CN107530097A - 用于关节成形术的平衡装置和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开用于在关节外科手术期间使关节平衡的具有致动机构的关节平衡插入物。所述关节平衡插入物包括第一板片、第二板片和所述第一板片与所述第二板片之间的致动器。所述第二板片包括用于安放切割块的整合安放部分，所述切割块用来在所述关节外科手术期间引导所述关节的外科手术切口。所述整合安放部分的各种配置可实施于所述插入物中以为安放如用于胫骨切口、股骨切口和远侧股骨切口的切割块的各种类型的切割块做准备。

Description

用于关节成形术的平衡装置和使用方法

技术领域

本文所描述的各种实施方案总体上涉及用于在假体关节成形术期间平衡关节的装置和方法，并且涉及用于在关节成形术外科手术期间定位假体部件和平衡关节的致动定位和传感装置。

背景技术

关节成形术涉及通过取代关节中的一个或多个部分对关节进行修复，从而消除疼痛并且改善移动。例如，骨表面之间的软骨丢失或摩擦可通过插入人工关节来治疗，所述人工关节包括被设计来取代骨表面和软骨同时还考虑到类似于原始关节的移动范围的一个或多个假体。

膝关节成形术通常涉及切除(切掉)股骨(大腿骨)的下末端、胫骨(小腿骨)的上末端的病变和受损表面，以及膝盖骨(膝盖)的关节表面。这些表面随后由人工材料取代。股骨部件或假体通常由钴铬合金制成并且借助钉栓等固定装置附接至股骨，通常使用骨水泥来将股骨假体结合至下层骨。胫骨部件通常由在外科手术期间装配在一起的两个部分组成——金属托盘(钛或钴铬合金)和聚乙烯插入物。金属托盘借助螺杆、钉栓或杆固定至骨；而插入物锁定至金属托盘中并且与股骨部件关节连接。

膝关节成形术中的技术挑战在于：恢复膝相对于臀和踝的自然对准；重新获得膝的运动范围；和诱导人工植入膝以类似于正常膝的方式移动。这些目标通过以下措施来实现：在相对于其余骨部分的精确位置和定向处做出骨切口、选择假体部件的适当大小和形状、将假体放置在骨上并且相对于彼此的适当位置处，和选择适当厚度的插入物使得膝关节既不太松也不太紧。

尽管人工关节的设计和制造以及外科手术器械在不断改进，但是实际的关节成形术主要依赖于执行程序的外科医生的熟练度和专业技术。关节成形术要求外科医生不仅插入人工关节，而且使关节“平衡”以确保人工关节的移动尽可能类似于正常范围的运动。使关节平衡通常需要骨、韧带和其它组织的仔细测量和切割，以及用来确保由骨施加至关节的力均匀分布的负荷平衡，和用来确定人工关节是否能够在正常移动所需要的方向和距离上移动的运动范围测试。平衡过程通常只需要外科医生以物理方式固持关节并且“感觉”关节的移动和正施加至关节的力是否正确。因此，使关节平衡的过程在很大程度上是主观的，因为所述过程依赖于外科医生在理解人工关节的移动是否为“大致合适”方面的经验和知识。这些参数中任何参数的未对准可导致关节的运动范围受限、关节处的疼痛持续和归因于超负荷分布或摩擦的人工关节的过早损坏。

为帮助在关节成形术期间使人工关节平衡，已开发了帮助外科医生在关节的平衡期间测量一些参数的测量装置。最常见的平衡装置在本质上为机械的：外科医生手动地施力至装置，以撑开关节的骨并且目测骨之间的距离。一些测量装置并有可插入人工关节中的传感器，以便提供在尝试使关节平衡时有用的关于负荷分布的测量。尽管使用了这些测量装置，仍需要外科医生手动地施加未知的或不精确的力至关节以便确定关节是否平衡。如果所施加力的量与实际使用期间施加至关节的实际力不一致，那么关节可能会移动不当并且可能会过早磨损，从而导致移动受限、疼痛加剧和最终取代或进一步外科手术修复。

