用于基于患者的计算机辅助手术程序的系统和方法

计算机辅助 手术 基于 患者 程序 用于

这些附图示出了利用患者匹配对准导向装置而执行计算机辅助手术程序的系统和方法的某些实施例患者匹配的对准导向装置在计算机辅助手术程序期间帮助外科医生更准确地配准患者的骨与手动配准方法相比，基于患者的对准导向装置也帮助加速配准方法在某些实施例中，患者匹配的对准导向装置包括内表面，所述内表面符合患者的骨；以及主体，所述主体具有配准部位，其接收医疗装置的配准工具以便将该配准工具的位置告知处理器参照附图，其中，相同的附图标记表示相同的元件，图I示出了通过扫描患者20而获得患者信息的步骤用于获得患者信息的装置可包括例如X射线、计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI )、超声、或者其它类似的成像装置对患者20进行扫描10，并且平台12或者一个或多个夹具或固定装置(未图示)可以使患者20保持静止以减小显像伪差收集患者感染区域22的图像数据虽然图示和本文所描述的具体实施例总体上涉及膝关节，但应当理解的是所公开的方法可以有利地用于任何手术程序例如，本文所描述的系统和方法同样可适用于但不限于关节成形术或者髋、足、臂、肘、肩、颈、脊柱、颅骨-下颚(CMF)区、手足的重建图2A和图2B示出了根据两个示例性实施例的患者数据图2A示出了磁共振成像扫描切面图像30，图2B示出了 CT扫描切面图像30’图3示出了分割方法内的步骤把多个切面图像中的一个图像30a输入具有分割软件(例如MIMICS)的计算机MMICS是Materialise Inc.的注册商标，其总部在Technologielaan 15,3001 Leuven,比利时在切面图像30a以及剩下的多个切面图像中,将骨、软骨和软组织的各区加以分离在图示的具体实施例中，将膝关节切片图像30a分割成单独的股骨和取自胫骨的软骨31a和软骨35a、以及软组织(例如十字韧带32a)、四头肌腱33a和髌韧带34a分割可以是自动、手动、或者其组合图4示出了多幅(40幅)分割的切面图像30a_f，各图像具有分割部31a_f将多个分割的切面图像30a-f输入建模软件，以创建患者的感染解剖结构的3D模型50，如图5中所示3D模型50可用作生物力学模拟中所使用的工作模型，如在下文中的论述3D模型50可包括来源于患者扫描的骨、软骨和/或软组织在图示的具体实施例中，3D模型50是患者感染膝关节的模型，并且包括骨、软骨和十字韧带模型，该模型包括单个患者的股骨51、胫骨55、腓骨、外侧副韧带56和内侧副韧带57的特征在这种情况下，因为使用双十字稳定化植入物，所以从3D模型50中省略了前和后十字韧带模型中可包含一系列参考点标记59a-f，各标记59a-f限定了存在于3D模型50中的标记与解剖标志或特征之间的空间关系将这些标记59a-f的位置选择成与某些解剖标志或者股骨51和胫骨55的关节面相一致更具体地，可将标记59a-59c选择成对应于股骨的内髁和外髁以及股骨的内上髁和外上髁解剖表面参考点标记59a_59c中的一个可对应于股骨的远端髁线、Whiteside线、或者腿的机械轴线可以选择对应于胫骨解剖标志(例如胫骨的内髁和外髁和胫骨粗隆)的标记59c-59f的其它参考点可以使用其它参考点，例如解剖轴线、机械轴线、A-P深度、M-L宽度、关节线、前十字韧带附着、胫骨沟、内踝、后髁轴线和远端股骨髁中的一个或多个图6示出了根据一些实施例的对植入物530进行选择560的步骤，例如取自一系列植入物(500) 510、520、530的膝关节假体的股骨部件假体部件可包括具有不同的几何形状的关节面512、522、532，具有不同几何形状的关节面和/或面向骨的表面部514、524、534可由计算机软件、工程师、保健提供者、销售助理或技师，基于3D模型50的参数而临时地确定选择560在某些实施例中，基于患者模型50创建植入物530可具体地把面向骨的表面部514、524、534的形状设计成符合患者的独特关节形状以及沿关节表面的局部轮廓在某些实施例中，从用具有变化形状和尺寸的植入物预先加载的库中选择植入物530如图7中所示，可把3D患者模型50转换成不完整虚拟手术模型60，该模型60包括对3D患者模型50的一个或多个手术修改，基于植入物选择560以及所选择植入物530的特性532、534不完整虚拟手术模型60可包括例如分别对股骨61和胫骨65的一个或多个虚拟的切除或切割63、62在某些实施例中，将一个或多个参考点标记69a-f维持在与3D患者模型50中的标记59a-f相同的相对于模型60的解剖部分61、65、66、67的空间位置例如，标记69a-f可限定标记69a-f与临时决定的胫骨65和股骨61的虚拟切除或切割62、63之间的其它空间关系在某些实施例中，在计算机模型中决定虚拟切除或切割 