CN101797175B - 针对具体患者的定制髌骨切除导向器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种针对具体患者的定制髌骨切除导向器。所述针对具体患者的定制髌骨切除导向器包括主体和连接到所述主体上的切割导向器。所述主体包括针对具体患者的定制负轮廓，所述针对具体患者的定制负轮廓被成形为接纳所述患者髌骨的所述后侧的一部分。所述切割导向器可以为捕获式或非捕获式切割导向器。本发明还公开了一种制造和使用所述整形外科导向器的方法。

Description

针对具体患者的定制髌骨切除导向器
技术领域
本发明整体涉及针对具体患者的定制整形外科手术器械，更具体地讲涉及针对具体患者的定制髌骨切除导向器。
背景技术
人工关节置换术是熟知的用人工关节置换患病和/或损伤的自然关节的外科手术。典型的人工膝关节包括胫骨托、股骨部件和设置在胫骨托与股骨部件之间的聚合物插件或衬垫。在一些情况下，人工膝关节还可以包括髌骨假体部件，其固定到患者做好手术准备的髌骨后侧。为此，整形外科医生可切除患者自然髌骨的后侧，以将假体部件固定到其上。使用时，髌骨部件在患者膝盖的伸展与弯曲过程中与患者的自然股骨或假体股骨相连。
为了有利于用人工膝关节置换自然关节，整形外科医生使用多种整形外科手术器械，例如截骨模具、钻导向器、铣削导向器和其他外科手术器械。通常，整形外科手术器械对患者来说是通用的，以使得在相似的整形外科手术中同样的整形外科手术器械可用于多个不同的患者。
发明内容
根据一个方面，针对具体患者的定制整形外科器械可以包括针对具体患者的定制髌骨切除导向器。针对具体患者的定制髌骨切除导向器可具有包括骨接面的主体，骨接面具有针对具体患者的定制负轮廓，负轮廓被成形为接纳具有对应正轮廓的患者髌骨后侧的一部分。针对具体患者的定制髌骨切除导向器还可以包括连接到主体上的切割导向器。切割导向器可包括限定在其中的切槽，而切槽可以限定切除平面。切割导向器的布置方式使得当髌骨被接纳到主体上针对具体患者的定制负轮廓内时，切除平面贯穿患者髌骨。
在一些实施例中，切割导向器可由与形成主体的材料不同的材料形成。切割导向器可由金属材料或非金属材料形成。在一些实施例中，主体可由聚合材料形成。在此类实施例中，切割导向器可包覆成型在主体上。另外，在一些实施例中，主体可具有与骨接面相对的外表面。
切除导向器还可以包括内侧，当髌骨被接纳到主体上针对具体患者的定制负轮廓内时，导向器内侧与患者髌骨的内侧相对应。另外，切除导向器可以包括外侧，当髌骨被接纳到主体上针对具体患者的定制负轮廓内时，导向器外侧与患者髌骨的外侧相对应。切割导向器的切槽可包括位于切除导向器内侧上的第一开口。第一开口可具有合适的尺寸，以接纳切割锯片。在一些实施例中，切割导向器的切槽可包括位于切除导向器外侧上的第二开口。第二开口也可以具有合适的尺寸，以接纳切割锯片。另外，在一些实施例中，切除导向器可包括在切除导向器内侧上形成的凹陷。凹陷可以从主体的外表面延伸到切割导向器的切槽。
在一些实施例中，切除导向器的主体可包括侧壁，侧壁从骨接面向上延伸并与切除平面相交，以防止切割锯片伸出主体之外。在一些实施例中，所述侧壁可位于切除导向器的外侧上。另外，切割导向器可位于切除导向器的内侧上，使得主体上针对具体患者的定制负轮廓可以位于切割导向器和侧壁之间。
另外，在一些实施例中，外表面可具有被成型为接纳夹具的凹陷，夹具可操作地将髌骨固定到主体上。另外(或作为另外一种选择)，凹陷可具有合适的尺寸，以接纳外科医生的拇指，使得整形外科医生的拇指和食指可以捏住主体和髌骨。此外，在一些实施例中，切除导向器还可以包括固定到主体外表面上的可压缩泡沫材料。
根据另一个方面，针对具体患者的定制整形外科器械可包括针对具体患者的定制切除导向器。针对具体患者的定制切除导向器可包括具有骨接面的主体，骨接面包括针对具体患者的定制负轮廓，负轮廓被成形为接纳具有对应正轮廓的患者髌骨后侧的一部分。切除导向器还可以包括非捕获的切割导向器。非捕获的切割导向器可包括限定切除平面的切割表面。切割导向器的布置方式使得当髌骨被接纳到主体上针对具体患者的定制负轮廓内时，切除平面贯穿患者髌骨。
