用于雕刻关节表面的设备和方法

专利名称：用于雕刻关节表面的设备和方法
技术领域：
本发明涉及在切割和制备骨骼中(例如，在全部和局部的膝关 节造形术中)使用的植入物和器械。这种器械可用于其他全部和局 部的关节置换手术，其包括(但不限于)臀部、肩部、踝部、肘部、 手部关节、"宛部关节、脚部关节以及颞颚关节，环4妄关节(例如， 膝部和臀部)，还有脊柱的运动段。
背景技术：
关节(例如，踝部、膝部、督部或肩部)通常由彼此之间保持 一定关系的两个或多个相对刚性的骨质结构组成。在脊柱的情况中， 运动4史通常由两个4*体、 一个冲,间盘和两个4,间关节《且成。横^争骨 质结构的软组织结构共同支持骨质结构，并帮助限定一个骨质结构 相对于另一骨质结构的运动。例如，在膝部中，骨质结构是股骨、
胫骨和髌骨。冲黄^,膝关节的^:组织结构(例如，月几肉、韧带、腱、 半月板和被膜)提供力、支撑和稳定性，以便于膝部运动。横跨膝 关节的月几肉和腱结构 ，与身体的其它关节中以及脊柱中的月几肉和腱 结构一样， 一是供动力，4吏关节以可控的方式移动，同时稳定关节以 使其以有序的方式发挥作用。通过初级肌的收缩以使关节在期望方
向上移动同时结合对抗月几收缩以相对于关节的骨质结构在有利的方 向极限内导引产生的关节负载而使得关节动态地稳定。人们认为， 本体感受反馈提供初级肌收缩和对抗肌收缩之间的一些控制或平衡。在环接关节中，由关节软骨组成的平滑且有弹性的表面覆盖骨 质结构。在脊柱中，由环面和神经核组成的推间盘4黄5争相邻推体之 间的空间，然后两个推间关节提供环接。骨质结构的关节面与横跨 关节的寿欠组织结构一起工作，以形成限定结构之间的运动范围的枳j 构。在典型的运动范围内，骨质结构相对于^皮此以预定方式运动。 当环接至软组织约束的极限时，该运动限定骨质结构之间的总运动 范围。在膝部中，4黄3争关节的库欠组织结构有助于<吏膝部稳定，/人而 不在胫股室的关节平面中过度移动。这种胫股稳定性4吏得股骨和胫 骨以有序的方式相互滑动和》走转。髌骨相对于胫股室中的股骨的运
动与胫股运动有关，因为髌骨通过髌韧带被连接在距胫骨固定距离处。
目前，制备关节以容纳替^关节面或运动,殳的一直入物的方法涉 及專交大的手术创面。在传统的全膝关节造形术中，手术创面、韧带 松解和前交叉韧带的损失必须足以允许导引物(位于股骨、胫骨或 髌骨上，位于上述骨骼中或附接至上述骨骼)连同冲模一起被引入， 以引导锯子、磨锥和其它铣削装置，以及其它用于切割或去除软骨 和骨骼的器械的使用，以对替代关节面或运动段的植入物提供支撑 面。在传统的单室膝关节造形术中，手术创面可能较小，使得能够 接触膝部的中间或接触膝部的侧面胫股室。通常保留前交叉韧带。 对于传统的膝关节置换，股骨的远端可一皮雕刻成具有通常平行于股 骨长度的平的前表面和后表面，通常垂直于前表面和后表面的平的 端面，以及与上述表面连接的有角度的平面，所有这些表面都是为 了容纳修复术装置。通常地，这些表面分别指的是前切口、后切口、 远切口和斜切口。类似地，在传统的单室膝关节造形术中，可被雕
刻成具有通常平行于股骨长度的平的后表面，通常垂直于后表面的 平的端面，以及与上述表面连接的有角度的平面，所有这些表面都 是为了容纳修复术装置。在目前的膝关节造形术中，通过术前计划和X光才莫才反来获得合
适的膝部对准。从全范围的膝部获得前后(A/P ) x光图和侧面x光 图。在A/P x光图上标记胫骨和股骨的才几械轴线。这些线之间的角 度是待校正的弓形腿/外翻足畸形的角度。在A/P图中，相对于股骨 机械轴线的远端股骨切除的角度和深度，以及由此股骨植入物的角 度和定位在股骨骨节中的深度，每次都由用于给定移植系统的手术 技术预先确定。类似地，相对于胫骨机械轴线的胫骨切除的角度， 以及由此胫骨植入物的角度，每次都由用于给定移植系统的手术技 术预先确定。股骨切除导引物在股骨上对准，以将远端股骨切除相 对于股骨才几械轴线定位，并且，胫骨切除导引物在胫骨上对准，以 将近端胫骨切除相对于胫骨枳4成轴线定位。如果4青确地形成切口 ， 那么，股骨机械轴线和胫骨机械轴线将在A/P图中对准。 一旦股骨 和胫骨一皮切除，那么可释》文中间和侧部副韧带，以平4軒膝部。通常 通过全范围的膝部实现软组织平衡。全范围的股骨和胫骨之间的空 间用来引导韧带释放，以获得适当的延长隙。
典型地，通过远端股骨切除与胫骨平台切除的平4于定向，以及 通过足以容纳用于局部或全部膝关节造形术的股骨和胫骨才直入物的 间隙可显示出适当的延长隙。此方法才是出了全范围的膝部对准和平 衡。90°弯曲状态下的膝部对准和组织平衡通常留给外科医生判断， 并且，过去并未^是出运动范围内的膝部对准和组织平4軒。在将膝部 以90。对准时，外科医生将股骨部件围绕股骨枳4成轴线;旋转至^^人 为是对横跨膝部的韧带提供适当张力的位置。
目前用于关节置换手术的植入物和器械具有许多局限。这些涉 及手术的侵害以及通过手术过程实现适当的对准、软组织平衡、和 关节的运动学。这些困难在所有关节置换手术中都会出现。虽然推 间盘不是环接关节，但是，在恢复退化的推间盘的动力学功能方面 的探讨会导致出现包括金属和/或塑料的关节表面的脊柱关节造形术。聚合物(包括水凝胶和尿烷)也用来恢复推间盘功能。这种脊
柱植入物优选地通过危害最小的外科手术方法;改置，并恢复运动和 运动性，因此要求植入物部件彼此之间的精确对准和定向。另外， 脊柱运动革殳的运动学由推间盘上的组合运动限定，其是环面、神经 核、前韧带、后韧带、推间关节环接和横跨运动段的肌肉的功能。 脊柱运动段是相邻推体之间的运动。
植入模块化膝部植入物(其中，股骨或胫骨由多个部件重新形 成表面)的困难已实现了部件之间的校准关系。为了易于描述，包 括诸如股骨部件的部件的多个部件将^L称作子部件。例如，才莫块化 股骨部件可包括用于滑车、侧股骨骨节和中间骨节的子部件，并且，
提到"股骨部件"时包括多片股骨部件情况中的子部件。
在重新形成远端股骨或近端胫骨的表面的多个子部件的情况 中，并未过多l是出子部件4皮此之间的定向和对准。这可能是考虑到 单独^f吏用或组合^f吏用的独立式室移才直的外-牛手术应用中的高失败 率。这种室移植包括中间胫股室、侧部胫股室、髌股室及其组合。 部件排列不齐可能是由于在一些临床研究中证明了的单室植入物相 对于全膝植入物的更高的失败率。当考虑双室和三室设计时，子部
加速磨损是非常重要的。
目前可获得的外科手术器械在用来移植多部件植入物(其中， 制备远端股骨、近端胫骨和后髌骨，以使子部件对子部件，部件对 部件能精确地定向和对准)时不能做到没有问题。虽然目前的股骨 对准导引物帮助股骨切除相对于股骨的定向，并且，目前的胫骨对
准导引物帮助胫骨切除相对于胫骨的定向，但是，其仅提供了有限 的与校准子部件对子部件的对准或定向有关的定位或导引。这种对 准导引物亦不提供与软组织平衡有关的导引(即，用于恢复软组织 平衡的韧带张力)。此外，其提供了有限的与股骨部件的校准弯曲/骨部4牛的轴向i走寿争，亦不校 正胫骨部件的后倾斜度。对于髌股关节，需要适当的胫股对准，以 重新建立适当的髌骨4九迹，其由四头月几才几构的侧向^立力、股骨髌骨 槽的关节表面和保持胫股关节线而限定。为了使膝盖运动性最优， 股骨部件弯曲/延伸和外部旋转定向，胫骨部件后倾斜度和横跨关节 的韧带协调工作，保持膝盖的运动范围内的软组织平衡。
对于需要关节表面置换的患者(包括其关节并未损伤到或患病 到需要进行全部关节移植的患者)，对于膝盖来说可获得的移植系统 具有整体的三室股骨部件、整体的胫骨部件、整体的髌骨部件以及 需要较大手术创面以执行处理的器械。
希望提供可用来实现手术接触环接关节表面、能够适当地制备 骨质结构、能够提供用于环接支承表面的人造材料(例如，金属、 塑料、陶瓷或其它适当材料)，以及能够封闭手术位置的外科手术方 法和设备，所有这些都不会对相关的肌肉、韧带或腱造成实质性的 损伤或外伤，并不会使关节过度牵引。为了实现此目标，需要植入 物和器械来提供这样一种系统和方法，其使得能够用侵入较小或侵 入最小的设备和处理来适当地雕刻关节的关节表面，并可用适合于 穿过小切口、组装在关节腔的范围内、并与制备的骨骼支撑表面相 一致的才直入物替代关节表面。

发明内容
本发明涉及在较小和最小侵入的全膝置换手术中使用的植入物 和器械。更具体地，本发明涉及用于切割和制备骨骼的器械。这种 骨骼切割器械可应用于全部和局部的膝关节造形术中。另外，这种 器械可应用于其它全部和局部的关节置换手术，其包括(但不限于) 督部、肩部、踝部、肘部、手部关节、腕部关节、脚部关节和颞颚 关节。这种器械还可用于脊柱的运动段，其包括(但不限于)推间盘和推间关节。为了本文档的目的，术语关节将用来表示环接关节， 例如，膝部和,殳部，以及脊柱的运动段。
本发明提供了一种用于局部或全部的关节置换以恢复关节运动 性的系统和方法。所公开的器械和植入物实现了精确的骨骼和软组 织制备，解剖学对准的恢复、软组织平衡、运动性、部件对部件的 定向和对准、 面的才直入物固定，
适当对准和定位，以导引用于特定患者的解剖对准和部件定向的骨 骼切除。中间和侧部胫骨关节表面以及髌骨关节表面通常通过平面 切除来制备。中间和侧部股骨骨节以及滑车^皮运动地制备。这种器
械:故称为组织导引手术(TGS )并在美国专利No. 6,723,102中描述， 其整体结合于此以供参考。
股骨、胫骨和髌骨植入物的适当对准需要膝关节在整个运动范 围内的适当解剖对准。通过使用横跨膝部的软组织结构来导引骨骼 切除，TGS器械在整个运动范围内建立了适当的软组织平衡。TGS 月条部手术包括H旦不限于)中间或侧部胫股室的单室关节造形术； 髌^L室与中间或侧部胫ML室中4壬一或两者的双室关节造形术；或者 髌股关节与两个胫股室的三室关节造形术。在这种手术中，膝关节 通常通过小的中间髌骨切口而暴露在外面。前后十字韧带保持完整。 申请人:相信，该器一成系统在前十字韧带部分或完全损伤的情况下也 将能起作用。在文中所述的本发明中间和侧部胫股室的双室关节造 形术的一个实施方式中，用平面切除去除中间和侧部胫骨关节表面。 将骨骼雕刻器械;改置在中间和侧部胫股室中的切除表面上。当膝部 弯曲和延伸时，每个雕刻器械被延伸以对其相应骨节施加载荷，从 而刻出浅槽。然后，将主骨骼雕刻器械;故置在中间和侧部胫股室中 的切除表面上。每个主雕刻器才戒:故构造为延伸以独立于一个或多个雕刻元件而转移相应胫股室，然后，所述雕刻元件相对于切除的胫 骨平台进入相应股骨骨节一定深度，膝部弯曲并延伸，以在股骨骨 节中运动地制备导引面。然后，将副骨骼雕刻器械放置在中间和侧 部胫股室中的切除表面上。每个副雕刻器械被构造为带有可滑动地 被各个股骨骨节中的所制备的导引面容纳的导引元件。每个副雕刻 器械被构造为延伸以通过由导引元件施加在胫骨平台与股骨导引面 之间的转移力来转移相应的胫股室。在一个实施方式中，副雕刻器 械被构造为在距导51元件支承面固定距离处带有 一个或多个雕刻元 件，从而，当膝部弯曲并延伸时，这种雕刻元件在距导引面预定距 离处的相应股骨骨节上制备表面，所述导引面是之前通过主雕刻器 械在股骨骨节中制备出的。在另一实施方式中，副雕刻器械被构造 为在距导引元件支承面的可变距离处带有一个或多个雕刻元件，所 述雕刻元件被构造为相对于导引元件支承面进入相应骨节中预定深 度。在开始膝部弯曲和延伸以制备股骨骨节之前，进4亍切割元件的 这种前进。替代地，当膝部弯曲和延伸以制备股骨骨节时进4亍切割 元件的这种前进。
替代地，膝部能够定位为特定的弯曲角度。在每个膝部弯曲角 度下，每个主雕刻器械^皮构造为延伸以独立于一个或多个雕刻元件 而转移相应胫股关节。然后，所述雕刻元件相对于切除的胫骨平台 进入相应股骨骨节一定深度，以在股骨骨节中运动地制备导引面。 然后，膝部旋转至下一弯曲角度并重复该过程。然后，将副骨骼雕 刻器械放置在中间和侧部胫股室中的切除表面上。每个副雕刻器械 被构造为带有可滑动地被各个股骨骨节中的所制备的导引面容纳的 导51元件。每个副雕刻器械^皮构造为延伸以通过由导引元件施加在 胫骨平台与股骨导引面之间的转移力来转移相应的胫股室。副雕刻 器械被构造为在距导引元件支承面可变距离处带有一个或多个雕刻 元件，所述雕刻元件被构造为相对于导卩I元件支承面进入相应骨节 中预定深度，以运动地制备植入物支撑面。雕刻停止，膝部旋转至下一弯曲角度并重复该过程。可选地，雕刻器械可^皮构造为用于制 备弯曲的、半球形的或有轮廓的表面，可能需要这种表面来使得与
相配的整体股骨4直入物上的或纟皮构造为带有多个子部件的M:骨才直入 物上的各种支撑面相匹配。
