CN103892873B - 关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道定位器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道定位器，根据术前测量的股骨生理标记点与需要建立的股骨隧道的距离和角度实现股骨隧道的定位；该股骨隧道定位器包括前端部设有指引挂钩的主杆，主杆上安装有可沿主杆长度方向滑动的滑杆，滑杆的前端部活动式安装有一对下摆臂；下摆臂与一对活动式安装在主杆上的上摆臂尺活动式连接，构成四边形结构；移动滑杆调整四边形结构的形状使上摆臂尺之间达到所述的角度，在上摆臂尺上读出所述的距离。本发明形状尺寸适合关节镜手术切口及关节腔空间的需要，解决了其他工具无法进入手术切口及关节腔狭小空间，而且可以一次性的进行根据角度和距离的定位，避免了器具多次进入手术切口带来的软组织损伤。

Description

关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道定位器

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种用于关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道定位器。

背景技术

前交叉韧带损伤在膝关节运动损伤中比较常见，损伤后多产生关节不稳，韧带松弛，继发软骨损伤退变及创伤性关节炎等膝关节疾病。因此重建损伤的前交叉韧带，以恢复膝关节的稳定与功能，越来越受到临床医生的重视。随着医学技术的发展，关节镜下重建前交叉韧带已成为治疗ACL(即前交叉韧带)损伤的重要方法。但是前交叉韧带重建失败翻修的病例也屡见不鲜，其原因主要为ACL重建中骨隧道的定位不正确。这就要求临床医生更加重视患者前交叉韧带位置的个体化差异，更准确的定位骨隧道位置，从而最大可能实现解剖重建前交叉韧带。传统的定位方法主要凭借临床医生在关节镜下的经验进行隧道的定位，还有一些医生利用经胫骨隧道定位股骨隧道以及利用一些工具定位等。但其忽略了患者前交叉韧带位置的个体化差异，因此无法精确的定位隧道位置导致手术的失败。随着双源CT技术的出现，我们可以更清晰的在CT片上观察到前交叉韧带止点的印记，而且我们可以在利用股骨上一生理标记点，测量出此点到印记的距离和角度，从而在术前可以精确定位前交叉韧带股骨隧道位置，但是在关节镜手术中创建股骨隧道时，我们并没有一个工具或替代技术可以根据这个术前测量的数据完成隧道的建立，所以需要一个可以在关节镜微创手术及膝关节狭小空间中使用的定位装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道定位器，根据术前测量数据在关节镜下精确定位股骨隧道位置，避免因定位不准确而导致手术的失败。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道定位器，该股骨隧道定位器包括前端部设有指引挂钩的主杆，主杆上安装有可沿主杆长度方向滑动的滑杆，滑杆的前端部活动式安装有一对下摆臂；下摆臂与一对活动式安装在主杆上的上摆臂尺活动式连接，构成四边形结构；将指引挂钩勾住股骨生理标记点，股骨生理标记点为股骨远端与股骨滑车相交点，该相交点位于膝关节股骨髁间窝顶线上；移动滑杆调整四边形结构的形状使上摆臂尺之间达到需要建立的股骨隧道位置、股骨生理标记点的连线和膝关节股骨髁间窝顶线间的角度，在上摆臂尺上读出股骨生理标记点与需要建立的股骨隧道位置之间的距离。

进一步地，在主杆的前端设置有一对连线与主杆长度方向垂直的上铰接轴，两个上摆臂尺的端部分别安装在两个上铰接轴上；在滑杆的前端设置有一对连线与滑杆长度方向垂直的下铰接轴，两个下摆臂尺的端部分别安装在两个下铰接轴上；上摆臂尺与下摆臂之间通过关节轴连接；两个上摆臂尺的内侧面可相互接触、两个下摆臂的内侧面可相互接触。

