技术领域
本发明涉及一种用于制备膝关节假体的股骨部件的股骨面的装置和方法。
更具体地,本发明涉及股骨的股骨远端和股骨后髁邻面的制备,以使得股骨的最终骨切除在膝关节假体的股骨部件和胫骨部件之间提供平衡稳定性,以允许从伸展、中间屈曲到完全屈曲然后再次返回的整个膝关节的角度运动中,实现稳定和平衡的运动。
背景技术
膝关节置换植入物是用于替换损伤的膝盖或膝盖的一部分的人造装置。
损伤的膝关节将包含骨结构和多个软组织组的组合,并且根据膝盖损伤来自何处,是否为类风湿性关节炎、骨关节炎和/或创伤性损伤或其它损伤而不同,意味着每次膝盖置换或部分膝盖置换术就算不是实质上不同,也将至少有细微的不同,尽管最终在膝盖置换中使用的人造植入物大部分是标准尺寸。
虽然使用植入物的任何膝盖置换的目的是寻找正常健康膝盖的结构和操作的精确再生,如上所述,考虑到潜在不同严重程度的膝关节损伤以及个体骨骼结构与另一个骨骼结构的差异,这样的方案将是非常难以实现的。
在外科手术期间,矫形外科医生在用置换植入物代替损伤膝盖时将需要准备涉及膝关节的骨结构以接受人造植入物,包括股骨远端、胫骨邻面和髌骨。
本发明专注于膝关节的上半部分,特别是与股骨远端和股骨后髁相关的股骨邻面。膝关节假体的股骨部件在股骨远端和股骨后髁上的正确定位以及适当对准的胫骨部件有助于提供最好的长期平衡和稳定的膝关节假体。
应当认识到的是,股骨远端和股骨的股骨后髁的最终骨切除水平和/或角度有助于膝关节假体的股骨部件的正确对准,以在胫骨部件和股骨部件两者之间建立适当的间隙,确保膝关节的稳定和安全平衡的运动。
因此,本发明的目的是提供这样的装置和方法,使得股骨远端和股骨的股骨后髁的最终骨切除切口提供,在全膝关节置换术中,股骨部件最佳定位的骨表面轮廓,使得在从伸展、中间屈曲到完全屈曲的膝盖的整个运动弧中,膝关节假体中的股骨部件和胫骨部件之间存在稳定和平衡运动。
通过完整阅读本说明书,本发明的其它目的和优点将变得显而易见。
发明概述
在本发明的一种形式中,提供了用于提供膝关节假体股骨部件的股骨远端和股骨后髁的邻面的装置,所述装置包括:
安装在股骨上的大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具,使得大致L形的股骨胫骨间隙对准夹具的垂直臂适于与股骨远端相邻和/或对准,大致L形的股骨胫骨间隙对准夹具的水平臂适于与股骨的股骨后髁相邻和/或对准;
所述大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具的垂直臂包括:用户可操作的横向可调节延伸片,其中每个用户可操作的横向可调节延伸片适于接合前板,使得通过所述多个用户可操作的横向可调节延伸片对前板的横向可调节限定第一稳定间隙,作为在伸展、中间屈曲和屈曲中的每一个中采取的措施,其中第一稳定间隙与由前板的前表面限定的参考平面相称,其中,通过由前板的前表面限定的参考平面对股骨远端的最终骨切除提供了,手术之后,从伸展、中间屈曲和屈曲的整个运动弧中,膝关节假体的胫骨部件和股骨部件之间的平衡角度运动;
所述大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具的水平臂包括用户可操作的高度可调节的延伸片,其适于调节基板相对于大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具的水平臂的垂直高度,使得所述多个用户可操作的高度可调节的延伸片在基板上的垂直高度调节限定了第二稳定间隙,作为在伸展、中间屈曲和屈曲中的每一个中采取的措施,其中第二稳定间隙与在基板的下侧限定的参考轴或平面相称,其中通过在基板的下侧限定的参考轴或平面对股骨的股骨后髁进行的最终骨切除提供了,从伸展、中间屈曲和屈曲的整个运动弧中,膝关节假体的股骨部件和胫骨部件之间的平衡角度运动。
优选地,前板在尺寸上与股骨远端的尺寸和形状相称。
优选地,基板包括分离的部分,其中基板的每个部分可定位在相应的用户可操作的高度可调节的延伸片下方,所述用户可操作的高度可调节的延伸片适于调节基板的各个分离的部分相对于大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具的水平臂的垂直高度。
优选地,前板可安装到大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具,和/或可与大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具分离。
优选地,前板和基板为单件,其中单件形成大致L形的构造。
优选地,基板包括从前板水平延伸出的两个分离的部分,其中,基板的每个分离的部分位于相应的用户可操作的高度可调节的延伸片下方,以调节基板的各个分离的部分相对于大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具的水平臂的垂直高度。
