WO2002036031A1 - Systeme de determination de la position d'une prothese du genou - Google Patents

Systeme de determination de la position d'une prothese du genou Download PDF

Info

Publication number
WO2002036031A1
WO2002036031A1 PCT/FR2001/003423 FR0103423W WO0236031A1 WO 2002036031 A1 WO2002036031 A1 WO 2002036031A1 FR 0103423 W FR0103423 W FR 0103423W WO 0236031 A1 WO0236031 A1 WO 0236031A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
prosthesis
femur
tibia
knee
center
Prior art date
Application number
PCT/FR2001/003423
Other languages
English (en)
Inventor
Stéphane Lavallee
Original Assignee
Perception Raisonnement Action En Medecine
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Perception Raisonnement Action En Medecine filed Critical Perception Raisonnement Action En Medecine
Priority to AT01992535T priority Critical patent/ATE456938T1/de
Priority to DE60141248T priority patent/DE60141248D1/de
Priority to EP01992535A priority patent/EP1341468B1/fr
Priority to JP2002538844A priority patent/JP4182757B2/ja
Priority to US10/415,962 priority patent/US8126533B2/en
Publication of WO2002036031A1 publication Critical patent/WO2002036031A1/fr
Priority to US13/404,358 priority patent/US8626267B2/en
Priority to US14/148,333 priority patent/US8880152B2/en
Priority to US14/531,353 priority patent/US9050132B2/en
Priority to US14/704,518 priority patent/US9220571B2/en
Priority to US14/982,221 priority patent/US10441437B2/en

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/46—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor
    • A61F2/4657—Measuring instruments used for implanting artificial joints
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/14—Surgical saws ; Accessories therefor
    • A61B17/15—Guides therefor
    • A61B17/154—Guides therefor for preparing bone for knee prosthesis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
    • A61B5/061—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body
    • A61B5/062—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body using magnetic field
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computerised tomographs
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/14—Surgical saws ; Accessories therefor
    • A61B17/15—Guides therefor
    • A61B17/154—Guides therefor for preparing bone for knee prosthesis
    • A61B17/155—Cutting femur
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/14—Surgical saws ; Accessories therefor
    • A61B17/15—Guides therefor
    • A61B17/154—Guides therefor for preparing bone for knee prosthesis
    • A61B17/157—Cutting tibia
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/14—Surgical saws ; Accessories therefor
    • A61B17/15—Guides therefor
    • A61B17/154—Guides therefor for preparing bone for knee prosthesis
    • A61B17/158—Cutting patella
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
    • A61B2034/102—Modelling of surgical devices, implants or prosthesis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
    • A61B2034/102—Modelling of surgical devices, implants or prosthesis
    • A61B2034/104—Modelling the effect of the tool, e.g. the effect of an implanted prosthesis or for predicting the effect of ablation or burring
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
    • A61B2034/105—Modelling of the patient, e.g. for ligaments or bones
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/107—Visualisation of planned trajectories or target regions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/108—Computer aided selection or customisation of medical implants or cutting guides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2055—Optical tracking systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2068—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis using pointers, e.g. pointers having reference marks for determining coordinates of body points
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2072—Reference field transducer attached to an instrument or patient
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B2090/363—Use of fiducial points
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3904—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers specially adapted for marking specified tissue
    • A61B2090/3916—Bone tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3954—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers magnetic, e.g. NMR or MRI
    • A61B2090/3958—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers magnetic, e.g. NMR or MRI emitting a signal
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3962—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers palpable
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/397—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers electromagnetic other than visible, e.g. microwave
    • A61B2090/3975—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers electromagnetic other than visible, e.g. microwave active
    • A61B2090/3979—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers electromagnetic other than visible, e.g. microwave active infrared
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3983—Reference marker arrangements for use with image guided surgery
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for

Definitions

  • the present invention relates to a system for determining the position of a prosthesis making it possible to assist a surgeon in placing knee prostheses, using the computer present in the operating room.
  • the general objective of computer-assisted knee surgery is to determine an optimal position of the prostheses on the tibia, on the femur, and possibly on the patella according to geometric and dynamic criteria, and to propose devices making it possible to effectively place the prostheses in the optimum place.
  • We ideally seek to restore an alignment of the centers of the hip, knee and ankle, for a knee placed in extension, while balancing the position of the kneecap and the tensions of the ligaments during a flexion movement and all by having good fit of the prostheses with the bones. In some cases, only part of the knee is replaced, for example one of the two condyles of the femur, but the criteria remain the same.
  • a locatable element also known as a measurement mark
  • a position also known as a positioning system or even a three-dimensional positioning system.
  • a position sensor can be a set of cameras which mark the position and the orientation of measurement marks each consisting of at least three infrared diodes or reflective markers.
  • Many acoustic, mechanical or magnetic technologies can also be used to identify the relative position and orientation of two position markers fixed to anatomical structures, surgical instruments, scanning probes or various sensors as described in Chapter 1 of the book “Computer Integrated Surgery", MIT Press, 1996, R.
  • One of the position markers can also act as a position sensor, as is the case with small magnetic systems. Using these position sensors, you can use a probe to digitize points on the surface of structures equipped with a position marker, you can also record movements between two bones equipped with position markers.
  • the present invention aims to use simple equipment comprising a computer, a screen, a three-dimensional positioning system, a position marker fixed on each joint bone and a position marker placed on a drilling guide.
  • An object of the invention is to provide an automatic system for determining the best size, position and orientation for each implant placed on one or more planes of bone section, such as a conventional prosthesis of tibia and femur.
  • Another object of the invention is to propose such a system in which the complete surface of each bone is obtained by deformation of a generic model in the operating room, without MRI or CT images.
  • Another object of the invention is to provide such a system in which a drilling guide is provided which is particularly simple to install in order to then ensure the precise positioning of a cutting guide.
  • An advantage of the invention is that it makes it possible to overcome the determination of a center of the knee on the patient. Instead of aligning any center of the pathological knee with the center of the hip and ankle, the invention provides for aligning the center of the pathological knee prosthesis with the center of the hip and ankle.
  • Another advantage of the invention is that it makes it possible to automatically determine an ideal theoretical position of the set of implants to be fixed on each bone taking into account all the essential criteria and then to let the surgeon modify the parameters relative to to the so-called ideal reference, just before performing surgical procedures to place the implants.
  • Another advantage of the invention is that it eliminates all the acquisition and registration procedures for CT or MRI medical images.
  • the present invention provides a system for determining the ideal theoretical position of a knee prosthesis comprising, for determining the position of a tibial prosthesis, comprising means for: determining the shape of the proximal part tibia and its position relative to the center of the ankle joint; determine a high point of the tibial plateau; calculate the position, orientation and size with respect to the tibia of the tibial prosthesis and the section plane corresponding to the tibial prosthesis, taking into account the following parameters:
  • the cutting plane is at a distance from said high point equal to the height of the prosthesis to be fixed
  • the long side of the prosthesis is centered on the long side of the section of the tibia in the cutting plane
  • the front edge of the short side of the prosthesis is at a predetermined distance from the front edge of the short side of the section of the tibia in the cutting plane; and determining the orientation in the cutting plane of the prosthesis so that the long side of the prosthesis is parallel to the horizontal axis of the knee.
  • this system further comprises, for determining the position of a femoral prosthesis, means for: determining the relative position of the distal part of the femur relative to the center of the joint hip; calculate the position, orientation and size relative to the femur of the prosthesis - femoral - and - of the cutting plane corresponding to the femoral prosthesis taking into account the following parameters: the perpendicular to the cutting plane passing through the center of the prosthesis also passes through the center of the hip joint, the distal cutting plane is at a distance from the point more distal on one of the condyles equal to the thickness of the prosthesis to be fixed, the posterior cutting plane is at a distance from the most posterior point on one of the condyles equal to the thickness of the prosthesis to be fixed, the long side of the prosthesis is centered on the long side of the section of the femur in the cutting plane, the maximum size of the prosthesis is such that the edge of the prosthesis is as close as possible but within
  • Orientation and lateral position of the femoral prosthesis are adjusted by aligning the plane of the trochlea of the femoral prosthesis with the trajectory of the center of the digitized patella during a knee flexion movement thanks to a position marker placed on the external face of the patella.
  • this system further comprises, for determining the shapes and positions of the tibia, the femur, the center of the ankle joint and the center of the hip joint: elements locatable in position in a three-dimensional positioning system, fixable at least to the tibia and the femur, a feeler, an ultrasound device, and / or an x-ray device for locating in said system three-dimensional positioning the position of various points of the tibia and the femur with respect to said locatable elements, and means for deforming and adjusting a preset pattern of the leg bones using the position information collected.
  • said model also includes a modeling of the positions of the ligament attachments of the knee joint, in that this modeling is adapted to the patient at the same time as the model of the bone surface, and said model also includes the values of the maximum elongations of each ligament, determined experimentally by moving the leg of the patient not yet operated to identify the limits of movement related to existing ligaments.
  • this system further comprises means for: simulating on the image of the femur-tibia assembly the positioning of the prostheses linked together for different flexion positions, and the position of the knee ligaments; deduce the limits of movement that the leg fitted with the prostheses will have with the existing ligaments; and take this information into account to modify the ideal theoretical position of the knee prosthesis, and / or to suggest intervention on the ligaments.
  • said probe has a ball-shaped end and in that the markings by the probe are carried out dynamically while one moves said ball against the part to be analyzed, the system of three-dimensional positioning being designed to determine the instantaneous positions of the center of the ball and a surface reconstruction system from a deformable model being designed to carry out a correction corresponding to the radius of the ball.
  • an image of the adjusted -model is formed and this image is displayed in affecting its various zones of colors or thickness characterizing the density of points raised in this zone by the probe, which indicates the degree of precision of the model of the corresponding zone.
  • this system comprising means for: determining by calculating the locations at which the tibia / femur must be pierced to place a cutting guide, pointing these locations on the displayed image of the tibia / femur, permanently display on the reconstructed image of the tibia / femur, the image of a drilling guide provided with locating means in said three-dimensional positioning system, this guide comprising tubes of the same spacing as tubes of the guide cutting tools intended to be mounted on bits fixed in the bone, and the drilling guide comprises a central pin which can be pressed against the bone and the image of which must coincide with a target point prepositioned on the image displayed tibia / femur.
  • the drilling guide further comprises wedging means, actuable once the guide has been brought into position.
  • the identifiable elements respectively associated with the tibia, the femur and the feeler are geometrically differentiated.
  • the reperable element associated with the tibia has the shape of the letter T
  • the reperable element associated with the femur has the shape of the letter F
  • the position of the patellar component of the prosthesis is obtained by means for: - - - - -. determining in a three-dimensional positioning system, the trajectory of an element that can be identified in position fixed to the external face of the patella during a knee flexion movement,. determine the point of the internal face of the patella which best coincides with the center of the throat of the prosthesis of the femur for a chosen angular zone of flexion, guide the placement of a drill bit towards said point.
  • FIGS. 1A and 1B represent a front view and a side view of a femur-tibia assembly
  • FIGS. 2A and 2B illustrate a femur and an associated probe
  • FIGS. 3A and 3B represent an extreme distal part of a femur and colored zones thereon
  • FIG. 4 represents a model of assembly of the femuribibia and of associated ligaments
  • FIGS. 5A to 5C illustrate the mounting of a prosthesis according to the invention
  • FIGS. 6A to 6C illustrate steps implemented by the system according to the present invention
  • FIG. 7 represents a drilling tool according to the present invention
  • FIG. 8 represents targets for determining the position of a drilling tool according to the present invention
  • FIG. 9 represents a variant of the drilling tool according to the present invention
  • FIG. 10 shows another variant of the drilling tool according to the present invention
  • FIG. 11 shows another variant of the drilling tool according to the present invention.
  • the bones are placed in the field of a three-dimensional positioning system. Then, as illustrated in FIG. 1A in side view and in FIG. 1B in front view, elements identifiable by the three-dimensional positioning system fixed respectively on the femur 1 and on the tibia 2 of a patient, respectively, are analyzed. 3 and 4. These locatable elements are generally points screwed into the bones and one end of which is provided with markers which may be reflecting discs, reflecting spheres or infrared diodes. As illustrated in FIG.
  • the invention provides that the reperable element 3 fixed on the femur has the shape of the letter F, with at least three markers fixed on the ends of the branches and on the corners of the F.
  • This device makes it possible to have the largest possible letter, which avoids any possible confusion, with markers as distant as possible, which increases the precision of the system, while forming a compact form.
  • the reperable element fixed to the tibia has the shape of the letter T with three markers fixed to the ends of the branches of the T. All the locatable elements can thus be associated with a letter, P for the probe, R for the patella, H for humerus, etc. containing markers on the ends of its branches and on its corners.
  • the reference 5 designates the center of rotation of the hip between the femur and the iliac bone
  • the reference 6 the center of the ankle between the tibia and the foot
  • the reference 7 the knee joint between the femur and the tibia
  • the ball joint is designated by the reference 8 and by the reference 9 a reperable element fixed to the ball on its external face.
  • the invention provides for using means to determine the deformation of a generic model in order to match digital points on the real bone.
  • the model is in general consisting of a set of several hundred triangular facets connected together on their edges and vertices.
  • the methods described in chapter 16 of the book “Brain Warping", Toga ed., Académie Press, 1999, entitled “Elastic registration and Inference using Oct-Tree Splines", pages 282-296, S. Lavities et al. which consist in deforming the volume mesh as little as possible which includes and carries with it the digitized surface points until they coincide with the surface of the model, then in reversing the transformation function thus obtained to deform the generic model towards the digitized points.
  • one begins by looking for a global deformation which brings certain particular anatomical points palpated by the user towards their counterparts of the model, then one refines the deformation by progressively decreasing the sum of the squares of the distances between all the palpated points and the surface of the model.
  • Methods for calculating the distance between points and a surface represented by triangular facets are widely known in the literature of computerized three-dimensional geometry. We thus obtain a deformation function F transforming the coordinates (X, Y, Z) of a point expressed in the position coordinate system into coordinates (X ', Y', Z ') of the point expressed in a coordinate system associated with the model .
  • a traceable probe is used in the three-dimensional positioning system.
  • a probe with a pointed end to obtain points on the surface with good precision, but such a probe hooks on the bone and it is difficult to digitize many points on the fly.
  • the invention provides, as illustrated in FIGS. 2A and 2B, to use a probe 10 whose end in contact with the zone to be detected comprises a spherical portion whose radius can be greater than 0.5 mm (preferably of 0.5 mm to 3 mm). From a moment when the surgeon or other operator sends an order by pressing a foot or hand control, or by voice command, we can then digitize many points on the fly by dragging the spherical part on the bone surface but points offset by a value equal to the radius of the sphere outside the actual surface are recorded. This offset will have to be compensated.
  • the invention provides means for progressively minimizing the sum of the distances between each point and the surface of the model from which the value of the radius of the probe is subtracted, provided that the distances to the surface are positive to Outside the surface and of negative sign inside the surface.
  • an ultrasound probe equipped with a position marker can be used to locate points on the bone through the skin, as described in Chapter 32 of the book “Computer Integrated Surgery", MIT Press, 1996, R. Taylor ed., entitled “Computer-assisted spinal surgery using anatomy-based registration", pages 434-437, by S. Lavencies et al.
  • the surfaces can also be constructed using a few radiographic images obtained in the operating room or in the radiology room. If we use radios acquired outside the operating room, we must then readjust the models thus reconstructed on the operating data. Such techniques are described in the article "Nonrigid 3D / 2D registration of images using statistical models" by M. Fleute and S.
  • the invention provides for displaying on a computer screen the surfaces reconstructed in 3 dimensions with colorations of the surface as a function of the imprecision. estimated. For example, in regions 21, critical for the prosthesis, where many points have been palpated, the surface is of a first color. In regions 22 and 23, which are less critical for the prosthesis, where fewer points have been palpated, the surface is of a second color.
  • the image is substantially that of the initial model to within a factor of scale and this is indicated by a third color.
  • the values of the imprecision of the reconstruction on the surface can be obtained by other means, the main thing being to give the notion of it to the surgeon.
  • contours are displayed around the calculated intersection contour with a thickness depending all along the contour of the imprecision of the estimated surface in the region considered. As illustrated in FIG. 3B, if a point of the contour of intersection between the plane and the surface has an imprecision of X mm, a thickness of X mm is given to the contour at this point.
  • each ligament model is known by its two attachment points on the femur and on the tibia, as well as by its maximum length when it is stretched.
  • the system according to the invention comprises means for memorizing the maximum extensions of the ligaments for different angular zones of knee flexion so as to compensate for the errors linked to the position of the ligament attachments in each of these zones, these angular zones.
  • the invention provides for digitizing characteristic points on the ankle and defining the ankle center by a geometric rule using these characteristic points, in addition to the data acquired on pre-operative radios. For example, we can palpate the bumps of the inner and outer malleoli and then consider the ankle center as the point on the right with a relative distance equal to the relative distance measured on a radio facing the ankle.
  • the present invention proposes to use the various means of measuring and determining position mentioned above, to determine a theoretical ideal position of femoral and tibial implants. It will be clear that the order in which the different stages succeed one another can be modified in multiple ways depending on each surgical technique. As illustrated in FIGS. 5A to 5C, one begins by adjusting the position of a part of the prosthesis on a bone, for example the tibial prosthesis 41. This generally consists of a fixed or mobile tibial plate 42 , its position is defined by the 3 parameters defining a cutting plane and by the 3 parameters defining the position of the implant in the cutting plane (2 translations, 1 rotation). One must also choose the size of the implant from a more or less wide range.
  • the tibial prosthesis has a center T known mechanically by construction of the prosthesis.
  • the tibial prosthesis also has a main plane which corresponds to the cutting plane on which it will come to rest.
  • the plane of the tibial prosthesis is then constrained to find itself tangent to spheres centered on the center ankle C This constraint fixes 2 of the 6 parameters.
  • the minimum size rectangle including all the points of the contour is calculated by imposing an orientation of an edge of the rectangle parallel to the horizontal axis AH. The gaps between the edges of each of the two rectangles are minimized, which gives a new position of the prosthesis in the cutting plane, and this process is repeated until it converges.
  • the values of X and X ' are thus measured between the lateral edges of the prosthesis and the lateral edges of the contour of the cut on the surface and the lateral position is adjusted so as to equalize X and X'.
  • the distance from front to back is adjusted Y so that the prosthesis comes at Y mm from the anterior edge of the intersection contour, Y being a value fixed by default by the surgeon.
  • This process is repeated by looking for the largest size for which all the edges of the prosthesis are inside the edges of the intersection contour, including the posterior edges. The position, size and orientation of the tibial prosthesis are thus fully determined automatically.
  • the operator can then move each of the parameters, using a touch screen preferably (or any other equivalent mouse), to align with the values of his choice according to each technique recommendation surgical.
  • the position of the femoral prosthesis is roughly equivalent, taking into account the center H of the hip instead of the center of the ankle.
  • the anteroposterior position of the prosthesis is calculated automatically to equalize the thickness Ep of the posterior condyle of the prosthesis with the distance Dp calculated between the posterior cutting plane of the prosthesis PCP and the point the plus posterior PP of the surface of one of the two posterior condyles of the knee chosen by the surgeon.
  • This posterior point PP is automatically determined by the computer as being the point of the condyle considered on the model and suitable for the patient having the smallest Y coordinate in the direction of a vector Y going from the posterior to the anterior. This principle is applicable to the search for all the extreme points in a certain direction.
  • the size of the largest prosthesis is determined by the computer so that the distance between the most proximal end point E of the prosthesis is closest to the surface of the femur while remaining within this surface. This criterion is achieved by iteratively minimizing the distance between the end point of the memorized prosthesis and all the triangular facets making up the surface.
  • the distal position of the prosthesis is determined by the computer to equalize the thickness of the distal condyle of the prosthesis Ep with the distance Dp calculated between the distal cutting plane of the prosthesis and the most distal point of the surface of a of the two distal condyles of the knee chosen by the surgeon.
  • the lateral edges can be used as described for the tibia.
  • the invention proposes to record the trajectory of a midpoint R of the surface of the patella during a flexion movement of the knee, starting with the complete extension.
  • a small and light position marker fixed on the external part of the patella using small thin pins and little deep.
  • the point R therefore describes a trajectory which is known in the reference frame of the femur.
  • the prosthesis of the femur contains a notch to accommodate the patella during knee flexion. The middle of this notch is in a plane.
  • the position of the prosthesis of the femur is determined so as to best coincide the plane of the notch with the trajectory of point R.
  • a rotation parameter can be used to optimize this alignment.
  • the femur and tibia prostheses are designed by defining an ideal trajectory of the tibial prosthesis on the femoral prosthesis from flexion to extension, at least for 3 or 4 flexion positions, for example at 0 °, 30 °, 90 ° and 120 °. For each of these angles, the ideal relative position between the femoral component and the tibial component of the prosthesis is completely determined.
  • Some prostheses are said to be non-congruent and allow more complex movements than a simple flexion trajectory of the tibial component relative to the femoral component, but the average and neutral kinematics significantly describes an ideal behavior sought -, - deviations from at this neutral kinematics which can also be taken into account by the process implemented by the present invention.
  • we can therefore simulate all of the relative positions of the implants and bones for different movements chosen according to the prosthesis considered.
  • the model then makes it possible to predict that the ligaments do not exceed their limit values for all these relative positions. If certain ligaments exceed their limits, the surgeon may use this information to plan to surgically relax the ligament. At any time, the surgeon can intervene on the ligaments and again acquire the extreme positions at random to recalibrate the parameters of the ligaments and start the prediction again.
  • the present invention provides for simulating relative movements of the tibia and the femur by rotations around the points of contact existing on the condyles so as to simulate positions in which the ligaments are in maximum elongation when applied. forces roughly equivalent in intensity and direction to the forces applied when measuring the maximum elongations of the ligaments.
  • We can thus predict the ligament balance for different flexion angles characterized by the amplitude of the movements and by the asymmetry of the possible movements around the neutral position. The surgeon can then freely determine the essential parameters which most influence the adjustment of the ligament balance, without having yet made any bone cuts.
  • a cutting guide in which we just engage a saw blade to perform the cut with precision angle determined by the computer (possibly touched up by the surgeon).
  • a cutting guide generally includes at least two cylindrical barrels for placing wicks fixed in the bone.
  • a cutting guide is a relatively bulky and heavy instrument, it is generally necessary to use adjustable supports with screws, knobs or shims to hold and place these cutting guides, these supports being themselves fixed to the patient by various rods heavy, bulky and often invasive, that is to say, deteriorating the bone significantly in its healthy parts.
  • these supports being themselves fixed to the patient by various rods heavy, bulky and often invasive, that is to say, deteriorating the bone significantly in its healthy parts.
  • this act is very difficult to perform manually.
  • Direct alignment of a plane on an ideal plane or of a solid on an ideal solid is a delicate operation, even using visual alignments on a screen which shows the real and targeted positions of each structure according to various modes of representation. graphics.
  • the present invention instead of trying to position a cutting guide directly, plans to use beforehand a drilling guide comprising two cylindrical barrels having exactly the same spacing as those of the cutting guide and a point pin serving as mechanical stress .
  • FIG. 7 represents a drilling guide according to an embodiment of the present invention.
  • This drilling guide comprises a handle 51.
  • the two cylindrical barrels are designated by the references 52 and 53.
  • This drilling guide is rigidly associated a position marker 55 visible by the three-dimensional positioning system monitoring the operating scene.
  • the mark 55 is for example provided with 3 reflective markers and is Y-shaped.
  • the drilling guide comprises a spike pointed 54.
  • the general shape of this drilling guide namely the relative position of the pin 54 and the barrels 52 and 53 in the Y position mark is stored in the computer used to determine the position and orientation of the plane of cutting in relation to the bone considered. As shown in FIG. 8, this computer ensures the display of a target comprising a central target C1 and lateral targets C2 and C3.
  • the target display C1 is a parallel perspective view in the direction of the pin axis.
  • the display of targets C2 and C3 are views in parallel perspective in the direction of the cannon axis.
  • the image of the pin 54 must be brought exactly to the center of the target C1. This requires sliding the pin on the surface of the bone in two translations, which is easy. Once the correct position of the pin is found, the pin is planted very lightly in the bone so that it remains stable thereafter. All the movements of the guide are then forced to rotate around this fixed point.
  • the images of the cannons 52 and 53 are then brought to the lateral targets C2 and C3, which is easily done by adjusting three rotations around a fixed and mechanically stable point.
  • FIG. 9 represents a variant of the drilling guide of FIG. 7 provided with locking means in position to avoid any sliding during the positioning of the bits in the bone.
  • a horizontal frame 61 is mounted on the handle 51 which carries at its two ends, on either side of the handle 51, two auxiliary vertical barrels 62 and 63.
  • Each of the barrels 62, 63 receives a pointed rod, respectively 64, 65 which passes through this barrel.
  • a blocking means actuated by a button 67.
  • Such blocking can be achieved by a spring which maintains pressure on the rods.
  • the button is pressed, the rods 64, 65 slide freely in the barrels 62, 63. Thus, they descend until they abut against the bone above which they are placed.
  • the rods are locked in position.
  • the surgeon as soon as he has arrived at the position illustrated in FIG. 8D, can then, without having to continue to monitor the target appearing on the computer screen, mount the bits while being assured that the drilling guide remains well in position, since it is supported on 3 fixed points.
  • Once the drill bits are positioned in the bone remove the drill guide and mount the first cutting guide on the bits that have just been placed.
  • a prosthesis such as the femur which has several cutting planes, it is then possible to add a series of calibrated cutting guides to make all of the cuts corresponding to the support planes of the prosthesis, by coming to rest on these two locks of reference placed in the bone.
  • FIG. 10 shows another piercing guide 70 applicable specifically to the prosthesis of the femur in which the retaining pin 71 is offset relative to the piercing barrels 72, 73 to come to bear on the anterior surface of the femur 1, so to mechanically constrain the guide drilling to respect the anterior position of the future prosthesis with precision.
  • FIG. 11 shows another piercing guide 80 applicable specifically to the prosthesis of the femur in which the retaining pin 81 is offset relative to the piercing barrels 82, 83 to come to bear on the posterior surface of one of the two condyles of the femur 1, so as to mechanically constrain the drilling guide to respect the posterior position of the future prosthesis with precision.
  • this structure is susceptible to numerous variants and modifications which will appear to those skilled in the art. For example, one could provide several pins and a single locking rod. All the drilling guides described in the present invention will be made in shapes and materials to be as light as possible, so as to be easily manipulated.
  • the difference between the absolute values of the two angles Bd and Bg is a measure of the ligament imbalance from left to right.
  • the sum of the absolute values of the angles Bd and Bg is a measure of the overall ligament tension.
  • These Bd + Bg and Bd-Bg indicators are measured and displayed for various flex angles.
  • these angles Bd and Bg are represented graphically on a screen - by a vertical line segment corresponding to the neutral position and by two segments intersecting the neutral segment at its vertex and making angular values of Bd and Bg with the neutral segment. Using these measures, the surgeon can tighten or relax the ligaments, or add or subtract thicknesses between the femur and tibia prostheses to obtain a good balance for all degrees of flexion.
  • the invention provides for displaying the distances between the closest points facing each other on the femur and the tibia equipped with their simulated or real prosthesis, for each of the two condyles, and for several angles. flexion, when the knee is subjected to external balance constraints from left to right.
  • many surgical techniques invite to place a small prosthesis of the button type on the internal face of the patella.
  • the system according to the present invention makes it possible to determine the ideal position of this patellar button.
  • the position of the throat of the femoral prosthesis can be determined in the position marker associated with the femur, either by using the position predicted above, or by digitizing the throat by fine-grafting on the prosthesis placed.
  • the relative positions of the position mark fixed to the ball joint are known and memorized for several flexion angles.
  • the position of the digital groove can then be displayed on the screen by projecting it onto a view corresponding to the internal face of the patella. Or conversely, one can project the trajectory of the patella obtained for all flexions in an axial or frontal view of the trochlea of the femur.
  • the surgeon can then use a drilling guide and aim for a point on the internal face of the patella which coincides with the throat on the femur, either globally or for an angular zone of flexion given, so that the patella penetrates well in the middle of the throat towards 20 degrees of flexion, and so as to balance the lateral forces which will be exerted between the patella and the femoral prosthesis.
  • This hole in the bone will then serve as centering to place the final patellar button.
  • the method and system described in this invention can be applied to any type of knee prosthesis and they are compatible with most surgical techniques for knee prosthesis, they can be extended to other joints such as the elbow or 1 shoulder.

