专利名称：患者匹配的器械和方法
技术领域：
本公开涉及患者匹配的器械。
背景技术：
在骨科手术期间利用患者匹配或者患者特定的植入物导引件来准确地插入销、弓丨导切除以及放置植入物。患者匹配的导引件通常基于从患者的MRI或CT扫描接收的数据，并且依赖于对解剖特征的匹配以便在外科手术期间正确地定位导引件。一般来说，利用销或螺钉固定这些患者匹配的导引件，以降低手术期间发生滑动的危险。通常把销插入切除区之外的健康骨，以确保持续的稳定性并且避免与手术期间所使用手术器械的相互干扰。对于如下的较少损伤方案仍然存在着需求:在手术器械导引件的使用期间减小对健康骨的损伤量且保留胫骨隆凸的至少一部分，同时保持与患者匹配导引件相关联的使用容易性和速度。对于相对于患者特定解剖结构引导切割工具的特征物而言依然还需要改进的结构刚性。依然还需要患者匹配器械中的执行切除的装置，其导致适当平衡的软组织张力。依然还需要患者匹配器械能够定向和引导保留近侧胫骨的至少一部分所需的其它切除。
发明内容
在一个一般性方面，一种患者匹配切割设备包括:表面或点特征物，该表面或点特征物适合于至少部分地符合或参照患者特定解剖结构；以及多个导引槽，该多个导引槽构造成引导切割工具相对于患者特定解剖结构的运动以便形成患者解剖结构的平台和隆凸切除。实施例可以任选地包括以下特征中的一个或多个。例如，在手术前计划中基于患者解剖结构的成像数据而确定患者特定表面或点接触特征物。该患者匹配切割设备还包括构造成引导临时固定销的放置的一个或多个孔，并且其中，所述孔包括构造成控制临时固定销的深度的位置控制 元件。患者匹配切割设备还可以包括牵引器特征物，该牵引器特征物可拆卸地联接到切割设备且构造成保持软组织远离导引槽。多个导引槽可包括便于近侧胫骨的水平内侧和外侧平台切除以及内侧和外侧竖直隆凸切除的表面。患者匹配切割设备还可包括便于近侧胫骨的竖直和水平前胫骨隆凸切除的导引槽。
在另一个一般性方面，患者特定胫骨切割导引件包括:中心部，该中心部构造成至少部分地覆盖近侧胫骨的前部和上部；多个外伸支架部，该多个外伸支架部从中心部延伸且构造成至少部分地覆盖近侧胫骨的内侧和外侧关节表面；以及多个翼部，该多个翼部从中心部向内侧和向外侧延伸且构造成至少部分地围绕近侧胫骨的前面的内侧和外侧延伸，其中，中心部和多个外伸支架部限定导引件，导引件构造成引导切割工具以形成近侧胫骨的竖直和前隆凸切除，并且多个翼部限定导引槽，导引槽用于引导切割工具以形成近侧胫骨的水平平台切除。实施例可以任选地包括以下特征中的一个或多个。例如，中心部、多个外伸支架部以及多个翼部中的一个或多个可包括适合于至少部分地符合或参照近侧胫骨的相应表面的一个或多个表面或点接触部。在手术前计划中基于患者近侧胫骨的成像数据而确定一个或多个表面或点接触部。该患者特定胫骨切割导引件还可包括一个或多个孔，该一个或多个孔限定在中心部或者多个外伸支架部中并且构造成引导临时固定销的放置。多个翼部可包括构造成保持软组织远离导引槽的牵引器特征物。患者特定胫骨切割导引件还可包括加强元件，该加强元件至少部分地嵌入中心部、多个外伸支架部或者多个翼部中的一个或多个。在另一个一般性方面，一种系统包括患者匹配切割设备或者患者特定胫骨切割导引件以及标准器械，该标准器械可附接到患者匹配切割设备或患者特定胫骨切割导引件以帮助在骨切除手术期间切割工具的构造和导引。在另一个一般性方面，一种切除近侧胫骨的方法包括:把患者匹配器械固定到患者近侧胫骨，以及利用患者匹配器械相对于近侧胫骨引导一个或多个切割导引件，以形成水平内侧和外侧平台切除、内侧和外侧竖直隆凸切除。实施例可以任选地包括以下特征中的一个或多个。例如，把患者匹配器械固定到患者近侧胫骨可包括:利用一个或多个固定销把该器械固定在相对于胫骨的特定位置，并且其中，在切除期间去除在固定步骤期间形成于胫骨中的一个或多个孔。本文中进一步描述器械和方法(包括患者匹配器械和方法)，该器械和方法用于促进包括膝关节成形术的骨科手术，例如双十字保留型膝关节成形术。
图1示出了未切除的近侧胫骨。图2示出了位于图1的近侧胫骨上的患者匹配切割导引件的一个实施例。图3示出了切除后的图1的近侧胫骨。图4是图3的切除的近侧胫骨的俯视平面图、以及竖直前隆凸切除的切除剖面。图5是根据另一个实施例的切除的近侧胫骨的俯视平面图、以及竖直前隆凸切除的切除剖面。图6是图2的患者匹配切割导引件和近侧胫骨的俯视平面图。图7是切除后的图2的患者匹配切割导引件和近侧胫骨的俯视平面图。图8示出了患者匹配切割导引件的另一个实施例。图9是图8的患者匹配切割导引件的另一 个视图。图10示出了患者匹配切割导引件的另一个实施例。
图11示出了患者匹配切割导引件的另一个实施例。图12示出了患者匹配切割导引件的另一个实施例。图13示出了患者匹配切割导引件的另一个实施例。图14示出了将某些部件拆除的图12的患者匹配切割导引件。图15示出了图12的患者匹配切割导引件的加强结构。图16示出了图12的患者匹配切割导引件的另一个视图。图17示出了图15的加强结构的另一个视图。图18示出了图12的患者匹配切割导引件的另一个视图。图19示出了图15的加强结构的另一个视图。图20示出了患者匹配切割导引件的另一个实施例。图21示出了图20的患者匹配切割导引件的另一个视图。图22示出了切除后的近侧胫骨。图23示出了切除后的近侧胫骨。图24示出了切除后的近侧胫骨。图25示出了患者匹·配切割导引件的另一个实施例。图26示出了初级切除后的近侧胫骨的两个视图。