算机)可以被编程以至少部分基于第一特征70a和第二特征70b确定第一部件10和第二部件20之间的预期几何关系。
[0061]在操作中，计算装置(例如CAS系统)被配置成在外科操作期间和/或植入部件(例如，如上所述)之后确定假体装置5的一个或多个部件相对于参考坐标框架的姿态(即，位置和取向)。然后部件的参考坐标框架可以被配准到(映射到或关联到)感兴趣的参考坐标框架以实现坐标框架之间的空间对准或对应(例如使用公知的坐标转换方法)。感兴趣的参考坐标框架可以是任何合适的坐标系，例如由在CAS系统上运行的进程正在使用的坐标系，患者的解剖结构的坐标系，和/或类似物。例如，部件姿态数据可以被配准到解剖结构的图形(或图像)，表示解剖结构和部件之间的预期几何关系的几何模型，和/或表示部件之间的预期几何关系的几何模型。使用配准数据，系统例如可以确定(a)解剖结构的图像和假体装置5的部件之间的空间关系和(b)假体装置5的各部件之间的相对空间关系。使用该信息，外科医生然后可以调节一个或多个部件以获得预期关系。
[0062]预期几何关系可以在外科操作之前或期间被确定，并且第一部件10和第二部件20可以在外科操作期间相对于彼此被操纵直到获得预期几何关系。
[0063]例如，在准备骨表面之前，外科医生可以确定在哪里放置多个部件的每一个和那些放置的后果。作为特定例子，第一部件可以是内侧股骨单髁并且第二部件可以是髌骨-股骨部件。两个部件之间的预期关系可以是靠近过渡区的它们的关节表面是切向的。这将保证髌骨将从一个部件过渡到另一个部件而不会有应力或力的显著增加。计算机将基于该放置预测性能，向外科医生提供反馈使得他/她可以进行适当的调节。
[0064]作为另一例子，在矫形手术期间，外科医生可以配准关节中的现有部件(例如具有第一特征70a的第一部件10或患者的骨)。现有部件例如可以是胫骨植入物，新安装的部件，或来自前一手术的现有植入物。基于该配准(其包括来自第一特征70a的关于现有部件的位置和取向的信息)，外科医生可以准备骨以接收新部件(例如具有第二特征70b的第二部件20)，使得当新部件被安装时，新的和现有的部件具有预定的预期几何关系。外科医生也可以通过配准现有的和新安装的部件检验安装以确定获得了预期关系。因此，外科医生具有在关节中构建植入物、使得植入物部件具有被设计成保持植入物寿命和自然的患者生物力学的相对位置的能力。该能力在假体装置5的初始植入期间和在修正手术期间都是有利的。例如，在修正手术期间，不同于替换整个现有假体装置5，外科医生可以留下在原位保持良好形状的现有部件并且必要时加入新部件以替换磨损部件和/或表面修整新近病变的区域。
[0065]在操作中，根据本发明的一个实施例的一种外科方法包括以下步骤。在步骤S1中，获取关于布置在关节中的第一植入物(例如第一部件10)的信息。在步骤S2中，获取关于布置在所述关节中的第二植入物(例如第二部件20)的信息。如上所述，例如可以通过用可跟踪器械接触植入物的至少一部分和/或用检测装置扫描植入物的至少一部分获取信息。在步骤S3中，基于获取的关于第一和第二植入物的信息确定第一植入物和第二植入物之间的关系。在步骤S4中，确定的关系与预期关系比较。在步骤S5中，如果确定的关系偏离预期关系，调节一个或两个植入物以获得预期关系。获取的关于第一和第二植入物的信息也可以用于确定第一和第二植入物的磨损率。附加步骤例如包括当获取关于第一植入物的信息和关于第二植入物的信息时向所述关节施加力和至少部分基于获取的关于第一和第二植入物的信息确定所述关节中的软组织的状况。
[0066]根据另一实施例，根据本发明的一种外科方法包括以下步骤。在步骤S101中，获取关于布置在关节中的第一植入物(例如第一部件10)的信息。在步骤S102中，至少部分基于获取的关于第一植入物的信息以及第一植入物和第二植入物之间的预期关系计划第二植入物(例如第二部件20)在所述关节中的放置。在步骤S103中，将第二植入物定位在所述关节中。在步骤S104中，当第二植入物被定位在所述关节中时获取关于第二植入物的信息。在步骤S105中，基于获取的关于第一植入物的信息和获取的关于第二植入物的信息确定第一植入物和第二植入物之间的关系。在步骤S106中，确定的关系与预期关系比较。在步骤S106中，调节第一植入物和/或第二植入物以获得预期关系。
