专利名称：用于膝关节的小轮廓患者特定切削块的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及用于在膝关节处的骨头切除的切削块(cutting block)，更具体 地涉及为患者的特定骨头和软骨设计的并且进一步构造成外科医生的优先选择的切削块。
发明内容
正是考虑到上述的涉及本领域的问题，开发了本发明。在本发明的一个方面中，用于膝部的小轮廓(low profile)患者特定切削块包括 多个骨头分界部分和切槽。多个骨头分界部分构造成覆盖骨头的端部的部分。骨头分界部 分各具有表面，大致为骨头分界部分覆盖的骨头的部分的反面(negative)。骨头分界部分 彼此成角度地偏移，使得骨头分界部分的第一部分覆盖骨头的前面部分并且骨头分界部分 的第二部分覆盖大致垂直于骨头的前面部分的骨头的部分。切槽相对于骨头分界部分定向 在固定位置，使得切槽以固定角度并且以固定深度从骨头分界部分引导切削工具。在本发明的另一个实施例中，小轮廓患者特定切削块是股骨切削块。该切削块进 一步包括具有厚度的凸起部和延伸穿过凸起部的开孔。开孔具有直径。凸起部构造成将销 引导穿过凸起部。凸起部的厚度大于开孔的直径。在又一个实施例中，骨头分界部分在小轮廓患者特定切削块的前面部分中大致定 向在小轮廓患者特定切削块的中间，并且内侧地和外侧地定向在小轮廓患者特定切削块的 后面部分处。可选地，小轮廓患者特定切削块是胫骨切削块，切槽相对于胫骨偏移和居于内侧。另一个实施例包括从患者特定切削块的中间部分向后外侧延伸的桨状件 (paddle)。该桨状件具有在前面定向在小轮廓患者特定切削块上的提升部分，使得桨状件 在前面的近端表面上不接触胫骨，而在后面的近端表面上接触胫骨。本发明的进一步特征、方面和优点以及本发明的各个实施例的结构和操作在下文 中参考附图进行详细描述。
包括在说明书中并且形成说明书的一部分的附图示出本发明的实施例并且和说 明书一起用于解释本发明的原理。在附图中图1是具有股骨患者特定切削块和胫骨患者特定切削块的膝关节的视图；图2是根据本发明的方面的股骨患者特定切削块的前视图；图3是根据本发明的方面的股骨患者特定切削块的近端的后视3
图4是根据本发明的方面的胫骨患者特定切削块的前视图；图5是根据本发明的方面的胫骨患者特定切削块的远端的后视图。
具体实施例方式参看附图，其中同样的附图标记指示同样的元件，图1示出具有股骨患者特定切 削块10和胫骨患者特定切削块14的膝关节的视图。股骨患者特定切削块10附连到股骨 12。胫骨患者特定切削块14附连到胫骨16。患者特定切削块10和14构造成接合在股骨 12和胫骨16上的骨头和软骨的部分以在患者特定切削块内对准切削表面，以便可形成远 端切口(在股骨上)和近端切口(在胫骨上)，而不使用髓内导引件或髓外导引件。股骨患者特定切削块10包括前面的股骨部分20、内侧的股骨桨状件22以及外侧 的股骨桨状件24。这些部分分别覆盖股骨12的前面、内侧髁以及外侧髁的部分。因为部分 20,22和24仅覆盖股骨12的部分而不是股骨12的端部的整体符合性覆盖，所以患者特定 切削块10可在内侧-外侧方向和前面-后面方向上具有更小的轮廓。销孔40和48、导引凸起部42、机械轴线标记44以及股骨切槽46定向在股骨患者 特定切削块10的外表面上。销孔40和48定向为将切削块10钉在股骨12上。导引凸起 部42定向以便设置销，用于为植入物准备股骨12所必需的其它盒子切口。销孔40和48定向在患者特定切削块10的前面上。销孔40和48可具有凸起部 (如参考销孔40所示)或者可与表面齐平(如销孔48所示)。凸起部可用于引导销例如 远离骨头的边缘。患者特定切削块10的小轮廓将允许销孔没有凸起部，以允许销在大范围 的角度方向上延伸。通过延伸凸起部达大于穿过凸起部的开孔的直径的厚度，凸起部可通 过增加穿过患者特定切削块10的导引件而对销进行定向，以便当它们受冲击或钻入骨头 时销被引导。机械轴线标记44沿股骨12的机械轴线定向。相对于解剖结构定向并且由外科医 生限定的切槽46引导用于植入件的远端切口。如将在下文中所描述的，患者的MR和X射 线用于将机械轴线标记44对准至患者特定切削块10。除了 MR和X射线信息之外，外科医生的优先选择用于将切槽46放置在患者特定 切削块10上。切槽46可相对于机械轴线以内翻或外翻方位进行定向(根据基于X射线数 据的外科医生优先选择)。屈曲间隙可通过调整切槽46相对于患者特定切削块10的角度 而调整。切除切口的深度也可由切槽46的布置确定并且从髁上的远端点确定。