进一步地，所述的两个上摆臂尺的规格相同，两个下摆臂的规格相同，且上摆臂尺的长度大于下摆臂的长度，上摆臂尺的厚度与滑杆的厚度相同。

进一步地，所述的主杆上沿长度方向开设有两个燕尾槽，燕尾槽中分别装配有可沿燕尾槽滑动的滑块，滑块与滑杆之间通过穿过燕尾槽的固定螺丝连接。

进一步地，在滑杆的侧面刻有读数基线，主杆的侧面刻有与读数基线配合的用以标示两个上摆臂尺之间角度的度数标尺。

进一步地，所述的两个上摆臂尺之间的角度范围为5°～90°。

进一步地，所述的指引挂钩的前端为圆头三角形，指引挂钩的成型角度范围为90°～135°。

进一步地，所述的主杆的长度为220～300mm，滑杆的长度为100～150mm。

进一步地，所述的指引挂钩和滑杆位于主杆的异侧。

进一步地，所述的滑杆的后端部设置有指推孔。

进一步地，所述的滑杆的宽度不大于主杆的宽度，单个上摆臂尺、单个下摆臂的宽度不大于1/2主杆的宽度。

本发明与现有技术相比具有以下技术特点：

本发明形状尺寸适合关节镜手术切口及关节腔空间的需要，解决了其他工具无法进入手术切口及关节腔狭小空间，而且可以一次性的进行根据角度和距离的定位，避免了器具多次进入手术切口带来的软组织损伤，满足了我们根据角度和距离定位的实际需要。本发明采用不锈钢材质，可以满足手术器械消毒使用；本发明的挂钩的角度符合人体生理结构可以准确勾住股骨生理标记点，使定位更加准确；本发明的所能张开的最大角度与距离基本包含我们的测量数据的范围，可以满足大部分患者手术的需要；本发明可以准确定位股骨隧道位置，避免了临床医生凭借主观估计距离和角度，使定位不精确，造成不满意的手术效果。本发明将以前手术过程中，量化了以前以经验、感觉选取标示点的方法，对于同类型手术的综合性研究，有较大的学术意义。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明前端腹面放大图；

图3是本发明前端背面放大图；

图4是滑杆后端部位放大图；

图5是本发明背面结构图；

图6是CT中股骨位置模拟切割线位置图；

图7是股骨外髁的内侧壁骨性三维立体模型；

图8是适合单束ACL重建示意图；

图9是适合双束ACL重建示意图；

图10是O点位置图；

图中标号代表：1—主杆，2—滑杆，3—下摆臂，4—上摆臂尺，5—指引挂钩，6—固定螺丝，7—关节轴，8—滑块，9—燕尾槽，10—读数基线，11—度数标尺，12—指推孔，13—上铰接轴，14—下铰接轴；

具体实施方式

本发明在使用时需要在术前进行必要数据的采集。在术前对关节部位进行CT扫描时，可在CT片上观察到前交叉韧带止点的印记。通过一个股骨上生理标记点与该印记的相对位置关系，利用本定位器可精确定位该印记点。

在本定位器使用时，所需要用到的股骨生理标记点，是指股骨远端与股骨滑车相交点，如图8、图9和图10中的0点，该点位于膝关节股骨髁间窝顶线（Blumensaat线，简称BL线）上，即股骨远端后侧皮质的延长线与Blumensaat线相交点。如图8、图9中的BL线。在术前通过双源CT扫描技术获取的CT片上，测量出该生理标记点与需要建立的股骨隧道（前交叉韧带止点的印记）之间的距离，以及股骨隧道、股骨生理标记点的连线和Blumensaat线间的角度，在手术中通过本定位器以生理标记点和Blumensaat线作为参考基准，即可精确给出距离和角度，从而确定出股骨隧道建立位置。

本股骨隧道定位器包括前端部设有指引挂钩5的主杆1，指引挂钩5和主杆1为一体式结构，指引挂钩5的弯折处为平滑的圆角，指引挂钩5的前端为圆头三角形，便于指引到生理标记点，同时圆头、圆角结构不会对关节组织造成损伤。指引挂钩5的成型角度为90°～135°，优选125°，这是发明人参阅了大量手术资料给出的最理想的度数，可使其从容进入测量区域，且不会造成机构对度数的影响。