[0067]根据一个实施例，可以包括假体装置5和/或患者的解剖结构(即，植入关节)的相对位置的两个或以上部件的相对位置可以通过获得两个或以上部件的特征进行确定。所述特征例如可以是线、长度、弧形中心、半径、平面、解剖学位置、软组织插入/附着点、虚拟特征或对应点240中的一个。如图8中所示，虚拟特征(通过计算机生成模型可见)可以是不必物理地位于实际部件上的点250，线210，缺口215，轴线220，曲线225，平面230或表面235，但是例如可以用于构造部件。图8也示出了患者的解剖结构的对应点240的使用。患者的解剖结构的对应点240是独特的点，所述点是在不同患者的骨之间相同的相对点，与骨形状或尺寸无关。例如，假设股骨的外侧皮质的最前面被确定为对应点。然后，该位置将对应于另一股骨上的相同位置，与股骨形状或尺寸无关。
[0068]可以使用几种获取方法获取假体装置5和/或患者的解剖结构的特征。例如，成像技术可以用于获取所述特征的图像数据集，或者计算装置可以获取所述特征的无图像数据集。激光探查、超声探查、物理器械探查、RFID检测、CAD建模和或其他传感器技术也可以用于获取假体装置5和/或患者的解剖结构的特征。一旦所述特征被获取，然后计算装置可以确定和修改被识别特征之间的关系。
[0069]例如，图9(a)是所述特征，即，通过CT扫描获取的股骨F的对应点240的图示。图9(b)是所述特征，即，用CAD建模获取方法获取的内侧单髁或PFJ模块化部件的点205的视觉表示。图9(c)是获取图9(b)中所示的模块化部件和图9(a)中所示的股骨F的特征之间的关系的计算装置的视觉表示。在图9(c)中被确定的关系是植入物特征和股骨F对应点之间的最小距离。在该实施例中，由计算装置确定的预测性能是植入物和股骨F的解剖学适配。在一个实施例中，计算装置使用最小二乘法确定植入物和股骨F之间的最佳解剖学适配。基于解剖学适配值，外科医生然后可以修改模块化部件的尺寸和取向以获得预期解剖学适配。
[0070]将接收植入物的患者的解剖学结构可以具有几个虚拟特征200。例如，在骨B的内侧或外侧关节表面上的最远、最前或最后位置可以由计算装置存储为虚拟特征200。这些虚拟特征200例如被显示成图12(c)中的点1-6。另外，滑车槽的前侧沟或远侧沟(图12(c)中的点7和8)和最显著的内侧和外侧位置(上髁)(图12(c)中的点9和10)可以是虚拟特征200。关节的其他虚拟特征200可以包括但不限于股骨F或胫骨T的机械轴，Leo(Whiteside)线或AP(前-后)轴线，股骨F的上髁轴线，滑车槽的沟路径，关节表面的高点路径和在整个活动范围内的胫骨和股骨之间的接触点在股骨上的跟踪线。
[0071]另外，部件和患者的解剖结构有许多其他特征可以被获取和修改。例如，假设股骨单髁植入物具有关节表面的特征并且髌骨-股骨植入物具有关节表面的特征，计算装置可以被配置成确定植入物的关节表面的切线并且基于从股骨单髁植入物过渡到髌骨-股骨植入物期间的髌骨应力修改所述切线。备选地，假设股骨单髁植入物具有在关节表面上的一组点的特征并且股骨具有对应的一组点的特征，计算装置可以被配置成确定股骨单髁植入物的关节表面上的该组点和股骨上的对应点之间的最小距离并且基于股骨单髁植入物和股骨之间的解剖学适配修改所述最小距离。进一步地，假设胫骨试验品带有的特征是该试验品的最前点并且股骨单髁试验品具有设定点的特征，计算装置可以被配置成确定股骨单髁试验品沿着设定点的取向并且基于预测磨损(从胫骨试验品的姿态相对于股骨单髁试验品的姿态的查找表确定)修改部件的姿态。
[0072]一旦预期假体装置5和患者的解剖结构的虚拟特征被获取，根据另一实施例，计算装置被编程以建立或产生虚拟特征200之间的关系。该关系可以是部件与部件的关系或部件与关节的关系。例如，如图13(a)中所示，计算装置通过最小二乘法将被建模骨B的骨j形弧线配合到假体装置5的部件的扫掠弧线。备选地，如图14-15中所示，计算装置可以定位股骨单髁和髌骨-股骨部件使得它们彼此相切。也可以通过使假体装置5和骨B模型的弧线中心重合或者通过选择半径最接近地匹配骨的半径的假体装置5的部件而建立关系。