发明内容

本文所公开的是用于在如假体关节成形术的外科手术程序期间使关节平衡的装置和方法。在实施方案中，所述装置是具有一个或多个板片、一个或多个传感器和用于抵靠关节的一个或多个部分致动所述装置的至少一个致动机构的插入物。一个或多个板片设置在界定关节的如膝关节中的股骨和胫骨的骨结构之间。一个或多个传感器提供关于关节的移动的力、位置和角数据，所述力、位置和角数据与衍生自致动机构的移动的施加力一起提供关节的高度精确和动态调整。在一个实施方案中，至少一个致动机构是弹簧致动机构。在另一实施方案中，至少一个致动机构是气动致动机构。加压设备用来使气动致动机构加压。各种类型的致动配置，如弹簧配置和气动配置或两者的组合，并且传感器可实施于插入物中或上，以提供致动机构的控制和与关节的平衡有关的许多参数的测量。定制图形用户界面(GUI)被提供来用于对调整的实时控制和可视化反馈。传感器数据也可被收集并且与预期或优选数据集合比较以基于历史数据提供调整建议并且达到较好的结果。其它特征和优点应自结合附图进行的对优选实施方案的以下描述变得显而易见。

在其它实施方案中，所述装置是股骨平衡器，所述股骨平衡器用来使如股骨的前部、后部和远侧切口的一个或多个股骨切口平衡。股骨平衡器可用来定位用于对股骨做出最终平衡切口的销钉，或可包括一个或多个刀片引导特征以在股骨平衡器附接至股骨时直接做出切口。

在一些实施方案中，所述装置是用于在关节的修复期间使关节平衡的插入物。所述插入物包括第一板片、第二板片和所述第一板片与所述第二板片之间的致动器。所述第一板片被配置来与关节的骨结构界接。所述第二板片包括板片部分、过渡部分和安放部分。所述板片部分与所述第一板片间隔开，并且被配置来与关节的相对骨结构界接。所述过渡部分自所述板片部分延伸，所述板片部分突出超过所述第一板片的周边。所述安放部分在相对于在所述第一板片的方向上的所述过渡部分的横向方向上延伸。所述致动器被配置来将力分布至所述第一板片并分布至所述板片部分。在实施方案中，所述插入物包括用于确定所述第一板片与所述板片部分之间的空间关系的多个传感器。

在一些实施方案中，所述第一板片是被配置来在关节的修复期间接触胫骨的底部板片，并且所述第二板片是顶部板片，其中所述板片部分被配置来在所述关节的修复期间接触股骨并且所述安放部分向下延伸超过所述底部板片。在实施方案中，所述安放部分进一步包括主体、第一支脚、第二支脚、第一安放部分和第二安放部分。所述主体自所述过渡部分向下延伸。所述第一支脚自所述主体向下延伸。所述第二支脚自相邻于所述第二支脚的主体向下延伸，从而在所述第二支脚与所述主体之间形成外凹部。所述第一安放部分自所述第一支脚突出。所述第二安放部分自所述第二支脚突出。在一些实施方案中，所述第一支脚比所述第二支脚延伸得更远。

在其它实施方案中，所述第一板片是被配置来在关节的修复期间接触股骨的顶部板片，并且所述第二板片是底部板片，其中所述板片部分被配置来在所述关节的修复期间接触胫骨并且所述安放部分向上延伸超过所述顶部板片。在实施方案中，所述过渡部分包括自所述板片部分延伸的第一过渡支脚和自所述板片部分延伸的第二过渡支脚。所述安放包括第一支脚、第二支脚、第一安放部分和第二安放部分。所述第一支脚自所述第一过渡支脚向上延伸。所述第二支脚自第二过渡支脚向上延伸并且在所述底部安放部分的远侧末端处接合至所述第一支脚。所述第一安放部分自所述第一支脚突出。所述第二安放部分自所述第二支脚突出。

在一些实施方案中，所述致动器是气动致动器，所述气动致动器包括由可膨胀材料制成的波纹管，并且所述波纹管被配置来膨胀并且气动地将力分布至所述第一板片并分布至所述板片部分。

在实施方案中，所述第二板片包括安放引导件。所述安放引导件包括自所述安放部分突出的凸缘。

在一些实施方案中，所述装置是用于在关节的修复期间使所述关节平衡的关节平衡系统。所述关节平衡系统包括插入物的实施方案中的任何实施方案，如以上所描述的实施方案。所述关节平衡系统也包括切割引导件和安放紧固件。所述切割引导件包括引导槽，所述引导槽被配置来在关节的修复期间引导切口。所述安放紧固件将所述切割引导件联接至所述安放部分，并且所述安放紧固件延伸至凸缘中。在实施方案中，所述安放紧固件为引导销钉，并且所述插入物包括附贴至所述安放部分的调整装置，所述调整装置被配置来调整所述引导销钉的放置。

