CN102846348B - 定制的患者专用整形外科销轴导向器 - Google Patents

定制的患者专用整形外科销轴导向器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了定制的患者专用整形外科手术器械。本发明还公开了制造和使用此类器械的方法。

Description

定制的患者专用整形外科销轴导向器
技术领域
本发明整体涉及定制的患者专用整形外科手术器械，更具体地讲，涉及定制的患者专用整形外科销轴导向器。
背景技术
关节成形术是一种熟知的外科手术，其用假体关节置换患病和/或损坏的天然关节。通常的膝假体包括胫骨托、股骨部件、位于胫骨托和股骨部件之间的聚合物衬套或轴承、以及(在一些情况下)聚合物髌骨块(patellabutton)。为了有利于用膝假体置换自然关节，整形外科医生使用多种整形外科手术器械，例如切割模具、钻导向器、铣削导向器和其它外科手术器械。通常，整形外科手术器械对患者来说是通用的，因而在相似的整形外科手术中对多个不同的患者可使用同样的整形外科手术器械。
发明内容
根据一方面，一种定制的患者专用整形外科手术器械包括定制的患者专用胫骨销轴导向器。销轴导向器包括具有向骨表面的主体，向骨表面具有定制的患者专用负轮廓，负轮廓被构造为接纳患者胫骨前侧的具有对应正轮廓的部分。主体具有形成于其中的第一孔洞，第一孔洞具有在平行于第一孔洞的轴线的方向上延伸的第一锁定槽。第一锁定槽通向第一孔洞中。主体另外具有形成于其中的第二孔洞，第二孔洞具有在平行于第二孔洞的轴线的方向上延伸的第二锁定槽。第二锁定槽通向第二孔洞中。定制的患者专用胫骨销轴导向器另外具有从主体向后延伸的第一突出部。第一突出部具有向骨表面，向骨表面具有定制的患者专用负轮廓，负轮廓被构造为接纳患者胫骨近侧的具有对应正轮廓的第一部分。定制的患者专用胫骨销轴导向器另外具有从主体向后延伸的第二突出部，第二突出部包括向骨表面，向骨表面具有定制的患者专用负轮廓，负轮廓被构造为接纳患者胫骨近侧的具有对应正轮廓的第二部分。定制的患者专用整形外科手术器械另外包括第一可移除钻轴衬，第一可移除钻轴衬具有柱体，其具有从所述柱体延伸的锁定凸缘。第一可移除钻轴衬的柱体定位在定制的患者专用胫骨销轴导向器的主体的第一孔洞中，使得第一可移除钻轴衬的锁定凸缘定位在定制的患者专用胫骨销轴导向器的主体的第一锁定槽中。定制的患者专用整形外科手术器械还包括第二可移除钻轴衬，第二可移除钻轴衬具有柱体，其具有从所述柱体延伸的锁定凸缘。第二可移除钻轴衬的柱体定位在定制的患者专用胫骨销轴导向器的主体的第二孔洞中，使得第二可移除钻轴衬的锁定凸缘定位在定制的患者专用胫骨销轴导向器的主体的第二锁定槽中。
定制的患者专用胫骨销轴导向器的锁定槽可具体表现为围绕定制的患者专用胫骨销轴导向器的孔洞周边螺旋地延伸的凹螺纹，其中可移除钻轴衬的锁定凸缘具体表现为围绕可移除钻轴衬的柱体螺旋地延伸的凸螺纹。钻轴衬的凸螺纹旋进主体的凹螺纹中，以将可移除钻轴衬锁定至定制的患者专用胫骨销轴导向器。
在一个实施例中，每个锁定槽的外端通向定制的患者专用胫骨销轴导向器的主体的与向骨表面相对的外表面，其中每个锁定槽的内端设有环形凹槽，所述环形凹槽形成于定制的患者专用胫骨销轴导向器的主体中。可移除钻轴衬的锁定凸缘可包括从可移除钻轴衬的柱体向外延伸的突出部，其中此突出部被锁位在环形凹槽中，以将可移除钻轴衬锁定至定制的患者专用胫骨销轴导向器。
定制的患者专用整形外科胫骨销轴导向器可从聚合物材料形成，其中第一可移除钻轴衬和第二可移除钻轴衬均由金属材料形成。
定制的患者专用胫骨销轴导向器的主体、第一突出部和第二突出部可构成整体结构。
定制的患者专用胫骨销轴导向器的主体、第一突出部和第二突出部可构成一次性整体结构。
定制的患者专用胫骨销轴导向器的主体、第一突出部和第二突出部构成整体性的一次性聚合结构，其中第一可移除钻轴衬和第二可移除钻轴衬可重复使用且由金属材料形成。
定制的患者专用胫骨销轴导向器的第一突出部和第二突出部可在两者之间构成开口。
第一可移除钻轴衬和第二可移除钻轴衬定位成允许外科医生将一对导向销轴安装在患者胫骨的前侧上。
根据另一个方面，定制的患者专用整形外科手术器械包括定制的患者专用股骨销轴导向器。销轴导向器具有包括向骨表面的主体，向骨表面具有定制的患者专用负轮廓，负轮廓被构造为接纳患者股骨前侧的具有对应正轮廓的部分。主体具有形成于其中的第一孔洞，第一孔洞具有在平行于第一孔洞的轴线的方向上延伸的第一锁定槽。第一锁定槽通向第一孔洞。主体另外具有形成于其中的第二孔洞，第二孔洞具有在平行于第二孔洞的轴线的方向上延伸的第二锁定槽。第二锁定槽通向第二孔洞。定制的患者专用股骨销轴导向器另外具有从主体向后延伸的第一突出部。第一突出部具有向骨表面，向骨表面包括定制的患者专用负轮廓，负轮廓被构造为接纳患者股骨远侧的具有对应正轮廓的第一部分。第一突出部具有形成于其中的第三孔洞，第三孔洞具有在平行于第三孔洞的轴线的方向上延伸的第三锁定槽。第三锁定槽通向第三孔洞。定制的患者专用股骨销轴导向器另外包括从主体向后延伸的第二突出部。第二突出部具有向骨表面，向骨表面包括定制的患者专用负轮廓，负轮廓被构造为接纳患者股骨远侧的具有对应正轮廓的第二部分。第二突出部具有形成于其中的第四孔洞，第四孔洞具有在平行于第四孔洞的轴线的方向上延伸的第四锁定槽。第四锁定槽通向第四孔洞。定制的患者专用整形外科手术器械另外包括第一可移除钻轴衬，第一可移除钻轴衬具有被锁定于第一孔洞中的柱体。定制的患者专用整形外科手术器械还包括第二可移除钻轴衬，第二可移除钻轴衬具有锁定于第二孔洞中的柱体。定制的患者专用整形外科手术器械包括第三可移除钻轴衬，第三可移除钻轴衬具有锁定于第三孔洞中的柱体。最后，定制的患者专用整形外科手术器械包括第四可移除钻轴衬，第四可移除钻轴衬具有锁定于第四孔洞中的柱体。
定制的患者专用股骨销轴导向器的锁定槽可具体表现为围绕定制的患者专用股骨销轴导向器的孔洞周边螺旋地延伸的凹螺纹，其中可移除钻轴衬的锁定凸缘具体表现为围绕可移除钻轴衬的柱体螺旋地延伸的凸螺纹。钻轴衬的凸螺纹旋进销轴导向器的凹螺纹中，以将可移除钻轴衬锁定至定制的患者专用股骨销轴导向器。
在一个实施例中，每个锁定槽的外端通向定制的患者专用股骨销轴导向器的与向骨表面相对的外表面，其中锁定槽的内端设有环形凹槽，所述环形凹槽形成于定制的患者专用股骨销轴导向器中。可移除钻轴衬的锁定凸缘可包括从可移除钻轴衬的柱体向外延伸的突出部，其中此突出部被锁位在环形凹槽中，以将可移除钻轴衬锁定至定制的患者专用股骨销轴导向器。
定制的患者专用股骨销轴导向器的主体、第一突出部和第二突出部可从聚合物材料形成，其中第一、第二、第三和第四可移除钻轴衬均由金属材料形成。
定制的患者专用股骨销轴导向器的主体、第一突出部和第二突出部可构成整体结构。
定制的患者专用股骨销轴导向器的主体、第一突出部和第二突出部可构成一次性整体结构。
定制的患者专用股骨销轴导向器的主体、第一突出部和第二突出部可构成整体性的一次性聚合结构，其中第一、第二、第三和第四可移除钻轴衬均可重复使用且由金属材料形成。
定制的患者专用股骨销轴导向器的第一突出部和第二突出部可在两者之间构成开口。
第一可移除钻轴衬和第二可移除钻轴衬可定位成允许外科医生将第一对导向销轴安装在患者胫骨的前侧上，其中第三可移除钻轴衬和第四可移除钻轴衬定位成允许外科医生将第二对导向销轴安装在患者胫骨的远侧上。
根据另一个方面，一种在患者的骨上进行整形外科手术的方法包括组装定制的患者专用销轴导向器组件，方法是，将第一可移除钻轴衬锁定于定制的患者专用销轴导向器的第一孔洞中，然后将第二可移除钻轴衬锁定于定制的患者专用销轴导向器的第二孔洞中。然后将组装好的定制的患者专用销轴导向器组件定位成与患者的骨接触。将一对导向销轴插入到患者的骨中，方法是，将所述导向销轴对中的第一导向销轴前推穿过第一可移除钻轴衬，然后将所述导向销轴对中的第二导向销轴前推穿过第二可移除钻轴衬。然后，将定制的患者专用销轴导向器组件从患者的骨移除，而不将所述导向销轴对从患者的骨移除。然后，将患者通用切割模具与患者的骨接触，使得所述导向销轴对被接纳在设于患者通用切割模具中的一对导向销轴孔洞中。然后用患者通用切割模具在患者的骨中制造剖切。
