CN101959475B - 用于髋臼假体对准的定位股骨头的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于使假体股骨头相对于髋臼而定向的装置，包括股骨柄和股骨头部件。股骨柄配置成被容纳于股骨的髓内管中。股骨头部件配置成联接到股骨柄，并且进一步配置成容纳于髋臼内。股骨头部件进一步包括标记，该标记配置成对假体股骨头相对于髋臼的相对位置进行定向，使得该标记指示假体股骨头在髋臼中的合适的相对位置。

Description

用于髋臼假体对准的定位股骨头的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2008年2月25日提出申请的美国临时专利申请61/031,230号的权益。该申请的公开内容通过引用而完整地结合于本文中。
技术领域
本发明大致涉及植入髋部假体的系统和方法，更具体地，本发明涉及一种利用标记来确定假体定向的系统和方法。
背景技术
在关节置换术中，一般来说在假体植入期间的试验是必不可少的。试验步骤确保合适的定位和功能，而且可评估活动范围和稳定性。在一些情况下，例如在髋部置换术中，在试验可以开始之前需要将髋臼壳体构件植入。同样，在其它情况下，诸如在膝部置换术中，在试验可以开始之前需要将胫骨盘构件植入。
在全髋部置换术中，髋臼通常是通过打孔或者其它方法而制备的，并且在发生显著的骨丢失、退变或变形的情况下可能需要使用支撑架或增强器。将一个尺寸适当的髋臼壳体构件打入、粘结、拧紧、或者以其它方式固定到制备好的髋臼中，并且附接上试验性镶嵌式内衬。将与试验性镶嵌式内衬相连接的股骨构件设置在股骨上，并且开始试验性复位。在一些情况下，诸如髋部表面置换，可排除试验性内衬。
髋臼壳体构件的正确定向在患者之间是不同的。但是，已被普遍接受的是，适当地对准的髋臼壳体构件的纵向顶轴一般来说是倾斜的，外展大约是在40度与50度之间，通常外展大约为45度，并且前倾大约是在20度与30度之间，通常前倾大约为25度。股骨颈构件的正确定向在患者之间可能是不同的。但是，已被普遍接受的是，适当地对准的股骨颈一般来说是以大约在35度与45度之间的外展而通常是以大约41度的外展(即，在水平面之上41度)、以及大约在10度与20度之间的前倾而通常是大约15度的前倾而倾斜。
由于髋部置换术的性质，因此有时难以在外科手术进行时验证已安装的髋臼壳体构件的正确定位。如果在将髋臼壳体打入、粘合、旋紧、或者以其它方式固定到制备好的髋臼之前髋臼壳体未对准，那么任何接下来的试验步骤和/或假体的最终植入可能会受到损害。髋臼壳体构件的不对准可能会减小关节连接的表面积，因此会对手术后的性能、功能、磨损速率、活动范围和关节稳定性造成不利影响。
因此，本发明的一些实施例的目的是提供一种在手术进行时降低髋臼构件的不对准的发生的简单有效的方法。
按照惯例，在手术期间使用荧光检查和粗定位仪器进行髋臼壳体构件的对准。这些方法虽然有效，但却需要额外的资源、人员以及额外的仪器和/或昂贵的机器。
为此，外科医生在手术期间可使用荧光检查装置从视觉上确定任何总体的不对准。但是，从荧光成像中无法容易地确定髋臼壳体构件的精确的定向角。或者，外科医生可使打入器手柄的方向与手术室的一角纵向对准，以便获得近似的植入角，即45度的外展和25度的前倾。再或者，一些整形外科制造商提供对准引导件，其可以在安装髋臼壳体构件期间与打入器手柄一起使用。该对准引导件一般来说包括在所属领域技术中的所谓“X-杆”、“T-杆”等。形状呈“X”形的杆从打入器中突出来，该打入器被配置成用来安装髋臼壳体构件。该杆是以预定的定向角连接到打入器上。当患者躺在预定位置上时，对打入器进行定向使得X-杆平行于天花板、地板和/或桌子，和/或使得“X-杆”的各延长部分指向正方形手术室的一角。这些方法虽然有效，但并不能为外科医生提供精密校准的视觉上感觉良好的装置。
已经在股骨头上使用标记来显示特定的整形外科制造商、尺寸、误差、或者产品SKU号。但是，大部分标记一般来说是在唇区或者在股骨头内的锥形凹槽的底部，而不是位于关节面上。
现有技术的股骨头试验性构件有时会包括标示特定试验性股骨头构件的特定尺寸或误差的纯色。但是，一般认为该标记并非配置成用来确定髋臼壳体构件的空间定向。上述标记亦不包括在单个试验性股骨头构件上的多种颜色。
在授予Oh的美国专利4,475,549号中公开了一种现有技术的髋臼杯定位器，其在髋臼壳体构件打入器中使用了多个杆状突起物，该多个突起物被配置成用于定向目的。
在授予Roche的美国专利4,632,111号中公开了一种用于使髋臼壳体构件定向的装置，该装置包括两个带螺纹的孔(66)和具有指示物端(62)的带螺纹的杆(64)。当把杆(64)置于两个孔(66)中的一个孔内时，协助使髋臼壳体构件定位在合适的外展角。当把杆(64)置于两个孔(66)的另一个孔内时，协助使髋臼壳体构件定位在合适的前倾角。
在授予Bertuch，Jr.的美国专利4,305,394号、授予Lester的美国外观设计专利D331,461号、和授予Petersen等人的美国专利5,364,403号中，进一步公开了使髋臼壳体构件定位的现有技术的方法和相关装置。
