CN103417296B - 用于确认整形外科方案的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确认整形外科方案的系统和方法，所述系统和方法包括与患者专用整形外科器械相关联的数据标签，以及数据读出器，用于读取所述数据标签，以从所述数据标签获得外科方法参数。显示模块可以显示所述外科方法参数和/或识别数据，以确认所述患者专用整形外科器械。另外，所述系统可包括传感器模块，以生成指示患者关节的关节力的关节力数据。所述显示模块可被配置成显示与所述外科方法参数相关联的所述关节力数据。

Description

用于确认整形外科方案的系统和方法
相关美国专利申请的交叉引用
对下列美国专利申请进行交叉引用：Jason T.Sherman于2012年3月31日提交的名称为“ORTHOPAEDIC SURGICAL SYSTEM FOR DETERMINING JOINT FORCES OF A PATIENT’SKNEE JOINT”的美国实用专利申请No.13/436854；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 OFA PATIENT’S KNEE JOINT”的美国实用专利申请No.13/436855；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No.12/415,225；Mick Rock于2009年3月31日提交的名称为“METHOD FORPERFORMING AN ORTHOPAEDIC SURGICAL PROCEDURE”的美国实用专利申请No.12/415,290；Jason T.Sherman于2009年3月31日提交的名称为“DEVICE AND METHOD FOR DETERMININGFORCES OF A PATIENT’S JOINT”的美国实用专利申请No.12/415,172；Jason T.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No.12/415,365；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No.12/415,350；所有这些专利全文各自以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明整体涉及整形外科器械，更具体地讲，涉及术中确认整形外科方案的系统、设备和方法。
背景技术
整形外科医师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，其固定到患者做好手术准备的髌骨后侧。
为了有利于用膝假体置换自然关节，整形外科医生使用多种整形外科器械，例如切割块、钻导向器、铣削导向器和其它外科器械。通常，整形外科器械对患者来说是通用的，因而在相似的整形外科方法中对多个不同的患者可使用同样的整形外科器械。
在整形外科方法中，外科医师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方法的情况下，外科医师可以切除胫骨托要附接的患者胫骨近端的一部分、股骨部件要附接的患者股骨远端的一部分，和/或髌骨部件要附接的患者髌骨的一部分。在此类手术中，外科医师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，外科医师可以利用外科经验并用手“感受”适合的关节力平衡情况。除此之外或作为另外一种选择，整形外科医师可以使用外科器械(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。
发明内容
在本发明的一方面，用于确认对患者关节实施整形外科方法的整形外科方案的系统可以包括传感器模块、与患者专用整形外科器械相关联的数据标签、以及手持式显示模块。传感器模块可以包括传感器阵列和传感器控制电路，所述传感器阵列被配置成生成传感器信号以指示患者关节的关节力，所述传感器控制电路可以基于传感器信号生成关节力数据并传输关节力数据。数据标签可以包括与整形外科方案相关联的外科方法参数。手持式显示模块可以包括显示控制电路以及与显示控制电路以通信方式耦合的显示器，所述显示控制电路包含被配置成读取数据标签从中获得外科方法参数的数据读出器。在一些实施例中，显示控制电路可被配置成接收来自传感器模块的关节力数据，在显示器上显示作为所述关节力数据的函数的关节力信息，并在显示器上显示于关节力信息相关联的外科方法参数。
在一些实施例中，传感器模块可以附接到患者专用整形外科器械的向骨表面，并且传感器模块的通信电路布置在单独的外壳内，该外壳附接在患者专用整形外科器械前方的非向骨表面。例如，在一些实施例中，传感器阵列可以并入患者专用整形外科器械中。另外，在一些实施例中，系统还可以包括密封包装，其中患者专用整形外科器械密封在密封包装内，并且数据标签固定在密封包装上。
在一些实施例中，数据标签可以附接到患者专用整形外科器械上。另外，在一些实施例中，数据标签可以具体表现为射频识别(RFID)标签，并且数据读出器可以具体表现为RFID读出器。在一些实施例中，数据标签还可以包括患者关节的医学图像，数据读出器被配置成从数据标签获得医学图像，并且显示控制电路被配置成在显示器上显示内侧图像。另外，在一些实施例中，数据标签可以包括患者识别信息，数据读出器可被配置成从数据标签获得患者识别信息，并且显示控制电路可被配置成在显示器上显示患者识别信息。外科方法参数可以包括唯一识别患者专用整形外科器械的识别数据。另外或者作为另外一种选择，外科方法参数可以包括用于患者专用整形外科器械的制造的外科方法参数。另外或者作为另外一种选择，外科方法参数可以包括患者骨骼的计划切面和患者骨骼的计划最终旋转中至少一个的阈值，并且手持式显示模块可被配置成根据阈值和关节力数据确认当前外科方法。
在一些实施例中，系统还可以包括与患者专用整形外科器械相关联的数据存储装置。数据存储装置可以包括患者关节的医学图像，并且显示控制电路可被配置成与数据存储装置进行通信，从中检索到医学图像并将医学图像显示在显示器上。另外，在一些实施例中，数据标签还可以包括与患者专用整形切割块相关联的数据标签。
根据本发明的另一方面，用于确认对患者关节实施整形外科方法的整形外科方案的系统包括患者专用整形外科器械、数据标签、数据读出器以及手持式显示模块，所述数据标签与患者专用整形外科器械相关联并且包括唯一识别患者专用整形外科器械的识别数据和用于患者专用整形外科器械的制造的外科方法参数，所述数据读出器被配置成读取数据标签以获得识别数据和外科参数。患者专用整形外科器械可以包括患者专用定制负轮廓，其被配置成容纳具有对应正轮廓的患者骨骼的一部分。另外，患者专用整形外科器械可以包括传感器阵列和传感器控制电路，所述传感器阵列被配置成产生传感器信号以指示患者关节的关节力，所述传感器控制电路可以基于传感器信号生成关节力数据并传输关节力数据。手持式显示模块可以包括显示控制电路和显示器，所述显示控制电路与数据读出器以通信方式耦合，可以从中接收识别数据和外科参数。显示控制电路可被配置成在显示器上显示识别数据和外科方法参数，从而确认患者专用整形外科器械。
在一些实施例中，数据标签附接到患者专用整形外科器械上。另外，在一些实施例中，系统还可以包括密封包装。在这些实施例中，患者专用整形外科器械可以密封在密封包装内，数据标签则固定于密封包装上。另外，在一些实施例中，数据标签还可以具体表现为射频识别(RFID)标签，并且数据读出器可以具体表现为RFID读出器。另外，在一些实施例中，数据标签可以包括患者关节的医学图像，数据读出器可被配置成读取数据标签从数据标签中获得医学图像，并且显示控制电路可被配置成在显示器上显示内侧图像。在一些实施例中，外科方法参数可以包括患者骨骼的计划切面和患者骨骼的计划最终旋转中至少一个的阈值，并且手持式显示模块可被配置成根据阈值和关节力数据确认当前外科方法。另外，在一些实施例中，显示控制电路可被配置成接收传感器模块传输的关节力数据，并在显示器上显示作为关节力数据的函数的关节力信息。