Abstract

L'invention concerne un système de détermination de la position théorique idéale d'une prothèse du genou comprenant, pour la détermination de la position d'une prothèse tibiale, des moyens pour: déterminer la forme de la partie proximale du tibia et sa position par rapport au centre de l'articulation de la cheville; déterminer un point haut du plateau tibial; calculer la position, l'orientation et la taille par rapport au tibia de la prothèse tibiale et du plan de coupe correspondant à la prothèse tibiale en tenant compte des paramètres suivants: la perpendiculaire au plan de coupe passant par le centre de la prothèse passe aussi par le centre de l'articulation de la cheville; le plan de coupe est à une distance dudit point haut égale à la hauteur de la prothèse à fixer; le grand côté de la prothèse est centré sur le grand côté de la section du tibia dans le plan de coupe; le bord antérieur du petit côté de la prothèse est à une distance prédéterminée du bord antérieur du petit côté de la section du tibia dans le plan de coupe; et déterminer l'orientation dans le plan de coupe de la prothèse de façon que le grand côté de la prothèse soit parallèle à l'axe horizontal du genou.

Description

SYSTEME DE DETERMINATION DE LA POSITION D'UNE PROTHESE DU GENOU
La présente invention concerne un système de détermination de la position d'une prothèse permettant d'assister un chirurgien à poser des prothèses de genou, à l'aide de 1 ' informatique présente au bloc opératoire . L'objectif général de la chirurgie du genou assistée par ordinateur est de déterminer une position optimale des prothèses sur le tibia, sur le fémur, et éventuellement sur la rotule selon des critères géométriques et dynamiques, et de proposer des dispositifs permettant de placer effectivement les prothèses à l'endroit optimum. On cherche idéalement à restaurer un alignement des centres de la hanche, du genou et de la cheville, pour un genou placé en extension, tout en équilibrant la position de la rotule et les tensions des ligaments au cours d'un mouvement de flexion et tout en ayant de bons ajustements des prothèses avec les os. Dans certains cas, on ne remplace qu'une partie du genou, par exemple un des deux condyles du fémur mais les critères restent identiques.
Les méthodes classiques utilisent des ancillaires mécaniques réglables et ajustables en fonction des données radiologiques de chaque patient. Ces méthodes sont imprécises et ne permettent pas de réaliser une pose de prothèse idéale dans tous les cas, ce qui conduit parfois le chirurgien à ajuster progressivement les positions des prothèses, ce qui est long et difficile, ou à se contenter d'un résultat de qualité moyenne.
Pour remédier à ces inconvénients, des systèmes de chirurgie assistée par ordinateur utilisant des capteurs de position, des ordinateurs et éventuellement des robots ont été développés .
En général, dans les systèmes classiques de chirurgie assistée par ordinateur, on fixe un élément repérable, connu aussi sous le nom de repère de mesure, à un os ou une structure anatomique et on suit ses déplacements à l'aide d'un capteur de position, connu aussi sous le nom de système de localisation ou encore système tridimensionnel de positionnement. Un tel capteur de position peut être un ensemble de caméras qui repèrent la position et l'orientation de repères de mesure constitués chacun d'au moins trois diodes infrarouges ou marqueurs réfléchissants. On peut aussi utiliser de nombreuses technologies acoustiques, mécaniques ou magnétiques permettant de repérer la position et l'orientation relatives de deux repères de position fixés sur des structures anatomiques, des instruments chirurgicaux, des palpeurs de numérisation ou des capteurs divers comme cela est décrit dans le chapitre 1 du livre "Computer Integrated Surgery", MIT Press, 1996, R. Taylor éd., intitulé "Multimodal Information for Computer-Integrated Surgery", pages 5-21, de R. Moesges et S. Lavallée. L'un des repères de position peut également faire office de capteur de position, comme c'est le cas dans les systèmes magnétiques de petite taille . A l'aide de ces capteurs de position, on peut utiliser un palpeur pour numériser des points sur la surface des structures équipées d'un repère de position, on peut aussi enregistrer des mouvements entre deux os équipés de repères de position.
La plupart des systèmes de chirurgie assistée par ordinateur existant pour assister la pose d'une prothèse totale du genou nécessitent l'utilisation d'images médicales acquises avant une intervention par des moyens puissants tels que le scanner tomodensitométrique (TDM) ou l'imagerie par résonance magnétique (IRM) , comme cela est décrit dans les brevets de ORTHOSOFT Inc (WO 99/60939), Eric Brosseau et al., ou de Scott Delp et al. (US-A-5682886) . Sur la base de ces images, un médecin peut planifier et simuler partiellement une intervention chirurgicale, puis des techniques complexes de recalage entre les images du patient et la position du patient sur table d'opération permettent de suivre et reproduire les stratégies planifiées. Cependant, l'acquisition de telles images en routine clinique est compliquée à gérer, elle a un coût non négligeable, des risques d'erreurs sont associés aux procédés de recalage, et l'utilisation d'un scanner génère une dose de rayons X non négligeable pour le patient. De plus, de tels systèmes n'utilisent pas les informations cinématiques et dynamiques que 1 'on peut acquérir facilement au début d'une opération, ils ne permettent donc pas d'obtenir directement et facilement la position idéale des prothèses.
Une alternative consiste à n'utiliser que des informations acquises juste avant le début de l'opération à l'aide de capteurs de position. De telles méthodes sont toutefois limitées dans leur usage car elles ne permettent que de collecter certaines informations très simples pour rester dans des limites de temps raisonnable.
Dans cette catégorie, les méthodes les plus largement utilisées se basent sur la recherche d'un alignement des trois centres de rotation du genou, de la hanche et du tibia, comme le décrivent par exemple les documents WO-A-95/00075 d'ANDRONIC et WO-A-98/40037 d'AESCULAP. Mais, dans ces méthodes, la détermination du centre du genou est rendue difficile et imprécise par les variations anatomiques fortes de chaque genou qui doit subir une intervention, la définition même du centre d'un genou pathologique étant sujet de débats et controverses.
La présente invention vise à utiliser un équipement simple comprenant un ordinateur, un écran, un système tridimensionnel de positionnement, un repère de position fixé sur chaque os de l'articulation et un repère de position placé sur un guide de perçage.
Un objet de l'invention est de proposer un système automatique de détermination de la meilleure taille, position et orientation pour chaque implant posé sur un ou plusieurs plans de coupe osseuse, tel qu'une prothèse classique de tibia et de fémur.
Un autre o jet de 1 ' invention est de proposer un tel système dans lequel la surface complète de chaque os est obtenue par déformation d'un modèle générique au bloc opératoire, sans images IRM ou TDM.
Un autre objet de l'invention est de proposer un tel système dans lequel le degré de précision en tout point de 1 ' image de la surface de 1 ' os est indiqué par une couleur. Un autre objet de l'invention est de proposer un tel système dans lequel on tienne compte d'informations ligamentaires pour équilibrer les tensions entre chaque os de 1 ' articulation du genou.
Un autre objet de l'invention est de proposer un tel système dans lequel on prévoit un guide de perçage particulièrement simple à mettre en place pour assurer ensuite le positionnement précis d'un guide de coupe.
Un avantage de l'invention est qu'elle permet de s'affranchir de la détermination d'un centre du genou sur le patient. Au lieu d'aligner un quelconque centre du genou pathologique avec le centre de la hanche et de la cheville, l'invention prévoit d'aligner le centre de la prothèse du genou pathologique avec le centre de la hanche et de la cheville.
Un autre avantage de l'invention est qu'elle permet de déterminer automatiquement une position théorique idéale de l'ensemble des implants devant être fixés sur chaque os en tenant compte de tous les critères essentiels et de laisser ensuite le chirurgien modifier les paramètres par rapport à la référence dite idéale, juste avant la réalisation des actes chirurgicaux permettant de placer les implants-. Un autre avantage de l'invention est qu'elle s'affranchit de tous les procédés d'acquisition et recalage d'images médicales TDM ou IRM.
Pour atteindre ces objets, la présente invention prévoit un système de détermination de la position théorique idéale d'une prothèse du genou comprenant, pour la détermination de la position d'une prothèse tibiale, comprenant des moyens pour : déterminer la forme de la partie proximale du tibia et sa position par rapport au centre de l'articulation de la cheville ; déterminer un point haut du plateau tibial ; calculer la position, l'orientation et la taille par rapport au tibia de la prothèse tibiale et du plan de coupe correspondant à la prothèse tibiale en tenant compte des paramètres suivants :
- la perpendiculaire au plan de coupe passant par le centre de la prothèse passe aussi par le centre de l'articulation de la cheville,
- le plan de coupe est à une distance dudit point haut égale à la hauteur de la prothèse à fixer,
- le grand côté de la prothèse est centré sur le grand côté de la section du tibia dans le plan de coupe,
- le bord antérieur du petit côté de la prothèse est à une distance prédéterminée du bord antérieur du petit côté de la section du tibia dans le plan de coupe ; et déterminer l'orientation dans le plan de coupe de la prothèse de façon que le grand côté de la prothèse soit parallèle à l'axe horizontal du genou.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ce système comprend en outre, pour la détermination de la position d'une prothèse fémorale, des moyens pour : déterminer la position relative de la partie distale du fémur par rapport au centre de 1 'articulation de la hanche ; calculer la position, l'orientation et la taille par rapport au fémur de la- prothèse - fémorale -et -du- plan de coupe correspondant à la prothèse fémorale en tenant compte des paramètres suivants : la perpendiculaire au plan de coupe passant par le centre de la prothèse passe aussi par le centre de l'articulation de la hanche, le plan de coupe distal est à une distance du point le plus distal sur un des condyles égale à 1 'épaisseur de la prothèse à fixer, le plan de coupe postérieure est à une distance du point le plus postérieur sur un des condyles égale à l'épaisseur de la prothèse à fixer, le grand côté de la prothèse est centré sur le grand côté de la section du fémur dans le plan de coupe, la taille maximale de la prothèse est telle que le bord de la prothèse est le plus proche possible mais à 1 ' intérieur de la surface du fémur; et déterminer l'orientation dans le plan de coupe de la prothèse de façon que le grand côté de la prothèse soit parallèle à l'axe horizontal du genou. Selon un mode de réalisation de la présente invention,
1 'orientation et la position latérale de la prothèse fémorale sont ajustées par un alignement du plan de la trochlée de la prothèse fémorale avec la trajectoire du centre de la rotule numérisée au cours d'un mouvement de flexion de genou grâce à un repère de position placé sur la face externe de la rotule.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ce système comprend en outre, pour la détermination des formes et positions du tibia, du fémur, du centre de l'articulation de la cheville et du centre de l'articulation de la hanche : des éléments repérables en position dans un système tridimensionnel de positionnement, fixables au moins au tibia et au fémur, un palpeur, un dispositif échographique, et/ou un dispositif radiographique pour repérer dans ledit système tridimensionnel de positionnement la position de divers points du tibia et du fémur par rapport auxdits éléments repérables, et des moyens pour déformer et ajuster un modèle préétabli des os de la jambe en utilisant les informations de position recueillies.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, ledit modèle comprend également une modélisation des positions des attaches des ligaments de l'articulation du genou, en ce que cette modélisation est adaptée au patient en même temps que le modèle de la surface osseuse, et ledit modèle comprend également les valeurs des élongations maximales de chaque ligament, déterminées expérimentalement en faisant bouger la jambe du patient non encore opérée pour repérer les limites de déplacement liées aux ligaments existants. Selon un mode de réalisation de la présente invention, ce système comprend en outre des moyens pour : simuler sur l'image de l'ensemble fémur-tibia la mise en position des prothèses liées entre elles pour différentes positions de flexion, et la position des ligaments du genou ; en déduire les limites de mouvement qu'aura la jambe munie des prothèses avec les ligaments existants ; et tenir compte de cette information pour modifier la position théorique idéale de la prothèse du genou, et/ou pour suggérer une intervention sur les ligaments. Selon un mode de réalisation de la présente invention, ledit palpeur a une extrémité en forme de boule et en ce que les repérages par le palpeur sont effectués de façon dynamique tandis que 1 'on déplace ladite boule contre la partie à analyser, le système de positionnement tridimensionnel étant conçu pour déterminer les positions instantanées du centre de la boule et un système de reconstitution de surface à partir d'un modèle déformable étant conçu pour effectuer une correction correspondant au rayon de la boule.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, on- forme une image du -modèle-ajusté -et on affiche cette image- en affectant ses diverses zones de couleurs ou d'épaisseur caractérisant la densité de points relevée dans cette zone par le palpeur, ce qui indique le degré de précision du modèle de la zone correspondante. Selon un mode de réalisation de la présente invention, ce système comprenant des moyens pour : déterminer par le calcul des emplacements auxquels le tibia/fémur doit être percé pour mettre en place un guide de coupe, pointer ces emplacements sur l'image affichée du tibia/fémur, afficher en permanence sur l'image reconstituée du tibia/fémur, l'image d'un guide de perçage muni de moyens de repérage dans ledit système tridimensionnel de positionnement, ce guide comportant des tubes de même ecartement que des tubes du guide de coupe destinés à être montés sur des mèches fixées dans l 'os, et le guide de perçage comprend un picot central pouvant être mis en appui sur l'os et dont l'image doit coïncider avec un point cible prépositionnê sur l'image affichée du tibia/fémur.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le guide de perçage comprend en outre des moyens de calage, actionnables une fois que le guide a été amené en position. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les éléments repêrables respectivement associés au tibia, au fémur et au palpeur sont géométriquement différentiés.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'élément reperable associé au tibia a la forme de la lettre T, l'élément reperable associé au fémur a la forme de la lettre F,
1 ' élément reperable associé au palpeur a la forme de la lettre
P.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, la position du composant rotulien de la prothèse est obtenue par des moyens pour : - - - - . déterminer dans un système tridimensionnel de positionnement, la trajectoire d'un élément reperable en position fixé à la face externe de la rotule au cours d'un mouvement de flexion du genou, . déterminer le point de la face interne de la rotule qui coïncide le mieux avec le centre de la gorge de la prothèse du fémur pour une zone angulaire de flexion choisie, guider le placement d'une mèche de perçage vers ledit point . Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures 1A et 1B représentent une vue de face et une vue de côté d'un ensemble fémur-tibia ; les figures 2A et 2B illustrent un fémur et un palpeur associé ; les figures 3A et 3B représentent une partie extrême distale d'un fémur et des zones colorisées sur celui-ci ; la figure 4 représente un modèle d'assemblage fémur- tibia et de ligaments associés ; les figures 5A à 5C illustrent le montage d'une prothèse selon l'invention ; les figures 6A à 6C illustrent des étapes mises en oeuvre par le système selon la présente invention ; la figure 7 représente un outil de perçage selon la présente invention ; la figure 8 représente des cibles de détermination de position d'un outil de perçage selon la présente invention ; la figure 9 représente une variante de l'outil de perçage selon la présente invention ; la figure 10 représente une autre variante de l'outil de perçage selon la présente invention ; et la figure 11 représente une autre variante de l'outil de perçage selon la présente invention.