在于2007年5月31日公开的美国公开专利申请US2007/0123908和指定序列号11/541,184的图49中，描述了一种可包括协助模块构件进行适当角定向的标记或标志的仪器。
于2004年6月24日公开的美国公开专利申请US2004/0122439和指定序列号10/327,187以及于2004年6月24日公开的US2004/0122440和指定序列号10/327,527中，描述了将标记置于第一部分和第二部分上用以确定第一部位相对于第二部分的相对位置。
在于2006年3月16日公开的美国公开专利申请US2006/0058886号和指定序列号11/225,754中，描述了一种髋部假体的对准试验系统，该髋部假体包括互锁试验性股骨假体和试验性髋臼杯假体，其中所包括的标记是用来识别适于用在右侧和适于用在左侧的接合形成。
在于2004年1月22日公开的美国公开专利申请US2004/0015238号和指定序列号10/346,316中，描述有提供一种用于股骨颈的外罩，该外罩具有用于对准目的的标记。
授予Paxson等人的美国专利5,002,581号、5,135,529号和5,201,882号是关于一种模块化的髋部关节假体，其包括与连接部相邻的标记，以及柄，该柄上具有可与标记对准的一个或多个标志，用以向外科医生指示在转节模块与柄之间的相对的旋转对线。
在授予Campana等人的美国专利5,171,324号中，公开了一种在股骨构件的凸缘上的对准标记，用于旋转对准目的。
在授予Heimke等人的美国专利4,004,581号中，公开了一种用于测量髋骨制备工具的插入深度的标记装置。
所有上述所引用的美国专利和公开的美国专利申请均以引用的方式并入本文中，当作已在本文中完整地描述过。
发明内容
根据一些实施例，提供一种安装髋臼构件的方法。该方法包括以下步骤：提供具有标记的股骨构件；提供髋臼构件；以及，利用标记来确定髋臼构件的位置。
根据其它实施例，提供一种生产一套手术器械的方法，该方法包括提供至少一个适合于与髋臼构件相连接的股骨构件的步骤，该股骨构件包括标记，该标记与髋臼构件的空间定向有关。
根据又一个实施例，提供一种在髋部置换术期间进行试验的方法，该方法包括利用位于股骨构件上的标记来确定髋臼构件的空间定向的步骤。
根据一些实施例，提供一种用于使假体股骨头相对于髋臼而定向的装置，该装置包括股骨柄和股骨头部件。股骨柄配置成容纳于股骨的髓内管中。股骨头部件配置成联接到股骨柄，并且进一步配置成容纳于髋臼中。股骨头部件进一步包括标记，该标记配置成对假体股骨头相对于髋臼的相对位置进行定位，使得该标记指示假体股骨头在髋臼中的合适的相对位置。
另一个实施例进一步包括髋臼构件，该髋臼构件是配置成容纳于髋臼中。
在又一个实施例中，股骨头构件与股骨柄中的至少一个是试验性构件。
根据其它实施例，股骨头部件进一步包括多个标记，使得这些多个标记中的一个可指示股骨头在髋臼中的合适的相对位置，并且多个标记中的另一个可指示距离合适的相对位置的测量的位移量。
根据一些实施例，测量的位移量是股骨头与髋臼之间相对旋转的角度测量值。
在另一个实施例中，股骨头部件进一步包括多个标记，使得多个标记中的一个可指示股骨头在处于正中位置的髋臼中的合适的相对位置，并且多个标记中的另一个指示当股骨柄的位置在其活动范围内相对于髋臼旋转时的合适的相对位置。
在又一个实施例中，合适的相对位置是相对于髋臼的合适的外展/内收定向。
其它实施例包括合适的相对位置，该合适的相对位置是相对于髋臼的合适的前倾/后倾定向。
在另一个实施例中，标记是线。该线可在股骨头部件上纬度式地定向或者在股骨头部件上纵向地定向。
在又一个实施例中，标记是股骨头部件的表面的一部分。
或者，在一个实施例中，标记被照亮。
另一个实施例包括使假体股骨头相对于髋臼而定向的方法。该方法包括将股骨柄植入股骨的髓内管中。在另一步骤中，将股骨头部件联接到股骨柄。在又一个步骤中，通过使假体股骨头定位于髋臼内而使股骨头部件相对于髋臼而定向。当把假体股骨头合适地定位于髋臼中时，使在假体股骨头上的标记对准并且可被看见。
在另一个实施例中，一个步骤中包括植入髋臼部件，使得定向步骤使股骨头部件相对于髋臼部件而定向。
或者，该方法的一个实施例可包括读出指示股骨头相对于髋臼构件的不合适位置的标记。指示不合适的位置的标记是对髋臼构件距离合适位置的位移的测量值。在该实施例中的另一步骤包括调整在髋臼中的髋臼构件的位置，使得调整的量相对于位移的测量值。
在又一个实施例中，位移的测量值是角位移的测量值。
另一个实施例包括调整，该调整是对髋臼构件的外展/内收的调整。或者，该调整可以是对髋臼构件前倾/后倾的调整。
在另一个实施例中，读出步骤包括读出被照亮的标记。
从下文所提供的详细描述中，适用性的其它区域将变得清楚。应当理解的是，详细描述和具体实例虽然表示本发明的某个实施例，但仅仅是为了说明的目的而不是为了限制本发明的范围。
以下，将参照附图对本发明的特征、方面和优点以及本发明的不同实施例的结构和操作进一步的详细描述。