图27示出了临时切除后的近侧胫骨的两个视图。图28示出了患者匹配切割导引件的另一个实施例。图29示出了近侧胫骨和固定销。图30示出了患者匹配切割导引件的另一个实施例。图31示出了除股骨试验的远侧部分以外的图30的患者匹配切割导引件。图32至图35示出了患者匹配切割导引件的其它实施例。图36示出了切除后的近侧胫骨。图37示出了患者匹配切割导引件的另一个实施例。图38至图42示出了图37的患者匹配切割导引件的其它视图。图43示出了切除后的近侧胫骨。图44示出了图37的患者匹配切割导引件的另一个视图。图45和图46示出了患者匹配切割导引件的另一个实施例。图47至图50示出了患者匹配器械的另一个实施例。图51示出了患者匹配器械的另一个实施例。图52至图60示出了可以结合图47至图51的患者匹配器械而使用的标准非患者匹配器械的各种视图。图61至图72示出了使用图47至图67中所示器械的关节成形术的一例的部分步骤。图73示出了可以结合图52至图60的标准器械而使用的补充器械的视图。应当理解的是这些附图不必标上刻度并且所公开实施例有时是用图表和局部视图来表示。在某些情况下，对于本公开的理解来说是不必要、或者致使其它细节难以理解的细节已被省略。当然，应当理解的是本公开并不局限于本文中所说明的具体实施。
具体实施例方式图1示出了胫骨100的近侧部分，该近侧部分包括胫骨隆凸110等等，该胫骨隆凸110的内侧存在内侧关节表面111从而与股骨内侧髁关节连接并且胫骨隆凸110的外侧存在外侧关节表面112从而与股骨外侧髁关节连接。胫骨隆凸110可提供用于前后十字韧带的附着部位，等等。然而不必具体地示出，但也可存在其它解剖结构，例如半月板、髌腱、侧韧带、以及其它软组织。如后面的附图中所示以及如下所述，在一些膝关节成形术中，将近侧胫骨的一个或多个部分切除从而便于骨科植入物(例如胫骨基板和/或独立或整体的胫骨插入物)的定位和/或附接。在一些实施例(例如与上述双十字保留型膝关节成形术有关的实施例)中，将内侧和外侧关节表面以及胫骨隆凸的前部切除，同时胫骨隆凸的实质部分(在一些实施例中包括胫骨隆凸110的充当前和后十字韧带附着部位的部分)保留。在某些情况下，正确地定位和定向这些切除以实现(一个或多个)胫骨植入物的最佳定位和取向会是困难且耗费时间的。图2示出了位于图1的近侧胫骨上的患者匹配器械200。图2中所示的患者匹配器械200是胫骨切割导引件，该导引件具有多个缝槽以及用于引导切割工具(例如往复和摆动锯条)相对于近侧胫骨的运动的其它导引表面。在图2中所示的具体实施例中，胫骨切害I]导引件200包括用于引导水平内侧和外侧平台切除、内侧和外侧竖直隆凸切除、以及竖直和水平的前胫骨隆凸切除的导引 表面210。图2的胫骨切割导引件200当被正确地定位和定向在患者胫骨上时确定上述六种切除的位置和取向。如下面更详细的描述，图2的胫骨切割导引件200包括适合于至少某种程度地符合或参照特定患者解剖结构的独特几何形状的若干表面205，这些表面205显著地促进患者解剖结构的患者匹配器械相对于期望位置和取向的精确或基本精确的定位和定向，其在一些实施例中已在手术前计划阶段基于患者特定解剖结构的成像数据或其它信息而被确定。其它实施例可以包括患者匹配胫骨切割导引件、其它切割导引件、以及用于引导与特定患者的解剖结构有关的其它切除或者其它骨修改的其它手术器械。其它实施例可以包括不同数量、位置和取向的切割导引槽或者其它导引表面或点接触特征物，例如具有较小半径(即，小于所接触解剖结构的半径的半径)且没有变形的探头根据需要在单个点中接触解剖结构。图2中所示的患者匹配胫骨切割导引件200包括:至少某种程度地覆盖近侧胫骨的前部和上部的中心部220、从该中心部在内侧和外侧关节表面上延伸的两个外伸支架部230、以及围绕胫骨前面的内侧和外侧从中心部向内侧和向外侧延伸的两个翼部240。在此具体实施例中，中心部220和外伸支架230限定用于竖直隆凸和前隆凸切除的导引槽和其它导引表面210，并且两个翼部240限定用于水平平台切除的导引槽210。图2中所示的胫骨切割导引件200包括至少某种程度地被捕获的导引表面210。患者匹配器械的其它实施例可包括缝槽、或者完全被捕获或根本不被捕获的其它导引表面或结构、或者其它组合。图3和图4示出了在利用图2的患者匹配胫骨切割导引件200进行切除后的图1的近侧胫骨100。如图3和图4中所示，内侧平台切除310和外侧平台切除320以及水平前隆凸切除330基本上是共面的，而内侧竖直隆凸切除340和外侧竖直隆凸切除350以及竖直前隆凸切除360大致垂直于平台切除。图3的具体实施例中所示的把竖直隆凸切除连接到水平平台切除的曲面部370是由下面进一步描述的两个固定销所导致的。图5示出了一个替代实施例的切除的俯视平面图，其中，竖直前隆凸切除360由具有曲线轮廓的切割器提供。其它切除设计、切除的位置和取向也是可能的并且在本公开的范围内。例如，在一些实施例中，平台切除310、320不必是共面的，竖直隆凸切除340、350可以是非平行的和/或以非垂直的角度从平台切除310、320延伸。在使用图2的切割导引件的一些实施例中，首先执行两个平台切除310、320，接着执行两个前隆凸切除，最后执行两个竖直隆凸切除340、350，然而在其它实施例中可以采用其它切除顺序。在一些实施例中，这种切除顺序可维持手术期间更长时间的销固定。图2的患者匹配胫骨切割导引件200可包括两个或更多个孔260，用于接收把导引件固定到近侧胫骨100的固定销。