当用主雕刻器械雕刻股骨骨节时，周期性地4企查全范围的弓形 腿/外翻足对准。对于弓形腿或外翻足校正，主雕刻器械的内室转移 可分别偏压至中间或侧部胫月殳室。^齐^i也，主雕刻器械-文置在中间 和侧部胫股室两者中，并且，同时制备相应的股骨骨节，直到在一 个骨节上达到适当的导引面深度为止。此室中的主雕刻器械被垫片 替代，并且，继续在另一股骨骨节中制备导引面，直到获得膝部的 解剖对准。当股骨机械轴线与胫骨机械轴线对准时，膝部适当地对 准。然后，将副雕刻器械放置在每个胫股室中，以如上所述地在股 骨骨节中制备植入物支撑面。因此，在整个膝部运动范围内可获得 适当的膝部对准和專欠组织平#f 。
在替代技术中，每个胫股室均独立制备。膝关节如上所述地露 出。首先制备其中一个胫股室，其典型地是患病更严重的胫股室。 如上所述地切除相应的胫骨关节表面。如上所述，骨骼雕刻器械、 主雕刻器械和副雕刻器械用来制备其中 一个胫股室。将适当尺寸的 股骨和胫骨样本放置在所制备的骨骼表面上，并如上所述地制备另 一胫股室。在单室膝关节造形术的情况中，如上所述，将患病的胫 股室制备为待制备的第一胫股室。在髌股关节造形术的情况中，在 平面切除中切除髌骨，主雕刻器械^皮构造为延伸以独立于一个或多 个雕刻元件而转移髌股关节，然后，这种雕刻元件沿着由髌股关节 导引的路径在滑车槽的关节表面下方进入股骨滑车槽预定深度。在 将主雕刻器械放置在切除的髌骨上之后且在开始弯曲和延伸膝部之 前，进行这种雕刻元件的前进。替代地，在膝部弯曲并延伸以在股 骨滑车槽中产生导引面时进行雕刻元件的这种前进。将副骨骼雕刻器械力文置在切除的髌骨上。副雕刻器才成一皮构造为带有可滑动地^皮滑 车中的所制备的导引面容纳的导引元件。副雕刻器械被构造为延伸 以通过由导引元件施加在髌骨与滑车导引面之间的转移力转移髌股 关节。在一个实施方式中，副雕刻器械被构造为在距导引元件支承 面固定距离处带有一个或多个雕刻元件，从而，当膝部弯曲并延伸 时，这种雕刻元件在距导引面预定距离处在滑车上制备表面，所述 导引面是之前通过主雕刻器械在滑车中制备出的。在另 一 实施方式 中，副雕刻器械被构造为在距导可1元件支承面可变距离处带有一个
或多个雕刻元件，这种雕刻元件;波构造为相对于导引元件支承面进 入滑车中预定深度。在开始膝部弯曲和延伸以制备滑车之前，进行 切割元件的这种前进。替代地，在膝部弯曲和延伸以制备滑车时进 行切割元件的这种前进。对于髌骨和股骨滑车组合来说，髌股关节 和髌股室是可互换的术语。
对于涉及股骨骨节的双室和三室膝关节造形术，不管是那种情 况，都如上所述地制备一个或两个胫股室，并且，》文置试-验用股骨 骨节和胫骨部件，以建立膝部运动性。然后，如上所述地制备髌月殳 室。替代地，如上所述地制备髌股关节，并且，；改置试-验用髌骨和 滑车部件，以建立膝部运动性。然后，不管是哪种情况，如上所述 地制备一个或两个胫股室。可选地，在三室膝关节造形术的情况中， 可通过首先切除中间和侧部胫骨平台和髌骨来同时制备股骨滑车和 两个股骨骨节。然后，如上所述的，对髌股关节和胫股室应用雕刻 器械、主雕刻器械和副雕刻器械。可选地，制备髌股关节、中间胫 股室和侧部胫股室的顺序可以任何顺序或任何组合变化。替代地， 可用放置在远端股骨或滑车中间的切割导引物切除股骨滑车。手术 锯(摆动式或往复式)放置在切割导引物上或穿过切割导引物，以 切除股骨滑车。来去除胫骨和 髌骨的关节表面。将骨骼雕刻器械放置在中间和侧部胫骨切除和髌 骨切除上。如上所述，从股骨骨节和滑车切除骨骼。监测每个骨节 和滑车上的切除深度。当在一个室中达到适当深度时，用垫片替代
该雕刻器械，并继续雕刻剩余的表面。 一旦将垫片^:置在其中一个 胫股室中，继续进行另一股骨骨节的切割，直到获得期望的膝部对 准为止。如果在完成滑车切除之前完成了两个股骨骨节的切除，那 么，剩下的胫股室中的雕刻器械被垫片替代，继续对滑车雕刻至适
当深度。
用TGS器械获得的股骨、胫骨和髌骨切除^皮适当地定位和定
向，以用于整个膝部运动范围内的解剖膝部7于准、4欠组织平^f和运 动性功能。用这些骨骼支撑面来分别定位和定向股骨、胫骨和髌骨 部件，将保持解剖膝部对准、软组织平衡和运动性功能。通常地， 胫骨和髌骨切除是平面的， -使具有平面支撑面的相应一直入物部件的
放置平直地向前。股骨切除不是平面的，对于给定的患者，侧部骨 节、中间骨节和滑车切除相对于彼此的相对位置是功能膝部运动性。 因此，股骨才直入物应适应此可变性。
在替代实施方式中，手术导航与TGS器械一同使用，以运动地 制备股骨、胫骨和髌骨，以支撑膝部才直入物部件。可用于本方法的 手术导航技术包括(但不限于)图像导航系统和无图导航系统以及 基于霍尔效应的导航系统。如上所述地露出膝关节。导航跟踪仪附 接至股骨、胫骨和髌骨。如果跟踪仪不能附接至髌骨，那么，用跟 踪触针周期性地或在手术过程中的离散点处进行髌骨的跟踪。对于 使用的导航系统，测量每个原始记录中的膝部的预操作对准和运动 性。如上所述地制备胫骨平台和髌骨。替代地，导4元系统用来定位 胫骨切除导引物以切除中间和侧部胫骨关节表面。导航系统可用来 对准髌骨切除导引物以切除髌骨。前后十字韧带保持完整。当在整个运动范围内导4元系统监4见并显示副雕刻器械在髌股关节和每个胫 股室中的股骨切除深度并同时监测膝部对准和运动性时，可如上所 述地应用主和副骨骼雕刻器械。导航系统指示出何时在给定的股骨 关节表面上获得适当的切除深度，并向外科医生发出用试验用植入 物代替雕刻器械的信号。继续切除股骨，直到导航系统指示出获得 期望膝部对准为止。手术导航系统监测滑车切除深度，并当获得期 望深度时告知外科医生。如果在完成股骨骨节切除之前获得适当的 滑车切除深度，那么，可将试-验用才直入物放置在髌股室中，并继续
切除股骨骨节。本技术描述了用手术导航与TGS器械一块来同时制 备膝部的三个室。另外，可用手术导航与TGS器械一块来顺序地制 备膝部室以及制备之前所述的组合。
TGS器械中的雕刻器械可装备有传感器，以测量内室转移力和 /或转移距离。这种器才成^f吏得能够在整个运动范围内在主雕刻的过程 中监测软组织平纟耔。力传感器和/或位移传感器可作为软组织平衡、 转移力和/或转移位移的互补测量而附接至横跨膝部的韧带。装备有
传感器的雕刻器械还^f吏得能够在整个运动范围内在主雕刻和/或副 雕刻的过程中监测切除深度。测力传感器放置在主和/或副雕刻器械 中，以测量转移力。替代地，如果使用液压压力来延伸主或副雕刻 器械，那么，通过将液压致动器或气泡或气球的才黄截面面积施加的 压力放大而使用压力传感器来测量转移力。位移传感器放置在主或 副雕刻器械中，以测量转移距离。替代地，如果4吏用液压压力来延 伸雕刻器械，那么，通过对转移装置的校准位移和体积变化之间的 关系来改变输送至液压致动器或气泡或气球的流体体积。转移负载 和转移位移的读出结果可由数字读出器、条形图或其它图形显示提
供。读出结果也可显示在手术导航系统显示器中。这种装备有传感 器的雕刻器械可与上述每个过程和实施方式结合使用。可由注射泵 才是供液压致动器或气泡上的压力，或由预加载柔性气泡4是供液压致 动器或气泡上的压力，所述柔性气泡^皮设计为在启动用来转移关节的致动器或气泡所需要的体积的可用变化上保持流体中的相对恒定 的压力。替代地，可通过螺紋机构、斜坡、剪刀机构或其它机械装 置来提供转移力。
在一个更复杂的实施方式中，TGS器械集成有手术导航、内室 转移和位移传感器和可编程控制器，以^是供股骨切除的同时闭环控 制。当外科医生弯曲并延伸膝部时，本申请具体的机器人系统用主 雕刻器械雕刻股骨骨节和滑车。如上所述地接触膝关节。如上所述 i也应用手术导4元系统和导航^艮i 宗^义，测量并存档子贞才喿作乂于准和膝部 运动性。如上所述地切除胫骨和髌骨。带有整体转移力和转移位移 传感器的液压延伸的主雕刻器才戒;改置在膝部的三个室中。如上所述 地应用主雕刻器4戒，以制备相应股骨关节表面。每个室中的内室转 移力可由独立的闭环控制器控制，其中转移力用作反馈。替代地， 转移位移用于一个或多个雕刻器械的闭环反馈。机器人TGS器械系 统对中间和侧部胫股室以及对髌股室施加初步内室转移力，并向外 科医生指示出系统已准备开始股骨切除。外科医生反复地弯曲并延 伸膝部，同时机器人TGS器4成系统监测整个运动范围内的主雕刻器 械切除深度、膝部对准和膝部运动性。才几器人TGS器械系统监测每 个室中的这种切除深度，以估计特定室中主雕刻的完成度，在该点 处，系统、提示外科医生用试-验用才直入物代^齐雕刻器才成。然后，当外 科医生继续弯曲并延伸膝部时系统监测膝部对准，直到导航系统指 示出获得期望膝部对准为止。当达到预定滑车切除深度(可能出现 在骨节切除完成之前或之后)时，系统^提示用垫片^^代髌股主雕刻 器械。
虽然这里详细描述了对膝部应用TGS器械系统，但是，很明显， TGS器才成系统可以类4以方式应用于其它全关节造形术和脊4主关节造 形术。TGS器械与导航的组合以及与闭环控制和机器人的組合可应 用于其它关节和脊柱关节造形术应用中。本发明包括用于雕刻通常以预定方式与第二骨駱关节的第一骨
骼的关节表面的方法。 一种方法包括将一个或多个主骨骼雕刻器 械或工具固定至第二骨骼，独立于骨骼雕刻元件而在两个骨骼之间 施加转移力，通过使一个或多个骨骼雕刻元件进入第一骨骼并且使 骨骼相对于彼此环接而在第 一骨骼内雕刻导引面，将一个或多个副 骨骼雕刻器械固定至第二骨骼，将副骨駱雕刻器械的导引元件滑动 地容纳在第一骨骼的导引面中，在副骨骼雕刻器械与第二骨骼之间 施加转移力，使一个或多个骨骼雕刻元件相对于导引元件前进预定 深度，以及通过使骨骼相对于彼此环接而在第二骨駱内雕刻植入物 支撑面。可选地，通过将第二骨骼定位在相对于第一骨骼的特定方 向上而雕刻第一骨骼的关节表面，将一个或多个主骨骼雕刻器械固 定至第二骨骼，独立于骨骼雕刻元件而在第一与第二骨骼之间施加 转移力，通过使一个或多个骨骼雕刻元件进入第一骨骼并且使骨骼 相对于彼此环接而在第一骨骼内雕刻导引面，将一个或多个副骨骼 雕刻器械固定至第二骨骼，将副骨骼雕刻器械的导引元件滑动地容 纳在第 一骨骼的导引面中，在副骨骼雕刻器械与第二骨骼之间施加 转移力，使一个或多个骨骼雕刻元件相对于导引元件前进预定深度 而在第一骨骼中制备植入物支撑面。将第二骨骼相对于第一骨骼定 向于另一位置，并重复此过程以在第 一 骨骼中提供另 一植入物支撑 面。
另一种方法包括将一个或多个骨骼雕刻工具固定至第二骨骼， 通过使骨骼相对于彼此环接而雕刻第一骨骼的关节表面，并在骨骼 雕刻工具与第二骨骼之间施加转移力。可选地，通过将一个骨骼相
对于另一个骨骼定位并在骨骼雕刻工具与第二骨骼之间施加转移力 而雕刻第一骨骼的关节表面。施加转移力，以张紧横跨膝部的软组 织结构，并迫使骨駱雕刻工具进入第一骨骼中，其中，力的施加至 少部分地在负载控制下操作。 一种替代方法包括，将一个或多个骨 骼雕刻工具固定至第二骨骼，通过将一个骨骼相对于另一个骨骼环接或定位并在胫骨与股骨之间施加第 一转移力以张紧横跨膝部的软 组织结构而雕刻第 一骨駱的关节表面。由于所施加的第 一转移力， 而在骨骼雕刻工具与第二骨駱之间独立于第一转移力而施加第二转 移力，以迫〗吏骨骼雕刻工具进入第一骨骼。第一转移力至少部分地 在负载控制下操作。当从股骨去除材料时，第二转移力至少部分地 在负载控制下操作，继续进行所述材料去除，直到骨骼雕刻工具相 对于第二骨骼进入到期望方向和位置为止。
在一些方法中，施加转移力包括，在压力下施加流体，其中负 载控制包括控制流体压力。在各个实施方式中，控制流体压力可包 括控制气态流体压力或液态流体压力。本方法可包4舌测量两个骨骼 之间的负载，并至少部分地根据所测负载而控制转移力。在一些方 法中，在负载控制下控制力的施加，其后是达到位移极限之后的位 移控制。位移控制可包括4几械地限制位移的范围。
在一些所述方法中，负载控制至少部分地由自动控制器执行，
其至少部分地#4居负载而自动控制转移力。负载控制可至少部分地 在人工控制下4丸行，其中，人至少部分地响应于负载读出4直而控制 转移力。
一些实施方式使用桶式刀具。 一个设备包括内部有空间并且没 有外部区域的框架，以及多个旋转地设置在框架内的切割缸体。乂人 框架外部可外部地接近驱动件，并且操作地接合驱动件以S走转切割 缸体。在一些实施方式中，壳体具有用于插入哺乳动物体内的后区 域、与后区域相对的前区域、均在后区域与前区域之间延伸的右侧 和左侧，其中，驱动件是通过右侧和/或左侧伸出壳体外部的轴。
在一些桶式刀具实施方式中，驱动件通过齿專仑l喿作地4妄合至切 割缸体。在其它实施方式中，驱动件通过柔性驱动环操作;也接合至
切割缸体。在又一些实施方式中，驱动件通过连4妄臂操作:t也接合至切割缸体。 一些实施方式还包4舌与壳体内部流体连通的流体入口和 出口，以提供冲洗和组织碎片去除。实施方式还可包括多个内嵌伸 缩式平台，该平台具有内部、延伸结构和收缩结构，其中，通过对 平台内部直4妄或间4妄应用流体压力可将平台从收缩结构推动成延伸
刀具装置，可接合这两个桶式刀具装置以在第一与第二装置之间传 递所施力。的扭矩。在一些实施方式中，可对两个桶式刀具独立地供电。