[0073]可以由计算装置建立的其他关系包括与股骨的机械轴平行地定位股骨单髁桩栓的轴线，与股骨的机械轴平行地定位股骨单髁翼片的中心平面，定位植入物部件的关节表面使得它与骨的关节表面相切，定位植入物的关节表面使得它从骨的关节表面偏移，对准髌骨-股骨关节部件沟路径与髌骨中心跟踪线，对准股骨单髁低点路径(导向曲线路径)与胫骨接触点跟踪线和调节股骨单髁前尖端和髌骨-股骨铰接表面的终端之间的距离。
[0074]根据一个实施例，计算装置(或计算机)被编程以确定均具有一个特征的假体装置5的两个或以上部件之间的关系，并且进一步被编程以基于所述关系提供部件的性能和/或预测性能的反馈。如果性能或预测性能值偏离预期值，可以修改部件之间的关系以获得预期性能和/或预测性能。进一步地，计算装置被编程以确定假体装置5和患者的解剖结构之间的关系，并且基于假体装置5和患者的解剖结构之间的关系提供假体装置5的性能和/或预测性能的反馈。如果性能或预测性能值偏离预期值，可以修改假体装置5和患者的解剖结构之间的关系以获得预期性能和/或预测性能。
[0075]性能或预测性能可以与能够表征假体装置5的工作能力的许多条件有关。例如，性能或预测性能可以与假体装置5的磨损、应力、运动学、动力学、活动范围(ROM)、固定强度、韧带平衡、解剖学适配、固定剪切力和寿命有关。其他预测性能值包括但不限于聚乙烯磨损(mm3每百万次循环)，活动范围内的胫股骨和髌股骨运动学(例如最大屈曲，内/外胫骨或股骨旋转，髌骨屈曲和倾斜，股骨反转)，四头肌力(即，膝效率的指示)，活动范围期间的韧带力。运动学与身体的活动有关。例如，运动学与AP平移、反转、内和外旋转、屈曲、髌骨倾斜、髌骨旋转等有关。动力学与作用在身体上的力和/或力矩，例如压缩力、剪切力、扭矩、前/后(AP)力、内侧/外侧(ML)力和屈曲力矩有关。
[0076]根据一个实施例，计算装置(或计算机，例如使用SolidWorks，Unigraphic，Pro/E或类似程序的计算机辅助设计(CAD)系统)被编程以生成将被植入患者中的假体装置5的虚拟3D模型。图10(a)-10(d)示出了骨的冠状关节横截面附近的待植入假体装置5的CAD模型。计算装置通过获取表示通过导向曲线路径的骨的冠状关节横截面的轮廓构造CAD模型。所述轮廓也可以围绕预定弧线中心、轴线或轴线系旋转并且被获取以用于建模目的。用于对植入物建模的导向曲线可以是平面的，但是优选地是三维的以便获取骨的复杂形状。构造几何形状，即，轮廓、导向曲线、弧线中心及轴线由计算装置存储为虚拟特征200。如上所述，虚拟特征200可以是能够产生和存储在CAD模型中的任何特征，点、线、弧线、半径、平面等。另外，如图10(a)-10(c)中所示，假体装置5可以具有几个其他虚拟特征。例如，导向曲线在前面(前尖端)或在后面(最大屈曲)离开股骨单髁CAD模型的点可以被用作虚拟特征。另外，翼片的中心平面，任何平坦特征的平面，桩栓(一个或多个)的轴线，胫骨的最远或最后点或内侧低点可以用作虚拟特征200。
[0077]如上所述，这些虚拟特征将由计算装置用于确定部件与部件和部件与关节的关系以及预测性能特性。为了获取被存储CAD部件模型的虚拟特征，计算装置使部件的虚拟构造几何形状暂时可见。图10(a)-10(c)显示了假体装置5和装置的虚拟特征。图10(d)显示了不带有它的识别的虚拟特征的假体装置5。以上述方式产生的髌骨-股骨关节1100的CAD模型在图11(a)和11(b)中被显示。
[0078]根据另一实施例，并且如图12(a)-12(c)中所示，计算装置被编程以生成患者的解剖结构，即，将用假体装置5植入的关节或骨B的模型。计算装置可以被编程以表征骨或软组织的形状，例如计算理想矢状曲线几何形状和各自的半径和弧线中心。例如，图12(a)-12(b)中的骨B具有22mm的后弧半径，44mm的远侧弧半径和在这2个半径之间的27度的角过渡。这些典型几何特征可以由计算装置存储为虚拟特征200。为了获得患者的几何结构的虚拟特征200，根据一个实施例，患者的解剖结构的CT扫描可以被装载到计算装置中。计算装置被配置成执行从CT扫描获取虚拟特征200的解剖结构表征软件。根据另一实施例例如可以通过跟踪整个活动范围内在股骨F上的胫骨T和股骨F之间的接触点或者通过跟踪整个活动范围内在股骨F上的髌骨的轨迹获得患者的解剖结构的虚拟特征。如上所述，这些虚拟特征将由计算装置用于确定部件与关节的关系以及预测的性能特性。
