用于肩关节成形术的组合式扩孔钻/钻头的制作方法与工艺

用于肩关节成形术的组合式扩孔钻/钻头相关专利申请的交叉引用本专利申请涉及提交于2011年3月18日的名称为“CircularGlenoidMethodforShoulderArthroscopy”的美国专利申请序列号13/051,011，也提交于2011年3月18日的名称为“DeviceandMethodforRetroversionCorrectionforShoulderArthroscopy”的美国专利申请序列号_______[代理人案卷号1671-0481]，以及也提交于2011年3月18日的名称为“RevisionGlenoidDeviceandMethod”的美国专利申请序列号_______[代理人案卷号1671-0482]，所述美国专利申请的内容各自以引用方式并入本文。技术领域本发明整体涉及整形外科领域，并且更具体地讲涉及用于肩关节成形术的关节盂组件设备以及使用它们的方法。

背景技术：
如图1所示，典型的肩或盂肱关节形成于人体中的其中肱骨10可运动地接触肩胛骨12的位置。肩胛骨12包括关节窝14，所述关节窝14形成肱骨10的头部贴靠其上而作关节运动的承窝。在该承窝处，肩胛骨12包括有助于这种关节运动的软骨16。在软骨之下为形成关节盂穹窿20的壁的软骨下骨18，该壁限定容纳松质骨22的腔体。形成关节盂穹窿20的软骨下骨18限定关节盂穹窿20的周边处的关节盂缘24，关节盂缘24附接到软骨16。在患者的生命过程中，关节窝14尤其是其后部和/或上部逐渐磨损，从而导致剧烈的肩痛并限制患者的盂肱关节的运动范围。为了缓解这种疼痛并增大患者的运动范围，可执行肩关节成形术。关节成形术为利用一个或多个假体对关节的一个或多个骨结构进行外科置换。肩关节成形术通常涉及利用假体关节盂组件来置换肩胛骨的关节窝。常规关节盂组件通常提供大致侧向的或面向外的大致凹形的支承表面，所述支承表面可在关节操作期间支承假体肱骨头（或作为另外一种选择，关节盂半关节成形术情况下的剩余自然肱骨头）。常规关节盂组件通常还包括大致内侧的或者向内突出的颈，所述颈用于将关节盂组件固定在腔体中，所述腔体通过适当切除关节窝14以及从关节盂穹窿20适当切除骨松质22而构造成。肩关节成形术的目标在于恢复肩的正常动力学特性。因此，已知系统尝试通过谨慎地控制关节中的关节运动表面的几何形状以及将假体谨慎地定位在其中将植入该假体的骨中来复制正常的动力学特性。因此，肱骨组件的关节运动表面通常为球形的，并且通过使用肱骨的解剖颈作为重构的肱骨头的参考平面来完成肱骨组件的定位。传统上，肩关节已被理解为除了表现出肱骨组件的旋转性之外还表现出肱骨组件在关节盂组件上的平移性。因此，关节盂的关节运动表面通常形成为其曲率半径远远大于肱骨组件的曲率半径。关节盂的关节运动表面的增大曲率半径可比这些系统中的肱骨组件的曲率半径大2-6mm。在已知系统中，关节盂组件定位在关节窝的几何中心。通过产生从关节盂缘的最上点到关节盂缘的最下点的线（“Saller线”）来确定几何中心。在关节盂缘的最后点和关节盂缘的最前点之间产生第二线。将两个所产生的线的交叉点视为由关节盂缘外接的区域的几何中心。以举例的方式，图2示出了肩胛骨12的矢状位。在图2中，Saller线30在关节盂缘24的最上点32至关节盂缘24的最下点34之间延伸。第二线36从关节盂缘24的最后点38和关节盂缘的最前点40延伸。关节窝14的几何中心42位于线36和Saller线30的交叉点处。除非另外具体描述，否则本文所用的术语前、后、上和下均相对于图2所示的肩胛骨12的取向使用。一旦外科医生确定了关节盂组件的放置，则穿过关节窝来定位导销。然后通常使用扩孔钻在关节盂穹窿中形成腔体，来成型肩胛骨以容纳关节盂组件。对于包括用于将关节盂组件固定在关节盂穹窿内的中心栓的关节盂组件而言，利用导销作为导向装置来钻孔。然后移除导销。对于包括用于将关节盂组件固定在关节盂穹窿内的偏置栓以及中心栓的关节盂组件而言，将钻导引器引入所准备的腔体中并钻出附加的孔以用于每一个偏置栓。然后将试验性关节盂组件植入所准备的腔体中，如果贴合效果看上去令人满意，则移除试件并且将关节盂组件植入所准备的腔体中。需要植入关节盂组件的简化方法。还需要减少适当地准备肩胛骨以容纳关节盂组件所需的器械。

