关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道拨盘式定位器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道拨盘式定位器，根据术前测量的股骨生理标记点，与需要建立的股骨隧道位置的距离和角度实现股骨隧道的定位；该定位器包括前端带有挂钩的轴钩杆、用于固定轴钩杆的固定部、同轴心套装在轴钩杆上的外转拨盘组和内转拨盘组，其中内转拨盘组上设有指针，外转拨盘组上设有空心的钻头引导杆，指针、钻头引导杆均平行于轴钩杆设置，钻头引导杆与轴钩杆的轴间距等于所述的距离；用挂钩勾住生理标记点，轴向移动内转拨盘组将指针指引到股骨髁间窝顶线，转动外转拨盘组使内转拨盘组和外转拨盘组之间达到所述的角度。本发明满足了前交叉韧带重建手术中根据角度和距离定位的实际需要，提高了手术的成功率。
【专利说明】关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道拨盘式定位器
【技术领域】
[0001]本发明属于医疗器械【技术领域】，涉及一种关节镜下前交叉韧带重建股骨隧道定位装置。
【背景技术】
[0002]前交叉韧带损伤在膝关节运动损伤中比较常见，损伤后多产生关节不稳，韧带松弛，继发软骨损伤退变及创伤性关节炎等膝关节疾病。因此重建损伤的前交叉韧带，以恢复膝关节的稳定与功能，越来越受到临床医生的重视。随着医学技术的发展，关节镜下重建前交叉韧带已成为治疗ACL(即前交叉韧带)损伤的重要方法。但是前交叉韧带重建失败翻修的病例也屡见不鲜，其原因主要为ACL重建中骨隧道的定位不正确。这就要求临床医生更加重视患者前交叉韧带位置的个体化差异，更准确的定位骨隧道位置，从而最大可能实现解剖重建前交叉韧带。传统的定位方法主要凭借临床医生在关节镜下的经验进行隧道的定位，还有一些医生利用经胫骨隧道定位股骨隧道以及利用一些工具定位等。但其忽略了患者前交叉韧带位置的个体化差异，因此无法精确的定位隧道位置导致手术的失败。随着双源CT技术的出现，我们可以更清晰的在CT片上观察到前交叉韧带止点的印记，而且我们可以在利用股骨上一生理标记点，测量出此点到印记的距离和角度，从而在术前可以精确定位前交叉韧带股骨隧道位置，但是在关节镜手术中创建股骨隧道时，我们并没有一个工具或替代技术可以根据这个术前测量的数据完成隧道的建立，所以需要一个可以在关节镜微创手术及膝关节狭小空间中使用的定位装置。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道拨盘式定位器，根据术前测量数据在关节镜下精确定位股骨隧道位置，避免因定位不准确而导致手术的失败。
[0004]为了实现上述任务，本发明采用的技术方案是:
[0005]一种关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道拨盘式定位器，该定位器包括前端带有挂钩的轴钩杆、用于固定轴钩杆的固定部、同轴心套装在轴钩杆上的外转拨盘组和内转拨盘组，其中内转拨盘组上设有指针，外转拨盘组上设有空心的钻头引导杆，指针、钻头引导杆均平行于轴钩杆设置，用挂钩勾住生理标记点，，股骨生理标记点为股骨远端与股骨滑车相交点，该相交点位于膝关节股骨髁间窝顶线上；钻头引导杆与轴钩杆的轴间距等于股骨生理标记点与需要建立的股骨隧道位置之间的距离，沿轴向移动内转拨盘组将指针指引到股骨髁间窝顶线，转动外转拨盘组使内转拨盘组和外转拨盘组之间达到需要建立的股骨隧道位置、股骨生理标记点的连线和膝关节股骨髁间窝顶线间的角度。
[0006]进一步地，所述的外转拨盘组包括在圆周上设置有角度刻度的圆形后拨盘，后拨盘的轴心处开设有用于安装所述轴钩杆的通孔，后拨盘上平行于后拨盘的轴心线设置所述的钻头引导杆，钻头引导杆的前端通过连接杆连接有与通孔对应的固定圈，连接杆上平行于钻头引导杆的轴向加工有与所述的指针配合的通过槽。
[0007]进一步地，所述的内转拨盘组包括圆周上设有角度刻度的前拨盘，前拨盘的轴心处垂直于前拨盘固结有与所述通孔相配合的空心轴杆，轴杆穿透前拨盘；所述的指针固结在轴杆的外侧壁上，指针的长度方向与轴杆的轴心线平行，指针的长度大于轴杆的长度但小于钻头引导杆的长度；前拨盘上以前拨盘的中心为圆心开设有穿透前拨盘的弧形槽，弧形槽的宽度大于钻头引导杆的外径。