在一些实施例中，切除导向器还可以包括内侧，当患者髌骨后侧的一部分被接纳到主体上针对具体患者的定制负轮廓内时，导向器内侧与患者髌骨的内侧相对应。另外，切除导向器可以包括外侧，当患者髌骨后侧的一部分被接纳到主体上针对具体患者的定制负轮廓内时，导向器外侧与患者髌骨的外侧相对应。主体还可以包括侧壁，其从骨接面向上延伸并与切除平面相交，以防止切割锯片伸出主体之外。在一些实施例中，侧壁可位于切除导向器的外侧上。在此类实施例中，切割导向器可位于切除导向器的内侧上，使得主体上针对具体患者的定制负轮廓位于切割导向器和侧壁之间。
根据另一个方面，针对具体患者的定制整形外科器械可包括针对具体患者的定制髌骨切除导向器。针对具体患者的定制髌骨切除导向器可具有包括第一骨接面和与第一骨接面相对的第二骨接面的主体，第一骨接面具有针对具体患者的定制负轮廓，其被成形为接纳具有对应正轮廓的患者髌骨后侧的一部分。第二骨接面可包括针对具体患者的定制负轮廓，其被成形为接纳具有对应正轮廓的患者股骨远端的一部分。切除导向器还可以包括连接到主体上的切割导向器。切割导向器还可以包括限定在其中的切槽。切槽可以限定切除平面。切割导向器的布置方式使得当髌骨被接纳到主体第一骨接面上针对具体患者的定制轮廓内时，切除平面贯穿患者髌骨。
在一些实施例中，切除导向器还可以包括内侧，当患者髌骨后侧的一部分被接纳到主体上针对具体患者的定制负轮廓内时，导向器内侧与患者髌骨的内侧相对应。另外，切除导向器可以包括外侧，当患者髌骨后侧的一部分被接纳到主体上针对具体患者的定制负轮廓内时，导向器外侧与患者髌骨的外侧相对应。切割导向器的切槽可包括位于切除导向器外侧上的开口。开口可具有合适的尺寸，以接纳切割锯片。
另外，在一些实施例中，切除导向器还可以包括从主体的骨接面向上延伸的封闭外壳。封闭外壳可与切割导向器间隔开。封闭外壳可具有与切槽限定的切除平面共平面的孔。另外，封闭外壳可位于切除导向器的内侧上，并且切割导向器可位于切除导向器的外侧上，使得针对具体患者的定制负轮廓在切割导向器与封闭外壳之间形成。
附图说明
特别参照下图进行详细说明，其中：
图1为针对具体患者的定制髌骨切除导向器的设计和制造方法的简化流程图；
图2为针对具体患者的定制髌骨切除导向器的一个实施例的透视图；
图3为图2中针对具体患者的定制髌骨切除导向器的另一个透视图；
图4为图2中针对具体患者的定制髌骨切除导向器的透视图，其中患者的髌骨设置在针对具体患者的定制髌骨切除导向器内；
图5为针对具体患者的定制髌骨切除导向器的另一个实施例的透视图；
图6为图5中针对具体患者的定制髌骨切除导向器的侧正视图；
图7为针对具体患者的定制髌骨切除导向器的另一个实施例的透视图；
图8为针对具体患者的定制髌骨切除导向器的另一个实施例的透视图；
图9为图8中针对具体患者的定制髌骨切除导向器的另一个透视图；以及
图10为针对具体患者的定制髌骨切除导向器的另一个实施例的侧正视图。
具体实施方式
虽然本发明的概念易于具有各种修改形式和替代形式，但其具体示例性实施例已在附图中以举例的方式示出，并且将在本文中详细说明。然而应当理解，本文无意将本发明的概念限制为所公开的具体形式，而是相反，目的在于涵盖所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改形式、等同形式和替代形式。
在整篇说明书中，当涉及整形外科植入物和本文所述外科手术器械以及患者自然解剖结构时，可能会用到表示解剖学方位的术语，例如“前”、“后”、“内”、“外”、“上”、“下”等。这些术语在解剖学研究和整形外科领域都具有公知的含义。除非另外说明，在书面具体实施方式和权利要求中使用这些解剖学方位术语旨在与其熟知的含义一致。
参见图1，其示出了用于制造针对具体患者的定制整形外科手术器械的算法10。本文所用术语“针对具体患者的定制整形外科手术器械”是指外科医生在进行整形外科手术时使用的外科手术工具，其被设计和构造成供具体患者专用。因此，应当理解，如本文所用，术语“针对具体患者的定制整形外科手术器械”不同于旨在用于多个不同患者的、标准的、非具体患者专用的整形外科手术器械。另外，应当理解，如本文所用，术语“针对具体患者的定制整形外科手术器械”不同于经外科手术植入患者体内的整形外科假体，不论是针对具体患者的还是通用的。相反，针对具体患者的定制整形外科手术器械是整形外科医生用来辅助植入整形外科假体的。