可拆卸定制的患者专用销轴导向器组件，方法是，将第一可移除钻轴衬从定制的患者专用销轴导向器的第一孔洞解锁，然后将第二可移除钻轴衬从定制的患者专用销轴导向器的第二孔洞解锁。可将拆散的定制的患者专用销轴导向器组件从患者的骨移除，而不将导向销轴对从患者的骨移除。
在患者的骨中制造剖切之前，可将患者通用切割模具从患者的骨移除，然后将其重新定位成与患者的骨接触，使得在患者的骨中制造剖切之前，导向销轴对被接纳在设于患者通用切割模具中的第二对不同导向销轴孔洞中。这样，在最初将患者通用切割模具定位成与患者的骨接触之后，即可确定需从患者的骨中移除的骨量。然后，从多个导向销轴孔洞对中选择对应于需从患者的骨中移除的骨量的第二对不同导向销轴孔洞，并将患者通用切割模具重新定位成与患者的骨接触，使得在患者的骨中制造剖切之前，导向销轴对被接纳在设于患者通用切割模具中的所选第二对不同导向销轴孔洞中。
组装好的定制的患者专用销轴导向器组件可具体表现为股骨销轴导向器。
组装好的定制的患者专用销轴导向器组件可具体表现为胫骨销轴导向器。
附图说明
特别参照以下附图进行详细说明，其中：
图1是用于设计和制造定制的患者专用整形外科手术器械的算法的简化流程图；
图2是用于生成患者专用整形外科器械的模型的方法的简化流程图；
图3是用于按比例缩放参考轮廓的方法的简化流程图；
图4至图6是患者胫骨的三维模型；
图7至图9是患者股骨的三维模型；
图10是定制的患者专用胫骨销轴导向器的前侧正视图；
图11是在箭头方向上观察时，沿图10的线11-11截取的定制患者专用胫骨销轴导向器的横截面图；
图12是在箭头方向上观察时，沿图10的线12-12截取的定制患者专用胫骨销轴导向器的横截面图；
图13是可移除钻轴衬的透视图；
图14是图13所示可移除钻轴衬的正视图；
图15是图13所示可移除钻轴衬的横截面图；
图16至图20示出了用来在外科手术中切除患者胫骨的图10所示定制的患者专用胫骨销轴导向器；
图21是定制的患者专用股骨销轴导向器的透视图；
图22是图21所示定制的患者专用股骨销轴导向器的侧正视图；
图23示出了连接到患者股骨的图21所示定制的患者专用股骨销轴导向器；
图24是定制的患者专用胫骨销轴导向器的另一个实施例的前侧正视图；
图25是在箭头方向上观察时，沿图24的线25-25截取的定制患者专用胫骨销轴导向器的横截面图；
图26是可移除钻轴衬的另一个实施例的透视图；以及
图27是图26所示可移除钻轴衬的横截面图。
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，但本发明的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。
在本公开中有关本文所述的整形植入物和器械，以及患者的自然解剖部分使用了表示解剖学参考的术语，例如前侧、后侧、内侧、外侧、上、下等。这些术语在解剖学和整形外科领域都具有公知的含义。除非另外指明，否则说明书和权利要求中使用的此类解剖参考术语旨在符合其公知的含义。
参见图1，其示出了用于制造定制的患者专用整形外科手术器械的算法10。本文所用术语“定制的患者专用整形外科手术器械”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。因而，应当理解，如本文所用，术语“定制的患者专用整形外科手术器械”不同于标准的非患者专用整形外科手术器械(即，患者通用切割模具等“患者通用器械”)，其旨在用于各类不同患者，而且并非针对任何具体患者而制造或定制。另外，应当理解，如本文所用，术语“定制的患者专用整形外科手术器械”不同于经外科手术植入患者体内的整形外科假体，不论是患者专用的还是通用的。相反，定制的患者专用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。“定制的患者专用整形外科手术器械”的实例包括定制的患者专用钻/销轴导向器、定制的患者专用胫骨切割模具，以及定制的患者专用股骨切割模具。
在一些实施例中，可根据要将器械连接到患者的一块或多块骨(例如，股骨和/或胫骨)上的位置，为该具体患者定制定制的患者专用整形外科手术器械。例如，在一些实施例中，定制的患者专用整形外科手术器械可包括骨接触表面或向骨表面，所述表面具有与患者的相关骨的一部分的轮廓匹配或基本匹配的负轮廓。这样，定制的患者专用整形外科手术器械被配置成在独特位置和定位中连接到患者的骨，并相对于患者的骨进行定位。即，骨接触表面的负轮廓被构造成接纳患者骨的所述部分的匹配轮廓表面。因此，减少了整形外科医生对于整形外科手术器械的布置方式的猜测和/或术中决策。例如，整形外科医生可不需要为便于布置整形外科手术器械而设置患者骨的标志，标志的设置通常需要外科医生进行一定程度的估计。相反，整形外科医生可简单地在独特的位置处将定制的患者专用整形外科手术器械连接到患者的一块骨或多块骨上。在这样连接时，切割平面，钻孔/销轴孔洞、铣削孔洞和/或其它导向器被限定在相对于骨和预期整形外科假体的合适位置中。定制的患者专用整形外科手术器械可具体表现为任何类型的整形外科手术器械，例如骨切割模具、钻孔/销轴导向器、铣削导向器或被构造成连接到患者的骨上的其它类型的整形外科手术器械。
如图1所示，算法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整形外科手术的术前计划。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，生成患者的相关骨解剖结构或关节的多个医学图像。为此，整形外科医生或其它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骨解剖结构或相关关节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)图像或其它三维医学图像。另外(或作为另一种选择)，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射线图像或其它二维图像，在这些二维图像基础上可以生成患者的相关骨解剖结构的三维渲染模型。另外，在一些实施例中，可利用被设计为突显患者膝关节的软骨表面的造影剂(contrastagent)来增强医学图像。
在操作步骤14中，整形外科医生可以确定任何其它的术前约束数据。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，所述约束数据可包括整形外科医生对于金属-金属界面、植入的倾斜程度、切除的骨厚度、整形外科植入物的尺寸范围等的偏好。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它外科手术计划中。
在操作步骤16中，将医学图像和约束数据(如有)传输或以其它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)传输给供应商。在步骤18中，在供应商接收到医学图像和约束数据之后，供应商处理所述图像。整形外科手术器械供应商或制造商对医学图像进行处理，以有利于确定骨切割平面、植入物定径，以及制造定制的患者专用整形外科手术器械，如下文中更详细地讨论。例如，在操作步骤20中，供应商可以将医学图像转换为或以其它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来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，根据医学数字成像与通信(DICOM)标准生成。在这些实施例中，可使用边缘检测、阈值化、分水岭(watershead)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它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，可以根据此类算法来改进患者专用器械的任何三维模型(参见下面的操作步骤26等)，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，以确定与患者的骨解剖结构相关的多个方面，例如患者骨的解剖轴线、患者骨的机械轴线、其它轴线和各种标志，和/或患者骨解剖结构的其它方面。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，确定患者骨的切割平面。计划切割平面根据以下项来加以确定：将在整形外科手术期间使用的整形外科假体的类型、尺寸和位置；处理过的图像(例如在图像中识别出的特定标记)；以及在操作步骤14和16中由整形外科医生提供的约束数据。整形外科假体的类型和/或尺寸可根据患者的解剖结构和约束数据来加以确定。例如，约束数据可以指定整形外科假体的类型、品牌、型号、尺寸或其它特性。还可以根据医学图像来改进对整形外科假体的选择，使得所选的整形外科假体适合患者的骨解剖结构并符合约束数据或整形外科医生的偏好。