[0079]根据一个实施例，计算装置被编程以确定用于植入假体装置5的建模系统的预测性能。如上所述，假体装置5的解剖学适配是预测性能的例子。通常，计算装置被编程以使用获取的虚拟特征200对假体装置系统(例如膝植入物)进行各种计算模拟以获得系统的预测性能。
[0080]可以以几种不同方式表示预测性能。例如，预测性能可以是表示部件与关节适配有多好(解剖学适配)的数值。给出图13(a)-13(b)，计算装置例如可以通过比较部件的半径与骨的半径确定解剖学适配。备选地，计算装置可以使用图13(a)-13(b)中所示的部件/骨系统的最小平方值确定解剖学适配的值(预测性能)。
[0081]通常，计算机将在理想姿态下将假体装置5虚拟地植入骨B或关节上(例如，当股骨植入物部件的所有关节表面为切向时)。基于该理想姿态，计算装置获得基线信息(通过执行功能活动模拟，例如深度膝弯曲，或通过从先前执行的特殊姿态的模拟的查找表获得信息)例如力限制，以及假体装置5的磨损和应力限制。备选地，假体装置5可以在不太理想的姿态下被虚拟地植入使得计算装置可以确定假体装置5的非理想放置对假体装置5的性能和患者的健康有什么影响。例如，计算装置可以通过模拟错位、不对准的参数矩阵和改变尺寸相容排列执行对虚拟植入假体装置5的灵敏度分析。根据另一实施例，在第一部件的位置为次优时，计算装置被编程以建议一个或多个附加部件相对于第一部件的最佳关系和放置。非理想定位的假体装置5植入物部件的性能特性(即，运动学和动力学值、磨损和应力)可以与理想放置的植入物部件的特性比较以产生预测性能值，该预测性能值将由计算装置的操作前程序用作操作前数据。根据另一实施例，计算装置被编程以用获取的预测性能值填充查找表。因此，当一个或多个部件的理想姿态被修改时，如果修改位置先前已被模拟，计算装置定位查找表中的修改姿态以获得预测性能数据。查找表是有利的，原因是它与可能花费数小时完成的模拟修改相比提供了即时反馈。
[0082]根据一个实施例，计算装置被配置成向用户/外科医生通信/显示指定部件放置的预测性能值。该信息可以以许多视觉形式被显示，包括文本、图表、表格、矩阵、简图等。根据一个实施例，预测性能信息被呈现使得外科医生可以将理想植入物部件定位的性能值与修改定位的性能值比较。例如，预测性能信息可以揭示植入物部件的修改定位将如何导致髌骨剪切应力增加30％，髌骨磨损增加50％和髌骨固定强度减小40％。因此，预测性能信息允许外科医生对植入物部件的定位进行反复变化直到获得可接受的性能值。
[0083]图16显示了用于确定模块化膝植入物1605的预测性能的计算模拟(KneeSIM)1600的例子。图16中所示的模拟是基于3D、动态、物理学的系统，为了评价膝植入物设计的运动学和动力学性能该系统模拟体内功能活动。在计算模拟中，部件模型被虚拟植入下腿、Oxford钻机状膝模拟器1610。模拟器1610具有主动四头肌和肌腱致动器。周围软组织例如LCL、MCL和包膜也被建模。膝模拟器1610执行活动例如正常步行、深度膝弯曲和前冲。在模拟活动期间，计算装置获得与骨、部件和软组织的运动学和动力学信息有关的数据。
[0084]根据一个实施例，计算模拟用于预测植入部件和关节的长期磨损。根据一个实施例，在将系统向公众开放之前执行每个可想到的姿态和部件尺寸失配的所有模拟。模拟的结果可以存储在计算装置上使得当部件在某个姿态下被放置时，预测性能值可以被显示给用户。例如，根据一个实施例，计算模拟使用有限元分析来分析膝植入物1605。在该实施例中，建模部件被虚拟地植入关节模拟器上。在这里标准运动学或动力学活动图型用于操纵膝模拟器1610，并且预测性能信息被提取。根据另一实施例，计算模拟用于基于股骨单髁前尖端和髌骨-股骨关节表面的边缘之间的距离预测假体植入物的性能。这两个解剖点之间的距离可以指示将作用于附着的植入物部件上的应力和磨损的大小。例如，如果这两个解剖点之间的距离较小，髌骨将很可能非常平滑地从一个植入物部件转移到另一个，这又将减小植入物部件上的磨损和破裂。