本发明还提供带式刀具实施方式。 一个设备包括框架，其具有 用于插入哺乳动物体内的后区域、与后区域相对的前区域、旋转地 4妻合至框架后区域的后辊子、》走转地接合至框架前区域的前辊子，
以及环绕后4昆子和前4昆子的切割带。该i殳备可进一步包括々喿作;l也4妄 合至前辊子以:旋转地驱动前辊子和切割带的驱动件。
在一些带式刀具中，切割带包括多个从中穿过的孔，在此处， 孔可以可选地具有凸起的后边缘。 一些实施方式还包括4妄合至框架 以保护组织免于接触切割带后区域的后组织保护器。带式刀具可具 有接合至框架前部的前框架件。可从框架外部而外部地接近驱动件， 在各种实施方式中，马区动4牛均沿着前后轴线i殳置，或垂直于前后4由 线设置。
一些带式刀具设备进一步包括l喿作地接合至框架以防止组织4妾 触切割带底部的壳体底座。在一些实施方式中，张紧臂可才喿作地4妄 合至前辊子和后辊子，以调节带张力。
在一些实施方式中，切割带具有纵向轴线、基本平面的表面， 以及设置在带外表面上的多个外切割脊。带可具有i殳置在带内表面 上的多个内脊。在一些实施方式中，脊^皮定向为基本垂直于带全从向 轴线，而在其它实施方式中，脊^皮定向为相对于纵向轴线成大约20。至70°角。带可具有位于带外表面上的第一组基本平行的切割脊和 位于带外表面上的第二组基本平行的切割脊，其中，第一和第二组 脊部彼此交叉，以形成钻石形图案。在一些带中，第一组基本平行 的脊设置在带外表面上，第二组基本平行的脊设置在带外表面上， 其中第一和第二组脊部相对于;f皮此至少成20。角地r没置。切割带可 被张紧并支撑于辊子上。后组织保护器存在于 一 些实施方式装置中。 一些切割带具有形成摩擦器的孔后边缘。 一种切割带具有这样的切 割图案，所述图案具有部分損-跨带的交替的、相对的、倾斜的脊部。 切割齿可在带运动方向上向前^皮导引(即，带3走转，从而上表面通 常在向前方向上移动)，以在"t刀割时沿向前方向4,动"殳骨。
本发明还提供了各种往复式刀具实施方式。 一个所述实施方式 包括框架，其具有用于插入哺乳动物体内的后区域、与后区域相对 的前区域，以及具有切割表面的基本平面的上切割元件。该设备还 包括驱动件，其才喿作地4妻合至刀具元件，以驱动切割元件基本在平 面内移动，其中，乂人4匡架外部可4妄触驱动件。在一些实施方式中， 通过偏移凸轮或偏心凸4仑可梯:作地4妄合驱动件。在各种实施方式中， 一些驱动件沿着前后轴线-没置，而另一些驱动件垂直于前后轴线i殳 置。 一些实施方式包括至少两个上切割元件，每个元件被构造为基 本在相同的平面中才喿作。
在一些往复式刀具中，上切割元件主要仅当在一个方向上移动 而时切割，而在相y于方向上移动时不切割。在其它^主复式刀具中， 上切割元件当在一个方向上移动时切割，而在相对方向上移动时也 切割。 一些实施方式具有相邻的子部件或子切割元4牛，其4皮此之间 具有180。的相位差。 一些实施方式具有两个或多个子切割元件；一 些实施方式具有四个至六个子切割元4牛。
本发明还提供了用于切入哺乳动物骨骼的可延伸设备，其中， 该设备可包括框架，其具有用于插入哺乳动物体内的后区域、与后区域相对的前区域，以及具有切割表面的至少一个上切割元件。该 设备还包括操作地接合至底部的可延伸本体，可延伸本体具有第一 结构和第二结构，其中，该设备在第二结构中具有比在第一结构中 更大的高度。
在一些实施方式中，可延伸本体直4妻4姿合至壳体，而在其它实 施方式中，可延伸本体至少部分地容纳在壳体内。 一些可延伸本体 包括波纟丈管。波紋管可包括向内和/或向外的褶皱。可延伸本体可包 括容纳在可膨胀壳体内的气5求或气泡，所述壳体具有刚性顶部和底
部以及具有向内和/或向外的褶皱的侧;f反。气泡可由聚对苯二曱酸乙 二醇酯(PET)、尼龙、聚乙烯(PE)、尿烷或其它材料形成。可延 伸本体可包括容纳在壳体内的至少一个腿部。可延伸本体可包括可
膨月长气嚢，其可嵌在另一结构内。 一些实施方式包括至少两个嵌套 结构， 一个结构至少部分地嵌在另一个结构内。嵌套结构可包括嵌 套的可伸缩的结构。具有可延伸本体的切割元件可包括从以下组中 选才奪出的切割组件切割缸体、切割带和往复式切割平面。
本发明还提供了剃刀盒设备。该设备可包括框架，其具有用于 插入哺乳动物体内的后区域、与后区i或相对的前区域，以及可移动 盒。可移动盒可具有支承多个切割元件的上表面，盒滑动地接合 至才匡架以允许切割元件相对于冲匡架移动；以及驱动件，所述驱动件 才喿作地4妻合至盒以往复地驱动盒，其中可从框架外部接触驱动件。 在一些实施方式中，驱动件旋转地接合至偏心凸轮，其中偏心凸轮 往复地驱动可移动盒。该i殳备可具有用于保护组织的受^f呆护非切割 后端区i或。
本发明还提供了 一种用于同时切入哺乳动物骨骼的两个或多个 不同区域的设备。该设备可包括第一框架和第二框架，第一框架具 有用于插入哺乳动物体内的后区域和与后区域相对的前区域，第二 框架具有用于插入哺乳动物体内的后区域和与后区域相对的前区域。第一和第二框架可具有第一和第二可相应移动的切割本体，所 述切割本体包括能够切入组织和骨骼的上切割表面。该i殳备可包括「
操作地接合至第 一切割本体的第 一驱动件，操作地接合至第二切割
本体的第二驱动件，以及用于保持第 一和第二框架相对于;f皮此隔开 的至少一个连4妻4牛。
在一些实施方式中，第一和第二可移动切割本体中的每个都是 具有切割表面的^走转缸体，而在其它实施方式中，第一和第二可移 动切割本体是往复式切割表面，每个切割表面支承切割元件。在又 一些实施方式中，第一和第二可移动切割本体中的每个都是支承切 割元件的闭环带，其中，带由驱动件驱动，以在纟从向方向上运动。
在各种实施方式中，本发明还提供了各种其它方面。 一些装置 由柔性驱动带(即连续环)驱动。 一些切割表面具有切割齿或研磨 材料。 一些刀具可用伸缩式平台在高度上延伸。在一些实施方式中 可使用导柱。可用才几械凸丰仑、螺4丁才几构、剪形千斤顶或气泡来实现 高度延伸。在气泡中这可通过液压实现，或者在活塞/缸体中，通过 才几械剪、通过扭4成凸4仑，或通过垫圈或垫片来实iE见。在一些实施方 式中使用独立伸缩的或可延伸的部分，其可放置在刀具本体下方或 放置在其内部。在本发明的一些实施方式中，高度上的延伸与可移 动切割本体的位置无关，其中可移动切割本体相对于可膨"长壳体的 位置可由上述高度延伸机构调节。
本发明还l是供了一种用于切入哺乳动物骨骼的两个或多个不同 区域的设备。该设备可包括用于切入哺乳动物骨骼的可扩展设备， 其中，该设备可包括框架，其具有用于插入哺乳动物体内的后区域、 与后区域相对的前区域，以及具有切割表面的至少 一个上切割元件， 该i殳备还包括独立伸缩的或可延伸的i殳备，其具有用于插入哺乳动 物体内的后区i或、与后区i或相只于的前区i或、以及至少一个可延伸本 体。切割i殳备》文置在哺乳动物骨骼的第一独立区域中。伸缩部分》文置在哺乳动物骨骼的第二独立区域中。该设备可包括操作地接合至 切割设备的驱动件，并可选地包括用于保持切割设备相对于伸缩设 备隔开的至少一个连4妄件。在一些实施方式中，伸缩部分包括一个 或多个可延伸本体。伸缩部分可具有直4妄4妄合至壳体的可延伸本体， 而在其它实施方式中，可延伸本体至少部分地净皮容纳在壳体内。可 延伸本体具有第一结构和第二结构，其中，该i殳备在第二结构中的 高度比第一结构中的高度大。在一个实施方式中，至少一个切割元 件与可延伸本体一起移动。在另一实施方式中，至少一个切割元件 与底座壳体固定，其中可延伸本体独立于至少一个切割元件而移动。
一些刀具主要由不锈钢制成。框架和壳体可由适当的塑料制成，
侈'H口，聚醚醚酮(PEEK)。
除非另外指出，否则，根据本发明的桶式刀具、往复式刀具和 带式刀具装置的一些实施方式可具有大约10 mm与90 mm之间的 冲匡架长度和大约10 mm与50 mm之间的宽度。其它实施方式具有 大约10 mm与90 mm之间的才匡架长度和大约40 mm与100 mm之 间的宽度。又一些实施方式可具有小于约10 cm的框架长度和小于 10 cm的宽度。再一些实施方式可具有小于约2 cm的框架长度和小 于约1 cm的宽度。
除非另外指出，否则，才艮据本发明的桶式刀具、往复式刀具和 带式刀具装置的一些实施方式可通过同时才喿作两个或多个刀具来侵: 用。 一个刀具可方文置在中间胫月殳室中， 一个刀具方文置在侧部胫月殳室 中。 一个刀具也可方文置在髌月殳室中。可4吏用这些方式的4壬4可组合。 刀具可具有7>共的驱动件，或者，它们可具有独立的驱动^f牛。它们 可独立地;故转移，或作为一组4皮转移(即， <吏用)。它们可通过与刀 具底座保持恒定距离的至少 一个切割元件被转移，或者通过与刀具 的可延伸壳体的前表面保持恒定距离的至少 一个切割元件被转移。 每个刀具可在"负载"控制下或在"位移"控制下或在其组合控制说明书第20/49页
下被使用。每个刀具可首先在"负载"控制下被使用，然后变为"位 移"控制，或反之亦然。当其使用时，框架可将切割元件限制在平
行于4医架底座的平面中，或允i午切割元件的平面相对于才医架底座成 一角度。框架可与刀具底座制成一体，或者其可与刀具的可延伸壳 体命J成一体。
手术过程
手术过程涉及，通过小的、垂直的切口露出患病的胫股室，不 会破坏肌肉结构或使髌骨外翻或脱位。用传统的胫骨切除导引物和 摆动式和/或矢状骨锯去除患病的胫骨平台。将第一股骨刀具(这里 被称为主雕刻器械)放置在被切除的胫骨平台上，并在负载控制下 垂直地延伸以使关节空间张紧。然后，当外科医生弯曲并延伸膝部 时，切割元件(这里被称为雕刻元件)；陂启动并进入股骨骨节。当 膝关节弯曲时，刀具以取决于患者膝部的个人生理4几能的方式适当 地切割月更骨的关节表面，该个人生理才几能由患者的十字韧带和副韧 带、髌骨腱和横跨膝关节的软组织结构建立。刀具延伸至大于计划 的胫骨和股骨植入物的组合厚度的高度。结果，在股骨骨节中产生 导引面(在美国临时申请乂#^知#中被称为"SGG"或"凹槽")；其 顶部代表股骨才直入物的运动的准确参考位置。去除主雕刻器械，并 用第二股骨刀具(这里被称为副雕刻器械)替代。副雕刻器械对剩 余股骨骨节的雕刻由此凹槽导引。
副雕刻器械被构造为转移关节空间，从而提供对准、稳定性和 统一的运动性动作，其是十字韧带和副韧带的功能。通过刀具底座 与被切除的胫骨平台之间的伸缩来提供转移。导杆(这里被称为导 引元件)搁置在所制备的导引面的顶部上。在凹槽顶部的下方，,人 导引面任一侧上的骨节去除预定深度的骨骼，所述导引面是之前在 股骨骨节中制备的导引面。结果是获得了用于骨节植入物的运动地 制备的骨质支撑面，其供关节空间内的股骨和胫骨植入物的组合厚度之用。部分深度的导引面保持露出用于交错接合骨接合剂的小梁 骨，并暴露用于骨节部件上的矢状片的空间以固定接合剂。


图l是桶式刀具的透视图，其具有横向安装的可旋转的圆柱形
士刀割it/f牛、冲洗口和马区动4由。
图2是圆柱形切割元件的透—见图，其具有适于在一些线驱动桶 式刀具(例如，图12的桶式刀具)中^f吏用的中心驱动凹槽。
图3是另一圆柱形切割组件的透^L图，其适于在一些端部驱动 桶式刀具(例如，图1的桶式刀具)中使用。
图4是往复式刀具的透视图，其具有上部基本平面的切割元件。
图5是图4的往复式刀具的分解图，示出了冲洗口和往复式驱
动轴机构。
图6是图1桶式刀具的透一见图。
图7是从图1桶式刀具的切割元件中心剖开的顶部剖^L图，示 出了用于驱动桶式刀具的伞齿l仑驱动。
图8是从图1桶式刀具的驱动齿轮剖开的侧剖^L图，示出了端 部驱动的刀具元件和齿專仑传动系。
图9是图1桶式刀具的顶部示意图。
图IO是图l桶式刀具的侧方文大图。
图11是图1桶式刀具的分解图。图12是线驱动桶式刀具的透视图，其具有底部伸缩平台、侧驱 动轴，并且其可^f吏用图2的刀具元件。
图13是从图12线驱动桶式刀具的驱动环剖开的侧剖一见图。
图14是图12的线驱动桶式刀具的分解图。
图15是图12线驱动桶式刀具的透视图，示出为伸缩结构。
图16是从图12线驱动桶式刀具的驱动环剖开的侧剖视图，示 出为延伸的伸缩结构。
图17是图12线驱动桶式刀具的分解图，伸缩平台示出为延伸
的结构。
图18是带式刀具的透视图，其具有使用螺钉机构来张紧切割带 的线性张紧框架。
图19是图18的带式刀具的分解图，其具有线性张紧框架。
图20是另 一个带式刀具的分解图，其具有使用剪式机构来张紧 切割带的铰接张紧框架。
图21是往复式刀具的透视图，其具有基本平面的上切割元件和 ,j马区动寿由。
图22是图21往复式刀具的分解图，示出了沖洗口和风室，以 及其内部的偏移凸4仑往复才几构。
图23是可膨胀伸缩气泡的透—见图，示出为伸缩结构。
图24是可延伸壳体的透视图，适于在其内部容纳图23的气泡。图25是i殳置在图24的平台内部的图23气泡的透-见图、剖面 图和非剖面图，示出为伸缩结构。
图26是i殳置在图24的平台内部的图23气泡的透3见图、剖面 图和非剖面图，示出为膨胀的结构。