附图说明
并入本专利说明书并且成为本专利说明书一部分的附图图示了本发明的实施例，并且与说明书一起用来解释本发明的原理。在附图中：
图1a和图1b表示在全部的本专利公开中所使用的人体解剖学相关术语的示意图；
图2图示了根据本发明的一些实施例的试验性股骨头；
图3图示了图2的试验性股骨头在腿中立位置处与正确对准的髋臼壳体构件和内衬相联接；
图4图示了图2的试验性股骨头在腿中立位置处与严重前倾及内收的髋臼壳体构件和内衬相联接；
图5图示了图2的试验性股骨头在腿中立位置处与过分内收的髋臼壳体构件和内衬相联接；
图6是根据本发明的一些实施例的股骨头标记的二维示意图；
图7a和图7b是表示根据本发明一些实施例的股骨头标记的二维示意图；
图8图示了根据本发明一些实施例的确定髋臼假体的空间定向的方法；
图9a～f图示了如何读出根据本发明一些实施例的股骨头标记的若干实例；
图10a和图10b是表示根据本发明一些实施例的股骨头标记的二维示意图；
图11是根据本发明一些实施例的股骨头标记的二维示意图；
图12示出根据本发明一些实施例的股骨头标记的若干非限制性替代示意图；
图13a～f图示了根据本发明一些实施例的内部发光标记的若干装置；以及
图14是图示根据本发明一些实施例的利用外部发光来提高标记可见性的方法的示意图。
具体实施方式
附图大致关于区域性地定位试验性股骨头，以便在试验性复位期间评估髋臼壳体构件的定向。
图1a和图1b图示了右髋部关节(910)及与人腿有关的不同方向的解剖学运动。图1a示出髋部关节(910)，髋部关节(910)允许人腿在前倾期间在纵分平面(900)内的前部移动、或者在后倾期间在纵分平面(900)内的后部移动。髋部关节(910)还允许人腿在外展期间在冠状面(910)内侧向移动以及在内收期间在冠状面(910)内在内侧移动。内旋-外旋可通过在腿处于完全伸开的状态时使腿围绕上-下轴线以及在横剖面(902)内扭转而实现。但是，可在弯曲、转向和/或外展中的任意状态下进行旋转。图1b大致描述了相对于图1a中所示的身体轴线而言天然髋臼的合适定向以及髋臼构件(950)的正确安装。髋臼构件(950)具有穿过壳体的顶点(940)的纵向轴线(960)。在大多数正常情况下，纵向轴线(960)相对于中-侧轴线形成大约为20～30度的前倾角(920)。在大多数正常情况下，髋臼构件(950)的纵向轴线(960)相对于中-侧轴线形成大约为40～50度的外展角(930)。
图2图示了根据本发明的一些实施例的股骨头(20)。股骨头(20)可以是植入物或者用后可舍弃的试验品。股骨头(20)置于股骨柄、骨髓针、或者其它股骨构件(12)的股骨颈(14)上，并且通过用于连接的手段(30)而保持在其上。连接的手段可包括：例如，摩擦锥度配合、花键、键型螺杆、螺纹或者其它连接技术中已知的手段。需要时，可以将股骨头(20)和股骨颈(14)合并成一个单元，并且适合于连接到股骨柄、骨髓针、或者其它股骨构件(12)上。股骨头(20)使用标记(21、22、24、26、28)。这些标记可设置在股骨头(20)的任何看得见的外表面部分，但是优选地设置在关节连接面的至少一部分上。在图2所图示的实施例中，该标记包括一系列带颜色的带(22、24、26、28)，每条带配置成表示髋臼构件的定向，每条带与该髋臼连接。对于图中所示的情况，标记可包括一个或多个可选择的读取线(21)，用于表示进行读取的位置。标记可进一步包括一系列纬线来表示髋臼构件的外展/内收的量。如图所示，该系列的带颜色的带(22、24、26、28)可与关节连接面齐平或者可设置为如图所示的凹槽。各条带(22、24、26、28)中的一条带可表示“目标”或者“正中”带线(24)。当把股骨头(20)置于髋臼构件内时、以及当使患者的腿定位在预定位置时、以及当髋臼构件的内缘或边缘部接近正中带线(24)时，外科医生将知道髋臼构件已经以大约45度的外展被正确地安装在骨盆中。如果髋臼构件的内缘或边缘部接近带线(22)，那么外科医生将知道髋臼构件已经以略大于45度(例如60度)的外展被安装在骨盆内。如果髋臼构件的内缘或边缘部接近带线(26)，那么外科医生将知道髋臼构件已经以略小于45度(例如30度)的外展被安装在骨盆内。可有利地利用警示带(28)来指示髋臼构件过分竖直，过分竖直可能增加发生错位和/或抵触的危险性。在这些情况下，外科医生可考虑将先前安装的髋臼构件拆除，并基于由标记所获得的信息来重新定位髋臼构件，再重新植入髋臼构件，然后执行第二试验性复位，以确保髋臼构件已经以正确的外展角被重新定位。
应该认识到带的数量、刻度、颜色和带之间的间距可发生变化，以获得不同的指示。标记可用对使用者或生产商最为方便的任何方式加以修改。例如，正中带线(24)可表示40度而不是45度的外展角。在另一种情况下，带线(26)可表示髋臼构件是以内收角比期望的正中带线(24)多出大约10度(而不是15度)而定向。还应理解的是，与本实施例的股骨头(20)一同使用的髋臼构件可与标志或其它标记一同使用，以帮助读出位于股骨头(20)上的标记(21、22、24、26、28)。再者，读取点可包括髋臼内衬的内缘部、髋臼壳体构件的外侧部、或者单独的夹具或夹紧装置，该夹具或夹紧装置暂时地从试验性内衬或者髋臼壳体构件中延伸出来，并且起指示物的作用(例如，可拆除的指示物)。