在一些实施例中，可根据该器械要连接到患者一块或多块骨头上的位置，为该具体患者定制针对具体患者的定制整形外科手术器械。例如，在一些实施例中，针对具体患者的定制整形外科手术器械可以是针对具体患者的定制髌骨切除导向器，该导向器包括一个或多个具有负轮廓的骨接触表面或骨接面，所述负轮廓与下文结合图2-10更详细讨论的患者髌骨的一部分上的轮廓相匹配。因此，针对具体患者的定制髌骨切除导向器被配置成在相对于患者骨骼解剖结构的特定位置和定位连接到患者髌骨上。也就是说，骨接触表面的负轮廓被成形为接纳患者髌骨(一些情况下还包括股骨)一部分的相配轮廓表面。因此，减少了整形外科医生对于针对具体患者的髌骨切除导向器的布置方式的猜测和/或术中决策。整形外科医生可以只需将针对具体患者的定制髌骨切除导向器连接到患者髌骨上。这样连接时，针对具体患者的定制髌骨切除导向器限定了医生将从患者髌骨后侧切除的骨头的厚度。
如图1所示，方法10包括操作步骤12和14，在这些步骤中整形外科医生制定关于要对患者进行的髌骨切除术的术前计划。操作步骤12和14可按任何顺序进行，或者同时进行。在操作步骤12中，生成关于患者髌骨及周围骨骼解剖结构的多个医学图像。为此，整形外科医生或其他医护人员可以操作成像系统，以生成医学图像。医学图像可以具体表现为能够用来生成患者髌骨及周围骨骼解剖结构的三维渲染模型的任何数量和类型的医学图像。例如，医学图像可以具体表现为任何数量的计算机断层扫描(CT)图像、磁共振成像(MRI)图像或其他三维医学图像。另外(或作为另外一种选择)，如下文结合操作步骤18更详细讨论的那样，医学图像可以具体表现为多个X射线图像或其他二维图像，在这些二维图像基础上可以生成有关患者髌骨及周围骨骼解剖结构的三维渲染模型。
在操作步骤14中，整形外科医生可以确定任何其他的术前约束数据。约束数据可以基于整形外科医生的偏好、患者的偏好、患者的解剖学方面和医疗保健机构制定的指导方针等。例如，约束数据可包括整形外科医生关于具体假体类型的偏好、待切除骨骼的厚度、整形外科植入物的尺寸范围等。在一些实施例中，整形外科医生的偏好被保存在外科医生档案中，该档案可作为默认约束值用于其他外科手术计划中。
在操作步骤16中，将医学图像和约束数据(如有)发送或以其他方式提供给整形外科手术器械供应商或制造商。医学图像和约束数据可通过电子方式(如网络等)发送给供应商。供应商收到医学图像和约束数据之后，在步骤18中对这些图像进行处理。整形外科手术器械供应商或制造商对医学图像进行处理，以有利于确定假体部件的正确定位和植入物尺寸并加工针对具体患者的定制髌骨切除导向器，如下文中更详细地讨论。
在操作步骤20中，供应商可以将医学图像转换为或以其他方式生成为三维图像。例如，在医学图像具体表现为多个二维图像的实施例中，供应商可使用合适的计算机算法由多个二维图像生成一个或多个三维图像。另外，在一些实施例中，医学图像可以根据已确立的标准生成，例如医学数字成像与通信(DICOM)标准。在这些实施例中，可使用边缘检测、阈值分割、分水岭或形状匹配算法将图像转化或重构为计算机辅助设计应用程序或其他图像处理应用程序可接受的格式。此外，在一些实施例中，可使用算法来说明生成的医学图像中不可识别的组织，例如软骨。在此类实施例中，可以根据该算法改进针对具体患者的器械的任何三维模型(参见例如下面的操作步骤26)，以提高器械的贴合性并增强其功能。
在操作步骤22中，供应商可以处理医学图像和/或操作步骤20中转化/重构的图像，以确定与患者的骨骼解剖结构相关的多个方面，例如患者骨骼的解剖轴线、患者骨骼的机械轴线、其他轴线和各种标志和/或患者骨骼解剖结构的其他方面。为此，供应商可使用任何合适的算法来处理图像。
