CN103919595A - 利用荧光检查法的用于手术中植入件型板的装置 - Google Patents

Abstract

一种外科手术装置，其包括：第一组件，该第一组件具有提供在骨中的髓内植入件或髓内管的第一部分的轮廓的第一射线不透部分；以及第二组件，该第二组件具有提供髓内植入件或髓内管的第二部分的轮廓的第二射线不透部分。此外科手术装置还可以包括第三不透部分，其提供了对准特征以便提供用于外科手术装置的荧光检查法的平面检查。

Description

利用荧光检查法的用于手术中植入件型板的装置

相关申请的交叉引用

本申请是2012年12月12日提交的美国专利申请第61/736,323的非临时申请，其通过引用的方式整体包含于此。

技术领域

公开的系统和方法通常涉及外科手术引导件与装置。更具体地说，公开的系统和方法涉及用于骨外科手术的外科手术引导件与装置。

背景技术

全关节替换假体通常包括特别地设计的夹具或固定件，以使外科医生能够在准备接受假体的关节中和关节周围进行准确与精确的骨切除。具有任何全关节假体的最终目标都是接近被替换的假体的自然健康结构的功能与结构。如果假体未适当地附接到关节，或者未适当地对准，便可能导致患者不舒适、步态问题或者假体的变差。

许多外科手术程序采用在在手术中使用荧光检查法来检查准备接收关节替换假体的髓内腔体的对准；然而，在手术中使用荧光检查法可能具有缺陷。一个所述缺点是利用荧光检查法来检查在外科手术过程中形成的髓内腔的对准，由于耗费时间去获取与评估荧光检查法图像，因此可能增加了外科手术过程的整体长度。长的外科手术时间可能导致患者的止血带使用时间增加并且可能因此增加恢复时间。

荧光检查法的另一个缺点是使手术室中的患者和其他人暴露于电离辐射。例如，美国食品与药品管理局（“FDA”）已经发行了关于在外科手术过程中使用荧光检查法的几篇文章与公共健康咨询。因此，即使采取措施保护患者与其它人免受电离辐射，但是实际上不能消除与电离辐射相关的所有危险。

因此，理想的是克服现有技术的限制并且在有或没有预先可操作计划或估计的协助下提供有效的荧光检查法来检查植入件或假体和/或髓内腔。

发明内容

本主题的一个实施方式提供了一种外科手术装置，包括：第一组件，其具有提供在骨中的髓内植入件或髓内管（intramedullary canal）的第一部分的轮廓的第一射线不透部分；以及第二组件，其具有提供髓内植入件或髓内管的第二部分的轮廓的第二射线不透部分。髓内植入件的这些部分可以表示预期植入件的杆。

本主题的另一个实施方式提供了一种外科手术装置，包括：第一模块，其具有提供用于在骨中的髓内植入件或髓内管的轮廓的第一射线不透部分；以及第二模块，其具有提供用于在骨中的髓内植入件或髓内管的轮廓的第二射线不透部分。所述第一模块与第二模块可以为在两个不同平面中的植入件提供对准检查。此外，第一模块与第二模块中的任一个或两个可以包括：第一组件，其具有提供在骨中的髓内植入件或髓内管的第一部分的轮廓的第三射线不透部分；以及第二组件，其具有第四射线不透部分与第五射线不透部分，第四射线不透部分提供了用于所述外科手术装置的对准特征，并且第五射线不透部分提供了髓内植入件或髓内管的第二部分的轮廓，由此第三射线不透部分、第四射线不透部分和第五射线不透部分是相应第一射线不透部分与第二射线不透部分的子集。

本主题的其它实施方式提供了一种外科手术装置，包括：第一组件，其具有提供在骨中的髓内植入件或髓内管的第一部分的轮廓的第一射线不透部分；以及第二组件，其具有提供用于所述外科手术装置的对准特征的第二射线不透部分。