[0085]根据另一实施例并且如图17中所示，如果股骨单髁1705和髌骨-股骨关节1710的关节表面不是相切的，计算模拟可以确定预测性能值。通常，在该取向，从一个部件过渡到另一个期间髌骨的剪切应力增加。计算系统将该信息提供给外科医生，外科医生又可以修改部件的定位以减小在计算模拟期间预测的髌骨剪切应力。
[0086]计算模拟也被配置成确定股骨单髁是否不与胫骨接触跟踪线对准。在该实施例中，计算模拟将很有可能表明给定该配置，部件的固定强度和膝的运动学被损害。再次地，计算系统将该信息提供给外科医生，外科医生又可以修改部件的定位以获得比在初始计算模拟期间预测的那些更可接受的性能值。
[0087]根据一个实施例，在根据本发明的一种外科方法中，基于第一和第二植入物的性能特性或预测性能特性修改第一植入物和第二植入物之间的关系。例如，使用上述的计算模拟方法，在实际操作之前，外科医生可以模拟将部件植入关节中。通常，外科医生将模拟在理想姿态下放置部件。然而，如果外科医生所选择的初始姿态并不合适地适配骨，外科医生可以改变植入物的姿态以提供更好的解剖学适配。运行模拟的计算装置被编程以提供新定位的植入物的预测性能数据。该数据允许外科医生定位植入物部件以提供每个患者的医学轮廓特有的方案。例如，外科医生可能希望优化每个活动患者的植入物部件的固定强度。计算模拟帮助外科医生发现将优化预测固定强度的部件植入位置。
[0088]通过所述特征和检测装置传递来自部件的信息的能力除了定位之外又提供了一些性能。例如，当压电换能器被嵌入部件中时，压电测量系统可以用于测量在手术期间或之后响应部件的偏转生成的压电电压图型。当随着时间部件经历磨损时，部件的偏转图型将变化，这将导致由压电换能器生成的电压图型的相应变化。电压图型随着时间的差异可以被检测和用于量化部件的磨损。
[0089]作为另一例子，所述特征可以以无创方式在植入物的寿命期间提供关于部件的信息。例如，当所述特征包括无源RFID标签时，外科医生可以通过患者的皮肤和肌肉使用RFID读取器询问RFID标签。照这样，外科医生可以确定部件在关节中的位置和取向而不用打开关节以暴露植入物。通过获取关节处于各种位置的数据(装载或未装载)，计算装置可以获得植入物部件的相对位置并且使用该数据例如确定部件之间的相对磨损和关节中的软组织(例如韧带)的状况。因此，植入物性能和寿命可以被监视并且可以以无创方式精确地预测替换植入物部件的需要。
[0090]根据一个实施例，一种外科方法可以包括以下步骤：获得先前植入的模块化部件的位置信息(姿态)，使用该位置信息模拟模块化植入物和确定模块化植入物的性能特性和预测性能特性和修改模块化植入物以优化模块化植入物的预测性能。备选地，模块化植入物的一个或多个部件可以被替换以优化模块化植入物和关节的预测性能。
[0091]因此，根据本发明的实施例，提供了能够提高植入物部件的插入精度和相对放置和无创监视植入物磨损和相对位置的矫形关节假体和技术。
[0092]本领域的技术人员考虑到这里公开的本发明的说明和实施将显而易见本发明的其他实施例。说明书和例子应当被认为仅仅是示例性的。

Claims (75)

1.一种假体装置，其包括：
被配置成布置在关节中的部件，
其中所述部件包括被配置成提供关于所述部件的信息的至少一个特征。
2.根据权利要求1所述的假体装置，其中所述信息指示所述部件的位置、取向、尺寸和身份中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的假体装置，其中所述信息涉及所述部件和布置在所述关节中的另一部件之间的关系。
4.根据权利要求1所述的假体装置，其中所述信息涉及所述部件的磨损率。
5.根据权利要求1所述的假体装置，其中所述至少一个特征包括传感器、信号发射器、压电换能器、光学蚀刻、光学标记、标记物、图型、界标、器械的接口、点、线、轴线、长度、弧线中心、曲线、半径、平面、表面、关节表面、虚拟特征、对应点、解剖学位置、软组织插入/附着点、缺口、腔、尺寸和ID中的至少一个。
6.根据权利要求5所述的假体装置，其中所述接口包括缺口、表面和腔中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的假体装置，其中所述至少一个特征被配置成当所述部件的至少一部分覆盖有组织时提供关于所述部件的信息。