图27是定位在膝关节中的双带式刀具的透^L图。
图28是带式刀具的透一见图。
图29是胫骨平台被切除的膝关节的透视图。
图30是膝部的侧部侧^见图，其带有定位在侧部胫股关节中的伸 缩式刀具。
图31是膝部的中间侧视图，其带有定位在中间胫股关节中的伸 缩式刀具。
图32是膝部的侧部侧一见图，其带有定位在髌股关节中的伸缩式 刀具。
图33是往复式驱动环切割元件和驱动轴的示意性顶4见图。
图34是双桶式刀具的透视图，其与图12的桶式刀具类似，示 出为在胫股室中的位置中。
图35是双桶式刀具的透—见图，例如，图12的桶式刀具。
图36是双往复式刀具的透视图，示出为在胫股室中的位置中。
图37是定位在膝关节中的双桶式刀具的透^L图。图38是双带式刀具的透视图，例如，图20的带式刀具，示出 为在胫股室中的位置中。
图39是双带式刀具的透4见图，例如，图20的带式刀具。
图40是往复式刀具的端部正^L图，其具有处于延伸结构的伸缩 式平台。
图41是图40往复式刀具的端部正^L图，其具有处于缩回或收 缩结构的伸缩式平台。
图42是图40往复式刀具的分解图，示出了用于固定顶部切割
元件的固定器。
图43包括切割带的正交图和透视图。
图44包4舌切割带的正交图。
图45包括切割带的正交图。
图46包^^舌切割带的正交图。
图47包括在去除骨骼中4吏用的盒的透#见图。
图48包括图47盒的分解图。
图49是骨骼雕刻器械的分解图，示出了连续转移器、带有纵向 锉磨元件的雕刻插入物和胫骨试验用底座。
图50是骨骼雕刻器械的透4见图，其装配有胫骨试-验用底座和缩 回的弹簧加载转移平台。图51是通过手术暴露的膝部的示图，可以看到中间股骨骨节， 示出了处于适当位置的骨骼雕刻器械和划入股骨骨节中的线。
图52是主雕刻器械的分解图，示出了纵向雕刻元件和远端弹簧 加载转移平台。
图53是图52主雕刻器械的透3见图，示出了缩回的远端转移平
图54是图53主雕刻器械的透视图，示出了释放的和延伸的转
移平台。
图55是通过手术暴露的膝部的示图，可以看到中间股骨骨节， 示出了处于适当位置的主雕刻器械和中间股骨骨节中的所制备的导引面。
图56是雕刻元ff和图52、图53、图54、图59、图60、图61 和图63的主雕刻元件的驱动电机组件的分解图，示出了电机、雕刻 元4牛和夹头锁定一几构。
图57是图49和图50雕刻插入物的分解图。
图58是图49、图50、图52和图53所示的连续转移器的分解图。
图59是带有平行转移器和胫骨试验用底座的主雕刻器械。 图60是图59的主雕刻器械的分解图。
图61是图59主雕刻器械的侧视图，示出了收缩的转移平台。图62是沿着中间截面剖开的图61平4亍转移器的4黄截面图，示 出了处于收缩位置中的转移平台和提供转移力的弹簧。
图63是图59主雕刻器械的侧视图，示出了延伸的转移平台。
图64是沿着中间截面剖开的图63的平行转移器、电机和胫骨 试验用底座的横截面图，示出了处于延伸位置中的转移平台和提供 转移力的弹簧。
图65是图59平行转移器的分解图。
图66是平行转移器的另一实施方式的透视图，示出了在主雕刻 器械中使用的碟形转移平台。
图67是副雕刻器械的透视图，示出了带有在相对方向上旋转的 相邻雕刻元件的桶式雕刻元件。
图68是沿着导引元件的中心剖开的图67副雕刻器械的横截面 图，示出了副雕刻器械的花键齿轮传动系。
图69是图67副雕刻器械的分解图。
图70是副雕刻器械的另一实施方式的透视图，示出了带有在相 同方向上旋转的相邻雕刻元件的桶式雕刻元件。
图71是沿着导引元件的中心剖开的图70副雕刻器械的横截面 图，示出了副雕刻器械的曲轴和连接臂传动系。
图72是图71副雕刻器械的分解图。图74是副雕刻器械的另 一实施方式的透视图，副雕刻器械示出 为带有雕刻元件位置相对于导？ 1元件可变的带式雕刻元件，该透视 图示出了收缩的雕刻壳体。
图75是图74副雕刻器械的透视图，示出了延伸的雕刻壳体。
图76是沿着导引元件的中心剖开的图72副雕刻器械的横截面 图，示出了用来改变雕刻壳体相对于副雕刻器械的支撑框架的位置 的4专动系和滑动才几构。
图77是沿着导引元件的中心剖开的图75副雕刻器械的横截面 图，示出了用来改变雕刻壳体相对于副雕刻器械的支撑框架的位置 的4专动系和滑动才几构。
图78是图74副雕刻器械的雕刻元件的横截面图。
图79是图74副雕刻器械的分解图。
具体实施例方式
本发明的 一些实施方式包括用植入物替代膝部的关节表面。支 持信息包含在当前专利和专利申请中，包括US 6,482,209和US 6,723,102，其结合于此以供参考。
本申请包括用于制备股骨骨节和滑车的骨骼雕刻器械、主雕刻 器械和副雕刻器械的公开内容。提出了每种器械的各种实施方式。 雕刻器械、雕刻仪器、雕刻装置、雕刻设备和骨骼雕刻工具是可以互换的术语。应当注意，组织导引的手术和雕刻装置实施方式可应
用于身体中的其它关节，包括(但不限于)臀部、肩部、踝部；以 及脊柱的运动段(包括推间盘和推间关节)。这里所述的股骨刀具(雕 刻装置)包括剃刀(最早在美国专利No. 6,428,209中描述)、桶式 刀具、往复式刀具和带式刀具。提出每种刀具的各种实施方式。
图1示出了设计有多个圓柱形切割元件103的桶式刀具。桶式 刀具可被设计为具有一个或多个切割元件103。在一个实施方式中， 桶式刀具^皮i殳计为具有五个切割元件200 (如图12所示)。
当膝部弯曲和延伸时，胫股室和髌股室的骨质表面之间的接触 区域沿着股骨表面在每个室内移动。由于胫骨的旋转，此移动量在 侧部上更大。因此，希望切割表面的尺寸被构造为当接触区域的位 置在股骨表面上移动时去除骨骼。在一个实施方式中，切割元件103 的直径小并紧密地排在一起。如图1所示的整个切割表面区域具有 切割表面长度108、切割表面宽度109，并且其尺寸^皮构造为适应膝 部弯曲和延伸过#呈中中间或侧部胫月殳^妄触区i或的运动，并适应中间 或侧部股骨骨节的宽度。通常地，在一些实施方式中，对于^皮设计 为放置在任一胫股室中的刀具来说，切割表面长度的范围可在大约 10 mm至90 mm之间，切割表面宽度的范围可在10 mm至50 mm 之间。在胫骨平台被切除的另一实施方式中，切割表面宽度与远端 股骨的中侧宽度相匹配，其范围可在大约40 mm至100 mm之间。
图1、图6、图7、图8、图9和图10示出了桶式刀具的一个 实施方式，其中，刀具元件103被刀具壳体107和侧板102支撑。 刀具壳体107通过隔板111与驱动壳体101隔开，并通过隔板110 与侧板102隔开。侧板102可用紧固件1000 (在图IO中示出)固 定。侧板102也可包括顶部附接孔900 (在图9中示出)。可选地， 可同时用两个桶式刀具来制备中间和侧部^:骨骨节。在左膝中，所 示桶式刀具》文置在中间胫股室中。故构造为与所示桶式刀具成镇7f象的桶式刀具(未示出)；故置在侧部胫月殳室中。每个桶式刀具^皮构造 为带有四个附接孔900，横杆(未示出)可通过螺紋紧固件(未示 出)附接至附4妄孔卯O，以将一个桶式刀具固定并定向在另一桶式 刀具上。替代地，每个桶式刀具可独立地;汶置在相应的胫股室中， 不用将其连4妻在一起。
驱动壳体101支撑驱动轴100。刚性或柔性的驱动轴延伸部(未 示出)可附4妄在驱动轴100与^:转动力源(例如，手术动力钻或电 机)之间。图7示出了输入扭矩如何能够被传递至附接至伞齿轮组 700和701 (或图11中的伞齿4仑1100禾口 1101 )的马区动4由100。图8 示出了扭矩如何:帔轴702传递至驱动齿4仑805。从刀具驱动齿轮800， 扭矩被传递至传动齿4仑804,至刀具驱动齿轮800。空转齿轮803 放置在后续刀具驱动齿4仑800之间，以将扭矩传递至切割元件103 中的每个。锁定销802》文置在齿4仑凸出部801与凸出部803内，以 将齿l仑固定至刀具。在一个实施方式中，刀具驱动齿4仑800 4丁在刀 具毅302 (在图3中示出)上。参照图8和图11，桶式刀具被构造 为通过连接至伞齿轮1100的驱动轴100驱动切割元件103。伞齿4仑 1100与连4妄至轴1105的伞齿4仑1101啮合，轴1105连4妄至与传动 齿轮804啮合的驱动齿轮805。传动齿轮804和与空转齿轮803啮 合的刀具驱动齿4仑800啮合，并且，扭矩经由空转齿4仑803和驱动 齿轮800组合被传递至每个切割元件。传动齿轮804和空转齿轮803 被轴1109支撑。轴1109穿过侧板102中的隙孔1114和面板1102 中的隙孔1115,并被这些孔支撑。面板102通过螺紋紧固件(未示 出)与刀具壳体107装配在一起，螺紋紧固件穿过侧板102中的隙 孑L 1116、面4反1102中的隙孑L 1117并进入刀具壳体107中的螺纟丈孑L 1106。
图3示出了切割it/f牛103具有一个或多个+刀割边多彖106，在一 个实施方式中，如图3所示，具有四个切割边^彖106。切割元件103在一端上被毂301支撑，另一端被齿轮毂302支撑。刀具凸出部300 被设计为拖曳切割边缘106以增强切割。
图1、图6和图11示出了在操作过程中有利地将骨骼碎片冲出 股骨刀具的部件。为此目的也可^f吏用无菌生理盐水或其它适当的流 体。桶式刀具祐 没计为具有入口 104和出口 105。冲洗流体通过塑 料管(未示出)被传递至桶式刀具，塑料管被构造为附接至桶式刀 具的入口 104处，以穿过壳体101，经由冲;先入口 1107穿过面4反 1103,进入通向纵向孔1111的通道1104,纟从向孑L 1111与每个切割 元件103凸出部通道1112连通。沖洗流体在切割元件1103上流过， 以在与其连通的纵向孔1113中汇聚。沖洗流体经由与壳体101中的 开口 105连通的沖洗出口 1108流过面4反1103,并进入浮皮构造为附 接至壳体101的塑料管(未示出)。
耐久性、锋利性和可清洁性对于股骨刀具的功能和使用而言很 重要。对于小尺寸的股骨刀具，在每个手术情况中优选地用一次性 装置来提供锋利的切割组件，并确保装置的耐久性。成本是一次性 装置中的重要因素。用齿轮驱动切割元件是昂贵的，这是由于以下 两个原因，齿轮成本和保持实现齿轮的适当功能所需的公差的加工 成本。因此，希望有更便宜的装置。
图13示出了桶式刀具的另一实施方式，其中，4吏用线驱动来驱 动切割元件中的每个。线驱动可以是绕在每个刀具周围且绕在输入 轴周围的连续环，从而，当输入轴旋转时，每个切割元件旋转。线 驱动^皮:没计为带有驱动环1300,其可以是单丝线、多股织造线或绳； 单月殳或多股电线；驱动带，V形带或正时带；或其它可》文置在切割 元件周围或》文置在其上以传递旋转的柔性带。驱动环1300如所示出 i也绕在马区动轴1202周围一次，或者在另一实施方式中多次围绕(未 示出)以利用通过多次围绕而在驱动环与轴之间增加的摩擦。驱动 环300可一次或多次地绕在每个切割元件200周围。图2示出了设计有用于容纳驱动环1300的凹槽203的切割元 件200。切割元件可由毂201支撑。切割元件200包括切割边缘202 和在本实施方式中形成为周向凹槽的碎片凸出部204。切割元件200 被构造为带有一个或多个切割边缘202。每个切割边缘202被构造 为带有一个或多个石卒片凸出部204,其改进切割元件200对存在于 股骨骨节上的关节软骨的切割以及对将去除的骨骼的切割。图12、
图13和图14示出了线驱动与股骨刀具整合在一起的实施方式。驱 动轴1202和切割元件200被7>共壳体1200和1201支撑，并提供用 于张紧驱动环1300的装置。公共壳体1200和1201通过对准销1301 保持对准，对准销1301滑动地容纳在孑L 1400中。公共壳体1200 和1201 ^皮构造为在公共面1404与1405之间粘附地结合在一起。在 另一实施方式(未示出)中，驱动轴被支撑于独立壳体中，并且一 个或两个柔性管将驱动轴壳体连接至切割元件壳体。在使用一个柔 性管的实施方式中，驱动环一次或多次地绕在驱动轴周围，并穿过 柔性管进入刀具壳体，其中，驱动环一次或多次地绕在每个切割元 件周围。在使用两个柔性管的实施方式中，驱动环将是开环，其中， 线穿过一个管进入切割元件壳体， 一次或多次地绕在每个切割元件 周围，从切割元件壳体伸出，穿过第二管进入驱动轴壳体，然后一 次或多次地绕在驱动轴周围并连接至驱动环的另一端。替代地，对 于单管或双管实施方式，柔性管可以是刚性的，并由钢、塑料或其 它适当的材料制成。
图14示出了一个实施方式，其中，马区动轴1202#^殳计为带有 脊1401牙口 1402以及四槽1403，以导引一弓区动3不1300。壳体的才目只t面 1404和1405可在插入孔1400中的对准销1301上聚集在一起。