根据本发明的另一方面，确认患者专用整形外科器械的方法可以包括通过数据读出器读取附接到患者专用整形外科器械上的数据标签，从数据标签中获得唯一识别患者专用整形外科器械的识别数据以及用于患者专用整形外科器械的制造的外科方法参数；另外，该方法可以包括在实施整形外科方法过程中在手持式显示模块上显示识别数据和外科方法参数，在手持式显示模块上提示医护人员基于所显示的识别数据和外科方法参数确认患者专用整形外科器械。该方法还可以包括在实施整形外科方法过程中针对患者专用整形外科器械的确认作出响应，在手持式显示模块上显示患者关节的关节力数据。
在一些实施例中，该方法还可以包括通过数据读出器从数据标签上获得患者关节的医学图像，并在手持式显示模块上显示医学图像。另外，该方法可以包括通过数据读出器从数据标签上获得患者骨骼的计划切面和患者骨骼的计划最终旋转中至少一个的阈值，并在手持式显示模块上根据阈值和关节力数据确认当前外科方法。
附图说明
特别参照以下附图进行详细说明，其中：
图1为用于确认整形外科方案的系统的一个实施例的简图；
图2为图1中系统的患者专用整形外科器械的一个实施例的透视图；
图3为图1中系统的患者专用整形外科器械的另一个实施例的正视图；
图4为图1中系统的患者专用整形外科器械的另一个实施例的正视图；
图5为图1中系统的手持式显示模块的一个实施例的平面图；
图6为图5中手持式显示模块的显示控制电路的一个实施例的简化示图；
图7为图1中系统的传感器模块的一个实施例的透视图；
图8为图7中传感器模块的顶侧平面图；
图9为图7中传感器模块的底侧平面图；
图10为图7中传感器模块的分解透视图；
图11为图7中传感器模块的柄部末端的正视图；
图12为图7中传感器模块的传感器阵列的一个实施例的简化图示；
图13为图7中传感器模块的电路的一个实施例的简化方框图；
图14为确定和显示可以由图7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15为显示可以由图7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16为图1中系统的患者专用整形外科器械的另一个实施例的透视图；
图17为固定到患者骨骼上的图16中系统的患者专用整形外科器械的透视图；以及
图18和19为确认整形外科方案的方法的一个实施例的简化流程图。
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，用于确认整形外科方案的系统100包括一个或多个定制的患者专用整形外科器械102、与患者专用整形外科器械102相关联的数据标签104、传感器模块108以及手持式显示模块110。在一些实施例中，系统100还可以包括与数据标签104相似的与患者专用整形外科器械102相关联的存储装置106。如下文将更详细讨论的，数据标签104存储有关对患者实施的患者专用整形外科方法的手术参数及其他信息。数据标签104由手持式显示模块110的数据读出器664(参见图5)或与手持式显示模块110分开但两者保持以通信方式耦合的数据读出器112进行读取。在外科方法过程中，手持式显示模块110为医护人员显示外科方法参数，使医护人员可以确认整形外科方案。例如，医护人员可以核实恰当的患者专用整形外科器械102，核实患者的身份，核实要实施手术的关节，查看医学图像，核实切面和角度，核实植入物的定位和旋转方向等。另外，手持式显示模块110可被配置成接收传感器模块108传输的关节力数据并显示与外科方法参数相关联的患者关节的关节力平衡情况标记，以进一步确认整形外科方案和当前手术。
定制的患者专用整形外科器械102可以具体表现为根据特定患者定制的任何类型的整形外科器械。本文所用术语“定制的患者专用整形外科器械”是指外科医生或其他医护人员在进行整形外科方法时使用的外科工具，其被设计和配置成供具体患者专用。因此，应当理解，如本文所用，术语“定制的患者专用整形外科器械”不同于旨在用于多个不同患者的、标准的、非患者专用整形外科器械。另外，应当理解，如本文所用，术语“定制的患者专用整形外科器械”不同于经外科手术植入患者体内的整形外科假体，不论是患者专用还是通用的。相反，定制的患者专用整形外科器械是整形外科医生用来辅助植入整形外科假体的。
在一些实施例中，如图2所示，可根据要将器械耦合到患者的一块或多块骨(例如，股骨和/或胫骨)上的位置，为该具体患者定制定制的患者专用整形外科器械102。例如，在一些实施例中，定制的患者专用整形外科器械可包括骨接触表面或向骨表面，所述表面200具有与患者的相关骨骼的一部分的轮廓匹配或基本匹配的负轮廓202。例如，负轮廓202可以包括各种凹陷或凹处204以及各种突起或凸处206，其分别对应患者骨骼的凹陷或凹处以及突起或凸处。
这样，定制的患者专用整形外科器械102被配置成可在独特的位置耦合到患者的骨骼，并相对于患者的骨骼进行定位。即，骨接触表面的负轮廓被配置成容纳患者骨的所述部分的匹配轮廓表面。因此，减少了整形外科医生对于整形外科器械的布置方式的猜测和/或术中决策。例如，整形外科医生可不需要为便于布置整形外科器械而设置患者骨的标志，标志的设置通常需要外科医生进行一定程度的估计。相反，整形外科医生可简单地按照独特的位置将定制的患者专用整形外科器械102耦合到患者的一块骨骼或多块骨骼上。如此耦合后，定制的患者专用整形外科器械102的任何切面、钻孔、铣孔和/或其他导管210将相对于骨骼和目标整形外科假体处在恰当的位置。
定制的患者专用整形外科器械102器械可具体表现为任何类型的整形外科器械，例如，骨切割块、钻孔导向器、铣削导向器或被配置成耦合到患者骨骼上的其他类型的整形外科器械。例如，在图3所示的一个实施例中，定制的患者专用整形外科器械102可以具体表现为切割块300。图示的切割块300包括可术中调整的切割导向器302，以在整形外科方法实施过程中基于(例如)手持式显示模块110上显示的关节力平衡信息、外科方法参数和/或其他数据/信息来调整切割块300的切面。图示的切割块300包括具有骨接触表面或向骨表面306以及非向骨表面或非接触表面308的主体304。骨接触表面306包括负轮廓(未示出)，所述负轮廓被配置成可容纳患者骨骼的具有对应轮廓的部分。切割块302还包括主体302外表面308中限定的孔310。可调式切割导向器302定位于孔310中。可调式切割导向器302通过机械联动装置324与拇指轮、调节器或其他定位装置312操作地耦合。
使用时，外科医生可以通过在术中操作拇指轮312来调节切除量。即，整形外科医生可以通过操作拇指轮312在孔310内调节可调式切割导向器302的位置，从而多切除或少切除患者的骨骼。具体来讲，整形外科医生可基于手持式显示模块上显示的外科方法参数、关节力平衡信息和/或其他信息来调节切割导向器302的位置。可用于系统100的各种定制的患者专用整形外科器械的实施例在Luke Aram等人于2008年9月29日提交的名称为“CUSTOMIZED PATIENT-SPECIFIC ORTHOPAEDIC SURGICAL INSTRUMENTATION”的国际专利申请公开No.WO 2009/045960有进一步描述，该专利全文以引用方式并入本文。
数据标签104可以具体表现为被配置成存储外科方法参数并可以由数据读出器664、112读取的任何类型的数据标签。例如，在一个具体实施例中，数据标签104具体表现为射频识别(RFID)标签，数据读出器664、112具体表现为RFID读出器。然而，在其他实施例中，可以使用其他类型的数据标签，例如条形码、矩阵条形码、快速响应码(QR码)或其他类型的电子或打印版数据标签。在说明性实施例中，数据标签104附接到定制的患者专用整形外科器械102上或以其他方式包含于定制的患者专用整形外科器械的包装内114。在一些实施例中，包装114可以具体表现为密封包装，并且定制的患者专用整形外科器械102可以无菌方式保存于包装114内。或者，如图4所示，数据标签104可以附接、内嵌或固定在定制的患者专用整形外科器械102上。例如，在数据标签104具体表现为RFID标签的实施例中，数据标签104可以内嵌于或包覆成型于定制的患者专用整形外科器械102前面的非向骨侧面212(或其他非向骨侧面)上。