Pour effectuer une intervention selon la présente invention, on place les os dans le champ d'un système de positionne- ment tridimensionnel. Ensuite, comme l'illustrent la figure 1A en vue de côté et la figure 1B en vue de face, on analyse des éléments repérables par le système de positionnement tridimensionnel fixés respectivement sur le fémur 1 et sur le tibia 2 d'un patient, respectivement 3 et 4. Ces éléments repérables sont généralement des pointes vissées dans les os et dont une extrémité est munie de marqueurs qui peuvent être des disques réfléchissants, des sphères réfléchissantes ou des diodes infrarouges. Comme l'illustre la figure 2A, pour éviter tout risque d'erreur, l'invention prévoit que l'élément reperable 3 fixé sur le fémur a la forme de la lettre F, avec au moins trois marqueurs fixés sur les extrémités des branches et sur les coins du F. Ce dispositif permet d'avoir la plus grande lettre possible, ce qui évite toute confusion possible, avec des marqueurs le plus distant possible, ce qui augmente la précision du système, tout en formant une forme compacte. De la même façon, l'élément reperable fixé au tibia a la forme de la lettre T avec trois marqueurs fixés aux extrémités des branches du T. Tous les éléments repérables peuvent ainsi être associés à une lettre, P pour le palpeur, R pour la rotule, H pour l'humérus, etc. contenant des marqueurs sur les extrémités de ses branches et sur ses coins.
La référence 5 désigne le centre de rotation de la hanche entre le fémur et l'os iliaque, la référence 6 le centre de la cheville entre le tibia et le pied, et la référence 7 l'articulation du genou entre le fémur et le tibia. En figure 1B, on a désigné par la référence 8 la rotule et par la référence 9 un élément reperable fixé à la rotule sur sa face externe.
L'invention prévoit d'utiliser des moyens pour déterminer la déformation d'un modèle générique pour aller épouser des points numérisés sur l'os réel. Le modèle est en général constitué d'un ensemble de plusieurs centaines de facettes triangulaires reliées entre elles sur leurs arêtes et sommets. On peut utiliser des méthodes décrites dans le chapitre 16 du livre "Brain Warping", Toga éd., Académie Press, 1999, intitulé "Elastic registration and Inference using Oct-Tree Splines", pages 282-296, S. Lavallée et al., qui consistent à déformer le moins possible un maillage volumique qui englobe et entraîne avec lui les points de surface numérisés jusqu'à les faire coïncider avec la surface du modèle, puis à inverser la fonction de transformation ainsi obtenue pour déformer le modèle générique vers les points numérisés. Dans une telle méthode, on commence par chercher une déformation globale qui amène certains points anatomiques particuliers palpés par 1 'utilisateur vers leurs homologues du modèle, puis on affine la déformation en diminuant progressivement la somme des carrés des distances entre tous les points palpés et la surface du modèle. Des méthodes de calculs de distance entre des points et une surface représentée par des facettes triangulaires sont largement connues dans la littérature de la géométrie tridimensionnelle informatisée. On obtient ainsi une fonction de déformation F transformant les coordonnées (X,Y,Z) d'un point exprimées dans le repère de position en des coordonnées (X' ,Y' , Z ' ) du point exprimées dans un repère associé au modèle. Pour obtenir le modèle déformé, on recherche le point antécédent (X,Y,Z) de chaque point du modèle (XM,YM, ZM) par la fonction F en minimisant itérativement l'écart entre (XM, YM, ZM) et F(X,Y, Z) et on conserve les liens géométriques appliqués entre les points du modèle. On peut aussi utiliser des méthodes décrites dans 1 ' article "Building a complète surface model from sparse data using statistical shape models : application to computer assisted knee surgery" de M Fleute et S Lavallée, paru dans Médical Image Computing And Computer-Assisted Intervention - MICCAI'98, Spinger-Verlag NCS Séries, pages 880-887, octobre 1998. De telles méthodes sont robustes car elles utilisent des modèles statistiques. On réalise ainsi une interpolation intelligente des points permettant de construire des surfaces complexes à l'aide de peu de points, donc facilement et rapidement. On peut également combiner les deux approches citées en commençant par rechercher la déformation d'un modèle statistique selon la méthode décrite dans l'article de Fleute précédemment cité puis en continuant par une déformation d'un maillage volumique selon la méthode décrite dans l'article de S. Lavallée paru dans le livre "Brain Warping" précédemment cité.
Pour déterminer et numériser des points sur la surface des os, on utilise un palpeur reperable dans le système tridimensionnel de positionnement. De façon classique, on peut utiliser un palpeur à extrémité pointue pour obtenir des points sur la surface avec une bonne précision, mais un tel palpeur s'accroche sur l'os et il est difficile de numériser de nombreux points à la volée.
L'invention prévoit, comme l'illustrent les figures 2A et 2B d'utiliser un palpeur 10 dont l'extrémité en contact avec la zone à détecter comporte une portion sphérique dont le rayon peut être supérieur à 0,5 mm (de préférence de 0,5 mm à 3 mm) . A partir d'un instant où le chirurgien ou autre opérateur envoie un ordre par une pression sur une commande à pied ou à main, ou par commande vocale, on peut alors numériser de nombreux points à la volée en faisant glisser la partie sphérique sur la surface de l'os mais on enregistre des points décalés d'une valeur égale au rayon de la sphère à l'extérieur de la surface réelle. Ce décalage devra être compensé. Pour compenser le rayon de la sphère du palpeur, l'invention prévoit des moyens pour minimiser progressivement la somme des distances entre chaque point et la surface du modèle auxquelles on soustrait la valeur du rayon du palpeur pourvu que les distances à la surface soient positives à 1 ' extérieur de la surface et de signe négatif à 1 ' intérieur de la surface.
Malgré l'utilisation de la sphère, il serait fastidieux de demander à l'opérateur de numériser toutes les parties utiles de la surface de l'os. Cela peut demander un travail manuel considérable et les surfaces reconstruites peuvent être assez imprécises voire erronées.
Dans les cas où on ne peut pas accéder aux points de surface directement, on peut utiliser une sonde échographique équipée d'un repère de position pour repérer des points sur 1 ' os à travers la peau, comme cela est décrit dans le chapitre 32 du livre "Computer Integrated Surgery", MIT Press, 1996, R. Taylor éd., intitulé "Computer-assisted spinal surgery using anatomy- based registration", pages 434-437, de S. Lavallée et al. On peut également construire les surfaces en utilisant quelques images radiographiques obtenues au bloc opératoire ou en salle de radiologie. Si on utilise des radios acquises hors du bloc opératoire, on doit alors recaler les modèles ainsi reconstruits sur les données opératoires. De telles techniques sont décrites dans l'article "Nonrigid 3D/2D registration of images using statistical models" de M. Fleute et S. Lavallée, paru dans Médical Image Computing And Computer-Assisted Intervention - MICCAI'99, Spinger-Verlag LNCS Séries 1679, pages 138-147, octobre 1999. Cet article décrit également comment on peut combiner des informations radiologiques et des informations de position pour construire des surfaces 3D.
La surface reconstruite par le procédé de déformation ne peut pas être parfaite et des imprécisions subsistent, notamment dans les régions où des points n'ont pas été palpés. Il est important que le chirurgien soit informé des imprécisions de la reconstruction des surfaces . Comme 1 ' illustre la figure 3A, pour donner une indication de cette imprécision au chirurgien, l'invention prévoit d'afficher sur un écran de l'ordinateur les surfaces reconstruites en 3 dimensions avec des colorations de la surface en fonction de l'imprécision estimée. Par exemple, dans les régions 21, critiques pour la prothèse, où de nombreux points ont été palpés, la surface est d'une première couleur. Dans les régions 22 et 23, moins critiques pour la prothèse, où moins de points ont été palpés, la surface est d'une deuxième couleur. Pour le reste du fémur- dans des -régions 24 où peu ou pas de palpations auront été effectuées, l'image est sensiblement celle du modèle initial à un facteur d'échelle près et cela est indiqué par une troisième couleur. On peut également coloriser la partie de la surface contenue dans des sphères de X mm autour des points numérisés. On obtient ainsi des zones plus ou moins colorées selon le nombre de palpations. On peut affecter un dégradé de couleurs en fonction des valeurs croissantes de X pour obtenir un effet continu. Les valeurs de 1 ' imprécision de la reconstruction sur la surface peuvent être obtenue par d'autres moyens, l'essentiel étant d'en donner la notion au chirurgien.
Lorsque l'on affiche une coupe plane de la surface reconstruite, on peut encore afficher des couleurs d'imprécision sur les portions des contours d'intersection entre le plan et la surface. De préférence, on affiche des contours autour du contour d'intersection calculé avec une épaisseur dépendant tout le long du contour de 1 ' imprécision de la surface estimée dans la région considérée. Comme l'illustre la figure 3B, si un point du contour d'intersection entre le plan et la surface a une imprécision de X mm, on donne une épaisseur de X mm au contour en ce point.
Comme 1 ' illustre la figure 4, il est connu de définir et construire des modèles des structures ligamentaires (incluant aussi tendons, muscles, cartilages et autres) attachées aux surfaces des structures osseuses modélisêes. De tels modèles sont des approximations relativement fidèles de la réalité qui permettent de prédire les comportements généraux des structures du genou, en fonction de différentes positions des prothèses, comme cela est décrit dans l'article "A strain-energy model of passive knee kinematics for the study of surgical implantation stratégies" de E Chen et al, paru dans Médical Image Computing And Computer-Assisted Intervention - MICCAI'2000, Spinger-Verlag LNCS Séries 1935, pages 1086-1095, en octobre 2000. La difficulté principale des méthodes connues réside dans la construction des modèles adaptés à chaque patient. On peut repérer les points d'attache des ligaments sur des images IRM mais cela est imprécis et fastidieux, cela ne donne pas les propriétés élastiques des ligaments et ne traduit pas le comportement global du genou incluant la somme de toutes les structures mineures non repérées. Par souci de simplicité, on considère que l'on a un modèle constitué d'un fémur 1 et d'un tibia 2 reliés entre eux par des ligaments 31, 32, 33. Par exemple, on peut modéliser les ligaments latéraux, les ligaments croisés et les ligaments de la capsule postérieure par de simples droites ou courbes élastiques ou encore des faisceaux de droites et courbes, avec une élongation maximale pour chaque droite, courbe ou fibre. En ayant utilisé la méthode précédemment décrite pour déformer le modèle sur les points de surface numérisés sur l'os réel, on peut appliquer le résultat de la déformation aux points d'attache des structures ligamentaires sur chaque os du modèle de telle sorte qu'ils sont désormais connus dans le repère associé à chaque os. Compte tenu des imprécisions fortes des modèles et des variations fortes de chaque individu, il serait imprécis d'utiliser les paramètres d'élasticité des ligaments du modèle et de les appliquer tels quels aux données du patient. Pour éviter de telles erreurs, au préalable de 1 ' intervention, une fois que les repères de position sont en place dans chaque os, le chirurgien ou autre opérateur exerce des mouvements sur le tibia dans toutes les directions possibles et pour plusieurs flexions du genou jusqu'à atteindre de multiples positions extrêmes du tibia par rapport au fémur. L'opérateur exerce des forces importantes mais raisonnables sur les os, de façon à placer les ligaments proches de leur élongation maximale. L'ordinateur mémorise toutes les positions relatives du tibia par rapport au fémur au cours de ces mouvements. On calcule alors pour chaque ligament reliant un point A du fémur à un point A' du tibia toutes les distances entre les points A et A' pour chacune des positions relatives mémorisées. On ne retient que la distance la plus grande. C'est celle qui correspond à la longueur maximale- du ligament. A l'issue de cette étape, chaque modèle de ligament est connu par ses deux points d'attache sur le fémur et sur le tibia, ainsi que par sa longueur maximale lorsqu'il est tendu. A partir de la longueur maximale du ligament en position tendue, et en supposant que la force manuelle imposée au ligament par le chirurgien est à peu près connue, on peut appliquer des modèles connus en biomêcanique sur l'extension des ligaments pour leur attribuer une courbe non-linéaire caractérisant l' élongation en fonction de la force de tension, mais un tel modèle très complet ne devra rester que qualitatif et on se contentera en général du modèle des élongations maximales. En pratique, Le système selon 1 ' invention comprend des moyens pour mémoriser les extensions maximales des ligaments pour différentes zones angulaires de flexion du genou de façon à compenser les erreurs liées à la position des attaches du ligament dans chacune de ces zones, ces zones angulaires peuvent être la zone de 0 à 10° de flexion, la zone de 10 à 30° de flexion, et la zone de 70 à 120° de flexion. Pour chaque zone on peut aussi se restreindre à reconstruire le modèle des ligaments qui sont connus pour être mis en jeu dans cette zone.
Pour compléter l'acquisition des données nécessaires à la suite, on doit déterminer la position du centre cheville dans le repère du tibia et le centre hanche dans le repère du fémur. Pour ce dernier point on utilise des méthodes connues, par exemple la méthode décrite dans la demande de brevet français FR-A-2785517 (B4181) de P Cinquin et al. intitulé "Procédé et dispositif de détermination du centre d'une articulation". Pour déterminer le centre cheville, l'invention prévoit de numériser des points caractéristiques sur la cheville et de définir le centre cheville par une règle géométrique utilisant ces points caractéristiques, en complément des données acquises sur des radios pré-opératoires . Par exemple, on peut palper les bosses des malléoles interne et externe puis considérer le centre cheville comme le point sur la droite avec une distance relative égale à la distance relative mesurée sur une radio de face de la cheville .
La présente invention propose d'utiliser les divers moyens de mesure et de détermination de position susmentionnés, pour déterminer une position idéale théorique d' implants fémoral et tibial. Il sera clair que l'ordre dans lequel se succèdent les différentes étapes peut être modifié de multiples façon en fonction de chaque technique chirurgicale. Comme l'illustrent les figures 5A à 5C, on commence par régler la position d'une partie de la prothèse sur un os, par exemple la prothèse tibiale 41. Celle-ci se compose en général d'un plateau tibial fixe ou mobile 42, sa position est définie par les 3 paramètres définissant un plan de coupe et par les 3 paramètres définissant la position de 1 ' implant dans le plan de coupe (2 translations, 1 rotation) . On doit également choisir la taille de l'implant parmi une gamme plus ou moins vaste.
Pour commencer, la prothèse tibiale possède un centre T connu mécaniquement par construction de la prothèse. La prothèse tibiale possède également un plan principal qui correspond au plan de coupe sur lequel elle viendra s'appuyer. On impose comme contrainte que la droite passant par le centre prothèse T et perpendiculaire au plan de coupe passe par le centre de la cheville C. Le plan de la prothèse tibiale est alors contraint de se trouver tangent à des sphères centrées sur le centre cheville C. Cette contrainte fixe 2 des 6 paramètres.
Pour continuer, on palpe un point de référence PT sur le tibia et on place le plan de coupe à une distance E du point PT, la valeur de E étant égale à l'épaisseur du plateau tibial. Cette contrainte fixe 1 des 6 paramètres.
Il reste à déterminer la position idéale de 1 ' implant dans le plan de coupe. On commence par déterminer un axe horizontal du genou soit en cherchant 1 ' axe de rotation entre les deux positions de flexion et extension extrêmes du genou, soit en reliant deux points anatomiques particulier tels que les épicondyles, définis par palpation directe ou définis sur le modèle ajusté au patient. L'angle entre cet axe du genou et l'axe de la prothèse tibiale est établi par défaut à 0°. Les deux paramètres de translation restants sont fixés pour respecter un encombrement géométrique dans chaque plan de coupe considéré.