通过精读权利要求、附图以及下面对实施方式的详细描述，这些实施方式及其多个其它目的与优点对于本发明所属的本领域中的技术人员而言将会是显而易见。

附图说明

图1是人类足部与踝部的骨的图示。

图2是根据本主题的一个实施方式的外科手术装置的立体图。

图3是根据本主题的另一个实施方式的外科手术装置的前视平面图。

图4是根据本主题的一个实施方式的位于未对准位置的外科手术装置的荧光检查法视图。

具体实施方式

参照附图，其中相同的元件被给予相同的附图标记以方便理解本主题，描述了利用荧光检查法的用于手术中植入件型板的装置的多个实施方式。

应该指出的是，附图无需按比例绘制，并且出于清楚与简洁的目的一些特征可能以夸大比例或者略微示意形式示出。在说明书中，相关术语，诸如“水平”、“竖直”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”、及其衍生词（例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等）应该理解为表示如之后描述的或者如在讨论中的附图中示出的方向。这些相关术语是为了方便描述并且通常不旨在要求特定的方向。包括“向内”对“向外”，“纵向”对“横向”等的术语被相对于彼此或相对于延伸轴，或者旋转轴或旋转中心适当地解释。除非明确地另外描述，否则关于附接、接合等的术语，诸如“连接”与“相互连接“，表示一种关系，其中多个结构通过介入结构以及可移动或刚性附接件或关系，直接地或者间接地附接到彼此。当仅示出单个机器时，术语“机器”还应该认为包括单独地或共同地执行一组（或多组）指令以执行这里讨论的方法学中的任意一个或多个的机器的任何集合。术语“可操作地连接”是允许相关结构凭借此种关系如期操作的这种附接、接合或连接。在权利要求中，部件加功能条款，如果使用的话，旨在覆盖描述的、建议的、或者通过文字描述或附图明显赋予的结构，以便执行列举的功能，不仅包括结构性等效物而且也包括等效的结构。

公开的系统和方法可以有利地使用基于患者解剖体而定制生产的外科手术仪器、引导件和/或固定件，以在外科手术治疗过程中减少荧光检查法的使用。这些定制的仪器、引导件和/或固定件可以在外科手术前利用计算机断层（“CT”）扫描器、磁共振成像机（“MRI”）等医学成像技术通过使患者的解剖体成像形成，并且利用这些图像以形成患者特定的仪器、引导件和/或固定件。这通常称为预先可操作估计或计划并且可以结合手术中工具一起使用以准确地实施此计划。基于预先可操作CT或MRI成像，示例性预先可操作估计或计划可以允许外科医生指定患者的解剖部件和/或随后所讨论的关节或骨内的植入部件的尺寸、位置和定向。当然，在有或者没有荧光检查法的协助下，由外科医生通过直接可视化可以在手术中确定最终部件的尺寸和位置。

尽管下面相对于足部10与踝部12描述了定制的患者特定仪器，但是本领域中的技术人员应该理解的是这里描述的系统与方法可以结合包括但不限于膝盖、臀部、臂、肩部等的其它关节与相应的骨使用。因此，这里附随的权利要求不应限于踝部以及与其相关的骨。如图1中所示，通常的人类足部10包括形成在距骨（其布置在跟骨20上）14与胫骨16和排骨18之间的踝关节12。

CT或MRI扫描的图像或一系列图像可以获取患者的踝部12（或者其它关节与相应的骨），并且然后将图像从例如DICOM图像格式转换成包括跟骨、距骨、胫骨、舟骨以及排骨的踝部的实体计算机模型，以利用通常体现在计算机软件中的专门的建模方法来确定植入件对准、类型、以及尺寸。从CT或MRI扫描图像的数据取得的计算机生成的实体模型通常会包括关于围绕被成像的结构的表面轮廓（例如被成像的骨的表面形貌或者绷带的轮廓）的精确与准确的信息。应该理解的是，通过表面形貌，意味着位置、形状、尺寸以及诸如凹入与突起的表面特征的分布等。Swaelens等人公开的美国专利第5,768,134中公开的方法，其通过引用的方式整体包含于此，已经发现了产生从CT或MRI扫描图像的数据到实体计算机模型的足够的转换。在一些实施方式中，如本领域的技术人员将会理解的，利用CT或MRI机或其它数字图像捕获与处理单元由患者的足部10，即，跟骨20、距骨14、胫骨16以及排骨18构成图像以及产生模型。