在图示的具体实施例中，两个任选的次级孔250位于外伸支架230的远端并且竖直地定向，以接收穿过内侧和外侧关节表面的表面的销255。两个初级孔260位于中心部中并且水平地取向，以便接收穿过近侧胫骨100的前表面的销265。图6示出了两个竖直销255的位置。图7示出了两个水平销265的位置。在此具体实施例中，所述孔位于在器械的面向骨侧上的患者匹配表面的附近，然而其它位置也是可能的。图2和图7中所示的水平销265仅延伸到近侧胫骨的后侧。在图7所示的实施例中，针对特定患者，并且针对将要使用的特定长度的销来校准切割导引件中心部上的外表面(即，不面对骨的表面)，使得这些销仅到达近侧胫骨的后侧。在此具体实施例中，中心部220上的外表面205接触各销上的肩部(未图示)，以便把各销265的前后插入深度限制到精确的预定深度，然而在其它实施例中可以利用其它结构和销/切割导引件相互作用机构把销深度限制到期望的深度。在一些实施例中，相比周围的“外”表面，用于接触销的“外”表面的部分可以凹进到所述设备中，然而在其它实施例中这些表面可以彼此齐平或者以其它方式布置。在一些实施例中，替代机构可以用于相对于切割导引件的外表面或者其它部分来校准销深度。例如，在一些实施例中，可以用激光蚀刻线或其它标记来表示相对于切割导引件的患者匹配外表面的销的前后深度。`在一些实施例中，可以通过检查MRI或者特定于患者解剖结构的其它成像数据而设定此深度，并且该深度可结合期望的销长度来确定患者匹配切割导引件的外表面(或者外表面的各部分、或者其它结构或机构)位于何处以便正确地限制销的深度。可以利用各种自动、半自动或者人工程序和系统来处理成像数据或者以其他方式确定合适的插入深度。在一些实施例中，尽管不必是全部实施例，可能希望利用水平销(或者与切割导引件相关的其它结构)来保护胫骨隆凸以免被切割器械和外科手术期间所使用的其它器械造成刻痕、底切或其它意外的切除或损伤。在这些实施例的部分实施例中，尽管不必是全部实施例，可能希望精确地控制水平销(或者其它水平的、竖直的或其它取向的销或其它紧固机构)的前后深度，使得所述销沿胫骨隆凸的整个(或者基本上全部)前后长度延伸从而在不显著向后延伸至胫骨(这会不合需要地撞击周围软组织或其它解剖结构)的情况下提供这种保护。在这种情况下，上述深度控制机构会是期望的。在一些实施例中，患者匹配胫骨切割导引件可以封装有、安装有和/或以其他方式关联有适当长度的销以便用于特定的患者。在这些或者其它实施例中，可以在患者匹配导引件自身(或者在导引件的包装)上标示出正确的销长度。
在一些实施例中，销接收开口在患者匹配器械中的特定位置和取向使得一旦所有切除已完成，那么由插入穿过这些开口的销所形成的空腔不会留在患者骨中。换句话说，在一些实施例中，用于患者匹配器械的销仅延伸穿过经由切除而被去除的骨。在一些实施例中，也可以通过调节或优化销长度而减小或排除销孔在剩余骨中的发生率。例如，在一些实施例中，竖直销可被定位成使得它们在执行水平平台切除处的水平之下延伸。图8示出了具有附加特征物的患者匹配胫骨切割导引件400的一个替代实施例。图8的切割导引件包括可视窗425，该可视窗425位于导引件400的中心部420中，用于使胫骨隆凸的前部可视化。在图示的具体实施例中，可以通过使导引件的脆性部(未图示)断开而显露可视窗425。图8的切割导引件400还包括位于两个翼部440的远端的牵引器特征物490。在一些实施例中，牵引器特征物490可便于保持软组织远离手术部位，从而实现更好的可视化并且防止这些软组织受损伤。在图8的具体实施例中，牵引器特征物490包括空心部495，该空心部495可有助于至少某种程度地减小由被牵引器特征物490保持的软组织施加在切割导引件400上的力。在一些实施例中，这可有助于避免切割导引件或其特定部分(例如翼部440和在这些翼部上的导引表面)的形状、位置和/或取向的可能的、不期望的偏斜、变形或其它改变。在其它实施例中，牵引器特征物490的其它形状和构造也是可能的，或者在其它实施例中牵引器特征物是不必要的。
在一些实施例中，患者匹配导引件的某些特征(例如图8的患者匹配胫骨切割导引件400的牵引器特征物490和可视窗425特征物)可以是可去除的或者可重构的。例如，如图9中所示，牵引器特征物490可包括一系列的穿孔491，这些穿孔可便于在使用后(或者如果它们对于特定手术是不需要的)去除牵引器特征物490。在其它实施例中，可以利用其它脆性或非脆性连接、结构或其它机构而实现患者匹配器械的部分的断开、去除或重新定位。在意图在手术期间使患者匹配器械的部分断开的一些实施例中，期望的是使用断裂时不产生过量(或者任何)的碎片以避免伤口部位污染的脆性连接。在一些实施例中，脆性连接的特定几何形状可降低去除脆性部时小碎片污染伤口的机会。在这些实施例或其它实施例中，患者匹配器械自身可以由一种或多种材料形成，该一种或多种材料减小由于充当脆性连接而产生的碎片的可能性。在一些实施例中，可以在使用尼龙-12作为制造材料的选择性激光烧结工艺中形成的患者匹配器械中形成脆性特征物。在这些实施例或其它实施例中，在制造过程期间可以改变激光的功率以产生结合强度减小的材料的线或区，从而允许更容易地使患者匹配器械的某些部分断开。在一些实施例中，可以在使用之后去除可拆除特征物以避免与手术后续部分发生干扰。在一些实施例中，通过去除可拆除特征物可以允许容易地接近或看见在去除可去除特征物之前不易接近或不易看见的患者匹配器械的部分、解剖结构或其它物件。例如，在一些实施例中，通过从患者匹配器械去除可去除特征物可以允许接近患者匹配导引件的其它特征物，这些其它特征物是用于利用原来被可去除特征物遮住的患者匹配导引件的其它特征物来引导或执行解剖结构上的其它操作或者操作的部分。在这些实施例或其它实施例中，去除一个或多个可去除部分可便于调节患者匹配器械的导引件或其它特征物。