后挑选点标记69a_f在某些实施例中，可以选择一个或多个参考点标记69a_f以便限定切割面在某些实施例中，参考点标记69a-f中的一个或多个对应于设置在患者匹配工具(例如，切割块)上的销孔的一个或多个位置在某些实施例中，患者匹配工具可包括接收用于实现远端切除的切割片的槽、以及用于一旦嵌合患者骨中则防止工具旋转的两个销孔在替代实施例中，如果在手术期间除去患者匹配装置，则可以利用一个或多个其它或者替代参考标记来指示骨或骨模型中的位置，用于在患者骨中制作一个或多个孔或切割从而协助切割装置的配准可以在模型50或者虚拟手术模型60中标出一个或多个这种标记，以便对应于一个或多个销孔、槽或其它切割，在患者骨中形成以协助配准以及引导手术工具例如，模型中可以包含一个或多个替代标记以表示用于把一个或多个孔插入患者匹配装置(例如，患者匹配的块200)的位置以及相应地插入被患者匹配装置所覆盖的患者骨例如，可以把一个或多个孔例如图23的2004或2006等(如下所述)放置在患者匹配块中，并且在这种孔下面在直接位于所述块下方的位置中在患者骨中钻出或切割出对应的孔在插入这种孔后，如果在切除术之前拆除块，保健提供者可以使用骨中的孔或槽作为参考点，用于工具或导向工具的重新配准从而在切除术期间进行切割如图8中所示，可以把虚拟手术模型60转换成完整的虚拟手术模型70，该模型70包括基于所选择植入物530的特性532、534和植入物选择560对于3D患者和不完整虚拟手术模型50、60的一个或多个手术修改63、62完整的虚拟手术模型70可包括例如一个或多个植入物部件，例如股骨部件78a、胫骨关节的插入部件78b和胫骨基板部件78c将一个或多个参考点标记79a-f维持在与3D患者中的标记59a-f、69a-f和不完整虚拟手术模型50、60相同的相对于完整虚拟手术模型70的空间位置中的解剖部分71、75、76、77例如，标记79a_f可限定标记79a_f与临时决定的虚拟关节面和植入物部件78a_c的面向骨的界面表面之间的其它空间关系如图9中所示，可把完整的虚拟手术模型70输入生物力学模拟软件(例如由LIFEM0D生产的KNEESM)以确定植入物部件78a-c的一个或多个预测的工作特性“LifeMOD”和“KneeSIM”是 LifeModeler, Inc. (2730 Camino Capistrano, Suite 7 SanClemente，加利弗尼亚州)的商标可以用不同的完整虚拟手术模型70来迭代地运行模拟模型80 —每个完整虚拟手术模型70包含不同的植入物选择560选择560可具有包括尺寸差异的不同植入物特性，关节的几何形状512、522，以及面向骨的附接几何形状514、524可替代地，可以用不同的完整虚拟手术模型70来迭代地运行模拟模型80，每个包含不同的植入物定位例如，在每个完整的虚拟手术模型70中，一个或多个植入物部件78a-c可以具有不同的相对于患者的解剖结构71、75、76、78的空间取向生物力学模拟模型80还包括代表了患者自身解剖结构的软组织，例如四头肌和腱73、髌韧带74和副韧带76、77生物力学模拟软件的迭代和自发本质是有利的，因为它便于任何一个或多个的最优化植入物选择560，植入物相对于患者解剖结构的取向，以及手术步骤(例如，定位一个或多个切割62、63)这示于图10通过把一组参数输入模型50、60、70、80中的一个或多个而创建迭代模型90参数可包括例如与一系列植入物98a、98b有关的信息，植入物98a、98b具有类似的面向骨的表面的几何形状(95a、95b)，一个或多个不同的面向骨的表面的几何形状(95a、96)，或者一个或多个不同的关节面(92a、92b)如同其它模型50、60、70、80，迭代模型90也可包含一个或多个参考点标记99a-f,将这些参考点标记维持在与标记59a-f、69a-f、79a-f相同的相对于迭代模型90的解剖部分91的空间位置，正如在其它模型50、60、70中例如，标记99a-f可限定标记99a_f与解剖结构91之间或者标记99a_f与一个或多个迭代模型90的特性92a、98a、95a ;92b、98b、95b ;96之间的其它空间关系生物力学模拟，连同模型70的准备和物理模型(例如，块200)的形成可以在手术前进行图11示出了根据一些实施例的手术系统2000利用从模型50、60、70、80、90中的一个或多个获得的信息创建患者匹配的器械块200，参考上述块200包含具有多个球形部210、212、214、240、242、244的主体、以及包括至少三个接触点的表面202，该表面符合扫描的患者20的感染区域22的解剖部分，例如患者的股骨远端100可由患者的3D模型50(图5)制造表面202块200仅在一个空间取向上嵌合感染区域22的解剖部分更具体地，表面202构造成具体地匹配患者的骨表面，使得当外科医生把块200放置在患者的关节上时，患者的骨表面与表面202对接从而暂时地把块200固定在患者骨上，但是由于对应于骨的块的形状和外形，该块仅在一个方向上配合骨一旦配合，块200不相对于患者的骨而移动或旋转直到外科医生以物理方式把块200从患者的骨中除去这允许外科医生拿去块200并且如果他或她需要把块200安装在重新配准患者的骨表面上则可正确地重新嵌合块200在图示的实施例中，球形部210、212、214、240、242、244含有通常为部分球面，该球面具有对应于模型50、60、70、80、90中的一个或多个参考标记59a_f、69a_f、79a_f、99a-f的中心配准点211、213、215、241、243、245 (如上所述)通过获取模型50、60、70、80、90中的一个或多个并且确定对应于可在选择的模型中发现的一个或多个参考标记59a-f、69a-f、79a-f、99a-f的球形部210、212、214、240、242、244的位置而创建块200这允许块200起到将虚拟解剖结构与患者实际解剖结构对准的物理手术模板的作用在某些情况下，各球形部的配准点211、213、215、241、243、245可限定一个或多个参考平面，诸如前冠状平面240或者远端横剖面260例如，股骨患者匹配的器械块200是构造成用于膝关节，该膝关节可包括中心配准点限定其它解剖标志，例如关节的机械轴线232，关节的解剖轴线234，怀特塞德线250，上髁轴线(252)，等等手术工具300包括主体320、跟踪构件370，并且提供可旋转的、往复运动的、或者振动的切割构件310切割构件310适合于在多个位置(即，在各球形部)与块200相连通可设置跟踪构件370，利用接收器1010在空间上跟踪例如具有一个或多个(三个)基准标记构件372的阵列，如下所述可替代地，虽然未图示，但工具300可包括接收器1010，代替感测手术场所中的其它阵列的阵列在图示的具体实施例中，切割构件310具有中心312，该中心312相等地对应于球形部 210、212、214、240、242、244 的中心配准点 211、213、215、241、243、245配准步骤可包括把切割构件310放入块200的各球形部210、212、214、240、242、244从而把关于工具300和切割器310相对于块200和患者解剖结构100的空间定位信息告知具有控制器的计算机1020应当理解的是，虽然图示的切割器310和球形部210、212、214、240、242、244包括球面部，但只要切割器310、312构造成适当地配准与块200连接的配准点211、213、215、241、243,245那么也可以采用其它形状(例如，圆锥形、圆柱形)图12示出了块200的横向剖面图，以及球形部210、212、214、240、242、244，配准点211、213、215、241、243、245，解剖结构100、102，以及一个或多个预先计划的优化的切除术130之间的相对关系因为配准点211、213、215、241、243、245是从是从对应于模型50、60、70、80、90的参考标记59a-f、69a-f、79a-f、99a-f中获得，可以利用作为用于时虚拟解剖结构对准实际解剖结构的手术模板的块200而将一个或多个优化的手术步骤从虚拟模型50、60、70、80、90中转换成患者的实际解剖结构例如，优化的虚拟切除术63相对于标记69c的空间关系(从虚拟手术模型60中确定并且利用模拟模型80、90验证其最佳性能)可直接地等同于计划的实际切除术130相对于块200上的配准点245的空间关系图13和图14示出了使用块200的多个配准步骤中的一个把切割器310放入多个球