CN101883541B - 用于为假肢设备制备骨的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于为假肢制备长骨的系统(10)，具有长轴的该长骨包括远端装置(12)和近端装置(14)。远端装置(12)被设置用于从骨的远端部分去除骨质。远端装置(12)具有被设置用于沿长骨的长轴去除骨质的骨质去除部分(16)以及从骨质去除部分(16)沿长骨的长轴延伸的轴杆(18)。近端装置(14)被设置用于覆盖长骨内远端元件(12)的轴杆(18)。远端轴杆(18)引导近端装置(14)以在远端装置(12)已经制备好长骨的远端部分之后制备长骨的近端部分。

Description

用于为假肢设备制备骨的方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年10月1日提交的申请号为60/976,717的美国临时专利申请以及2007年10月1日提交的申请号为60/976,697的美国临时专利申请的权益。通过引用将每一件申请公开的内容全部并入。

技术领域

本发明主要涉及髋关节手术，并且更具体地涉及用于制备股骨并尝试将股骨用作移植物的手术方法和工具。

背景技术

绝大多数模块化系统都需要用由远端骨干试验体、近端套管试验体、近端体节试验体和试验性颈部构成的装置来复制移植物。随后基于为病人提供了最佳匹配的试验性装置来选择移植物。要使用远端骨干试验体将其加至系统内的多套装置，由此会增加库存开销和制造成本。多套装置还可能会导致手术室内的混淆以及更大量的清洗/消毒操作。对于以使手术助手免于操作大而沉重的成套装置的麻烦这样的方式简化装置也存在需求。

对于常规系统，外科医生必须从股管中取出远端扩孔器并将其用连接至近端骨干试验体的远端骨干试验体代替。在每一次取出扩孔器并将远端骨干试验体插入就位时，因为远端骨干试验体增加了额外的刮擦配合步骤，所以都会有骨折和/或骨质去除过多的风险。在骨质较差的情况下，此类风险会明显增加。对于每一次取出扩孔器的步骤，除了增大骨折的风险之外，对于外科医生来说还会增加手术时间。用于给股管扩孔、从股管中取出扩孔器以及植入远端骨干试验体所耗费的时间可能会是代价很高的。

本发明比常规系统更为有利，原因在于远端扩孔器是用于两种用途而不是一种，由此减少了用于完成相同的手术过程所需的步骤和部件的数量。远端扩孔器被首先用于对股管进行远端扩孔，并随后将其留在管内就位。远端扩孔器被设置用于允许将近端试验体和试验性颈部装置以这样的方式与其连接：在远端扩孔器停止切削之后立刻即可进行试验性复位。本发明的模块化颈节允许用仍留在股管内的扩孔器进行快速的试验性复位。通过尝试与扩孔器脱离，本发明得以避免了一系列单独的骨干试验。

用于移植髋关节系统的标准操作方法是利用第一组装置制备骨，并随后利用不同于第一组的第二组装置来进行试验性复位。通常，扩孔器在股管内清理出一条通道，并随后从套件中选出试验性骨干和将其插入所述通道内。利用试验性骨干来进行试验性复位。在关节被复位以后，试验性骨干即被从股管中取出并随后用对应尺寸的移植骨干代替。因为完成相同的过程需要更多的装置和方法步骤，所以该标准操作方法通常要花费较多的时间执行并且效率也要低于本发明。在手术室内的时间越长就意味着使病人承担越大的风险，并且增加了医院的开销。用于移植髋关节系统的另一种方法是利用第一组装置制备骨，并随后利用相同的第一组装置来进行试验性复位。

发明内容

在本发明的一种应用中，一种用于为假肢制备长骨的系统，具有长轴的该长骨包括远端装置和近端装置。远端装置被设置用于从骨的远端部分去除骨质。远端装置具有被设置用于沿长骨的长轴去除骨质的骨质去除部分以及从骨质去除部分沿长骨的长轴延伸的轴杆。近端装置被设置用于覆盖长骨内远端元件的轴杆。远端轴杆引导近端装置以在远端装置已经制备好长骨的远端部分之后制备长骨的近端部分。