根据MR数据、X射线数据和外科医生优先选择，导引凸起部42也放置在患者特定 切削块10上。导引凸起部42可通过彼此相对地调整后面的凸起部42而设置植入件的旋 转。凸起部42的相对布置允许将销放置为以便销在股骨的远端切口上方导引另外的切削 导引件，以便形成前面切口和后面切口以及植入件的骨头分界表面所需的任何斜切口。内 部的/外部的旋转通过移动一个后面凸起部相对于另一个后面凸起部的深度而引导。植入 件的A-P布置通过在A-P方向上一起移动两个后面凸起部42而调整。胫骨患者特定切削块14包括前面的股骨部分300、内侧的股骨桨状件32以及外侧 的股骨桨状件34。这些部分分别覆盖胫骨16的前面、内侧的高台(plateau)以及外侧的 高台的部分。因为部分20、22和24仅覆盖胫骨16的部分而不是胫骨16的端部的整体符 合性覆盖，所以患者特定切削块14可在内侧-外侧方向和前面-后面方向上具有更小的轮廓。销孔50和52、M-L标记54以及切槽56定向在胫骨患者特定切削块14的外表面 上。销孔50和52可将患者特定切削块14固定到骨头上并且此外如果必要的话，可在胫骨 的准备中使销彼此相对对准用于进一步定向。胫骨切槽56相对于胫骨16的前表面居于内侧(即胫骨切槽56定向在患者特定 切削块14的前侧的内侧一半上)。外侧的桨状件34可围绕胫骨隆起的前部延伸，该胫骨隆 起向后-外侧地朝向外侧的高台延伸。这些特征可允许在MIS程序中使用导引件，其中通 过从胫骨的前面的内侧一半切削胫骨同时使到胫骨的内侧通路最小化，其将涉及附加的软 组织问题，外侧的间隔被最小化。因此，居于内侧并且旋转的切槽56定向为用于间隔和可 接近，甚至用于MIS通路。现在转向图2和图3，图2是根据本发明的方面的股骨患者特定切削块的前视图。 图3是根据本发明的方面的股骨患者特定切削块的近端的后视图。除了上述特征之外，患 者特定切削块10还可包括上髁标记68。上髁标记68可用作用于孔的旋转和孔的A-P布置 的视觉的“感觉良好”，类似于上述的机械轴线标记的目的。在图3中，示出骨头分界表面80、82、84和86。前面的骨头分界部分覆盖软骨和骨 头的前表面的部分。内侧的骨头分界部分82、外侧的骨头分界部分84以及内髁的骨头分界 部分86分别覆盖髁的内侧的、外侧的和内髁的凹口部分。骨头分界部分80、82和84对准 至股骨的前面和远端面，同时内髁的骨头分界部分86内侧-外侧地定向切削块。通过使用 表面的相对小的部分，患者特定切削块10的轮廓可减小。此外，配合可能更好，因为更小的 部分可导致在骨头表面上的更少的骨凿(其可造成患者特定切削块到骨头的不良配合)。 桨状件22和24也可在后面较薄。这进一步使患者特定切削块的轮廓最小化。切槽46可穿过患者特定切削块的骨头分界部分形成或可从表面凹进。当切削工 具前进穿过切槽46时，切槽的厚度帮助引导切削工具的定向。如前面所讨论的，切槽46到 患者特定切削块10 (并且具体到骨头分界部分)的相对角度对屈曲间隙进行定向，同时切 槽46相对于患者特定切削块10的移动设置切除深度。现在转向图4和图5，图4是根据本发明的方面的胫骨患者特定切削块的前视图。 图5是根据本发明的方面的胫骨患者特定切削块的远端的后视图。除了上述特征之外，胫 骨患者特定切削块还可包括后面的斜切96和平坦的近端表面100。后面的斜切96允许胫 骨患者特定切削块在后面定位，而不过于必要地分散膝部周围的软组织。类似于其它特征， 这个特征帮助植入件的总轮廓。平坦的近端表面100可匹配从股骨患者特定切削块的远端的股骨切除平面。当 胫骨患者特定切削块紧固到胫骨时，这个特征可允许外科手术进行时发生的屈曲/延伸测
试ο在图5中示出骨头分界表面90、92和94。前面的骨头分界部分90覆盖软骨和骨 头的前面表面的部分。内侧的骨头分界部分92和外侧的骨头分界部分84分别覆盖胫骨的 内侧部分和外侧部分。骨头分界部分92和94对准至胫骨高台的近端面(因此，近端地定 向患者特定切削块)，同时前面的骨头分界部分90内侧-外侧地以及在AP方向上对切削块 进行定向。通过使用表面的相对小的部分，患者特定切削块10的轮廓可减小。此外，配合 可能更好，因为更小的部分可导致在骨头表面上的更少的骨凿(其可造成患者特定切削块到骨头的不良配合)。桨状件32和34也可在后面较薄并且可在前面从胫骨高台表面提升 以避免不良布置。这进一步使患者特定切削块的轮廓最小化。切槽56可穿过患者特定切削块的骨头分界部分形成或可从表面凹进。如果切槽 56从表面凹进，则切削块在骨头上的碰撞可被最小化，再次增加患者特定切削块到骨头的 配合。