图3图示了图2中所示的股骨头(20)，当患者的腿位于预定的“正中”位置时，股骨头(20)与至少一个髋臼壳体构件连接。图中所示的髋臼构件包括髋臼壳体构件(40)和髋臼内衬构件(50)。在一些情况下，合适的腿中立位置可以是在完全放松伸展的状态，并且向内进行与患者或植入物的自然股骨颈的转向(例如，大约15度)相同的角度而旋转。但是，预定的“正中”腿位置可以变化，并且标记也可相应地变化。如图3中所示，图中示出髋臼构件是以其合适的外展和前倾的量(即，一般来说外展45度和前倾20度)而正确地定向。正中带线(24)接近髋臼构件的内缘。
图4图示了当患者的腿位于预定的“正中”位置时错位的髋臼构件的一个实例。与在股骨头(20)上的读取线(21)相邻的髋臼内衬构件(50)的内缘接近警示带(28)。在这种情况下，外科医生将知道髋臼构件已经以过分竖直的角度及非常小的(例如，15度)外展被安装在骨盆中。利用该标记外科医生将更容易地做出拆除和重新安装髋臼构件的决定。再者，由于髋臼内衬构件(50)的边缘部不平行于带(22、24、26、28)的性质，因而外科医生也会意识到髋臼构件(40、50)的定向过分前倾。这个信息在对髋臼壳体构件(40)进行重新定位的步骤中可能是有用的，因为外科医生将能够仅在一个拆除步骤中就能够同时纠正转向和外展。
图5图示了当患者的腿位于预定的“正中”位置时错位的髋臼构件的另一个实例。与在股骨头(20)上的读取线(21)相邻的髋臼内衬构件(50)的内缘接近警示带(28)。在这种情况下，外科医生将知道髋臼构件已经以过分的竖直角度及非常小的(例如，15度)的外展而安装在骨盆中。利用设置在股骨头(20)上的标记将会更简单地做出拆除和重新安装髋臼构件的决定。因为在图5中示出髋臼内衬构件(50)的缘部大致与各条带线(22、24、26、28)平行，所以外科医生可了解到髋臼壳体构件(40)已经以合适量的前倾被安装，并且仅需要在冠状面上进行调整，即仅需要使髋臼壳体构件(40)前倾。在各条带之间的距离表示15度的转向的情况下，图5将会提示髋臼构件需要前倾大约30度，从而合适地被定向在45度的外展。
图6图示了根据本发明的其它实施例的股骨头标记。股骨头(200)置于股骨颈(100)上。股骨头(200)在其上具有标记，该标记包括一个或多个线标志(210、220、230)。可使用第一线标志(210)，第一线标志(210)表示髋臼构件相对于图1中所示身体轴线为零度外展和零度前倾的定向。换句话说，当患者的腿位于预定的“正中”位置并且股骨头(200)位于髋臼构件(未图示)内时，如果髋臼构件是以零度外展和零度前倾而定向，那么髋臼构件(未图示)的内缘将会对准并接近第一条线标志(210)。可使用第二线标志(220)来表示当患者处于预定的“正中”位置时，在发生抵触之前髋臼构件以零度外展和最大可能量的前倾而定向。可设置第三线标志(230)来表示45度外展和零度前倾的髋臼构件的定向。可使用其它线标志来表示其它情况。
图7a和图7b图示了本发明的许多优选实施例中的两个。提供了适合于与股骨颈或股骨柄(100)相配合的股骨头(200)。股骨头(200)可以是试验性构件或者永久性植入物。股骨头(20)在其上具有标记，该标记包括至少一个彩色体(240、242、244)。彩色体(240、242、244)可包括带颜色的、不带颜色的、空白的、阴影的、交叉线阴影的、或者在视觉上区分股骨头(200)的各区域的其它手段，并且可通过任何常规的方式将其设置在股骨头(200)上，常规的方式包括但不限于：陶瓷釉、阳极处理、带颜色的插入物、有背胶的标签、标记、粉末涂料、超模压的带颜色塑料等。在图7a和图7b所示的实施例中，可使用外展彩色体(240)来表示髋臼构件并不位于外展足够远的位置(或者小于预定的角度)。可使用前倾彩色体(242)来表示髋臼构件并不前倾足够远(或者小于预定的角度)。彩色体(244)可包括空白或者股骨头试验品(20)的自然色。在使用中，外科医生将股骨头(200)重新定位在髋臼构件(未图示)内。然后将患者的腿置于预定的“正中”位置。如果仅看见彩色体(244)，那么可表示外科医生已经例如以至少45度的外展和例如至少25度的前倾正确地安装了髋臼构件。或者，如果在把患者的腿置于“正中”位置时仅看见彩色体(244)和(242)，那么有可能是髋臼构件(未图示)以不足的前倾(例如，小于25度的前倾)而定向。或者，如果在把患者的腿置于“正中”位置时可看见所有彩色体(240、242、244)，那么有可能是髋臼构件(未图示)以不足的前倾和不足的外展(例如，小于25度的前倾和小于45度的外展)而定向。