数据标签104中所存储的外科方法参数可以具体表现为与整形外科方案或手术有关的任何类型数据或信息。例如，在一些实施例中，外科方法参数可以包括唯一识别定制的患者专用整形外科器械102的识别数据。该识别数据可以具体表现为或以其他方式包括序列号、订购号、产品识别号或部件号、植入物尺码、外科医生身份、患者身份、医疗设备识别信息和/或唯一识别定制的患者专用整形外科器械102的任何其他类型的数据或信息。外科方法参数还可以包括识别要对其实施整形外科方法的患者的患者识别信息。此患者识别信息可以包括患者姓名、病史、年龄、性别和/或确定患者特征或以其他方式识别患者的其他数据或信息。外科方法参数还可以包括用于定制的患者专用整形外科器械102的制造的外科方法参数。此类参数包括(例如)外科方案数据，例如指示如下的数据：计划切除面、切除骨骼的数量、旋转角度、整形植入物位置数据、外科医生偏好和/或其他用于制造定制的患者专用整形外科器械102的数据，医护人员可以利用这些数据确认器械102。还应当理解，外科方法参数可包括与整形外科方法、外科方案、定制的患者专用整形外科器械102、患者、整形外科医生或医疗设备的任何一个方面有关的任何附加或其他数据，和/或与整形外科方法的实施有关并可用于实施的任何其他数据。
现在参见图5和6，如上讨论，手持式显示模块110被配置成显示外科方法参数和/或获自数据标签104和/或存储装置106的其他信息以及基于从传感器模块108接收到的关节力数据的关节力信息。说明性的手持式显示模块110包括尺寸适合整形外科医师手持并且在执行整形外科方法时使用的外壳500。通过这种方式，显示模块110可被配置成可移动的。显示模块110还包括与外壳500上侧504耦合的显示器502。多种用户输入钮506、508、510也布置在显示器502下方外壳500的上侧504。显示模块110还包括电源钮512。在图5所示的说明性实施例中，电源钮512位于输入钮行506、508、510的下方，但在其他实施例中，钮506、508、510、512可以其他配置和/或取向布置。
如上讨论，手持式显示模块110被配置成与传感器模块108配合使用，接收来自模块108的关节力数据，并在显示器502上显示与外科方法参数相关联的患者关节的关节力标记，如下文将更详细讨论的。显示模块110可被配置成确定患者关节的内外关节力的相对平衡情况，并在显示器402上显示该平衡的标记。另外，显示模块110可被配置成确定患者关节的前后关节力平衡情况，并在显示器502上显示该平衡的标记。另外，显示模块110还可被配置成执行其他功能，例如，基于显示器502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6所示，手持式显示模块110包括布置在外壳300上的显示控制电路620。控制电路620包括处理器622和存储设备624。处理器622可以具体表现为可被配置成实现本文所述功能的任何类型的处理器。例如，处理器622可以具体表现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6中仅示出了一个处理器622，但应当理解，在其他实施例中，控制电路620可以包括任意数量的额外处理器。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可以具体表现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6中仅示出了一个存储设备，但在其他实施例中，控制电路620可以包括额外的存储设备。
处理器622通过信号通路626与存储设备624实现以通信方式耦合。信号通路626可以具体表现为被配置成方便处理器622与存储设备624之间进行通信的任何类型的信号通路。例如，信号通路626可以具体表现为任意数量的线材、印刷电路板布线、导电孔、总线、居间装置等。
处理器622还可以通过信号通路628与用户输入钮506、508、510实现以通信方式耦合，并通过信号通路644与电源指示器614实现以通信方式耦合。与信号通路626相似，信号通路628、644可以具体表现为被配置成便于处理器622与用户输入钮506、508、510和电源指示器614进行通信的任何类型的信号通路。例如，信号通路628、644可以包括任意数量的线材、印刷电路板布线、导电孔、总线、居间装置等。用户输入钮506、508、510为软件或“软”钮，可以基于显示器502上显示的具体屏幕确定每个钮的功能。
控制电路620还包括外部电源输入电路630、可充电电源632如可充电电池等以及电源电路634。外部电源输入电路630被配置成容纳充电器插座(例如“手机充电器”)并通过信号通路636与可充电电源632实现以通信方式耦合。可充电电源632通过信号通路638与电源电路634实现以通信方式耦合。电源电路634通过信号通路640与处理器632实现以通信方式耦合，并通过信号通路642与电源钮612实现以通信方式耦合。信号通路636、638、640、642可以具体表现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、居间装置等。电源电路634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632提供或分配电力至处理器622以及控制电路620的其他器件或部件。
控制电路620还可以包括用于驱动和/或控制显示器692的显示电路646。显示电路646通过信号通路648与处理器622实现以通信方式耦合，并通过信号通路650与显示器602实现以通信方式耦合。信号通路648、650可以具体表现为被配置成方便处理器622与显示电路646以及显示电路646与显示器602进行通信的任何类型的信号通路。例如，信号通路648、650可以具体表现为任意数量的线材、印刷电路板布线、导电孔、总线、居间装置等。
如上讨论，手持式显示模块110被配置成从传感器模块208接收关节力数据。这样，控制电路620包括接收器电路652和天线654。接收器电路652通过信号通路656与处理器622实现以通信方式耦合，并通过信号通路658与天线654实现以通信方式耦合。信号通路656、658可以具体表现为被配置成方便接收器电路652与处理器622及天线654之间进行通信的任何类型的信号通路。例如，信号通路656、658可以具体表现为任意数量的线材、印刷电路板布线、导电孔、总线、居间装置等。接收器电路652可被配置成使用任何类型的无线通信协议、标准或技术从传感器模块108接收关节力数据。例如，如上文结合传感器模块108的讨论，显示模块110被配置成使用无线网络协议、蜂窝移动通信协议(如码分多址(CDMA)协议)、协议或其他无线通信协议、标准或技术与传感器模块108进行通信。
控制电路620还包括通用串行总线(USB)接口660。USB接口660通过信号通路662与处理器622实现以通信方式耦合，信号通路662可以具体表现为被配置成方便USB接口660与处理器622进行通信的任何类型的信号通路。例如，信号通路662可以具体表现为任意数量的线材、印刷电路板布线、导电孔、总线、居间装置等。USB接口660可以用于将数据(如关节力数据或截屏数据)从显示模块110下载到其他设备(如计算机)。另外，USB接口660可以用于更新控制电路620的软件或固件。
