医疗对准装置 【技术领域】
本发明涉及一种医疗装置，特别涉及将导引线与骨头对准的装置。本发明还涉及将导引线对准并插入骨头的方法。
【背景技术】
特别对于活跃的(active)病人，全髋置换术可能由于过度磨损而过早失效。因此，使用金属对金属轴承进行髋关节表面置换(resurfacing)，正在越来越多地被使用，并获得良好的手术结果。表面置换保留了病人自然的股骨颈和股骨头的部分。相应地，植入元件的精确定位对于保留自然骨骼的完整和力量来说是必要的。在少数情况下，金属表面置换的金属会不合格，主要因为股骨颈破裂或股骨元件变松，这可能是由于拙劣的手术技术，股骨颈有缺口或股骨元件角度定位不正确。
在表面置换手术中，股骨的准备工作从穿过股骨头并进入到股骨颈的导引线的定位和钻孔开始。导引线位置很关键，因为它定义了股骨元件相对于病人股骨的位置和角度。很明显，医生最好第一次尝试就正确定位导引线。一旦导引线插入，可以通过绕股骨颈旋转针头(stylus)而校验它的位置，并可以确定适当的头元件大小。然后导引线被用管状钻孔过度研钻(over drill)而扩大孔的大小。然后把导引棒插入孔中，并用导引棒引导旋转圆柱刀具，使股骨头修整为圆柱形。这是在手术过程中由于圆柱刀具不正确的定位或过度游动可能产生股骨颈的缺口的阶段。然后使用面刀具来切割不需要的骨头。使用导引棒来引导旋转倒角铣刀对圆柱的末端进行倒角。这个过程保证了植入元件与骨头恰当配合。
放置导引线时，股骨头不能用来作为定位参考，因为由于关节炎发作，它有不同程度的不变性变形。所使用的较好参考是股骨颈，同样这是必须避免缺口之处，但这也会由于骨赘而部分地变形。
因为担心股骨颈产生缺口以及股骨颈比股骨头尺寸小，所以一般认可的看法是，导引线的最好位置并且因此股骨植入柄的最好位置位于股骨颈的正中心。因为颈截面并非圆形，这经常难以判断。
除导引线放置在颈中心之外，股骨植入轴线相对股骨有在不同平面描述的两个重要角度。从前面X射线的前面(或冠状)面观察，内翻(varus)/外翻(valgus)角度是大腿骨轴和植入轴线之间的角度。适当的角度是一定程度依病人而定(patient specific)，但一般在135-145度范围内。自然股骨颈轴线更内翻(或更水平)，并因为它对着股骨柄(femoralshaft)向外逐渐递减(taper)而很难判断出来。因此，将自然颈角度作为植入轴线的合适角度来参考是不正确的。植入物的过度内翻的定位可以被认作导致股骨颈破裂和股骨元件变松的第二重要的因素(在缺口之后)。
从水平面(或横截面)观察，倒转(version)角度是植入轴线相对股骨柄向前或向后的角度。在X射线一般不明显，但可以通过观察股骨颈下侧的方式手术内判断。适当角度也是一定程度依病人而定，但一般在15-25度范围内。在这种情况下，医生一般试图使植入轴线和病人的自然前倾角对准。
一般认可的看法是，没有股骨颈缺口有适当的内翻/外翻和倒转/前倾(anteversion)角度植入的表面置换头将有较好的成功机会。然而，特别因为微创手术(minimally invasive surgery)的限制，这个目标正变得更难达到。髋关节表面置换的微创手术的上升趋势是减少股骨头和颈的暴露、进入和可见性。对于医生来说，减少进入和可见性，使用他们判断来检测和纠正错误会变得更困难。因此，他们依赖于手术仪器的有效性。
有大量装置有利于导引线的定位，因此有利于股骨植入元件的定位。早期装置在侧股骨用销来帮助确定角度位置，并用探针绕颈旋转以避免缺口。在侧股骨使用销的这个要求意味着，这些装置不适合微创手术，因为不能充分进入从侧向插入销。
以后的装置跟随微创手术的趋势。这些装置趋向分成三类，即夹具类、环类和可调整平台类装置。夹具类装置包括钻孔导向和装在股骨颈上的相对的钳夹。使用夹具类装置的通常的问题是，它们趋向于自然的股骨颈角度，如已有描述，此角度对于股骨植入轴线不是正确地角度。通过使用偏移钳夹具替换对称的钳夹具已经进行了克服这个问题的尝试。偏移钳夹具允许装置位于相对自然颈更内翻的角度。然而，因为钳夹不是直接彼此相对，所以偏移钳夹具本身并不稳定。因而作为夹具有效性更差。