在另一个实施例中，远端装置是扩孔器。

在又一个实施例中，近端装置是扩孔器。

而另一个实施例进一步包括试验性颈体，被设置用于连接至远端装置和近端装置中的至少一个。

可选地，另一个实施例进一步包括试验性隔离装置，被设置用于将试验性颈体与远端装置间隔开。

另一个实施例包括试验性隔离装置和试验性颈体，它们包含被设置用于可调节地朝向径向位置的配合部件。

在另一个实施例中，配合部件是增量可调的。

在又一个实施例中，配合部件是可锁定的。

可选地，一个实施例进一步包括模块化的试验性颈节。该模块化的试验性颈节被设置用于调节试验性组件的偏移量、扭转或高度中的至少一个。

另一个实施例包括一种用于制备具有长轴的长骨的方法。该方法包括从骨的远端部分去除骨质，由此沿长骨的长轴留出空腔。该方法还包括将远端装置留在长骨内。另一个步骤包括在一部分远端装置上引导近端装置以在骨的近端部分去除骨质。

可选地，引导步骤可以包括在沿骨的长轴对齐的轴杆上引导近端装置。

在另一个实施例中，去除步骤可以包括给骨扩孔。

在又一个实施例中，后续步骤可以包括将试验性颈体连接至远端装置和近端装置中的至少一个。

另一个实施例进一步包括将试验性颈体与远端装置间隔开。

可选地，另一个实施例进一步包括将试验性颈体相对于远端装置可调节地配合为朝向径向位置。

在另一个实施例中，可调节的配合步骤是增量可调的。

在又一个实施例中，可调节的配合步骤可以包括将试验性颈体锁定至远端装置。

另一个实施例包括通过可更换地使用多个多样的试验性颈节来调节试验性组件的偏移量、扭转或高度中的至少一个。

以下将参照附图详细介绍本发明的更多特征、应用和优点以及本发明各种实施例的结构和操作。

附图简要说明

加入说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与文字内容一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是根据本发明一种应用的扩孔系统的分解图和组装图；

图2是根据本发明一种应用的试验性系统的分解图和组装图；

图3是用于扩孔系统的快速连接装置的视图；

图4是试验性颈体的视图；

图5是具有端帽的远端扩孔器的视图；

图6是插件和近端扩孔器的分解图和组装图；

图7是用于制备股骨和试验股骨的步骤视图；

图8是包括隔离装置的扩孔系统的视图；

图9是远端扩孔器和延长器的分解图和组装图；

图10是远端扩孔器和近端扩孔起动器的分解图。

具体实施方式

参照附图，其中类似的附图标记表示类似的元件，图1是根据本发明一种应用的扩孔系统10的分解图和组装图。用于去除骨质材料的系统10包括远端切削装置12(例如扩孔器)和近端切削装置14。远端扩孔器12包括至少一个切削刃16、轴杆部分18和机械止挡部件20。近端切削装置14包括至少一个切削刃22、轴杆部分24、孔26以及孔26内的机械止挡部件。近端切削装置14的孔26接纳远端切削装置12的轴杆18。两个切削装置12和14的机械止挡件(与轴杆部分整体成形或者是独立部件)相接触以限制进一步沿远端切削装置12轴向移动。

在一个实施例中，每一个轴杆部分18和24都被设置用于容纳钻头。钻头可以首先转动远端装置12以给骨的远端部分扩孔，然后与远端轴杆部分18脱离，再重新连接至近端轴杆部分24以给骨的近端部分扩孔。切槽16和22可以被定向为沿相同方向切削或者被定向为沿相反方向切削以使得转动近端装置14不会进一步切削骨的远端部分。轴杆18和24还可以被彼此隔离以使得转动近端装置14不会转动远端装置12。

近端装置14的孔26和远端装置12的轴杆18被轴向对齐以使切削装置12和14被轴向对齐。孔26可以被成形用于将转矩传输至远端装置12或者可以被成形为绕轴杆18自由旋转。在这样的实施例中，远端轴杆18用于在远端切削装置12的顶部引导近端切削装置14。