如上所述，在髌月殳室和胫M:室内延伸刀具是有利的。桶式刀具 被设计为带有缸体，以提供刀具的轴向延伸。图13示出缸体可以是 多纟及的，示出为具有伸缩式平台1302、 1303和1304,其通过伸缩 46式平台1203保持在壳体1200和1201内的适当位置。图13示出了 处于收缩位置中的缸体。图15、图16和图17示出了处于延伸位置
中的紅体。
图4和图5示出了被设计为放置在胫股室中和/或放置在髌股室 中的往复式刀具。切割元件400 ^皮i殳计为在顶面500上具有切割齿。 切割齿可/人一侧连续到另 一侧，或者可在切割组件表面上包4舌交4晉 的独立刀具以在切割元件表面上提供均匀的材料去除。替代地，顶 面可具有研磨结构以去除材料。在任一情况中，切割元件的表面可 以是连续的，或可具有孔以允许穿过孔从股骨去除材料。
通过对驱动轴404施加扭矩而以往复的方式驱动切割元件400。 :扭矩可由手术动力钻或电枳4是供。柔性或实心驱动轴可用来爿夺手术 动力钻或电才几连4妄至驱动轴404。往复式驱动槽506由上專仑毂505 和下轮穀504形成，并具有上槽壁507和下槽壁508。当驱动轴旋 转时，往复式驱动槽506将往复运动传递至切割元件400。毂502 安方文在往复式驱动槽506内，并在轴向方向上运动，以经由刀具臂 501驱动切割元件400。驱动轴404包括容纳在毂支撑件511中的端 毂509,毂支撑件511靠近往复式驱动凹槽510和驱动轴凹槽512。 马区动轴404的远端寻皮构造为带有毂509,以》寸准并支撑驱动轴404 的远端。驱动轴404纟皮支撑于驱动壳体402和驱动盖401中，其每 个都构造为带有支撑驱动轴404远端的毂支撑件511和支撑驱动轴 404的驱动轴支撑件512。由凹槽510 ^是供下4仑毂504和上4仑毂505 在驱动壳体402和驱动盖401内的余隙。图33示出了凸轮3302安 放在轮毂3304与3305之间的凹槽3306中，当驱动轴3303旋转时 运动，产生臂3301和切割元件3300的往复运动。切割元件400被 驱动壳体402支撑。驱动轴404和刀具臂501 ^皮驱动壳体402保持 在相对4立置，并4皮,驱动盖401包围。图40、图41和图42示出了，当切割元件400往复运动时，切割元件400的后面被有利地导51 ，并且，切割元件400保持在驱动壳体402的表面上。在切割元件400的下侧上可以看到固定器4000。固定器4000适配于月空体4200中，并由适配于凹槽4202中的轴肩4201垂直地支持。腔体是细长的以允许切割元件400的往复运动。
图21和图22示出了替代实施方式，其具有被构造为支撑于壳体底座2101上的切割元件2100。所述壳体底座2101 :故构造为支撑马区动轴2104并通过壳体帽2103包围所述驱动轴2104。驱动轴2104被构造成用于振动切割元件2100。偏移凸轮2200与切割组件2100臂2206中的通道2205连通。壳体底座2101 ^皮构造为带有腔室2214,以只于马区动4由2104 4仑聋殳2201禾口 2202提供余隙。马区动寿由2104虹体2204可滑动地容纳在壳体底座中的通道2203中，并容纳在壳体帽2103中的邻接通道(未示出)中。轮毂2201和2202定位所述通道2203，以滑动地保持驱动轴2104。当驱动轴2104旋转时，凸轮2200旋转并在通道2104内滑动，乂人而在乂人壳体底座2101伸出的4仑毂2215内前后移动切割组件。切割表面2207 ^皮构造为当对着邻接骨骼振动时去除组织。切割表面结构包括这里描述的实施方式，包括脊、研磨面、隆起，或本领域技术人员已知的其它适当的切割部件。往复刀具被构造为伸缩式的。伸缩式平台2102被构造为与壳体底座2101滑动装配在一起。导柱2208滑动地容纳在孔2210中。导柱2208的前端被构造为带有止动器2209，其与孔2210内的唇部2216接合。从股骨去除的组织流入腔室2211中。入口 2212^皮构造为可附接地容纳管(未示出)，冲洗流体通过所述管流入腔室2211中。冲洗流体通过出口 2213 >^人腔室2211传送出。所述出口 2213 4皮构造为可附接地容纳管(未示出)，所述管可连接至真空系统(未示出)。
图5示出了端口 515将冲洗流体(例如，无菌生理盐水)经由开口 518带入切割元件400后面的月空体514。流体经由开口 519和端口516离开腔体。如前所述，将来自股骨切除部的碎片冲离刀具是有利的。
图4和图5示出了能够延伸的往复式刀具。伸缩式平台403设置在刀具底座上。导柱503与伸缩式平台403对准，并由卡扣式固定器517限制行程。导柱503净皮设计为适配于驱动壳体402中的容纳孑L 513并扣入其中。
图41示出了处于完全收缩位置中的往复式刀具。收缩的往复式刀具轻t〉地装配于胫股室，或装配于髌股室。为了张紧韧带和被膜，如图40所示，往复式刀具可#1延伸。伸缩式平台的延伸可通过扭4戎凸轮、螺钉机构或剪形千斤顶(未示出)实现，或通过气泡实现。气泡i殳计在下面描述。
图18示出了又一实施方式，具有切割带1800的月殳骨刀具。切割带1800支撑于框架上，并被驱动以使切割表面在相邻股骨骨节或滑车上移动。切割带1800可纟皮张紧并支撑于辊子上。通过手术钻或电才几对驱动轴1803施加4丑矩，手术钻或电才几具有前面所述的柔性驱动轴或刚性驱动轴。当将带式刀具》丈置在胫股室中并才喿作其时，膝部后面中的组织结构需要#^呆护。为此目的，组织j呆护器1804^皮i殳计为是壳体底座1801的一部分。可在前端看到壳体端帽1805。
图19在分解图中示出了图18的股骨刀具。切割带1800支撑于空转辊子l卯6和驱动辊子1903上，空转辊子1906具有容纳于其内部的轴1卯7,驱动辊子1903具有容纳于其内部的驱动轴缸体1904。穿通空转辊子1906的孑L 1922紧密地容纳轴1907,空转辊子1906被构造为与孔1922中的轴1907压配合。张紧臂l卯0被构造为带有乂人远端伸出的凸出部1916，孑L 1913穿过远端。空转辊子l卯6定位在凸出部1916之间，轴l卯7通过第一孔1913被滑动地容纳，通过孔1922而压配合于空转辊子1906中，并^皮滑动地容纳在第二孑L 1913中。对于驱动辊子1卯3,壳体框架1802和壳体端帽1805沿着界面1807邻4妾。孑L 1912沿着界面1807延伸，并滑动;也容纳驱动轴1803。穿通驱动辊子1903的孑L 1905紧密地容纳驱动轴1803，驱动寿昆子#皮构造为与孔1905中的驱动轴1803压配合。驱动轴1803压配合于孔l卯5中。从壳体框架1802伸出的凸出部1915滑动地容纳在壳体框架1802中的通道1914中。螺钉1908装配在壳体框架1802中的螺乡文孔l卯9中。装配的驱动辊子1903和驱动轴1803 一皮形成于壳体框架1802中的孑L 1912的部分滑动地容纳。制动器1902设置在所述组件上，并且所述组合i殳置在切割带1800内，所述切割带定位在从壳体框架1802伸出的凸出部1808之间。螺钉l卯8前进，以适当地张紧切割带1800。马区动轴1803由形成于壳体端帽1804中的孔1912的部分固定。用螺紋紧固件(未示出)将壳体端帽1804装配至壳体框架，螺紋紧固件通过孔1917被滑动地容纳，并螺紋连4妻于壳体框架1802中的容纳孔(未示出)中。制动器1901设置在壳体底座1801内，组合物设置在装配好的切割带1800、壳体框架1802和壳体端帽1805之上。用螺紋紧固件(未示出)将壳体底座1801装配至张紧臂1900,螺紋紧固件通过凸出部1918中的孔1919一皮滑动地容纳，凸出部1918从壳体底座1801伸出。所述螺钉牢固地容纳在张紧臂1900中的螺紋孔中。壳体框架1802中的孔1921—皮构造为可附4妄地容纳塑并牛管，对塑冲+管施加，喿作室吸力，以乂人组织和骨骼切割去除流体和组织石争片。
当切割带1800的切割表面1806对股骨骨节或滑车作用时，由带下的制动器1902承载压缩力，由第二制动器l卯l对框架提供结构支撑。由构造在切割带1800中的一个或多个隆起1923去除组织。这种隆起1923通过在切割带1800内压印或挤压出形状而形成，或通过将成形的或加工的隆起附4妄至切割带1800而形成。这种通过粘结、焊接、扩散粘结、压配合或其它可附接方式的附接在本领域中是已知的。切割带1800由不锈钢、钴铬钼合金或其它适当金属制成。替代地，切割带1800可由带有如上所述的嵌入隆起的橡胶、尿烷或其它适当的聚合材料制成。可选地，所述聚合切割带可由纤维、金属网或其它适当材料加强，以增加强度和耐久性。聚合切割带可具有带有隆起的整体金属切割元件。替代地，金属切割元件可以是研磨剂。为了张紧切割带1800，通过转动两个螺4丁 l卯8可以调节壳体框架1802,以4吏张紧臂l卯O前进，乂人而增加带式刀具上的张力。通过向附4妄至驱动辊子1903的驱动轴1803施加4丑矩而在如图19所示的方向上驱动带。带滑过上制动器l卯2和下制动器1901，并在空转辊子1906上转动。具有如前所述的柔性驱动轴的手术钻或电冲几可用来乂于马区动4由1803施力口4丑矩。
为了从股骨去除材并牛，切割带1800纟皮设计为带有孔1910，当碰到股骨时，其产生毛边。替代地，提高孔1800的后边纟彖1911，以形成用于更具侵蚀性的软骨和骨骼去除(在图19中可看到带的细节)的摩擦器。通过在金属带或其它适当材料带中切割或压印孔图案，以及通过将端部焊接或粘接在一起而形成带来形成切割带。替代地，带1800的外表面可以是研磨剂。
图43、图44和图45示出了替代的切割带实施方式，其由(例如，在5307)焊接于或粘接于带或环的条制成。在替代实施方式中，切割图案^皮化学地蚀刻、压印或加工于切割带的外表面中。如图43所示，脊5302形成于切割带的外表面5300中。外脊图案5302垂直于带的侧部5303。内表面5301可具有4匕学地蚀刻、压印或加工于其中的图案，以增强由如上所述的驱动辊子的牵引，或者，内表面可以是平滑或粗糙的。内脊图案5304垂直于带的侧板5303。带形成于环内，紧固边缘5305和5306焊接或粘接在一起。
图44示出了替代实施方式，其中，切割图案^皮化学地蚀刻、压印或加工到切割带的外表面中。脊5402形成于切割带的外表面5400中。外脊图案5402相对于带的侧部5403倾斜。内表面5401可具有化学地蚀刻、压印或加工于其中的图案，以增强由如上所述的驱动
辊子的牵引，或者，内表面可以是平滑或粗糙的。内脊图案5404相对于带的侧部5403倾斜。带形成于环内，紧固边缘5405和5406焊接或粘接在一起。
图45示出了^齐代实施方式，带具有侧部5503,其中，带的切割图案^皮化学地蚀刻、压印或加工到切割带的外表面中。^齐代地，带的外表面可以是研磨剂。对于本领域的技术人员来说，如这里所使用的，通过喷砂、等离子喷涂、粘接研磨剂材料，或其它制造方法形成的研磨表面是已知的。脊5502形成于切割带的外表面5500中。外脊图案5502是部分横跨带的交替的、相对的、倾斜的脊。内表面5501可具有化学地蚀刻、压印或加工于其中的图案，以增强由如上所述的驱动辊子的牵引，或者，内表面可以是平滑或粗糙的。内脊图案5504是钻石图案。带形成于环内，紧固边缘5505和5506焊才妄或粘4妄在一起。
图46示出了又一实施方式，其中，切割带5605由深拉拔罐5600制成。右缸体由深拉拔不锈钢或其它适当材料形成。罐子5600在一端5601打开并在另一端5603封闭。罐子的封闭端沿着切割线5602去除，形成连续带5604，上述图案可^b学地蚀刻、加工或压印到连续带5604中。例如，垂直脊5607#:化学地蚀刻、压印或加工到切割带5605的外表面中。为了通过驱动辊子的牵引，脊图案可形成于带的内表面中。图46中示出了内表面上的垂直脊图案5606。应该注意，上述外表面图案和内表面图案以任何组合使用，并可增加如前所述的穿过带的孔。
图20示出了带式刀具的替代实施方式，其中，框架和张紧机构使用铰接框架。在本实施方式中，具有支撑面205和孔204的前张紧框架2001与后张紧框架2002最初用 一个销4丁 2007 4丁在一起，以形成4交4连。销4丁 2007通过第一孑L 2010 ^皮滑动i也容纟内，然后，压配合穿过孔2014，然后，滑动地容纳在第二孔2010中。张紧框架2001和2002支撑驱动辊子2003和空转辊子2004,驱动辊子2003压配合附4妄至容纳在驱动辊子2003内的驱动轴2006,空转辊子2004在轴2005上旋转。空转辊子2004设置在从后张紧框架2002伸出的凸出部2021之间。轴2005通过第一孔2020浮皮滑动i也容纳，并压配合穿过空转辊子2004中的孔2018,然后，被滑动地容纳在第二孔2020中。驱动辊子2003设置在凸出部2022之间。驱动轴2006通过第一孑L 2019 4皮f骨动i也容纟内，并压酉己合穿过马区动寿昆子2003中的孑L 2017,然后，被滑动地容纳在第二孔2019中。张紧框架关于枢转销2007成一角度，以允许将张紧框架放置在切割带2000内。 一旦就位，张紧框架打开成分别与前张紧框架2001和后张紧框架2002对准的平直位置。通过将锁定销2012放置在后张紧框架2002中的容纳孔2013 ( J见在容纟内孑L 2013与前《长'紧才匡架2001中的容纟内孑L 2011》于二偉)中而将张紧框架保持在此位置中。销4丁 2012通过第 一孔2013被滑动地容纳，然后压配合穿过孔2011,;波滑动地容纳在第二孔2013中。所装配的张紧框架包括远端组织保护器2009和切割带，切割带一皮支撑于具有支撑面2016的壳体底座2008中。壳体底座2008的支撑面2016被构造为在前张紧框架2001上的邻接支撑面2015处搭扣配合在张紧框架组件上。