图2是根据本主题的一个实施方式的外科手术装置的立体图。参照图2，根据本主题的一个实施方式外科手术装置30可以结合患者特定对准引导件使用，以起到手术中植入件型板的作用。在所述型板仪器附接到患者特定对准引导件并且患者特定对准引导件附接到患者的解剖体的情况下，示例性装置可以用于在其符合定位患者特定对准以前估计预期或形成的植入件或假体尺寸、布置和定向。在荧光检查法检查跨越患者的CT或MRI扫描获得的解剖体的特征的情况下，根据本主题的实施方式的示例性装置可以结合表示患者特定引导件的计划位置的手术前估计的计划一起使用，以便并列比较手术中的成像。如示出的，外科手术装置30可以包括具有射线可透部分37和射线不透部分36、38的第一组件35。这些射线不透部分可以包括金属或其它射线不透材料。这些射线不透部分36、38还可以提供组件35的对准指示36和/或可以提供预期的或由此形成的用于骨（未示出）的髓内植入件或髓内管的第一部分的轮廓38。示例性骨可以是，但不限于，胫骨、股骨、肱骨、桡骨、尺骨、椎骨和腓骨。

此外，该提供的对准指示36可以表示植入件的一部分关于骨的纵轴的位置或对准、植入件的一部分关于骨的横轴的位置、植入件的一部分关于骨的切除平面的位置、用于骨的钻取位置、用于骨的钻取定向和/或植入件的一部分关于植入件杆的轴的位置。

外科手术装置30还可以包括第二组件40，其具有提供了预期或形成的髓内植入件或髓内管的第二部分的轮廓42的第二射线不透部分30。在一个实施方式中，髓内植入件的第一部分和/或第二部分可以是植入件的杆或者可以是接收植入件的髓内管的外形。第二组件40还可以包括提供用于外科手术装置30的对准特征的第三射线不透部分43、44。由此，本主题的实施方式可以允许在多个平面中的髓内检查（例如，荧光检查法），以确保植入件、髓内管、钻位置等的适当定位。例如，一个示例性对准特征可以是销或棒43以及环或圆柱体44，由此当平面对准时环44基本上与销43外切，例如，装置30的前-后（A-P）对准。当然，此对准特征仅是示例性的，并且这里随附的权利要求不应如此限定为利用克氏线、框标的无数对准特征，并且本主题的实施方式可以使用其它射线不透特征。本主题的另一个实施方式可以包括：第一组件35，该第一组件具有提供在骨中的髓内植入件的第一部分的轮廓的第一射线不透部分38；以及第二组件40，该第二组件仅具有为外科手术装置30提供平面对准特征的射线不透部分43、44。

在另一个实施方式中，第二组件40可以包括可适于将髓外对准棒（未示出）附接到装置30的孔46或者其它附接机构。外科手术装置30可以包括适于将额外的第一组件和/或第二组件附接到其上的一个或多个横向部分45（例如，参见图3）。因此，这些额外的第一组件与第二组件可以在不同平面和/或正交平面（例如冠状平面、矢状平面）中提供髓内植入件或髓内管的轮廓。销、棒47或者其它附接机构可以设置在用以将切除引导件、钻取引导件和/或钻取定向引导件附接到其上的外科手术仪器30上或外科手术仪器30中。