因为患者的需求会变化，所以可能期望以较小的前倾和较小的外展使髋臼构件永久地定向。在这种情况下，可能期望在股骨头(200)上的标记再加上多个额外的标志，以精确地确定与正中线的偏移量。额外标志中的一些可包括一个或多个前倾标志(246)，当髋臼构件的缘部对准、圆周地接近、或者平行于一个或多个前倾标志(246)时，则可表示髋臼构件的前倾角是合适的(例如，25度)，但是髋臼构件的外展角是不合适的(例如，过分内收)。同样地，额外的标志可包括一个或多个外展标志(247)，当髋臼构件的缘部对准、圆周地接近、或者平行于一个或多个外展标志(247)时，则可表示髋臼构件的外展角是合适的(例如，45度)，但是髋臼构件的前倾角是不合适的(例如，过分前倾)。图7a和图7b中所示的标志仅仅是实例，而绝不是用来将本发明限制于图中所示的内容。
图8图示了根据图7a中所示实施例的股骨头。将股骨头(1020)置于股骨柄构件(1012)的股骨颈(1010)上。股骨头(1020)在其上具有标记，该标记包括三个彩色体(1022、1024、1026)。股骨头(1020)可以是试验性股骨头，它被置于内衬(1040)中并且允许与内衬(1040)连接。内衬(1040)可以是置于髋臼壳体构件(1050)内的试验性内衬，髋臼壳体构件(1050)已经被安装在制备好的髋臼内，髋臼壳体构件(1050)具有竖直轴线(1060)和水平轴线(1062)。在试验性复位期间，让患者的腿移动至预定的“正中”腿位置。该预定的“正中”腿位置，例如可以是但不限于：零度的外展、零度的前倾、和大约15度的内旋转、或者以与天然或人造股骨颈的转向量相等的量的内旋转的完全放松的伸展。当处于预定的“正中”腿位置，如果外科医生仅看见彩色体(1026)，那么很有可能是髋臼壳体构件(1050)已经以至少预定量的前倾和外展(例如，分别至少为20度和45度)被安装。如果外科医生在预定的“正中”位置看见彩色体(1026)和(1022)，那么有可能是髋臼壳体构件(1050)已经以不足的前倾和充分量(例如，等于或大于45度)的外展而被安装。如果外科医生在预定的“正中”位置看见所有三个彩色体(1022、1024、1026)，那么有可能是髋臼壳体构件(1050)已经以不充分量的前倾(例如，小于20度)和不充分量的(例如，小于45度)的外展而被安装。
如果当患者处于预定的“正中”位置时外科医生仅能在内衬(1040)的内缘(1000)周围从彩色体(1024)和(1022)看见少量的颜色，那么外科医生可判定髋臼壳体构件(1050)和内衬(1040)的定向是可接受的，并且可在不拆除和重新定位构件(1050)的情况下进行植入。
图9a～图9f图示了在利用本发明时可能发生的数种情况，尤其是图7a～图8中所示的实施例。线(280)表示髋臼构件的内缘或外缘或者边缘，例如可为髋臼壳体构件、杯或者内衬的内缘。标记位于股骨头上，该标记包括：第一体区(286)、第二体区(284)和第三体区(282)。参见图9a，外科医生通常将仅在患者的腿处在预定的“正中”位置时读取线(280)。第二体区(284)与前倾角有关，第三体区(282)与外展角有关。
根据图9a，因为可看见第三体区(282)，所以髋臼构件可能需要以略大的外展而定向。另外，因为可看见第二体区(284)，所以髋臼构件可能需要以略大的前倾而定向。但是，由于线(280)大致平行于第一体区(286)、第二体区(284)和第三体区(282)所共有的正中线，故外科医生可决定开始手术，因为这通常表示前倾角是正确的并且外展角是唯一略小于期望角度的角。
根据图9b，线(280)对准并且接近在股骨头上的正中线。因此，可以认为髋臼构件很好地对准预定方向(例如，20度的前倾和45度的外展)。
图9c可以提示髋臼构件(未图示)的外展角是正确的，但是髋臼构件的前倾略大于预定量(例如，25度)。因为外科医生可看见第二体区(284)，并且看不见第三体区(282)，所以有可能是髋臼壳体构件仅需要略微后倾或者观察到的角度是可接受的。
图9d可以提示髋臼构件安装为略小于理想的前倾角，并且略大于理想的外展角。图9e可以提示髋臼构件被定向为过大的前倾角和过小的外展角。图9f可以提示髋臼构件被定向为没有前倾角并且略小于理想的外展。
预计可能会有比图9a～图9f中所示状况更多的状况。应当指出的是，标记仅起着作为告知和指导外科医生的手段的作用，并且所有实际的在外科手术进行时基于标记所做出的拆除和重新定位固定良好的髋臼构件的决定，是外科医生单独决定的。
图10a图示了股骨头(200)，其包括根据本发明的一些实施例的标记。标记可包括“目标”或者“正中”线(250)，该线指示在把患者的腿置于预定的“正中”位置时髋臼构件的预定位置。标记可进一步包括有间隔的前倾标志(252、254、256)，各个标志指示偏离正中线(250)的前倾的特定度数。可为前倾标志(252、254、256)提供字母-数字符号或者字符来指示距离正中线(250)的特定偏离量。同样，可使用外展标志(251、253、255)，各个标志指示从正中线(250)向后倾的特定度数。可为外展标志(251、253、255)提供字母-数字符号或者字符来指示距离正中线(250)的特定的偏离量。
