CN101299982B - 具有受控移动的医疗台及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种医疗台以较小的患者护理中心可接受的成本提供了髋部和膝部关节成形术所需的功能性。这样的台可使用滑动机构以在患者腿部定位期间维持牵引。台也可以利用膝部关节成形术接附件以提供精确的膝部定位，例如通过使用接附到台的翼梁的滑动组件。台可以包括为侧向倾斜和特伦德伦堡运动提供的一对促动器，这降低了先前的台的复杂性。台也可以包括允许快速地和容易地置换损坏部件的可移除的动力/控制模块。

Description

具有受控移动的医疗台及其使用方法

技术领域

本发明涉及医疗台和医疗支承件，特别是用于在例如髋部或膝部置换的过程中支承患者有用的医疗台和医疗支承件。

背景技术

外科手术进来的进展关注于最小侵入技术，该技术利用较小的和/或较少数量的切口，且可以消除在先前技术中对分离或切断肌肉组织的要求。例如，最小侵入髋部置换外科手术利用在患者腿前方处的入口。此入口点允许外科医生进行髋部置换过程而仅造成长度大约为四英寸的单个的切口，而非在先前的过程中的多个切口或十英寸长的切口。进一步地，在这些过程中不因分离或切断而损坏腿内的肌肉，从而导致更快速的恢复时间。这些过程仍要求对髋臼的入路，其必须在插入假体前被扩展。进一步地，对股骨的正确的操作和定位在执行前部接近的髋部置换外科手术中是重要的。

具体实施方式

根据本发明的多种实施例的系统和方法可以克服用于例如髋部和膝部关节成形术的过程的现有医疗台和支承结构中的缺陷。本受让人先前在用于这样的过程的医疗台的领域内已具有很大进展，生产了例如从OSI of Union City，CA可获得的PROfx^TM整形外科手术台的台。这样的台100的图示在图1中示出。接受这样的外科手术的患者102典型地为外科手术被麻醉，然而被放置在外科手术台100上。患者的背部将放置在台的平台部分104上，使得患者的腿部106、108放置在台的翼梁110、112上。每个翼梁具有牵引系统114(左腿的未示出)，以接收患者的足部且将足部保持在希望的位置上。牵引系统可以具有牵引设定机构116，以施加希望量的力到患者的足部上。患者的髋部118邻近平台部分104和翼梁110、112之间的枢转连接放置，以允许患者的腿部移动到适合于外科手术的位置，例如用于前部接近髋部外科手术的位置。在此图中，患者为与右腿106相关的膝部上的外科手术而被定位。牵引靴120、122可以用于保证通过牵引系统的牵引。手动外科手术台千斤顶124可以用于升起和降下股骨支承钩126，该股骨支承钩126通过成角度的支架构件128连接到千斤顶。千斤顶124的升起和降下可以通过可旋转轴130的旋转实现，其运动由双向箭头132指示。成角度的支架128也能相对于千斤顶124旋转，使得进行外科手术的外科医生可以将钩旋转到位和旋转开，从而提供了对支承件128相对于右腿106内的股骨的完全控制，钩的端部部分成形为在过程期间接收且支承股骨。合适的钩在2004年9月1日提交的Joel M.Matta的名称为“Surgical Support forFemur”的未决的美国专利申请No 10/930,809中描述，该专利申请在2006年3月23日作为美国专利公开No 2006，0064103公开，在此通过参考将其合并。在台的每侧上可以具有钩和相应的部件，每个腿部一个部件，以允许在患者的任一侧上的手术。

在手术中，外科医生将支承钩126的基部部分放入到成角度的支架128上的合适的开口内。支架具有多个用于接收基部部分的开口，以将钩的接收端定位在距被支承的股骨合适的距离处。当在患者体内形成切口后合适的时间时，在合适侧上的钩126可以摆动到患者的髋部区域处的伤口位置，且可以定位为支承股骨。外科医生(或助手)然后可以手动调节千斤顶124到合适的角度，且将股骨支承为使得外科医生可以获得对髋臼和髋部其他部分的不受限制的入路，以完成对患者的人工髋部置换。当不再需要对股骨的支承时，可以使用千斤顶降低包括钩的支承件，且然后将支承件从患者体内的伤口摆动开且通过支架128相对于千斤顶124的旋转而向外移动，如由双向箭头134所示。然后在外科手术进行和完成时，钩128可以从此位置移开或保留在此位置。