在操作步骤24中，确定患者髌骨的切除平面。计划的切除平面根据以下方面确定：整形外科手术过程中要使用的假体髌骨部件的类型、尺寸和定位；诸如在图像中确定的具体标志之类的处理图像；以及整形外科医生在操作步骤14和16中提供的约束数据。假体髌骨部件的类型和/或尺寸可根据患者的解剖和约束数据确定。例如，约束数据可以指定假体髌骨部件的类型、品牌、型号、尺寸或其他特性。还可以根据医学图像改进对假体髌骨部件的选择，使得所选假体部件适合患者的骨骼解剖结构并符合约束数据或整形外科医生的偏好。
除了假体髌骨部件的类型和尺寸之外，还要确定假体髌骨部件相对于患者骨骼解剖结构的预期位置和定位。为此，可以将假体髌骨部件的数字模板覆盖到一个或多个处理过的医学图像上。供应商可根据处理过的医学图像(如图像中限定的患者髌骨和/或股骨的标志)和/或约束数据，使用任何合适的算法确定假体髌骨部件相对于患者骨骼的推荐位置和取向(即数字模板)。另外，也可以使用患者骨骼解剖结构的任何一个或多个其他方面来确定数字模板的正确定位。在一些实施例中，可以将数字模板和手术治疗参数一并提交给整形外科医生供其审核。
然后可以根据所确定的假体髌骨部件的尺寸、位置和取向确定患者髌骨的计划切除平面。此外，可以使用如操作步骤22中确定的患者骨骼解剖结构的其他方面来确定或调整计划切除平面。例如，可以使用所确定的机械轴线、标志和/或患者股骨和/或髌骨的其他方面来确定计划切除平面。
在操作步骤26中，生成针对具体患者的定制髌骨切除导向器的模型。在一些实施例中，模型具体表现为针对具体患者的定制髌骨切除导向器的三维渲染模型。在其他实施例中，模型可以具体表现为针对具体患者的定制髌骨切除导向器的实体模型或快速原型。要建模和加工的针对具体患者的定制髌骨切除导向器可以根据要进行的髌骨整形外科手术、约束数据和/或要植入患者体内的假体髌骨部件的类型来确定。
针对具体患者的定制髌骨切除导向器的具体形状根据髌骨切除导向器相对于患者骨骼解剖结构的计划位置确定。针对具体患者的定制髌骨切除导向器相对于患者骨骼解剖结构的位置根据整形外科手术中要使用的假体髌骨部件的类型和所确定的位置来确定。也就是说，针对具体患者的定制髌骨切除导向器相对于患者骨骼解剖结构的计划位置，一定程度上可根据步骤24中确定的患者骨骼的计划切除平面进行选择。例如，选择髌骨切除导向器的位置使得髌骨切除导向器的切割导向器与操作步骤24中确定的一个或多个计划切除平面相匹配。另外，髌骨切除导向器的计划位置可基于步骤22中确定的患者髌骨和股骨的标志。
在一些实施例中，针对具体患者的定制髌骨切除导向器的具体形状或构造可根据导向器相对于患者骨骼解剖结构的计划位置来确定。也就是说，针对具体患者的定制髌骨切除导向器可以包括具有负轮廓的骨接触表面，负轮廓与患者髌骨的一部分的对应正轮廓相匹配。患者髌骨的一部分的正轮廓可被接纳到髌骨切除导向器的负轮廓内，使得髌骨所处位置唯一。如上所述，当髌骨切除导向器接纳患者髌骨时，可以将髌骨切除导向器的一个或多个导向器(如切割导向器)与一个或多个切除平面对齐。
在操作步骤26中生成针对具体患者的定制髌骨切除导向器的模型之后，在操作步骤28中对该模型进行验证。模型可以通过(例如)以下方式进行验证：分析渲染模型，同时在切除导向器模型中接收患者髌骨的三维模型，以验证切割导向器和切除平面之间的相关性。另外，可以通过将步骤26中生成的模型发送或以其他方式提供给整形外科医生供其审核来验证模型。例如，在模型为三维渲染模型的实施例中，可以将模型和患者相关骨骼的三维图像一起发送给外科医生供其审核。在模型为物理原型的实施例中，可以将模型运送给整形外科医生进行验证。
在操作步骤28中对模型进行验证之后，在操作步骤30中加工针对具体患者的定制髌骨切除导向器。针对具体患者的定制髌骨切除导向器可使用任何合适的制造设备和方法进行加工。另外，针对具体患者的定制髌骨切除导向器可由任何合适的材料制成，例如金属材料、塑性材料或它们的组合，具体情况在下文中更详细地讨论。随后将加工好的针对具体患者的定制髌骨切除导向器运送或以其他方式提供给整形外科医生。外科医生在操作步骤32中使用针对具体患者的定制髌骨切除导向器进行整形外科手术。如上所述，由于整形外科医生不需要在手术过程中确定髌骨切除导向器的正确位置，而确定导向器位置通常需要外科医生具备一定的判断能力，因而减少了整形外科医生需要在手术过程中做出的猜测和/或决策。