另外，在一些实施例中，显示控制电路620包括数据读出器664，数据读出器664通过信号通路668与处理器622实现以通信方式耦合。该信号通路可以具体表现为被配置成方便数据读出器664与处理器622之间进行通信的任何类型的信号通路。例如，信号通路668可以具体表现为任意数量的线材、印刷电路板布线、导电孔、总线、居间装置等。如上讨论，数据读出器664被配置成获得外科方法参数和/或数据标签104中存储的其他信息。这样，数据读出器664可以具体表现为被配置成读取数据标签104的任何类型的数据读出器或数据读出器电路。例如，如上讨论，在一些实施例中，数据读出器664可以具体表现为RFID读出器。
可用于系统100的手持式显示模块的一个实施例的操作和结构的其他描述在Jason T.Sherman的名称为“ORTHOPAEDIC SURGICAL SYSTEM FOR DETERMINING JOINTFORCES OF A PATIENT’S KNEE JOINT”的美国实用专利申请No.XX/XXX,XXX、名称为“ORTHOPAEDIC SENSOR MODULE AND SYSTEM FOR DETERMINING JOINT FORCES OF APATIENT’S KNEE JOINT”的美国实用专利申请No.XX/XXX,XXX、名称为“DEVICE AND METHODFOR DISPLAYING JOINT FORCE DATA”的美国实用专利申请No.12/415,225、名称为“METHODFOR PERFORMING AN ORTHOPAEDIC SURGICAL PROCEDURE”的美国实用专利申请No.12/415,290、名称为“DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING FORCES OF A PATIENT’S JOINT”的美国实用专利申请No.12/415,172、名称为“SYSTEM AND METHOD FOR DISPLAYING JOINTFORCE DATA”的美国实用专利申请No.12/415,365以及名称为“DEVICE AND METHOD FORDETERMINING FORCES OF A PATIENT’S KNEE JOINT”的美国实用专利申请No.12/415,350中提供，每个专利申请以引用的方式并入本文。
现在参见图7-13，传感器模块108包括传感器外壳730和耦合到传感器外壳730的细长柄部732。调整传感器外壳730的尺寸并且成形为定位在患者的关节中。在示例性实施例中，传感器外壳730具体表现为胫骨板734，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730被配置成与患者的其他关节一起使用。
在使用中，胫骨板734被配置成定位在患者被切除胫骨的近端平台上。如下文更为详细的讨论，胫骨板734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。传感器模块108可以在患者的左膝或右膝上使用。例如，传感器模块708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734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，柄部732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108上简单地翻转或转动，模块712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732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108。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)的整形外科方法描述传感器模块108。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108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734的“内侧”变为胫骨板734的“外侧”。
胫骨板734平坦或大致平坦，形状大致对应于要植入患者体内的整形假体的形状。例如，在示例性实施例中，胫骨板734的形状大致对应于具体尺寸的膝假体。然而，在其他实施例中，胫骨板734(或传感器外壳730)的形状可以大致对应于诸如臀假体、肩假体、踝假体、脊柱假体或髌骨假体之类其他类型整形假体。
示例性胫骨板734包括弯曲的前侧736、弯曲的外侧738、弯曲的内侧740和弯曲的后侧742，其中每一个均成形为接近整形膝假体的胫骨轴承的形状。同样，如上文所讨论，在传感器模块108用于外侧外科方法的手术的实施例中，外侧738和内侧740分别为外侧和内侧。后侧742包括后侧凹口743以允许胫骨板734定位在患者关节的软组织(例如后侧十字韧带)周围。
柄部732包括耦合到柄部732远端754的一对显示器750、752。与远端54相对的柄部732的另一个末端756耦合到胫骨板734。在图7的示例性实施例中，柄部732和胫骨板734在结构中是基本上单一的。然而，在其他实施例中，胫骨板734可以通过合适的连接器或类似物可拆卸地耦合到柄部732。
如图8和9所示出，根据整形外科医师将使用的具体外科方法，外科医师可以将传感器模块108翻转至适当的取向，使得胫骨板734通过相关囊切口插入患者的膝关节。在任一取向上，柄部732均延伸到囊切口之外，并且显示器750、752中的至少一个对整形外科医师可见。例如，如果整形外科医师在患者左膝使用内侧外科方法，则整形外科医师可以按图8所示取向放置传感器模块108，以使得胫骨板734插入膝关节后并且显示器750对外科医师可见时，柄部732从患者膝的内侧(通过内侧囊切口)延伸。或者，如果整形外科医师在患者左膝使用外侧外科方法，则整形外科医师可以按图9所示取向放置传感器模块108，以使得胫骨板734插入膝关节后并且显示器752对外科医师可见时，柄部732从患者膝的外侧(通过外侧囊切口)延伸。
如上文所讨论，传感器模块108被配置成在执行整形外科方法期间对外科医师起到辅助作用。如此，传感器模块108包括由生物相容材料制成的外壳758。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108被配置成一次性使用，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108。然而，在胫骨板34可拆卸地耦合到柄部32的实施例中，可以将胫骨板34设计为一次性使用，并且柄部32可被配置成通过高压灭菌步骤或类似步骤重复使用。
如图10所示，传感器模块108的外壳758包括彼此耦合的上外壳760和下外壳762。在一些实施例中，上外壳760和下外壳762为彼此的镜像图像。当外壳760、762彼此耦合时，上外壳760包括面对，或换句话讲面向下外壳762的内表面763的内表面761。另外，上外壳760包括上胫骨板外壳764和上柄部外壳766。相似地，下外壳762包括下胫骨板外壳768和下柄部外壳770。
显示器750耦合到上外壳760的远端754，并且显示器752耦合到下外壳762的远端754。如图11所示，每个显示器750、752示例性具体表现为发光二极管的行或列。然而，在其他实施例中，显示器750、752可以具体表现为例如液晶显示器、分段显示器和/或类似显示器的其他类型显示器。在图11的示例性实施例中，每个显示器750、752包括五个单独的发光二极管780、782、784、786、788。如下文更为详细的讨论，当患者膝关节的内侧-外侧关节力大约相等时，中央发光二极管784亮起。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780和/或782亮起，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786和788亮起(同样假定采用内侧外科方法)。如图11所示，显示器750、752的发光二极管780、782、784、786、788布置为使得发光二极管780、782对应于胫骨板734的内侧740，发光二极管786、788对应于胫骨板734的外侧738，而无论取向如何(即，无论是上外壳760还是下外壳762面朝上)。