在实施方案中，所述关节平衡系统包括用于在关节的修复期间附贴至胫骨的第一骨角度传感器和联接至所述插入物的插入物角度传感器。在进一步实施方案中，所述关节平衡系统进一步包括用于在关节的修复期间附贴至股骨的第二骨角度传感器。

在一些实施方案中，所述装置是远侧股骨切割引导件。所述远侧股骨切割引导件包括引导件主体、刀片引导特征和引导件杆。所述引导件主体包括底部部分、过渡部分和前部部分。在实施方案中，所述底部部分包括板片状形状和插入末端。所述过渡部分在与所述插入末端相对的方向上自所述底部部分延伸，并且朝横向于与所述插入末端相对的方向的方向曲弯。所述前部部分在所述横向方向上自所述过渡部分延伸。所述刀片引导特征是延伸穿过所述引导件主体的槽，并且被配置来在关节外科手术期间引导远侧股骨切口。所述引导件杆大体在所述横向方向上自所述底部部分延伸。

在实施方案中，所述引导件杆包括邻接所述底部部分的基底和在所述底部部分远侧的末端。所述引导件杆在所述末端处比在所述基底处窄，并且自所述基底接通至所述末端。在实施方案中，所述引导件杆被形成为患者的股骨的髓内管的形状。引导件杆的形状基于自患者的关节的图像取得的测量。在实施方案中，引导件杆在相对于底部部分的平面小于九十度的初始方向上延伸，并且朝向在相对于所述底部部分的平面比初始方向更接近于九十度的方向上延伸曲弯。

在实施方案中，所述远侧股骨切割引导件包括切割引导件传感器和骨角度传感器。所述切割引导件传感器附贴至所述引导件主体，并且所述骨角度传感器被配置来在所述引导件杆位于髓内管中时附贴至患者的股骨。

在实施方案中，远侧股骨切割引导件包括附贴至引导件主体的调整装置。在实施方案中，所述调整装置附贴至过渡部分。所述调整装置被配置来调整股骨切割引导件的位置并调整刀片引导特征的位置。

在实施方案中，前部部分包括曲弯的顶部边缘。在一些实施方案中，所述顶部边缘具有顶点朝向一侧移位的非对称曲弯，并且一侧比另一侧高。在实施方案中，所述切割引导件传感器邻近于顶部边缘的顶点附贴至前部部分。

在一些实施方案中，所述装置是用于在关节的修复期间使关节平衡的远侧股骨平衡器。所述远侧股骨平衡器包括第一髁部分和第二髁部分。所述第一髁部分包括第一前部部分、第一底部部分、第一内表面和第一销钉引导件。所述第一前部部分被配置为位于关节的第一髁的前部。所述第一底部部分自所述第一前部部分延伸。所述第一底部部分被配置为位于所述第一髁的下部。所述第一内表面被成形来匹配所述第一髁的表面。所述第一销钉引导件被配置来容纳第一销钉并且将所述第一销钉引导至所述第一髁中。

所述第二髁部分包括第二前部部分、第二底部部分、第二内表面和第二销钉引导件。所述第二前部部分被配置为位于关节的第二髁的前部。所述第二底部部分自所述第二前部部分延伸。所述第二底部部分被配置为位于所述第二髁的下部。所述第二内表面被成形来匹配所述第二髁的表面。所述第二销钉引导件被配置来容纳第二销钉并且将所述第二销钉引导至所述第二髁中。

在实施方案中，所述第一销钉引导件包括延伸穿过所述第一前部部分的第一镗孔和自所述第一镗孔延伸的第一凸缘，并且所述第二销钉引导件包括延伸穿过所述第二前部部分的第二镗孔和自所述第二镗孔延伸的第二凸缘。所述第一凸缘和所述第一镗孔对准，并且所述第二凸缘和所述第二镗孔对准。在实施方案中，所述第一凸缘和所述第一镗孔为同轴的，并且所述第二凸缘和所述第二镗孔为同轴的。

在实施方案中，所述第一髁部分包括第一外表面，并且所述第二髁部分包括第二外表面。所述第一外表面和所述第二外表面被配置来分别匹配所述第一髁和所述第二髁的外表面。

在实施方案中，所述远侧股骨平衡器包括位于所述第一底部部分与所述第一髁和所述第二底部部分与所述第二髁之间的平衡器致动器。在一些实施方案中，所述平衡器致动器邻近远侧股骨切口。在一些实施方案中，所述平衡器致动器包括多个致动器。