主杆1上安装有可沿主杆1长度方向滑动的滑杆2，滑杆2和指引挂钩5位于主杆1的两侧。滑杆2的后端部设置有指推孔12，便于推动滑杆2。滑杆2的前端部活动式安装有一对下摆臂3；下摆臂3与一对活动式安装在主杆1上的上摆臂尺4活动式连接，构成四边形结构。本实施例中，四边形结构是这样实现的：

本实施例中主杆1除指引挂钩5部分采用矩形条状结构；在主杆1的前端设置有一对连线与主杆1长度方向垂直的上铰接轴13，上铰接轴13垂直于主杆1的表面；两个上摆臂尺4的前端部分别安装在两个上铰接轴13上；在滑杆2的前端设置有一对连线与滑杆2长度方向垂直的下铰接轴14，两个下摆臂3尺的后端部分别安装在两个下铰接轴14上；如图3所示，位于左边的上摆臂尺4的后端部和位于左边的下摆臂3的前端部通过关节轴7连接，而右边的下摆臂3尺的后端部和右边的下摆臂3的前端部通过关节轴7连接，这样就构成了一个内角可以调整的四边形结构，其中两个上摆臂尺4的规格相同，两个下摆臂3的规格相同；上摆臂尺4厚度与滑杆2厚度相同，使上摆臂尺4与滑杆2处于同一平面内。而下摆臂3与上摆臂尺4不在同一平面内，这样能保证上铰接轴13、下铰接轴14和关节轴7的工作效能，使四边形结构在改变内角的过程中，更加平滑，同时也使两个上摆臂尺4之间能形成的角度范围更大。

两个上摆臂尺4的内侧面可相互接触、两个下摆臂3的内侧面可相互接触；内侧面是指构成的四边形结构内部的上摆臂尺4和下摆臂3的侧面；当滑杆2向主杆1的尾端滑动至不能再继续运动时，四边形结构的面积最小，在此时，两个上摆臂尺4的内侧面、两个下摆臂3的内侧面接触。另外，上摆臂尺4和下摆臂3的宽度不大于1/2主杆1的宽度，滑杆2的宽度不大于主杆1的宽度。这样四边形结构收缩时，可使上摆臂尺4、下摆臂3完全处于主杆1的宽度范围之内，减小手术时进入关节部位的体积。

由于关节腔内空间极其狭小，活动空间极为有限，观察空间只能屈从于关节镜镜体方向观察，所以对进入体内的头端测量机构的尺寸有严格的限制。上摆臂尺4依据病人生理结构的需求，设计的优选量程长度为20cm，单个上摆臂尺4可测量长度为0～17mm，基本涵盖亚洲人需求尺寸，使其具有良好的通用性。上摆臂尺4对称设计，同时在两侧标注刻度，很好地解决了手术的方向性问题。而下摆臂3在运动过程中，只是起到推动上摆臂尺4作动的功能，因此为了减小结构体积，下摆臂3的长度小于上摆臂尺4。

主杆1上沿长度方向开设有两个燕尾槽9，燕尾槽9结构如图5所示，为穿透主杆1的梯形槽，其中槽宽沿靠近主杆1上设置上摆臂尺4的一侧逐渐减小；燕尾槽9中分别装配有可沿燕尾槽9滑动的滑块8，然后通过固定螺丝6将滑块8和燕尾槽9另一侧的滑杆2连接。燕尾槽9设置两个，确保了导向的精准和结构的稳定。滑块8和燕尾槽9同时作动，因此燕尾槽9的长度即为滑杆2可行进的行程。滑杆2运动时，四边形结构的内角发生改变，通过对燕尾槽9长度的限制，使两个上摆臂尺4之间的张合角度在5°～90°之间，优选为25°～80°，这样不但可以对大程度地保证上摆臂尺4在关节镜的使用过程中，顺利进入关节腔，同时保证两个上摆臂尺4之间顺利张合；也确保了防止开合过大，所导致对器械与组织卡死与创伤；同时也很好地与人体的生理结构相适应。