[0008]进一步地，所述的轴钩杆包括直杆，直杆的前端设置有挂钩，该挂钩为钝头挂钩；直杆的后端加工有外螺纹，轴钩杆的总长度大于外传拨盘组和内转拨盘组轴向长度之和。 [0009]进一步地，所述的固定部包括L形手柄，手柄上可拆卸地安装有有偏心固定块，偏心固定块上加工有用于安装轴钩杆的内螺纹孔。
[0010]进一步地，所述的挂钩的成型角度为90°~135°。
[0011 ] 进一步地，所述的钻头引导杆的外壁上沿其轴向刻有O度基线。
[0012]进一步地，所述的弧形槽的中心角的度数不小于180°。
[0013]进一步地，所述的钻头引导杆的轴心线与后拨盘轴心线之间的间隔为6~17mm。
[0014]优选地 ，后拨盘和前拨盘的半径、厚度均相同。
[0015]本发明与现有技术相比具有以下技术特点:
[0016]本发明形状尺寸适合关节镜手术切口及关节腔空间的需要，解决了其他工具无法进入手术切口及关节腔狭小空间，而且可以一次性的根据角度和距离的进行定位、建立隧道引导，避免了器具多次进入手术切口带来的软组织损伤，大大提升手术效率，满足了我们根据角度和距离定位的实际需要。本发明可以准确定位股骨隧道位置，避免了临床医生凭借主观估计距离和角度，使定位不精确，造成不满意的手术效果。本发明将以前手术过程中，量化了以前以经验、感觉选取标示点的方法，对于同类型手术的综合性研究，有较大的学术意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明整体结构示意图；
[0018]图2是内转拨盘组和外转拨盘组配合的结构示意图；
[0019]图3是外转拨盘组各部示意图；
[0020]图4是内转拨盘组各部示意图；
[0021]图5是轴钩杆各部示意图；
[0022]图6是偏心固定块和手柄示意图；
[0023]图7是轴钩杆前端放大图；
[0024]图8是CT中股骨位置模拟切割线位置图；
[0025]图9是股骨外髁的内侧壁骨性三维立体模型；
[0026]图10是适合单束ACL重建示意图；
[0027]图11是适合双束ACL重建示意图；
[0028]图12是O点位置图；
[0029]图中标号代表:10—手柄，20—偏心固定块，21—固定台，22 —内螺纹孔，23—紧固螺钉，30一后拨盘，31一钻头引导杆，32一固定圈，33一通过槽,34一连接杆,35一通孔,36一O度基线，40—前拨盘，41—指针，42—轴杆，43—弧形槽，50—直杆，51—挂钩，52—外螺纹；
【具体实施方式】
[0030]本发明在使用时需要在术前进行必要数据的采集。在术前对关节部位进行CT扫描时，可在CT片上观察到前交叉韧带止点的印记。通过一个股骨上生理标记点与该印记的相对位置关系，利用本定位器可精确定位该印记点。
[0031]在本定位器使用时，所需要用到的股骨生理标记点，是指股骨远端与股骨滑车相交点，如图10、图11和图12中的O点，该点位于膝关节股骨髁间窝顶线(Blumensaat线，简称BL线)上，即股骨远端后侧皮质的延长线与Blumensaat线相交点。如图10、图11中的BL线。在术前通过双源CT扫描技术获取的CT片上，测量出该生理标记点与需要建立的股骨隧道(前交叉韧带止点的印记)之间的距离，以及股骨隧道、股骨生理标记点的连线和Blumensaat线间的角度,在手术中通过本定位器以生理标记点和Blumensaat线作为参考基准，即可精确给出距离和角度，从而确定出股骨隧道建立位置。
[0032]本发明装置包括前端带有挂钩51的轴钩杆，如图5所示，轴钩杆包括直杆50，直杆50的前端为钝头的挂钩51，钝头挂钩51可避免对人体组织的划伤；直杆50的后端加工有外螺纹52，该外螺纹52可以将轴钩杆通过螺接的方式安装在固定部上，拆装方便。轴钩杆的总长度大于外传拨盘组和内转拨盘组轴向长度之和，即外转拨盘组和内转拨盘组贴近时，装置的最前端为挂钩51 ;轴钩杆上的挂钩51的成型角度为90°~135°，优选为120°，这是发明人参阅了大量的手术资料给出的最理想的角度，可以使本装置从容地进入测量区域，且不会造成对度数的影响。
[0033]轴钩杆的末端安装在固定部上，如图6，本例中固定部包括L型手柄10，手柄10上较短的一边的前端设置有偏心固定块20，偏心固定块20通过紧固螺钉23可拆卸地与手柄10连接，紧固螺钉23穿过偏心固定块20的轴心处。偏心固定块20为圆柱状，在其侧面上固结有圆柱形固定台21，固定台21中加工有与偏心固定块20轴向平行的内螺纹孔22，该内螺纹孔22与直杆50上的外螺纹52配合，安装轴钩杆。