虽然这样的台提供了极好的灵活性，但它具有的缺点是对于某些使用者具有相对地高的成本(部分地因为灵活性和功能性的程度)。虽然这样的成本对于可能需要或希望所有功能性的损伤中心可能是可接受的，但对于仅进行髋部和/或膝部置换的医生则该成本可能过大。因此，希望提供这样的台，该台提供了髋部/膝部关节成形术需求的功能性，但具有更合理的价格点。也希望的是，建立在图1的台上的功能性以提供对使用者更友善的经历。

为满足这些希望中的许多，图2和图3示出了根据一个实施例的外科手术台200。典型的台的特征可以在从OSI，Inc.30031 Aherm Ave.，Union City CA 94587的hana^TM髋部和膝部关节成形术台中发现。此台提供了髋部和膝部关节成形术所需的功能性，且可以以对于较小的患者护理中心可接受的成本生产。台提供了坚固的稳定性和极好的刚性，在一个实施例中支承了体重直至450lb的患者。台也可以具有低的型面以易于运送患者，且可以降低到大约28英寸的高度，或升高到48英寸的高度。以其独特的定位腿的能力，台使得外科医生能通过单个的切口的前部接近置换髋部而不将肌肉从骨盆或股骨分离。台允许将髋部过度延伸、外展、内收和外旋，以用于放置股骨部件，这包括以许多常规台不能实现的位置选择。不扰动侧向和后部软组织提供了外科手术后髋部立即的稳定性。这样的台对于矫正损伤和最小化侵入矫正过程是理想的。台可以包括远程控制单元，例如手持下垂件，以及包括辅助控制件，以在过程期间提供最大的使用方便性。这些控制件提供了广泛的可操纵性，在下肢关节方面帮助了外科医生。

如上所述，这样的台使得外科医生能使用仅要求单个的切口的最小化侵入的前部接近。这样的接近不要求切割肌肉，而是将肌肉在自然分裂处分开。整个外科手术过程可以仅耗时数个小时的量级，且患者经常在数小时后行走且可以在下一日回家。台通过将腿部牵引且外旋而提供了充分的股骨支承，使得股骨很好地稳定以允许外科医生通过切口进行股骨部件。

如在图中可见，台200包括平台部分202以接收患者的背部(如在图3中示出)，和翼梁204、206以定位患者的腿部。例如平台和翼梁的部分可以由射线可透的材料制成，例如碳纤维材料。在一个实施例中，当与35英寸的射线可透悬臂顶部和射线可透的腿部翼梁组合时，这样的构造提供了从患者的头部到趾部的用于不中断成像的广阔的成像能力。台也可以允许对于X射线成像的不受限制的C形臂的访问。碳纤维顶部和辐射可透的碳纤维腿部翼梁可以为患者腿部、髋部、骨盆的不受阻碍的成像而定位，同时维持牵引。翼梁也可以在截面上具有梯形形状以防止成像期间的阴影。

平台202和翼梁204、206由板203支承，如在图4中最好地示出。图3示出了定位在台200上以进行膝部关节成形术的患者300。为简化，在各图之间在合适处将参考数字保持一致。在一个实施例中，翼梁204、206利用了球形空间定位系统，包括球窝接头型枢转连接件205，该枢转连接件205提供了翼梁的复杂移动。在图2中，仅用于翼梁204的接头205可见，然而，为翼梁206提供了类似的接头205。每个翼梁具有牵引系统208、210以接收患者的足部且将足部保持在希望的位置。牵引系统可以具有牵引设定机构212，以在患者的足部上施加希望的量的力。每个足部可以由接附到牵引系统的一个的相应牵引靴214、216接收，从而允许对患者位置、操纵和牵引的精确控制。每个牵引设定机构可以用于将相应靴向平台部分202引导或从平台部分202引导开，以调节腿部长度且施加合适的支承力。

患者的髋部可以邻近平台部分202和翼梁204、206之间的枢转连接件205放置，以允许患者的腿部移动到适用于外科手术的位置。每个翼梁可以包括手柄218，从而允许外科医生或助手容易地定位相应翼梁和释放机构220，其可释放以允许翼梁的移动，且可拧紧以将翼梁锁定到位。翼梁可以提供为水平地(即可外展和内收地)和垂直地调节足部位置，这部分地通过将每个翼梁204、206连接到基部部分222的例如球窝接头(未示出)的旋转接头而可能。