图28示出了另一实施方式，其中，具有框架2800、驱动轴2803和轴2804的带式刀具2801具有指向后的切割齿2802,以在切割时向后推动股骨。
图29示出了如何能够通过切除关节表面留下侧部支撑面2902和中间支撑面2卯3而制备胫骨平台，组织导引股骨刀具》欠置在上述两个支撑面上以制备相邻股骨骨节。中间支撑面2903和侧部支撑面2卯2可同时制备，从而允许同时制备中间和侧部股骨骨节。可选地，中间支撑面2903或侧部支撑面2902 —开始可在制备相邻股骨骨节之后制备。在制备相邻股骨骨节之后制备相邻胫骨支撑面，在此之
后，可将垫片放置在所制备的胫股室中。如图29所示，在保持胫骨 隆起2907的情况中，可独立地切除中间和侧部胫骨关节表面。*辜 地，可切除胫骨隆起2907的前部，以允"i午中间和侧部胫骨才直入物之 间的賴、接或连4妻，或者可切除胫骨隆起2907。中间和侧部胫骨切除 可以是共面的。替代地，中间和侧部切除可以是平行的，4旦是不共 面。在又一实施方式中，中间和侧部胫骨切除可既不共面也不平4亍。 可相对于股骨滑车独立地、同时地切除股骨骨节，或与月殳骨滑车一 块切除。在一个实施方式中，股骨刀具伸缩地转移关节； 一个或两 个胫股室和/或髌股室。这种转移可在恒定负载下进行。替 地，这 种转移可在离散的位移步骤中进行，或被转移至对于骨节和/或滑车 切除来说期望的位移。由膝关节的运动学导引股骨骨节制备。胫骨 2901以预定方式围绕股骨2900移动。此运动由4黄跨膝部的软组织 结构决定。前十字韧带(ACL) 2卯5和后十字韌带(PCL) 2卯7乂人 股骨内骨节切口延伸至胫骨隆起2908。中间副韦刃带(MCL) 2906 从股骨的中间侧延伸至胫骨的中间侧。侧部副韧带(LCL) 2904乂人 股骨的侧部延伸至胫骨的侧部。ACL 2905、 PCL 2卯7、 MCL 2906 和LCL 2卯4是导引胫骨相对于股骨运动的第一韧带结构。
在组织导引手术中，股骨刀具可力文置在每个胫股室中和髌月殳室 中。当膝部弯曲和延伸时切割元件保持靠着股骨，以将骨骼从股骨 去除，以制备用于滑车和/或骨节植入物的支撑面。 一开始，张紧横 跨膝部和关节嚢的韧带是有利的，以使关节与刀具在适当的位置保 持稳定并提供一致的运动性运动。当去除骨骼时，延伸刀具是有利 的，以在横跨膝部和关节嚢的韧带上保持张力。可将刀具不断延伸 至各个高度，或者高度在恒定的转移力下可变。在第一种情况(被 称为"位移控制，，)中，垫片可》文置在刀具下以延伸刀具，或者，填 充有增量流体的液压缸可被设计为i文置在刀具中以在髌月殳室中或4壬 一胫股室中延伸刀具。在第二种情况(被称为"负载控制")中，填充有压力控制流体的液压缸或气泡可被设计为》文置在刀具中以在髌 股室中或4壬一胫月殳室中延伸刀具。
图30、图31和图32示出了可独立地制备中间和侧部月殳骨骨节， 首先用》文置在侧部胫股室中的股骨刀具3002制备侧部股骨骨节。在 制备侧部骨节之后，将垫片放置在侧部胫股室(未示出)中，通过 将股骨刀具3102》文置在中间胫股室中而重复此过禾呈。气泡3003或 3103可分别与侧部或中间股骨刀具一同^f吏用。
图32示出了可通过将股骨刀具3202放置在髌骨上来制备股骨 滑车。刀具可4皮构造为用于制备通常沿中间-侧部方向并在矢面上弯 曲的线性表面。替代地，如图32的插入物中所示的切割元件3206， 被构造为带有各种切割元件的刀具(包括桶式刀具、带式刀具、往 复式刀具或剃刀)可形成一定的轮廓，以模拟髌骨槽的形状。也可 ^吏用伸缩式波^:管3203。
图34和图35示出了连接在一起的两个桶式刀具。在制备中间 和侧部胫股室时，在每个室中》文置股骨刀具并同时制备中间和侧部 股骨骨节是有利的。在桶式刀具的情况中，两个刀具连接在一起， 其中具有伸缩式平台3406的一个刀具3402放置在侧部胫股室中， 具有伸缩式平台3405的另一个刀具3403放置在中间胫月殳室中。连 接桥3404在两个股骨刀具之间传递来自驱动轴3407的扭矩。替代 地，可独立地对两个刀具供电。连接桥3404可以是刚性的并具有固 定长度，或者，在另一实施方式中，连接桥3404是柔性的并可伸缩 以4吏得能够将股骨刀具独立地定位在每个胫股室内。
图36和图37示出了连接在一起的两个往复式刀具， 一个刀具 3602力文置在侧部胫股室中，另 一个刀具3603方文置在中间胫股室中。 连接桥3604在两个股骨刀具之间传递来自驱动轴3605扭矩。替 地，可独立地对两个刀具供电。连4妻桥3604可以是刚性的并具有固定长度，或者，在优选实施方式中，连接桥3404是柔性的并可伸缩 以4吏得能够将股骨刀具独立地定位在每个胫股室内。
图27、图38和图39示出了连接在一起的两个带式刀具，以形 成双带式刀具2707， 一个刀具2702或3802放置在侧部胫股室中(在 股骨2700或3600与胫骨2701或3601之间)，另 一个刀具2706或 3803放置在中间胫股室中。连接桥2703或3804在两个股骨刀具之 间传递扭矩。替代地，可独立地对两个刀具供电。连接桥2703或 3804可以是刚性的并具有固定长度，或者，在优选实施方式中，连 才妄桥2703或3804是柔性的并可伸缩以^吏得能够将股骨刀具独立地 定位在每个胫股室内。伸缩式气泡2705可放置在每个带式刀具下 方。
图23示出了气泡，示出为处于压缩形式。如上所述， 一旦股骨 刀具i文置在4壬一胫股室中或》文置在髌月殳室中，希望延伸股骨刀具。 在一个实施方式中，流体或气体填充的气泡放置在股骨刀具下方以 在关节空间内延伸气泡-刀具组合。如图23所示的气泡2300可由适 当材料制成，例如(但不限于)PET、尼龙、聚乙烯或尿烷。在其 压缩形式中，气泡2300是平的，并可经由一端中的端口 2302和颈 部2301被填充。替代地，可具有两个端口 (未示出)，以允许当流 体喷射于气泡时使空气从气泡放出。气泡可以是柔性的，以使得一 旦放置在股骨刀具与胫骨之间或者放置在股骨刀具与髌骨之间时能 够在所有方向上膨胀。替代地，气泡可以是非柔性的，以将气泡膨 胀限制在i殳计容积内。
在制备股骨关节表面时，股骨刀具可需要比独立式气泡提供的 移动稳定性更大的移动稳定性。所述稳定性可这样提供，通过在如 这里所述的刀具内部i殳计伸缩式装置，然后将气泡i文置在该伸缩部 分内。另外，气泡可能遭受手术过程中使用的器械或骨质支撑面的刺穿。因此，可能希望将气泡容纳在能够放置在股骨刀具与胫骨或 髌骨之间的可延伸平台中。
图24、图25和图26示出了可能具有容纳于其中的可延伸气泡 的可延伸壳体。可延伸壳体可由金属、塑料或其它适当材料制成。 顶斗反2400和底—反2401可以是刚性或半刚性的。侧壁2402和2403 可彼此向内折叠或彼此向外折叠，以使得压缩状态的厚度减到最小 (见图25 )。对气泡的颈部2301提供开口 2404。
图26示出了当内部的气泡被填充时的壳体，从而，可延伸壳体 伸缩到设计高度。如果用无菌生理盐水或不可压缩的其它适当流体 填充，可延伸壳体的高度可逐渐增加或减小，以便于进行适当的股 骨切除。替代地，在胫股室或髌股室内的转移力可被控制以便进行 适当的股骨切除的情况下，流体可在压力控制下被引导入可延伸壳 体内的气泡2300。
图47和图48示出了放置在胫股关节中的剃刀，膝部被弯曲和 延伸以使股骨骨节在剃刀的切割元件上移动，以乂人骨节去除材料。 在另一实施方式中，在膝部弯曲和延伸的同时对剃刀施加往复运动， 以增强乂人骨节去除材冲+。如图47和图48所示，祐 没计为在任一中 间或侧部胫股室中4吏用的股骨剃刀^是供了带有平支撑面的框架 5805，平支撑面用于支撑在所制备的胫骨平台上。用一组整合于盒 5800的切割元件5810雕刻股骨骨节。替代地，切割元件5810可4皮 设计为适配于盒5800中的插入物。刚性的或柔性的驱动轴延伸部 (未示出)可附4妻在驱动轴5802和》走转动力源(例如，手术动力钻 或电才几)之间。
可对盒5800施加往复运动，以增强从股骨骨节去除材料。所示 盒被设计为在框架5805内的通道5813中轴向地运动。在一个实施 方式中，驱动凸轮5803经由在盒5800中的横向槽5814中旋转的偏移凸轮5804将旋转转化成输入至驱动轴5802。驱动凸4仑5803 #皮支 撑于力文置在框架5805中的埋头孔5812中的轴 K 5808中，并通过垫 圈5806和固定器5807 4呆持在位。
当材料从股骨骨节去除时，希望相应地增加剃刀的高度，即在 胫股室内延伸剃刀。盒5800在框架5805中自由地垂直运动。 一个 或多个薄垫片5801可放置在盒5800与框架5805之间以延伸剃刀， 每个薄垫片5801具有^皮:没计为沿着驱动凸轮5803侧部通过的两个 臂5811。
图49、图50、图51和图57示出了一种器械(如图50所示的 骨骼雕刻组件4),用来在远端股骨的关节表面中制备或刻划导引 线。转到图49，这种器械包括骨骼雕刻插入物1、连续转移器2和 胫骨试-验用底座3。当膝部弯曲并延伸时，胫股室和髌股室的骨质 表面之间的接触区域沿每个室内的股骨表面移动。在一个或两个胫 骨平台一皮切除之后，膝部^皮;改置在弯曲状态中，胫骨试-验用底座3 和骨駱雕刻组件4沿着相应的股骨骨节^皮适当地方欠置在纟皮切除的骨 骼表面定位锉5上。当膝部延伸时，锉5在股骨骨节内雕刻浅槽， 其指示出下述主雕刻器械将要运行的路径。如图51所示，骨骼雕刻 组件4在中间股骨骨节7的表面中刻划导引线6,以在确认制备导 引面之前对外科医生提供导引面位置和植入物位置的提示，与谚语 "两次测量一次切割"类似。通过组织牵引器8和9获得对手术位 置的暴露。以类似的方式，骨骼雕刻组件(未示出)可净皮构造为由 被切除的髌骨支撑，以在使用主雕刻器械在滑车中制备导引面之前 在股骨滑车中制备导引线，如本说明书后面所述的。
骨骼雕刻插入物1包括如图49、图50和图57所示的锉5、雕 刻本体10和雕刻帽11。锉5滑动地容纳并固定在孔12中。锉5的 至少一个表面是锯齿状13 ，以当沿着相邻骨骼的表面滑动时提供 用于去除软骨和骨骼的切割表面。切割本体10滑动地容纳在适配器固定在连续转移器2的容纳室 48中，并通过与连续转移器2上的外螺紋17啮合的内螺紋15由雕 刻帽ll固定在位。锉5纵向地支撑于支撑面28的槽中。如图50、 图51和图58所示，骨條雕刻组件4力丈置在胫骨切除物与股骨骨节 之间的被切除的胫骨平台上。当手柄2 6处于朝向患者的向前位置中 时，转移平台34保持在压缩位置，乂人而4吏销4丁36在斜面44上向上 移动，以将弹簧39和收缩缸40压缩于壳体27中。斜面44的前面 被构造为带有平面45,以将转移平台34锁定在压缩位置中。在骨 骼雕刻组件4处于适当位置的情况下，手柄24向后移动，释放转移 平台34，将夸上5压到股骨骨节上。乂人膝部弯曲开始，膝部延伸，侵_ 锉5沿着股骨骨节7的表面滑动，以在骨节中制备浅槽6。槽6对 外科医生提供用于骨节7的后续雕刻的连续转移器2的适当定位的 提示。
参照图58,弹簧39提供2至20磅范围内的转移力。弹簧39 容纳在缸体40内。从转移平台34延伸的凸出部35穿过缸体40中 的隙孑L (未示出)。扣环38固定至凸出部35以将4争移平台34固定 至缸体40。销4丁 36通过4妄合斜杆24中的开口 43而保持缸体40。
通过从适S己器49柠开雕刻帽11而将雕刻插入物1 乂人连续转移 器2去除，将连续转移器2留在胫股关节空间内。参照图52和图 55,电才几雕刻元件组件6162滑动地容纳在适配器49中。膝部》文置 在弯曲状态中。当电才几运行时，雕刻元件50的前端6163进入股骨 骨节7中，电机雕刻元件组件6162可释放地固定至连续转移器2。 当装配时，连续转移器2和电机雕刻组件162构成主雕刻器械的一 个实施方式。主雕刻器械被胫骨试验用底座支撑，其顺次地被所切 除的胫骨平台支撑。替代地，主雕刻器械直接被支撑于被切除的胫 骨平台上。如图55所示，膝部延伸以在股骨骨节7中加工初始导引 面41。所述导引面距骨节7的关节表面的深度是一致的。从连续转移器2释》文并去除电才几雕刻元件组件6162。 乂人胫股关节压缩并去除 连续转移器2。