[0034]轴钩杆上同轴心套装有外转拨盘组和内转拨盘组，如图2至图4所示:
[0035] 外转拨盘组包括一个圆形的后拨盘30，其整体外观为圆饼状，后拨盘30的圆周上设置有角度刻度，在其轴心处设置有通孔35，该通孔35用于安装轴钩杆。在装配好后，轴钩杆上的直杆50从该通孔35中通过。在后拨盘30上还设置有钻头引导杆31，钻头引导杆31的轴向与后拨盘30的轴心线平行；钻头引导杆31为一个空心的圆杆，其作用是在定位后，从钻头引导杆31中穿过长钻头，建立股骨隧道。钻头引导杆31的前端通过连接杆34安装有与通孔35对应的固定圈32，对应是指该固定圈32与钻头引导杆31同轴心线设置，且固定圈32的内径与钻头引导杆31内径相同；钻头引导杆31与后拨盘30轴心线之间的间隔为6~17mm,在实际使用时后转拨盘组设置多个,依据单位长度,如lmm、0.5mm,设置成为一个系列。6~17mm的间隔基本涵盖了亚洲人的需求尺寸，依据患者不同的情况选取不同尺寸的外转拨盘组。该间隔即为股骨生理标记点与需要建立的股骨隧道之间的距离。
[0036]内转拨盘组包括圆周上设置有角度刻度的前拨盘40，前拨盘40优选与后拨盘30外形尺寸相同；前拨盘40的轴心处垂直设置有穿过前拨盘40的空心轴杆42，该轴杆42与后拨盘30轴心处的通孔35配合，轴钩杆的直杆50从该轴杆42中穿过。在轴杆42的外侧壁上，设置有指针41，指针41、轴杆42和钻头引导杆31的长度关系为:轴杆42〈指针41〈钻头引导杆31。指针41的后半段与轴杆42的外侧壁固结，前半段伸出轴杆42前端，其长度方向与轴杆42的轴心线平行；指针41的前半段穿过连接杆上的通过槽33，使指针41的前端更加稳固，保证其轴向的行进严格在一条直线上。前拨盘40上以前拨盘40的中心为圆心开设有穿透前拨盘40的弧形槽43，弧形槽43的作用是通过钻头引导杆31，因此弧形槽43的宽度大于钻头引导杆31的外径；弧形槽43对应的圆心角的度数为不小于180°，则后拨盘30与前拨盘40由于弧形槽43和钻头引导杆31的限制，两者的相对转动角度范围为不小于180°。由于手术的测量角度基本在25°~80°之间，而后拨盘30上的角度刻度与前拨盘40上的角度刻度范围均在±90°的范围内，设定的范围完全覆盖手术所需要的角度，保证左右腿通用。后拨盘30与前拨盘40之间的相对角度即为及股骨隧道、股骨生理标记点的连线和Blumensaat线间的角度。
[0037]在本例中，轴钩杆的总长度为150mm，指针41的最大行进长度为25mm。当本装置装配好以后，外转拨盘组、内转拨盘组均可以绕轴钩杆转动，并且内转拨盘组可以沿着轴钩杆轴向运动。由于轴钩杆的长度固定，前拨盘40向轴钩杆的前端移动时，指针41可伸出轴钩杆的前端，而往后移动使前拨盘40和后拨盘30贴合时,指针41的位置位于轴钩杆上挂钩51的后方，确保通过关节镜操作通道时顺畅无阻碍。由于关节腔内空间极其狭小，活动空间极为有限，观察空间只能屈从于关节镜镜体方向观察。所以在设计时最大程度地优化进入体内的头端机构，以拨盘方式围绕轴钩杆旋转，满足角度测量与定位的需求。
[0038]本装置的定位原理是这样的:术前已经通过CT片确定了股骨生理标记点O的位置，该点位于BL线上，然后在CT片上可以准确找出需要建立股骨隧道的位置，以图10为例，如图10中的H点处。定位器所需要做的是根据已知的BL线和生理标记点，来定位H点。本定位器中，伸入患者体内的可以看做三部分:轴钩杆、钻头引导杆31和指针41，如图7所示；并且指针41可以绕轴钩杆转动。轴钩杆前端的挂钩51勾住生理标记点O,然后通过旋转、推伸前拨盘40，将指针41前端指引接触到BL线上，此时挂钩51前端与生理标记点接触处、指针41与BL线接触处，两者的连线与BL线重合，即可认为是BL线。那么此时以O为圆心，OH为半径做圆，H点即落在圆上。OH之间的距离，在本装置装配时已经设定，即钻头引导杆31的轴心线与后转拨盘轴心线之间的距离1，后转拨盘轴心处安装轴钩杆，因此也即钻头引导杆31与轴钩杆的轴心距。根据CT片上测量的距离，选择后转拨盘组时，选择的钻头引导杆31的轴心线与后转拨盘轴心线之间的距离I等于OH长度，那么当轴钩杆和指针41的位置已经固定时，转动前拨盘40，使前拨盘40与后拨盘30之间的角度达到OH与BL线之间测量出的夹角，则此时钻头引导杆31对应的位置正好为H点，即股骨隧道建立的位置。