当切削工具前进穿过切槽56时，切槽的厚度帮助引导切削工具的定向。如前面所讨 论的，切槽56到患者特定切削块10 (并且具体到骨头分界部分)的相对角度对屈曲间隙进 行定向，同时切槽46相对于患者特定切削块10的移动设置切除深度。MR数据和X射线数据可由公知的装置取得。作为示例，可使用以下的协议 (protocol)。不同的MR协议可在不同的患者上执行。为了使扫描时间最小化，快速自旋回 波成像技术可用于任何协议，从而基本上产生质子密度(PD)加权图像。一个协议可使用与 脂肪饱和技术结合的具有低重复时间(TR)和低回波时间(TE)以及30度翻转角的扰相梯 度回波技术。第二协议和第三协议可使用与脂肪饱和技术结合的高TR和低TE。在第二协 议和第三协议之间的唯一区别是第二协议具有比第三协议更低的TE，而第三协议又提供更 多的Tl和更少的PD性能。增加的Tl放松时间可帮助在MR图像中在不同组织内的图像对 比。股骨和胫骨的骨头模型可从MR图像提取并且可识别适当的解剖参考界标。完整 的腿部X射线可用于确定机械轴线对准。然后股骨切削块和胫骨切削块可通过计算机辅助 设计(CAD)建模进行设计，使得它们符合用于正确就位的在一侧上的骨头模型并且在对于 患者特定的适当切除深度和角度处具有切槽。切削块可使用EOSint P系统由医用级Nylon 12制成。因为这些切削块的表面几何形状基于患者的MR数据集，所以应使用干净的数据 (在骨头和软骨以及软组织之间正确地区分)以确保切削块的配合和功能性。鉴于前面所述，将看见本发明的许多优点被完成和获得。选择和描述实施例以便最佳地解释本发明的原理和它的实际应用，从而使本领域 技术人员能够在各个实施例中以及与适合于预期的特殊用途的各个改变一起最佳地利用 本发明。可在本文描述和示出的结构和方法中做出各个改变而不偏离本发明的范围，意图 所有包含在前面的描述中或示出在附图中的内容将作为示范性的而不是限制性的进行解 释。因此，本发明的宽度和范围不应由任何上述的示例性实施例所限制，而是应仅根据所附 的权利要求及其等同物进行限定。
权利要求
一种用于膝部的小轮廓患者特定切削块，包括a.多个骨头分界部分，其构造成覆盖骨头的端部的部分，所述骨头分界部分各具有表面，大致为所述骨头分界部分覆盖的所述骨头的部分的反面，所述骨头分界部分彼此成角度地偏移，使得所述骨头分界部分的第一部分覆盖所述骨头的前面部分并且所述骨头分界部分的第二部分覆盖大致垂直于所述骨头的前面部分的骨头的部分；以及b.切槽，其相对于所述骨头分界部分定向在固定位置，使得所述切槽以固定角度并且以固定深度从所述骨头分界部分引导切削工具。
2.根据权利要求1所述的小轮廓患者特定切削块，其特征在于，所述小轮廓患者特定 切削块是股骨切削块，并且进一步包括具有厚度的凸起部和延伸穿过所述凸起部的开孔， 所述开孔具有直径，所述凸起部构造成将销引导穿过所述凸起部，所述凸起部的厚度大于 所述开孔的直径。
3.根据上述权利要求中的任一项所述的小轮廓患者特定切削块，其特征在于，所述骨 头分界部分在所述小轮廓患者特定切削块的前面部分中大致定向在所述小轮廓患者特定 切削块的中间，并且内侧地和外侧地定向在所述小轮廓患者特定切削块的后面部分处。
4.根据权利要求1或3所述的小轮廓患者特定切削块，其特征在于，所述小轮廓患者特 定切削块是胫骨切削块，所述切槽相对于所述胫骨偏移和居于内侧。
5.根据权利要求4所述的小轮廓患者特定切削块，其特征在于，所述小轮廓患者特定 切削块进一步包括从所述患者特定切削块的中间部分向后外侧延伸的桨状件，所述桨状件 具有在前面定向在所述小轮廓患者特定切削块上的提升部分，使得所述桨状件在前面的近 端表面上不接触所述胫骨，而在后面的近端表面上接触所述胫骨。
全文摘要
用于膝部的小轮廓患者特定切削块包括多个骨头分界部分和切槽。多个骨头分界部分构造成覆盖骨头的端部的部分。骨头分界部分各具有表面，大致为骨头分界部分覆盖的骨头的部分的反面。骨头分界部分彼此成角度地偏移，使得骨头分界部分的第一部分覆盖骨头的前面部分并且骨头分界部分的第二部分覆盖大致垂直于骨头的前面部分的骨头的部分。切槽相对于骨头分界部分定向在固定位置，使得切槽以固定角度并且以固定深度从骨头分界部分引导切削工具。
文档编号A61F2/74GK101959474SQ200980108374
公开日2011年1月26日 申请日期2009年3月3日 优先权日2008年3月3日
发明者A·塞尔希, A·阿尼霍特里, D·梅尔, M·E·纳扎迪 申请人:史密夫和内修有限公司