上述两类装置中，同时决定内翻/外翻和倒转角度，对于医生是很难的任务，特别考虑到这些角度是在两个不同的解剖平面来判断。
环类装置包括钻孔导向和绕股骨颈放置的部分或完整环，其中环的直径对应于股骨植入元件内径。这些装置不像夹具类装置一样稳定，因为他们没有装在股骨颈上。并且，在使用这些装置时，还必须由医生同时进行判断内翻/外翻和倒转角度和固定。因此，他们存在夹具类装置所遇到的相似的问题。
可调整平台类装置包括钻孔导向和固定在股骨头上的平台，从平台进行位置和角度调整和使用旋转针头校验。这些装置提供了工作的稳定平台，但缺点是，医生仍然不得不同时判断和固定内翻/外翻和倒转角度。
【发明内容】
相应地，本发明的目的是使导引线的安置精确度最大化，反过来优化最终股骨元件的定位。本发明的目的还在于提供适用于微创手术的导引线安置装置。
根据本发明的第一个方面，提供了一种将导引线和骨头对准的装置，包括：
可撤销地连接于骨头上的安装装置；
与安装装置相连接的对准装置，所述对准装置可以移动，以便定位用于插入导引线的骨头的部分。
本发明的优点是增加了导引线安置的精确度。因此，使最终股骨元件的定位被优化，如果没有消除的话，大幅减少金属表面置换上金属的失效。另外，没有侧面或后面的目标销的需要，因而可以通过减小的创口手术，所以适合微创手术。
本发明的装置通过使对准装置相对安装装置独立活动，对现有装置进行了改进。这意味着此装置可以可靠地安装在股骨颈上，例如以对称、直接相对的钳夹提供工作的稳定平台。然后通过对准装置的单独调整来设置内翻/外翻角度。
对准装置可以可撤销地连接到安装装置。
对准装置使用时可以收容导引线。
根据本发明的一些实施例，提供了一种装置，其中对准装置包括：
用来在使用中收容测角计和对准导引线至少其中之一的对准导向；以及
连接到安装装置的支持臂，
其中对准导向可移动地连接到支持臂。
对准导向可以可撤销地连接到支持臂。
支持臂可以可撤销地连接到安装装置。
支持臂可以可转动地连接到安装装置。
对准装置可以包括用来定位骨头中心的找中心机构。
在发明的一些实施例中，本装置包含找中心机构，可以无论内翻/外翻对准，都将导引线置于股骨颈中心。在包括找中心机构的本发明的那些实施例中，本装置安装到股骨颈的动作通过找中心机构设定了颈中心，并使本装置稳定。然后，内翻/外翻和倒转角度独立地对准。以前的装置直到两个角度都固定才能稳定，比较以前的装置，这会更有效并且更精确。另外，现有技术装置还有改变一个角度会影响另一个角度的缺点。
找中心机构可以可撤销地连接到安装装置。
找中心机构可以包括两个可移动臂，每个臂具有近端和末端，臂末端可转动地连接在一起，臂在它们的近端可转动地连接到安装装置，并且，其中使用时臂末端的可转动连接部定位骨头中心。
对准导向可以可转动地连接到找中心机构臂。
安装装置可以是夹具。安装装置可以是剪式夹具。
夹具可以包括至少两个钳夹。夹具可以包括两个钳夹。钳具可以包括多个钳夹。至少两个钳夹可以相对设置。
夹具可以包括自锁机构。自锁机构可以是具有解开夹具的解销装置的棘齿机构。
夹具可以包括将钳夹分开抵靠的弹性装置。弹性装置可以是弹簧。
安装装置可以包括沿其纵向可转动连接的两个臂，每个臂具有近端和末端，末端连接在骨头上，近端使用户将末端可撤销地连接骨头。
对准导向可以包括钻孔导向。
根据本发明实施例的装置，可以进一步包括固定装置。固定装置可以包括至少一个可收回长钉。固定装置可以包括可收回长钉管。
根据本发明的第二个方面，提供了一种将导引线和骨头对准的方法，包括如下步骤：
提供根据本发明第一个方面的装置和动力源；
将安装装置安装到骨头；
移动对准装置，以便定位用于插入导引线的骨头的部分；以及
用动力源把导引线插入骨头。
根据本发明的第三个方面，提供了一种将导引线和骨头对准的方法，包括如下步骤：
提供根据本发明第一个方面的装置和动力源；
将安装装置安装到骨头；
移动对准装置，以便定位用于插入导引线的骨头的部分；
把测角计安装到对准导向上，以便指示导引线在骨头上的最终位置；