Comme l'illustre la figure 6A, pour la plus petite taille de prothèse donnée, on se donne une position initiale arbitraire de la prothèse, et on calcule les contours d' intersection entre la surface et le plan de coupe correspondant que 1 ' on compare au contour de la prothèse dans ce plan. Pour chacun de ces deux contours, on calcule le rectangle de taille minimale englobant tous les points du contour en imposant une orientation d'un bord du rectangle parallèle à l'axe horizontal AH. Les écarts entre les bords de chacun des deux rectangles sont minimisés, ce qui donne une nouvelle position de la prothèse dans le plan de coupe, et on réitère ce processus jusqu'à sa convergence. On mesure ainsi les valeurs de X et X' entre les bords latéraux de la prothèse et les bords latéraux du contour de la coupe sur la surface et on ajuste la position latérale de façon à égaliser X et X' . De la même façon, on règle la distance d'avant en arrière Y de telle sorte que la prothèse vienne à Y mm du bord antérieur du contour d'intersection, Y étant une valeur fixée par défaut par le chirurgien. On réitère tout ce processus en cherchant la plus grande taille pour laquelle tous les bords de la prothèse sont à l'intérieur des bords du contour d'intersection, y compris les bords postérieurs. La position, la taille et l'orientation de la prothèse tibiale sont ainsi totalement déterminées automatiquement. Si besoin, l'opérateur peut alors bouger chacun des paramètres, à l'aide d'un écran tactile de préférence (ou tout autre équivalent de souris), pour s'aligner sur des valeurs de son choix en fonction de chaque recommandation de technique chirurgicale. On effectue une détermination de la position de la prothèse fémorale de façon à peu près équivalente en tenant compte du centre H de la hanche à la place du centre de la cheville. Comme l'illustre la figure 6B, la position antêro- postérieure de la prothèse est calculée automatiquement pour égaliser 1 ' épaisseur Ep du condyle postérieur de la prothèse avec la distance Dp calculée entre le plan de coupe postérieur de la prothèse PCP et le point le plus postérieur PP de la surface d'un des deux condyles postérieur du genou choisi par le chirurgien. Ce point postérieur PP est déterminé automatiquement par l'ordinateur comme étant le point du condyle considéré sur le modèle et adapté au patient ayant la coordonnée Y la plus petite dans la direction d'un vecteur Y allant du postérieur vers 1 ' antérieur. Ce principe est applicable à la recherche de tous les points extrêmes dans une certaine direction. La taille de la prothèse la plus grande est déterminée par 1 ' ordinateur pour que la distance entre le point extrême E le plus proximal de la prothèse soit le plus proche de la surface du fémur tout en restant à l'intérieur de cette surface. Ce critère est réalisé en minimisant itérâtivement la distance entre le point extrême de la prothèse mémorisé et toutes les facettes triangulaires composant la surface. La position distale de la prothèse est déterminée par l'ordinateur pour égaliser l'épaisseur du condyle distal de la prothèse Ep avec la distance Dp calculée entre le plan de coupe distal de la prothèse et le point le plus distal de la surface d'un des deux condyles distaux du genou choisi par le chirurgien.
Pour régler la position latérale de la prothèse du fémur, on peut utiliser les bords latéraux comme cela a été décrit pour le tibia. De façon préférentielle, l'invention propose d'enregistrer la trajectoire d'un point milieu R de la surface de la rotule au cours d'un mouvement de flexion du genou, en commençant par l'extension complète. On utilise pour cela un repère de position petit et léger fixé sur la partie externe de la rotule à l'aide-de petites broches fines et peu profondes. Pour une position de la rotule 8 refermée sur le fémur 1 (obtenue par exemple au début de 1 ' opération) , on enregistre les mouvements du repère de la rotule par rapport au repère du fémur. Le point R décrit donc une trajectoire qui est connue dans le repère du fémur. La prothèse du fémur contient une échancrure pour accueillir la rotule au cours de la flexion du genou. Le milieu de cette échancrure est dans un plan.
Comme l'illustre la figure 6C, on détermine la position de la prothèse du fémur de façon à faire coïncider au mieux le plan de l' échancrure avec la trajectoire du point R. Eventuellement on peut utiliser un paramètre de rotation pour optimiser cet alignement. Pour optimiser tous ces critères en même temps, on part d'une position initiale arbitraire déterminée empiriquement proche de la solution recherchée, puis on minimise les critères un par un en modifiant la valeur du paramètre de position, orientation ou taille de la prothèse qui l'influence le plus, de façon itérative, jusqu'à obtenir une convergence stable de la position, orientation et taille idéale de l'implant. Lorsque plusieurs paramètres influencent un critère, on a recours à des méthodes d'optimisation multidimensionnelle bien connues dans la littérature mathématique .
Jusqu'ici, on a supposé que les positions du tibia et du fémur étaient indépendantes. En réalité, les prothèses du fémur et du tibia sont conçues en définissant une trajectoire idéale de la prothèse tibiale sur la prothèse fémorale de la flexion à l'extension, au moins pour 3 ou 4 positions de flexion, par exemple à 0°, 30°, 90° et 120°. Pour chacun de ces angles, la position relative idéale entre le composant fémoral et le composant tibial de la prothèse est totalement déterminée. Certaines prothèses sont dites non-congruentes et autorisent des mouvements plus complexes qu'une simple trajectoire de flexion du composant tibial par rapport au composant fémoral, mais la cinématique moyenne et neutre décrit de façon significative un comportement idéal recherché-,- les écarts par rapport à cette cinématique neutre pouvant par ailleurs aussi être pris en compte par le procédé mis en oeuvre par la présente invention. A ce stade, on peut donc simuler l'ensemble de toutes les positions relatives des implants et des os pour différents mouvements choisis en fonction de la prothèse considérée. Le modèle permet alors de prédire que les ligaments ne dépassent pas leurs valeurs limite pour toutes ces positions relatives. Si certains ligaments dépassent leurs limites, le chirurgien pourra utiliser cette information pour prévoir de détendre chirurgicalement le ligament. A tout moment, le chirurgien peut intervenir sur les ligaments et de nouveau acquérir les positions extrêmes de façon aléatoire pour recalibrer les paramètres des ligaments et recommencer la prédiction.
Pour toute position globale, la présente invention prévoit de simuler des mouvements relatifs du tibia et du fémur par des rotations autour des points de contact existant sur les condyles de façon à simuler des positions dans lesquelles les ligaments sont en élongation maximale lorsque l'on applique des forces à peu près équivalentes en intensité et direction aux forces appliquées lors de la mesure des elongations maximales des ligaments. On peut ainsi de prédire la balance ligamentaire pour différents angles de flexion caractérisée par l'amplitude des mouvements et par la dissymétrie des mouvements possibles autour de la position neutre. Le chirurgien peut alors déterminer librement les paramètres essentiels qui influent le plus sur le réglage de la balance ligamentaire, sans avoir fait encore aucune coupe osseuse. Il peut par exemple choisir de conserver un alignement parfait des centres hanche et cheville avec le centre prothèse en extension, mais en inclinant la ligne perpendiculaire aux plans de coupe par rapport à l'axe mécanique, créant ainsi des interlignes obliques entre les prothèses. Tout type de technique chirurgicale peut ainsi être simulé en utilisant le système selon l'invention. Une fois que l'on a déterminé chaque plan de coupe d'un os (tibia ou fémur) , on prévoit de fixer à cet os un guide de coupe dans lequel on vient engager une lame de scie pour effectuer la coupe avec précision selon l'angle déterminé par l'ordinateur (éventuellement retouché par le chirurgien). Un guide de coupe comprend en général au moins deux canons cylindriques permettant de placer des mèches fixées dans l 'os. Un guide de coupe est un instrument relativement encombrant et lourd, il faut en général utiliser des supports réglables avec des vis, des molettes ou des cales pour tenir et placer ces guides de coupe, ces supports étant eux-mêmes fixés au patient par diverses tiges lourdes, encombrantes et souvent invasives, c'est-à-dire détériorant l'os de façon significative dans ses parties saines. Idéalement, on souhaiterait se passer de tels supports et placer les guides de coupe directement mais cet acte est très difficile à réaliser manuellement. L'alignement direct d'un plan sur un plan idéal ou d'un solide sur un solide idéal est une opération délicate, même en utilisant des alignements visuels sur un écran qui montre les positions réelles et visées de chaque structure selon divers modes de représentation graphiques. La présente invention, au lieu d'essayer de positionner directement un guide de coupe, prévoit d'utiliser au préalable un guide de perçage comprenant deux canons cylindriques ayant exactement le même ecartement que ceux du guide de coupe et un picot ponctuel servant de contrainte mécanique .
La figure 7 représente un guide de perçage selon un mode de réalisation de la présente invention. Ce guide de perçage comporte un manche 51. Les deux canons cylindriques sont désignés par les références 52 et 53. A ce guide de perçage est associé rigidement un repère de position 55 visible par le système de positionnement tridimensionnel surveillant la scène d'opération. Le repère 55 est par exemple muni de 3 marqueurs réfléchissants et est en forme de Y. Selon une caractéristique importante de l'invention, le guide de perçage comprend un picot pointu 54. La forme générale de ce guide de perçage, à savoir la position relative du picot 54 et des canons 52 et 53 dans le repère de position en Y est mémorisée dans 1 'ordinateur utilisé pour déterminer la position et l'orientation du plan de coupe par rapport à l 'os considéré. Comme le représente la figure 8, cet ordinateur assure l'affichage d'une cible comprenant une cible centrale Cl et des cibles latérales C2 et C3. L'affichage de la cible Cl est une vue en perspective parallèle dans la direction de l'axe du picot. L'affichage des cibles C2 et C3 sont des vues en perspective parallèle dans la direction de l'axe des canons. En premier lieu, l'image du picot 54 doit être amenée exactement sur le centre de la cible Cl. Il faut pour cela glisser le picot sur la surface de 1 ' os selon deux translations, ce qui est facile. Une fois la bonne position du picot trouvée, on plante très légèrement le picot dans l'os de façon à ce qu'il reste stable par la suite. Tous les mouvements du guide sont alors contraints à tourner autour de ce point fixe. Les images des canons 52 et 53 sont alors amenées sur les cibles latérales C2 et C3, ce qui se fait facilement en réglant trois rotations autour d'un point fixe et stable mécaniquement. Ces opérations sont effectuées par le chirurgien ou autre opérateur en déplaçant le guide de perçage sur l'os et en surveillant son image à l'ordinateur qui apparaît sensiblement comme cela est représenté en figure 8A. Ainsi, à l'étape de la figure 8B le picot 54 est mis en contact avec la cible centrale 61. A l'étape de la figure 8C les canons 52 et 53 sont amenés en regard des cibles C2 et C3 et, à l'étape de la figure 8D, les canons sont placés selon 1 'orientation verticale convenable . Une fois le guide de perçage en position, on fixe des mèches insérées dans les canons 52 et 53 dans l'os.
La figure 9 représente une variante du guide de perçage de la figure 7 munie de moyens de blocage en position pour éviter tout glissement lors de la mise en place des mèches dans l'os. Pour cela, on monte sur le manche 51 un bâti horizontal 61 qui porte à ses deux extrémités, de part et d'autre du manche 51, deux canons verticaux auxiliaires 62 et 63. Chacun des canons 62, 63 reçoit une tige pointue, respectivement 64, 65 qui traverse ce canon. A l'intérieur du bâti 61 est prévu un moyen de blocage actionné par un bouton 67. Un tel blocage peut être réalisé par un ressort qui maintient une pression sur les tiges. Quand le bouton est pressé les tiges 64, 65 coulissent librement dans les canons 62, 63. Ainsi, elles descendent jusqu'à buter contre l'os au-dessus duquel elles sont placées. Dès que le bouton 67 est relâché, les tiges sont bloquées en position. Le chirurgien, dès qu'il est arrivé à la position illustrée en figure 8D, peut alors sans avoir à continuer à surveiller la cible apparaissant sur l'écran de l'ordinateur, monter les mèches en étant assuré que le guide de perçage reste bien en position, puisqu'il est en appui sur 3 points fixes. Une fois que les mèches de perçage sont positionnées dans l'os, on enlève le guide de perçage et on monte le premier guide de coupe sur les mèches qui viennent d'être posées. Pour une prothèse telle que le fémur qui comporte plusieurs plans de coupe, on peut ensuite adjoindre une série de guides de coupe calibrés pour réaliser l'ensemble des coupes correspondant aux plans d'appuis de la prothèse, en venant se caler sur ces deux mèches de référence placées dans l'os. Pour chacun de ces guides de coupe, la position relative des deux canons destinés à contenir les mèches de maintien et les plans de coupes est connue de façon précise. Il est important de noter à cet égard que le picot impose un degré de liberté des guides de coupe puisqu'il est en contact avec la surface. Le choix de la position du picot est donc très importante puisqu'elle conditionne la position finale de la prothèse. La figure 10 représente un autre guide de perçage 70 applicable spécifiquement à la prothèse du fémur dans lequel le picot de maintien 71 est déporté par rapport aux canons de perçage 72, 73 pour venir s'appuyer sur la surface antérieure du fémur 1, de façon à contraindre mécaniquement le guide de perçage à respecter la position antérieure de la future prothèse avec précision.
La figure 11 représente un autre guide de perçage 80 applicable spécifiquement à la prothèse du fémur dans lequel le picot de maintien 81 est déporté par rapport aux canons de perçage 82, 83 pour venir s'appuyer sur la surface postérieure d'un des deux condyles du fémur 1, de façon à contraindre mécaniquement le guide de perçage à respecter la position postérieure de la future prothèse avec précision. Bien entendu, cette structure est susceptible de nombreuses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme du métier. Par exemple, on pourrait prévoir plusieurs picots et une seule tige de blocage. Tous les guides de perçage décrits dans la présente invention seront réalisés dans des formes et matériaux pour être le plus léger possible, de façon à être facilement manipulables.
Une fois que l'on a réalisé un certain nombre de plans de coupe, on peut introduire des cales entre le fémur et le tibia en appui sur ces coupes au niveau des deux condyles du fémur pour vérifier que l'équilibrage ligamentaire sera correct une fois les prothèses mises en place. Classiquement, le chirurgien déplace manuellement le tibia de gauche à droite pour évaluer son jeu angulaire, mais cette mesure reste imprécise. Le système selon la présente invention permet de mesurer la variation angulaire avec précision et de l'afficher sur l'écran de l'ordinateur. On affiche les deux angles Bd et Bg signés obtenus par un déplacement extrême vers la gauche et vers la droite par rapport à la position neutre du genou au repos. La différence entre les valeurs absolues des deux angles Bd et Bg est une mesure du déséquilibre ligamentaire de gauche à droite. La somme des valeurs absolues des angles Bd et Bg est une mesure de la tension ligamentaire globale. Ces indicateurs Bd+Bg et Bd-Bg sont mesurés et affichés pour divers angles de flexion. De façon préférentielle, ces angles Bd et Bg sont représentés graphiquement sur un écran- par un segment de droite vertical correspondant à la position neutre et par deux segments intersectant le segment neutre en son sommet et faisant des valeurs angulaires de Bd et Bg avec le segment neutre . A l' aide de ces mesures, le chirurgien peut tendre ou détendre les ligaments, ou encore additionner ou soustraire des épaisseurs entre les prothèses du fémur et du tibia pour obtenir un bon équilibre pour tous les degrés de flexion.
Selon un autre mode de réalisation préférentiel, 1 ' invention prévoit d' afficher les distances entre les points les plus proches se faisant face sur le fémur et le tibia équipés de leur prothèse simulée ou réelle, pour chacun des deux condyles, et pour plusieurs angles de flexion, lorsque le genou est soumis à des contraintes externes de balance de gauche à droite . Une fois que la prothèse fémorale est en place, de nombreuses techniques chirurgicales invitent à placer une petite prothèse de type bouton sur la face interne de la rotule. Le système selon la présente invention permet de déterminer la position idéale de ce bouton rotulien. La position de la gorge de la prothèse fémorale peut être déterminée dans le repère de position associé au fémur, soit en utilisant la position prédite précédemment, soit en numérisant in fine la gorge par palpation sur la prothèse posée. Les positions relatives du repère de position fixé à la rotule sont connues et mémorisées pour plusieurs angles de flexion. Pour une position choisie de flexion, on peut alors afficher à l'écran la position de la gorge numérisée en la projetant sur une vue correspondant à la face interne de la rotule. Ou inversement, on peut projeter la trajectoire de la rotule obtenue pour toutes les flexions selon une vue axiale ou frontale de la trochlée du fémur. Après avoir coupé la rotule en épaisseur de façon classique, le chirurgien peut ensuite utiliser un guide de perçage et viser un point sur la face interne de la rotule qui coïncide avec la gorge sur le fémur, soit globalement, soit pour une zone angulaire de flexion donnée, de façon à- ce que la rotule pénètre bien au milieu de la gorge vers 20 degrés de flexion, et de façon à équilibrer les forces latérales qui seront exercées entre la rotule et la prothèse fémorale . Ce perçage dans 1 'os servira ensuite de centrage pour placer le bouton rotulien final.
Le procédé et le système décrits dans cette invention peuvent être appliqués à tout type de prothèse du genou et ils sont compatibles avec la plupart des techniques chirurgicales de pose de prothèse du genou, il peuvent être étendus à d'autres articulations telles que le coude ou 1 'épaule .