还应当理解，患者骨骼解剖结构的变化可能需要按照本文所述的方法加工一个以上的针对具体患者的定制髌骨切除导向器。例如，患者可能需要植入两个假体髌骨部件以置换两个自然膝盖。因此，外科医生可以按照图1所示的方法10加工不同的针对具体患者的定制髌骨切除导向器，以便在置换每个自然膝盖时使用。每个针对具体患者的定制髌骨切除导向器都限定了相对于每个具体髌骨的具体切除平面，由于每个膝关节骨骼解剖结构的差异，每个具体髌骨是不同的。
现在参见图2-4，在一个实施例中，针对具体患者的定制髌骨切除导向器可以具体表现为髌骨切除导向器40。切除导向器40被配置成接纳患者髌骨42后侧48的一部分(参见图4)。切除导向器40具有内侧44和外侧46。当髌骨42被接纳到切除导向器40内时，内侧44对应于患者髌骨42的内侧。同样地，当髌骨42被接纳到切除导向器40内时，外侧46对应于患者髌骨42的外侧。如下文将详细讨论的那样，整形外科医生可使用髌骨切除导向器40在患者髌骨42上进行切除。随后可以将假体髌骨部件固定到患者髌骨42后侧48的切除表面上。
如图2和图3所示，示例性的髌骨切除导向器40包括主体50和固定到主体50上的捕获的切割导向器52。在示例性实施例中，主体50由聚合材料形成，例如聚乙烯或超高分子量聚丙烯(UHMWP)；而切割导向器52由植入等级的金属材料形成，例如钢、钛或钴铬合金。然而，在其他实施例中，切割导向器52也可由聚合材料形成。也就是说，主体50和切割导向器52可由单个整体式部件形成。因此，主体50和切割导向器52既可由相同的材料形成，也可由不同的材料形成。
在图2-4的示例性实施例中，主体50包括骨接面54和与骨接面54相对的外表面58。骨接面54从切除导向器40的内侧44向外侧46延伸。骨接面54包括限定在其中的针对具体患者的定制负轮廓56。负轮廓56被配置成接纳患者髌骨42后侧48的对应正轮廓49。如上所述，骨接面54的负轮廓56允许外科医生将患者髌骨42以唯一的、预定的位置和取向设置在切除导向器40内。
如图3所示，外表面58包括凹槽59，凹槽被成型为接纳夹具(未示出)或其他工具的末端，从而将患者髌骨固定在切除导向器40内。在示例性实施例中，凹槽59具有圆形凹陷60和成形于外表面58内的一对狭槽62。圆形凹陷60和狭槽62的尺寸被加工为接纳将髌骨42固定到主体50上的夹具。应当理解，在其他实施例中，凹槽59可包括成形为正方形、三角形或适合接纳夹具的任何其他形状的凹陷60。同样地，应当理解，凹槽59必要时可包括不同尺寸的附加狭槽以接纳夹具。另外，在一些实施例中，外科医生可用两手指捏住髌骨42和主体50，从而将髌骨42固定到主体50上。在此类实施例中，凹槽59具有合适的尺寸以接纳外科医生的一根手指，并可以或可以不被成形为接纳夹具的末端。例如，在此类实施例中，凹槽59可以不包括狭槽62。
切割导向器52包括从切除导向器40的内侧44向切除导向器40的外侧46延伸的切槽70。切槽70限定了切除平面72，当髌骨42被接纳到主体50上针对具体患者的定制轮廓56内时，所述切除平面贯穿患者髌骨42。切槽70从成形于内侧44中的内侧开口74伸出，并穿过开口(未示出)进入主体50的负轮廓56。切槽70还从成形于外侧46中的外侧开口76伸出，并穿过开口82进入主体50的负轮廓56。切槽70具有合适的尺寸以接纳切割锯片(未示出)。
在切除导向器40的内侧44上形成观察窗90。观察窗90成形为凹陷92，其从主体50的外表面58延伸到切割导向器52的切槽70内。观察窗90被定位成允许外科医生观察切槽70内的切割锯片。应当理解，在其他实施例中，主体50和切割导向器52可包括不同尺寸和形状的附加观察窗，以有利于外科医生观察切割锯片。例如，在一个实施例中，切除导向器40可包括位于内侧44和外侧46每一个上的观察窗。
如图4所示，在一个实施例中，髌骨42在切除术中始终固定在患者的腱100上。当患者髌骨42的后侧48的正轮廓49被接纳到负轮廓56内时，腱100可以接触主体50的骨接面54。因此，在一些实施例中，主体50可以包括骨接面54内的凹陷，以提供用来接纳腱100的一部分的空间。