翼梁从基部部分222悬臂出，基部部分222包括合适的设备以将台升起和降下，如在本领域中已知。参考图4，在一个实施例中，基部222内的柱508通过另一个部件(在下文中论述)联接到支承了平台202的板203。柱508与轴承和滑块机构一起工作，以通过电动促动器提供垂直运动，因此允许外科医生升起和/或降下台的整个工作部分，包括翼梁204、206。可以提供脚踏板224以允许外科医生根据需要控制台的位置。使用带有线性促动器的脚踏板的方法在本领域中已知且将不在本中文详细讨论。如在图4中示出，基部部分可以包括多个伸缩构件400、402、404、406，以允许在需要时调节基部部分的高度，例如通过由外科医生激活脚踏板来调节，或通过使用基部部分上的控制面板408调节。此控制面板可以固定到基部站或可以是可移开的，以作为远程控制机构工作。

支承了平台202的板203通过定位在台的相对侧上的一对促动器500联接到基部222(促动器500的一个在附图中不可见)。促动器500可以用于在两个方向上提供侧向倾斜，以及特伦德伦堡和反向特伦德伦堡运动。在图示的实施例中，每个促动器是由图4中所示的类型的马达驱动的可延伸构件501，但在需要时可以替代地利用齿轮或杠杆组件。每个可延伸构件501在一端处安装到基部壳体223的内部部分(其安装在基部222的上层400内(图2))，且每个可延伸构件在其另一端处联接到从板203悬置的支承件503。每个促动器500可绕两个正交轴线枢转，优选地在构件501和支承件503之间的联接处枢转，如所示出，以防止在台移动期间促动器束缚。再次参考图4，通过将壳体部分223联接到板203的万向节接头提供了另外的移动自由度。万向节接头形成了具有横向于台的纵向轴线的枢转轴线的枢轴504，和具有平行于台的纵向轴线的枢转轴线的枢轴506。当台移动为侧向倾斜时，板203绕枢轴506的轴线枢转。当台移动到特伦德伦堡位置时，板203绕枢轴505的轴线枢转。

促动器500的布置具有的优点是，仅需一对马达(每个促动器500一个马达)来完成平台的必需的倾斜。台的侧向倾斜通过使促动器的一个延伸而不使另一个促动器延伸(或通过使另一个促动器延伸较小的距离)来实现。促动器可以同时延长或缩短以进行特伦德伦堡和反向特伦德伦堡定位。现有技术的台要求一对马达以用于侧向倾斜，一对分开的马达以用于特伦德伦堡运动，和附加的马达以用于将台举升，而根据在此所述的实施例的台仅要求三个马达，一个用于升起和降下台，且每个促动器一个马达，而现有的台要求五个马达。所使用的马达和促动器可以是在本领域中已知，或使用的任何合适的设备，用于驱动例如医疗台的翼梁的可移动构件的位置。

台优选地包括编程为驱动促动器以将患者放置在普通过程所希望的某位置的控制器，还包括键区408(图2)或仪器面板，从而允许台通过按键而移动到希望的定向。例如，外科医生可以激活特伦德伦堡按键或左倾按键或右倾按键，以导致台内的软件相应地驱动促动器。促动器500的运动可以通过硬件或软件或硬件和软件的组合控制。外科医生或助手可以通过例如控制杆、一系列控制按键的适当的输入设备或通过语音激活来提供输入。台也可以具有回零功能性。

图5A至图5D图示了平台202和翼梁204、206相对于基部222的位置的例子。例如，台可以定位为使得平台202和翼梁204平行于地面，如在图5A中示出，或促动器500(图4)可以用于将台放置于特伦德伦堡位置，使得平台和翼梁具有相同的相对于地面的角度，如在图5B中示出。无论平台202的位置如何，翼梁相对于地面的角度可以与平台角度202分开地使用如以上所述的且如在图5C中所示的球窝接头205调节。此外，球窝接头205可以调节为外展和/或内收翼梁位置，如在图5D中示出，或调节为使翼梁绕其纵向轴线旋转。

图2和图6图示了股骨支承件，该支承件可以根据多种实施例使用。例如，股骨支承钩600、602可以定位在台200的任一侧上，以支承相应股骨。钩可以通过成角度的支架604接附到合适的垂直定位系统或动力升降机，例如马达驱动的千斤顶608。这样的由外科医生控制的股骨动力升降机可以将髋部过度延伸以用于改进的外科手术入路。合适的放置允许外科医生在股骨不阻碍到髋部的髋臼的入路的情况下实行髋部置换。垂直定位系统可以包括设计为接附到台或相对于台固定地定位的基部部分。虽然也可以使用在图1中所描述的类型的手动千斤顶，但使用马达驱动的千斤顶的优点是外科医生可以例如通过使用远程控制设备而直接地控制千斤顶，这可以避免在先前的系统中在外科医生和转动用于千斤顶的手柄的助手之间的任何潜在的沟通问题。