传感器模块108包括定位在胫骨板734中，并且以通信方式耦合到定位在柄部732中的控制电路792的传感器阵列790。传感器阵列790“夹入”上外壳件760和下外壳件762之间，并且包括位于中央的孔791。上外壳件760和下外壳件762间隔开，以允许传感器阵列790通过施用至胫骨板734的关节力压缩。例如，如图11所示出，上外壳764包括外边缘794，并且下外壳766包括外边缘796，其与上外壳764的外边缘794间隔开距离798。当关节力施用至胫骨板734时，外边缘794、796随着传感器阵列790的压缩彼此面向移动。
传感器阵列790包括被配置成产生指示施用至传感器阵列790的关节力的传感器信号的多个压力传感器或传感器元件900。在示例性实施例中，压力传感器900具体表现为电容压力传感器，但是在其他实施例中可具体表现为其他类型的传感器。传感器阵列790的压力传感器900可以具体构型排列。例如，在如图12所示的一个实施例中，传感器阵列790包括被配置成测量关节力的内侧-前侧分量的内侧-前侧传感器980组、被配置成测量关节力的外侧-前侧分量的外侧-前侧传感器982组、被配置成测量关节力的内侧-后侧分量的内侧-后侧传感器984组以及测量关节力的外侧-后侧分量的外侧-后侧传感器986组。示例性地，内侧-前侧传感器980组包括最前侧传感器902、向后远离最前侧传感器902并且朝向传感器阵列790的中央定位的传感器904以及向后远离最前侧传感器902定位并且朝向传感器阵列790的内侧990定位的传感器906。外侧-前侧传感器982组包括最前侧传感器908、向后远离最前侧传感器908并且朝向传感器阵列790的中央定位的传感器910以及向后远离最前侧传感器908定位并且朝向传感器阵列790的外侧992定位的传感器912。内侧-后侧传感器984组包括最后侧传感器914、向前远离最后侧传感器914并且朝向传感器阵列790的中央定位的传感器916以及向前远离最后侧传感器914定位并且朝向传感器阵列790的内侧990定位的传感器918。外侧-后侧传感器986组包括最后侧传感器920、向前远离最后侧传感器920并且朝向传感器阵列790的中央定位的传感器922以及向前远离最后侧传感器920定位并且朝向传感器阵列790的外侧9192定位的传感器924。
内侧-前侧传感器980和外侧-前侧传感器982组形成前侧传感器994组，并且内侧-后侧传感器984和外侧-后侧传感器986组形成后侧传感器995组。相似地，内侧-前侧传感器980和内侧-后侧传感器984组形成内侧传感器996组，并且外侧-前侧传感器982和外侧-后侧传感器986组形成外侧传感器997组。在图10的示例性实施例中，每个内侧-前侧传感器980具有的表面积等于或基本上等于每个外侧-前侧传感器982的表面积。相似地，每个内侧-后侧传感器984具有的表面积等于或基本上等于外-后侧传感器9186的表面积。另外，在一些实施例中，每个前侧传感器994具有的表面积小于每个后侧传感器995。例如，在一个具体实施例中，每个前侧传感器994具有的表面积等于约0.174in2，并且每个后侧传感器995具有的表面积等于约0.187in2。另外，在另一个具体实施例中，每个前侧传感器9194具有的表面积等于约0.243in2，并且每个后侧传感器195具有的表面积等于约0.263in2。当然，在其他实施例中，传感器阵列790可包括另外的或更少的传感器或传感元件，其具有相似的或不同的尺寸、位置和/或取向。
现在参见图13，控制电路92包括处理器1330和存储设备1332。处理器1330可以具体表现为被配置成执行本文所述功能的任何类型的处理器。例如，处理器1330可以具体表现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13中仅示出了一个处理器1330，但应当理解，在其他实施例中，控制电路792可以包括任意数量的额外处理器。存储设备1332可以具体表现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1332可以具体表现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13中仅示出了一个存储设备，但在其他实施例中，控制电路792可以包括额外的存储设备。
处理器1330通过信号通路1334以通信方式耦合到存储设备1332。信号通路1334可以具体表现为被配置成促进处理器1330和存储设备1332之间通信的任何类型信号通路。例如，信号通路1334可以具体表现为任意数量的线材、印刷电路板布线、导电孔、总线、居间装置和/或类似物。处理器1330也通过信号通路1336以通信方式耦合到传感器阵列790。与信号通路1334类似，信号通路1336可以具体表现为被配置成促进处理器1330与传感器阵列790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1336可以包括被配置成容纳传感器阵列790的插头端840的连接器838(参见图10)。
控制电路792也包括电源1342和相关的电源控制电路1344。电源1342可以具体表现为尺寸调整为适应传感器模块108的多个电池。电源1342通过信号通路1346电耦合到电源控制电路1344，并且电源控制电路1434通过信号通路1348电耦合到处理器1330和控制电路792的其他器件。信号通路1346、1348可以具体表现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1344可以包括电源控制、分配和过滤电路，并且被配置成从电源1342提供或分配电力至处理器1330和控制电路792的其他器件或部件。如下文更为详细的讨论，在“开启”后，电源电路1344被配置成为处理器1330和控制电路792的其他部件连续供电，直至电源1342的电量耗尽。也就是说，在一些实施例中，初次“开启”模块102后，使用者不能“关闭”传感器模块108。此类功能确保了，例如传感器模块108不能重复用于后续的外科手术。
控制电路792还包括通过信号通路1352以通信方式耦合到处理器1330的用户控件13350。用户控件1350具体表现为位于显示器750、752上的电源钮1354(参见图11)，并且可被使用者选择用于开启传感器模块108。然而，在示例性实施例中，控制电路792被配置成在传感器模块108开启后，防止或限制使用者通过电源钮1354或其他控件关闭传感器模块108的能力。也就是说，控制电路792一旦开启即被配置成保持开启状态，直至电源1342的电量耗尽。此类配置可确保传感器模块108用于单次整形外科方法，而无法在多次手术中重复使用。信号通路1352与信号通路134类似，可以具体表现为被配置成促进用户控件1350与处理器1330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792还包括用于驱动和/或控制显示器750、752的显示电路1356。显示电路1356通过信号通路1358以通信方式耦合到处理器1330，并且通过信号通路1360耦合到显示器750、752。与上面讨论的信号通路1334类似，信号通路1358、1360可以分别具体表现为被配置成促进处理器1330和显示电路1356以及显示电路1356和显示器750、752之间通信的任何类型信号通路。例如，信号通路1358、1360可以具体表现为任意数量的线材、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，在示例性实施例中，显示器750、752具体表现为发光二极管780、782、784、786、788的阵列。