在一些实施方案中，所述装置是用于使屈曲状态下的股骨平衡的后部股骨平衡器。所述后部股骨平衡器包括平衡器主体、第一后部髁部分、第二后部髁部分、第一后部销钉引导件和第二后部销钉引导件。所述平衡器主体被配置为邻近于股骨的远侧末端。所述第一后部髁部分在横向于平衡器主体的方向上自所述平衡器主体延伸。所述第二后部髁部分在与所述第一后部髁部分相同的方向上自平衡器主体延伸。所述第一后部销钉引导件和所述第二后部销钉引导件各自包括自所述平衡器主体向外延伸的凸缘和延伸穿过所述平衡器主体的镗孔。在实施方案中，所述凸缘与所述镗孔同轴。

在实施方案中，所述平衡器主体包括连接部分、第一支脚和第二支脚。所述连接部分接合所述第一后部髁部分和所述第二后部髁部分远侧的所述第一支脚和所述第二支脚。所述第一后部销钉引导件位于所述第一支脚上并且所述第二后部销钉引导件位于所述第二支脚上。在实施方案中，所述连接部分、所述第一支脚和所述第二支脚形成‘U’形状。

在实施方案中，所述第一支脚包括在所述第一后部髁部分远侧的第一圆形末端并且所述第二支脚包括在所述第二后部髁部分远侧的第二圆形末端。在实施方案中，相较于所述第一圆形末端自所述第一后部髁部分突出，所述第二圆形末端自所述第二后部髁部分突出得更远。在实施方案中，所述第一圆形物和所述第二圆形物比连接部分突出得更远，从而在所述第一圆形物和所述第二圆形物之间形成凹痕。

在实施方案中，所述第一后部髁部分包括第一内表面，并且所述第二后部髁部分包括第二内表面。在实施方案中，所述后部股骨平衡器包括邻接所述第一内表面和所述第二内表面的平衡器致动器。所述平衡器致动器位于第一后部髁部分和第二后部髁部分与股骨的髁之间。在实施方案中，所述平衡器致动器邻接后部股骨切口。在实施方案中，平衡器致动器包括邻接所述第一内表面的第一致动器和邻接所述第二内表面的第二致动器。

在实施方案中，所述第一后部髁部分包括第一外表面，并且所述第二后部髁部分包括第二外表面。所述第一外表面和所述第二外表面被成形以类似股骨髁的后部。

在一些实施方案中，所述装置是用于同时平衡全部股骨部件的对准的整个股骨平衡器。所述整个股骨平衡器包括前部部分、远侧部分、后部部分、前部销钉引导件和远侧销钉引导件。所述前部部分位于邻近所述股骨部件的前部。所述前部部分包括前部边缘。所述前部部分在第一方向上自前部边缘延伸，然而过渡至横向于所述第一方向的第二方向上。所述远侧部分在所述第二方向上自所述前部部分延伸并且位于邻近所述股骨部件的所述远侧末端。所述后部部分自所述远侧部分延伸。所述后部部分自所述第二方向过渡至与所述第一方向相对的第三方向，并且在所述第三方向上延伸。所述后部部分位于邻近所述股骨部件的后部。所述前部销钉引导件位于所述前部部分处。所述前部销钉引导件被配置来将销钉引导至所述股骨部件的前部中。所述远侧销钉引导件位于所述远侧部分处。所述远侧销钉引导件被配置来将销钉引导至所述股骨部件的后部中。

在实施方案中，所述前部销钉引导件各自包括延伸穿过所述前部部分的前部镗孔和自所述前部部分延伸并与所述前部镗孔对准的前部凸缘。所述远侧销钉引导件各自包括延伸穿过所述远侧部分的远侧镗孔和自所述远侧部分延伸并与所述远侧镗孔对准的远侧凸缘。在实施方案中，所述前部镗孔和所述前部凸缘为同轴的，并且所述远侧镗孔和所述远侧凸缘为同轴的。

在实施方案中，所述前部部分包括前部外表面。所述前部外表面包括圆形物以形成股骨部件的前部的大体形状。所述远侧部分包括远侧外表面。所述远侧外表面包括圆形物以形成股骨部件的远侧末端的大体形状。所述后部部分包括后部外表面，所述后部外表面包括圆形物以形成股骨部件的后部的大体形状。