[0039] 为了便于角度的观察和设置，在钻头引导杆31的外壁上沿其轴向刻有O度基线36，与前拨盘40、后拨盘30配合确定度数。数据的读取全部在体外进行，大拨盘设计，可以使操作和数值读取更加轻便、清晰、准确。在位置确定后，利用长钻头直接通过钻头引导口，将导丝打入确定位置，所见即所得，无需标示、无需更换器械。大大提高手术的准确程度、提高手术效率。本装置无工具拆卸设计，更便于手术过程的使用，全拆卸医用不锈钢设计，完全满足器械清洗、消毒、灭菌的需求。[0040]利用本发明进行交叉韧带重建手术时股骨隧道定位的方法如下:
[0041]1.制作ACL止点自然印记股骨端模型
[0042]将刻录的双源CT扫描原始数据导入CT三维重建的工作站(GE，Volume Share2软件)。通过工作站中的三维重建功能首先建立整个膝关节的骨性三维立体模型，对膝关节模型进行切割，去除胫骨，并由髁间窝顶点垂直去除股骨内髁(图8)，保留完整的股骨外髁三维立体骨性模型，调整角度，完全暴露股骨外髁的内侧壁。由于股骨外髁的内侧壁ACL附着点与周围不同，有明显的边界，通过调整灰度值，从而使ACL股骨止点的自然印记更加清晰，最后保留这张图片(图9)。所有原始数据严格按照此方法建立模型并保留图片以便进行测量。
[0043]2.ACL股骨止点圈画与距离、角度的测量:
[0044]将保留的照片导入图片编辑软件，在图像上根据ACL股骨止点的自然印记与周围骨组织灰度值的不同对ACL股骨止点轮廓进行圈画(如图10、图11中虚点圈画区域)，根据印迹的大小和形状以及患者的年龄、性别、对运动的要求程度等综合考虑分为适合单束ACL重建(图10)和双束ACL重建(图11)两组，并标记中心点(图10中H点;图11中A点和P点)，然后在图片上画出Blumensaat线。Blumensaat线的最末端即为O点(股骨远端与股骨滑车相交点，图10、图11、图12)，通过O点与H点、A点做直线，通过A点与P点做直线，图10中，Z I即为HO与Blumensaat线的夹角；图11中Z3即为AP与Blumensaat线的夹角；Z 2即为AO与Blumensaat线的夹角，分别测量出Z 1，Z 2，Z 3的度数。
[0045]图10中，H指印迹范围的中心点；BL指Blumensaat线；
[0046]图11中，A指AM束印迹范围的中心点，P指PL束印迹范围的中心点，BL指Blumensaat 线。
[0047]3、需要测量、定位时，选取与手术计划相符合轴线距离的外转拨盘组(即选择1=0H、0A或0P)，将器械正确安装。将前拨盘40、后拨盘30的角度标尺中心零刻度相对齐，并将两个拨盘贴合，使指针41缩藏于轴钩杆上挂钩51的后侧，确保头部以最小状态，通过关节镜操作通道顺利进入工作区域。将轴钩杆上的挂钩51挂在生理标记点O处，转动前拨盘40和后拨盘30，并推动前拨盘40，使指针41的前端点在BL线上。此时转动前拨盘40，通过读取O度基线36，与前拨盘40的角度刻度，使转动角度(Z 1,Z2,Z 3)与手术计划相符，此时钻头引导杆31指示的位置即为隧道创建位置。选取合适的长钻头，通过钻头引导杆31打入股骨,取下定位器,完成定位。
[0048]发明人抽样对69名志愿者进行了相关测量，基础信息如下:
[0049]男50名，女19名；年龄14~57岁，平均29岁。单束组37膝，平均O点至ACL股骨足迹中心的距离为1.24cm(0.95~1.68cm)，如图10所示，Z I范围32.6°~58.2°平均值为43.4° ;
[0050]如图11所示，双束组32膝，O点至AM束中心的距离平均为0.90cm ( (0.64~1.20cm), Z 2平均为44.5 ° (31.8 °~72.3 ° ) ;0点至PL束中心的距离平均为1.48cm(l.11 ~1.78cm)，Z 3 平均为 47.9° (39.1。~59.3° )。
[0051]参照以上数据，本发明的股骨隧道拨盘式定位器均可进行有效的测量，具有良好的通用性。
【权利要求】