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de détermination de la position théorique idéale d'une prothèse du genou comprenant, pour la détermination de la position d'une prothèse tibiale, comprenant des moyens pour : déterminer la forme de la partie proximale du tibia et sa position par rapport au centre de 1 ' articulation de la cheville ; déterminer un point haut du plateau tibial ; calculer la position, l'orientation et la taille par rapport au tibia de la prothèse tibiale et du plan de coupe correspondant à la prothèse tibiale en tenant compte des paramètres suivants :
- la perpendiculaire au plan de coupe passant par le centre de la prothèse passe aussi par le centre de 1 * articulation de la cheville,
- le plan de coupe est à une distance dudit point haut égale à la hauteur de la prothèse à fixer,
- le grand côté de la prothèse est centré sur le grand côté de la section du tibia dans le plan de coupe, - le bord antérieur du petit côté de la prothèse est à une distance prédéterminée du bord antérieur du petit côté de la section du tibia dans le plan de coupe ; et déterminer l'orientation dans le plan de coupe de la prothèse de façon que le grand côté de la prothèse soit parallèle à l'axe horizontal du genou.
2. Système selon la revendication 1, comprenant en outre, pour la détermination de la position d'une prothèse fémorale, des moyens pour : déterminer la position relative de la partie distale du fémur par rapport au centre de l'articulation de la hanche ; calculer la position, l'orientation et la taille par rapport au fémur de la prothèse fémorale et du plan de coupe correspondant à la prothèse fémorale en tenant compte des paramètres suivants : la perpendiculaire au plan de coupe passant par le centre de la prothèse passe aussi par le centre de l'articulation de la hanche, le plan de coupe distal est à une distance du point le plus distal sur un des condyles égale à 1 ' épaisseur de la prothèse à fixer, le plan de coupe postérieure est à une distance du point le plus postérieur sur un des condyles égale à 1 ' épaisseur de la prothèse à fixer, - le grand côté de la prothèse est centré sur le grand côté de la section du fémur dans le plan de coupe, la taille maximale de la prothèse est telle que le bord de la prothèse est le plus proche possible mais à l'intérieur de la surface du fémur; et déterminer l'orientation dans le plan de coupe de la prothèse de façon que le grand côté de la prothèse soit parallèle à l'axe horizontal du genou.
3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que 1 ' orientation et la position latérale de la prothèse fémorale sont ajustées par un alignement du plan de la trochlee de la prothèse fémorale avec la trajectoire du centre de la rotule numérisée au cours d'un mouvement de flexion de genou grâce à un repère de position placé sur la face externe de la rotule .
4. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, pour la détermination des formes et positions du tibia, du fémur, du centre de l'articulation de la cheville et du centre de 1 'articulation de la hanche : des éléments repérables en position dans un système tridimensionnel de positionnement, fixables au moins au tibia et au fémur, un palpeur, un dispositif échographique, et/ou un dispositif radiographique pour repérer dans ledit système tridimensionnel de positionnement la position de divers points du tibia et du fémur par rapport -auxdi-fes- éléments repérables, et des moyens pour déformer et ajuster un modèle préétabli des os de la jambe en utilisant les informations de position recueillies.
5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit modèle comprend également une modélisation des positions des attaches des ligaments de l'articulation du genou, en ce que cette modélisation est adaptée au patient en même temps que le modèle de la surface osseuse, et en ce que ledit modèle comprend également les valeurs des elongations maximales de chaque ligament, déterminées expérimentalement en faisant bouger la jambe du patient non encore opérée pour repérer les limites de déplacement liées aux ligaments existants.
6. Système selon la revendication 5, comprenant en outre des moyens pour : simuler sur l'image de l'ensemble fémur-tibia la mise en position des prothèses liées entre elles pour différentes positions de flexion, et la position des ligaments du genou ; en déduire les limites de mouvement qu'aura la jambe munie des prothèses avec les ligaments existants ; et tenir compte de cette information pour modifier la position théorique idéale de la prothèse du genou, et/ou pour suggérer une intervention sur les ligaments.
7. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit palpeur a une extrémité en forme de boule et en ce que les repérages par le palpeur sont effectués de façon dynamique tandis que l'on déplace ladite boule contre la partie à analyser, le système de positionnement tridimensionnel étant conçu pour déterminer les positions instantanées du centre de la boule et un système de reconstitution de surface à partir d'un modèle deformable étant conçu pour effectuer une correction correspondant au rayon de la boule.
8. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on forme une image du modèle ajusté et en ce qu'on affiche cette image en affectant ses diverses zones de couleurs ou d'épaisseur caractérisant la densité de - points relevée dans cette zone par le palpeur, ce qui indique le degré de précision du modèle de la zone correspondante.
9. Système selon la revendication 4, comprenant des moyens pour : déterminer par le calcul des emplacements auxquels le tibia/fémur doit être percé pour mettre en place un guide de coupe, pointer ces emplacements sur 1 ' image affichée du tibia/fémur, afficher en permanence sur l'image reconstituée du tibia/fémur, l'image d'un guide de perçage muni de moyens de repérage dans ledit système tridimensionnel de positionnement, ce guide comportant des tubes de même ecartement que des tubes du guide de coupe destinés à être montés sur des mèches fixées dans l'os, caractérisé en ce que le guide de perçage comprend un picot central pouvant être mis en appui sur 1 'os et dont 1 ' image doit coïncider avec un point cible prépositionné sur 1 ' image affichée du tibia/fémur.
10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que le guide de perçage comprend en outre des moyens de calage, actionnables une fois que le guide a été amené en position.
11. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments repérables respectivement associés au tibia, au fémur et au palpeur sont géométriquement différentiés .
12. Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que 1 'élément reperable associé au tibia a la forme de la lettre T, l'élément reperable associé au fémur a la forme de la lettre F, l'élément reperable associé au palpeur a la forme de la lettre P.
13. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la position du composant rotulien de la prothèse est obtenue par des moyens pour : déterminer dans un système tridimensionnel de positionnement, la trajectoire d'un élément reperable en position fixé à la face externe de la rotule au cours d'un mouvement de flexion du genou, déterminer le point de la face interne de la rotule qui coïncide le mieux avec le centre de la gorge de la prothèse du fémur pour une zone angulaire de flexion choisie, guider le placement d'une mèche de perçage vers ledit point .
PCT/FR2001/003423 2000-11-06 2001-11-06 Systeme de determination de la position d'une prothese du genou WO2002036031A1 (fr)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT01992535T ATE456938T1 (de) 2000-11-06 2001-11-06 System zur bestimmung der position einer knieprothese
DE60141248T DE60141248D1 (de) 2000-11-06 2001-11-06 System zur bestimmung der position einer knieprothese
EP01992535A EP1341468B1 (fr) 2000-11-06 2001-11-06 Systeme de determination de la position d'une prothese du genou
JP2002538844A JP4182757B2 (ja) 2000-11-06 2001-11-06 膝義足の位置を決定するシステム
US10/415,962 US8126533B2 (en) 2000-11-06 2001-11-06 System for determining the position of a knee prosthesis
US13/404,358 US8626267B2 (en) 2000-11-06 2012-02-24 System for determining the position of a knee prosthesis
US14/148,333 US8880152B2 (en) 2000-11-06 2014-01-06 System for determining the position of a knee prosthesis
US14/531,353 US9050132B2 (en) 2000-11-06 2014-11-03 System for determining the position of a knee prosthesis
US14/704,518 US9220571B2 (en) 2000-11-06 2015-05-05 System for determining the position of a knee prosthesis
US14/982,221 US10441437B2 (en) 2000-11-06 2015-12-29 System for determining the position of a knee prosthesis