可以使用可由外科医生通过基部控制单元、远程控制单元或脚踏板控制的马达驱动的千斤顶，以升起和降下合适的股骨支承钩。每个成角度的支架604可以相对于相应千斤顶608旋转，使得进行外科手术的外科医生可以将钩旋转到位和旋转开，从而提供了对支承件相对于股骨的定位的完全控制。马达驱动的千斤顶和控制机构可以包括本领域中已知或使用的任何合适的设备以赋予具有受控量的线性运动。如在图6的实施例中可见，千斤顶可以包括由旋转驱动马达614控制的伸缩构件612。在替代实施例中，钩在支架内的位置和/或支架的旋转可以通过滑动机构实现，或可以通过使用马达驱动的设备自动实现。这些调节可以通过外科医生和/或助手可获得的合适的控制机构完成。

虽然钩或支持机构的移动可以是自动的，例如通过带有合适的力反馈技术的计算机控制实现，但外科医生仍可能希望的是(且在一些情况中必需的是)，当钩被定位时保持和感觉钩，以保证正确的放置且防止伤害。自动化可能是困难的，因为每个患者可能具有独特的肌肉张紧的量，以及具有不同的体重和身高。由外科医生保持钩可以降低将股骨折断的可能性。进一步地，台的每个马达驱动的部分必须具有用于动力故障等的冗余性，这增加了复杂性且因此增加了台的成本。带有曲柄的齿轮箱可适用于降低或调节马达驱动的部件。

在手术中，外科医生可能将支承钩600的基部部分放入成角度的支架604的合适的开口内。支架具有用于接收基部部分的多个开口，以将钩的接收端定位在距被支承的股骨的合适的距离处。当在患者体内形成切口后合适的时间时，在合适侧上的钩600可以摆动到位到患者髋部区域内的伤口内，且可以定位为支承股骨。外科医生(或助手)然后可以通过操作脚踏板或如上所述的控制机构来使马达驱动的千斤顶608形成合适的角度且支承股骨，使得外科医生可以获得对髋臼和髋部的其他部分的不受限制的入路，以完成对于患者的人工髋部置换。

如上所述，在翼梁(且因此患者腿部)移动期间需要维持牵引，其原因是台的球窝接头和患者髋部的偏移的和不同心的属性。实现此牵引的一个方式是使用定位在翼梁和相应牵引系统之间的齿轮箱，使齿轮比设定为使得翼梁的移动量将沿翼梁侧向地调节牵引系统的位置，以维持合适的牵引量。牵引也可以自动维持，例如通过计算机控制使用马达驱动的设备。封闭的齿轮箱可以消除先前的设计中的夹持点。

更简单且轻量的解决方法在图7中示出。在此解决方法中，每个翼梁204、206包括滑块机构，该滑块机构可以包括轨700和支承了牵引系统208、210的相应的一个的滑动机构或滑架702。如结合图3论述，牵引靴216(在图7中未示出)安装到相应的牵引系统。滑架702可以包括释放机构704，该释放机构704可以用于可释放地将滑动机构沿轨道紧固到位，使得当翼梁移动时释放机构的松弛允许牵引系统纵向地沿翼梁滑动。一旦翼梁到位，则可以拧紧释放机构以将牵引系统保持到位。然后在需要时可以通过牵引调节机构调节牵引。在一个实施例中，在翼梁端部处的曲柄用于调节牵引。这是优于先前的台的优点，因为不需要走到罩布下来改变位置。

根据多种实施例的台也可以装配有全功能膝部弯曲系统以适应膝部过程，包括全膝置换。一个这样的膝部定位接附件706在图7中示出，它可以将患者的腿部如在图3中所示地定位(见图3中的右腿)。膝部定位接附件可以是连接到相关的牵引系统208、210上的接收构件708的延长的轨道。膝部定位机构包括足板712以接收和支承患者的足部。足板通过支承构件716连接到滑块组件714。通过释放滑块组件174上的张紧旋钮718，滑块组件可以侧向地沿膝部定位接附件的轨道移动以调节足部的角度和位置。足部位置的调节可以与牵引系统组合使用来控制患者膝部的弯曲角度。如上讨论，调节可能是需要的，以在膝部外科手术期间提供正确的入路和对齐。虽然论述了带有张紧旋钮的滑块组件，但应理解的是，存在多个其他机构和设备以调节患者足部的位置的定向，它们可以在多种实施例的范围内使用。