尽管在本实施例中系统10包括扩孔器，但是其他的实施例也可以包括用于冲击骨质材料的冲击器。这样的系统可以包括远端冲击装置和近端冲击装置。远端冲击装置可以包括平滑的圆形部分、轴杆部分和机械止挡部件。近端冲击装置可以包括平滑的圆形部分、轴杆部分、孔和机械止挡部件。近端冲击装置的孔接纳远端冲击装置的轴杆，并且两个冲击装置的机械止挡部件相接触以限制轴向移动。

图2是根据本发明一种应用的试验性系统28的分解图和组装图。优选实施例的试验性设备28通常包括三个组件：近端试验性隔离装置30、试验性颈体装置32和远端切削装置12。近端试验性隔离装置30主要被用于通过远端轴杆18的螺纹部分34将试验性颈体装置32支撑在远端扩孔器轴杆18上，不过该隔离装置30并非必须。

试验性模块化颈节(未示出)与试验性颈体装置38通过接合表面38对接。颈节被设置用于支撑头部(例如股骨或肱骨头部)，并且可以包括不同尺寸和形状的多个试验性模块化颈节以为目标移植评估各种高度、偏移量、扭转和移动范围。试验性模块化颈节可以被设置为与试验性颈体装置32“粘合”或压合(例如通过在接合表面38上使用莫氏锥度)，并且试验性模块化颈节(以及由此接合表面38)就可以是可逆的或者也可以是不可逆的，并且可以被锁定并且也可以不被锁定。

近端试验性隔离装置30和试验性颈体装置32可以包括配合部件36例如一组径向延伸、轴向设置的凸纹和凹槽，其允许将试验性颈体装置32的朝向相对于近端试验性隔离装置30和远端扩孔器12进行增量调节。试验性颈体装置32还可以包括刻度特征，其允许外科医生用手术标记器或手术刀将系统的颈部朝向标记到骨上，目的是为了准确地定向最终的移植物。

图3是用于扩孔系统的快速连接装置40的视图。快速连接装置40包括内筒42、外筒44、法兰46和钻头连接器50。内筒42轴向可滑动地处于外筒44内，并且被偏置以使钻头连接器50被压动离开法兰46。偏置装置可以例如通过销(未示出)被轴向固定至外筒42并延伸穿过内筒42和外筒44。销在槽内延伸穿过内筒42。槽还装有弹簧，其偏置内筒42的钻头连接器50轴向离开法兰46。

当内筒42在外筒44内轴向滑动(也就是钻头连接器50被压向法兰46)时，一对轴承可以从快速连接装置40的底部滑出。轴承从快速连接装置40径向向外延伸出的距离大于外缸44的内径。通过使轴承从内缸42伸出，快速连接装置40就被定位成连接至扩孔器12和14。

快速连接装置40随后即可被用于将(连接至快速连接装置40的)钻头与远端扩孔器12和近端扩孔器14快速地连接和脱离。由此，用于将钻头与扩孔器连接、脱离和重新连接所耗费的时间被最小化。这样可以减少总手术时间，特别是在可能必须要额外多次使用远端扩孔器12和近端扩孔器14时。

图4是试验性颈体32的视图。试验性颈体32可以包括配合部件36。配合部件36可以是一组径向延伸、轴向设置的凸纹和凹槽，其允许将试验性颈体装置32的朝向相对于近端试验性隔离装置30和远端扩孔器12进行增量调节。试验性颈体装置32可以被旋转递进以允许在试验期间对试验性颈部正确定向。试验性颈体装置32还可以包括刻度特征60，其允许外科医生用手术标记器或手术刀将系统的颈部朝向标记到骨上，目的是为了将最终的移植物准确地定向就位，使试验性颈体装置32被定向在最终确定的植入位置上。穿过试验性颈体装置32的颈孔62允许将试验性颈体装置32通过锁紧螺母固定至远端扩孔器12的螺纹部分34。试验性颈体装置32和远端扩孔器12之间的连接压迫配合表面36以将试验体锁定就位。尽管本实施例包括了锁紧螺母以及径向延伸、轴向设置的凸纹，但是可以将试验性颈体装置32临时锁定就位的其他装置也都能实现与本实施例相同的效果。