如上文所讨论，传感器模块108被配置成将力数据传输至显示模块110。因此，控制电路792包括传输器电路1362和天线1364。传输器电路1362通过信号通路1366以通信方式耦合到处理器1330，并且通过信号通路1368耦合到天线1364。信号通路1366、1368可以具体表现为被配置成分别促进传输器电路1362和处理器1330以及天线1364之间通信的任何类型信号通路。例如，与信号通路1334类似，信号通路1366、1368可以具体表现为任意数量的线材、印刷电路板布线、导电孔、总线、居间装置和/或类似物。传输器电路1362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至显示模块110。例如，传输器电路1362可被配置成使用无线网络协议蜂窝通信协议，例如码分多址(CDMA)协议、协议或其他无线通信协议、标准或技术。
现在参见图14和15，在使用中，控制电路792被配置成执行方法1400，以确定患者关节的关节力数据并且提供患者膝关节的关节力的内侧-外侧平衡情况的视觉指示。方法1400始于方框1402，其中控制电路792被初始化。例如，在方框1402中，控制电路792可以执行任意数量的系统检查、清除处理器1330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792被配置成使用手持式显示装置110执行方框1404中的交接例程。在交接例程期间，控制电路792和手持式显示装置14可被配置成确定通信协议和/或建立用于将关节力数据从传感器模块108传输至手持式显示模块110的任何类型通信程序。
在方框1406中，控制电路792从传感器阵列790接收传感器信号或数据。如上文所讨论，当胫骨板734定位在患者膝关节上时，传感器阵列790会产生指示施加到胫骨板734的关节力的传感器信号。在方框1408中，控制电路792的处理器1330基于从传感器阵列790接收的传感器信号确定关节力数据。关节力数据是患者膝关节的关节力的指示。在一些实施例中，关节力数据可以具体表现为特定关节力值，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，内侧关节力分量可基于来自内侧传感器996组的传感器信号确定，并且外侧关节力分量可基于来自外侧传感器997组的传感器信号确定。另外，前侧关节力分量可基于前侧传感器994组，并且后侧关节力分量可基于来自后侧传感器995组的传感器信号。随后，在方框1310中，控制电路792控制或者激活显示器750、752，以显示在方框1408中确定的关节力数据。例如，在其中确定了一个或多个具体关节力的实施例中，处理器1330可显示确定关节力或将其在显示器750、752上标记。
另外或作为另外一种选择，控制电路792可被配置成确定关节力的内侧-外侧平衡情况，并且显示器将此类内侧-外侧平衡情况标记在方框1408、1410中的显示器750、72上。例如，如图15中所示，控制电路792可执行方法1500，以确定患者膝关节的关节力的内侧-外侧平衡情况。在方框1502中，控制电路792基于从内侧传感器996组接收的传感器信号确定内侧关节力数据。相似地，在方框1504中，控制电路792基于从外侧传感器997组接收的传感器信号确定外侧关节力数据。内侧和外侧关节力数据可以具体表现为以牛顿为单位确定的特定关节力，或可以具体表现为它们的一些表达。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1502和1504可以按任一顺序执行。
在方框1506中，控制电路792确定患者关节力的相对内侧-外侧平衡情况。为此，控制电路792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792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792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。因此，如果患者关节的内侧和外侧力平衡，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792被配置成仅确定内侧和外侧百分比值中的一者，其余的一者是已知的或通过简单地从100％减去来确定。
在方框1508中，控制电路792激活或控制显示器750、752以提供患者关节的关节力的相对内侧-外侧平衡情况的视觉指示。例如，在显示器750、752具体表现为发光二极管的实施例中，控制电路792被配置成激活或亮起一个或多个发光二极管以提供关节力的内侧-外侧平衡情况的视觉指示。控制电路792可以使用向整形外科医师提供此类关节力的正确指示的任何显示方案或发光二极管的亮起构型。
通过这种方式，传感器模块108向整形外科医师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，整形外科医师可以在通过显示器750、752监视内外侧力当前平衡情况的同时在患者膝关节上执行平衡手术，以获得具体患者的所需平衡。另外，因为传感器模块108在每侧均具有显示器750、752，所以无论外科医师是在患者左膝还是右膝上做手术，均可为整形外科医师提供关节力的视觉指示。
重新参考图14，除在方框1410中激活显示器750、752以提供关节力的视觉指示之外，传感器模块108可被配置成在方框1412中传输关节力数据。如上面所讨论，在方框1412中传感器模块108可以将关节力数据传输至手持式显示器110。所传输的关节力数据可以具体表现为例如以牛顿为单位测量的特定关节力，或可以是它们的表达。例如，在方框1412中，传感器信号从传感器阵列790接收，或此类信号水平的电表达可以传输。或者，传感器模块108可以传输指示患者关节的关节力的确定内侧-外侧平衡情况的关节力数据。
可用于系统100的传感器模块的一个实施例的操作和结构的其他描述在名称为“ORTHOPAEDIC SURGICAL SYSTEM FOR DETERMINING JOINT FORCES OF A PATIENT’S KNEEJOINT”的美国实用新型专利申请No.XX/XXX,XXX、名称为“ORTHOPAEDIC SENSOR MODULEAND SYSTEM FOR DETERMINING JOINT FORCES OF A PATIENT’S KNEE JOINT”的美国实用新型专利申请No.XX/XXX,XXX、名称为“DEVICE AND METHOD FOR DISPLAYING JOINT FORCEDATA”的美国实用新型专利申请No.12/415,225、名称为“METHOD FOR PERFORMING ANORTHOPAEDIC SURGICAL PROCEDURE”的美国实用新型专利申请No.12/415,290、名称为“DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING FORCES OF A PATIENT’S JOINT”的美国实用新型专利申请No.12/415,172、名称为“SYSTEM AND METHOD FOR DISPLAYING JOINT FORCEDATA”的美国实用新型专利申请No.12/415,365以及名称为“DEVICE AND METHOD FORDETERMINING FORCES OF A PATIENT’S KNEE JOINT”的美国实用新型专利申请No.12/415,350中提供，每个专利申请以引用的方式并入本文。