将导引线安装到对准导向上；以及
用动力源把导引线插入骨头。
测角计可以在导引线被安装之前从对准导向上拆下。
动力源可以是旋转动力源。动力源可以是钻孔机。
装置/方法可以应用于适合的骨头。骨头可以是股骨。
【附图说明】
现以示例形式对附图作出参考，其中：
图1是根据本发明一个实施例的装置的等轴视图；
图2是图1所示装置的俯视图；
图3是图1所示装置的端视图；
图4是图1所示装置的侧视图；
图5是根据本发明的另一个实施例的装置的等轴视图；
图6是根据本发明的另一个实施例的装置的等轴视图；
图7是图6所示装置的俯视图；
图8是根据本发明的另一个实施例的装置的等轴视图；
图8a是位于股骨适当位置的根据本发明的一个实施例的装置的等轴视图；
图9是根据本发明的另一个实施例的装置的等轴视图；
图10是位于股骨适当位置的根据本发明的另一个实施例的装置的等轴视图；
图11是位于股骨适当位置的根据本发明的一个实施例的装置的侧视图；
图12是股骨颈的剖视图；
图13是位于股骨适当位置的根据本发明的一个实施例的装置的侧视图；
图14是位于股骨适当位置的根据本发明的一个实施例的装置的侧视图；
图15是位于股骨适当位置的根据本发明的一个实施例的装置的侧视图；
图16是穿过安装具有表面置换头的股骨的截面；
图17至26表示根据本发明的一个实施例的装置操作的不同步骤；
图27是根据本发明的另一个实施例的装置的俯视图；以及
图28至38表示根据本发明的一个实施例的装置操作的不同步骤。
【具体实施方式】
图1至10表示根据本发明一些实施例的装置1的元件。如图1至4所示，装置1的形式为带棘齿锁扣机构14的剪式夹具2。夹具2包括两个臂3、4，臂3、4通过枢轴5连接在一起。在所示实施例中，枢轴5靠近每个臂3、4的中点。每个臂3、4具有近端6、7和末端10、11。允许用户抓住夹具2的手指把手8、9，放置在每个臂3、4的近端。在所示装置中，手指把手8、9是封闭环，尽管可以设想采用任何合适的把手。钳夹12、13放置在每个臂3、4的末端10、11。其它替换实施例可以具有多个钳夹。
如图2所示，当从水平面观看，每个臂3、4设有扭曲S形的弯曲、线性部分。如图4所示，当从垂直面观看，每个臂3、4在枢轴5和末端10、11之间弯曲大约90度，使得每个臂3、4位于近端6、7和枢轴5之间的一部分的主轴与每个臂3、4靠近末端10、11的部分的主轴平行。这个偏移、非平面结构的好处是，使用时医生可以操作此装置，使得钳夹12、13可以适当地环绕骨头，并与骨头接合。
棘齿锁扣机构14位于每个臂3、4的近端6、7。棘齿14包括通过枢轴16与臂3的近端6连接的臂15。凹槽17与位于臂4的近端7的互补突起18相啮合，因而使自锁棘齿机构14产生作用。棘齿机构14可以通过绕枢轴16移动臂15来解锁，使突起18从凹槽17解除啮合。叶弹簧19、20装在臂3、4上，使得近端6、7偏离，并因此使末端10、11偏离。如图2所示，叶弹簧19朝臂3的近端6延伸，并与靠近枢轴16的棘齿臂15接触，因而把臂15抵靠进入锁扣位置。
图5表示与找中心机构21相结合的图1至4的元件。找中心机构21包含两个移动臂22、23，每个移动臂具有近端24、25和末端26、27。在图5所示的实施例中，每个臂是弯曲的。然而，一些实施例包含线性臂51、52，如图11所示。找中心臂22的近端24通过枢轴28与夹臂4可转动地连接，位于把手9附近。找中心臂23的近端25通过枢轴29与夹臂3可转动地连接，位于把手8附近。找中心臂22的末端26通过枢轴30与找中心臂23的末端27可转动地连接。
图5至10表示根据本发明一些实施例的对准装置31。对准装置31包括找中心机构21，对准导向32和支持臂33。支持臂33通过枢轴5与夹具2可转动地连接。可通过在枢轴5处使用固定螺丝34把支持臂33固定在适当位置。在所示特定实施例中，支持臂33为新月形。支持臂可以为任何合适的形状。