8.一种用于形成假体装置的部件的集合，其包括：
第一部件，其被配置成布置在关节中并且包括第一特征；
第二部件，其被配置成布置在所述关节中并且包括第二特征；
其中所述第一特征被配置成传送关于第一部件的信息，并且第二特征被配置成传送关于第二部件的信息。
9.根据权利要求8所述的部件的集合，其中关于第一部件的信息包括第一部件的位置、取向、尺寸和身份中的至少一个，关于第二部件的信息包括第二部件的位置、取向、尺寸和身份中的至少一个。
10.根据权利要求8所述的部件的集合，其中关于第一部件的信息和关于第二部件的信息中的至少一个涉及第一部件和第二部件之间的关系。
11.根据权利要求8所述的部件的集合，其中关于第一部件的信息涉及第一部件的磨损率。
12.根据权利要求8所述的部件的集合，其中关于第二部件的信息涉及第二部件的磨损率。
13.根据权利要求8所述的部件的集合，其中第一特征和第二特征中的至少一个包括传感器、信号发射器、压电换能器、光学蚀刻、光学标记、标记物、图型、界标、器械的接口、点、线、轴线、长度、弧线中心、曲线、半径、平面、表面、关节表面、虚拟特征、对应点、解剖学位置、软组织插入/附着点、缺口、腔、尺寸和ID中的至少一个。
14.根据权利要求13所述的部件的集合，其中所述接口包括缺口、表面和腔中的至少一个。
15.根据权利要求8所述的部件的集合，其中第一特征被配置成当第一部件的至少一部分覆盖有组织时提供关于第一部件的信息。
16.根据权利要求8所述的部件的集合，其中第二特征被配置成当第二部件的至少一部分覆盖有组织时提供关于第二部件的信息。
17.一种外科方法，其包括以下步骤：
获取关于布置在关节中的第一植入物的信息；
获取关于布置在所述关节中的第二植入物的信息；和
至少部分基于获取的关于第一植入物的信息和获取的关于第二植入物的信息确定第一植入物和第二植入物之间的关系。
18.根据权利要求17所述的外科方法，其进一步包括以下步骤：
比较确定的关系与预期关系。
19.根据权利要求18所述的外科方法，其进一步包括以下步骤：
调节第一植入物和第二植入物中的至少一个以获得预期关系。
20.根据权利要求17所述的外科方法，其中关于第一植入物的信息包括第一植入物的位置、取向、尺寸和身份中的至少一个，获取的关于第二植入物的信息包括第二植入物的位置、取向、尺寸和身份中的至少一个。
21.根据权利要求17所述的外科方法，其进一步包括以下步骤：
基于获取的关于第一植入物的信息确定第一植入物的磨损率。
22.根据权利要求17所述的外科方法，其进一步包括以下步骤：
基于获取的关于第二植入物的信息确定第二植入物的磨损率。
23.根据权利要求17所述的外科方法，其进一步包括以下步骤：
当获取关于第一植入物的信息和关于第二植入物的信息时向所述关节施加力。
24.根据权利要求17所述的外科方法，其进一步包括以下步骤：
至少部分基于获取的关于第一和第二植入物的信息确定第一植入物和第二植入物的相对位置。
25.根据权利要求17所述的外科方法，其进一步包括以下步骤：
至少部分基于获取的关于第一和第二植入物的信息确定所述关节中的软组织的状况。
26.根据权利要求17所述的外科方法，其中获取关于第一植入物的信息的步骤包括下列中的至少一个：使第一植入物的至少一部分与器械接触和用检测装置扫描第一植入物的至少一部分。
27.根据权利要求17所述的外科方法，其中获取关于第二植入物的信息的步骤包括下列中的至少一个：使第二植入物的至少一部分与器械接触和用检测装置扫描第二植入物的至少一部分。
28.根据权利要求17所述的外科方法，其中当第一植入物的至少一部分覆盖有组织时获取关于第一植入物的信息。
29.根据权利要求17所述的外科方法，其中当第二植入物的至少一部分覆盖有组织时获取关于第二植入物的信息。
30.根据权利要求17所述的外科方法，其中第一植入物包括被配置成提供关于第一植入物的信息的第一特征，第二植入物包括被配置成提供关于第二植入物的信息的第二特征。