在上摆臂尺4使用前，对两个上摆臂尺4之间的成型角度进行标定：在滑杆2的侧面刻有读数基线10，主杆1的侧面刻有与读数基线10配合的用以标示两个上摆臂尺4之间角度的度数标尺11，则滑杆2推动过程中，只需要观察基线位于读数标尺的位置，即可得出两个上摆臂尺4之间的角度。将角度测量数据引出体外读取，将大大提高角度读取的准确性，同时极大地降低了加工难度。

主杆1的长度为优选为220～300mm，滑杆2的长度为100～150mm。这样长度不但可以保证在体外的读数精度，同时确保了使用过程中最大程度靠近测量点，对于这样精细的测量器械，提高了操作的稳定性。本装置的整体采用全圆滑设计，确保了手术过程的流畅，清洗消毒便捷，以及防止对病人及术者的意外伤害。采用医用不锈钢材料加工，充分保障了在消毒过程中，对测量尺本身的损坏。

利用本发明进行交叉韧带重建手术时股骨隧道定位的方法如下：

1.制作ACL止点自然印记股骨端模型

将刻录的双源CT扫描原始数据导入CT三维重建的工作站（GE,Volume Share2软件）。通过工作站中的三维重建功能首先建立整个膝关节的骨性三维立体模型，对膝关节模型进行切割，去除胫骨，并由髁间窝顶点垂直去除股骨内髁（图6），保留完整的股骨外髁三维立体骨性模型，调整角度，完全暴露股骨外髁的内侧壁。由于股骨外髁的内侧壁ACL附着点与周围不同，有明显的边界，通过调整灰度值，从而使ACL股骨止点的自然印记更加清晰，最后保留这张图片（图7）。所有原始数据严格按照此方法建立模型并保留图片以便进行测量。

2.ACL股骨止点圈画与距离、角度的测量：

将保留的照片导入图片编辑软件，在图像上根据ACL股骨止点的自然印记与周围骨组织灰度值的不同对ACL股骨止点轮廓进行圈画（如图8、图9中虚点圈画区域），根据印迹的大小和形状以及患者的年龄、性别、对运动的要求程度等综合考虑分为适合单束ACL重建（图8）和双束ACL重建（图9）两组，并标记中心点（图8中H点；图9中A点和P点），然后在图片上画出Blumensaat线。Blumensaat线的最末端即为O点（股骨远端与股骨滑车相交点，图8、图9、图10），通过O点与H点﹑A点做直线，通过A点与P点做直线，图8中，∠1即为HO与Blumensaat线的夹角；图9中∠3即为AP与Blumensaat线的夹角；∠2即为AO与Blumensaat线的夹角，分别测量出∠1，∠2，∠3的度数。

图8中，H指印迹范围的中心点；BL指Blumensaat线；

图9中，A指AM束印迹范围的中心点，P指PL束印迹范围的中心点，BL指Blumensaat线。

3.用本发明进行股骨隧道的定位

将滑杆2滑至远离头端位置，确保头部以最小状态进入到需要测量位置，使指引挂钩5勾住图8、图9所示O点位置。将滑杆2上推，上摆臂尺4张开，使一侧的上摆臂尺4与Blumensaat线平行。直接读取滑杆2读数基线10对应的主杆1上的度数标尺11，使之达到术前计划中的角度（∠1，∠2，∠3）；然后在镜下通过上摆臂尺4观测计划距离（图8中OH、图9中OA、OP），上摆臂尺4上达到该距离的点所对应的位置为隧道创建位置。此时改用其他工具，表示此点；取出本装置，用钻在标志点处建立交叉韧带重建隧道。