因此,为了本发明的目的,大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具通常可以是单个装置,或者可替换地是具有组件的装置,其中前板和基板可安装到大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具,和/或可与大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具分离。
膝关节假体的股骨侧与胫骨之间的平衡是很复杂的,因为当胫骨切口垂直于胫骨干时,股骨不仅需要正确切除股骨远端,还需要正确切除股骨后髁。
有利地,大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具的独特使用提供了两个臂,其中垂直臂和相关的横向延伸片将通过与前板的接合提供所需要的远端外翻角,水平臂以及相关的高度延伸片对基板(和/或基板的分离部分)进行必要的调节,以建立必要的后髁轴旋转,使得股骨的股骨后髁被适当切开,从而股骨远端和股骨后髁的每一个最终切除,然后以适当的定位接受关节假体的股骨部件,用于在手术后,在膝关节从伸展、中间屈曲和屈曲的整个运动弧中,为患者创造稳定间隙用于稳定平衡的角度运动。
优选地,股骨的初始切除端包括股骨远端的脱脂切口和股骨后髁的脱脂切口。
优选地,大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具安装在初始切除的股骨远端。
优选地,前板安装到大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具上,使得用户可操作的横向可调节的延伸片可与所述前板的内侧接合,并且用户可操作的高度可调节的延伸片可与所述基板的上侧接合。
优选地,膝关节假体的胫骨部件可安装在胫骨的切除邻面上。
因此,调节接合前表面内侧的大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具的垂直臂中包括的用户可操作的横向可调节的延伸片,以限定平衡的第一稳定延伸间隙,作为在伸展、中间屈曲和屈曲时采取的措施,由此测量的第一稳定间隙与由前板建立的参考平面相称,以便建立用于平衡稳定的外翻角的正确对准,以及在大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具的水平臂上包括的用户可操作的高度可调节的伸展片接合基板的上表面,使得如上所述,所述多个用户可操作的高度可调节的延伸片的高度调整限定了第二稳定间隙,或者换一种方式,基于高度可调节的延伸片的高度限定了股骨旋转平面。从这个平面上,外科医生可以参考这一平面来进行股骨后髁的确定性切除。
优选地,前板包括多个孔。
优选地,多个孔与结合在大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具的垂直臂上的相应槽对准。
优选地,前板上的多个孔和相应槽限定了通道,其中当安装到股骨远端时,安装支架在前板的多个孔内重新稳定,安装支架适于将大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具保持在参考的股骨后髁中。
在这一点上,由前板的方向限定的参考平面提供远端外翻角的正确对准,从而可以适当地切除股骨远端,并且由此也适当地建立后髁轴,以便切割和切除股骨后髁用于正确的股骨旋转。
现在的要求是将这些建立的参考平面和轴转换成传统的骨切除工具来实际完成切除任务。
本领域技术人员很清楚将建立的前板的参考平面转化为股骨远端的相称的切除的多种方式。
在下文将要描述的本发明的优选实施方式将参考一种这样的常规切除。
然而,任何股骨远端切除都需要移除大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具和相关的前板。
本发明所解决的问题是,一旦大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具从其在股骨远端的安装位置移除,那么参考的后髁轴之后如何又被重新建立,使得可以完成适当的股骨后髁上的最终切除术。
有利地,由于一旦已经完成股骨远端的切除,就可以方便地重建后髁轴,完成股骨后髁的最终切除。
如上面介绍的那样,前板包括一系列孔,以便与大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具上的相应槽对准,其中一旦通过在大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具的垂直臂和水平臂上操作延伸片,建立了前板和后髁轴的参考平面,则大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具的定向可以通过引入将通过孔和相应的槽然后固定到初始切除的股骨远端上的安装件来初始设置。
一旦股骨远端被切除,这些安装件就可以重新定位在股骨远端内,并且前板的孔和相关槽被定向,以便进行装配并通过杆支撑在相同的方向上,使得重新建立参考的后髁轴,然后可以相应地使用和安装股骨后髁的常规切割和切除工具,与建立的后髁轴对齐,以完成必要的最终切除。