在使用中，整形外科医生可使用夹具或其他固定装置将髌骨42固定到主体50上。外科医生接着可以将切割锯片插入开口76内。锯片穿过切槽70并与接纳在负轮廓56内的髌骨42的一部分的内侧相接触。外科医生可以在切槽70内来回移动锯片，沿着切槽70限定的切除平面72在患者髌骨42上进行切割。当锯片切穿髌骨42时，锯片被接纳到切槽70的开口82内。这样，锯片便被捕获到患者髌骨42的内侧和外侧上。
现在参见图5和图6，在另一个实施例中，针对具体患者的定制髌骨切除导向器可以具体表现为髌骨切除导向器140。类似于图2-4的实施例，切除导向器140具有内侧44和外侧46。切除导向器140也包括主体150和切割导向器152，切割导向器被固定到主体150上并被设置在切除导向器140的内侧44上。在示例性实施例中，切除导向器140为聚合材料(例如上文结合图2-4的实施例所讨论的那些)形成的单个整体式部件。
在示例性实施例中，主体150包括骨接面154，后者具有限定在其中的针对具体患者的定制负轮廓156。类似于负轮廓56，负轮廓156被成形为接纳患者髌骨42后侧48的对应正轮廓49。主体150也包括从骨接面154向上延伸的侧壁158。侧壁158设置在切除导向器140的外侧46上，使得针对具体患者的定制轮廓156设置在侧壁158和切割导向器152之间。
类似于图2-4的实施例，主体150也包括与骨接面154相对的外表面160。外表面160包括凹槽162，凹槽162被成形为接纳夹具(未示出)或其他工具的末端，从而将患者髌骨42固定在切除导向器140内。在示例性实施例中，凹槽162具有圆形凹陷164和成形于外表面160内的一对狭槽166。圆形凹陷164和狭槽166具有合适的尺寸以接纳夹具(未示出)，夹具可操作地将髌骨42固定到主体150上。应当理解，凹槽162可以包括将患者髌骨42固定到切除导向器140内所需的任何凹陷、狭槽等部分。
切割导向器152包括切槽170，切槽具有可接纳切割锯片(未示出)的合适尺寸。切槽170从限定在切除导向器140的内侧44中的开口174延伸到切割导向器152的骨接面176中的开口(未示出)内。切槽170限定了切除平面178，当髌骨42被接纳到主体150上针对具体患者的定制负轮廓156内时，所述切除平面贯穿患者髌骨42。侧壁158与切除平面178相交，并从主体150向上伸出足够的长度，以防止切割锯片(未示出)在使用过程中伸出切除导向器140的外侧46之外。
类似于图2-4的实施例，当患者髌骨42后侧48的正轮廓49被接纳到负轮廓156内时，患者的腱100可以接触主体150的骨接面154。为了提供用来接纳腱100的额外空间，示例性骨接面154具有从内向外的凹形轮廓(参见图6)，其被成形为接纳腱100的一部分。
在使用中，整形外科医生可使用夹具或其他固定装置将髌骨42固定到主体150上。外科医生接着可以将切割锯片插入开口174内。锯片穿过切槽170并与接纳在负轮廓156内的髌骨42的一部分的内侧相接触。外科医生可以在切槽170内来回移动锯片，沿着切槽170限定的切除平面178在患者髌骨42上进行切割。这样，在外科医生进行切割时，锯片便被捕获到切割导向器152内。当锯片切穿髌骨42时，侧壁158可以防止外科医生将锯片推到切除导向器140之外。
现在参见图7，在另一个实施例中，针对具体患者的定制髌骨切除导向器可以具体表现为髌骨切除导向器240。类似于图2-6的实施例，切除导向器240具有内侧44和外侧46。切除导向器240也包括主体250和非捕获的切割导向器252，切割导向器被固定到主体250上并成形于内侧44上。类似于图5和图6的实施例，在示例性实施例中，髌骨切除导向器240被成形为单个整体式部件。
主体250包括骨接面254，骨接面具有限定在其中的针对具体患者的定制负轮廓256。负轮廓256被成形为接纳患者髌骨42后侧48的对应正轮廓49。类似于图5和图6的切除导向器140，主体250也包括从骨接面254向上延伸的侧壁258。侧壁258设置在切除导向器240的外侧46上，使得针对具体患者的定制负轮廓256设置在切割导向器252和侧壁258之间。