图54示出了连续转移器2的一个实施方式，其装配有电机雕刻 元件组件1和胫骨试-验用底座3，其中，转移平台34^皮胫骨试-验用 底座3支撑。主雕刻器械的一个实施方式由所装配的连续转移器2 和电才几雕刻元件组件1构成。在本实施方式中，当将雕刻元件50 定位在股骨关节表面下方恒定深度时，主雕刻器械转移胫股关节， 从而在骨节表面下方的均匀深度处产生初始导引面。用^皮构造为带 有平行转移器164的主雕刻器械的另一实施方式加深并运动地制备 这种初始表面，如图60和图65所示，将在下面描述。替代地，如 在本说明书后面描述的副雕刻器械，可使用由构造为带有连续转移 器2的主雕刻器械制备的初始导引面，以在股骨骨节中制备植入物 骨骼支撑面。
参照图54，手柄26处于释放转移平台34的向后位置中，以如 图55所示的在与支撑面28接触时在胫骨转移平台34与股骨骨节7 之间施加转移力。雕刻元件50由紧固螺母53和驱动管57支撑并可 释方文地固定在夹头55中。驱动管57被包含在桶61的孔60中的轴 承59旋转地支撑。用处于凸缘70中且从电机73的孔72延伸的螺 紋紧固件(未示出)将桶61固定至电才几73。适配器49滑动地容纳 在电才几雕刻组件6162的桶61上。然后，适配器49穿入连续转移器 2的本体27的容纳室48中。
参照图56,电才几雕刻元件组件6162的一个实施方式通过如下 方式装配将驱动管57固定至电才几73的驱动轴71，并用螺紋紧固 件(未示出)将凸缘70附接至螺紋孔72。支撑于桶孔60中的轴承 59支撑驱动管57。夹头55滑动地容纳在驱动管57中，并用螺紋连 接至驱动管57的紧固螺母53锁定。夹头54在六角连接51处可释 放地夹紧雕刻元件50。在一个实施方式中，通过以下方式提供组织导引手术在负载 控制下转移胫股关节，同时用雕刻元件在距^f皮切除的胫骨平台预定 距离处雕刻股骨骨节。参照图59至图64，平4亍转移器6164在净皮切 除的胫骨平台与股骨骨节之间施加转移力。当手柄74处于朝着患者 的向前位置时，转移平台77保持在压缩位置，从而使销钉83在斜 面97上向下移动，以将弹簧81和收缩缸80压入壳体84中。斜面 97的前面净皮构造为带有平面99，以将转移平台77锁定在压缩位置 中。弹簧81冲是供2至20磅范围内的转移力。弹簧81容纳在缸体 80中。从转移平台77延伸的凸出部98穿过缸体80中的隙孔165。 扣环82固定至凸出部98,以将转移平台77固定至缸体80。销4丁 83通过接合斜杆94中的开口 96而保持缸体80。
平行转移器6164锁定在压缩位置中。在膝部处于弯曲状态的情 况下，胫骨试-验用底座3和平4于转移器6164》文置在纟皮切除的胫骨平 台上。替代地，平行转移器6162直接放置在被切除的胫骨平台上。 通过向后(远离患者)旋转手柄74而解锁平行转移器6164,以在 胫骨与股骨之间施加转移力。电才几雕刻组件162的桶61滑动地容纳 在适配器49的通道14中，并可释》文地固定于其中。电才几雕刻元件 组件6162与之前在股骨骨节中制备的初始导引面对准，雕刻元件 50进入股骨骨节。适配器49滑动地容纳在本体84的容纳室6172 中，并可释放地固定于其中。所装配的平行转移器6164和电机雕刻 元件组件6162是本发明主雕刻器械的另一实施方式。膝部延伸。平 行转移器6164保持胫股转移力，从而在膝部延伸的过程中提供转移 的负载控制，同时将雕刻元件50支撑在距被切除的胫骨平台预定距 离处。在胫骨与股骨之间施加动态转移力的情况下，由前后十字韧 带、中间和侧部副韦刃带以及4黄5争膝部的寿欠组织结构决定的膝部运动 性在整个运动范围内在胫骨与股骨之间引导分离。根据患者的膝部 运动性，距被切除的胫骨平台固定距离处的雕刻元件50制备导引 面。6164和电才几雕刻组件6162 组装形成的主雕刻器械实施方式被构造为通过向前旋转手柄74来 压缩平4亍转移器6164,如图61和图62所示，以向后滑动杀牛4f 94, 乂人而， <吏销4丁 83沿杀牛面97滑动至孑L 6168中，以朝着本体84 4#动 转移平台77并压缩弹簧81。如图63所示，名牛面97的端部处的锁 99将销钉83与转移平台77锁定在压缩位置中。
参照图63和图64，向后移动的手柄74将销钉83从锁99处解 开，允许转移平台77对股骨骨节施加负载，这种负载在本体84的 底部与支撑于,皮切除的胫骨平台上的胫骨试-睑用底座3之间起作 用。替代地，本体84可直接支撑于被切除的胫骨平台上。
副雕刻器械参照导引面，在距如下所述的导引面预定距离处在 股骨骨节中制备植入物支撑面。转移平台77可以是平面的。替代地， 如图66所示，转移平台6101的4仑廓可形成为缸体，以将股骨骨节 导引在雕刻元件(未示出)的中心上。替代地，转移平台可以是凹 入的或石莱形的，以进一步包围股骨骨节，以将股骨骨节导引在雕刻 元件上的通常中心的^f立置。
图67、图68和图69示出了副雕刻器械的一个实施方式，其中， 切割元件6107和6108被底座6120和盖子6104支撑。 一个或多个 切割元件6107或6108 ^皮支撑于槽6125中的凸缘6124之间的花键: 齿轮6113驱动。由电机(未示出)施加扭矩，电才几由螺紋界面6106 可释放地连接至适配器6109并连接至驱动轴6105。驱动轴6105 #L 装配至伞齿轮6110,所述伞齿轮6110与伞齿轮6112啮合以经由轴 6116将扭矩传递至花4建齿轮6115。轴套6114在轴6117和6116的 底座6120与盖子6104界面处提供耐磨性。由花键齿轮6113形成的 驱动系侵:得相邻的切割元件6107和6108在相对方向上^走转。替代 地，可在花键齿轮6113之间使用空转花键齿轮(未示出)，以使相 邻的切割元件6107和6108在相同方向上S走转。盖子6104纟皮构造为形成导引元件6103,其^皮构造为包围花4建齿4仑6113和槽6125内的 凸缘6124之间的切割元件6107和6108。
图70、图71和图72示出了副雕刻器械的另一实施方式，其中， 切割元件6130和6131 ^皮底座6139和盖子6128支撑。 一个或多个 切割元件6130或6131 ^皮支撑于槽6170中的凸缘6152之间的连接 #干6134和6135驱动。由电才几(未示出)施力口才丑矩，电才几由螺紋界 面6173可释力文地连4妻至适配器6136并连接至驱动轴6137。驱动轴 6137被装配至伞齿專仑6142，所述伞齿4仑6142与伞齿轮6144啮合以 经由轴6146将4丑矩传递至花4定齿4仑6143。花4建齿專仑6143与装配有 曲轴6147的花4建齿4仑6154啮合。曲轴6147 ^皮构造为带有两个凸4仑 6149和6150。凸轮6149滑动地容纳在第一连接杆6134中的孔6169 中。凸寿仑6150滑动i也容纳在第二连4妄杆6135中。曲轴6147的^走转 驱动连4姿斥干6134和6135,以通过曲柄6132 4夸4丑矩传递至一个或多 个切割元件6130或6131。曲柄6132 ^皮构造为带有两个凸轮6159 和6160,其分别定向为与曲轴6147的凸4仑6149和6150同步运动。 曲柄6132被构造为带有凸出部6133，其被切割元件6130和6131 滑动地容纳，以将4丑矩传递至切割元件6130和6131。轴套6145和 6148在寿由6146和曲4由6147处底座6120和盖子6104界面才是供耐磨 性。由两个连4妄臂6134和6135形成的驱动系4吏两个或多个切割元 件6130和6131在相同方向上旋转。盖子6128#:构造为形成导引元 件6129,其被构造为包围连接臂6134和6135以及槽6170内的凸 缘6152之间的切割元件6130和6131。
图73示出了支撑于胫骨6128的被切除的胫骨平台上的副雕刻 器械，其中导引元件6129滑动地容纳在由上述主雕刻器械之前制备 的导引面41中。副雕刻器械通过弯曲和延伸膝部来制备植入物骨骼 支撑面6155。替代地，副雕刻器械可被构造为包括这里所述的转移 设备的每个实施方式，或与所述转移设备的实施方式共同起作用。主雕刻器械的多种实施方式可通过包含这里所述的转移设备的每个 实施方式而被构造。主和副雕刻器械的多种实施方式可通过包含这 里所述的每个雕刻it/f牛或刀具元^牛与驱动才几构的组合而^皮构造。提供上述描述是为了示出本发明的各种实施例和实施方式，并 不是本发明的所有组合和变型的全部列表。应该理解，在不背离本 发明的实质和所附权利要求的范围的前提下，可对其进行各种改变、 适应和修改。本发明的范围由所附权利要求提供。
权利要求
1.一种雕刻第一骨骼的关节表面的方法，所述第一骨骼通常以预定方式与第二骨骼环接，所述方法包括将骨骼雕刻工具固定至所述第二骨骼；雕刻所述第一骨骼的所述关节表面；以及在所述骨骼雕刻工具与所述第二骨骼之间施加转移力，以迫使所述骨骼雕刻工具进入所述第一骨骼，其中，至少部分地在负载控制下进行力的施加。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，施加转移力包括在压力下 施加流体，其中，负载控制包括控制流体压力。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，控制流体压力包括控制气 态;虎体压力。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中，控制流体压力包括控制液 态;克体压力。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中，负载控制包括测量两个骨 骼之间的负载以及至少部分地根据所测的负载控制转移力。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中，在负载控制下控制力的施 力口，随后在达到4立移才及限之后进4亍位移控制。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中，位移控制包括机械地限制 位移的范围。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中，负载控制至少部分地通过 自动控制器执行，所述自动控制器至少部分地根据负载自动地 控制转移力。
9. 根据权利要求1所述的方法，其中，负载控制至少部分地在人 工控制下执行，其中，人至少部分地响应于负载读出值而控制 转移力。
10. —种用于切入哺乳动物骨骼的设备，所述设备包括框架，内部有空间并且没有外部区域；多个切割缸体，可旋转地设置在所述框架内；以及驱动件，从框架外部可外部地接近，所述驱动件谬皮操作地 接合以旋转所述切割缸体。
11. 根据权利要求10所述的设备，其中，壳体具有用于插入哺乳 动物体内的后区域、与后区域相对的前区域、均在后区域与前 区域之间延伸的右侧和左侧，其中，所述驱动件是通过右侧和 /或左侧伸出至壳体外部的轴。
12. 根据权利要求10所述的设备，其中，所述驱动件通过齿轮操 作地4妄合至所述切割缸体。
13. 根据权利要求10所述的设备，其中，所述驱动件通过柔性驱 动环l乘作地4妄合至所述切割缸体。
14. 根据权利要求10所述的设备，进一步包括与壳体内部流体连 通的流体入口和出口 ，以l是供冲洗。
15. 根据权利要求10所述的设备，进一步包括多个嵌套的伸缩式 平台，所述平台具有内部、延伸结构和收缩结构，其中，通过对所述平台内部直4妄或间接施加流体压力可将平台乂人所述收 缩结构推动成所述延伸结构。
16. 根据权利要求10所述的设备，将权利要求1的桶式刀具称为 第一桶式刀具，进一步包括接合至所述第一桶式刀具的第二桶 式刀具，以在第一与第二桶式刀具之间传递所施加的4丑矩。
17. 根据权利要求10所述的设备，其中，所述框架具有约10mm 与90 mm之间的长度升口约10 mm与50 mm之间的宽度。
18. 根据权利要求IO所述的设备，其中，所述框架具有约10mm 与90 mm之间的长度和约40 mm与100 mm之间的宽度。
19. 根据权利要求10所述的设备，其中，所述框架具有小于约10cm 的长度和小于lOcm的宽度。
20. —种去除骨骼的方法，包括将权利要求10所述的设备应用于骨骼。
21. —种用于切入哺乳动物骨骼的设备，所述设备包括框架，具有用于插入哺乳动物体内的后区域以及与后区域 才目只于的前区i或；至少一个上部切割元4牛，具有切割表面；以及可延伸本体，操作地接合至底部，所述可延伸本体具有第 一结构和第二结构，其中，所述设备在所述第二结构中高度大 于在第一结构中的高度，其中，所述可延伸本体相对于左右运 动祐:一几4成;也限制。
22. 根据权利要求21所述的设备，其中，所述可延伸本体直接接 合至壳体。
23. 根据权利要求21所述的设备，其中，所述可延伸本体至少部 分地^皮容纳在所述壳体内。
24. 根据权利要求24所述的设备，其中，所述可延伸本体包括波紋管。
25. 根据权利要求24所述的设备，其中，所述波紋管包括向内和 向外的褶皱。