优选地,每个横向可调节的延伸片包括机械、液压、电气、电子和/或气动驱动动作。
优选地,每个高度可调节的延伸片包括机械、液压、电气、电子和/或气动驱动动作。
有利地,大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具可以调整到3D中无限多个位置,以便建立股骨远端和股骨后髁的切除,使得前板的对准的参考平面平移,且通过垂直调节在大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具的水平臂上的用户可操作的延伸片建立的后髁轴,当被复制为股骨远端和股骨后髁的最终骨切除时,提供必须的股骨远端的表面轮廓,当膝关节假体的股骨部件被植入时,其构造为手术后,在从伸展、中间屈曲和屈曲的整个运动弧中,使得膝关节假体的股骨部件和胫骨部件之间能够平衡稳定。
在本发明的另一种形式中,提供一种用于制备膝关节假体股骨部件的股骨远端和股骨后髁的邻面的装置,所述装置包括:
可安装于股骨的大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具,使得大致L形的股骨胫骨间隙对准夹具的垂直臂适于与股骨的远端相邻和/或对准,和大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具的水平臂适于与股骨的股骨后髁相邻和/或对准;
所述大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具的垂直臂包括用户可操作的横向可调节的延伸片,其中每个用户可操作的横向可调节的延伸片适于接合前板,使得通过所述多个用户可操作的横向可调节的延伸片对前板的横向调节的限定第一稳定间隙,作为在伸展、中间屈曲和屈曲中的每一个中采取的措施,其中第一稳定间隙与由前板的前表面限定的参考平面相称,其中,利用参考平面对股骨的股骨远端的最终骨切除提供了平面,在该平面上最终切除是可切割的,用于手术后在从伸展、中间屈曲和屈曲的整个运动弧中,在膝关节假体的胫骨部件和股骨部件之间进行平衡的角度运动;
所述大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具的水平臂包括用户可操作的高度可调节的延伸片,其适于调节基板相对于大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具的水平臂的垂直高度,使得所述多个用户可操作的高度可调节的延伸片在基板上的垂直高度调节限定了第二稳定间隙,作为在伸展、中间屈曲和屈曲中的每一个中采取的措施,其中第二稳定间隙与由基板的下侧的对准限定的参考的后踝轴相称,其中股骨的股骨后髁的最终骨切除与由基板的对准的下侧提供的后髁轴一致,以提供在从伸展、中间屈曲和屈曲的运动弧中,膝关节假体的股骨部件和胫骨部件之间进行平衡的角度运动。
现在,为了更详细地描述本发明,将在以下说明和附带文本的帮助下示出优选实施方式。
附图说明
图1为本发明优选实施方式中的装置的后透视图。
图2为本发明优选实施方式中的装置的前透视图。
图3a、3b和3c示意性地示出了装置可以使用的方法,以制备股骨的远端,进行股骨远端和股骨后髁的适当最终切除。
具体实施方式
图1和2示出了负责在股骨端部准备骨轮廓的装置(10),这将使得当膝关节假体的股骨部件定位时,它将与胫骨部件一起工作,因此将有在从伸展、中间屈曲和屈曲的整个运动弧中,膝关节假体的平衡稳定。
装置(10)包括大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)。
在优选的实施方式中,前板(12)是相对于大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)的分离的件。
前板(12)在尺寸上与股骨远端的尺寸和形状相称,如图3c所最佳示出的。
在优选的实施方式中,基板包括分离的部分(7a)和(7b),其中基板的每个部分(7a)和(7b)接合在大致L形的股骨胫骨稳定间隙对齐夹具(11)的水平臂(16)的各个部分(43a)和(43b)上的相应的用户可操作的高度可调节片(17a)和(17b)的下方。
在其它未示出的实施方式中,前板(12)和基板(7a)和(7b)可以作为单个组件与大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)集成。
如图1和图2最佳所示,前板(12)和基板部分(7a)和(7b)都是单件,其中单件形成大致L形构造,与大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)的构造相称。
如上所述的水平臂(16)实际上是两个部分(43a)和(43b),使得水平臂(16)配置为大体上与股骨远端一致。
大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)的垂直臂(14)包括用户可操作的横向可调节片(15a)和(15b),当前板(12)安装或连接到大致为L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)时,它们适于接合前板(12)的内侧(30)。