图3是根据本主题的另一个实施方式的外科手术装置的前视平面图。参照图3，根据本主题的另一个实施方式的外科手术装置50示出为附接到胫骨16并且可以包括第一模块55，其具有为胫骨16（或者其它骨）和/或对准特征提供用于预期的或形成的髓内植入件或髓内管的轮廓的射线不透部分57。外科手术装置50还可以包括第二模块60，其具有在骨和/或对准特征中为预期或形成的髓内植入件或髓内管提供轮廓的射线不透部分62。如图3中所示，第一模块55与第二模块60可以为在两个不同平面（例如，正交、矢状、冠状等）中的髓内植入件或髓内管提供对准检查。参照图2，在图3中示出的第一模块55与第二模块60中的任一个或两个可以包括具有射线可透部分与射线不透部分的第一组件35，由此射线不透部分可以提供平面、线性或者其它对准指示和/或可以提供胫骨16中的髓内植入件或髓内管的第一部分的轮廓。当然，尽管图3中示出了胫骨16，此处所附权利要求不应被如此限定为，假想本主题的实施方式可以为在股骨、肱骨、桡骨、尺骨、腰椎、腓骨等中的预期或形成的髓内植入件或髓内管提供轮廓和/或对准特征。此外，第一模块55和第二模块60中的任一个或两个也可以包括具有射线不透部分的第二组件40，所述射线不透部分可以提供髓内植入件或髓内管的第二部分的轮廓和/或可以提供用于外科手术装置50的对准特征。尽管示例性对准特征可以是销与环，由此在仪器50的平面对准的情况下，环基本上与销外切，这里所附的权利要求不应被如此限定。如在图3中的第二模块60中示出的，包括销与环的示例性对准特征可以横向地或者纵向地偏离彼此以提供足够的平面荧光检查法对准观察或指示。再次，此对准特征仅是示例性的，并且这里随附的权利要求不应如此限定为利用克氏线、框标的无数对准特征，并且本主题的实施方式可以使用其它射线不透特征。此外，模块55、60中的任一个或两个还可以包括切除引导件、钻取引导件、钻取定向引导件。尽管未示出，其它模块也可以经由横向部分包含在示例性装置50上，以在其它平面中提供额外的对准和/或轮廓特征。

图4是根据本主题的一个实施方式的位于未对准位置的外科手术装置的荧光检查法视图。参照图4，示出的示例性外科手术装置70，通过第一组件80的射线不透部分82与第二组件90的射线不透部分92的未对准来图解说明在手术中荧光检查法检查期间的髓内腔72的未对准。此外，由于环或圆柱体44基本上不与相应的销43外切，因此示出的外科手术装置70处于未对准平面视图中。

在图2-图4中示出的以及上述的本主题的实施方式可以用于经由瞄准镜（gun-sight）（例如，外切销、框标、克氏线等）或对准指示来协助获得在期望方向上的真实观察，并且还可以提供一个或多个植入件或髓内特征的外形、轮廓、或覆盖图。此实施方式可以允许附接其它装置，其可能有助于外科手术引导件与装置的物理对准、尺寸、针布置等（例如髓外棒、滴落棒、切除引导件、钻取引导件等）。这些示例性实施方式可以用于通过包括利用凿子、螺钉、钻、铰刀和其它传统移除工具将骨材料从胫骨、腓骨和/或距骨移除的传统的方式来确保植入件（诸如胫骨植入件）适当地插入、对准、并且植入到相应的胫骨中。然后胫骨、腓骨和/或距骨可被定尺寸、再成形和/或切除为接收适当的距骨、胫骨和/或腓骨固定件或植入件。这些固定件可以通过螺钉、钉子、骨接合剂等机械地固定到相应的骨，并且可以具有针对患者解剖体的表面匹配形状。一个示例性植入件可以是，但是不限于，赖特医疗技术有限公司（Wright MedicalTechnologies,Inc.）的全踝部系统。胫骨植入件可以包括在将胫骨的远侧部分适当地形成并且切除以后形成为与患者远侧胫骨符合的横向延伸的托盘或者基部。胫骨植入件或假体还可以包括分段的或者另外地大体上垂直于由胫骨基部形成的平面延伸的杆或柱塞。杆可以布置在延伸到患者的髓内管中的外科手术形成的开口中。还可以将塑料、聚合体插入件附接到胫骨基部，该胫骨基部提供了随着相应关节的移动而关节式连接的胫骨关节式连接表面。在共同待决的2011年12月19日提交的美国申请第13/330,091以及2010年2月24日提交的美国申请第12/711,307中描述了用于踝部替换的非限定的示例性系统与方法，其中每个申请都通过引用的方式整体包含于此。