技术实现要素：
在一个实施例中，本发明提供了一种用于准备肩部以容纳关节盂组件的器械套件，其包括至少一个组合式装置，所述组合式装置包括：钻孔部分，其被配置成在肩部的关节盂中旋转地形成第一镗孔；驱动部分，其可操作地连接到钻孔部分并且被配置成接收旋转力；扩孔部分，其定位在钻孔部分的近侧并且可操作地连接到驱动部分，所述扩孔部分被配置成对所述关节盂的一部分旋转地扩孔；和至少一个钻导引器，其被配置成引导钻头并且被定位以便引导钻头在肩部中的与第一镗孔间隔开的位置处形成第二镗孔，其中所述扩孔部分和所述钻孔部分相对于彼此定位，使得当抵靠关节盂定位所述组合式装置并且将旋转力施加到所述驱动部分时，所述钻孔部分在所述关节盂中旋转地形成第一镗孔并且所述扩孔部分同时地对邻近所述第一镗孔的关节盂的一部分旋转地扩孔。在另一个实施例中，提供了一种准备肩部以容纳关节盂组件的方法，其包括：进入肩部的关节盂，将旋转力施加到组合式装置，用组合式装置中的旋转的钻孔部分在关节盂中形成第一镗孔，使用由组合式装置限定的第一钻导引器在关节盂的与第一镗孔间隔开的位置处形成第二镗孔，以及用组合式装置的旋转的扩孔部分对关节盂的一部分扩孔，其中形成第一镗孔和对关节盂的一部分扩孔同时发生。对于本领域的技术人员而言，通过参考包括目前设想出的制备和使用本发明的最佳模式的公开内容的下述详细说明和附图，本发明的上述特征和优点、以及另外的特征和优点将为极其显而易见的。附图说明图1示出了解剖学上正常的肩关节的冠状位；图2示出了图1的肩关节的矢状位；图3示出了根据本发明的原理的可植入肩胛骨中的圆形关节盂组件的底部透视图；图4示出了图3的圆形关节盂组件的底部平面视图；图5示出了图3的圆形关节盂组件的侧平面视图；图6示出了组合式装置的侧透视图，该组合式装置可用于同时形成镗孔以用于容纳关节盂组件的栓以及对关节窝扩孔以容纳关节盂组件；图7示出了图6的组合式装置的底部透视图，其显示了从组合式装置的远侧末端延伸的导孔；图8示出了图6的组合式装置的底部平面视图；图9示出了图6的组合式装置的侧平面视图，其显示了延伸至驱动部分的导孔，该驱动部分在该实施例中为位于组合式装置的主体部分中的六边形孔；图10示出了动力延伸部的侧平面视图，该动力延伸部可与图6的组合式装置一起使用以将动力旋转工具（未示出）联接到组合式装置；图11示出了图10的动力延伸部的底部平面视图，其显示了从动力延伸部的远侧末端延伸至动力延伸部的近侧末端的导孔；图12示出了图6的组合式装置的透视图，该组合式装置与图10的动力延伸部对齐；图13示出了图6的组合式装置的侧平面视图，该组合式装置与图10的动力延伸部联接，使得该组合式装置的相应的导孔与该动力延伸部对齐；图14示出了可与图6的组合式装置联接的手动延伸部的侧平面视图，该手动延伸部手动地定位该组合式装置；图15示出了图14的手动延伸部的底部平面视图，其显示了沿由该手动延伸部的远侧部分限定的轴线从该手动延伸部的远侧末端延伸的导孔；图16示出了图14的手动延伸部的顶部平面视图，其显示了图15的导孔；图17示出了图6的组合式装置的侧平面视图，该组合式装置与图14的手动延伸部对齐；图18示出了图6的组合式装置的侧平面视图，该组合式装置与图14的手动延伸部联接，使得该组合式装置的相应的导孔与该手动延伸部是对齐的；图19示出了可用于使用图6的组合式装置将图3的圆形关节盂组件植入肩胛骨内的医疗程序；图20示出了图2的肩胛骨的透视图，其中使用导向模板和导向模板操纵器将导丝定位在肩胛骨中；图21示出了图20的肩胛骨的局部剖视图，其中将图6的组合式装置通过图20的导丝引导至邻近关节窝的位置；图22示出了图20的肩胛骨的局部剖视图，其中将图10的动力延伸部联接到图6的组合式装置，并且将动力延伸部和组合式装置通过图20的导丝引导至邻近关节窝的位置；图23示出了图20的肩胛骨以及图22的联接的动力延伸部和组合式装置在组合式装置已用于同时对关节窝扩孔并且形成准备用于将图3的关节盂组件植入肩胛骨内的镗孔之后的局部剖视图；图24示出了图23的肩胛骨在动力延伸部已移除后的透视图；图25示出了图24的肩胛骨在图14的手动延伸部已通过图20的导丝进行引导并且已与图6的组合式装置联接以允许使用者在肩胛骨上手动地定向组合式装置之后的透视图；并且图26示出了图25的肩胛骨的透视图，其中使用图6的组合式装置来引导钻头以形成容纳图3的关节盂组件的偏置栓的镗孔，同时已使用图14的手动延伸部将组合式装置手动地固定在肩胛骨上。