发明人抽样对69名志愿者进行了相关测量，基础信息如下：

男50名，女19名；年龄14～57岁，平均29岁。单束组37膝，平均O点至ACL股骨止点自然印记中心的距离为1.24cm(0.95～1.68cm)，如图8所示，∠1范围32.6°～58.2°平均值为43.4°；

如图9所示，双束组32膝，O点至AM束中心的距离平均为0.90cm(0.64～1.20cm），∠2平均为44.5°（31.8°～72.3°）；O点至PL束中心的距离平均为1.48cm(1.11～1.78cm），∠3平均为47.9°（39.1°～59.3°）。

参照以上数据，本发明的股骨隧道定位器均可进行有效的测量，具有良好的通用性。

Claims (10)

1.一种关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道定位器，其特征在于，该股骨隧道定位器包括前端部设有指引挂钩（5）的主杆（1），主杆（1）上安装有可沿主杆（1）长度方向滑动的滑杆（2），滑杆（2）的前端部活动式安装有一对下摆臂（3）；下摆臂（3）与一对活动式安装在主杆（1）上的上摆臂尺（4）活动式连接，构成四边形结构；将指引挂钩（5）勾住股骨生理标记点，股骨生理标记点为股骨远端与股骨滑车相交点，该相交点位于膝关节股骨髁间窝顶线上；移动滑杆（2）调整四边形结构的形状使上摆臂尺（4）之间达到需要建立的股骨隧道位置、股骨生理标记点的连线和膝关节股骨髁间窝顶线间的角度，在上摆臂尺（4）上读出股骨生理标记点与需要建立的股骨隧道位置之间的距离。

2.如权利要求1所述的关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道定位器，其特征在于，在主杆（1）的前端设置有一对连线与主杆（1）长度方向垂直的上铰接轴（13），两个上摆臂尺（4）的端部分别安装在两个上铰接轴（13）上；在滑杆（2）的前端设置有一对连线与滑杆（2）长度方向垂直的下铰接轴（14），两个下摆臂（3）尺的端部分别安装在两个下铰接轴（14）上，上摆臂尺（4）与下摆臂（3）之间通过关节轴（7）连接；两个上摆臂尺（4）的内侧面可相互接触，两个下摆臂（3）的内侧面可相互接触。

3.如权利要求1所述的关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道定位器，其特征在于，所述的两个上摆臂尺（4）的大小相同，两个下摆臂（3）的大小相同，且上摆臂尺（4）的长度大于下摆臂（3）的长度，上摆臂尺（4）的厚度与滑杆（2）的厚度相同。

4.如权利要求1所述的关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道定位器，其特征在于，所述的主杆（1）上沿长度方向开设有两个燕尾槽（9），燕尾槽（9）中分别装配有可沿燕尾槽（9）滑动的滑块（8），滑块（8）与滑杆（2）之间通过穿过燕尾槽（9）的固定螺丝（6）连接。

5.如权利要求1所述的关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道定位器，其特征在于，在滑杆（2）的侧面刻有读数基线（10），主杆（1）的侧面刻有与读数基线（10）配合的用以标示两个上摆臂尺（4）之间角度的度数标尺（11）。

6.如权利要求1所述的关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道定位器，其特征在于，所述的两个上摆臂尺（4）之间的角度范围为5°～90°。

7.如权利要求1所述的关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道定位器，其特征在于，所述的指引挂钩（5）的前端为圆头三角形，指引挂钩（5）的成型角度范围为90°～135°。

8.如权利要求1所述的关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道定位器，其特征在于，所述的主杆（1）的长度为220～300mm，滑杆（2）的长度为100～150mm。

9.如权利要求1所述的关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道定位器，其特征在于，所述的滑杆（2）的宽度不大于主杆（1）的宽度，单个上摆臂尺（4）、单个下摆臂（3）的宽度不大于1/2主杆（1）的宽度。

10.如权利要求1所述的关节镜下前交叉韧带重建的股骨隧道定位器，其特征在于，所述的滑杆（2）的后端部设置有指推孔（12）。