图10示出了患者匹配胫骨切割导引件600，该患者匹配胫骨切割导引件600包括内置的下降杆连接件680。在一些实施例中，胫骨切割导引件可以是患者匹配器械的整体部分，而在其它实施例中该导引件可以是按照使用者的意愿且在其进行选择时可以添加到患者匹配器械中和/或从患者匹配器械中去除的特征。在一些实施例中，可以利用类似于用于可去除牵引器特征物的上述脆性连接的脆性连接而把下降杆连接件680固定到患者匹配导引件600。图10中所示的下降杆连接件680帮助下降杆(drop iocI) 684与患者匹配胫骨导引件600的连接和对准，在一些实施例中，其可帮助看见患者匹配器械600与胫骨的解剖轴或机械轴或胫骨的其它结构或者其它解剖结构的对准。此可视化可允许在外科手术进行时对患者匹配导引件的取向的再确认。图11示出了患者匹配胫骨切割导引件700的另一个实施例，该患者匹配胫骨切割导引件700包括下降杆连接件780，该下降杆连接杆780具有带两个突起785的使用者操作机构，这两个突起785当被挤压到一起时把下降杆(未图示)保持在连接件780的孔中，从而确保下降杆处在相对于切割导引件的期望位置和取向。在图11的具体实施例中，使用者操作机构785以及下降杆连接件780的孔的至少一些部分由柔性材料形成，使得当把突起挤压到一起时该孔至少稍微地变形以便将其配合在穿过该孔延伸的下降杆的周围。在一些实施例中，整个患者匹配器械可由柔性材料构成，其被充分地设计大小、成形并且具有其它特性，使得其一些部分可以发生变形而其它部分更加不容易变形(例如，在一些实施例中，期望的是限定和/或支撑切割导引件表面或点接触特征物的部分(上文和下文描述了其中一些)不容易变形，以确保胫骨切除的正确对准)。在一些实施例中，与患者匹配器械相关的患者匹配器械或特征物的其它部分可以由材料制成或者制成为充分的形状或其它构造从而利用该结构的柔性部。在一些实施例(例如图12中所示的实施例)中，患者匹配器械800可包括用于增加该器械的或该器械某些部分的刚度的加强件。例如，在图12的实施例中，患者匹配胫骨切割导引件800的许多部分可利用选择性激光烧结工艺(SLS)而由尼龙-12制成，并且至少概念性地可以经历不期望的变形，特别是当结合所述器械而使用切割刀片或其它切割装置时。在这些情况中的至 少一些情况下，期望的是在患者匹配器械中包括加强件801从而有助于提高该装置的刚性。在图12的具体实施例中，将这些加强件801大部分地嵌入器械中，并且从外部不能看见这些加强件(除了从外伸支架的前部向上延伸的两个柱802)。在一些实施例中，这些加强件可以由具有与患者匹配器械的其余部分不同性能的材料形成。因此，在一些实施例中，患者匹配器械的大部分可利用SLS工艺由尼龙-12制成，而加强件可由手术级不锈钢或其它合适材料制成。在一些实施例中，加强件可由传统制造方法制成，并且这些加强件可用作支架，在该支架的周围利用SLS或者用于形成患者匹配器械的其它制造技术来形成患者匹配器械的其余部分。在其它实施例中，加强件以及患者匹配器械的其余部分均可利用SLS或者其它快速制造技术而形成，在一些实施例中，首先使用第一材料形成加强件，然后使用第二材料形成患者匹配器械的其余部分。在其它实施例中，加强件部分和患者匹配器械的其余部分可以同时形成。在其它实施例(例如图13中所示的实施例)中，不必包括加强件材料，并且患者匹配器械900可由单一材料制成，但仍然具有充分的刚性。图14示出了构造成接收加强构件的患者匹配胫骨切割设备1000，但是那些加强构件没有就位。在一些实施例中，可以首先利用SLS或者其它快速制造技术形成患者匹配器械，然后把加强构件导入(手动地或者利用自动化)患者匹配器械，例如通过使圆柱形加强件滑动到形成于患者匹配器械内的圆柱形孔中。图15、图17和图19示出了图12的实施例的加强构件801和801A。在一些实施例中，可根据患者解剖结构和特定患者的计划外科手术的其它方面来定制性地定位加强构件801和801A，而在其它实施例中，加强构件801和801A可具有“标准化”的部分，在该“标准化”的部分的周围制造所有的特定类型或尺寸的患者匹配器械。在一些实施例中，加强构件801和801A可以是患者匹配器械的可选部件，并且当定制患者匹配设备的某些其它特征物时可以包括所述加强构件。例如，在一些实施例中，定位成沿患者匹配器械的翼部延伸的加强构件801A仅当导引槽不被捕获在远端时才是必需的。在图15、图17和图19所示的具体实施例中，加强构件801由不锈钢榫销(dowelpin)形成，然而在其它实施例中可以使用其它材料。如图16和图18所示，本文中所描述的患者匹配器械的一些实施例中使用的加强构件801或材料可以用于其它或替代功能，以便仅仅为该器械提供加强。例如，在图16的实施例中，中央加强构件803中的一个也起水平限位器的作用，以防止往复锯在执行竖直内侧和外侧隆凸切割时穿透得过深并且还防止锯行进到患者匹配器械的主体中。在一些实施例中，中央加强构件803与两个水平固定销一起工作以限制切除的某些方面。