对准导向32包括通过主体37与对准导管36连接的对准臂35。对准臂35包含近端38，近端38的形状可以收容支持臂33，使得对准导向32与支持臂33可移动地连接。可以借由位于对准臂35近端38的锁固螺丝39将对准导向32可撤销地锁固在支持臂33的适当位置。对准臂35具有通过枢轴30与找中心臂22、23的末端26、27可转动地连接的末端57。对准臂35包含用于收容测角计(goneometer)41、42的位于末端57的弹簧夹40，如图8和9所示。
测角计是由医生使用来找到正确的内翻/外翻角度的独立的角度测量装置。包含测角计的本发明那些实施例的好处是，可以促进无需用手的使用。图8、8a和9表示两个可替换的测角计41、42的设计。图8和8a的测角计41包括定义了股骨植入元件轴和股骨柄之间的角度的成角的V形棒。棒可以是任何合适的角度。例如，棒可以具有130到140度的角。棒可以具有大约135度的角。使用时，医生通过调整对准导向32将轴的较长部分与股骨柄(femoral shaft)对准。
图9的测角计42包括定义了相对腿对准轴线的正确的内翻/外翻角度的扭曲T形棒，该腿对准轴线是髋关节中心和膝盖中心之间的直线。棒可以有任何合适的参考角度。在所示示例中，参考角度是128度。使用时，医生将T形棒的交叉点对准于股骨头的中心上面，并确保棒的末端指向膝盖中心。股骨柄角度和腿对准轴线相差7度，因此测角计的角度之间也相差7度。
对准导管36的形状可以收容导引线。如图8所示，在本发明的一些实施例中，导管36包括固定装置43。在图8所示实施例中，固定装置43为圆柱形活塞形式，具有在用来收容导引线(未图示)的导管45周围安装的多个长钉44。使用时，医生可以把活塞从缩回、脱离位置推进到推进、接合位置，在推进、接合位置长钉44与骨头接合。固定装置的好处是可以为本装置提供额外的稳定性。
在本发明的可替换的实施例中(未图示)，对准装置包括与图6所示的找中心机构21可转动地连接的对准导向32，但不具有支持臂33。
图8表示本发明的一个实施例，包括额外的导引棒46。使用时，导引棒46收容在臂4中的导管47中。使用中，导引棒46被调整与导引线平行对准，为医生提供当对准本装置/导引线时额外的参考点。
在本发明一个可替换的实施例中(未图示)，对准臂35可以收容与导引棒46类似的导引棒，而不是测量计。
使用时，找中心机构21如下工作。如图9和10所示，例如，移动臂22、23相对钳夹12、13定位，使得当本装置的钳夹安装到股骨颈48上时，枢轴30自然地与钳夹12、13的中心点对准。结果，例如，对准导向自然对准，使得对准臂35和导管36，并因此测角计41、42和导引线(未图示)与钳夹12、13的中心(因此与股骨颈的中心)对准。
图11和13表示找中心机构50，其中臂51、52为线性的，而不是图5至10所示弯曲的。找中心机构50的操作原理与以上联系图9和10的描述相同。图12表示穿过股骨53的颈54的截面，此时装置的钳夹12、13在相对位置安装到颈54上。从图11和12，可以清楚地看到找中心机构50如何以与图9和10所示装置的相同方式找到颈54的中心。
图13表示具有线性臂51、52找中心机构50的组装装置，组装装置包括图6所示的对准导向32(注意，为清楚表示，对准导管36未在图中表示)。此装置包括测角计41，如图中所示，与股骨颈54的中心轴线和股骨轴线56对准。
图14和15表示两个可替换图1至13所示装置的装置60、61。对准装置63包括对准导向64和支持臂65。支持臂65在固定点66固定地安装到剪式夹具2上。支持臂65可以通过固定螺丝安装在合适位置。对准导向64包括主体67，主体67的形状可以收容支持臂65，使得对准导向64可移动地连接支持臂65。对准导向64包括与主体67相连接的对准导管68。对准导管68的形状可以收容导引线(未图示)。对准导向64可以借由位于主体67上的锁固螺丝69可撤销地锁固在支持臂65的适当位置。
图14和15的装置60、61不具有类似图5和13的找中心机构。相反地，如图14和15所示，支持臂65的弧形定义由半径R定义，使得对准导管68的主轴线70在钳夹12、13的中心点与夹具轴线71相交叉。