对于这样的膝部定位机构，存在多个相对于现有技术的设备的优点。在外科手术罩布上方移动和锁定的能力提供了在无菌环境中快速地且容易地改变膝部弯曲角度的能力。机构可以由例如不锈钢的材料制成，其可以在现场以蒸汽消毒或高压灭菌消毒。使用在先前的台中的靴不是(容易地)可消毒的。接附件也可以简单地插入在现有的台上。这样的接附件允许容易地调节以控制膝部角度，以在需要时将所有事物排列。为移除胫骨和股骨的部分，可能需要在外科手术期间数次对膝部再定位。因此，滑动特征变成重要的工作机构。一些现有的台使用了一般外科手术台上的足板，其使用提供了离散的足板位置的支架。在这些台中的柱可以升起且放入不同的凹槽内，这是更困难的(要求升起腿部)，提供了更少的对齐选择且增加了患者受伤害的风险。在此，在多种实施例中的膝部调节机构也可以是马达驱动的，且在需要时可以自动化。膝部调节机构也可以提供旋转控制，从而允许在三个平面的任何平面内的离散移动，而不扰动其他两个平面内的位置。

在此描述的多种实施例也可以包括可移除控制模块800，如在图8至图10中示出。控制模块800可以通过例如保持螺钉814的任何合适的设备接附到台的基部222。控制模块可以包括覆盖件802以保护控制模块800的内部部件。控制模块也可以包括可更换的主部分804，该主部分804可以包括任何合适的动力源部件、控制回路和电路板、处理器、存储器、介质设备或其他可以与医疗台一起使用的用于控制和/或操作的合适的部件。模块可以包括允许AC操作或电池操作的动力部件。控制模块也可以包括控制面板408/806，该控制面板408/806可以是可更换主部分804的部分，可以接附到基部部分222但可从基部部分222移除，或可以永久地固定到基部。基部部分可以包括用于支承控制模块800的接收部件808。在一个实施例中，控制面板和主部分可以分开地更换。可更换主部分可以包括将控制模块的部件连接到台的合适的部件所必需的任何合适的端口或连接器810。此设计是有利的，因为单个的模块可以简单地拔出且更换，以解决关于动力供给、电路、软件等的问题。在先前的系统中，需要移除面板、发现问题且将单独的部件解钩，这可能花费很大的时间量且在外科手术过程期间是不希望的。可移除控制模块允许快速和容易的更换而不需要在过程期间发现问题。控制模块也可以包括问题发现硬件和/或软件，且可以包括可以警告使用者的连续的监测系统，例如通过LED或显示面板，这根据维护或当前操作条件的需求。软件也可以提供复杂的移动选择，该移动选择可以由外科医生选择且可以提供与传感器或反馈设备组合的预防性模块，以防止由于台的操作而导致的过度的移动或力的伤害。

应认识到的是，以上所述的实施例的多个变化在阅读前述说明书时对本领域一般技术人员是显见的。因此，本发明不由这些特定的实施例和在此示出且描述的本发明的方法限制。而是本发明的范围由如下的权利要求书及其等价物限定。

以上所参考的任何和所有专利、专利申请和书面出版物，包括为优先权目的依靠的那些通过参考完整地合并。

Claims (5)

1.一种支承在表面上的用于在患者上进行关节成形术过程的外科手术台装置，包括：

a.基部；

b.联接到基部的患者平台；

c.第一马达，其与连接到患者平台的第一可延伸并可缩短的促动器关联；

d.第二马达，其与连接到患者平台的第二可延伸并可缩短的促动器关联，所述第一和第二促动器直接固定到所述基部；

e.第一支承件和第二支承件，所述第一和第二支承件连接到支承所述患者平台的板，所述第一和第二促动器接合所述第一和第二支承件，患者平台的侧向倾斜是通过仅延伸或缩短所述第一和第二促动器之一来实现的，患者平台的特伦德伦堡倾斜是通过所述第一和第二促动器的同时延伸或同时缩短而实现的。

2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

相对于所述患者平台可旋转地安装的一对翼梁，每个翼梁可操作以控制患者的腿部的位置。

3.根据权利要求2所述的装置，还包括

连接到所述板的万向节接头，所述万向节接头具有平行于患者平台的纵向轴线的第一枢转轴线，和横向于所述患者平台的所述纵向轴线的第二枢转轴线。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一和第二促动器各可绕正交轴线枢转。

5.根据权利要求4所述的装置，进一步包括：连接到所述板的万向节接头，所述万向节接头具有平行于患者平台的纵向轴线的第一枢转轴线，和横向于所述患者平台的所述纵向轴线的第二枢转轴线。

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