[发明专利]张紧器工具和与其一起使用的具有压力传感器网格的保护套

说明书

公开了一种用于评估患者的关节的松驰度的系统。所述系统包括张紧器工具，所述张紧器工具具有可插入所述关节内以对其骨表面施加力的基本上刚性部分。所述系统还包括张紧器保护套，所述张紧器保护套具有柔性体和设置在所述柔性体上的传感器阵列，所述柔性体具有用以接收所述张紧器工具的开口。所述传感器阵列中的每个传感器被配置成接触所述骨表面，并且在向所述骨表面施加力时检测压力。所述系统还包括处理器，所述处理器被配置成从每个传感器接收所检测的压力，并基于所检测的压力计算向骨表面施加的力。

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年1月6日提交的名称为“Sock with Pressure Sensor Grid forUse with Tensioner Tool(与张紧器工具一起使用的具有压力传感器网格的保护套)”的美国临时申请号62/957,574的优先权的权益，所述临时申请以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开大体上涉及在手术程序期间与关节的张紧和软组织平衡有关的方法、系统和设备。更具体地，本公开涉及一种与张紧器工具一起使用以定量施加的用以撑开关节的力的张紧保护套(sock)。所公开的技术可以应用于例如肩、髋和膝关节置换术，以及其它外科手术，如关节镜手术、脊柱手术、颌面手术、肩袖手术、韧带修复和置换手术。

背景技术

使用计算机、机器人和成像来辅助骨科手术在本领域中是已知的。对用来引导手术程序的计算机辅助导航和机器人系统来说，已经有大量研究和开发。例如，计算机辅助手术导航系统可以帮助外科医生以高精度定位患者的解剖结构、引导手术器械以及植入医疗装置。这种手术导航系统通常采用各种形式的计算技术来执行各种各样的标准和微创手术程序和技术。而且，这些系统允许外科医生更准确地计划、跟踪和导航器械和植入物相对于患者身体的放置，以及进行术前和术中身体成像。

骨科植入物用于表面重修或置换关节，例如通常承受高水平的应力和磨损或外伤的膝、髋、肩、踝和肘。用于置换这些关节的植入物必须强健并且能够承受这些关节的日常应力和磨损，尤其是对于负重膝和髋关节置换。然而，提供也很合适的足够强健的植入物具有挑战性。传统的骨科植入物由聚合物、陶瓷、金属或其它合适的材料制成，并且形成为使得它们牢固地配合患者的骨。例如，在膝关节置换手术中，典型的方案包括切割胫骨和/或股骨的端部，然后将新的植入物配合到切割端部。植入物的大小通常由外科医生基于手动测量和视觉估计来确定。骨和植入物之间的大小和适合度可能会不同，在某些情况下太松，而在其他情况下太紧。在某些情况下，医疗专业人员可以在植入前使用间隔块进行评估；然而，评估可能受到各种因素(包括医疗专业人员的经验水平)的影响，因此仍然是主观的和不准确的。

计算机辅助手术系统允许用户规划植入程序，例如全膝关节置换术(TKA)、全髋关节置换术(THA)或另一关节的关节置换术，并且在执行骨切除之前查看预期结果。例如，为了对TKA执行虚拟计划，需要有关患者膝盖的两个生理学因素的信息。具体来说，计算机辅助手术系统需要(1)与患者的股骨和胫骨有关的解剖信息，以及(2)与关节内的软组织张力/松弛有关的信息。无论是术前还是术中，都可以通过多种方式可靠地确定与患者的股骨和胫骨有关的获得信息(即，骨解剖结构)。然而，周围软组织的性质客观性要差得多。主要系统输入中的该缺乏客观性可能导致不一致的手术结果。

在关节成形程序期间，力可以施加到患者的解剖结构的一部分，例如在TKA期间，施加到膝盖。传统上，无论是通过手施加还是通过工具施加的力的量是主观施加的，这可能导致由于响应于施加的力而错误地表征软组织的行为的不一致的患者结果。此外，在设计包括适当且准确的张紧所需的材料强度以及待插入术前关节中的狭窄轮廓(特别是在具有特别紧密的关节解剖结构的患者中)的张紧器工具方面存在困难。因此，在许多常规系统中，此类力通常仅在已对关节进行一个或多个平面骨切割之后施加，这限制了外科医生响应于确定软组织的行为可以调整关节的方式。