在其它实施例中，可以策略地使加强构件801位于其它或替代位置，从而提供用于其它切割的限位器。图20和图21示出了患者匹配胫骨切割导引件1100的另一个实施例，其像图2的导引件200那样包括用于内侧平台、内侧和外侧隆凸以及竖直和水平的前隆凸切除的导引表面1110，但与图2的导引件不同的是不包括外侧平台切除的外侧翼或导引表面。图22示出了利用图20和图21的切割导引件所能实现的切除，然而在一些实施例中，切割导引件1100可以用于仅实现这些切除中的一些。在一些实施例中，根据膝关节成形术的类型，图20和图21的患者匹配胫骨切割导引件1100可以用于结合其它患者匹配器械或标准器械来完成剩余的胫骨切除。例如， 在一些实施例中，标准外侧切割导引件可以用于引导外侧平台切除，并且可包括用于参照现有内侧平台切除、其它切除的结构、和/或用以使外侧平台切除对准其它切除的销孔。图23示出了近侧胫骨，其具有内侧平台切除1120以及内侧隆凸切除1150和外侧隆凸切除1140，但隆凸的前部仍然未经触动。至少在手术的较早阶段使隆凸的前部保持未经触动可以在某些情况下降低手术期间隆凸发生断裂或受损的危险，这在一些手术中可能是危险因素，例如利用试验和/或平衡技术来评估内侧和/或外侧切除的手术。图24示出了仅具有内侧平台切除1120和隆凸切除1150的近侧胫骨100，显示了将图20和图21的患者匹配切割导引件用于单髁膝关节成形术的可能性。图25和图28示出了患者匹配器械，在此具体实施例中是患者匹配胫骨切割设备1200，其用于引导患者解剖结构上的临时切除，例如在此特定情况中是临时内侧平台切除和临时内侧隆凸切除。在某些情况下，期望的是在患者解剖结构(例如近侧胫骨100)中执行相对浅的临时切除，从而在实际完成那些初级切除中的一个或多个切除之前提供机会来评估这些临时切除和/或可能的初级切除的某些特性，这种特征包括例如深度、内侧/外侧位置、前/后位置、内翻/外翻旋转、内部/外部旋转、和/或后倾斜中的一个或多个特征。作为一个非限制性例，图26示出了在利用图27的临时切除进行评估后所完成的初级切除。图29示出在一些实施例中可以在完成临时切除之后去除临时的患者匹配切割导引件，然而任选地可以将一个或多个销1265 (例如已用于把临时导引件暂时固定到骨的销)留在适当位置从而便于把其它器械定位和/或固定到骨。图30示出了患者匹配切割导引件1300的另一个实施例，该导引件包括试验或平衡特征物1335，该特征物是用于对患者解剖结构的现有或可能的切除的一个或多个方面进行评估。尽管图30示出了患者匹配器械，但包括类似特征物的标准化切割导引件也是可能的。在图30中所示的具体实施例中，试验/平衡特征物1335是与股骨试验120(见例如图31)联系的试验关节表面，从而如果利用被包括在图30的器械中的(一个或多个)切割导引件完成初级切除则便于评价和/或预测平衡、紧密性、生物力学和/或膝的其它方面。在此具体实施例中，试验关节表面重现或者至少大致地重现被植入由图30的器械所限定的初级切除的胫骨植入物的内侧部分的预计最终位置和取向。在一些实施例中，图30的器械1300可以是器械的套件之一，其用于评估具有不同特征(例如不同的深度和/或后部倾斜)的可能的初级切除。例如，图30的器械提供用于在标准切除深度上加上-2 mm的深度的O度后部倾斜的初级切除的试验和切割导引件；而图32示出了提供O度、O mm初级切除的器械1400，图33示出了提供-3度、O mm初级切除的器械1500。也可以把其它变量并入这种套件。例如，在一些实施例中，所述一组器械可以另外地或者可替代地包括各种内翻/外翻旋转、内部/外部旋转、内侧/外侧位置、和/或其它变量。在一些实施例中，可以为特定的外科医生和/或患者定制套件，并且在一些实施例中，可仅包括某些期望的平衡/试验选项的一个子集。图34至图36示出了实施例1600，其中，在平衡/试验之后并且一旦可接受的器械被确定，如果需要的话可以把所选择器械进一步销接到近侧胫骨，并且可以利用该器械完成一个或多个切除。在图36中所示的具体实施例中，也已完成外侧切除，该外侧切除如上所述可以利用用于内侧切除的相同器械完成或利用不同器械完成，相同器械或不同器械中的一种或两种可以与特定患者匹配或者可以不与特定患者匹配。图37示出了类似于图30中所示器械的实施例1700，但该实施例还包括可拆卸部件1780。可拆卸部件1780是前隆凸切除导引件，其最初未被定位成供使用而是定位成避免与试验/平衡过程相互作用，在一些实施例中，可发生在切除隆凸前部之前。例如，在一些实施例中，当被定位成供使用时，前隆凸切除导引件1780可能易于与股骨试验部件1735的各部分相互作用。在此具体实施例中，最初把前隆凸切除导引件1780定位在其不易与试验/平衡过程相互作用的位置，并且一旦该过程完成可以拆卸前隆凸切除导引件1780 (例如通过脆性连接或者其它合适的结构或机构)且把前隆凸切除导引件1780在适当的位置和取向重新连接到该器械以便使用。图38至图42示出了被首先附接时的前隆凸切除导引件1780，然后前隆凸切除导引件1780在脆性连接点处被拆卸，然后前隆凸切除导引件1780被置于引导隆凸前部切除的位置和取向。在图38至图42的具体实施例中，前隆凸切除导引件1780与器械剩余部分之间的脆性连接1782包括一系列易断裂销(例如参见图44，该图示出了断裂后的销)，然而其它脆性或非脆性的机构也是可能的。例如，在一些实 施例中，该连接不被设计成是脆性的，但允许部件从第一位置移动到第二位置(例如铰链或者其它机构)。