在实施方案中，所述前部部分包括在第一方向上延伸的前部内表面。所述远侧部分包括垂直于所述前部内表面延伸的远侧内表面。所述后部部分包括平行于所述前部内表面延伸的后部内表面。在实施方案中，所述前部内表面、所述远侧内表面和所述后部内表面为平坦表面。在实施方案中，所述前部部分包括在所述前部内表面与所述远侧内表面之间延伸的前部倒角表面。所述后部部分包括在所述远侧内表面与所述后部内表面之间延伸的后部倒角表面。在实施方案中，所述前部倒角表面相对于所述前部内表面和所述远侧内表面以四十五度角度延伸。所述后部倒角表面相对于所述远侧内表面和所述后部内表面以四十五度角度延伸。

在实施方案中，所述远侧部分包括各自遵循股骨部件的髁的形状的第一远侧支脚和第二远侧支脚。所述后部部分包括后部第一髁部分和后部第二髁部分。所述后部第一髁部分自所述第一远侧支脚延伸，并且所述后部第二髁部分自所述第二远侧支脚延伸。在一些实施方案中，所述第一远侧支脚和所述第二远侧支脚各自自所述前部部分延伸。在实施方案中，远侧销钉引导件位于远侧支腿中的每一个处。

在一些实施方案中，所述整个股骨平衡器包括用于使股骨部件平衡的致动器。在实施方案中，所述致动器包括邻接所述前部内表面的前部致动器、邻接所述远侧内表面的远侧致动器，和邻接所述后部内表面的后部致动器。在实施方案中，所述前部致动器位于所述前部内表面与前部切口之间。所述远侧致动器位于所述远侧内表面与远侧切口之间。所述后部致动器位于所述后部内表面与后部切口之间。在实施方案中，所述前部致动器包括多个致动器。所述远侧致动器包括多个致动器，如邻近每一远侧支脚的一个。所述后部致动器包括多个致动器，如邻近每一后部髁部分的一个。

在实施方案中，所述整个股骨平衡器包括位于所述前部部分处以用于相对于所述股骨部件调整所述前部部分的前部调整装置和用于相对于所述股骨部件调整所述远侧部分和所述后部部分的远侧调整装置。

在实施方案中，所述前部部分包括末端部分和中间部分。所述中间部分在所述末端部分与所述远侧部分之间形成过渡。所述整个股骨平衡器包括自侧边缘向内延伸的解除槽。在实施方案中，两个前部解除槽在所述末端部分与所述中间部分之间向内延伸，并且两个远侧解除槽在所述中间部分与所述远侧部分之间向内延伸。

在实施方案中，所述整个股骨平衡器包括附贴至所述前部部分的前部传感器和附贴至所述远侧部分的远侧传感器。在一些实施方案中，所述整个股骨平衡器还包括附贴至股骨的骨角度传感器。

本文还公开了用于对骨执行切口和使关节平衡的方法。在实施方案中，所述方法包括将插入物插入关节中。在一些实施方案中，关节为膝盖。所述方法还包括部署致动器。在一些实施方案中，部署致动器包括使波纹管膨胀。所述方法进一步包括将一个孔或多个孔钻至骨中。在实施方案中，所述孔位于股骨或胫骨中。在实施方案中，销钉引导件或安放引导件用来引导钻头。所述方法仍然进一步包括将销钉放置到骨中的每一孔中。在实施方案中，销钉引导件或安放引导件用来将销钉引导至骨中。所述方法更进一步包括将切割引导件安放至销钉上。在实施方案中，切割引导件被安放成邻近销钉引导件或插入物的安放部分。所述方法进一步包括使用引导槽以引导切口来切割骨。在实施方案中，在距板片的固定距离处或以相对于板片的预定角度，平行于与骨相对的板片做出切口。例如，可在距底部板片的固定距离处，或以相对于底部板片150的预定角度，平行于底部板片做出切口。在其它实施方案中，可在距顶部板片的固定距离处，或以相对于顶部板片的预定角度，平行于顶部板片做出切口。

在实施方案中，所述方法还包括调整销钉引导件或安放引导件的角度和/或位置。在实施方案中，调整销钉引导件或安放引导件的角度和/或位置包括手动地调整或致动调整装置。在实施方案中，调整销钉引导件或安放引导件的角度和/或位置是在切割骨之前执行。

本文还公开了用于使用股骨切割引导件500执行股骨切口的方法。在实施方案中，所述方法包括将引导件杆插入股骨的髓内管中。在实施方案中，引导件杆被插入，使得引导件杆与股骨轴的长轴线对准。方法还包括以相对于引导件杆的固定角度切割骨。