类似于图2-6的实施例，主体250也包括与骨接面254相对的外表面260。外表面260包括凹槽262，凹槽262被成形为接纳夹具(未示出)或其他工具的末端，从而将患者髌骨固定在切除导向器240内。应当理解，凹槽262可包括将患者髌骨42固定到切除导向器240内所需的任何凹陷、狭槽等部分。
非捕获的切割导向器252包括切割表面270和骨接面254。切割表面270从内侧44延伸到主体250的骨接面254。也就是说，切割表面270和骨接面254彼此共平面。切割表面270限定了切除平面272，当患者髌骨42被接纳到主体250的针对具体患者的定制负轮廓256内时，外科医生可以沿着该切除平面在患者髌骨42上进行切割。侧壁258与切除平面272相交并从主体150向上伸出足够的长度，以防止切割锯片(未示出)在使用过程中伸出切除导向器240的外侧46之外。
现在参见图8和图9，在另一个实施例中，针对具体患者的定制髌骨切除导向器可以具体表现为髌骨切除导向器340。类似于上述实施例，切除导向器340被成形为接纳患者髌骨42的后侧48。另外，切除导向器340被成形为接纳和定位患者股骨远端的一部分。如下文将要详细讨论的那样，外科医生可使用髌骨切除导向器340在患者髌骨42上进行切除。
类似于上述实施例，切除导向器340具有内侧44和外侧46。切除导向器340也包括主体350、设置在外侧46上的切割导向器352以及设置在内侧44上的封闭外壳354。切割导向器352和封闭外壳354被固定到主体350上。类似于图5-7的实施例，在示例性实施例中，主体350、切割导向器352和封闭外壳354形成单个整体式部件。
在图8的示例性实施例中，主体350包括髌骨骨接面356和与髌骨骨接面356相对的股骨骨接面358。髌骨骨接面356具有限定在其中的针对具体患者的定制负轮廓360，其设置在切割导向器352和外壳354之间。负轮廓360被成形为接纳患者髌骨42后侧48的对应正轮廓49。股骨骨接面358具有针对具体患者的定制负轮廓362，负轮廓362被成形为接纳患者股骨远端一部分上的对应正轮廓49。
切割导向器352包括切槽370。切槽370限定了切除平面378，当髌骨42被接纳到主体350上针对具体患者的定制轮廓356内时，切除平面贯穿患者髌骨42。切槽370从限定在切除导向器340的外侧46内的开口374延伸到切割导向器352的骨接面376内的开口(未示出)中。切槽370具有可接纳切割锯片(未示出)的合适尺寸。
封闭外壳354具有限定在切除导向器340内侧44上的后壁380以及与后壁380相对的前壁382。在前壁382内限定了具有封闭背面(未示出)的孔384。孔384具有可接纳切割锯片的合适尺寸，并且与切槽370的切除平面378共平面。
在使用中，可将切割锯片插入开口374，穿过切槽370，并接纳到孔384中。进行切割之前，使用切除导向器340切除患者髌骨的外科医生可以将切除导向器340放置为同时接触患者髌骨的后侧48和患者股骨的远端。外科医生可以将患者髌骨放入切除导向器340内，使得患者髌骨后侧48一部分上的正轮廓49被接纳到髌骨骨接面356的对应负轮廓356内。外科医生也可以让股骨骨接面358与患者股骨的远端(未示出)接触，使得患者股骨远端一部分上的正轮廓49被接纳到股骨骨接面358的负轮廓360内。外科医生接着可以在患者髌骨的前侧施加压力，以将髌骨、切除导向器340和股骨固定在一起。
外科医生可以将切割锯片插入开口374。锯片穿过切槽370并与接纳在负轮廓356内的患者髌骨一部分的外侧相接触。外科医生可以在切槽370内来回移动锯片，沿着切槽370限定的切除平面378在负轮廓356内的患者髌骨的一部分上进行切割。当锯片切穿髌骨42时，锯片被接纳到外壳354的孔384内。这样，锯片便被捕获到患者髌骨的内侧和外侧上。另外，骨碎片、骨粉和切除术中产生的其他碎屑被收集在孔384的封闭背面上。