具体实施方式类似的附图标记在整个下述说明和附图中是指类似的部件。图3-5示出了关节盂组件100。关节盂组件100包括主体部分102，所述主体部分包括球形关节运动表面104和相对的骨接触表面106。外壁108远离骨接触表面106延伸并且限定主体部分102的外周边。骨接触表面106为大致凸的。带翅片的中心栓110远离骨接触表面106的最低点延伸，如图5所示。三个偏置栓112、114和116在中心栓110与外壁108之间的某些位置处远离骨接触表面106延伸。球形关节运动表面104的最低点118位于关节盂组件100的中心线120上。在该实施例中，关节盂组件100为由耐用的生物相容性塑料或任何其他合适的耐用的生物相容性材料制成的整体成型单元。例如，关节盂组件100可由聚乙烯制成。一种尤其适用于关节盂组件100的特定聚乙烯为高分子量聚乙烯，例如超高分子量聚乙烯（“UHMWPE”）。一种此类UHMWPE由Johnson&Johnson（NewBrunswick,NewJersey）以MARATHON™UHMWPE出售并且更完整地描述于McKellop的美国专利6,228,900和6,281,264中，上述专利均以引用方式并入本文。在其中关节盂组件100的关节运动表面104和其他部分由不同材料制成的实施例中，关节盂组件100中除关节运动表面104之外的部分可由合适的生物相容性金属（例如，钴铬合金、不锈钢合金、钛合金）或任何其他合适的耐用材料制成。在这些实施例中，将关节运动表面104以任何合适的方式固定到主体部分102。例如，可将关节运动表面104结合到主体部分102，或关节运动表面104可由聚乙烯制成并且压模到主体部分102。作为另外一种选择，可通过例如粘合剂将关节运动表面104胶合到主体部分102。作为另外一种选择，可通过将关节运动表面104锥形锁定或换句话讲压配到主体中102来将关节运动表面104机械性互锁到主体部分102，并且主体102可包括任何其他合适的互锁结构，例如肋、唇缘、棘爪和/或其他突起和配对凹槽、沟槽、或锯齿边缘（未示出）。在可供选择的实施例中，外壁108、骨接触表面106、中心栓110、以及偏置栓112、114和116中的一个或多个可包括多孔涂层以有利于骨内长入关节盂组件100中。多孔涂层可为任何合适的多孔涂层并且可为例如POROCOAT®，所述POROCOAT®为Johnson&Johnson（NewBrunswick,NewJersey）的产品并且更完整地描述于Pilliar的美国专利3,855,638中，该专利以引用方式并入本文。为了将关节盂组件100植入肩胛骨中，必须首先准备肩胛骨以容纳关节盂组件100。可用于准备肩胛骨以容纳关节盂组件100的装置示于图6-9中。结合图6-9，组合式装置130包括驱动部分132、主体部分134和钻或钻孔部分136。在该实施例中，驱动部分132为限定在主体部分134中的六边形镗孔。多个扩孔翅片140从主体部分134的下中心部分延伸至钻部分136。扩孔翅片140从主体部分134的下中心部分朝近侧和朝外弯曲到主体部分134的外周边。扩孔翅片140包括弓形前缘142。主体部分134在相邻的扩孔翅片140之间的位置处限定多个通孔。图6-9的实施例中的通孔包括三个钻导引器146和三个端口148。钻部分136远离主体部分134延伸至远侧末端150。两个凹槽152和154在主体部分134与远侧末端150之间围绕钻部分136螺旋地延伸。导孔156从远侧末端150延伸至驱动部分132。如下文更详细地讨论，套件可包括一个或多个组合式装置130以及有利于组合式装置130的使用的多个器械。以举例的方式，图10示出了可包括在套件中的动力延伸部160。