在图38至图42的具体实施例中，通过把前隆凸切除导引件1780的柱1781插入圆柱形孔1783并且使弹性沟槽1784咬合在上述水平加强构件上，而把前隆凸切除导引件1780连接到上述水平加强构件上并且恰当地定位和定向以便使用，上述水平加强构件的一部分可延伸穿过圆柱形孔(图41)。一旦被定位，则可把器械1700放置在胫骨上以便使用(图42)。在一些实施例中，沟槽和水平构件之间的连接可用于把两个结构固定到一起以及正确地使彼此相对的取向。其它连接和定向机构也是可能的。图43示出了利用图38至图42中所示器械进行切除后的近侧胫骨100。图44示出了图37的患者匹配器械1700的内侧(面向骨的一侧)。如在此具体实施例中所示，器械1700包括患者匹配表面1706，该患者匹配表面1706符合或参照患者解剖结构的独特几何形状，从而确保相对于特定患者的解剖结构正确地定位和定向器械1700。可以包括这些表面和其它患者匹配表面以接触患者骨的各种部分或其它解剖结构从而便于把器械定位和定向在特定患者的解剖结构。例如，在图2中所示的实施例中，该器械另外地包括在从器械主体延伸的外伸支架的至少一部分的底侧上的患者匹配表面。其它数量、位置和取向的患者匹配表面也是可能的。其它实施例可包括点接触表面。图45和图46示出了另一个实施例，其中，患者匹配器械1800包括:在主体1820上的患者匹配表面1806、外伸支架1830以及器械的翼部1840。其它实施例可包括点接触表面。图47至图79示出了可以共同使用的患者匹配器械和非患者匹配标准器械的替代实施例。图47至图50示出了患者匹配器械1900的一个实施例，该器械包括导引特征物1910 (例如切割导引件)以及用于附接其它部件(例如标准器械)的安装特征物1915、1916。图47至图50中所示的患者匹配器械包括在主体上的患者匹配表面1906以及为特定患者的解剖结构所定制从而便于把该器械正确地定位和定向到患者解剖结构上的外伸支架。在图47至图50中所示的具体实施例中，器械1900的患者匹配表面1906足以相对于双十字保持膝关节成形术的胫骨切除在所有的自由度上定位和定向所述器械，然而在其它实施例中，这些表面或点接触表面以及该器械其它特性可以仅与确定相对于这种手术或其它手术的部分自由度有关。附图中图示的患者匹 配器械1900也包括用于引导锯条或刀片的导引槽1910。在此具体实施例中，导引槽1910引导双十字保留型关节成形术的两个竖直隆凸切除和竖直前隆凸切除，然而在其它实施例中，患者匹配器械1900可以包括其它数量、位置、取向和其它类型的引导特征物1910，从而便于双十字保留型膝关节成形术或者其它类型的膝关节、髋关节、或者在其它解剖结构或关节上的其它骨科手术。在其它实施例中，患者匹配器械1900不包括任何导引特征物1910，但是仅充当用于固定和/或定位标准器械或者安装在该患者匹配器械上或者与之相连的器械的安装件。图47至图50中所示的患者匹配器械包括安装特征物1915、1916，这些特征物便于其它部件与患者匹配器械1900的连接。图47至图50中所示的特定器械包括数个突起，这些突起被定位、定向和形状涉及成以便与其它部件的各结构相互作用，这些突起包括数个圆柱形销1915以及一个大致为平坦的突起1916。图51示出了替代的实施例，其中平坦突起2016是包括脆性部2017的细长舌片。在一些实施例中，脆性突起或舌片2016当被附接可便于第一器械相对于患者匹配器械的定位和定向，并且在去除后舌片2016的剩余部分可便于第二器械的定位和定向。如图47至图51中所示，患者匹配器械1900的其它部分也可以是脆性。图47至图51的患者匹配器械1900、2000还包括用于接收安装螺栓的竖直的孔1917，如下面进一步的描述。图47至图51的患者匹配器械1900、2000还包括孔，以便接收用于把患者匹配器械紧固到患者解剖结构的销或者其它装置。图52至图60示出了可结合图47至图51的患者匹配器械而使用的标准非患者匹配器械2100的一个实施例。图52至图60的标准器械包括缝槽2118(图55)以及至少部分地延伸穿过所述器械的主体的数个孔2119，这些孔被尺寸设计成、定位和定向成与图47至图51的患者匹配器械1900、2000的各种突起相互作用从而便于相对于患者匹配器械固定或者至少定位和定向所述标准器械。在图示的具体实施例中，可以在单一位置和取向上把标准器械2100安装在患者匹配器械中。使得患者匹配器械2100 (当放置在患者的解剖结构上时)的位置和取向确定标准器械2100的位置和取向(相对于患者的解剖结构)。在其它实施例中，可以在至少一些自由度中相对于患者匹配器械调节标准器械2100的位置和/或取向，甚至当把标准器械2100固定到患者匹配器械上时。例如，在一些实施例中，标准器械2100能够至少某种程度地在患者匹配器械的舌片上枢转和滑动，并且这两个部件之间的连接可以起平面连接的作用。在其它实施例中，标准器械2100中的多个孔可提供若干不连续的不同位置和/或取向，其中把标准器械2100安装在患者匹配器械上。在其它实施例中，可以用其它方式调节标准器械2100相对于患者匹配器械的位置和/或取向。图52至图60的标准器械2100还包括锁定机构2103，该锁定机构是用于固定位于该器械的缝槽2118中的部件，例如从患者匹配器械延伸的舌片或其它突起、或者其它患者匹配或者非患者匹配器械的特征。