形部中的244，使得切割器中心312与球形部244的配准点245对准保持切割器310的工具300可以以种角度旋转，从而将切割器310保持在球形部244以便确保合适的配准应当了解的是尺寸和形状与切割器310相同的单独的平滑球形球配准极端可以用于代替切割器310，从而完成相同的配准功能并且减小切割器310上的齿切割入或者损坏块200在配准步骤期间，可把从属于切割器310与解剖部分例如位于未切骨110下方的关节面102或者一个或多个预先计划的优化的切除术130之间的相对空间关系294、292的信息传递至具有控制器的计算机1020，或者独立计算机和位于工具300上或内的控制装置外科医生可把关于在任何给定时间对准哪个配准点245或球形部244的信息输入计算机1020应当指出的是，一个或多个预先计划的优化的切除术130，同时显示为一系列平面切割，可包括一系列曲线、齿条、不规则形状的表面、B-齿条和3D表面，以匹配或者更好地配合特定的患者解剖结构例如，非平面切除术可用于具有匹配的非平面附着面的定制的植入物，从而减少为容纳具有平面切除术的标准植入物而必须除去的骨或软骨的总量一个或多个预先计划的优化的切除术130可仅集中在恶化的解剖结构，从而导致创伤性最小的手术和更好的骨保护图14示出了利用患者匹配块配准手术工具300和相关切割器310的步骤在把块200放置在患者骨上之后，可把具有一个或多个基准标记472的一个或多个阵列470固定到患者的解剖结构(例如，股骨)优选地，把一个或多个阵列470设置成邻近患者的感染部位(例如，股骨远端)外科医生把工具300的切割器310放入多个球形部210、212、214、242的244并且在任意给定时间告知计算机1020哪个球形部与切割器310相连通这可以通过图形用户界面(⑶I)或者位于工具300上或者与工具300连接的小键盘而完成然后，将切割器310的中心与其它球形部210、212、214、242的一个或多个配准，直到期望的虚拟的手术模型60与患者的实际解剖结构22对准因为切割器310的中心312基本上匹配块200上的各配准点211、213、215、243、245的空间位置，把关于各配准点245相对于患者的解剖结构102的空间位置294的数据存储到计算机1020中的第一文件中还把包含术前计划的第二文件，关于一个或多个手术程序步骤的信息，和/或一个或多个预先计划的优化的切除术130的3D图像文件上传给计算机1020第二文件代表了虚拟手术模型60并且包括一个或多个参考标记69a-f,参考标记69a-f是各配准点245的各空间位置292 (数据可在制造块200中获得)的同义词实质上，从最基本的意义上讲，第二文件是用作用于患者特定步骤的虚拟手术计划的，并且第一文件用作校准机构使得手术工具300可以物理地用于执行虚拟的手术计划通过把第一文件中获得的信息输入计算机1020，计算机的处理器可以确定在3D空间中工具300和切割器310相对于患者实际解剖结构和虚拟手术模型60的实际的物理位置和取向也可使用包含于第二文件中的信息来确定工具300和切割器310在3D空间中相对于一个或多个预先计划的优化的切除术130相对位置和取向，并将其显示于GUI装置上，如图15中所示图15-19用图形方式示出了实施一个或多个预先计划的优化的切除术130’的步骤在配准后，工具300可操作地使切割器310发生旋转、振动、或往复运动然后，把切割器310插入并经过解剖表面102 (例如，关节面)以便除去在切割器310与一个或多个预先计划的优化的切除术130’之间的骨、软骨和其它解剖结构的部分110利用跟踪接收器1010跟踪关于切割器310 (例如，中心312)相对于解剖结构102、110的空间位置394以及一个或多个计划的切除术130的实时数据，并将该实时数据输入与计算机1020相关联的控制器当切割器310的表面接近、接触、或者超过一个或多个预先计划的优化的切除术130的表面边界时，控制器信号工具300收回工具300内的切割器310或者阻止切割器310的旋转从而防止切割超过一个或多个手术前计划的优化的切除术130，如图18中所示可替代地，当切割器310接近、接触、或者超过一个或多个预先计划的优化的切除术130的表面边界时，显示器可以警告外科医生减小在某些区域的压力或切割在手术期间，当切割器中心312与一个或多个计划的切除术130之间的最近距离392等于一个或多个计划的切除术130的整个边界表面的切割器310的半径，结束修改