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0014173A FR2816200A1 (fr) 2000-11-06 2000-11-06 Determination de la position d'une prothese du genou
FR00/14173 2000-11-06

Related Child Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US10415962 A-371-Of-International 2001-11-06
US10/415,962 A-371-Of-International US8126533B2 (en) 2000-11-06 2001-11-06 System for determining the position of a knee prosthesis
US10415962 A-371-Of-International 2011-11-06
US13/404,358 Continuation US8626267B2 (en) 2000-11-06 2012-02-24 System for determining the position of a knee prosthesis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2002036031A1 true WO2002036031A1 (fr) 2002-05-10

Family

ID=8856078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2001/003423 WO2002036031A1 (fr) 2000-11-06 2001-11-06 Systeme de determination de la position d'une prothese du genou

Country Status (7)

Country Link
US (6) US8126533B2 (fr)
EP (1) EP1341468B1 (fr)
JP (1) JP4182757B2 (fr)
AT (1) ATE456938T1 (fr)
DE (1) DE60141248D1 (fr)
FR (1) FR2816200A1 (fr)
WO (1) WO2002036031A1 (fr)

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003061501A3 (fr) * 2002-01-16 2003-10-16 Orthosoft Inc Procede et appareil pour la reconstruction de surfaces osseuses pendant une operation chirurgicale
WO2004017842A3 (fr) * 2002-08-23 2004-06-24 Orthosoft Inc Bloc de positionnement chirurgical universel et guide d'outil
EP1444962A3 (fr) * 2003-02-04 2004-09-01 Zimmer Technology, Inc. Instrument chirurgical de navigation pour le marquage des structures anatomiques
WO2004075767A1 (fr) * 2003-02-26 2004-09-10 Aesculap Ag & Co. Kg Dispositif de referenciation de rotule
WO2005032390A1 (fr) * 2003-10-09 2005-04-14 Ap Technologies Sa Dispositif pour traitement medical assiste par robot
WO2005032382A1 (fr) * 2003-09-13 2005-04-14 Aesculap Ag & Co. Kg Procede et dispositif pour determiner l'angle entre le femur et le tibia
WO2006092600A1 (fr) * 2005-03-01 2006-09-08 Kings College London Programmation chirurgicale
EP1712193A1 (fr) 2005-04-13 2006-10-18 Tornier Dispositif chirurgical d'implantation d'une prothése partielle ou totale de genou
EP1712192A1 (fr) * 2005-04-13 2006-10-18 Tornier Dispositif chirurgical d'implantation d'une prothèse partielle ou totale de genou
FR2895267A1 (fr) * 2005-12-26 2007-06-29 Sarl Bio Supply Sarl Procede et dispositif de navigation non invasif.
EP1976446A1 (fr) * 2006-01-25 2008-10-08 Orthosoft, Inc. Système cas pour une mesure de condyle
US7715602B2 (en) 2002-01-18 2010-05-11 Orthosoft Inc. Method and apparatus for reconstructing bone surfaces during surgery
US7736368B2 (en) 2002-08-23 2010-06-15 Orthosoft Inc. Surgical universal positioning block and tool guide
US20100234770A1 (en) * 2004-12-08 2010-09-16 Perception Raisonnement Action En Medecine Computer assisted orthopedic surgery system for ligament reconstruction
EP2380510A3 (fr) * 2002-08-23 2012-06-13 Orthosoft Inc. Bloc de positionnement universel chirurgical et guide d'outil
WO2015090368A1 (fr) * 2013-12-17 2015-06-25 Brainlab Ag Procédé et appareil pour déterminer des positions d'implant de deux composants d'implant médical formant une articulation
CN107616839A (zh) * 2017-11-10 2018-01-23 岳春华 一种基于3d打印重建的皮瓣穿支动脉定位方法
CN108673484A (zh) * 2018-07-09 2018-10-19 原敏虎 一种万能机械臂
US20210038318A1 (en) * 2011-12-21 2021-02-11 Zimmer, Inc. System and method for pre-operatively determining desired alignment of a knee joint
CN113384289A (zh) * 2021-06-01 2021-09-14 四川大学华西医院 一种膝关节侧位x射线自动检测床及其检测方法