动力延伸部160包括动力接收部分162和动力传送部分164。动力接收部分162的尺寸和构造设定成与动力工具联接并且包括一对相对的动力接收平台166和一对联接的沟槽168和170，所述一对联接的沟槽168和170在动力接收平台166之间围绕动力接收部分162延伸。动力传送部分164被成形为与驱动部分132互补。在图10和11的实施例中，动力传送部分164因此为六边形形状的突起，所述六边形形状的突起的尺寸设定成装配在驱动部分132内。导孔172从动力传送部分164的远侧末端延伸至动力接收部分162的近端。为了将组合式装置130与动力延伸部160联接，动力传送部分164与驱动部分132对齐，如图12所示。然后，组合式装置130与动力延伸部160朝向彼此运动，使得动力传送部分164进入驱动部分132中，从而得到图13的构型。在图13中，组合式装置130的导孔156与动力延伸部160的导孔172对齐。图14-16示出了也可包括在套件中的手动延伸部180。手动延伸部180包括柄部部分182和动力传送部分184。柄部部分182的尺寸和构造设定成可容易地抓握并且限定第一轴线186。动力传送部分184包括形状设定成与驱动部分132互补的六边形隆起188。动力传送部分184限定第二轴线190。第二轴线190与第一轴线186形成约145度的角度192。导孔194沿第二轴线190从动力传送部分184的远侧末端延伸。为了将组合式装置130与手动延伸部180联接，动力传送部分184与驱动部分132对齐，如图17所示。然后，组合式装置130与手动延伸部180朝向彼此运动，使得六边形隆起188进入驱动部分132中，从而得到图18的构型。在图18中，组合式装置130的导孔156与手动延伸部180的导孔194对齐。有利地，介于柄部部分182与动力传送部分184之间的角度192（见图14）允许使用者容易地看到导孔194，从而有助于动力传送部分184与驱动部分132的对齐，或如在下文更详细地讨论的，有助于导丝延伸穿过导孔156。角度192还提供也如下所讨论的将组合式装置130保持在期望位置的机械优势。可根据图19所示的程序200使用包括组合式装置130、动力延伸部160和手动延伸部180的套件来准备肩部以容纳关节盂组件，例如关节盂组件100。首先，在方框202处根据期望的外科径路进入肩胛骨。在方框204处，将导丝定位在肩胛骨上，所述导丝可与用于程序200中的其他器械一起提供在套件中。导丝的定位可为计算机辅助的。在一个实施例中，基于所识别的下关节盂圆的中心来定位导丝。以举例的方式，图20示出了植入肩胛骨612的关节盂614内的导丝206。在图20的实施例中，已借助导向板208和导向板操纵器210来定位导丝206。一旦导丝被定位，就利用与导丝对齐的导孔156来定位组合式装置130。然后，使组合式装置130朝向导丝运动并且在方框212处使用导丝来将组合式装置130引导至邻近肩胛骨12的关节盂14的位置，如图21所示。在方框214处，基本上按照上文所述的方式将动力延伸部160联接到组合式装置130。然而，由于导丝206延伸穿过组合式装置130的导孔156，因此通过将动力延伸部160的导孔172与导丝206对齐来开始动力延伸部160与组合式装置130的联接。因此，导丝206将动力延伸部160引导至组合式装置130。动力延伸部160的一些旋转可能需要使动力传送部分164与组合式装置130的驱动部分132对齐，以允许动力延伸部160与组合式装置130的联接。所得的构型在图22中示出。然后，在方框216处将旋转工具（未示出）联接到组合式装置130。在一些实施例中，旋转工具可直接联接到组合式装置130。在该例子中，动力延伸部160如上所述联接到组合式装置130。因此，将旋转工具联接到动力延伸部160的动力接收部分162，以便间接地联接到组合式装置130。然后，将动力施加到旋转工具，从而导致旋转工具旋转动力延伸部160。旋转力通过动力传送部分164（见图12）传送到组合式装置130的驱动部分132。当组合式装置130最初围绕导丝206旋转时，钻部分136接触关节盂14并且开始在关节盂14中钻孔。