解剖结构的步骤，并且可以从手术部位拆除工具300然后，可以植入具有附着面534的植入物500，附着面534匹配对应的一个或多个计划的切除术表面130图20示出了根据一些实施例的、用于手术工具的配准的替代器械和方法手术工具300包括阵列1375，阵列1375经由安装装置1350附接到手术工具300阵列1375包括至少三个类似于图11、图14和图15中所示实施例的基准跟踪标记1372然而，阵列还包括多个位置特征1382，这些该位置特征适合于与设置在患者匹配块600上的多个位置特征610,620,630连接在某些实施例中，把位置特征1382、1384和1386的形状设计成当阵列1375连接块600时，位置特征1382、1384、1386的内和/或外表面与块600的位置特征610、620、630仅在一个方向上相互配合在一些实施例中，位置特征被键连接以便当阵列1375接合块600时迫使阵列1375仅定位在一个取向上可利用摩擦把位置特征1382、1384、1386保持在位置特征610、620、630内在使用中，在把块600固定到解剖结构100 (例如，通过利用孔630来销连接块600)后，仅在一个可能的构造中，可把阵列1375上的位置特征与块600上的位置特征610、620、630相连结然后，外科医生指令计算机1020配准工具300的空间位置和取向因为附接到工具的切割器310的尺寸是已知的并且切割器10在一个配置中可仅附接到工具，并且可以确定各跟踪基准标记1372与切割器310的中心312之间的距离，所以计算机1020可以在手术程序期间实时地跟踪切割器310的空间取向图21a_21d用图形方式示出了根据一些实施例的实施手术3000的方法利用成像装置(诸如CT、microCT、或者磁共振成像)对患者进行扫描3002然后，将2D图像切片保存3004并输入3006分割软件(例如，MMICS软件)一个或多个切面图像的一个或多个部分可以被分割3008以便从骨和软骨中分离出软组织可利用软件(例如，MIMICS)把所形成的分割的2D切面图像组合3009、3012入单个3D文件，并且输入CAD软件3010以创建用于分析和术前计划的3D患者模型50CAD软件也可用于使从分割的2D切面图像中创建的单个3D文件变平在某些实施例中，基于患者模型50创建定制的植入物和定制的解剖修改130，或者理想的植入物530可以从植入物510、520、530的数据库500中选择3014定制的或选择的植入物的计算机模型，包括在第一位置和取向3016上经由虚拟的切除术3018和虚拟的植入3020、3022加载入患者模型的附着面，并且位于患者模型上，如图7和图8中所示在某些实施例中，通过拟合试验植入物从而确认被使用的植入物的嵌合和尺寸，而确定植入物尺寸任选地，生物力学模拟软件(诸如KNEESM或者LIFEMOD)可被使用3024、3026、3028以决定所选择植入物530的一个或多个工作特性，如果用于患者20并且在虚拟的3D患者模型50中的第一位置和取向上定位3016，如图9中所示如果一个或多个工作特性是可接受的3032，那么可以创建患者匹配的块200如果所选择植入物530的一个或多个工作特性是不可接受的，那么可从数据库500中选择3034其它植入物510、520，或者可以使用不同的虚拟解剖修改62、63把相同的植入物530虚拟地植入3036第二位置和方向，并且可以再次形成模拟模型80在一些实施例中，可以把所提出的与工作特性有关的计算机模型和/或数据以电子方式发送给保健提供者在其它实施例中，网络接入可允许保健提供者经由计算机和/或网络访问被提出的计算机模型和/或与工作特性有关的数据在一些实施例中，用户(例如工程师)可在从与所提出的计算机模型和/或涉及工作特性的数据有关的保健提供者接收到指令或许可时进行操作如果拒绝许可，那么经由网络发送表示拒绝的消息，或者对计算机模型以及模型或数据进行修改和重新发送步骤3038-3048描述了创建具有配准特征210、212、214、240、242、244的患者匹配块200该配准特征确定配准点211、213、215、241、243、245，这些配准点被设计用来在手术期间接收并检测材料移除植入物、骨钻、钻头、曲槽刨、铣刀或者手术工具300的切割器310相对于患者的解剖结构100的位置配准点与关节的表面102、以及一个或多个预先计划的优化的切除术130之间的空间关系是预定的，把该关系存储到计算机文件中，并且上传至具有控制器的计算机1020该计算机文件用于形成块200，并且还可在手术期间用来进行空间配准，块200、工具300、切割器310、关节表面102的相对空间位置、以及所有预先计划的解剖修改和切除术外形130外科医生把患者匹配的块200放置3050在感染部位100 (例如，关节炎的骨)上，以便块200仅在一个空间取向3052上嵌合可把块200固定3054到感染部位100(例如，用销)，以便可以用计算机辅助手术(CAS)系统准确地配准手术工具300在步骤3056中提供工具300，通过把的一部分的工具(例如，切割器310)放入3060、3062各球形部中而配准，同时把关于手术工具300的位置的信息告知3064计算机1020同时把手术工具300定位在块200的各球形部各球形部211、213、215、241、243、245处的切割器310的中心位置312通常匹配包含一个或多个术前计划的患者优化解剖修改130’的电子文件内的相同的空间参考点69a-f (见图7)在步骤3058，把该电子文件上传至计算机1020，利用电子文件对配准信息进行处理3068以限定3070手术切割边界并且设定手术工具300的控制限把与手术切割边界130’有关的信息发送至与计算机1020相关联的控制器跟踪装置1010确定工具300和切割器310的实时定位并且将关于即时工具位置的信息发送到控制器跟踪装置1010可以是被动系统或主动系统该系统可采用电磁波、红外、或超声在某些实施例中，该系统是被动的，并且使用红外线如果工具300的实时位置和取向把切割器310放置成比期望的切割边界130’更浅，那么控制器命令工具300继续切割3072然而，如果工具300的实时位置把切割器310放置成邻近期望的切割边界130’，在切割边界130’上或者经过切割边界130’，那么控制器命令3074工具300停止切割操作例如，当计算机辅助跟踪软件判定切割器310邻近期望的切割边界130’，在切割边界130’上或者经过切割边界130’时，控制器可命令工具300收回切割器310或者减小或除去输给工具300的电流一旦制备了解剖结构3076，可以安装3078具有匹配制备好的解剖结构130的附着面534的植入物530，并且以常规方式结束手术程序3080图22-43示出了一种替代的手术系统和方法提供患者特定工具，将该工具设计成至少部分符合患者的独特解剖结构的轮廓例如，如图所示，将患者特定工具设置成远端股骨块2000，该远端股骨块2000包括用于接收一个或多个手术紧固件2202、2204、2206的一个或多个安装装置(例如孔2002、2004、2006)块2000具有面向解剖结构的部分2020，该部分2020包括与患者的解剖结构9000 (例如，远端股骨关节的软骨和骨)的表面接触、线接触、或者点接触块2000与解剖结构1000在六个自由度内在仅一个空间取向上匹配块2000包括对准部位，该对准部位是采用与安装件2400互补的适配器部2460配合的适配器部2100的形式壳体接收阵列或者其它成像部位，如下所述，因此壳体2400起安装件的作用适配器部2100、2460可以构造成燕尾连接、舌榫嵌合凹槽连接、轴孔连接、卡扣连接、阳型连接器/阴型连接器，或者任何其它已知的连接适配器部可以是自我固定或者可以用一个或多个螺钉、磁体、或者销暂时地固定到一起而且，适配器部可以构造成使得安装件2400可以从多个方向附接到块2000可以把块2000固定到患者的天然解剖结构，或者利用手术紧固件2202、2204、2206固定到天然解剖结构，如图24和图25中所示然后，可以利用适配器部2460、2100把安装件2400固定到块2000，如图26和图27中所示然后，把安装件固定到患者的解剖结构，如图28和图29中所示例如，安装件2400可具有一个或多个套筒2430、2480，这些套筒具有适于接收手术紧固件2203、2205的孔口 