图10b图示了图10a所示实施例的替代实施例。不使用图10a中所示的前倾及外展标志(251、252、253、254、255、256)和/或字母-数字符号或字符，标记可包括在股骨头(200)上的一系列带颜色的带。可将各带颜色的带分类为一个或多个具有不同置信水平的带。具有良好置信水平的带颜色的带(266、261)可为绿色并且定位为最接近正中线(250)，正中线(250)标示理想的或期望的髋臼构件定向。例如，如果髋臼内衬的内缘或边缘接近或者处于下部的绿色前倾带(266)内，那么这可提示髋臼内衬是处于理想的或者非常接近理想的与前倾有关的空间定向。同样，如果髋臼内衬的内缘或边缘接近或者处于上部的绿色外展带(261)内，那么这可提示髋臼内衬是位于理想的或者非常接近理想的与外展有关的空间定向。当髋臼构件的空间定向偏离“目标”或“正中”线(250)，髋臼内衬的内缘或边缘可能接近或者处于除绿色以外颜色的外展和/或前倾带内。例如，如果髋臼内衬的内边缘或内缘接近或者处于橙色的外展带(263)和红色的前倾带(262)内，那么外科医生可能要重新定位髋臼构件的位置，因为髋臼构件是适度地后倾和严重地前倾。在另一种情况下，如果髋臼内衬的内边缘或内缘接近或处于绿色的外展带(261)和橙色的前倾带(264)内，那么外科医生可判定髋臼构件的外展角是理想的；并且虽然髋臼构件是适度地过前倾，但他/她仍可能希望将固定良好的髋臼构件留在原位而不是将它拆除并将它重新定位为略微后倾。
图11图示了根据本发明又一个实施例的具有标记的股骨头。所示的标记类似于图10b中所示的标记；但是，该标记进一步包括指示在正中线以上和以下的外展及转向角的手段。例如，外科医生可从区域(270)中读出外展角，并且从区域(272)读出前倾角。
为了使本发明的一些实施例合适地实施，应将具有偏心的、非偏心的、或非对称的标记(如图11和其它图中所示)的股骨头(200)合适地定向在股骨颈或股骨柄(100)上。在这些情况下，可使用按键来控制股骨头(200)径向定位到股骨颈或股骨柄(100)上。代替按键，标记可在股骨头(200)和股骨颈或股骨柄(100)上包括径向对准标志(174、274)或等效手段。如果相同的股骨头(200)被同时用于左髋部置换术和右髋部置换术(例如，试验性股骨头200在一侧具有右髋标记并且在其相对侧具有左髋标记)，那么可能期望将字母-数字标识符置于与径向对准标志(174、274)相邻，以便确保股骨头(200)在股骨颈或股骨柄(100)上的正确的径向定向。例如，对于右髋而言，外科医生可使双侧的股骨试验头(200)对准，以便其对准标志(274)具有“R”字，在“R”字旁边使对准标志(274)对准在股骨颈或股骨柄(100)上的对准标志(174)。可以使对准标志(274)定位成使它们面朝上且在最侧边和最远端，或者使它们对准股骨颈或股骨柄(100)的纵向轴线或横向轴线。应当理解的是，使股骨头(200)正确地径向定向在股骨植入物、骨髓针、或试验性股骨柄(100)上的概念绝不仅限于本文所公开的内容。相反，从本公开将了解确保正确的相对的角定位的多个手段。
图12图示了在本发明范围内的样本标记的若干其它非限定性的实施例。
图13a～图13f图示了从后面照射本发明的标记的若干装置，这些装置是用于提高手术期间的可见性。如本公开之前所论述的，用于发光的装置(300)可经由用于传导发光的装置(310)而照亮标记(320)。发光装置(300)可包括但不限于：光源、灯丝、灯泡、发光二极管(LED)、和/或荧光发光材料。可利用用于传导发光的装置(310)将发光引导通过试验性构件，用于传导发光的装置包括：透明/半透明的材料、光纤构件、光缆、透镜、反射面、镜子等。用于发光的装置和用于传导发光的装置可位于任何上述如图中所示的医学植入物或试验性植入物的上面或内部。图13a示出用于发光的装置(300)和用于传导发光的装置(310)均位于试验髋臼内衬上或其内部，以便位于股骨头上或其内部的标记(320)可以容易地被看见。或者，图13b示出发光装置(300)位于试验髋臼内衬的上面或内部，并且用于传导发光的装置(310)和标记(320)位于股骨头的上面或内部。或者，图13c示出用于发光的装置(300)和用于传导发光的装置(310)都位于股骨颈、模块化颈或者股骨柄的上面或内部，以便位于股骨头上或其内部的标记(320)可容易地被看见。图13d示出将用于发光的装置(300)置于股骨颈、模块化颈或者股骨柄的上面或内部，以便位于股骨头上或内部的标记(320)可以通过也位于股骨头上或内部的用于传导发光的装置(310)而容易地被看见。图13e示出将用于发光的装置(300)、用于传导发光的装置(310)、和标记(320)放置在股骨头及颈组合物的上面或内部，用于当使用被设计用于执行去掉留在股管中的骨髓针或其它试验性柄时容易地通过背光照射而观察。图13f示出与图13e的实施例类似的实施例，其中可选择地将用于发光的装置(300)置于股骨柄或者骨髓针的上面或内部。