Families Citing this family (196)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8480754B2 (en) * 2001-05-25 2013-07-09 Conformis, Inc. Patient-adapted and improved articular implants, designs and related guide tools
US7635390B1 (en) 2000-01-14 2009-12-22 Marctec, Llc Joint replacement component having a modular articulating surface
FR2816200A1 (fr) * 2000-11-06 2002-05-10 Praxim Determination de la position d'une prothese du genou
US7547307B2 (en) * 2001-02-27 2009-06-16 Smith & Nephew, Inc. Computer assisted knee arthroplasty instrumentation, systems, and processes
US7708741B1 (en) 2001-08-28 2010-05-04 Marctec, Llc Method of preparing bones for knee replacement surgery
US9155544B2 (en) 2002-03-20 2015-10-13 P Tech, Llc Robotic systems and methods
US8801720B2 (en) * 2002-05-15 2014-08-12 Otismed Corporation Total joint arthroplasty system
WO2003099119A1 (fr) * 2002-05-29 2003-12-04 Japan Science And Technology Agency Procede de calcul de mecanique corporelle, modele de mecanique corporelle, donnees de modele et procede de production d'un modele corporel
US7862570B2 (en) 2003-10-03 2011-01-04 Smith & Nephew, Inc. Surgical positioners
CA2538126A1 (fr) * 2003-10-06 2005-05-06 Smith & Nephew, Inc. Portail a navigation modulaire
US7764985B2 (en) 2003-10-20 2010-07-27 Smith & Nephew, Inc. Surgical navigation system component fault interfaces and related processes
US7794467B2 (en) * 2003-11-14 2010-09-14 Smith & Nephew, Inc. Adjustable surgical cutting systems
FR2865928B1 (fr) 2004-02-10 2006-03-17 Tornier Sa Dispositif chirurgical d'implantation d'une prothese totale de hanche
WO2005104978A1 (fr) 2004-04-21 2005-11-10 Smith & Nephew, Inc. Procedes, systemes et appareils assistes par ordinateur pour arthroplastie de l'epaule
US8007448B2 (en) * 2004-10-08 2011-08-30 Stryker Leibinger Gmbh & Co. Kg. System and method for performing arthroplasty of a joint and tracking a plumb line plane
US20060084863A1 (en) * 2004-10-15 2006-04-20 Jacek Kluzik Positional verification
US20060200025A1 (en) * 2004-12-02 2006-09-07 Scott Elliott Systems, methods, and apparatus for automatic software flow using instrument detection during computer-aided surgery
JP2008531091A (ja) * 2005-02-22 2008-08-14 スミス アンド ネフュー インコーポレーテッド 直列型ミリングシステム
US9421019B2 (en) * 2005-04-07 2016-08-23 Omnilife Science, Inc. Robotic guide assembly for use in computer-aided surgery
FR2885293A1 (fr) * 2005-05-06 2006-11-10 Michel Collette Instrument de viseee de l'axe mecanique du femur
DE102005044044B3 (de) * 2005-09-14 2007-06-14 Hjs Gelenk System Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung und Einstellung der optimalen Relativposition einer Funktionsfläche und dementsprechend gestalteten Implantat-Komponenten eines künstlichen Gelenkes
US20070179626A1 (en) * 2005-11-30 2007-08-02 De La Barrera Jose L M Functional joint arthroplasty method
DE602006001836D1 (de) * 2006-01-10 2008-08-28 Brainlab Ag Apparat zur Bestimmung des Ortes des Femurkopfes
EP2007291A2 (fr) 2006-02-15 2008-12-31 Otismed Corp. Dispositifs d'arthroplastie et procédés correspondants
US9808262B2 (en) 2006-02-15 2017-11-07 Howmedica Osteonics Corporation Arthroplasty devices and related methods
US20150335438A1 (en) 2006-02-27 2015-11-26 Biomet Manufacturing, Llc. Patient-specific augments
US9345548B2 (en) 2006-02-27 2016-05-24 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific pre-operative planning
US8407067B2 (en) 2007-04-17 2013-03-26 Biomet Manufacturing Corp. Method and apparatus for manufacturing an implant
US7967868B2 (en) 2007-04-17 2011-06-28 Biomet Manufacturing Corp. Patient-modified implant and associated method
US8603180B2 (en) 2006-02-27 2013-12-10 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific acetabular alignment guides
US8298237B2 (en) 2006-06-09 2012-10-30 Biomet Manufacturing Corp. Patient-specific alignment guide for multiple incisions
US8377066B2 (en) 2006-02-27 2013-02-19 Biomet Manufacturing Corp. Patient-specific elbow guides and associated methods
US9339278B2 (en) 2006-02-27 2016-05-17 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific acetabular guides and associated instruments
US8133234B2 (en) 2006-02-27 2012-03-13 Biomet Manufacturing Corp. Patient specific acetabular guide and method
US8568487B2 (en) 2006-02-27 2013-10-29 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific hip joint devices
US8608749B2 (en) 2006-02-27 2013-12-17 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific acetabular guides and associated instruments
US8864769B2 (en) 2006-02-27 2014-10-21 Biomet Manufacturing, Llc Alignment guides with patient-specific anchoring elements
US9113971B2 (en) 2006-02-27 2015-08-25 Biomet Manufacturing, Llc Femoral acetabular impingement guide
US9907659B2 (en) 2007-04-17 2018-03-06 Biomet Manufacturing, Llc Method and apparatus for manufacturing an implant
US9730616B2 (en) * 2008-10-22 2017-08-15 Biomet Manufacturing, Llc Mechanical axis alignment using MRI imaging
US9918740B2 (en) 2006-02-27 2018-03-20 Biomet Manufacturing, Llc Backup surgical instrument system and method
US8608748B2 (en) 2006-02-27 2013-12-17 Biomet Manufacturing, Llc Patient specific guides
US8241293B2 (en) 2006-02-27 2012-08-14 Biomet Manufacturing Corp. Patient specific high tibia osteotomy
US8535387B2 (en) 2006-02-27 2013-09-17 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific tools and implants
US8858561B2 (en) 2006-06-09 2014-10-14 Blomet Manufacturing, LLC Patient-specific alignment guide
US10278711B2 (en) 2006-02-27 2019-05-07 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific femoral guide
US9173661B2 (en) 2006-02-27 2015-11-03 Biomet Manufacturing, Llc Patient specific alignment guide with cutting surface and laser indicator
US8591516B2 (en) 2006-02-27 2013-11-26 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific orthopedic instruments
US9289253B2 (en) 2006-02-27 2016-03-22 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific shoulder guide
US8473305B2 (en) 2007-04-17 2013-06-25 Biomet Manufacturing Corp. Method and apparatus for manufacturing an implant
US8070752B2 (en) 2006-02-27 2011-12-06 Biomet Manufacturing Corp. Patient specific alignment guide and inter-operative adjustment
US8092465B2 (en) 2006-06-09 2012-01-10 Biomet Manufacturing Corp. Patient specific knee alignment guide and associated method
US8282646B2 (en) 2006-02-27 2012-10-09 Biomet Manufacturing Corp. Patient specific knee alignment guide and associated method
US8323290B2 (en) * 2006-03-03 2012-12-04 Biomet Manufacturing Corp. Tensor for use in surgical navigation
US20070239169A1 (en) * 2006-03-17 2007-10-11 Perception Raisonnement Action En Medecine Reference marker and use in a motion tracking system
US8337508B2 (en) 2006-03-20 2012-12-25 Perception Raisonnement Action En Medecine Distractor system
US7949386B2 (en) 2006-03-21 2011-05-24 A2 Surgical Computer-aided osteoplasty surgery system
GB0607027D0 (en) * 2006-04-07 2006-05-17 Depuy Int Ltd Patella tracking
JP4910478B2 (ja) * 2006-05-24 2012-04-04 コニカミノルタエムジー株式会社 モデリング装置、モデリング方法およびプログラム
US9795399B2 (en) 2006-06-09 2017-10-24 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific knee alignment guide and associated method
US7604665B2 (en) * 2006-09-20 2009-10-20 Depuy Products, Inc. Glenoid component for shoulder arthroplasty
US8214016B2 (en) 2006-12-12 2012-07-03 Perception Raisonnement Action En Medecine System and method for determining an optimal type and position of an implant
US8460302B2 (en) * 2006-12-18 2013-06-11 Otismed Corporation Arthroplasty devices and related methods
US20080249394A1 (en) * 2007-04-03 2008-10-09 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Method for improved rotational alignment in joint arthroplasty
US8894714B2 (en) 2007-05-01 2014-11-25 Moximed, Inc. Unlinked implantable knee unloading device
US7678147B2 (en) * 2007-05-01 2010-03-16 Moximed, Inc. Extra-articular implantable mechanical energy absorbing systems and implantation method
WO2009042644A2 (fr) * 2007-09-25 2009-04-02 Perception Raisonnement Action En Medecine Procédés et appareils pour aider au diagnostic de l'état du cartilage et procédés thérapeutiques
US8265949B2 (en) 2007-09-27 2012-09-11 Depuy Products, Inc. Customized patient surgical plan
CN102670275B (zh) 2007-09-30 2016-01-20 德普伊产品公司 定制的患者专用整形外科手术器械
US8357111B2 (en) 2007-09-30 2013-01-22 Depuy Products, Inc. Method and system for designing patient-specific orthopaedic surgical instruments
US8218905B2 (en) * 2007-10-12 2012-07-10 Claron Technology Inc. Method, system and software product for providing efficient registration of 3D image data
USD642263S1 (en) 2007-10-25 2011-07-26 Otismed Corporation Arthroplasty jig blank
US8460303B2 (en) * 2007-10-25 2013-06-11 Otismed Corporation Arthroplasty systems and devices, and related methods
US10582934B2 (en) * 2007-11-27 2020-03-10 Howmedica Osteonics Corporation Generating MRI images usable for the creation of 3D bone models employed to make customized arthroplasty jigs
US8617171B2 (en) * 2007-12-18 2013-12-31 Otismed Corporation Preoperatively planning an arthroplasty procedure and generating a corresponding patient specific arthroplasty resection guide
US8311306B2 (en) 2008-04-30 2012-11-13 Otismed Corporation System and method for image segmentation in generating computer models of a joint to undergo arthroplasty
US8777875B2 (en) * 2008-07-23 2014-07-15 Otismed Corporation System and method for manufacturing arthroplasty jigs having improved mating accuracy
US8221430B2 (en) 2007-12-18 2012-07-17 Otismed Corporation System and method for manufacturing arthroplasty jigs
US8715291B2 (en) * 2007-12-18 2014-05-06 Otismed Corporation Arthroplasty system and related methods
US8545509B2 (en) 2007-12-18 2013-10-01 Otismed Corporation Arthroplasty system and related methods
US8160345B2 (en) 2008-04-30 2012-04-17 Otismed Corporation System and method for image segmentation in generating computer models of a joint to undergo arthroplasty
US8480679B2 (en) 2008-04-29 2013-07-09 Otismed Corporation Generation of a computerized bone model representative of a pre-degenerated state and useable in the design and manufacture of arthroplasty devices
US8737700B2 (en) 2007-12-18 2014-05-27 Otismed Corporation Preoperatively planning an arthroplasty procedure and generating a corresponding patient specific arthroplasty resection guide
GB0803514D0 (en) * 2008-02-27 2008-04-02 Depuy Int Ltd Customised surgical apparatus
US8734455B2 (en) * 2008-02-29 2014-05-27 Otismed Corporation Hip resurfacing surgical guide tool
EP2103259B1 (fr) 2008-03-19 2012-01-25 BrainLAB AG Procédé et système pour la détermination d'un degré de difformité d'une articulation anatomique
US8549888B2 (en) 2008-04-04 2013-10-08 Nuvasive, Inc. System and device for designing and forming a surgical implant
US8617175B2 (en) * 2008-12-16 2013-12-31 Otismed Corporation Unicompartmental customized arthroplasty cutting jigs and methods of making the same
US8808301B1 (en) 2008-08-07 2014-08-19 University Of South Florida Rapid custom intra-articular ligament reconstruction guide
US9700259B1 (en) 2008-08-07 2017-07-11 University Of South Florida Rapid custom intra-articular ligament reconstruction guide
US8428688B2 (en) * 2008-11-10 2013-04-23 Siemens Aktiengesellschaft Automatic femur segmentation and condyle line detection in 3D MR scans for alignment of high resolution MR
US9033958B2 (en) * 2008-11-11 2015-05-19 Perception Raisonnement Action En Medecine Surgical robotic system
US8170641B2 (en) 2009-02-20 2012-05-01 Biomet Manufacturing Corp. Method of imaging an extremity of a patient
JP5882743B2 (ja) * 2009-02-25 2016-03-09 ジンマー，インコーポレイティド カスタマイズされた整形外科用インプラント及び関連する方法並びにインテリジェント軟骨システム
US9668748B2 (en) * 2009-05-29 2017-06-06 Smith & Nephew, Inc. Methods and apparatus for performing knee arthroplasty
DE102009028503B4 (de) 2009-08-13 2013-11-14 Biomet Manufacturing Corp. Resektionsschablone zur Resektion von Knochen, Verfahren zur Herstellung einer solchen Resektionsschablone und Operationsset zur Durchführung von Kniegelenk-Operationen
ES2695400T3 (es) * 2010-01-29 2019-01-04 Smith & Nephew Inc Prótesis de rodilla de retención de cruzado
ES2382774B1 (es) * 2010-02-12 2013-04-26 Universitat Pompeu Fabra Metodo para obtener una reconstruccion tridimensional a partir de una o mas vistas proyectivas, y uso de la misma
US8632547B2 (en) 2010-02-26 2014-01-21 Biomet Sports Medicine, Llc Patient-specific osteotomy devices and methods
US9066727B2 (en) 2010-03-04 2015-06-30 Materialise Nv Patient-specific computed tomography guides
EP2558035B1 (fr) 2010-04-13 2016-01-20 Smith&Nephew, Inc. Systèmes de mise en tension de ligaments et d'autres tissus mous
US9839486B2 (en) * 2010-04-14 2017-12-12 Smith & Nephew, Inc. Systems and methods for patient-based computer assisted surgical procedures
US20120035507A1 (en) * 2010-07-22 2012-02-09 Ivan George Device and method for measuring anatomic geometries
JP4652481B1 (ja) * 2010-07-29 2011-03-16 浩一 金粕 大腿骨頭中心位置特定装置
CA2808526A1 (fr) 2010-08-13 2012-02-16 Smith & Nephew, Inc. Systemes et procedes pour optimiser des parametres d'interventions orthopediques
WO2012027574A1 (fr) * 2010-08-25 2012-03-01 Smith & Nephew, Inc. Balayage peropératoire pour l'optimisation d'implant
US9271744B2 (en) 2010-09-29 2016-03-01 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific guide for partial acetabular socket replacement
US9968376B2 (en) 2010-11-29 2018-05-15 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific orthopedic instruments
US9241745B2 (en) 2011-03-07 2016-01-26 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific femoral version guide
US8715289B2 (en) 2011-04-15 2014-05-06 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific numerically controlled instrument
US9675400B2 (en) 2011-04-19 2017-06-13 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific fracture fixation instrumentation and method
EP2514372A1 (fr) * 2011-04-21 2012-10-24 Deru GmbH Instrumentation destinée à l'utilisation d'une prothèse articulaire, notamment une prothèse du genou
US8668700B2 (en) 2011-04-29 2014-03-11 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific convertible guides
US8956364B2 (en) 2011-04-29 2015-02-17 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific partial knee guides and other instruments
DE102011053922A1 (de) * 2011-05-11 2012-11-15 Scopis Gmbh Registriervorrichtung, Verfahren und Vorrichtung zum Registrieren einer Oberfläche eines Objekts
US8532807B2 (en) 2011-06-06 2013-09-10 Biomet Manufacturing, Llc Pre-operative planning and manufacturing method for orthopedic procedure
US9084618B2 (en) 2011-06-13 2015-07-21 Biomet Manufacturing, Llc Drill guides for confirming alignment of patient-specific alignment guides
US9220510B2 (en) 2011-06-15 2015-12-29 Perception Raisonnement Action En Medecine System and method for bone preparation for an implant
US8764760B2 (en) 2011-07-01 2014-07-01 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific bone-cutting guidance instruments and methods
US20130001121A1 (en) 2011-07-01 2013-01-03 Biomet Manufacturing Corp. Backup kit for a patient-specific arthroplasty kit assembly
US8597365B2 (en) 2011-08-04 2013-12-03 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific pelvic implants for acetabular reconstruction
US9295497B2 (en) 2011-08-31 2016-03-29 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific sacroiliac and pedicle guides
US9066734B2 (en) 2011-08-31 2015-06-30 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific sacroiliac guides and associated methods
US9167989B2 (en) * 2011-09-16 2015-10-27 Mako Surgical Corp. Systems and methods for measuring parameters in joint replacement surgery
US9386993B2 (en) 2011-09-29 2016-07-12 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific femoroacetabular impingement instruments and methods
US9451973B2 (en) 2011-10-27 2016-09-27 Biomet Manufacturing, Llc Patient specific glenoid guide
US9301812B2 (en) 2011-10-27 2016-04-05 Biomet Manufacturing, Llc Methods for patient-specific shoulder arthroplasty
US9554910B2 (en) 2011-10-27 2017-01-31 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific glenoid guide and implants
KR20130046337A (ko) 2011-10-27 2013-05-07 삼성전자주식회사 멀티뷰 디바이스 및 그 제어방법과, 디스플레이장치 및 그 제어방법과, 디스플레이 시스템
EP2770918B1 (fr) 2011-10-27 2017-07-19 Biomet Manufacturing, LLC Guides glénoïdes spécifiques d'un patient
US8939909B2 (en) 2011-10-28 2015-01-27 Decision Sciences International Corporation Spread spectrum coded waveforms in ultrasound imaging
DE102011119073A1 (de) * 2011-11-15 2013-05-16 Fiagon Gmbh Registrierverfahren, Positionserfassungssystem und Abtastinstrument
US9237950B2 (en) 2012-02-02 2016-01-19 Biomet Manufacturing, Llc Implant with patient-specific porous structure
US11207132B2 (en) 2012-03-12 2021-12-28 Nuvasive, Inc. Systems and methods for performing spinal surgery
US20150148653A1 (en) * 2012-06-13 2015-05-28 Brainlab Ag Determining a range of motion of an artificial knee joint
EP2939215B1 (fr) 2012-09-18 2020-12-02 Think Surgical, Inc. Système et procédé pour créer une modèle à trois dimensions d'un os
US9402637B2 (en) 2012-10-11 2016-08-02 Howmedica Osteonics Corporation Customized arthroplasty cutting guides and surgical methods using the same
US9204977B2 (en) 2012-12-11 2015-12-08 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific acetabular guide for anterior approach
US9060788B2 (en) 2012-12-11 2015-06-23 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific acetabular guide for anterior approach
US9161799B2 (en) 2013-01-28 2015-10-20 Warsaw Orthopedic, Inc. Surgical implant system and method
US9839438B2 (en) 2013-03-11 2017-12-12 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific glenoid guide with a reusable guide holder
US9579107B2 (en) 2013-03-12 2017-02-28 Biomet Manufacturing, Llc Multi-point fit for patient specific guide
US9498233B2 (en) 2013-03-13 2016-11-22 Biomet Manufacturing, Llc. Universal acetabular guide and associated hardware
US9826981B2 (en) 2013-03-13 2017-11-28 Biomet Manufacturing, Llc Tangential fit of patient-specific guides
US11086970B2 (en) 2013-03-13 2021-08-10 Blue Belt Technologies, Inc. Systems and methods for using generic anatomy models in surgical planning
US9968408B1 (en) 2013-03-15 2018-05-15 Nuvasive, Inc. Spinal balance assessment
US9517145B2 (en) 2013-03-15 2016-12-13 Biomet Manufacturing, Llc Guide alignment system and method
US10452238B2 (en) 2013-03-15 2019-10-22 Blue Belt Technologies, Inc. Systems and methods for determining a position for placing of a joint prosthesis
US9844359B2 (en) 2013-09-13 2017-12-19 Decision Sciences Medical Company, LLC Coherent spread-spectrum coded waveforms in synthetic aperture image formation
US9848922B2 (en) 2013-10-09 2017-12-26 Nuvasive, Inc. Systems and methods for performing spine surgery
US20150112349A1 (en) 2013-10-21 2015-04-23 Biomet Manufacturing, Llc Ligament Guide Registration
DE102013222230A1 (de) 2013-10-31 2015-04-30 Fiagon Gmbh Chirurgisches Instrument
CA2940999A1 (fr) * 2014-02-28 2015-09-03 Blue Belt Technolgies, Inc. Systeme et procedes de positionnement de guide de coupe osseuse
WO2015134592A1 (fr) * 2014-03-05 2015-09-11 Blue Belt Technologies, Inc. Alignement de prothèse assisté par ordinateur
US10282488B2 (en) 2014-04-25 2019-05-07 Biomet Manufacturing, Llc HTO guide with optional guided ACL/PCL tunnels
US9408616B2 (en) 2014-05-12 2016-08-09 Biomet Manufacturing, Llc Humeral cut guide
US9561040B2 (en) 2014-06-03 2017-02-07 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific glenoid depth control
US9839436B2 (en) 2014-06-03 2017-12-12 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific glenoid depth control
US9833245B2 (en) 2014-09-29 2017-12-05 Biomet Sports Medicine, Llc Tibial tubercule osteotomy
US9826994B2 (en) 2014-09-29 2017-11-28 Biomet Manufacturing, Llc Adjustable glenoid pin insertion guide
JP6480694B2 (ja) 2014-09-30 2019-03-13 京セラ株式会社 手術支援装置およびプログラム
US10433893B1 (en) 2014-10-17 2019-10-08 Nuvasive, Inc. Systems and methods for performing spine surgery
US10537388B2 (en) 2014-12-01 2020-01-21 Blue Belt Technologies, Inc. Systems and methods for planning and performing image free implant revision surgery
WO2016138257A1 (fr) 2015-02-25 2016-09-01 Decision Sciences Medical Company, LLC Agents de couplage pour l'émission de signaux acoustiques et milieux de couplage
WO2016154356A1 (fr) 2015-03-24 2016-09-29 Omnilife Science, Inc. Dispositif de distraction d'articulation orthopédique
US9820868B2 (en) 2015-03-30 2017-11-21 Biomet Manufacturing, Llc Method and apparatus for a pin apparatus
WO2016180438A1 (fr) 2015-05-08 2016-11-17 Brainlab Ag Procédé et appareil d'évaluation de données d'orientation d'implant
US10226262B2 (en) 2015-06-25 2019-03-12 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific humeral guide designs
US10568647B2 (en) 2015-06-25 2020-02-25 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific humeral guide designs
AU2016334258B2 (en) 2015-10-08 2021-07-01 Decision Sciences Medical Company, LLC Acoustic orthopedic tracking system and methods
US10058393B2 (en) 2015-10-21 2018-08-28 P Tech, Llc Systems and methods for navigation and visualization
US10905496B2 (en) * 2015-11-16 2021-02-02 Think Surgical, Inc. Method for confirming registration of tracked bones
US10198968B2 (en) 2015-12-07 2019-02-05 Hospital For Special Surgery Method for creating a computer model of a joint for treatment planning
ES2877761T3 (es) 2016-03-02 2021-11-17 Nuvasive Inc Sistemas y procedimientos para la planificación quirúrgica de corrección de la columna
CN105852985B (zh) * 2016-04-18 2018-07-06 上海昕健医疗技术有限公司 个性化矫形定位导板的制造方法
CA3034071A1 (fr) * 2016-08-30 2018-03-08 Mako Surgical Corp. Systemes et procedes d'alignement peroperatoire du bassin
US10246014B2 (en) 2016-11-07 2019-04-02 Nauto, Inc. System and method for driver distraction determination
EP3585294A1 (fr) * 2017-02-22 2020-01-01 Orthosoft Inc. Suivi d'os et d'outil dans une chirurgie assistée par ordinateur robotisée
WO2018169891A1 (fr) * 2017-03-13 2018-09-20 Zimmer, Inc. Guidage de diagnostic de réalité augmentée
US10722310B2 (en) 2017-03-13 2020-07-28 Zimmer Biomet CMF and Thoracic, LLC Virtual surgery planning system and method
US11432877B2 (en) 2017-08-02 2022-09-06 Medtech S.A. Surgical field camera system that only uses images from cameras with an unobstructed sight line for tracking
US11510737B2 (en) 2018-06-21 2022-11-29 Mako Surgical Corp. Patella tracking
WO2020102886A1 (fr) * 2018-11-19 2020-05-28 Intellijoint Surgical Inc. Système et procédé de pré-planification d'une intervention
CN111685917B (zh) * 2019-03-15 2023-09-29 北京纳通医疗科技控股有限公司 胫骨假体与胫骨的匹配方法、处理器
US11406454B2 (en) 2019-03-29 2022-08-09 Gyrus Acmi, Inc. Anti-perforation device
EP3719749A1 (fr) 2019-04-03 2020-10-07 Fiagon AG Medical Technologies Procédé et configuration d'enregistrement
US11154274B2 (en) 2019-04-23 2021-10-26 Decision Sciences Medical Company, LLC Semi-rigid acoustic coupling articles for ultrasound diagnostic and treatment applications
CN110623719A (zh) * 2019-09-23 2019-12-31 深圳市第二人民医院 一种内侧髌骨韧带手术入路定位装置以及方法
US11426178B2 (en) * 2019-09-27 2022-08-30 Globus Medical Inc. Systems and methods for navigating a pin guide driver
US11864857B2 (en) 2019-09-27 2024-01-09 Globus Medical, Inc. Surgical robot with passive end effector
CN110584739B (zh) * 2019-10-15 2023-09-12 北京爱康宜诚医疗器材有限公司 截骨量的测量装置
KR102301863B1 (ko) * 2020-02-12 2021-09-16 큐렉소 주식회사 수술 대상체의 정합 확인방법, 그 장치 및 이를 포함하는 시스템
USD995790S1 (en) 2020-03-30 2023-08-15 Depuy Ireland Unlimited Company Robotic surgical tool
JP2023549818A (ja) 2020-11-13 2023-11-29 ディスィジョン サイエンシズ メディカル カンパニー，エルエルシー 物体の合成開口超音波撮像のためのシステムおよび方法
CN113440155A (zh) * 2021-08-04 2021-09-28 杭州键嘉机器人有限公司 一种医疗导航系统中测量膝关节间隙曲线的方法
CN115105111B (zh) * 2022-03-03 2023-06-13 中国人民解放军总医院第四医学中心 人体髋部三角形态解剖结构的定量分析方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995000075A1 (fr) 1993-06-21 1995-01-05 Osteonics Corp. Appareil et procede permettant de localiser des structures fonctionnelles du bas de la jambe pendant une chirurgie du genou
US5564437A (en) * 1992-12-15 1996-10-15 Universite Joseph Fourier Method and system for determining the fixation point on the femur of a crossed ligament of the knee
US5682886A (en) 1995-12-26 1997-11-04 Musculographics Inc Computer-assisted surgical system
US5722978A (en) * 1996-03-13 1998-03-03 Jenkins, Jr.; Joseph Robert Osteotomy system
WO1998040037A1 (fr) 1997-03-11 1998-09-17 Aesculap Ag & Co. Kg Procede et dispositif de determination preoperatoire de donnees de positionnement de parties d'endoprotheses
WO1999023956A1 (fr) * 1997-11-05 1999-05-20 Synthes Ag, Chur Representation virtuelle d'un os ou d'une articulation
EP0920838A2 (fr) * 1997-12-08 1999-06-09 The Cleveland Clinic Foundation Dispositif de positionnement
FR2775889A1 (fr) * 1998-03-13 1999-09-17 Alain Grenier Materiel ancillaire de preparation a l'implantation d'une prothese totale de hanche
WO1999060939A1 (fr) 1998-05-28 1999-12-02 Orthosoft, Inc. Systeme chirurgical interactif assiste par ordinateur et son procede
FR2785517A1 (fr) 1998-11-10 2000-05-12 Univ Joseph Fourier Procede et dispositif de determination du centre d'une articulation