在实施方案中，所述方法包括将骨角度传感器附贴至股骨。和测量附贴至股骨切割引导件的切割引导件传感器与骨角度传感器之间的角度。在实施方案中，所述方法进一步包括调整刀片引导特征的角度和位置。在一些实施方案中，相对于股骨调整刀片引导特征的角度和位置包括手动地调整或致动调整装置，直到刀片引导特征在用于切口的预定角度处。

在实施方案中，所述装置是用来使关节平衡的远侧股骨平衡器。在实施方案中，所述方法包括做出远侧股骨切口。本文所描述的切割方法和工具中的任何切割方法和工具可用来做出切口。在一些实施方案中，所述方法包括在做出切口之后移除插入物。所述方法还包括将所述远侧股骨平衡器放置在所述远侧股骨切口上和部署所述远侧股骨平衡器以撑开牵引关节。在实施方案中，放置所述远侧股骨平衡器包括如图中所示并且如本文所描述地定位所述远侧股骨平衡器。所述方法进一步包括将孔形成至骨中和将销钉放置到孔中。在一些实施方案中，所述骨为股骨。在实施方案中，销钉引导件用来做出孔并且用来放置销钉。在实施方案中，放置销钉包括相对于撑开牵引装置的底部部分以固定距离并且以固定角度定位销钉。在实施方案中，所述方法包括将切割块安放至销钉和使用引导槽来对骨做出第二切口。

在一些实施方案中，所述装置是用来使关节平衡的后部股骨平衡器。在实施方案中，所述方法包括做出后部股骨切口。本文所描述的切割方法和工具中的任何切割方法和工具可用来做出切口。在一些实施方案中，所述方法包括在做出切口之后移除插入物。所述方法还包括将所述后部股骨平衡器放置在所述后部股骨切口上和部署所述后部股骨切口以撑开牵引关节。在实施方案中，放置所述后部股骨平衡器包括如图中所示并且如本文所描述地定位所述后部平衡器。所述方法进一步包括将孔形成至骨中和将销钉放置到孔中。在实施方案中，所述骨为股骨。销钉引导件740可用来做出孔并且用来放置销钉。在实施方案中，放置销钉包括相对于撑开牵引装置的底部部分以固定距离并且以固定角度定位销钉。在实施方案中，所述方法还包括将切割块安放至销钉和使用引导槽来对骨做出第二切口。

在一些实施方案中，所述装置是用来使关节平衡的整个股骨平衡器。在实施方案中，所述方法包括将所述整个股骨平衡器放置在股骨部件上。在实施方案中，放置所述整个股骨平衡器包括如图中所示并且如本文所描述地定位所述整个股骨平衡器。所述方法还包括切割骨。在实施方案中，切割骨包括对股骨部件执行前部、远侧和/或后部切口。切口可在将所述整个股骨平衡器放置在股骨部件上之前或之后做出。所述方法还包括部署所述整个股骨平衡器以撑开牵引关节。

所述方法还可包括将孔形成至骨中和将销钉放置到孔中。在实施方案中，所述骨为股骨。在实施方案中，销钉引导件用来做出孔并且用来放置销钉。一个或多个组孔被形成，并且一个或多个组销钉被放置于孔中。在实施方案中，放置销钉包括相对于撑开牵引装置的预定部分以固定距离并且以固定角度定位销钉。所述方法还可包括将切割块安放至销钉或安放至一组销钉和使用引导槽来对骨做出切口。在实施方案中，所述方法包括将第二切割块安放至另一组销钉和对骨做出另一切口。

在一些实施方案中，所述方法包括调整整个股骨平衡器的全部或一部分如前部部分或远侧部分的相对角度和位置。在实施方案中，调整整个股骨平衡器的全部或一部分的相对角度和位置可包括手动地调整或致动前部调整装置和/或远侧调整装置。在一些实施方案中，所述方法还包括测量整个股骨平衡器的全部或一部分相对于股骨8等骨的角度。在实施方案中，测量整个股骨平衡器的全部或一部分相对于骨的角度可包括测量前部传感器与骨传感器之间的相对角度和测量远侧传感器与骨传感器之间的相对角度。还可以使用其它传感器，如位于后部部分上的传感器。在实施方案中，所述方法包括将骨角度传感器附贴至骨。调整整个股骨平衡器的相对角度和位置的步骤可在做出切口之前执行。