参见图14，根据本发明一些实施例的标记(400)可包括在被一个或多个预定波长的光(420)照射时会发光的材料。该材料可包括：荧光发光染料、颜料、在黑暗中发光的材料等，这些材料在手术中是由如图14中所示的外部光源(410)的作用下发光的。这些材料在没有外部光源(410)和/或预定波长光(420)的情况下仍然可被看见，但是可被配置成在光源(410)和从光源发出的光(420)的存在下会发出更亮的光。
如上所述，定位可以通过使用施加在以下物件的任意一个的上面的标记而完成：髋臼构件、壳体、杯、支撑架、内衬、带裙边的内衬、股骨头、试验性股骨颈、试验性模块化颈、股骨柄、股骨髓针、试验性股骨表面置换头、或者股骨构件。所述标记可包括但不限于：标志、字母-数字标记、系列线、网格、直线、阴影、轮廓线、轮廓封套、系列虚线、带颜色的带、纹理变化、脊线、凹槽、坪、标出的系列点、凹陷的颜色、颜色分组、交叉影线标志、装入环状凹槽内的带颜色的卡环、带颜色的阵列等。
在手术期间为了提高可见性，可从后面照射本发明的一些实施例的标记，如图13a～图13f中所示。用于发光的装置(300)可促成标记(320)的背光照射，用于发光的装置(300)包括但不限于：光源、灯丝、灯泡、发光二极管(LED)、和/或荧光发光材料。可利用用于传导发光的装置(310)而将发光引导通过试验性构件，用于传导发光的装置包括：透明/半透明的材料、光纤构件、透镜、反射面等。用于发光的装置和用于传导发光的装置可位于任何上述医学植入物或试验性植入物的上面或内部。
根据本发明的一些实施例的标记(400)可包括在受到一个或多个预定波长的光(420)照射时会发光的材料。该材料可包括：荧光发光染料、颜料、在黑暗中发光的材料等，这些材料在手术中是由外部光源(410)照亮的，如图14中所示。
在手术期间，外科医生可通过使腿向内和向外旋转、使腿外展/内收地移动、使腿在下方转移或半脱位、和/或使腿前倾和后倾地移动，而进行活动范围(ROM)测试。位于股骨构件(优选地是股骨头试验性构件)上的标记，通常作为指示髋臼构件(例如，壳体、内衬或者两者)的定向的手段。该标记可指示髋臼构件相对于股骨构件或骨盆或者两者的空间定位。
在本发明的一些实施例中，在手术器械套件中提供股骨试验头。该股骨试验头可以是永久性的器械或者用后可舍弃的试验品。在使用中，允许该股骨试验头与在已安装的髋臼壳体构件内的试验性或永久性内衬连接。该股骨试验头优选地包括至少一个在连接面或周围面上的指示物。当把患者的腿保持在不同位置时，至少一个指示物将在股骨试验头上出现和/或不出现。暴露的或被覆盖的标记可表示股骨头的某些部分在任意给定的时间、在任意给定的腿位置被内衬或壳体覆盖或者未被覆盖。可见的指示物，诸如线、标志、颜色分组、或者字母-数字符号可表示髋臼是以过大或过小的前倾和/或外展而定位。其它标记可指示发生抵触或错位的更高的危险性。标记可指示髋臼壳体被错误地植入，而不管在股骨试验头与髋臼构件之间的相对位置如何。
在进行活动范围评估期间，外科医生可将患者的腿置于预定位置。在股骨头上出现的颜色或其它标记可提示，由于髋臼构件(例如髋臼杯或髋臼壳体)的错位，因而在腿的预定位置(即，股骨)，在一个或多个区域内股骨头明显地未被覆盖。在这种情况下，对髋臼杯的调整可能是必要的。
标记的特定构造对于特殊的患者群而言可发生变化。在这种情况下，为了确定患者特定的构造，采用常规绘制方法(诸如：计算机断层扫描(CT/CAT)、核磁共振成像(MRI)扫描、超声扫描、或者其它放射摄影或断层摄影方法)的手术前计划可能是必须的。可将患者特定的构造使用于本文所描述的患者特定的股骨试验头构件上。
特定的角度、颜色和构造对于不同意见的外科医生而言可能是更受欢迎的。例如，一些外科医生可能会有视觉障碍或者色盲。不同国家可能会使用不同的测量单位。因此，所使用标记的特定的尺寸和类型不一定是重要的，而且本领域技术人员可从本公开中容易地了解各种实施例。标记可提示例如，多个角度、测定的距离(例如，以毫米或英寸计)、或者其它表示空间定向的手段。
在本发明的一些实施例中，可使用一条简单的“正中”线来指示髋臼构件相对于股骨构件或者相对于身体的合适的定向。该正中线可与相应的腿位置有关。例如，正中线可包括在股骨试验头上的环形线，以便在使患者的腿保持在完全伸展和完全内收的状态时、以及当正中线圆周地接近髋臼内衬的内侧缘时，可以合理地确定髋臼内衬被定位成其纵向的顶点轴线具有大约20度的前倾和45度的外展。
在本发明的一些实施例中，可设置股骨试验性构件，该股骨试验性构件包括一个或多个阴影或者颜色分组，以便当将患者的腿保持在正中的外展以及在使腿向内旋转与股骨颈转向相等的量(例如，在大多数情况下为10～20度)时，阴影或颜色分组区将指示理想的髋臼杯的转向及外展位置。例如，如果在将患者的腿保持在正中的外展以及使腿向内旋转与股骨颈转向相等的量(例如，15度)后可看见第一阴影或颜色分组，那么可提示理想的髋臼壳体构件的定向的外展多出几度。如果在同样情况下可看见第二阴影或颜色分组区，那么可提示理想的髋臼壳体构件的定位是比试验性复位期间的位置略微更加前倾(即，髋臼杯过分竖直并且应进一步向外展方向移动)。如果第一阴影和第二阴影或者颜色分组均有显示，那么就可指示理想的髋臼壳体构件的定位是更加前倾和外展。再者，如果在相同的腿位置看不见阴影或颜色分组区，那么就可提示髋臼壳体构件被理想地定位、或者髋臼壳体构件过分前倾和/或过分外展(这可利用活动范围测试进行评估)。在这种情况下，可有利地使用两个阴影或颜色分组以提供一种简单方法，用于在视觉上确定髋臼壳体构件相对于股骨构件和/或骨盆与理想位置如何接近。