除了整形外科假体的类型和尺寸之外，还要确定整形外科假体相对于患者骨解剖结构的计划位置和定位。为此，可以将所选的整形外科假体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骨的标志)和/或约束数据，使用任何合适的算法来确定整形外科假体相对于患者骨的推荐位置和取向(即数字模板)。另外，也可以使用患者骨解剖结构的任何一个或多个其它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定向参数一并提交给整形外科医生供其审核。批准文档可包括植入物相对于骨标志的旋转，所述骨标志包括股骨上髁(epicondyle)、后髁、间沟(sulcusgroove)(Whiteside线)，以及由臀、膝和/或踝中心限定的机械轴线等。
然后，可根据所确定的整形外科假体的尺寸、位置和取向来确定患者骨的计划切割平面。此外，可以使用如操作步骤22中确定的患者骨解剖结构的其它方面来确定或调整计划切割平面。例如，可以使用所确定的机械轴线、标志和/或患者相关骨的其它确定的方面来确定计划切割平面。
在操作步骤26中，生成定制的患者专用整形外科手术器械的模型。在一些实施例中，模型具体表现为定制的患者专用整形外科手术器械的三维渲染模型。在其它实施例中，模型可以具体表现为定制的患者专用整形外科手术器械的实体模型或快速原型。要建模和制造的特定类型整形外科手术器械可以根据要进行的整形外科手术、约束数据和/或要植入患者体内的整形外科假体的类型来确定。这样，定制的患者专用整形外科手术器械可具体表现为在进行整形外科手术过程中使用的任何类型的整形外科手术器械。例如，整形外科手术器械可具体表现为骨切割模具、钻孔/销轴导向器、铣削导向器和/或任何其它类型的整形外科手术工具或器械。
定制的患者专用整形外科手术器械的特定形状根据所述整形外科手术器械相对于患者骨解剖结构的计划位置来确定。定制的患者专用整形外科手术器械相对于患者骨解剖结构的位置根据整形外科手术中要使用的整形外科假体的类型和所确定的位置来确定。即，可部分地根据在步骤24中确定的患者骨的计划切削平面来选择定制的患者专用整形外科手术器械相对于患者骨解剖结构的计划位置。例如，在定制的患者专用整形外科手术器械具体表现为用于与患者通用切割模具结合使用的钻孔/销轴导向器(或下文中简称为“销轴导向器”)的实施例中，选择整形外科手术器械的位置，使得患者通用切割模具的切割导向器在使用定制的患者专用销轴导向器安装在置于骨中的导向销轴上时，与在操作步骤24中确定的一个或多个计划切割平面相匹配。另外，整形外科手术器械的计划位置可基于在操作步骤22中识别的患者骨的识别标记。
在一些实施例中，定制的患者专用整形外科手术器械的具体形状或构造可基于所述器械相对于患者骨解剖结构的计划位置来确定。即，定制的患者专用整形外科手术器械可包括骨接触表面，所述骨接触表面具有与患者的骨解剖结构的一部分的轮廓相匹配的负轮廓，使得整形外科手术器械可在与所述器械的预计划位置对应的独特位置处连接到患者的骨解剖结构。当整形外科手术器械在独特位置处连接到患者的骨解剖结构时，整形外科手术器械的一个或多个导向器(例如，切割导向器或钻孔导向器)可与上述一个或多个骨切割平面对准。
图2至图9示出了用于生成患者专用整形外科器械的模型(例如计算机模型)的方法40的一个示例性实施例。方法40从确定软骨厚度值的步骤42开始。软骨厚度值表示患者骨的软骨平均厚度。这样，在一个实施例中，软骨厚度值等于具有与患者相似特性的个体的软骨平均厚度。例如，软骨厚度值可等于具有与患者相同的性别、相同的年龄、相同的活动水平等的个体的平均厚度值。在其它实施例中，软骨厚度值基于患者骨的一个或多个医学图像(例如，在操作步骤16中传输的那些图像)来确定。
在步骤44中，确定患者相关骨的参考轮廓。参考轮廓基于患者相关骨的三维模型(例如在步骤20中生成的三维模型)的表面轮廓。起初，参考轮廓与患者骨的特定区域相同(即，患者股骨的远端或患者胫骨的近端等相关区域)。即，在一些实施例中，所述参考轮廓并置在患者骨的所述区域的表面轮廓上。
随后，在步骤46中，按比例缩放参考轮廓以补偿在步骤42中确定的软骨厚度值。为此，在一个实施例中，根据软骨厚度值来增加参考轮廓的比例。例如，参考轮廓的比例可增加与软骨厚度值相等的量或基于软骨厚度值确定的量。然而，在其它实施例中，可利用其它技术来按比例缩放参考轮廓，所述技术被设计为将参考轮廓按比例缩放到使参考轮廓补偿患者骨的软骨厚度的尺寸。
例如，在一个具体实施例中，通过增大固定参考点与位于参考轮廓上并部分地限定参考轮廓的点之间的距离来按比例缩放参考轮廓。为此，在一个实施例中，可使用图3中所示的按比例缩放参考轮廓的方法60。方法60从步骤62开始，在步骤62中，在患者的相关骨的三维模型上建立内侧/外侧线段。内侧/外侧线段被限定或者说选择为从患者骨的内侧表面上的点延伸至患者骨的外侧表面上的点。在一些实施例中，内侧表面点和外侧表面点可被选择为限定患者骨的实质最大局部内侧/外侧宽度。
在步骤64中，在患者的相关骨的三维模型上建立前侧/后侧线段。前侧/后侧线段被限定或者说选择为从患者骨的前侧表面上的点延伸至患者骨的后侧表面上的点。在一些实施例中，前侧表面点和后侧表面点可被选择为限定患者骨的实质最大局部前侧/后侧宽度。
在步骤66中，将用来按比例缩放参考轮廓的参考点限定为内侧/外侧线段与前侧/后侧线段的交点。这样，应当理解，内侧表面点、外侧表面点、前侧表面点和后侧表面点位于同一平面上。在步骤66中初始确定参考点之后，将参考点朝着患者骨的端部移动或以其它方式平移。例如，在患者骨具体表现为股骨的实施例中，参考点向下朝着患者股骨的远端移动。相反，在患者骨具体表现为胫骨的实施例中，参考点向上朝着患者胫骨的近端移动。在一个实施例中，参考点的移动距离约等于在步骤64中确定的前侧/后侧线段长度的一半。然而，在其它实施例中，参考点可以移动足以使参考轮廓补偿患者骨上的软骨的厚度的其它距离。
在步骤68中确定参考点的位置之后，在步骤70中增加参考点与位于参考轮廓上且部分地限定参考轮廓的每一点之间的距离。为此，在一个具体实施例中，根据限定在参考点与参考轮廓上的具体点之间的初始距离的百分比值，将参考轮廓上的每一点移离参考点一定距离。例如，在一个实施例中，将位于参考轮廓上并部分地限定参考轮廓的每一点以等于参考点与所述具体点之间的初始距离的百分比值的距离移离参考点。在一个实施例中，所述百分比值在约百分之五至约百分之三十的范围内。在一个具体实施例中，所述百分比值为约百分之十。
现在参见图4至图9，在另一实施例中，通过手动选择患者骨的三维图像的表面轮廓上的局部“高”点来按比例缩放参考轮廓。例如，在患者的相关骨具体表现为胫骨的实施例中(如图4至图6所示)，参考点90初始位于胫骨模型92的胫骨平台高点上。胫骨平台的任一侧均可使用。在胫骨平台高点上初始建立参考点90之后，将参考点90平移至为图5所示的近似平台中心，使得限定参考点的Z轴线平行于胫骨模型92的机械轴线。随后，如图6所示，将参考点沿着远侧方向移动预定量。在一个具体实施例中，参考点沿着远侧方向移动约20毫米，但是在其它实施例中可使用其它距离。例如，在一些实施例中，参考点移动的距离可基于软骨厚度值。