1.一种关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道拨盘式定位器，其特征在于，该定位器包括前端带有挂钩(51)的轴钩杆、用于固定轴钩杆的固定部、同轴心套装在轴钩杆上的外转拨盘组和内转拨盘组；内转拨盘组上设有指针(41)，外转拨盘组上设有空心的钻头引导杆(31)，指针(41)、钻头引导杆(31)均平行于轴钩杆设置；用挂钩(51)勾住股骨生理标记点，股骨生理标记点为股骨远端与股骨滑车相交点，该相交点位于膝关节股骨髁间窝顶线上；钻头引导杆(31)与轴钩杆的轴间距等于股骨生理标记点与需要建立的股骨隧道位置之间的距离，沿轴向移动内转拨盘组将指针(41)指引到股骨髁间窝顶线，转动外转拨盘组使内转拨盘组和外转拨盘组之间达到需要建立的股骨隧道位置、股骨生理标记点的连线和膝关节股骨髁间窝顶线间的角度。
2.如权利要求1所述的关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道拨盘式定位器，其特征在于，所述的外转拨盘组包括在圆周上设置有角度刻度的圆形后拨盘(30)，后拨盘(30)的轴心处开设有用于安装所述轴钩杆的通孔(35)，后拨盘(30)上平行于后拨盘(30)的轴心线设置所述的钻头引导杆(31)，钻头引导杆(31)的前端通过连接杆(34)连接有与通孔(35)对应的固定圈(32)，连接杆(34)上平行于钻头引导杆(31)的轴向加工有与所述的指针(41)配合的通过槽(33)。
3.如权利要求2所述的关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道拨盘式定位器，其特征在于，所述的内转拨盘组包括圆周上设有角度刻度的圆形前拨盘(40)，前拨盘(40)的轴心处垂直于前拨盘(40)固结有与所述通孔(35)相配合的空心轴杆(42)，轴杆(42)穿透前拨盘(40);所述的指针(41)固结在轴杆(42)的外侧壁上，指针(41)的长度方向与轴杆(42)的轴心线平行，指针(41)的长度大于轴杆(42)的长度但小于钻头引导杆(31)的长度；前拨盘(40 )上以前拨盘(40 )的中心为圆心开设有穿透前拨盘(40 )的弧形槽(43 )，弧形槽(43 )的宽度大于钻头引导杆(31)的外径。
4.如权利要求1所述的关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道拨盘式定位器，其特征在于，所述的轴钩杆包括直杆(50)，直杆(50)的前端设置有所述的挂钩(51)，该挂钩(51)为钝头挂钩；直杆(50)的后端加工有外螺纹(52),轴钩杆的总长度大于外传拨盘组和内转拨盘组轴向长度之和。
5.如权利要求1或4所述的关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道拨盘式定位器，其特征在于，所述的固定部包括L形手柄(10)，手柄(10)上可拆卸地安装有有偏心固定块(20),偏心固定块(20)上加工有用于安装轴钩杆的内螺纹孔(22)。
6.如权利要求1或4所述的关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道拨盘式定位器，其特征在于，所述的挂钩(51)的成型角度为90°~135°。
7.如权利要求1所述的关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道拨盘式定位器，其特征在于，所述的钻头引导杆(31)的外壁上沿其轴向刻有O度基线(36)。
8.如权利要求3所述的关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道拨盘式定位器，其特征在于，所述的弧形槽(43)的中心角的度数不小于180°。
9.如权利要求2所述的关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道拨盘式定位器，其特征在于，所述的钻头引导杆(31)的轴心线与后拨盘(30)轴心线之间的间隔为6~17mm。
10.如权利要求3所述的关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道拨盘式定位器，其特征在于，后拨盘(30)和前拨盘(40)的半径、厚度均相同。
【文档编号】A61B19/00GK103932795SQ201410145192
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】张春礼, 韩先伟, 徐虎, 王迎春 申请人:中国人民解放军第四军医大学