现在参见图16和17，在一些实施例中，传感器模块108(或其部件)可以结合到或者附接到定制的患者专用整形器械102。例如，如图16中所示出，传感器模块108的传感器阵列790可以具体表现为嵌入、结合到或者附接到接触骨或向骨表面200的多个传感器阵列1600。在此类实施例中，传感器阵列1600的放置被配置成感测患者关节的关节力。另外，每个传感器阵列1600可以类似于上面讨论的传感器阵列790，并且具有类似的特征。另外，在此类实施例中，传感器模块108的控制电路792也可以结合到定制的患者专用整形器械102。例如，控制电路792可以包覆成型于或者内嵌于定制的患者专用整形器械102的前方非向骨侧212。或者，在一些实施例中，控制电路792可以封装于附接到定制的患者专用整形器械102的前方非向骨侧212的合适生物相容性外壳中。无论如何，在任何本文所述的实施例中，控制电路792被配置成将关节力数据传输至上面讨论的手持式显示模块110。
现在参见图18和19，在系统100的使用中，手持式显示模块110被配置成执行用于为整形外科医师确定和显示患者关节相关的关节力数据的方法1800。方法1800始于方框1800，其中手持式显示模块110被初始化。例如，在方框1802中，手持式显示模块110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，在一些实施例中，手持式显示模块110被配置成在方框1804中使用传感器模块108执行交接例程。
在方框1806中，手持式显示模块110确定外科方法参数数据是否可用。要做到这一点，在一些实施例中，手持式显示模块110可提示显示模块110的使用者数据标签104和/或存储装置106是否可用。作为另外一种选择，在其他实施例中，手持式显示模块110可被配置成自动搜索数据标签104。例如，在其中数据标签104和数据读出器664、112具体表现为RFID器件的实施例中，数据读出器664、112可以生成询问标志，以检测数据标签104的存在。
如果数据不可用，则方法1800进入方框1808，其中整形外科方法使用传感器模块108和手持式显示装置110进行，而无需从数据标签104和/或存储装置106获得的附加数据/信息，如名称为“ORTHOPAEDIC SURGICAL SYSTEM FOR DETERMINING JOINT FORCES OF APATIENT’S KNEE JOINT”的美国实用新型专利申请No.XX/XXX,XXX、名称为“ORTHOPAEDICSENSOR MODULE AND SYSTEM FOR DETERMINING JOINT FORCES OF A PATIENT’S KNEEJOINT”的美国实用新型专利申请No.XX/XXX,XXX、名称为“DEVICE AND METHOD FORDISPLAYING JOINT FORCE DATA”的美国实用新型专利申请No.12/415,225、名称为“METHODFOR PERFORMING AN ORTHOPAEDIC SURGICAL PROCEDURE”的美国实用新型专利申请No.12/415,290、名称为“DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING FORCES OF A PATIENT’S JOINT”的美国实用新型专利申请No.12/415,172、名称为“SYSTEM AND METHOD FOR DISPLAYINGJOINT FORCE DATA”的美国实用新型专利申请No.12/415,365以及名称为“DEVICE ANDMETHOD FOR DETERMINING FORCES OF A PATIENT’S KNEE JOINT”的美国实用新型专利申请No.12/415,350中的每个所详细描述，每个专利申请以引用的方式并入本文。
然而，如果手持式显示模块110确定数据可用(如数据标签104存在)，则在方框1810中数据标签104被数据读出器664、112读取。如上面所讨论，数据标签104可以附接到包装114或定制的患者专用整形器械102。无论如何，数据标签104可以被数据读出器664、112读取，所述读取通过使数据标签104接近数据读出器664、112来进行。另外或作为另外一种选择，存储装置106可以在方框1810中被手持式显示模块110读取。如上面所讨论，数据标签104和存储装置106存储外科方法参数，该参数可以通过手持式存储装置110显示，以确认整形外科方案(如，定制的患者专用整形外科器械102、当前的整形外科方法、患者等)。
在方框1812中，手持式显示模块110显示识别数据，以识别定制的患者专用整形器械102和/或进行整形外科方法的患者。如上面所讨论，器械识别数据具体表现为唯一识别定制的患者专用整形器械102的识别数据。此类识别数据可包括用于定制的患者专用整形器械102的制造的整形外科参数。这样，医护人员可以确认定制的患者专用整形器械102是用于当前的外科方法的正确器械，定制的患者专用整形器械102是根据整形外科方案和/或患者的身份正确设计的。在方框1814中，手持式显示模块110提示医护人员确定显示的信息是否正确(如，包装的定制的患者专用整形器械102是否为正确的器械)。如果不正确，则方法1800进入方框1816，在其中生成警示指示，并且终止整形外科方法。然而，如果在方框1814中已确认定制的患者专用整形器械102和/或患者，则医护人员可操作手持式显示模块来查看从数据标签104和/或数据存储106接收的部分外科方法参数，或开始外科方法。
在方框1818中，手持式显示模块110确定医护人员是否需要查看外科方案，该方案可存储在数据标签104或数据存储106上。外科方案可包括外科方法步骤、计划手术步骤的阈值或值(如，切除、旋转等的量)、医护人员预先生成的笔记和/或类似物。如果这样的话，方法1800进入方框1820，在其中检索外科方案。在一些实施例中，外科方案可以从所需的数据标签104或数据存储106检索。然而，在其他实施例中，数据读出器664、112被配置成读取、检索或者获得存储在数据标签104或数据存储106中的所有数据，并且将此类数据局部存储于手持式显示模块110中(如，存储器624中)。随后，在方框1822中，手持式显示模块110为医护人员将外科方案显示在显示器502上。医护人员通过操作使用者输入钮506、508、510导航外科方案，以查看各个部分。虽然外科方案可以在外科方法开始之前查看，但是在一些实施例中，外科方案可以在整形外科方法的实际进行期间再次查看。
在方框1824中，手持式显示模块110确定医护人员是否需要查看患者骨骼解剖结构的任何医学图像(如，X-射线、计算断层照相(CT)扫描、磁共振成像(MRI)图像等)，它们可以存储在数据标签104或数据存储106上。如果这样的话，方法1800进入方框1826，在其中检索医学图像。如上面所讨论，医学图像可以从数据标签104或数据存储106按需要检索，或预先检索并且局部存储于手持式显示模块110中(如，存储器624中)。随后，在方框1828中，手持式显示模块110为医护人员将医学图像显示在显示器502上。医护人员通过操作使用者输入钮506、508、510导航医学图像，以查看各种图像、放大/缩小、旋转和/或操纵医学图像。此外，与外科方案一样，在一些实施例中，医学图像可以在整形外科方法的实际进行期间再次查看。
在方框1830中，手持式显示模块110确定医护人员是否准备好进行整形外科方法。如果这样的话，方法1800进入方框1832(参见图19)。在方框1832中，手持式显示模块110从传感器模块108接收关节力数据。如上文所讨论，关节力数据为传感器模块108的传感器阵列790产生的传感器信号所指示的患者膝关节力的指示。在方框1834中，手持式显示模块110基于在方框1832中接收的关节力数据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996组，并且外侧关节力值基于外侧传感器997组。在方框1836中，手持式显示模块110基于内侧和外侧关节力值确定患者关节的关节力的内侧/外侧平衡情况。如上面所讨论，内侧/外侧平衡情况可以百分比值表示。在方框1838中，关节力的内侧/外侧平衡情况随后显示在显示器502上。