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7468075B2 (en) 2001-05-25 2008-12-23 Conformis, Inc. Methods and compositions for articular repair
US5880976A (en) * 1997-02-21 1999-03-09 Carnegie Mellon University Apparatus and method for facilitating the implantation of artificial components in joints
US6205411B1 (en) 1997-02-21 2001-03-20 Carnegie Mellon University Computer-assisted surgery planner and intra-operative guidance system
US6021343A (en) * 1997-11-20 2000-02-01 Surgical Navigation Technologies Image guided awl/tap/screwdriver
JP2002519093A (ja) 1998-06-29 2002-07-02 プルス、エンドプロテーティク、アクチエンゲゼルシャフト 人工膝を挿入するための装置及び方法
US7239908B1 (en) * 1998-09-14 2007-07-03 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Assessing the condition of a joint and devising treatment
US6608628B1 (en) 1998-11-06 2003-08-19 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration (Nasa) Method and apparatus for virtual interactive medical imaging by multiple remotely-located users
AU748703B2 (en) 1999-03-17 2002-06-13 Ao Technology Ag Imaging and planning device for ligament graft placement
US6466815B1 (en) * 1999-03-30 2002-10-15 Olympus Optical Co., Ltd. Navigation apparatus and surgical operation image acquisition/display apparatus using the same
FR2798760B1 (fr) 1999-09-17 2002-03-29 Univ Joseph Fourier Reconstitution de surfaces en trois dimensions par utilisation de modeles statistiques
US7689014B2 (en) 2000-01-18 2010-03-30 Z-Kat Inc Apparatus and method for measuring anatomical objects using coordinated fluoroscopy
US6711432B1 (en) * 2000-10-23 2004-03-23 Carnegie Mellon University Computer-aided orthopedic surgery
ATE426357T1 (de) 2000-09-14 2009-04-15 Univ Leland Stanford Junior Beurteilung des zustandes eines gelenkes und planung einer behandlung
FR2816200A1 (fr) 2000-11-06 2002-05-10 Praxim Determination de la position d'une prothese du genou
US7630750B2 (en) 2001-02-05 2009-12-08 The Research Foundation For The State University Of New York Computer aided treatment planning
JP2003144454A (ja) 2001-11-16 2003-05-20 Yoshio Koga 関節手術支援情報算出方法、関節手術支援情報算出プログラム、及び関節手術支援情報算出システム
US7715602B2 (en) 2002-01-18 2010-05-11 Orthosoft Inc. Method and apparatus for reconstructing bone surfaces during surgery
DE10393169T5 (de) 2002-08-26 2006-02-02 Orthosoft, Inc., Montreal Verfahren zum Platzieren von mehreren Implantaten während einer Operation unter Verwendung eines computergeschützten Chirurgiesystems
EP1555962B1 (fr) 2002-10-07 2011-02-09 Conformis, Inc. Implant articulaire par chirurgie non effractive a geometrie tridimensionnelle correspondant aux surfaces articulaires
WO2004110309A2 (fr) 2003-06-11 2004-12-23 Case Western Reserve University Conception assistee par ordinateur d'implants du squelette
US7369695B2 (en) 2004-08-20 2008-05-06 General Electric Company Method and apparatus for metal artifact reduction in 3D X-ray image reconstruction using artifact spatial information
US8007448B2 (en) 2004-10-08 2011-08-30 Stryker Leibinger Gmbh & Co. Kg. System and method for performing arthroplasty of a joint and tracking a plumb line plane
WO2007106172A1 (fr) 2006-03-14 2007-09-20 Mako Surgical Corporation Appareillage et système prothétique et procédé permettant d'implanter un appareillage prothétique
US8331634B2 (en) 2006-09-26 2012-12-11 Siemens Aktiengesellschaft Method for virtual adaptation of an implant to a body part of a patient

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5564437A (en) * 1992-12-15 1996-10-15 Universite Joseph Fourier Method and system for determining the fixation point on the femur of a crossed ligament of the knee
WO1995000075A1 (fr) 1993-06-21 1995-01-05 Osteonics Corp. Appareil et procede permettant de localiser des structures fonctionnelles du bas de la jambe pendant une chirurgie du genou
US5682886A (en) 1995-12-26 1997-11-04 Musculographics Inc Computer-assisted surgical system
US5722978A (en) * 1996-03-13 1998-03-03 Jenkins, Jr.; Joseph Robert Osteotomy system
WO1998040037A1 (fr) 1997-03-11 1998-09-17 Aesculap Ag & Co. Kg Procede et dispositif de determination preoperatoire de donnees de positionnement de parties d'endoprotheses
WO1999023956A1 (fr) * 1997-11-05 1999-05-20 Synthes Ag, Chur Representation virtuelle d'un os ou d'une articulation
EP0920838A2 (fr) * 1997-12-08 1999-06-09 The Cleveland Clinic Foundation Dispositif de positionnement
FR2775889A1 (fr) * 1998-03-13 1999-09-17 Alain Grenier Materiel ancillaire de preparation a l'implantation d'une prothese totale de hanche
WO1999060939A1 (fr) 1998-05-28 1999-12-02 Orthosoft, Inc. Systeme chirurgical interactif assiste par ordinateur et son procede
FR2785517A1 (fr) 1998-11-10 2000-05-12 Univ Joseph Fourier Procede et dispositif de determination du centre d'une articulation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KIENZLE T C ET AL: "TOTAL KNEE REPLACEMENT", IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY MAGAZINE,IEEE INC. NEW YORK,US, vol. 14, no. 3, 1 May 1995 (1995-05-01), pages 301 - 306, XP000505086, ISSN: 0739-5175 *

Cited By (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003061501A3 (fr) * 2002-01-16 2003-10-16 Orthosoft Inc Procede et appareil pour la reconstruction de surfaces osseuses pendant une operation chirurgicale
US7715602B2 (en) 2002-01-18 2010-05-11 Orthosoft Inc. Method and apparatus for reconstructing bone surfaces during surgery
AU2003258434B2 (en) * 2002-08-23 2009-02-19 Orthosoft Ulc Total knee replacement surgery system
US7857821B2 (en) 2002-08-23 2010-12-28 Orthosoft Inc. Surgical universal positioning block and tool guide
US7736368B2 (en) 2002-08-23 2010-06-15 Orthosoft Inc. Surgical universal positioning block and tool guide
WO2004017842A3 (fr) * 2002-08-23 2004-06-24 Orthosoft Inc Bloc de positionnement chirurgical universel et guide d'outil
AU2003258434B8 (en) * 2002-08-23 2009-03-05 Orthosoft Ulc Total knee replacement surgery system
US7896882B2 (en) 2002-08-23 2011-03-01 Orthosoft Inc. Surgical universal positioning block and tool guide
US8147496B2 (en) 2002-08-23 2012-04-03 Orthosoft Inc. Surgical universal positioning block and tool guide
EP2380510A3 (fr) * 2002-08-23 2012-06-13 Orthosoft Inc. Bloc de positionnement universel chirurgical et guide d'outil
EP1444962A3 (fr) * 2003-02-04 2004-09-01 Zimmer Technology, Inc. Instrument chirurgical de navigation pour le marquage des structures anatomiques
EP1854426A1 (fr) * 2003-02-04 2007-11-14 Zimmer Technology, Inc. Instrument de navigation chirurgicale utile pour le marquage de structures anatomiques
US7458977B2 (en) 2003-02-04 2008-12-02 Zimmer Technology, Inc. Surgical navigation instrument useful in marking anatomical structures
WO2004075767A1 (fr) * 2003-02-26 2004-09-10 Aesculap Ag & Co. Kg Dispositif de referenciation de rotule
WO2005032382A1 (fr) * 2003-09-13 2005-04-14 Aesculap Ag & Co. Kg Procede et dispositif pour determiner l'angle entre le femur et le tibia
WO2005032390A1 (fr) * 2003-10-09 2005-04-14 Ap Technologies Sa Dispositif pour traitement medical assiste par robot
US9248001B2 (en) * 2004-12-08 2016-02-02 Perception Raisonnement Action En Medecine Computer assisted orthopedic surgery system for ligament reconstruction
US20100234770A1 (en) * 2004-12-08 2010-09-16 Perception Raisonnement Action En Medecine Computer assisted orthopedic surgery system for ligament reconstruction
EP2471483A1 (fr) * 2005-03-01 2012-07-04 Kings College London Planification chirurgicale
WO2006092600A1 (fr) * 2005-03-01 2006-09-08 Kings College London Programmation chirurgicale
FR2884407A1 (fr) * 2005-04-13 2006-10-20 Tornier Sas Dispositif chirurgical d'implantation d'une prothese partielle ou totale du genou
EP1712193A1 (fr) 2005-04-13 2006-10-18 Tornier Dispositif chirurgical d'implantation d'une prothése partielle ou totale de genou
US8002839B2 (en) 2005-04-13 2011-08-23 Tornier Sas Surgical apparatus for implantation of a partial or total knee prosthesis
US8282685B2 (en) 2005-04-13 2012-10-09 Tornier Sas Surgical apparatus for implantation of a partial of total knee prosthesis
FR2884408A1 (fr) * 2005-04-13 2006-10-20 Tornier Sas Dispositif chirurgical d'implantation d'une prothese partielle ou totale de genou
EP1712192A1 (fr) * 2005-04-13 2006-10-18 Tornier Dispositif chirurgical d'implantation d'une prothèse partielle ou totale de genou
FR2895267A1 (fr) * 2005-12-26 2007-06-29 Sarl Bio Supply Sarl Procede et dispositif de navigation non invasif.
EP1976446A4 (fr) * 2006-01-25 2015-04-15 Orthosoft Inc Système cas pour une mesure de condyle
EP1976446A1 (fr) * 2006-01-25 2008-10-08 Orthosoft, Inc. Système cas pour une mesure de condyle
US20210038318A1 (en) * 2011-12-21 2021-02-11 Zimmer, Inc. System and method for pre-operatively determining desired alignment of a knee joint
US11903651B2 (en) * 2011-12-21 2024-02-20 Zimmer, Inc. System and method for pre-operatively determining desired alignment of a knee joint
WO2015090368A1 (fr) * 2013-12-17 2015-06-25 Brainlab Ag Procédé et appareil pour déterminer des positions d'implant de deux composants d'implant médical formant une articulation
US10327848B2 (en) 2013-12-17 2019-06-25 Brainlab Ag Method and apparatus for determining implant positions of two medical implant components forming a joint
US10792105B2 (en) 2013-12-17 2020-10-06 Smith & Nephew, Inc. Method and apparatus for determining implant positions of two medical implant components forming a joint
CN107616839A (zh) * 2017-11-10 2018-01-23 岳春华 一种基于3d打印重建的皮瓣穿支动脉定位方法
CN108673484A (zh) * 2018-07-09 2018-10-19 原敏虎 一种万能机械臂
CN113384289A (zh) * 2021-06-01 2021-09-14 四川大学华西医院 一种膝关节侧位x射线自动检测床及其检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20140188121A1 (en) 2014-07-03
US10441437B2 (en) 2019-10-15
JP2004512136A (ja) 2004-04-22
DE60141248D1 (de) 2010-03-25
US8880152B2 (en) 2014-11-04
US20070185498A2 (en) 2007-08-09
US9220571B2 (en) 2015-12-29
US20150230877A1 (en) 2015-08-20
JP4182757B2 (ja) 2008-11-19
EP1341468B1 (fr) 2010-02-03
US20160106554A1 (en) 2016-04-21
ATE456938T1 (de) 2010-02-15
US20120165706A1 (en) 2012-06-28
EP1341468A1 (fr) 2003-09-10
US20150051478A1 (en) 2015-02-19
US20050101966A1 (en) 2005-05-12
US8126533B2 (en) 2012-02-28
US8626267B2 (en) 2014-01-07
US9050132B2 (en) 2015-06-09
FR2816200A1 (fr) 2002-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1341468B1 (fr) Systeme de determination de la position d'une prothese du genou
FR2831794A1 (fr) Procede de selection d'elements de prothese de genou et dispositif pour sa mise en oeuvre
US10136901B2 (en) Anatomical concentric spheres THA
US20100172557A1 (en) Method and apparatus for reconstructing bone surfaces during surgery
FR2699271A1 (fr) Procédé de détermination du point d'ancrage fémoral d'un ligament croisé de genou.
WO1991004711A1 (fr) Systeme interactif d'intervention locale a l'interieur d'une structure non homogene
WO2016012726A1 (fr) Systeme et methode pour mesurer les deplacements d'une colonne vertebrale
AU2016267279A1 (en) Flexibly planned kitted knee protocol
EP4233760A2 (fr) Systèmes et procédés d'utilisation de reconstruction d'image tridimensionnelle pour aider à évaluer les aberrations osseuses ou des tissus mous pour la chirurgie orthopédique
Orr et al. Optical measurement methods in biomechanics
EP0954252B1 (fr) Dispositif de determination d'un deplacement entre deux moulages dentaires au moyen d'un scanner a rayons x
JP2009195490A (ja) 人工股関節置換手術の術前計画用プログラム及び手術支援用治具
EP1088525A1 (fr) Procédé de recalage d'images médicales sur un patient et dispositif associé
Joshi et al. A novel approach for intra‐operative shape acquisition of the tibio‐femoral joints using 3D laser scanning in computer assisted orthopaedic surgery
FR3078624A1 (fr) Systeme et procede d’assistance en realite augmentee au positionnement d’une instrumentation chirurgicale specifique a un patient
EP3880087A1 (fr) Dispositif de coupe pour la pose d'une prothése de genou
US11857378B1 (en) Systems for adjusting and tracking head mounted displays during surgery including with surgical helmets
FR3034004A1 (fr) Systeme de guidage pour la mise en oeuvre d'une osteotomie
FR2814667A1 (fr) Cadre stereotaxique , dispositif porte-bloc emetteur et procede et dispositif de navigation chirurgicale associes
Ganjikia Fluoroscopic and biokinematic study of the knee joint using a 3-D analyzer
Konermann et al. CT-free Navigation including Soft-Tissue Balancing: LCS Total Knee Arthroplasty and VectorVision System
FR2814669A1 (fr) Dispositif de naviguation chirurgicale
FR2999070A1 (fr) Systeme pour couper partiellement un os

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref country code: JP

Ref document number: 2002 538844

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2001992535

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2001992535

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10415962

Country of ref document: US