参见图10，在另一个实施例中，切除导向器440包括主体450和固定到主体450上的切割导向器452。主体450具有骨接面454和与骨接面相对的外表面458。切除导向器440也包括可压缩的泡沫材料462，其通过合适的粘结剂或其他粘结机构固定到外表面458上。在示例性实施例中，可压缩的泡沫材料462在切除术中与患者股骨远端的一部分结合。
在使用中，整形外科医生可以让可压缩的泡沫材料462与患者股骨远端一部分上的正轮廓49接触。当髌骨固定到切除导向器440上时，外科医生可以在患者髌骨前侧施加压力，以将髌骨、切除导向器440和股骨固定在一起，并进行如上所述的切除术。应当理解，在其他实施例中，可压缩的泡沫材料462可以不固定到外表面458上。在此类实施例中，进行切除术时，可将可压缩的泡沫材料462置于切除导向器340和股骨远端之间。
尽管在附图和前面的说明中对本发明进行了详细的图示和描述，但此类图示和描述应视为示例性的，而不是限制性的，应当理解的是，仅示出和描述了示例性的实施例，并且本发明精神范围内的所有变更和修改形式都应受到保护。
本文所述方法、装置和系统的多个特征使本发明具有多个优点。应当注意的是，本发明的方法、装置和系统的替代实施例可以不包括所有所述特征，但仍然可以受益于这些特征的至少某些优点。本领域的普通技术人员可以轻松设计出其自己方法、装置和系统的实施方式，该实施方式可整合本发明特征中的一项或多项，并且落在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内。

Claims (8)

1.一种针对具体患者的定制整形外科器械，包括：
针对具体患者的定制髌骨切除导向器，其包括：(i)具有骨接面的主体，所述骨接面具有针对具体患者的定制负轮廓，其被成形为接纳患者髌骨后侧的一部分，所述患者髌骨具有对应的正轮廓；(ii)连接到所述主体上的切割导向器，所述切割导向器包括限定在其中的切槽；(iii)内侧，当髌骨被接纳到所述主体的所述针对具体患者的定制负轮廓内时，所述内侧对应于所述患者髌骨的所述内侧；以及(iv)外侧，当所述髌骨被接纳到所述主体的所述针对具体患者的定制负轮廓内时，所述外侧对应于所述患者髌骨的所述外侧，
其中所述切槽限定切除平面，并且所述切割导向器的布置方式使得当所述髌骨被接纳到所述主体的所述针对具体患者的定制负轮廓内时，所述切除平面贯穿所述患者髌骨，
其中所述切割导向器的所述切槽包括位于所述切除导向器的所述内侧上的第一开口，所述第一开口具有合适的尺寸，以接纳切割锯片，
其中所述主体还包括侧壁，所述侧壁从所述骨接面向上延伸并与所述切除平面相交，以防止所述切割锯片伸出到所述主体之外。
2.根据权利要求1所述的针对具体患者的定制整形外科器械，其中所述切割导向器由与形成所述主体的材料不同的材料形成。
3.根据权利要求1所述的针对具体患者的定制整形外科器械，其中所述切割导向器由金属材料形成。
4.根据权利要求3所述的针对具体患者的定制整形外科器械，其中：
所述主体由聚合材料形成，并且
所述切割导向器与所述针对具体患者的定制髌骨切除导向器的所述主体包覆成型在一起。
5.根据权利要求1所述的针对具体患者的定制整形外科器械，其中所述切割导向器的所述切槽包括位于所述切除导向器的所述外侧上的第二开口，所述第二开口具有合适的尺寸，以接纳切割锯片。
6.根据权利要求1所述的针对具体患者的定制整形外科器械，其中：
所述切除导向器还包括成形于所述切除导向器的所述内侧上的凹陷，
所述主体具有与所述骨接面相对的外表面，并且
所述凹陷从所述主体的所述外表面延伸到所述切割导向器的所述切槽。
7.根据权利要求1所述的针对具体患者的定制整形外科器械，其中：
所述侧壁设置在所述切除导向器的所述外侧上，并且
所述切割导向器设置在所述切除导向器的所述内侧上，使得所述主体的所述针对具体患者的定制负轮廓设置在所述切割导向器和所述侧壁之间。
8.根据权利要求1所述的针对具体患者的定制整形外科器械，还包括固定到所述主体外表面上的可压缩的泡沫材料，所述外表面与所述主体的所述骨接面相对。
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