在图1和图2所示的优选实施方式中,有两个用户可操作的高度调节片(17a)和(17b)以及两个用户可操作的横向可调节片(15a)和(15b)。
然而,对本发明的用户可操作的高度可调节的延伸片和用户可操作的横向可调节的延伸片的数量和/或方向没有限制。
如稍后将更详细地讨论的,本发明的范围仅仅提供在大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)的垂直臂(14)上结合多个用户可操作的横向延伸片,同样在大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)的水平臂(16)的下侧上结合多个高度可调节的延伸片。
将通过图1中箭头(21a)和(21b)更详细地解释高度可调节的延伸片(17a)和(17b)的高度可调节性,通过图2中的箭头(19a)和(19b)更详细地解释用户可操作的横向延伸片(15a)和(15b)的横向可调节性,这将提供装置(10)的适当定向,例如建立必要的远端外翻角,以完成股骨远端的最终切除,和适当的股骨后髁的最终切除所需要的后髁轴旋转。
前板(12)还包括孔(22),当前板(12)安装到大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)上时,与弓形槽(23)对准,然后安装杆(24)可用于标出后髁轴重新建立的方式。
优选实施方式示出了一系列槽(18),必要工具可以接合这些槽(18),以便再次沿箭头方向(19a)、(19b)或(21a)和(21b)横向和垂直地调节横向延伸片(15a)、(15b)和/或高度可调节的延伸片(17a)和(17b)。
槽(18)的定位和操作对本发明不是必需的,并且可以通过各种设计选择和工具操作来实现,以在所示箭头方向如(19a)、(19b)或(21a)和(21b)上驱动横向延伸片(15a)、(15b)和/或高度可调节的延伸片(17a)和(17b),包括机械、液压、电气、电子和/或通过计算机导航、机器人技术或气动驱动动作装置。
槽(18)简单地表示可以相应地操纵相关的横向可调节的延伸片(15a)和(15b)以及高度可调节的延伸片(17a)和(17b),以便使前板12和基板的部分(7a)和(7b)相对于大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)球形地定向,以便可以参考已建立的外翻角和后髁轴,然后切除前板的前表面(28)和基板的部分(7a)和(7b)的下侧(9a)和(9b)的参考方向和/或对准部分,以正确定位膝关节假体的股骨部件至股骨。
现在参照图3a、3b和3c。
在图3a中,示出股骨(32)和胫骨(31)。
股骨(32)的远端(33)有两个脱脂切口。这些包括示为(39)的在股骨(32)端部(33)的初始切除和股骨后髁(40)的切除。
大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)安装在股骨(32)的远端(33)处初始切除的脱脂切面(39)上。
示出了钻孔(35),该钻孔与通过大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)的垂直臂(14)的孔(34)相关。
这仅仅是为了说明大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)可安装到股骨(32)的远端(33),使得垂直臂(14)与初始切除的脱脂切口表面(39)对准,水平臂(16)和相应的基板部分(7a)和(7b)与股骨后髁(40)对准。
在一些文献中,股骨后髁指反映两对侧的股骨后髁,然而在本发明中,股骨后髁是统称,因此大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)的水平臂(16)实际上包括两个分离的部分(43a)和(43b)作为单臂(16)参考的一部分。
在图3b所示的优选实施方式中,一旦将大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)安装到股骨(32)上,那么前板(12)可以根据箭头(6)示出的接合情况和如图3C所示的实际安装方式安装到大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)上。
尽管没有在图3c中示出,在采取措施时,位于胫骨31的胫骨表面37上存在去除的胫骨部件(未示出),以代表胫骨假体部件,从而可以测量股骨部件和胫骨部件之间的稳定性间隙。
在图3c中,箭头(42)反映了如何操纵垂直可调节的延伸片(17a)和(17b)以便能够对准基板的部分(7a)和(7b)的方向。