相反，在患者相关骨具体表现为股骨的实施例中(如图7至图9所示)，参考点90初始位于股骨模型94远端的最远点上。在各种实施例中，可使用股骨模型94的任一骨节。在最远点上初始建立参考点90之后，将参考点90平移至图8所示的股骨模型94远端的近似中心，使得限定参考点90的Z轴线平行于股骨模型92的机械轴线。也确定股骨模型94远端的前后宽度96。随后，如图9所示，沿着近侧方向或上侧方向将参考点移动或以其它方式平移距离98。在一个具体实施例中，沿着远侧方向或上侧方向将参考点移动距离98，距离98等于距离96的约一半。因而，应当理解，可根据(例如)骨的类型，使用多种不同技术来限定参考点的位置。
现重新参见图2，在步骤46中按比例缩放参考轮廓之后，在步骤48中调整参考轮廓的内侧/外侧。为此，在一个实施例中，减小参考点与位于参考轮廓的内侧和外侧上并部分地限定所述内侧和外侧的每一点之间的距离。例如，在一些实施例中，将参考点与已按比例缩放的参考轮廓的内侧和外侧上的点之间的距离减小至这些点之间的初始距离。这样，应当理解，参考轮廓相对于患者骨的前侧偏移或以其它方式放大，而相对于患者骨的内侧和外侧基本上相匹配或以其它方式没有按比例缩放。
也可在步骤48中针对患者骨的具有减缩软骨厚度的区域来调整参考轮廓。可基于如医学图像、仿真等中所识别出的存在骨与骨接触来确定此类具有缩减软骨厚度的区域。另外，也可由整形外科医生根据他/她的专业知识来提供指示此类区域的信息。如果识别出一个或多个具有缩减软骨厚度的区域，则缩减(即，按比例缩小或减小)与患者骨的此类区域对应的参考轮廓。
另外，在一些实施例中，可识别出在患者骨上的一个或多个骨赘，并且针对存在此类骨赘来补偿参考轮廓。通过补偿此类骨赘，参考轮廓可更加准确地与患者骨的表面轮廓相匹配。此外，在一些实施例中，可调整参考轮廓的远端(在患者骨具体表现为胫骨的实施例中)或近端(在患者骨具体表现为股骨的实施例中)，以增加参考轮廓与骨的表面轮廓的一致度。例如，在患者骨为股骨的实施例中，在位于限定在患者股骨上的软骨分界线上方的区域中，可使得已按比例缩放的参考轮廓的上端缩减或以其它方式更靠近于患者股骨的表面轮廓移动。相反，在患者骨为胫骨的实施例中，在位于患者胫骨的软骨分界线下方的区域中，可使得已按比例缩放的参考轮廓的下端缩减或以其它方式更靠近于患者胫骨的表面轮廓移动。这样，应当理解，首先放大已按比例缩放的参考轮廓，以补偿患者骨上的患者软骨的厚度。然后，在缺少软骨、软骨缩减或者说软骨不存在的那些区域中，使得已按比例缩放的参考轮廓的各部分缩减或以其它方式移动回到初始位置和/或朝着参考点移动。
在步骤46和步骤48中按比例缩放并调整参考轮廓之后，在步骤50中限定切割导向器的位置。具体地讲，根据限定在患者股骨的机械轴线与患者胫骨的机械轴线之间的角度来限定切割导向器的位置。可通过建立从患者股骨的近端到患者股骨的远端的线段或射线，并且限定从患者踝延伸通过患者胫骨的近端的第二线段或射线，来确定所述角度。由这两条线段/射线限定的角度等于限定在患者股骨和胫骨的机械轴线之间的角度。然后，基于患者股骨和胫骨的机械轴线之间的角度来确定骨切割导向器的位置。应当了解，如下文更详细论述，当使用定制的患者专用销轴导向器将切割导向器安装在置于骨中的导向销轴上时，切割导向器的位置即限定了患者通用切割模具的切割平面的位置和取向。随后，在步骤52中，根据按比例缩放和调整的参考轮廓以及限定在股骨和胫骨的机械轴线之间的角度来限定定制的患者专用销轴导向器的负轮廓。
重新参见图1，在操作步骤26中生成定制的患者专用整形外科手术器械的模型之后，在操作步骤28中验证所述模型。验证所述模型的方法可为(例如)在结合患者解剖结构的三维模型的同时分析渲染模型，以核对切割导向器及平面、钻孔导向器以及计划钻点等的相关性。另外，可以通过将步骤26中生成的模型传输或以其它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的三维图像一起传输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中验证模型之后，在操作步骤30中制造定制的患者专用整形外科手术器械。可使用任何合适的制造装置和方法来制造定制的患者专用整形外科手术器械。另外，定制的患者专用整形外科器械可由任何合适的材料形成，例如金属材料、塑性材料或它们的组合，具体取决于(例如)所述器械的预期用途。随后将制造好的定制患者专用整形外科器械运送或以其它方式提供给整形外科医生。外科医生在操作步骤32中使用所述定制的患者专用整形外科手术器械进行整形外科手术。如上所述，由于整形外科医生不需要在术中确定整形外科手术器械的正确位置，而确定所述器械的位置通常需要外科医生进行一定程度的估计，因而减少了整形外科医生需要术中做出的猜测和/或决策。
现参见图10至图12，在一个实施例中，定制的患者专用整形外科手术器械可具体表现为胫骨销轴导向器100。销轴导向器100被配置成连接到患者的胫骨。如下文更详细描述，胫骨销轴导向器100用来将一对导向销轴160安装在为特定患者定制的患者胫骨上的位置中。然而，胫骨销轴导向器100并不具有切割导向器。因此，胫骨销轴导向器100被用于安装导向销轴160之后，将从患者胫骨移除，并且患者通用切割模具162(见图20)安装在导向销轴160上，且在此后用于切除患者胫骨。这与定制的患者专用切割模具的制造和使用相反。此类布置方式通过自定义导向销轴160在患者解剖结构上的布置来实现一定程度的外科手术定制，同时也能享有因使用可重复使用的患者通用切割模具而实现的成本效益。
销轴导向器100包括主体102和两个突出臂或突出部104、106。主体102被配置成连接到患者胫骨的前侧，两个突出臂或突出部104、106从主体102向后延伸。突出部104、106被配置成环绕在胫骨的近端，如下文更详细地论述。销轴导向器100可从任何合适材料形成。例如，销轴导向器100可从塑性或树脂材料形成。在一个具体实施例中，销轴导向器100是使用快速原型制造工艺从Vero树脂形成的。然而，在其它实施例中，销轴导向器100可从其它材料形成。例如，在另一个具体实施例中，销轴导向器100从聚酰亚胺热塑性树脂形成，例如Ultem树脂，其可从位于沙特阿拉伯利雅得(Riyhadh)的沙特基础工业创新塑料公司(SaudiBasicIndustriesCorporationInnovativePlastics)商购获得。在本文所述的示例性实施例中，销轴导向器100被形成为整体聚合物结构。
销轴导向器100的主体102包括骨接触或向骨表面112，以及与向骨表面112相对的外表面114。主体102具有设于其中的多个导向孔洞116。可移除钻轴衬118被锁定进每个导向孔洞116中。如下文更详细描述，可将可移除钻轴衬118安装到销轴导向器100中，以用于外科手术，并在手术之后从销轴导向器100移除。尽管销轴导向器10是在目标患者上单次使用后即丢弃的定制部件，但所移除的钻轴衬118可进行灭菌处理并在后续外科手术中再次使用。
销轴导向器的主体102的向骨表面112包括负轮廓138，负轮廓138被构造为接纳患者胫骨前侧的具有对应轮廓的部分，并且可任选地接纳患者胫骨内侧的一部分。骨接触表面112的定制的患者专用负轮廓138允许将销轴导向器100以预定独特位置和取向定位在患者胫骨上。在本文所述的示例性实施例中，选择负轮廓138，使得销轴导向器100被配置成在胫骨前表面上连接到患者胫骨上，尽管销轴导向器100也可被配置成连接到患者胫骨的前内侧。
突出部104、106分别包括骨接触或向骨表面140、142，以及分别与向骨表面140、142相对的外表面144、146。突出部104的向骨表面140包括负轮廓148，负轮廓148被配置成接纳患者胫骨近侧的具有各自对应轮廓的部分。相似地，突出部106的向骨表面142包括负轮廓150，负轮廓150被配置成接纳患者胫骨近侧的具有各自对应轮廓的部分。