图14和15的装置60、61具有可替换图1至13中所示装置的叶弹簧19、20的偏置装置72、73。图14的偏置装置72包括与装在剪式夹具2上的棒75可移动连接的主体74。第一臂76在一端与主体74可转动地连接，并在靠近固定点66的另一端与剪式夹具2的臂4可转动地连接。第二臂77在一端与主体74可转动地连接，并在靠近固定点66的另一端与剪式夹具2的臂3可转动地连接。弹簧78安装在棒75的近端，使得它通过主体74和臂76、77把剪式夹具臂3、4抵靠分开。
图15的偏置装置73包括与安装在剪式夹具2的棒80可移动地连接地主体79。第一臂81在一端与主体79可转动地连接，并在靠近把手9的另一端与剪式夹具2的臂4可转动地连接。第二臂82在一端与主体79可转动地连接，并在靠近把手8的另一端与剪式夹具2的臂3可转动地连接。弹簧83可安装在靠近固定点66的棒80的末端，使得它通过主体79和臂81、82把剪式夹臂3、4抵靠分开。
图16表示穿过具有表面置换头85的股骨84的截面。根据本发明的装置使医生可以把表面置换头安装在最优位置，如图16所示。
如图17所示，当装置1在开放位置，它以前后(AP)方向应用在股骨上，并用上面和下面的钳夹12、13可靠地夹持在股骨颈48周围(图18)。自锁棘齿机构14维持牢固钳制。图示装置具有找中心机构21，无论内翻/外翻对准，始终把导引线定位于股骨颈的中心。把本装置夹持在股骨颈的简单动作通过找中心机构设立了颈中心，并使装置稳定。
如图19所示，可移除的测角计41提供了额外的对准装置，并被合并到本装置中，因此，促进了自动的(hands free)使用并使得医生可以判断正确的内翻/外翻角度。
如图20和21所示，可通过放松锁固螺丝39并转动安装有测角计的对准导向，直到测角计的主轴与股骨柄在同一条线上的方式，来调整内翻/外翻角度的对准。当满足内翻/外翻角度，医生调紧锁固螺丝39把测角计安装好。注意，可以用体检骨距(medical calcar)得到有用的角度参考。
如图22所示，额外的导引棒46可以插入内臂的导管47。医生可以沿棒45观看，直接看到内部颈。通过将整个装置栓牢来选择适当的前倾角度，可以把导引线与内部颈对准。在装置在两个平面上都对准的情况下，可以固定装置在合适的位置上。如图23所示，长钉活塞43与股骨头相接合。这可小心使用锤子来帮助完成。
图24表示通过导引线90穿过钻孔导向进入股骨头和颈。此装置然后被移除，可以通过使用现有的针尖(stylus)91验证导引线90的位置，如图示25和26所示。表面置换手术然后按照通常方式继续进行。
图27表示与图1至10的装置1非常相似的装置100。相应地，对应的部件和图1至10中那些部件同样的标示。对比装置1，与两个相对，装置100仅有一个叶弹簧19。对于装置1，装置100的叶弹簧19把近端6、7抵靠分开，因此把末端10、11抵靠分开。并且，装置100包含线性棒形式的测角计101。
图28至38图27所示装置100的操作的多个不同步骤。如上所述，装置100与装置1非常相似，因此支持图17至26的描述可应用于图28至38所示装置100的操作。
根据本发明的装置的大小与需实施手术的骨头的尺寸相兼容。例如，当在髋关节表面置换术中使用，本装置的尺寸与股骨的尺寸互补。根据本发明的装置的尺寸可以适用于微创手术。
参见图2，此装置从棘齿臂15到钳夹12、13的长度可以在10到20厘米范围内。该长度可以在10到15厘米范围内。优选地，该长度在11到14厘米范围内。
参见图2，此装置在把手8、9的外边缘之间的宽度可以在7到12厘米范围内。该宽度可以在8到11厘米范围内。优选地，该宽度在8到10厘米范围内。
参见图4，此装置在枢轴5和臂4安装到钳夹13的点之间的深度可以在3到6厘米范围内。该深度可以在3到5.5厘米范围内。优选地，该深度在3到5厘米范围内。
根据本发明的装置可以用金属制造。该金属可以是不锈钢。该金属可以是钛。该金属可以是铝。该金属可以是合金。优选地，该金属是不锈钢。
根据本发明的装置可以具有这样的尺寸和/或制造材料，使它们具有一定柔韧性，特别在微创手术中能改进医生的操作。