附图说明

本文所公开的各种实施方案参考以下各图予以详细描述。附图被提供来仅用于图解的目的并且仅描绘典型的或示例性实施方案。这些附图被提供以促进读者的理解，并且不应被视为限制实施方案的广度、范围或适用性。应注意，为了图解的清晰性和容易性，这些附图不一定按比例绘出。

图1是根据本发明的一个实施方案的关节平衡系统的功能方框图。

图2是图1的设置在膝关节中的插入物的实施方案的图解。

图3是具有位移传感器的图1的插入物的实施方案的透视图图解。

图4是具有气动致动器的图1的插入物的实施方案的透视图的图解。

图5是图4的插入物的分解图的图解。

图6是图4和图5的气动致动器的透视图的图解。

图7是图6的波纹管182的俯视图。

图8是图4和图5的电子线路板的透视图的图解。

图9是具有多个弹簧致动器的图1的插入物的实施方案的分解图图解。

图10是没有致动器的图9的插入物的供替代的分解图图解。

图11是具有单间室配置的图1的插入物的实施方案的透视图图解。

图12是图1的连接至插入物的控制器组件的实施方案的透视图的图解。

图13是图12的控制器组件的控制器的透视图的图解。

图14是图13的控制器的分解图的图解。

图15和图16例示连接至插入物的切割引导组件的实施方案，所述切割引导组件用来在关节的平衡期间引导切割骨和组织。

图17至图20例示具有用于胫骨切割块的整合座架的插入物的实施方案。

图21至图24例示图17至图20的插入物100的供替代的实施方案。

图25至图28例示具有用于股骨切割块的整合座架的插入物的实施方案。

图29至图32例示图25至图28的插入物的供替代的实施方案。

图33至图40例示图25至图32的插入物的供替代的实施方案。

图41至图48例示股骨切割引导件的实施方案。

图49至图52例示在做出远侧股骨切口之后的图41至图48的股骨切割引导件的实施方案。

图53至图60例示远侧股骨平衡器的实施方案。

图61至图68例示后部股骨平衡器的实施方案。

图69至图76例示整个股骨平衡器的实施方案。

图77至图80例示图69至图76的整个股骨平衡器的供替代的实施方案。

以上提到的各种实施方案参考上述图和示例性实施方案的以下详细描述进一步详细地予以描述。

具体实施方式

本文所公开的是用于在对关节的外科手术程序(如假体关节成形术)期间使关节平衡的系统、装置和方法。图1是根据本发明的一个实施方案的关节平衡系统50的功能方框图。关节平衡系统50可包括试验性插入物(“插入物”)100、控制器组件200和显示系统300。关节平衡系统50包括插入物100，所述插入物具有一个或多个板片、一个或多个传感器和用于抵靠关节的一个或多个部分致动装置的至少一个致动器/致动机构，如图2至图11中所例示。致动机构可以流体为动力，如通过空气、机电方式、电磁方式、机械方式、压电方式或其组合提供动力。也可使用其它致动机构。一个或多个板片设置在界定膝关节中的关节的骨结构(如股骨和胫骨)之间。一个或多个传感器可提供与关节移动有关的力、位置和角数据，所述力、位置和角数据与来自致动机构的施加力数据一起提供关节的高度精确和动态的调整。致动器和传感器的各种配置可实施于插入物100中或实施于所述插入物上，以提供对插入物100的控制和与关节的平衡有关的许多参数的测量。向致动机构添加插入物，可为如关节成形术的外科手术程序期间使关节平衡的过程提供许多益处。外科医生能够将已知和受控量的力施加至关节，并且使测量负荷、移动和角数据与所施加力关联，以便更准确地确定是否应做出调整。致动机构可能还能够从插入物上的各个不同致动点进行动态致动，从而实现施加不同的负荷量、不同的移动量和不同的移动角度以更精确地模拟关节的移动并且测量结果。可跨任何运动范围测量负荷，以便在负荷平衡方面提供显著的改进。

插入物100可包括电子线路板140。电子线路板140可包括板模块141和板通信模块143。板模块141可被配置来自传感器获得数据并且经由板通信模块143将数据发送至控制器组件200。板模块141还可被配置来将来自控制器组件200的信号中继至致动器。板模块141还可配置有安全超驰以控制致动器力或撑开牵引或位移的量级。板模块141可进一步被配置来在插入物100不均衡时通信信号，并且在插入物平衡时通信另一个信号。信号可产生警报，如由附接至电子线路板140的电子硬件提供和/或来自显示系统的听觉警报或视觉警报。听觉警报可通过扬声器或压电声音发生器等声源提供。视觉警报可通过如发光二极管的光源提供。板模块141还可进一步被配置来向钻头和锯等外科手术器械提供用于外科手术期间的对准的引导。通信模块143可被配置来经由有线或无线连接将电子信号发送至控制器组件/自控制器组件接收电子信号。在一些实施方案中，通信模块143被配置来与钻头和锯等其它外科手术器械通信。