如上所述，突出臂或突出部104、106从主体102向后延伸，以在两者之间构成U形开口。突出部104、106可从主体102延伸相同或不同的距离。此外，如图11所示，突出部104、106可以相对于彼此的非平行角度向后延伸。
在一些实施例中，定制的患者专用销轴导向器100的骨接触表面112、140、142的负轮廓138、148、150可与患者骨的对应轮廓表面匹配或不匹配。也就是说，如上所述，负轮廓138、148、150可按比例缩放或以其它方式调整大小(例如，放大)，以补偿患者的软骨或软骨的缺少。
如图13至图15所示，可移除钻轴衬118包括头部120，头部120的轮廓被成形为可由外科医生的手指夹持。柱体122从头部120延伸出，并包括形成于柱体外表面上的锁定凸缘124。锁定凸缘124用于将柱体122锁定于销轴导向器100的一个导向孔洞116中。具体而言，锁定槽126形成于销轴导向器的主体102中，靠近每个导向孔洞116。锁定槽126在平行于每个相应的导向孔洞116的轴线的方向上延伸，并通向导向孔洞116。在图10至图15所示的示例性实施例中，可移除钻轴衬118的锁定凸缘124具体表现为围绕柱体122的外表面螺旋地延伸的多个凸螺纹124，其中销轴导向器100的锁定槽126具体表现为围绕每个导向孔洞116的周边螺旋地延伸的多个凹螺纹126。钻轴衬的凸螺纹124经调整大小而旋进形成于销轴导向器100的导向孔洞116中的凹螺纹126。
细长的钻孔128延伸通过可移除钻轴衬118。钻孔128经调整大小而接纳钻，使得可在安装导向销轴160之前对患者胫骨进行预钻孔。如图15所示，钻孔128的每一端为埋头孔。在钻轴衬的头部120上的埋头孔开口用作引入端，以有利于将钻和导向销轴160插入钻孔128中。
可将可移除钻轴衬118独立于销轴导向器100提供给外科医生。具体地讲，可在独立于包括销轴导向器100的灭菌包装的单独灭菌包装中将一个或多个可移除钻轴衬118提供给外科医生。与被设计为单次使用的一次性部件的销轴导向器100不同，可移除钻轴衬可在每次手术之后进行灭菌处理并再次使用。因此，每当外科医生取得新的销轴导向器100时，可不需要额外的钻轴衬118。
可移除钻轴衬118可由医用级金属构成，例如不锈钢、钴铬合金或钛，尽管同样可使用其它金属或合金。
如图16至图20所示，外科医生可使用定制的患者专用胫骨销轴导向器100来将一对导向销轴160安装在患者胫骨上的针对特定患者定制的位置上。然后可将患者通用切割模具162安装在位置定制的导向销轴160上，并在此后用于切除患者胫骨。此类布置方式通过自定义导向销轴160在患者解剖结构上的布置来实现一定程度的外科手术定制，同时也能享有因使用可重复使用的患者通用切割模具162而实现的成本效益。
如图16所示，外科手术时，首先需要在预备桌或手术室的其它部分上组装定制的患者专用外科手术器械。为此，外科医生首先获得定制的患者专用销轴导向器100，定制的患者专用销轴导向器100是针对外科医生所治疗的特定患者而制造的。销轴导向器100是按照上文参见图1至图9描述的方式制造的。获得定制的患者专用销轴导向器100之后，外科医生接着取出一对经灭菌的可移除钻轴衬118，并将其安装到销轴导向器100。具体地讲，外科医生从先前手术获得一对可移除钻轴衬118(经灭菌之后)或者获得新的钻轴衬118(从制造商的灭菌包装获得)。此后，外科医生将一个钻轴衬118的带螺纹柱体122插入到形成于销轴导向器100中的一个导向孔洞116中，并旋转钻轴衬118的头部120，以使得形成于柱体122的外表面上的外部螺纹124旋进形成于导向孔洞116中的凹螺纹126中。外科医生接着以相似方式获得其它钻轴衬118，并将其安装在销轴导向器的另一个导向孔洞116中。
如图17所示，然后将组装好的定制患者专用销轴导向器100连接到患者胫骨的近端。由于销轴导向器100的骨接触表面112、140、142包括负轮廓138、148、150，因此销轴导向器100在独特的预计划位置上连接到患者胫骨。在如此连接时，突出部104、106环绕患者胫骨的近端，而钻轴衬118的细长钻孔128在前侧/后侧方向上从患者胫骨的前表面延伸。
外科医生接着安装导向销轴160。为此，外科医生首先通过将钻(未图示)前推通过每个钻轴衬118的导向钻孔128来在患者胫骨中钻出定位孔。外科医生然后将导向销轴160插入通过每个钻轴衬118的导向钻孔128，并插入到所钻出的定位孔中。因此，通过使用定制的患者专用销轴导向器100，在针对特定患者的定制位置将导向销轴160安装在患者胫骨中。应当了解，如果导向销轴160是自攻销轴，那么就不必在患者胫骨上预钻孔。
如图18所示，在使用销轴导向器100来在针对特定患者的定制位置上将导向销轴160安装在患者胫骨中之后，将钻轴衬118移除。具体地讲，外科医生首先夹持一个钻轴衬118的头部120，并将其朝与在安装期间的旋转方向相反的方向旋转(例如，逆时针方向)，从而使得形成于钻轴衬的柱体122的外表面上的外部螺纹124从形成于导向孔洞116中的凹螺纹126旋出。旋出之后，可将钻轴衬118从销轴导向器100提走。外科医生接着以相似方式将另一个钻轴衬118从销轴导向器的另一个导向孔洞116移除。钻轴衬118并未被丢弃，而是可保留下来并经灭菌以在后续外科手术中与针对另一个患者制造的定制患者专用销轴导向器100结合使用。
如图19所示，随着钻轴衬118被移除，接着解除销轴导向器100的连接，将其从患者胫骨移除。这样，导向销轴160被留在患者胫骨中，位于通过使用销轴导向器100产生的针对特定患者的定制位置上。如图20所示，接着以所需的位置和取向使用患者通用切割模具162来切除患者胫骨。患者通用切割模具162包括切割导向器164，在本文所述的示例性实施例中，切割导向器164采用形成于切削模具的主体168中的切割槽166的形式。患者通用切割模具162的主体168另外具有形成于其中的多对导向销轴孔洞。例如，在本文所述的示例性实施例中，切割模具的主体168具有三对不同的对应导向销轴孔洞170、172和174。如下文更详细描述，患者通用切割模具162可通过使用导向销轴孔洞170、172和174而选择性地定位于导向销轴160上，以改变切割槽166的位置并由此而改变在切除期间移除的骨量。例如，在图20中，切割模具定位于与基线或“零”设定对应的导向销轴孔洞对170中。如果外科医生需要取走多于通过使用零设定而移除的骨量的骨(例如，+2mm)，那么外科医生可将患者通用切割模具162从导向销轴160移除，并将其重新安装以使得导向销轴160被接纳到导向销轴孔洞172中。相反，如果外科医生需要取走少于通过使用零设定而移除的骨量的骨(例如，-2mm)，那么外科医生可将患者通用切割模具162从导向销轴160移除，并将其重新安装以使得导向销轴160被接纳到导向销轴孔洞174中。
如图20所示，在使用所需的导向销轴孔洞对(在图20所示的示例性实例中为导向销轴孔洞170)来安装患者通用切割模具162之后，外科医生可使用患者通用切割模具来切除患者胫骨的近端。为此，外科医生将骨锯刀片前推至切割槽166中并切割胫骨。如果需要，那么外科医生可接着通过使用一对不同的导向销轴孔洞来重新定位切割模具162，以执行第二次切割从而移除更多的骨。切除患者的近侧胫骨之后，外科医生可接着继续进行外科手术。
现参见图21至图23，本文所述的定制患者专用器械还可具体表现为定制的患者专用股骨销轴导向器200。销轴导向器200被配置成连接到患者的股骨。销轴导向器200包括主体202和两个突出臂或突出部204、206，主体202被配置成连接到患者股骨的前侧，突出部204、206从主体202向后延伸。突出部204、206被构造成环绕股骨的远端。突出部204、206中的每个突出部包括向内弯曲或以其它方式向上延伸的唇缘208、210。