然而，扩孔翅片140最初与关节盂14间隔开，如图22所示。因此，未发生扩孔。当通过钻部分136在关节盂14中形成孔时，通过导丝来引导组合式装置130，使得扩孔翅片140与关节盂14接触，如图23所示。在方框218处，组合式装置130在旋转工具作用下的持续旋转导致同时地利用扩孔翅片140对关节盂14扩孔以及利用钻部分136对肩胛骨12钻孔。在方框220，一旦已将关节盂14扩孔到期望深度，就使动力工具断电和断开。钻部分132的长度和直径的尺寸被选择为与关节盂组件100的中心栓110的尺寸互补。因此，在完成扩孔时，由钻部分形成的镗孔的尺寸设定成容纳带翅片的中心栓110。在方框222处断开动力延伸部160，从而得到图24的构型。在方框224处，基本上按照上文所述的方式将手动延伸部180联接到组合式装置130。然而，由于导丝206延伸穿过组合式装置130的导孔156，因此通过将手动延伸部180的导孔190与导丝206对齐来开始手动延伸部180与组合式装置130的联接。因此，导丝206将手动延伸部180引导至组合式装置130。手动延伸部180的一些旋转可能需要使手动延伸部180的六边形隆起188与组合式装置130的驱动部分132对齐，以允许手动延伸部180与组合式装置130的联接。所得的构型在图25中示出。一旦手动延伸部180已与组合式装置130联接，则在方框226处可使用手动延伸部180来对齐组合式装置130，如结合图25所解释。具体地，柄部部分182可围绕由导丝206限定的轴线2288旋转。柄部部分182围绕轴线228的旋转导致组合式装置130围绕轴线228的旋转。由角度192产生的手动延伸部180的曲率（见图14）向外科医生提供组合式装置130的相对无阻挡的视图。因此，外科医生可通过钻导引器146来观察关节盂14的扩孔表面。这允许外科医生观察到肩部12中将锚固关节盂组件100的偏置固定栓112、114和116的位置。在其中钻导引器146的数量和定位与偏置固定栓112、114和116的数量和定位互补的这种例子的实施例中，外科医生可定向组合式装置130，使得钻导引器146中的每一个与可为偏置固定栓112、114和116提供良好锚固性的肩部的一些部分对齐。一旦在方框226处对齐组合式装置130，就通过钻导引器146中的一者来插入钻头以在以下位置处钻出附加镗孔，所述位置与在方框230处使用钻部分136形成的第一孔间隔开。以举例的方式，图26示出了定位在组合式装置130的钻导引器146中的钻头232。在钻孔过程期间，可使用手动延伸部180来稳定组合式装置130。柄部部分182从由角度192提供的轴线228的偏置产生机械优势，以将组合式装置130保持在期望取向。可根据需要来重复方框226和30以形成附加的孔。一旦形成全部期望的孔，就在方框234处移除组合式装置130。可使用手动延伸部180来帮助移除组合式装置130。在方框236处，植入关节盂组件。在此实例中，关节盂组件100具有下部骨接触表面106，所述下部骨接触表面106被成形为与扩孔翅片140的扩孔横截面互补。因此，在此实例中，下部骨接触表面106为弯曲的，以与扩孔翅片140的远端曲面互补。在其他实施例中，如果使用具有平坦下部骨接触表面的关节盂组件，则扩孔翅片140能够产生平底区域。因此，套件可包括具有不同形状的扩孔横截面的不同组合式装置。组合式装置130和程序200可与如上指出的相关专利申请中公开的各种装置和程序联合使用。因此，尽管组合式装置130在将圆形关节盂组件移植到下关节盂圆的中心处是有用的，但是也可使用组合式装置130来将包括非圆形关节盂组件的其他关节盂组件植入到关节盂中的任何期望位置。优选地，组合式装置130的扩孔横截面的直径被选择成与关节盂组件的最大直径相匹配。因此，尽管套件可包括具有相同扩孔直径的一个或多个组合式装置130，但是作为另外一种选择，套件也可包括具有不同尺寸的扩孔直径的许多组合式装置。本发明的上述描述仅为示例性的，且并非旨在将本发明的范围限制于所示出的精确项。此外，尽管本发明已参照某些示例性实施例进行详细的描述，但各种变型和修改仍涵盖于下述权利要求所描述和定义的本发明的范围和实质内。