31.根据权利要求30所述的外科方法，其中第一特征和第二特征中的至少一个包括传感器、信号发射器、压电换能器、光学蚀刻、光学标记、标记物、图型、界标、器械的接口、点、线、轴线、长度、弧线中心、曲线、半径、平面、表面、关节表面、虚拟特征、对应点、解剖学位置、软组织插入/附着点、缺口、腔、尺寸和ID中的至少一个。
32.一种外科方法，其包括以下步骤：
获取关于布置在关节中的第一植入物的信息；和
至少部分基于获取的关于第一植入物的信息和第一植入物与第二植入物之间的预期关系计划第二植入物在所述关节中的放置。
33.根据权利要求32所述的外科方法，其中关于第一植入物的信息包括第一植入物的位置、取向、尺寸和身份中的至少一个。
34.根据权利要求32所述的外科方法，其中获取信息的步骤包括下列步骤中的至少一个：使第一植入物的至少一部分与器械接触和用检测装置扫描第一植入物的至少一部分。
35.根据权利要求32所述的外科方法，其进一步包括以下步骤：
基于获取的关于第一植入物的信息确定第一植入物的磨损率。
36.根据权利要求32所述的外科方法，其中当第一植入物的至少一部分覆盖有组织时获取关于第一植入物的信息。
37.根据权利要求32所述的外科方法，其中第一和第二植入物之间的预期关系涉及第一和第二植入物的位置和取向中的至少一个。
38.根据权利要求32所述的外科方法，其进一步包括以下步骤：
将第二植入物定位在所述关节中；
获取关于第二植入物的信息；和
至少部分基于获取的关于第一植入物的信息和获取的关于第二植入物的信息确定第一植入物和第二植入物之间的关系。
39.根据权利要求38所述的外科方法，其进一步包括以下步骤：
比较确定的关系与预期关系。
40.根据权利要求39所述的外科方法，其进一步包括以下步骤：
调节第一植入物和第二植入物中的至少一个以获得预期关系。
41.根据权利要求38所述的外科方法，其中关于第二植入物的信息包括第二植入物的位置、取向、尺寸和身份中的至少一个。
42.根据权利要求32所述的外科方法，其中第一植入物包括被配置成提供关于第一植入物的信息的第一特征，第二植入物包括被配置成提供关于第二植入物的信息的第二特征。
43.根据权利要求42所述的外科方法，其中第一特征和第二特征中的至少一个包括传感器、信号发射器、压电换能器、光学蚀刻、光学标记、标记物、图型、界标、器械的接口、点、线、轴线、长度、弧线中心、曲线、半径、平面、表面、关节表面、虚拟特征、对应点、解剖学位置、软组织插入/附着点、缺口、腔、尺寸和ID中的至少一个。
44.一种用于植入假体装置的系统，其包括：
第一部件，其被配置成布置在关节中并且包括第一特征；
第二部件，其被配置成布置在所述关节中并且包括第二特征；和
计算机，其被编程以至少部分基于第一特征和第二特征确定第一部件和第二部件之间的关系。
45.根据权利要求44所述的系统，其中第一特征和第二特征中的至少一个包括传感器、信号发射器、压电换能器、光学蚀刻、光学标记、标记物、图型、界标、器械的接口、点、线、轴线、长度、弧线中心、曲线、半径、平面、表面、关节表面、虚拟特征、对应点、解剖学位置、软组织插入/附着点、缺口、腔、尺寸和ID中的至少一个。
46.根据权利要求44所述的系统，其中第一部件和第二部件之间的关系涉及第一和第二部件的位置和取向中的至少一个。
47.根据权利要求44所述的系统，其中所述计算机被编程以比较第一部件和第二部件之间的关系与预期关系。
48.根据权利要求47所述的系统，其中所述预期关系涉及第一和第二部件的位置和取向中的至少一个。
49.根据权利要求47所述的系统，其中所述计算机被编程以基于图象数据集、无图象数据集、方程、公差和几何模型中的至少一个确定预期关系。
50.根据权利要求44所述的系统，其中所述计算机被编程以至少部分基于第一特征确定第一部件的磨损率和寿命中的至少一个。
51.根据权利要求44所述的系统，其中所述计算机被编程以至少部分基于第二特征确定第二部件的磨损率和寿命中的至少一个。
52.一种用于植入假体装置的系统，其包括：
第一部件，其被配置成布置在关节中并包括提供第一信息的第一特征；
第二部件，其被配置成布置在关节中并包括提供第二信息的第二特征；和
计算机，其被编程以：
至少部分基于第一特征和第二特征产生第一部件和第二部件之间的至少一个关系，和
基于至少一个条件评价所述关系。