与胫骨销轴导向器100类似，股骨销轴导向器200可从塑性或树脂材料等材料形成。在一些实施例中，销轴导向器200可从光固化或激光固化树脂形成。在一个具体实施例中，销轴导向器200是使用快速原型制造工艺从Vero树脂形成的。然而，在其它实施例中，销轴导向器200可从其它材料形成。例如，在另一个具体实施例中，销轴导向器200是从Ultem树脂等聚酰亚胺热塑性树脂形成的。在本文所述的示例性实施例中，销轴导向器200具体表现为整体结构。
主体202包括骨接触或向骨表面212，以及与向骨表面212相对的外表面214。主体202具有设于其中的多个带螺纹导向孔洞216。一个可移除钻轴衬118可旋进每个导向孔洞216中。除形成于销轴导向器的主体202中的导向孔洞216以外，另一对导向孔洞216形成于突出部204、206中。与上文关于胫骨销轴导向器100的描述相似，可移除钻轴衬118可安装在股骨销轴导向器200中以供外科手术使用，并在手术之后从销轴导向器200移除。与胫骨销轴导向器100类似，股骨销轴导向器200是在目标患者身上单次使用之后即被丢弃的定制部件。
股骨销轴导向器的主体202的向骨表面212包括负轮廓228，负轮廓228被构造为接纳患者股骨前侧的具有对应轮廓的部分。如上所述，骨接触表面212的定制患者专用负轮廓228允许以独特的预定位置和取向来将销轴导向器200定位在患者股骨上。
如上文所提及，突出臂或突出部204、206从主体202向后延伸，从而在两者之间构成略显U形的开口。突出部204、206可从主体202延伸相同或不同的距离。突出部204、206中的每个突出部具有形成于其中的带螺纹导向孔洞216。一个可移除钻轴衬118可旋进突出部204、206的每个导向孔洞216中。具体地讲，突出部204、206的导向孔洞216具有与销轴导向器的主体202的导向孔洞216以及胫骨销轴导向器100的导向孔洞116相似的半径和构造。因而，可移除钻轴衬118可在胫骨销轴导向器100与股骨销轴导向器200之间互换。
突出部204、206分别包括骨接触或向骨表面240、242，以及分别与向骨表面240、242相对的外表面244、246。突出部204的向骨表面240包括负轮廓248，负轮廓248被构造成接纳患者股骨远侧的具有各自对应轮廓的部分。相似地，突出部206的向骨表面242包括负轮廓250，负轮廓250被构造成接纳患者股骨远侧的具有各自对应轮廓的部分。
在一些实施例中，定制的患者专用销轴导向器200的骨接触表面212、240、242的负轮廓228、248、250可与患者骨的对应轮廓表面匹配或不匹配。也就是说，如上所述，负轮廓228、248、250可按比例缩放或以其它方式调整大小(例如，放大)，以补偿患者的软骨或软骨的缺少。
如图23所示，股骨销轴导向器200可连接到患者股骨的远端。由于销轴导向器200的骨接触表面212、240和242包括负轮廓228、248、250，因此股骨销轴导向器可在预计划的独特位置上连接到患者股骨。当如此连接时，突出部204、206环绕患者股骨的远端。另外，当股骨销轴导向器200连接到患者股骨时，股骨前侧的一部分被接纳到主体202的负轮廓228中，并且患者股骨远侧的一部分被分别接纳到突出部204、206的负轮廓248、250中。
连接到患者的远端股骨之后，外科医生可使用定制的患者专用股骨销轴导向器200来在针对特定患者定制的位置上安装两对导向销轴160。一对导向销轴160在患者股骨前侧上安装在针对特定患者的定制位置上。另一对导向销轴160安装在患者股骨的远侧。随着导向销轴200被移除，可接着将患者通用切割模具(未图示)安装在位置定制的导向销轴160中，并此后用其来切除患者股骨。此类布置方式通过自定义导向销轴160在患者解剖结构上的布置来实现一定程度的外科手术的定制，同时也能享有因使用可重复使用的患者通用切割模具而实现的成本效益。
现参见图24至图27，这些附图中示出了销轴导向器100和可移除钻轴衬118的另一个实施例。图24至图27所示的销轴导向器100和钻轴衬118与图10至图20所示的销轴导向器100和钻轴衬118基本相同，除了将可移除钻轴衬118锁定于销轴导向器100的导向孔洞116内的锁定机构之外。具体地讲，不同于锁定螺纹，图24至图27中所示的销轴导向器100和可移除钻轴衬118的示例性实施例使用凸轮锁定布置。
如图24和图25所示，形成于销轴导向器的主体102中的靠近每个导向孔洞116的锁定槽126并非螺旋的，而是包括定位于导向孔洞116的各相对侧上的两个细长通道180以及形成于销轴导向器的主体102内的环形凹槽182。通道118的外端通向导向销轴的主体102的外表面114，其中通道180的内端通向环形凹槽182中。如可在横截面图25看到，肩形部184限定锁定槽的环形凹槽182的前侧。如还可图25看到，肩形部184具体表现为成角度的凸轮表面。如下文所述，可移除钻轴衬的锁定凸缘124与凸轮表面接合，以将可移除钻轴衬118锁定至销轴导向器100。
图26和图27所示的可移除钻轴衬118的锁定凸缘124具体表现为从柱体122的各相对侧向外延伸的一对突出部。突出部124经调整大小和定位以接纳到销轴导向器的锁定槽126的相应通道180中。具体地讲，为将可移除钻轴衬118锁定至销轴导向器100，首先将每个突出部124与一个通道180对准，并在此后将其前推至通道180中。当已将突出部124前推至通道180中足够深以越过肩形部184时，可使得可移除钻轴衬118的头部120旋转约90°，从而也使得突出部124旋转。突出部124的此类旋转使得突出部不再与通道180对准，从而将突出部124锁位在环形凹槽182内。此类旋转还使得突出部124的前凸轮表面186与肩形部184的凸轮表面接合。此凸轮将可移除钻轴衬118锁定至钻导向器100。
为将可移除钻轴衬118从钻导向器100解锁，可使得可移除钻轴衬118的头部120沿着与安装期间的旋转方向相反的方向旋转至突出部124与通道180对准的位置。在突出部124以此类方式对准之后，可移除钻轴衬118的柱体122可滑出导向孔洞116，从而将可移除钻轴衬118从销轴导向器100拆除。
应当理解，尽管图24至图27所示的锁定机构在胫骨销轴导向器100的上下文中进行示例性描述，但也可改进股骨销轴导向器200以包括代替上文参见图21至图23所述的螺纹布置的此类凸轮锁定布置。
尽管附图和上述说明中已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。
本文所述装置、系统和方法的多个特征使本发明具有多个优点。应当注意的是，本发明的装置、系统和方法的替代实施例可以不包括所述的所有特征，但仍然可以受益于这些特征的至少一些优点。本领域的普通技术人员可以轻松设计出自己的装置、系统和方法的实施方式，该实施方式可包含本发明的一个或多个特征，并且落在由权利要求限定的本发明的精神和范围内。

Claims (15)

1.一种定制的患者专用整形外科手术器械，其包括：
定制的患者专用胫骨销轴导向器，其包括：（i）具有向骨表面的主体，所述向骨表面具有定制的患者专用负轮廓，所述负轮廓被构造为接纳患者胫骨前侧的具有对应正轮廓的部分，所述主体具有：（a）形成于其中的第一孔洞，所述第一孔洞具有在平行于所述第一孔洞的轴线的方向上延伸的第一锁定槽，所述第一锁定槽通向所述第一孔洞，以及（b）形成于其中的第二孔洞，所述第二孔洞具有在平行于所述第二孔洞的轴线的方向上延伸的第二锁定槽，所述第二锁定槽通向所述第二孔洞，（ii）从所述主体向后延伸的第一突出部，所述第一突出部具有向骨表面，所述向骨表面具有定制的患者专用负轮廓，所述负轮廓被构造为接纳所述患者胫骨近侧的具有对应正轮廓的第一部分，以及（iii）从所述主体向后延伸的第二突出部，所述第二突出部具有向骨表面，所述向骨表面具有定制的患者专用负轮廓，所述负轮廓被构造为接纳所述患者胫骨近侧的具有对应正轮廓的第二部分，
第一可移除钻轴衬，其具有柱体，所述柱体具有从所述柱体延伸的锁定凸缘，所述第一可移除钻轴衬的所述柱体定位在所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述主体的所述第一孔洞中，使得所述第一可移除钻轴衬的所述锁定凸缘定位在所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述主体的所述第一锁定槽中，以及