尽管参照已经涉及患者的距骨、胫骨、腓骨与踝关节，但是本领域中的技术人员将会理解的是，本主题的实施方式可以实施用于其它关节与相应的骨，所述其它相应的骨包括但不限于膝部、臀部、肩部或者其它关节。因此，公开的装置和方法可以有利地使用基于患者解剖体定制生产的外科手术仪器、引导件和/或固定件，以在用于多个关节与相应的骨的外科手术过程中减少荧光检查法的使用。

本主题的实施方式的一个方面是提供结合患者特定对准引导件使用的模块化仪器以用作手术中植入件型板。在将这种型板仪器附接到患者特定对准引导件并且将患者特定对准引导件附接到患者的解剖体的情况下，示例性装置可以用于在其符合患者特定对准的位置以前估计预期或形成的植入件尺寸、布置和定向。

本主题的实施方式的另一个方面可以有助于经由多个对准特征在植入的期望方向上获得真实图像，并且还可以在一个或多个平面中提供一个或多个植入件或髓内腔的外形、轮廓、或覆盖图。一些实施方式的其它方面可以允许附接其它装置，其可能有助于外科手术引导件与装置的物理对准、尺寸、针布置等（例如髓外棒、滴落棒、切除引导件、钻取引导件等）。本主题的实施方式的这些方面可以结合预先可操作估计或计划使用，以患者的假体提供适当的植入与对准。

应该强调的是，上述实施方式，尤其是任何“优选”实施方式，仅仅是可能的实施的实例并且仅出于清楚地理解本公开的原理的目的而进行阐述。在基本上不偏离本公开的精神与原理的情况下可以对本公开的上述实施方式作出多种变型与修改。在此，全部此修改与变型都旨在包括在本公开的范围内并且本公开通过下面的权利要求来保护。

尽管本说明书包括多个特性，但是这些不应理解为是对要求的主题的范围的限定，而是作为针对特定实施方式的特征的描述。在本说明书中在各个实施方式的上下文中描述的一些特征还可以结合在单个实施方式中实施。相反地，在单个实施方式的上下文中描述的多个特征还可以单独地在多个实施方式中或者以任何适当的子组合实施。此外，尽管特征可以如上所述在一些组合中起作用并且即使初始地如此要求，但是根据要求的组合的一个或多个特征在某些情形中可以从组合中删去，并且要求的组合可以涉及子组合或者子组合的变型。

如通过图1-图4中示出的多个构造与实施方式所示，描述了利用荧光检查法的用于手术中植入件型板的装置。

尽管描述了本主题的优选实施方式，但应该理解的是，描述的实施方式仅仅是说明性的，并且当权利要求符合对其进行精读时使本领域中的技术人员自然想到的等效物、多种变型与修改的全部范围时，本发明的范围仅通过所附权利要求限定。

Claims (26)

1.一种外科手术装置，其包括：

（a）第一组件，其具有提供在骨中的髓内植入件或髓内管的第一部分的轮廓的第一射线不透部分；以及

（b）第二组件，其具有提供所述髓内植入件或髓内管的第二部分的轮廓的第二射线不透部分。

2.根据权利要求1所述的外科手术装置，其中，所述髓内植入件或髓内管的所述第一部分或第二部分相应地是所述植入件的杆或者接收植入件的所述管的一部分。

3.根据权利要求1所述的外科手术装置，还包括提供用于所述外科手术装置的对准特征的第三射线不透部分。

4.根据权利要求3所述的外科手术装置，其中，所述对准特征包括销和与所述销外切的环，在对准时用以提供用于所述外科手术装置的适当平面观察的荧光检查法指示。

5.根据权利要求1所述的外科手术装置，其中，所述第二组件还包括用于附接髓外对准棒的孔。

6.根据权利要求1所述的外科手术装置，还包括横向部分，其适于将额外的第一组件与额外的第二组件附接到所述装置，所述额外的第一组件与额外的第二组件在不同的平面中提供了所述植入件或管的轮廓。