26. 根据权利要求21所述的设备，其中，所述可延伸本体包括至 少一个被容纳在所述壳体内的腿部。
27. 根据权利要求21所述的设备，其中，所述可延伸本体包括可 膨胀气嚢。
28. 根据权利要求21所述的设备，其中，所述可延伸本体包括至 少两个嵌套结构， 一个结构至少部分地嵌在另一个结构内。
29. 根据权利要求21所述的设备，进一步包括操作地接合至刀具 元件以移动刀具元件的驱动件，其中，所述驱动件乂人冲匡架外部 可接近。
30. 根据权利要求21所述的设备，其中，所述切割元件包括从以 下组中选^^出的切割元件切割缸体、切割带和往复式切割平面。
31. 根据权利要求21所述的设备，其中，所述框架具有约10mm 与90 mm之间的长度牙口约10 mm与50 mm之间的宽度。
32. 根据权利要求21所述的设备，其中，所述框架具有约10mm 与90 mm之间的长度和约40 mm与100 mm之间的宽度。
33. 根据权利要求21所述的设备，其中，所述框架具有小于约1 Ocm 的长度和小于10cm的宽度。
34. —种去除骨骼的方法，包括将权利要求21的设备应用于骨骼。
35. 才艮据权利要求21所述的设备，进一步包括冲洗入口、沖洗出 口以及它们之间的适于从所述设备中冲走骨骼和组织碎片的 沖洗流径。
36. —种用于同时切入哺乳动物骨骼的两个不同区域的设备，所述 设备包括第一4医架，具有用于插入哺乳动物体内的后区i或和与后区 域相对的前区i成；第二框架，具有用于插入哺乳动物体内的后区i或和与后区 i或才目只十的前区i或；所述第一框架具有第一可移动切割本体，其包括能够切入 组织和骨骼的第 一上部切割表面；所述第二框架具有第二可移动切割本体，其包括能够切入 组织和骨骼的第二上部切割表面；第一驱动件，操作地接合至所述第一切割本体；第二驱动件，操作地接合至所述第二切割本体；以及至少一个连接件，用于保持所述第一和第二框架相对于独: 此隔开。
37. 冲艮据权利要求36所述的设备，其中，所述第一和第二可移动 切割本体中的每个都是具有切割表面的旋转釭体。
38. 才艮据权利要求36所述的设备，其中，所述第一和第二可移动 切割本体是往复式切割表面，每个切割表面均支承切割元件。
39. 根据权利要求36所述的设备，其中，所述第一和第二可移动 切割本体中的每个均是支承切割元件的闭环带，其中，所述带由马区动4牛马区动，以在纟从向方向上运动。
40. —种用于切入哺乳动物骨骼的设备，所述设备包括框架，具有插入哺乳动物体内的后区域和与后区域相对的 前区域；后辊子，可旋转地4妄合至框架后区i或；前辊子，可旋转地接合至框架前区域；切割带，环绕所述后4昆子和所述前專昆子；以及驱动件，操作地4妻合至所述前辊子以可旋转地驱动所述前 辊子和切割带。
41. 根据权利要求40所述的设备，其中，所述切割带包括多个从 中穿过的孔。
42. 根据权利要求41所述的设备，其中，所述切割带孔具有凸起 的后边缘。
43. 根据权利要求40所述的设备，进一步包括*接合至所述框架以 防止组织接触切割带后区域的后组织保护器。
44. 根据权利要求40所述的设备，进一步包括接合至框架前部的 前冲匡架件。
45. 根据权利要求40所述的设备，其中，所述驱动件是可从框架 外部而外部地-接近的，并且其中所述驱动4牛沿着前后轴线i殳置。
46. 根据权利要求40所述的设备，其中，所述驱动件是可从框架 外部而外部i也^妄近的，并且其中所述驱动4牛垂直于前后轴线i殳置。
47. 根据权利要求40所述的设备，进一步包括操作地接合至框架 以防止组织4妄触切割带底部的壳体底座。
48. 根据权利要求40所述的设备，进一步包括可操作地接合至前 辊子和后辊子以调节带张力的张紧臂。
49. 根据权利要求40所述的设备，将权利要求1的设备称为第一 带式刀具，进一步包括接合至所述第一带式刀具的第二带式刀 具，以在所述第一与第二带式刀具之间传递所施加的扭矩。
50. 才艮据权利要求40所述的设备，其中，所述冲匡架具有约10mm 与90 mm之间的长度和约10 mm与50 mm之间的宽度。
51. 根据权利要求40所述的设备，其中，所述框架具有约10mm 与90 mm之间的长度和约40 mm与100 mm之间的宽度。
52. 根据权利要求40所述的设备，其中，所述框架具有小于约10cm 的长度和小于10cm的宽度。
53. —种去除骨骼的方法，包括将一又利要求40所述的i殳备应用于骨骼。
54. 根据权利要求40所述的设备，进一步包括冲洗入口、冲洗出 口和它们之间的适于从所述设备中沖走骨骼和組织碎片的沖洗流径。
55. 才艮据权利要求40所述的设备，其中，所述切割带具有纵向轴 线、基本平面的表面，以及设置在带外表面上的多个外切割脊。
56. 根据权利要求55所述的设备，进一步包括设置在带内表面上 的多个内脊。
57. 根据权利要求55所述的设备，其中，所述脊被定向为基本垂 直于带l^人向轴线。
58. 根据权利要求55所述的设备，其中，所述脊被定向为相对于 鈔人向轴线成大约20°至70°角。
59. 根据权利要求40所述的设备，其中，所述带具有位于带外表 面上的第 一组基本平行的切割脊，并且其中所述带具有位于带 外表面上的第二组基本平行的切割脊，其中，所述第一和第二 组脊4皮此交叉，以形成钻石形图案。
60. 根据权利要求55所述的设备，其中，所述带具有位于带外表 面上的第 一组基本平行的切割脊，并且其中所述带具有位于带 外表面上的第二组基本平行的切割脊，其中，所述第一和第二 组脊相对于^1此至少成20°角地设置。
61. 才艮据权利要求40所述的设备，其中，所述切割带包括研磨切割表面。
62. —种用于切入哺乳动物骨骼的设备，所述设备包括才匡架，具有用于插入哺乳动物体内的后区域和与后区i或相 只于的前区i或；基本平面的上部切割元件，具有切割表面；以及马区动件，操作地接合至刀具元件，以驱动切割元件基本在 一平面内移动，其中，所述驱动件是从框架外部可接近的。
63. 根据权利要求62所述的设备，其中，通过偏移臂或偏心臂可 操作地接合所述驱动件。
64. 根据权利要求62所述的设备，其中，所述驱动件沿着前后轴 线设置。
65. 根据权利要求62所述的设备，其中，所述驱动件垂直于前后 轴线i殳置。
66. 根据权利要求62所述的设备，包括至少两个上部切割元件， 每个元件被构造为在基本相同的平面中操作。
67. 根据权利要求62所述的设备，其中，所述上部切割元件主要 4叉当在一个方向上移动时切割，而当在相对方向上移动时不切
68. 才艮据4又利要求62所述的i殳备，其中，所述上部切割元件当在 一个方向上移动时切割并且在相对方向上移动时也切割。
69. 根据权利要求62所述的设备，其中，所述框架具有约10mm 与90 mm之间的长度和约10 mm与50 mm之间的宽度。
70. 根据权利要求62所述的设备，其中，所述框架具有约10 mm 与90 mm之间的长度和约40 mm与100 mm之间的宽度。
71. 根据权利要求62所述的设备，其中，所述框架具有小于约10cm 的长度和小于1cm的宽度。
72. —种去除骨骼的方法，包括将权利要求62所述的设备应用于骨骼。
73. 根据权利要求62所述的设备，进一步包括冲洗入口、冲洗出 口和它们之间的适于从所述设备中冲走骨骼和组织碎片的冲 洗流径。
74. —种用于切入哺乳动物骨骼的设备，所述设备包括框架，具有用于插入哺乳动物体内的后区域和与后区域相 对的前区域；可移动盒，具有支承多个切割元件的上表面，所述盒滑动 地接合至所述框架以允许切割元件相对于框架的移动；以及驱动件，，t喿作地4妄合至所述盒以往复地驱动所述盒，其中， 所述驱动件是可从框架外部接近的。
75. 根据权利要求74所述的设备，其中，所述驱动件可旋转地接 合至偏心凸轮，并且所述偏心凸轮往复地驱动所述可移动盒。
76. 根据权利要求74所述的设备，其中，所述设备具有用于保护 组织的受保护的非切割后端区域。
77. —种4争移元4牛，包4舌a.细长本体，具有第一和第二端、顶面和底面、滑动;也 容纳在所述顶面中的平台，所述第二端包括近端容纳室；b.适配器，包4舌容纳在所述近端容纳室中的第一端、第二螺紋端和i殳置在其中的适配器容纳通道，其中，所述适配器容纳通道^皮构造为用于容纳骨骼雕刻器械。
78. 根据权利要求77所述的转移元件，其中，所述平台包括具有用于支撑器械的纵向凹槽的支撑面。
79. 根据权利要求77所述的转移元件，其中，所述平台是弹簧加载的、液压动力的、或包括剪才几构。
80. 根据权利要求79所述的转移元件，与一划线器械结合，所述划线器械可容纳在所述圓柱形本体容纳通道内，所述划线器柏l包括锉；划线本体，具有用于容纳和固定所述锉的开口；以及帽，可与所述适配器第二螺紋端接合，用于将所述划线器械固定至所述转移元件。
81. 根据权利要求80所述的划线器械，其中，所述锉操作地容纳在i从向凹4曹中。
82. 根据权利要求80所述的划线器械，其中，所述锉的至少一侧是锯齿状的。
83. 根据权利要求82所述的划线器械，其中，当所述手柄处于第二位置时，所述夸上^皮压在第一骨骼上。
84. 根据权利要求79所述的转移元件，与主骨骼雕刻工具结合，所述主骨骼雕刻工具可容纳在所述适配器容纳通道内，所述主骨骼雕刻工具包括a. 电才几，包4舌驱动轴；b. 驱动管，可与驱动轴4妄合；c. 夹头，可滑动i也容纳在所述驱动管内；以及d. 雕刻元件，可与所述夹头4妾合。
85. 根据权利要求84所述的主骨骼雕刻工具，其中，所述雕刻元件可旋转地容纳在所述纵向凹槽中。
86. 根据权利要求79所述的转移元件，与副骨骼雕刻工具结合，所述副骨骼雕刻工具可容纳在所述适配器容纳通道内，所述副骨骼雕刻工具包括a. 底座；b. 驱动轴，纟乘作地4妄合至所述底座；c. 多个花键齿轮，操作地接合至所述驱动轴，用于从所述驱动轴接收扭矩；以及d. 多个切割元件，连接至所述花键齿轮，当被施以扭矩时，可通过所述花^:齿轮旋转。
87. 根据权利要求86所述的副骨骼雕刻工具，其中，所述多个切割元件设置在导f 1元件的相对侧上。
88. 4艮据权利要求87所述的副骨駱雕刻工具，其中，所述导引元件被容纳在由主雕刻工具制备的第一骨骼上的导引面中。
89. —种用于雕刻具有第 一和第二骨骼的关节中的第 一骨骼的关节表面的设备，所述i殳备包括主骨骼雕刻工具，包括至少一个雕刻元件和与第二骨骼接触的底座，所述主骨骼雕刻工具包括用于将第 一骨骼从第二骨骼转移开的平行转移器，所述主骨骼雕刻工具将所述至少 一个雕刻元件定位在距所述底座预定距离处。
90. 根据权利要求89所述的主骨駱雕刻工具，其中，雕刻元件距底座的预定3巨离是可调节的。
91. 一种转移元件，包4舌a. 细长本体，具有第一和第二端、顶面和底面、滑动地容纳在顶面中的弹簧加载平台，所述第二端包括近端容纳室；b. 适配器，包括容纳在所述近端容纳室中的第一端、第二螺紋端和i殳置在其中的适配器容纳通道，其中，所述适配器容纳通道被构造为用于容纳骨骼雕刻器械。
92. 根据权利要求91所述的转移元件，其中，所述顶面包括用于支撑器械的纵向凹槽。
93. 根据权利要求91所述的转移元件，进一步包括与所述平台操作地接合的手柄，所述手柄可定位在第一位置与第二位置之间，在所述第一位置中，所述平台处于收缩位置，在所述第二位置中，所述平台处于释放位置。
94. 根据权利要求79所述的转移元件，与副骨骼雕刻工具结合，所述副骨骼雕刻工具可容纳在所述适配器容纳通道内，所述副骨骼雕刻工具包括a. 底座；b. 凸轮轴，操作地接合至所述底座；c. 多个连接臂，操作地连接至所述凸轮轴，用于从所述凸库仑轴"l妄收4丑矩；以及d. 多个切割元件，连接至所述连接臂，当被施以扭矩时，可通过所述连接臂旋转。
95. 根据权利要求77所述的转移元件，进一步包括闭环控制系统。
96. 根据权利要求95所述的转移元件，其中，所述闭环控制系统在位移控制、负载控制或其组合控制下操作。
全文摘要
用于雕刻骨骼的方法和装置，尤其是用在用于植入修复装置以替换环接骨骼关节表面的制备中。本发明提供了改进的骨骼去除装置，其包括由齿轮和环驱动器驱动的磨机。还提供了往复式刀具和带式刀具。一些装置具有整体的或可去除的可延伸部分，以改变力和骨骼切除深度。装置可具有冲洗口和稳压室，以去除骨骼碎片。一些刀具是双刀具，适于同时在两个或多个区域(例如，膝关节)中去除骨骼。
文档编号A61F2/00GK101652112SQ200880011301
公开日2010年2月17日 申请日期2008年4月4日 优先权日2007年4月4日
发明者凯文·D·斯旺森, 凯文·T·斯特普尔斯, 安东尼·G·克雷默, 杰勒德·A·恩格, 罗伯特·E·科勒, 达里尔·皮拉斯基, 迈克尔·N·特拉万泰, 阿龙·J·比塞克, 韦斯利·D·约翰逊 申请人:亚历山大研究科学有限责任公司