第二可移除钻轴衬，其具有柱体，所述柱体具有从所述柱体延伸的锁定凸缘，所述第二可移除钻轴衬的所述柱体定位在所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述主体的所述第二孔洞中，使得所述第二可移除钻轴衬的所述锁定凸缘定位在所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述主体的所述第二锁定槽中。
2.根据权利要求1所述的定制的患者专用整形外科手术器械，其中：
所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述主体的所述第一锁定槽包括围绕所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述主体的所述第一孔洞周边螺旋地延伸的第一凹螺纹，
所述第一可移除钻轴衬的所述第一锁定凸缘包括围绕所述第一可移除钻轴衬的所述柱体螺旋地延伸的第一凸螺纹，所述第一钻轴衬的所述第一凸螺纹旋进所述主体的所述第一凹螺纹中，以将所述第一可移除钻轴衬的所述柱体锁定到所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述主体的所述第一孔洞中，
所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述主体的所述第二锁定槽包括围绕所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述主体的所述第二孔洞周边螺旋地延伸的第二凹螺纹，以及
所述第二可移除钻轴衬的所述第二锁定凸缘包括围绕所述第二可移除钻轴衬的所述柱体螺旋地延伸的第二凸螺纹，所述第一钻轴衬的所述第二凸螺纹旋进所述主体的所述第二凹螺纹中，以将所述第二可移除钻轴衬的所述柱体锁定到所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述主体的所述第二孔洞中。
3.根据权利要求1所述的定制的患者专用整形外科手术器械，其中：
所述第一锁定槽的外端通向所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述主体的与所述向骨表面相对的外表面，所述第一锁定槽的内端设有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽形成于所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述主体中，
所述第一可移除钻轴衬的所述第一锁定凸缘包括从所述第一可移除钻轴衬的所述柱体向外延伸的第一突出部，所述第一钻轴衬的所述第一突出部被锁位在所述主体的所述第一环形凹槽中，以将所述第一可移除钻轴衬的所述柱体锁定到所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述主体的所述第一孔洞中，
所述第二锁定槽的外端通向所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述主体的与所述向骨表面相对的外表面，所述第二锁定槽的内端设有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽形成于所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述主体中，以及
所述第二可移除钻轴衬的所述第二锁定凸缘包括从所述第二可移除钻轴衬的所述柱体向外延伸的第二突出部，所述第二钻轴衬的所述第二突出部被锁位在所述主体的所述第二环形凹槽中，以将所述第二可移除钻轴衬的所述柱体锁定到所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述主体的所述第二孔洞中。
4.根据权利要求1所述的定制的患者专用整形外科手术器械，其中：
所述定制的患者专用整形外科胫骨销轴导向器从聚合物材料形成，以及
所述第一可移除钻轴衬和所述第二可移除钻轴衬均由金属材料形成。
5.根据权利要求4所述的定制的患者专用整形外科手术器械，其中所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述主体、所述第一突出部，以及所述第二突出部构成整体结构。
6.根据权利要求1所述的定制的患者专用整形外科手术器械，其中：
所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述主体、所述第一突出部以及所述第二突出部构成整体性的一次性聚合结构，以及
所述第一可移除钻轴衬和所述第二可移除钻轴衬均可重复使用，且均由金属材料形成。
7.根据权利要求1所述的定制的患者专用整形外科手术器械，其中所述第一可移除钻轴衬和所述第二可移除钻轴衬定位成允许外科医生将一对导向销轴安装在所述患者胫骨的前侧上。
8.一种定制的患者专用整形外科手术器械，其包括：
定制的患者专用股骨销轴导向器，其包括：（i）具有向骨表面的主体，所述向骨表面具有定制的患者专用负轮廓，所述负轮廓被构造为接纳患者股骨前侧的具有对应正轮廓的部分，所述主体具有：（a）形成于其中的第一孔洞，所述第一孔洞具有在平行于所述第一孔洞的轴线的方向上延伸的第一锁定槽，所述第一锁定槽通向所述第一孔洞，以及（b）形成于其中的第二孔洞，所述第二孔洞具有在平行于所述第二孔洞的轴线的方向上延伸的第二锁定槽，所述第二锁定槽通向所述第二孔洞，（ii）从所述主体向后延伸的第一突出部，所述第一突出部具有向骨表面，所述向骨表面具有定制的患者专用负轮廓，所述负轮廓被构造为接纳所述患者股骨远侧的具有对应正轮廓的第一部分，所述第一突出部具有形成于其中的第三孔洞，所述第三孔洞具有在平行于所述第三孔洞的轴线的方向上延伸的第三锁定槽，所述第三锁定槽通向所述第三孔洞，以及（iii）从所述主体向后延伸的第二突出部，所述第二突出部具有向骨表面，所述向骨表面具有定制的患者专用负轮廓，所述负轮廓被构造为接纳所述患者股骨远侧的具有对应正轮廓的第二部分，所述第二突出部具有形成于其中的第四孔洞，所述第四孔洞具有在平行于所述第四孔洞的轴线的方向上延伸的第四锁定槽，所述第四锁定槽通向所述第四孔洞，
第一可移除钻轴衬，其具有柱体，所述柱体具有从所述柱体延伸的锁定凸缘，所述第一可移除钻轴衬的所述柱体定位在所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述第一孔洞中，使得所述第一可移除钻轴衬的所述锁定凸缘定位在所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述第一锁定槽中，
第二可移除钻轴衬，其具有柱体，所述柱体具有从所述柱体延伸的锁定凸缘，所述第二可移除钻轴衬的所述柱体定位在所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述第二孔洞中，使得所述第二可移除钻轴衬的所述锁定凸缘定位在所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述第二锁定槽中，
第三可移除钻轴衬，其具有柱体，所述柱体具有从所述柱体延伸的锁定凸缘，所述第三可移除钻轴衬的所述柱体定位在所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述第三孔洞中，使得所述第一可移除钻轴衬的所述锁定凸缘定位在所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述第一锁定槽中，以及
第四可移除钻轴衬，其具有柱体，所述柱体具有从所述柱体延伸的锁定凸缘，所述第四可移除钻轴衬的所述柱体定位在所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述第四孔洞中，使得所述第四可移除钻轴衬的所述锁定凸缘定位在所述定制的患者专用胫骨销轴导向器的所述第四锁定槽中。