图5是具有端帽64的远端扩孔器12的视图。端帽64用作对扩孔器的螺纹部分34的保护装置。端帽64可以在钻头转动远端扩孔器12时保护螺纹部分不被损坏。

图6是插件70和近端扩孔器14的分解图和组装图。插件70可以滑入近端扩孔器14的孔26内。插件70可以保护远端扩孔器14和近端扩孔器12避免摩擦，否则摩擦可能会约束扩孔器12和14，或者可能会增大扩孔器12和14之间的振动。另外，振动可能会导致远端扩孔器继续通过远端孔切削。这样的额外动作可能会造成移植物的远端固定不良。

图7是用于制备股骨80和试验股骨80的步骤视图。首先进行股骨颈部切开术和髋臼制备(未示出)。准备好股管用于扩孔。快速连接设备可以被连接至尺寸适当的远端扩孔器，或者扩孔器可以被直接连接至钻头。用比模板尺寸小4-6mm的远端扩孔器开始扩孔。无论何时，扩孔都应该被完成为使得扩孔器只有很小的阻力或者没有阻力，这样可以使骨内的热量最小化。扩孔器可以使用扩孔器或快速连接装置上的对应于假肢中枢头部中心的深度标记，以度量适当的扩孔深度。深度标记可以参考大转子。利用远端扩孔器继续扩张股管。例如，扩孔器可以按0.5mm的增量改变尺寸，直到最后的扩孔器与选择的移植物尺寸相匹配为止。最终的扩孔器尺寸可能需要根据骨的质量、组织和手术选择进行调节。

远端扩孔器的深度也可以改变。远端扩孔器12可以是最短的扩孔器。中等尺寸的远端扩孔器96可以允许更多的远端固定，而长扩孔器98可以允许深度远端扩孔。扩孔器的直径尺寸也可以根据骨的质量、组织和手术选择进行调节。对长度的选取也将取决于远端和近端的骨的质量、组织和手术选择。

在完成远端扩孔之后，最终的远端扩孔器被留在原位置。在最终远端扩孔器顶部上方的扩孔起动器给近端股骨扩孔。扩孔起动器可以去除可能会阻碍近端扩孔过程的任何转子骨质。扩孔起动器具有可以接触远端扩孔器并防止去除过多骨质的机械轴向止挡件。

近端扩孔器14，100和102为模块化套管移植制备股骨。这些扩孔器被根据锥体尺寸和远端直径成形。首先，具有与骨干远端直径相对应的最小锥体尺寸的扩孔器在远端扩孔器的顶部上方扩孔(例如，对于尺寸13，就首先选择13S的近端扩孔器)。渐进地，使用较大直径和锥体尺寸的扩孔器来扩孔，直到实现所需的配合为止。远端扩孔器的长度对应于套管的长度并且可以影响试验体的腿长(A)。

在近端股骨被扩孔后，随即将试验性隔离装置108装入近端股骨凹口110内。试验性颈体装置32被连接至远端扩孔器。颈节120和头部122被组装至试验体以复位髋关节并评估腿长以及关节张力/稳定性。通过改变试验性颈节120，即可通过选择不同的试验性模块化颈节120来调节颈部偏移量(D)和颈部高度(C)。通过使用具有内置特定扭转角的试验性模块化颈节，或者通过拧开试验性颈体装置的螺母并将试验性颈体装置径向定向为具有最佳扭转(B)即可调节颈部扭转(E)。所需的扭转可以相对于试验性颈体装置上的定向标记用手术刀或表层标记器标记在骨上。将试验性装置从骨上移除。

组装远端骨干和近端套管/主体。骨干和套管/主体移植物被压入制备好的管内，并参考用表层标记器或手术刀做出的任何标记定向。根据在先前的试验性复位过程中使用的试验性组件来选择模块化颈节和头部。模块化颈节被压紧到主体上并组装头部。复位髋关节以确保正确的稳定性和关节张力。