在方框1840中，手持式显示模块110显示在方框1838中显示的关节力平衡信息相连的任何相关外科方法参数。例如，在方框1842中，手持式显示模块110可以沿着整形外科医师作为外科方案的部分开发的任何预先计划的切面、旋转量、角度信息和/或类似物显示患者骨骼的医学图像或储存图像。当然，应当理解，任何类型的外科方法参数可以显示在方框1840中，包括医学图像，以允许医护人员针对外科方案和/或医护人员所需的结果确认当前的外科方法。另外，应当理解，通过显示与外科方法参数相连的关节力平衡信息，医护人员可以更好地准备，以确定任何所需的整形外科方案调整(如，附加的切除、器械102的取向或整形部件等)。在方框1844中，手持式显示模块110可提示医护人员确认当前的外科参数1844。在方框1844中，医护人员也可以调整或修改外科方案/方法。如果外科参数不能确认，则方法1800进入方框1848，在其中生成指示，可提示医护人员修改当前的外科方案，对整形手术作出调整，或终止整形手术。如果外科方法参数在方框1846中确认，则方法1800循环返回方框1832，在其中获得附加关节力数据。
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以不包括所有所述特征，但仍然可以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以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、系统和方法可结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。

Claims (18)

1.一种用于确认整形外科方案的系统，所述方案用于在患者的关节上执行整形外科方法，所述系统包括：
传感器模块，所述传感器模块包括传感器阵列和传感器控制电路，所述传感器阵列被配置成生成指示患者关节的关节力的传感器信号，所述传感器控制电路基于所述传感器信号生成关节力数据并且传输所述关节力数据；
数据标签，所述数据标签与患者专用整形外科器械相关联，所述数据标签包括与所述整形外科方案相关联的外科方法参数；和
手持式显示模块，所述手持式显示模块包括(i)显示控制电路，所述显示控制电路包括数据读出器，所述数据读出器被配置成读取所述数据标签以由其获得所述外科方法参数，和(ii)以通信方式耦合到所述显示控制电路的显示器，
其中所述显示控制电路被配置成从所述传感器模块接收所述关节力数据，在所述显示器上显示作为所述关节力数据的函数的关节力信息，并且在所述显示器上显示与所述关节力信息相关联的所述外科方法参数，
其中所述外科方法参数包括患者骨骼的计划切面和所述患者骨骼的计划最终旋转中的至少一个的阈值，并且所述手持式显示模块被配置成根据所述阈值和所述关节力数据确认当前外科方法。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器模块附接到所述患者专用整形外科器械的向骨表面，并且所述传感器模块的通信电路位于单独的外壳内，所述单独的外壳附接到所述患者专用整形外科器械的前方非向骨侧。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述传感器阵列结合到所述患者专用整形外科器械中。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括密封包装，其中所述患者专用整形外科器械密封在所述密封包装内，并且所述数据标签被固定到所述密封包装。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述数据标签附接到所述患者专用整形外科器械。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述数据标签包括射频识别RFID标签，并且所述数据读出器包括RFID读出器。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述数据标签包括所述患者关节的医学图像，所述数据读出器被配置成从所述数据标签获得所述医学图像，并且所述显示控制电路被配置成在所述显示器上显示所述医学图像。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述数据标签包括患者识别信息，所述数据读出器被配置成从所述数据标签获得所述患者识别信息，并且所述显示控制电路被配置成在所述显示器上显示所述患者识别信息。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述外科方法参数包括唯一识别所述患者专用整形外科器械的识别数据。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述外科方法参数包括用于所述患者专用整形外科器械的制造的外科方法参数。
11.根据权利要求1所述的系统，还包括与所述患者专用整形外科器械相关联的数据存储装置，所述数据存储装置包括所述患者关节的医学图像，
其中所述显示控制电路被配置成与所述数据存储装置通信，以由其检索所述医学图像并且在所述显示器上显示所述医学图像。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述数据标签包括与患者专用整形切割块相关联的数据标签。
13.一种用于确认整形外科方案的系统，所述整形外科方案用于在患者关节上执行整形外科方法，所述系统包括：
患者专用整形外科器械，所述患者专用整形外科器械包括被配置成容纳具有对应正轮廓的患者骨骼的一部分的定制的患者专用负轮廓，所述患者专用整形外科器械包括传感器阵列和传感器控制电路，所述传感器阵列被配置成生成指示患者关节的关节力的传感器信号，所述传感器控制电路基于所述传感器信号生成关节力数据并且传输所述关节力数据；
数据标签，所述数据标签与患者专用整形外科器械相关联，所述数据标签包括(i)唯一识别所述患者专用整形外科器械的识别数据，和(ii)用于所述患者专用整形外科器械的制造的外科方法参数；
数据读出器，所述数据读出器被配置成读取所述数据标签以获得所述识别数据和所述外科方法参数；和
手持式显示模块，所述手持式显示模块包括(i)显示控制电路，其以通信方式耦合到所述数据读出器以由其接收所述识别数据和所述外科方法参数，和(ii)显示器，其中所述显示控制电路被配置成在所述显示器上显示所述识别数据和所述外科方法参数，以确认所述患者专用整形外科器械，
其中所述外科方法参数包括患者骨骼的计划切面和所述患者骨骼的计划最终旋转中的至少一个的阈值，并且所述手持式显示模块被配置成根据所述阈值和所述关节力数据确认当前外科方法。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述数据标签附接到所述患者专用整形外科器械。
15.根据权利要求13所述的系统，还包括密封包装，其中所述患者专用整形外科器械密封在所述密封包装内，并且所述数据标签被固定到所述密封包装。
16.根据权利要求13所述的系统，其中所述数据标签包括射频识别RFID标签，并且所述数据读出器包括RFID读出器。
17.根据权利要求13所述的系统，其中所述数据标签包括所述患者关节的医学图像，所述数据读出器被配置成读取所述数据标签以从所述数据标签获得所述医学图像，并且所述显示控制电路被配置成在所述显示器上显示所述医学图像。
18.根据权利要求13所述的系统，其中所述显示控制电路被配置成从所述传感器模块接收所述关节力数据，并且在所述显示器上显示作为所述关节力数据的函数的关节力信息。
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