9.根据权利要求8所述的定制的患者专用整形外科手术器械，其中：
所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第一锁定槽包括围绕所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第一孔洞周边螺旋地延伸的第一凹螺纹，
所述第一可移除钻轴衬的所述第一锁定凸缘包括围绕所述第一可移除钻轴衬的所述柱体螺旋地延伸的第一凸螺纹，所述第一钻轴衬的所述第一凸螺纹旋进所述第一凹螺纹中，以将所述第一可移除钻轴衬的所述柱体锁定到所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第一孔洞中，
所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第二锁定槽包括围绕所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第二孔洞周边螺旋地延伸的第二凹螺纹，
所述第二可移除钻轴衬的所述第二锁定凸缘包括围绕所述第二可移除钻轴衬的所述柱体螺旋地延伸的第二凸螺纹，所述第二钻轴衬的所述第二凸螺纹旋进所述第二凹螺纹中，以将所述第二可移除钻轴衬的所述柱体锁定到所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第二孔洞中，
所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第三锁定槽包括围绕所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第三孔洞周边螺旋地延伸的第三凹螺纹，
所述第三可移除钻轴衬的所述第三锁定凸缘包括围绕所述第三可移除钻轴衬的所述柱体螺旋地延伸的第三凸螺纹，所述第三钻轴衬的所述第三凸螺纹旋进所述第三凹螺纹中，以将所述第三可移除钻轴衬的所述柱体锁定到所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第三孔洞中，
所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第四锁定槽包括围绕所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第四孔洞周边螺旋地延伸的第四凹螺纹，以及
所述第四可移除钻轴衬的所述第四锁定凸缘包括围绕所述第四可移除钻轴衬的所述柱体螺旋地延伸的第四凸螺纹，所述第四钻轴衬的所述第四凸螺纹旋进所述第四凹螺纹中，以将所述第四可移除钻轴衬的所述柱体锁定到所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第四孔洞中。
10.根据权利要求8所述的定制的患者专用整形外科手术器械，其中：
所述第一锁定槽的外端通向所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述主体的与所述向骨表面相对的外表面，所述第一锁定槽的内端设有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽形成于所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述主体中，
所述第一可移除钻轴衬的所述第一锁定凸缘包括从所述第一可移除钻轴衬的所述柱体向外延伸的第一突出部，所述第一钻轴衬的所述第一突出部被锁位在所述第一环形凹槽中，以将所述第一可移除钻轴衬的所述柱体锁定到所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第一孔洞中，
所述第二锁定槽的外端通向所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述主体的与所述向骨表面相对的外表面，所述第二锁定槽的内端设有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽形成于所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述主体中，
所述第二可移除钻轴衬的所述第二锁定凸缘包括从所述第二可移除钻轴衬的所述柱体向外延伸的第二突出部，所述第二钻轴衬的所述第二突出部被锁位在所述第二环形凹槽中，以将所述第二可移除钻轴衬的所述柱体锁定到所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第二孔洞中，
所述第三锁定槽的外端通向所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第一突出部的与所述向骨表面相对的外表面，所述第三锁定槽的内端设有第三环形凹槽，所述第三环形凹槽形成于所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第一突出部中，
所述第三可移除钻轴衬的所述第三锁定凸缘包括从所述第一可移除钻轴衬的所述柱体向外延伸的第三突出部，所述第三钻轴衬的所述第三突出部被锁位在所述第三环形凹槽中，以将所述第三可移除钻轴衬的所述柱体锁定到所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第三孔洞中，
所述第四锁定槽的外端通向所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第二突出部的与所述向骨表面相对的外表面，所述第四锁定槽的内端设有第四环形凹槽，所述第四环形凹槽形成于所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第二突出部中，以及
所述第四可移除钻轴衬的所述第四锁定凸缘包括从所述第四可移除钻轴衬的所述柱体向外延伸的第四突出部，所述第四可移除钻轴衬的所述第四突出部被锁位在所述第四环形凹槽中，以将所述第四可移除钻轴衬的所述柱体锁定到所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第四孔洞中。
11.根据权利要求8所述的定制的患者专用整形外科手术器械，其中：
所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述主体、所述第一突出部以及所述第二突出部从聚合物材料形成，以及
所述第一、第二、第三和第四可移除钻轴衬均由金属材料形成。
12.根据权利要求11所述的定制的患者专用整形外科手术器械，其中所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述主体、所述第一突出部，以及所述第二突出部构成整体结构。
13.根据权利要求8所述的定制的患者专用整形外科手术器械，其中：
所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述主体、所述第一突出部以及所述第二突出部构成整体性的一次性聚合结构，以及
所述第一、第二、第三和第四可移除钻轴衬均可重复使用，且均由金属材料形成。
14.根据权利要求8所述的定制的患者专用整形外科手术器械，其中所述定制的患者专用股骨销轴导向器的所述第一突出部和所述第二突出部在两者之间构成开口。
15.根据权利要求8所述的定制的患者专用整形外科手术器械，其中：
所述第一可移除钻轴衬和所述第二可移除钻轴衬定位成允许外科医生将第一对导向销轴安装在所述患者胫骨的前侧上，以及
所述第三可移除钻轴衬和所述第四可移除钻轴衬定位成允许外科医生将第二对导向销轴安装在所述患者胫骨的远侧上。
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