虽然已经参照原始髋关节系统介绍了该过程，但在移除了失效的原始系统之后，翻修的髋关节系统可以类似地继续下去。该移植系统在翻修时可能更为有利，因为移植的模块化选择允许适应不同的骨质缺陷。应该理解明显地可以有涉及到修复股骨的附加步骤，包括使用(金属、活性和/或可生物降解的)缆绳、支柱和支架等，特别是如果涉及到ETO(大转子延长截骨)时更是如此。

本发明的可选实施例可以包括具有以上的部分部件并结合有以下的部分或全部部件的扩孔器。远端扩孔器轴杆的顶部可以用作机械止挡部件以在扩孔到达远端扩孔器轴杆顶部时限制近端扩孔器的轴向移动。机械止挡部件可以广义地包括支架、凸缘、梯级、套环、法兰、隔板、端部、公/母连接件或可以阻止进一步轴向移动的任意其他部件。

远端和近端扩孔器可以直接连接至医院的标准电动钻头/扩孔设备，可能需要也可能不需要用到本发明的快速连接适配设备。远端和近端扩孔器可以直接连接至非电动的T形手柄，可能需要也可能不需要用到本发明的快速连接适配底座。近端扩孔器的孔的顶部可以用作机械止挡部件以在扩孔到达远端扩孔器轴杆顶部时限制近端扩孔器的轴向移动。近端扩孔器的远端部分可以用作机械止挡部件以在扩孔到达远端扩孔器轴杆顶部时限制近端扩孔器的轴向移动。近端扩孔器可以有也可以没有深度标记或对应参照骨质或其他组织标出的其他定向标记。近端试验性隔离装置可以有也可以没有深度标记或对应参照骨质或其他组织标出的其他定向标记。试验性颈体装置可以有也可以没有深度标记或对应参照骨质或其他组织标出的其他定向标记。

图8是包括隔离装置130的扩孔系统的视图。隔离装置130可以将近端扩孔器14与远端扩孔器12间隔开。一个或多个隔离组件130可以装在远端和近端扩孔器之间。隔离组件130可以改变其尺寸、长度和几何形状，不过具有单倍长的隔离组件是优选的。

图9是远端扩孔器12和延长器140的分解图和组装图。可移除的远端扩孔器延长器可以装在远端扩孔器的近端顶部(如图所示)或远端底部(未示出)以允许远端扩孔器进一步深入股管内扩孔。扩孔器和延长器可以被成形为单个的整体式部件。

图10是远端扩孔器144和近端扩孔起动器150的分解图。附加的扩孔起动器组件可以被用于在近端扩孔步骤之前就打开股管。该扩孔“起动器”可以装在远端扩孔器组件的顶部。可选地，如果有明显的近端骨质损失，那么可以省略用近端扩孔器或扩孔起动器进行近端扩孔。

本发明的一个可选实施例包括将优选实施例的至少三个组件(远端骨干、近端试验性隔离装置和试验性颈体装置)中的两个制成为彼此集成。例如，近端试验性隔离装置和试验性颈体装置可以被成形为单个的整体式部件并且可以是若干种可用尺寸和形状均为有效。可选地，试验性颈体装置和试验性模块化颈节(未示出)可以被成形为单个的整体式部件。在另一个实施例中，以上公开的远端扩孔器的延长器可以被制成为与远端扩孔器集成。其他的实施例可以包括以上公开的保护性套管和近端扩孔器可以被制成为彼此集成。也就是说，保护性套管可以由类似的或不同的材料制成并被压入近端扩孔器内，或者保护性套管可以被“内置”到近端扩孔器中并成形为单个的整体式部件。

本发明中所用的试验性模块化颈节可以被设计为使得一套试验性模块化颈节能够适应不同的颈部长度、高度、偏移量和扭转以用于复制最终的移植物。

近端试验性隔离装置可以接触由近端扩孔器制得的扩孔骨。可以由多种近端试验性隔离装置的尺寸以使得总能够选出一个近端试验体以符合几种不同尺寸的近端扩孔器的扩孔面积。如果不需要近端扩孔的划，那么近端试验性隔离装置可以被制成为与远端扩孔器集成。