应当指出的是，上述实施例仅为本发明若干非限定性的实施例中的一个，并且仅用来说明本发明的许多有利的用途之一。以下对优选实施例的描述在性质上仅是示例性的，绝不是用来限制本发明、其应用或用途。
上述实施例部分地提供一种利用在股骨假体上的标记来确定髋臼假体的定向的新颖方法，更具体而言，提供一种利用在股骨构件的关节连接面上的标记来确定髋臼假体的相对定位的新颖方法。
虽然具体到了髋部植入，但这些方法和装置可应用于其它手术过程，因而这些实施例并不局限于髋部植入。相反，本文中所给出的实施例仅通过少量修改即可在膝部、肩部、肘部、脊柱、手指、手腕以及人体其它部位的关节中获得有益的应用。
因为可参照相应的说明对如上所描述的例示性实施例作各种修改，所以在不背离本发明范围的情况下，意图是前面描述中所包含的以及附图中所示出的所有事物应被解释为是说明性的而不是限制性的。因此，本发明的广度和范围并不受任何上述例示性实施例的限制，但是应仅根据以下的附加权利要求及其等效物来确定。
外科医生可具有额外的髋臼构件定向的“感觉良好”的指示。适当地定向的髋臼构件可确保良好的股骨头覆盖，并且降低发生抵触和错位/半脱位的危险性。适当的股骨头覆盖可进一步带来额外的益处，诸如由于在关节内的应力分布得到改善而导致的磨损减少。本发明能够在无需任何额外器械的情况下应用于现有的试验性股骨头。标记可兼作为表示尺寸、形状、偏移量、产品线、键类型的手段，并且可提供许多其它固有的用途。
鉴于前述内容，将会看见可实现及获得本发明的若干优点。
为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，而选择并且描述了上述实施例，由此使得其它本领域技术人员可以通过各种实施方式及适合于所期待的特定用途的各种修改来最佳地利用本发明。
因为能够在不背离本发明范围的情况下对本文中所描述及说明的各种结构和方法进行修改，所以发明人的意图是前面的描述或者附图中示出的所有内容应被理解成是说明性的而不是限制性的。因此，本发明的广度和范围不应受到任何上述例示性实施例的限制，而是仅根据以下的附加权利要求及其等效物来确定。

Claims (13)

1.一种用于使假体股骨头相对于髋臼而定向的装置，包括：
a.配置成容纳于股骨的髓内管中的股骨柄；以及
b.配置成联接到所述股骨柄并且进一步配置成容纳于所述髋臼内的股骨头部件，所述股骨头部件进一步包括标记，所述标记配置成定向所述假体股骨头相对于所述髋臼的相对位置，使得所述标记指示所述假体股骨头在所述髋臼中的合适的相对位置。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括配置成容纳于所述髋臼内的髋臼构件。
3.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述股骨头部件和所述股骨柄中的至少一个是试验性构件。
4.如上述权利要求1-2中任一项所述的装置，其特征在于，所述股骨头部件进一步包括多个标记，使得所述多个标记中的一个指示所述股骨头在所述髋臼中的合适的相对位置，并且所述多个标记中的另一个指示从所述合适的相对位置的测量的位移量。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述测量的位移量是在所述股骨头与所述髋臼之间的相对旋转的角度测量值。
6.如权利要求1至2中任一项所述的装置，其特征在于，所述股骨头部件进一步包括多个标记，使得所述多个标记中的一个指示所述股骨头在正中位置的髋臼中的合适的相对位置，并且所述多个标记中的另一个指示当所述股骨柄的位置在其活动范围内相对于所述髋臼旋转时的合适的相对位置。
7.如上述权利要求1-2中的任一项所述的装置，其特征在于，所述合适的相对位置是相对于所述髋臼的合适的外展/内收定向。
8.如上述权利要求1-2中的任一项所述的装置，其特征在于，所述合适的相对位置是相对于所述髋臼的合适的前倾/后倾定向。
9.如上述权利要求1-2中的任一项所述的装置，其特征在于，所述标记是线。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述标记是在所述股骨头部件上纬度式地定向的线。
11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述标记是在所述股骨头部件上纵向地定向的线。
12.如上述权利要求1-2中任一项所述的装置，其特征在于，所述标记是所述股骨头部件的表面的一部分。
13.如上述权利要求1-2中任一项所述的装置，其特征在于，所述标记被照亮。
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