7.根据权利要求1所述的外科手术装置，还包括切除引导件。

8.根据权利要求1所述的外科手术装置，还包括钻取引导件。

9.根据权利要求1所述的外科手术装置，其中，所述骨选自胫骨、股骨、肱骨、桡骨、尺骨、椎骨、腓骨。

10.一种外科手术装置，其包括：

（a）第一模块，其具有提供在骨中的髓内植入件或髓内管的轮廓的第一射线不透部分；以及

（b）第二模块，其具有提供在所述骨中的所述髓内植入件或髓内管的轮廓的第二射线不透部分，

其中所述第一模块与所述第二模块在两个不同平面中提供用于所述植入件或管的对准检查。

11.根据权利要求10所述的外科手术装置，其中，所述两个平面中的第一平面是冠状平面，并且所述两个平面中的第二平面是矢状平面。

12.根据权利要求10所述的外科手术装置，其中，所述第一模块与第二模块每个都包括：

（i）第一组件，其具有提供在骨中的髓内植入件或髓内管的第一部分的轮廓的第三射线不透部分；以及

（ii）第二组件，其具有第四射线不透部分与第五射线不透部分，所述第四射线不透部分提供了用于所述外科手术装置的对准特征，并且所述第五射线不透部分提供了所述髓内植入件或髓内管的第二部分的轮廓，

其中，所述第三射线不透部分、第四射线不透部分和第五射线不透部分是所述相应第一射线不透部分与第二射线不透部分的子集。

13.根据权利要求12所述的外科手术装置，其中，所述对准特征包括销与所述销外切的环，在对准时提供所述装置的适当平面观察的荧光检查法指示。

14.根据权利要求10所述的外科手术装置，其中，所述第一模块或所述第二模块还包括用于附接髓外对准棒的孔。

15.根据权利要求10所述的外科手术装置，还包括切除引导件。

16.根据权利要求10所述的外科手术装置，还包括钻取引导件。

17.根据权利要求10所述的外科手术装置，其中，所述骨选自胫骨、股骨、肱骨、桡骨、尺骨、椎骨、腓骨。

18.一种外科手术装置，其包括：

（a）第一组件，其具有提供在骨中的髓内植入件或髓内管的第一部分的轮廓的第一射线不透部分；以及

（b）第二组件，其具有提供用于所述外科手术装置的对准特征的第二射线不透部分。

19.根据权利要求18所述的外科手术装置，其中，所述髓内植入件或髓内管的所述第一部分相应地是所述植入件的杆或者接收植入件的所述管的一部分。

20.根据权利要求18所述的外科手术装置，还包括提供所述髓内植入件或髓内管的第二部分的轮廓的第三射线不透部分。

21.根据权利要求18所述的外科手术装置，其中，所述对准特征包括销和与所述销外切的环，在对准时用以提供用于所述外科手术装置的适当平面观察的荧光检查法指示。

22.根据权利要求18所述的外科手术装置，其中，所述第二组件还包括用于附接髓外对准棒的孔。

23.根据权利要求18所述的外科手术装置，还包括横向部分，其适于将额外的第一组件与额外的第二组件附接到所述装置，所述额外的第一组件与额外的第二组件在不同的平面中提供对准特征。

24.根据权利要求18所述的外科手术装置，还包括切除引导件。

25.根据权利要求18所述的外科手术装置，还包括钻取引导件。

26.根据权利要求18所述的外科手术装置，其中所述骨选自胫骨、股骨、肱骨、桡骨、尺骨、椎骨、腓骨。