2432、2482一旦把安装件2400固定到患者的解剖结构，便可除去块2000，如图30和图31中所示如果使用手术紧固件2202、2204、2206，则可以存在小空隙9002、9004、9006安装件2400可包括延伸部2450和安装适配器，该安装适配器用于接收具有互补的安装适配器2510的阵列2500安装适配器2410、2510优选地在六个自由度内在仅一个相对空间取向上把阵列2500牢固地固定到安装件2400一旦把阵列2500安装在安装件2400上，则跟踪阵列2500的位置并把其位置告知计算机辅助手术系统的处理器阵列一般包括三个以上的基准标记2502、2504、2506，可由安装在平台2518上的计算机辅助手术系统的接收器1010看见这些基准标记安装适配器可包括跟踪的部分、螺纹连接、燕尾接合、球式棘爪、卡扣可释放连接、直角转弯紧固件、或者磁化的阴型/阴型连接器在块2000的产生期间，工程师策略性地将安装适配器2410的数据(并且最终将阵列2500的数据以及标记2502、2504、2506之间的平面)设定成相对于符合的面向解剖结构的表面外形2020的固定空间关系这样，患者匹配的块2000用于执行“即时的”配准功能，不要求外科医生参与把手术工具接触各种解剖标志的耗时步骤，正如传统所要求的而且，块2000允许工程师或者外科医生以比常规计算机辅助手术方法更高的精确度实际地复制术前手术计划，因为由于错误的手动配准技术而把误差导入手术的可能性被消除在已知的空间取向上相对于患者解剖结构9000的块位置阵列2500而建立数据如图35-37中所示，可利用手术工具1800来实现患者解剖结构9000的一个或多个解剖变化例如，如图所示，工具1800包括主体1820、跟踪构件1870和切割器1810在某些实施例中，切割器1810是可旋转的(例如，骨钻或者端铣刀装置)并且是计算机控制的以辅助外科医生实施解剖变化9010、9020，紧密地配合术前确定的手术计划可提供跟踪构件1870，例如植入具有至少三个基准标记1872、1874、1876的阵列，可利用接收器(例如，图15中所示的接收器1010)来跟踪该阵列当工具1800使切割器1810移动至接近预定的切除术边界130’的解剖结构9000的位置，控制器向工具1800发送提供来自工具1800的响应的输入该输入可包括例如除去输给工具1800的电流或者指令工具1800收回切割器1810以及来自工具1800的响应，例如，终止进一步的解剖变化(例如，阻止切割)在图11-14所描述的实施例中，患者匹配块具有一个或多个接收配准工具(例如，手术工具300的尖端310)的对准部位(例如，210、212、214、240、242和244)然后，把配准工具连接到对准部位，通过检测位于患者附近或患者上的手术工具相对于参考阵列(例如，470)的位置而跟踪手术工具相对于患者骨的位置在这种实施例中，手术工具300起配准工具各切割器的作用，并且通过使切割器的远端尖部接触块上的配准部位而进行配准和重新配准在图22-36的替代实施例中，配准工具容纳参考阵列并且使用单个配准部位(例如，适配器部2100)壳体2400 (图26)是这种配准工具的实例壳体2400连接器(例如，适配器部2460)与互补形状的连接器(例如，患者匹配块2000的适配器部2100，如图26中所示)对接以对准块壳体适配器2410接收阵列2500，如图33中所示通过检测手术工具相对于参考阵列2500的位置，可以跟踪手术工具诸如手术工具1800 (图36)相对于患者的骨位置在这种情况下，参考阵列2500直接地接合到壳体2400这种实施例可以消除使部位与切割器接触用于配准的需要利用处理器将安装在壳体2400上的阵列(根据患者特定块进行对准)配准，由此自动地配准患者骨的位置一旦实际的解剖修改9020基本上匹配在术前确定的手术计划中概述的解剖变化130’，可把阵列2500和安装件2400从解剖结构9000中除去，如图38-40中所示，以便可安装植入物4000如果把手术紧固件2203、2205用于把安装件2400固定到患者的解剖结构9000，则可以存在解剖空隙9003、9005植入物4000可以是定制的植入物或者标准植入物解剖修改9020可优化标准植入物的置入，从而获得患者的最佳生物力学性能植入物4000可具有匹配解剖修改9020的面向解剖结构的部分(例如，挂钩、龙骨、脊、突起、多孔向内生长结构、或者水泥界面表面)图43示意性地示出了图22-42中所示的方法图44描述了替代系统和方法，其中，安装件2400’可以一体地设置有面向解剖结构的部分，该面向解剖结构的部分构造成在六个自由度内在一个空间取向上符合并且匹配患者的解剖结构9000’面向解剖结构的部分可以符合并且通过表面接触、线接触、或者点接触而与患者解剖结构9000’匹配，使得如图23-31中所示的单独的患者匹配块2000是不必需的仅在一个空间取向上把安装件2400’放置在患者的解剖结构9000’上，然后用手术紧固件2203’、2205’固定到解剖结构9000’，如图28-39中所示以与图43中所描述类