53.根据权利要求52所述的系统，其中第一部件和第二部件中的至少一个包括植入物、试验植入物和骨中的至少一个。
54.根据权利要求53所述的系统，其中第一部件和第二部件中的至少一个包括股骨部件、髌骨-股骨部件、胫骨部件、股骨、胫骨和髌骨中的至少一个。
55.根据权利要求52所述的系统，其中第一特征和第二特征中的至少一个包括传感器、信号发射器、压电换能器、光学蚀刻、光学标记、标记物、图型、界标、器械的接口、点、线、轴线、长度、弧线中心、曲线、半径、平面、表面、关节表面、虚拟特征、对应点、解剖学位置、软组织插入/附着点、缺口、腔、尺寸和ID中的至少一个。
56.根据权利要求52所述的系统，其中第一信息和第二信息中的至少一个指示第一部件和第二部件中相应的一个的位置、取向、尺寸、身份和性能特性中的至少一个。
57.根据权利要求52所述的系统，其中所述至少一个关系是距离、距离限度、角、角限度、切线、取向、力矩臂长度、共线取向、同心取向、共面取向和潜在的植入物位置中的至少一个。
58.根据权利要求52所述的系统，其中所述条件是至少一个性能特性。
59.根据权利要求58所述的系统，其中所述性能特性是磨损、应力、运动学、动力学、固定强度、韧带平衡、解剖学适配和寿命中的至少一个。
60.根据权利要求53所述的系统，其中所述计算机进一步被编程以基于所述至少一个条件建议第一部件和第二部件之间的至少一个关系的修改。
61.根据权利要求53所述的系统，其中所述计算机进一步被编程以确定第一部件和第二部件之间的最佳关系，其中第一部件是处于次优位置的预先存在的植入物。
62.一种用于植入假体装置的系统，其包括：
被配置成布置在关节中的多个部件，其中每个部件包括提供信息的至少一个特征；和
计算机，其被编程以：
至少部分基于所述多个部件的特征产生所述多个部件之间的至少一个关系，和
基于至少一个条件评价所述关系。
63.一种外科方法，其包括以下步骤：
获取被配置成布置在关节中的第一部件的第一特征；
获取被配置成布置在所述关节中的第二部件的第二特征；
确定第一特征和第二特征之间的关系；和
基于至少一个条件评价所述关系。
64.根据权利要求63所述的外科方法，其中第一部件和第二部件中的至少一个包括植入物和试验植入物中的至少一个。
65.根据权利要求64所述的外科方法，其中第一部件和第二部件中的至少一个包括股骨部件、髌骨-股骨部件和胫骨部件中的至少一个。
66.根据权利要求63所述的外科方法，其中第一特征和第二特征中的至少一个包括传感器、信号发射器、压电换能器、光学蚀刻、光学标记、标记物、图型、界标和器械的接口中的至少一个。
67.根据权利要求63所述的外科方法，其中第一特征和第二特征中的至少一个指示第一部件和第二部件中相应的一个的位置、取向、尺寸、身份和性能特性中的至少一个。
68.根据权利要求63所述的外科方法，其中所述至少一个关系是距离、距离限度、角、角限度、切线、取向、力矩臂长度、共线取向、同心取向、共面取向和潜在的植入物位置中的至少一个。
69.根据权利要求63所述的外科方法，其中所述条件是至少一个性能特性。
70.根据权利要求69所述的外科方法，其中所述性能特性是磨损、应力、运动学、动力学、固定强度、韧带平衡、解剖学适配和寿命中的至少一个。
71.根据权利要求63所述的外科方法，其进一步包括基于所述至少一个条件建议第一部件和第二部件之间的至少一个关系的修改。
72.根据权利要求63所述的外科方法，其中通过激光探查、超声探查、物理器械探查、RFID检测和CAD建模中的至少一个获取第一特征和第二特征。
73.一种外科方法，其包括以下步骤：
获取关节的第一部件的第一特征；
获取所述关节的第二部件的第二特征；
基于一种关系使第一特征和第二特征相关联；和
基于性能特性修改所述关系。
74.一种外科方法，其包括以下步骤：
获取被配置成布置在关节中的多个部件的特征；
产生所述多个部件的特征之间的关系；和
基于至少一个条件评价所述关系。
75.根据权利要求74所述的外科方法，其中获取步骤包括获取至少三个部件的特征并且产生步骤包括产生所述至少三个部件的特征之间的关系。
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