近端试验性隔离装置、试验性颈体装置和试验性模块化颈节可以在扩孔之前就被连接以用于近端移植。换句话说，近端扩孔可以在第一次试验性复位和腿长评估完成之后进行。

而在另一个实施例中，本发明的系统包括至少两个不同尺寸的远端扩孔器，至少两个不同尺寸的近端扩孔器，以及近端试验性隔离装置。近端试验性隔离装置可以是通用的一种尺寸，或者也可以提供多种尺寸和形状的近端试验性隔离装置。另外，系统可以进一步包括一个或多个试验性颈体装置，和/或一个或多个试验性模块化颈节。试验性模块化颈节可以被锁定以使它们能够在翻修生产线和/或原始生产线之间通用或选择性的使用，或者在特定生产线中的具体骨干尺寸范围内使用。

而且，在又一个实施例中，本发明可以被用于膝关节置换术中以在胫骨或股骨中钻孔。例如，在膝关节翻修时，远端髓内胫骨扩孔器可以被用于钻孔并将其自身固定在孔内。近端髓内扩孔器可以随后被设置在远端髓内胫骨扩孔器上方以清理胫骨的近端部分并在近端将孔进一步扩大用于需要较大孔径的鳍骨或其他骨干部件。试验性胫骨托架/插件可以随后被连接至所述远端髓内扩孔器，在远端髓内扩孔器和所述试验性胫骨托架/插件之间可以使用也可以不使用支撑的近端试验性隔离装置。进行试验性复位，并随后选择最佳配合的移植物尺寸和形状。随后移除远端髓内扩孔器(以及支撑的近端试验性隔离装置，如果可用的话)，并随即安装移植物。使用本发明，不需要将试验性胫骨托架插入到胫骨内，原因在于所有的试验都是通过脱离留在现场的远端髓内扩孔器而完成的。

通过以上说明，即可看出本发明实现和获得的若干优点。

选择并介绍实施例的目的是为了更好地解释本发明的原理及其实际应用并由此使本领域技术人员能够在各种实施例中以及通过能够想到的适合于特定用途的各种变形来更好地利用本发明。

由于可以对本文中介绍和图示的结构和方法进行各种变形而并不背离本发明的保护范围，因此应该理解以上说明中包含的或者附图中示出的所有内容都应被认为是解释性的而不是限制性的。所以，本发明的外延和保护范围不应被任何上述的示范性实施例所限制，而应该是只能根据以下所附的权利要求及其等价形式加以确定。

Claims (9)

1.一种用于为假肢制备长骨的系统，长骨具有长轴，包括：

a.远端装置，被设置用于从骨的远端部分去除骨质，远端装置具有被设置用于沿长骨的长轴去除骨质的骨质去除部分以及从骨质去除部分沿长骨的长轴延伸的轴杆；和

b.近端装置，被设置用于在长骨内覆盖远端装置的轴杆并包括轴杆部分和孔，所述孔被形成为绕远端装置的轴杆自由旋转，其中远端装置的轴杆引导近端装置以在远端装置已经制备好长骨的远端部分之后制备长骨的近端部分，

c.可滑入近端装置的孔内的插件，用于保护近端装置和远端装置避免摩擦。

2.如权利要求1所述的系统，其中远端装置是扩孔器。

3.如权利要求1或2所述的系统，其中近端装置是扩孔器。

4.如权利要求1或2所述的系统，进一步包括试验性颈体，被设置用于连接至远端装置和近端装置中的至少一个。

5.如权利要求4所述的系统，进一步包括试验性隔离装置，被设置用于将试验性颈体与远端装置间隔开。

6.如权利要求5所述的系统，其中试验性隔离装置和试验性颈体包括被设置用于可调节地朝向径向位置的配合部件。

7.如权利要求6所述的系统，其中配合部件是增量可调的。

8.如权利要求6所述的系统，其中配合部件是可锁定的。

9.如权利要求4所述的系统，进一步包括模块化的试验性颈节，其中该模块化的试验性颈节被设置用于调节试验性组件的偏移量、扭转或高度中的至少一个。