大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)的水平臂(16)的部分(43a)和(43b)包括用户可操作的高度可调节的延伸片(17a)和(17b),并且这些用户可操作的高度可调节的延伸片(17a)和(17b)调节基板相对于大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)的水平臂(16)的部分(43a)和(43b)的垂直高度,使得用户可操作的高度可调节的延伸片(17a)和(17b)在基板的部分(7a)和(7b)上的垂直高度调剂提供稳定间隙,作为在伸展、中间屈曲和屈曲中的每一个中采取的措施,其中该稳定间隙与在基板的部分(7a)和(7b)(9a)的下侧(9a)和(9b)上限定的参考轴或平面相称,其中,利用在基板的部分(7a)和(7b)(9a)的下侧(9a)和(9b)上限定的参考轴或平面对股骨(32)的股骨后髁进行的最终骨切除提供了表面,其允许从伸展、中间屈曲和屈曲的整个运动弧中,在膝关节假体的股骨部件和胫骨部件之间进行平衡角度运动。
然而,除了在基板的部分(7a)和(7b)(9a)的下侧(9a)和(9b)上建立参考轴或平面,以便提供确定性的最终切除股骨(32)的股骨后髁(40)的对准,还需要在股骨(32)的远端(33)处与表面(39)的最合适的远端外翻角,这是通过横向调节在大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)的垂直臂(14)上的用户可操作的横向延伸片(15a)和(15b)来实现的。
有效地,前板(12)的前表面(28)一旦由用户可调节的横向延伸片(15a)和(15b)通过箭头(44)所示进行横向操纵,那么将创建个参考平面,其实际上是在伸展、中间屈曲和屈曲时采取的横向调节用户可操作的横向延伸片(15a)和(15b)采取的稳定间隙措施。
由所采取的措施建立的前板(12)的前表面(28)的对准或定向限定的参考平面,意味着如果由前板(12)的前表面(28)的对准或定向所限定的同一参考平面用于在股骨(32)的远端(33)的表面(39)上进行的确定性的最终切除,这将有助于建立手术后膝关节假体的最佳可能的稳定性和平衡性。
图3c表示在伸展、中间屈曲和屈曲时所完成的措施,使得大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)的定向已经完成,以便适当地确定后髁轴切除和由前板(12)为正确的外翻角度建立的参考平面的定向。
一旦股骨(32)的远端(33)已经在表面(39)处确定性地切除,那么重建为股骨后髁(40)的确定行的切除切口提供对准或定向的参考轴或平面。
这通过安装杆(24)来实现。安装杆(24)在股骨(32)的远端(33)的表面(39)的确定性切除之前安装,但随后在最终切除之前去除。
一旦建立了必要的参考股骨后髁轴或平面,并且大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)被定向,这将通过前板(12)和基板部分(7a)和(7b)的定向反映出来。
为了能够再现为股骨后髁(40)的确定性切除提供对准或定向的参考股骨后髁轴或平面,安装杆(24)可以再次安装到股骨远端(32)的端部(33)中。
安装杆(24)的钻孔(未示出)在股骨(32)的远端(33)中的深度足以使在股骨(32)的远端(33)的表面(39)处的最终切除不会延伸超过安装杆(24)安装在其中的钻孔(未示出)的深度。
当股骨(32)的远端(33)需要切割时,可以使用常规切割机构,其中切割工具或组件(未示出)安装到定向前板(12)上,以提供相同的参考平面,建立远端外翻角。
一旦切割设备就位,就需要移除大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11),以完成股骨远端的明确的确定性最终切除。
同样,安装杆(24)可以重新定位回到股骨远端孔中,然后使用常规切割手段使用参考的股骨后髁轴或平面,然后将其移回干净的股骨骨中,以便用在之前的伸展、中间屈曲和屈曲时采取的措施建立的后髁轴或平面的适当定向进行必要的最终切割。
有利的是,本发明的装置允许外科医生在对股骨远端和股骨后髁进行两次初始脱脂切口之后,调节膝关节假体的股骨部件的位置,以便安装大致L形的股骨胫骨稳定性间隙对准夹具(11)。然后,这允许外科医生连接前板(12),所述前板(12)包括复制植入物形状的基板部分(7a)和(7b)。
然后,外科医生可以调节在大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)的垂直臂(14)上的用户可操作的横向延伸片(15a)和(15b),以在伸展、中间屈曲和屈曲中获得完美的平衡,其中在前板(12)的前表面(28)上建立的参考平面限定所需的远端股骨垂直臂以平衡膝盖。
然后外科医生可以调节在大致L形的股骨胫骨稳定间隙对准夹具(11)的水平臂(16)的部分(43a)和(43b)上的用户可操作的高度延伸片(17a)和(17b),以获得参考股骨后髁轴或平面,其中当股骨后髁表面(40)以由参考股骨后髁轴或平面提供的对准方式被确定性切除时,手术后可获得膝关节的整个运动弧中植入物的最佳旋转和平衡。
有利地,该装置允许外科医生以无限数量的方式调节股骨组件,以获得期望的“3D”位置来适当地平衡膝关节。