在图52至图60的具体实施例中，标准器械2100包括凸轮机构，该凸轮机构是通过使桨臂2108从未锁紧位置(参见图57)运动到锁紧位置(见图58)而启动。图52至图60的 标准器械2100还包括用于接收安装螺栓的螺纹孔2109，该螺纹孔是作为进一步或可替代地把标准器械固定到患者匹配器械和/或其它部件的机构。图52至图60的标准器械2100包括数个圆柱形开口 2116，这些圆柱形开口 2116用于接收把器械固定到患者解剖结构的骨销。在图示的具体实施例中，该器械包括从该器械的前面延伸至该器械的后面的多对平行开口，这些开口可便于该器械相对于患者解剖结构的不连续调节(例如允许对器械的上方/下方定位的不连续调节从而调节切割的深度或者用于其它调节或目的)。图52至图60的器械还包括倾斜的开口 2117，也用于接收骨销，从而进一步把该器械固定到患者解剖结构上。如上所述，在一些实施例中，这些开口中的一些或所有开口可以用于其它目的，例如接收患者匹配器械上的圆柱形突起，从而便于标准器械相对于患者匹配器械的定位和定向。图52至图60的标准器械包括平坦上表面2102，在一些实施例中该平坦上表面可充当切除导引件，用于引导平坦切割装置(例如摆动锯条)。在图示的具体实施例中，将平坦面尺寸设计、定位和定向在所述器械上，以便于近侧胫骨的平面内侧切除，然而用于引导其它切除的其它构造也是可能的。在图示的具体实施例中，可以利用图52至图60的标准器械2100并结合图61至图67中所示的其它部件2400来进一步限制锯条朝向单个平面的运动。图52至图60的标准器械2100还包括附接部位2112，其用于把对准杆固定到该器械。在图示的具体实施例中，该器械包括可以滑动地接收对准杆的通道2112、以及用于把对准杆固定到该通道中的滚花螺栓2113。若需要，也可以利用其它结构和机构把对准杆固定到所述器械。在一些实施例中，在外科手术中可以在合适的时刻利用对准杆来确认该器械相对于患者解剖结构(例如患者股骨和/或胫骨的解剖轴和/或机械轴)的对准。
图61至图71示出了利用图47至图67的患者匹配的和标准的器械来执行双十字保留型关节成形术的其中一些步骤的方法的一个非限制性例，然而在其他实施例中，具有所述实施例的一些或所有特征物的器械可以用于其它关节成形术或者其它类型的骨科手术。
图61示出了患者匹配器械2300，该患者匹配器械2300已为特定患者的解剖结构所定制，使得该器械符合或参照患者解剖结构(在此实施例中，右近侧胫骨)以便确定该器械相对于患者解剖结构的期望的位置和取向。在图示的具体实施例中，该患者匹配器械包括在该器械上的面向解剖结构的表面上的患者匹配接触表面(在此特定附图中未示出)，该患者匹配接触表面是利用MRI数据和期望骨切除的预选位置和取向(或者(一个或多个)胫骨植入物的期望的最终位置和取向)而确定并且通过选择性激光烧结技术而制造，然而在其它实施例中，可以利用其它数据采集、处理和制造方法使所述器械为患者解剖结构而定制。
图62示出了利用安装螺栓2301将图52的标准器械2100连接至图61的患者匹配器械2300。在图示的具体实施例中，把标准器械2100连接到患者匹配器械，然后把该结构定位在患者解剖结构上，然而在其它实施例中，可以把患者匹配器械定位在解剖结构上，然后连接标准器械。图63示出了位于患者近侧胫骨100的患者匹配器械/标准器械结构2400，利用在患者匹配器械的面向骨的侧面上的符合的表面和/或点接触特征物而确定所述结构相对于患者解剖结构的正确定位和取向。若需要，外科医生可以通过把对准杆附接到所述结构并且检查相对于患者胫骨和/或股骨的机械轴和/或解剖轴的对准而确认该结构此时在患者胫骨100上的正确定位和取向。
图64示出了利用数个骨销2464、2465固定到患者解剖结构的患者匹配器械/标准器械2400结构。在此具体实施例中，两个竖直销2455与患者匹配器械的外伸支架相关联，两个水平销2464穿过患者匹配器械的主体，两个水平的平行销2465先穿过标准器械然后穿过患者匹配器械(相反的情况是一个替代实施例)，并且一个倾斜的销2466穿过标准器械。在其它实施例中，销或其它紧固装置的其它组合可以用于把该结构固定到患者的解剖结构。
在图示的具体实施例中，在把患者匹配器械/标准器械结构固定到近侧胫骨100之后，利用并入患者匹配器械2300的导引件2310来引导竖直隆凸切除和前隆凸竖直切除。在一些实施例中，把往复锯用于竖直隆凸切除，把凿子用于竖直前隆凸切除。在图示的具体实施例中，把患者匹配器械固定到胫骨的水平销2464也起限制这些切除的切割深度的作用。图65示出了这些切除已完成后近侧胫骨100和患者匹配器械/标准器械结构2400。
如图66至图69中所示，在这些切除完成后，可以从标准器械解开患者匹配器械2300，并且沿脆性连接部使患者匹配器械2300中的那些不再需要的部分断开。在其它实施例中，患者匹配器械无需是脆性的，并且可以被设计成以其它方式部分地或完全地从结构2400拆除。例如，在一些实施例中，骨销2464、2465可以用作位置保持器，从而允许将整个患者匹配器械/标准器械结构2400从解剖结构去除、拆卸，并且仅把标准器械重新置于解剖结构上。在其它实施例中，患者匹配器械可以首先在没有标准器械的情况下将患者匹配器械定位在解剖结构上，并且可以将患者匹配器械用于实现初始切除并且定位骨销，然后将患者匹配器械从患者解剖结构去除并且用标准器械来代替患者匹配器械。
在一些实施例中，患者匹配器械的部分的去除便于访问患者匹配器械或标准器械中的一个或两个的其它特征物和/或功能。例如，在图示的具体实施例中，尤其在图70中，患者匹配器械的部分的去除允许把补充部件2200 (图73)固定到标准器械2100。如图70中所示，补充部件2200构造成容纳内侧水平销，同时也限定与切割刀片上的上表面联系的平面2210，从而有助于引导水平平台切除。在图示的具体实施例中，标准器械2200的平坦上表面2210 (与补充部件的平坦内表面一起)控制切除的深度和后部倾斜，并且水平销控制切除的内侧范围和内部/外部旋转。其它导引结构和技术也是可能的。例如，在一些实施例中，可以在不使用补充部件的情况下执行内侧平台切除。图71示出了在内侧平台切除后的胫骨100。
如图72中所示，在一些实施例中也可利用标准部件(尤其是标准部件的平坦上表面)来引导水平前隆凸切除。在一些实施例中，不执行竖直和/或水平前隆凸切除，直到内侧切除已被评估和/或被平衡之后。
图61至图72仅示出了双十字保留型膝关节成形术的步骤中的一些步骤，可利用这些或者其它标准器械和/或患者匹配器械来完成剩余的手术。
在不背离本公开的范围和精神的情况下，可对本文中所描述的非限制性实施例作出调节、删节、替换、 修改和其它变化。
权利要求
1.一种患者匹配切割设备，包括: 表面或点接触特征物，所述表面或点接触特征物适合于至少部分地符合或参照患者特定解剖结构；以及 多个导引槽，所述多个导引槽构造成引导切割工具相对于所述患者特定解剖结构的运动以形成所述患者特定解剖结构的平台和隆凸切除。
2.如权利要求1所述的患者匹配切割设备，其中，在手术前计划中基于所述患者解剖结构的成像数据而确定所述患者特定表面。
3.如前述权利要求中任一项所述的患者匹配切割设备，还包括构造成引导所述临时固定销的放置的一个或多个孔，并且其中，所述孔包括构造成控制所述临时固定销的深度的位置控制元件。
4.如权利要求3所述的患者匹配切割设备，还包括牵引器特征物，所述牵引器特征物可拆卸地联接到所述切割设备并且构造成保持软组织远离所述导引槽。
5.如权利要求3所述的患 者匹配切割设备，其中，所述多个导引槽包括便于近侧胫骨的水平内侧和外侧平台切除以及内侧和外侧竖直隆凸切除的表面。
6.如权利要求5所述的患者匹配切割设备，还包括导引槽，所述导引槽便于所述近侧胫骨的竖直和水平前胫骨隆凸切除。
7.一种患者特定胫骨切割导引件，包括: 中心部，所述中心部构造成至少部分地覆盖所述近侧胫骨的前部和上部； 多个外伸支架部，所述多个外伸支架部从所述中心部延伸且构造成至少部分地覆盖所述近侧胫骨的内侧和外侧关节表面；以及 多个翼部，所述多个翼部从所述中心部向内侧和向外侧延伸并且构造成至少部分地围绕所述近侧胫骨的前面的内侧和外侧延伸， 其中，所述中心部和所述多个外伸支架部限定导引件，所述导引件构造成引导切割工具以形成所述近侧胫骨的竖直和前隆凸切除，并且所述多个翼部限定导引槽，所述导引槽用于引导切割工具以形成所述近侧胫骨的水平平台切除。
8.如权利要求7所述的患者特定胫骨切割导引件，其中，所述中心部、所述多个外伸支架部以及所述多个翼部中的一个或多个包括一个或多个表面或点接触部，所述一个或多个表面或点接触部适合于至少部分地符合或参照所述近侧胫骨的相应表面。
9.如权利要求8所述的患者特定胫骨切割导引件，其中，在手术前计划中基于患者近侧胫骨的成像数据而确定所述一个或多个表面。
10.如权利要求7至9中任一项所述的患者特定胫骨切割导引件，还包括一个或多个孔，所述一个或多个孔被限定在所述中心部或者所述多个外伸支架部中且构造成引导临时固定销的放置。
11.如权利要求7所述的患者特定胫骨切割导引件，其中，所述多个翼部包括牵引器特征物，所述牵引器特征物构造成保持软组织远离所述导引槽。
12.如权利要求7所述的患者特定胫骨切割导引件，还包括加强元件，所述加强元件至少部分地嵌入所述中心部、所述多个外伸支架部或者所述多个翼部中的一个或多个。
13.—种系统,包括: 如权利要求1所述的患者匹配切割设备或者如权利要求7所述的患者特定胫骨切割导引件；以及 标准器械，所述标准器械能够附接到所述患者匹配切割设备或者所述患者特定胫骨切割导引件以在骨切除手术期间协助切割工具的构造和导引。
14.一种切除近侧胫骨的方法，包括: 把患者匹配器械固定到患者的近侧胫骨； 利用所述患者匹配器械相对于所述近侧胫骨而引导一个或多个切割导引件以形成水平内侧和外侧平台切除、内侧和外侧竖直隆凸切除。
15.如权利要求14所述的方法，其中，把所述患者匹配器械固定到所述患者的近侧胫骨包括利用一个或多个固定销把所述器械固定在相对于所述胫骨的特定位置，并且其中，在切除期间去除在所 述固定步骤期间形成于所述胫骨中的一个或多个孔。
全文摘要
一种患者匹配切割设备包括适合于至少部分地符合或参照患者特定解剖结构的表面或点接触特征物。该切割设备具有构造成引导切割工具相对于患者特定解剖结构的运动的导引槽；或者构造成匹配标准切割导引件且引导该标准切割导引件相对于患者特定解剖结构的运动以便形成患者特定解剖结构的平台和隆凸切除的特征物。
文档编号A61B17/88GK103237510SQ201180060318
公开日2013年8月7日 申请日期2011年10月14日 优先权日2010年10月14日
发明者Z.C.威尔金森, B.W.麦克基农, D.T.梅尔, L.A.吉布森, S.K.拉斯特 申请人:史密夫和内修有限公司