控制器组件200可用来手动地或远程地控制插入物100内的致动器。在一些实施方案中，控制器组件200物理地或机械地控制可允许外科医生或医疗技术人员手动地操纵致动器的移动的致动器。在其它实施方案中，控制器组件200电子地控制可被监测并且编程为具有处理器和存储器的计算装置的致动器。

控制器组件200可包括控制器240。控制器240可包括控制器通信模块259。控制器通信模块259被配置来经由有线和/或无线连接发送/接收来自插入物100和来自显示系统300的信号。在一些实施方案中，控制器通信模块259被配置来与钻头和锯等其它外科手术器械通信。控制器通信模块259可将由板模块141提供的引导中继至外科手术器械。

控制器组件200可通过鼠标、键盘、电容式按钮或交互式显示器等一个或多个输入装置操纵。交互式显示器可为显示系统300的部分，并且可显示用于每一致动器的控制以及有关值和其它测量参数以使关节平衡期间易于比较。单个控制器240可被配置来将相同压力施加至全部致动器。这可简化设计并且确保在每一致动器处施加相等的力/压力。

显示系统300可为具有处理器和存储器的计算装置，如计算机、平板电脑、智能电话或可用来显示GUI的其它电子装置。显示系统300可包括显示通信模块310、显示模块320和显示器330，如监视器。显示通信模块310被配置来将有线或无线通信发送至控制器组件200/自控制器组件200接收有线或无线通信。

显示模块320可提供定制的图形用户界面(GUI)以用于在显示器330上观察。GUI可显示用于实时控制的有关数据和通过视觉对准引导进行的调整的可视化反馈，所述引导在全部测量参数都处于优选范围内时指示。GUI还可呈现用于各种传感器测量的参数值。

传感器数据也可被收集并且与预期或优选数据集合进行比较，以基于历史数据提供调整建议并且达到较好的结果。GUI可通过将测量参数与已知接受范围的值进行比较来提供关于关节是否平衡的视觉或音频指示。在实施方案中，GUI可提供施加至顶部板片110和底部板片150的力。力可使用由传感器提供的高度和压力测量确定。力可通过显示系统300，如通过显示模块320，或通过另一个系统/模块确定。

关节平衡系统还可包括数据存储90。数据存储90可为连接至显示系统300或控制器组件200的独立系统，或可位于显示系统300或控制器组件200内。在实施方案中，数据存储90中的数据可上传至中央服务器以供分析。

在一个实施方案中，可呈现视觉对准引导，所述视觉对准引导以图形方式实时地例示关节内两个板片的对准和致动器的移动。视觉对准引导可提供引导线路或圆形目标，从而帮助外科医生达到所需的对准。对准引导还可以提供颜色编码的视觉图形以指示对准是良好的(绿色)或不良的(红色)。

在一些实施方案中，GUI显示与插入物100的定位有关的一个或多个图表。图表可显示传感器位置中一个或多个中的顶部板片与底部板片之间的相对位移。GUI还可显示顶部板片与底部板片之间的倾侧。GUI可包括多个图形。一个图形可显示在中侧(侧到侧)方向上的倾侧的历史情况。另一个图形可显示在前后方向上的倾侧。GUI还可显示膝屈曲角度、压力、力和电池电压。GUI还可提供按钮以保存数据或以生成屏幕捕获以供未来参考。这些数据和信息可存档在数据存储90中。第三图形可显示顶部板片与底部板片之间的距离的历史情况。GUI还可显示先前记录的数据，实时数据可与所述先前记录的数据比较。

在一些实施方案中，GUI显示三个图表。一个图表显示在膝盖处于0度屈曲时收集的数据，另一个图表显示在膝盖处于90度屈曲时收集的数据，而第三图表显示实时数据。

在一些实施方案中，GUI可在外科手术之前用来设立对于患者和/或插入物100来说唯一的定制或患者特定的平衡。GUI还可含有关于问题处于关节内何处的指令列表，并且可向外科医生提供关于如何修正问题的建议。GUI还可显示来自如计算机导航系统、外科手术机器人、钻头和锯等器械、止血带传感器等的其它装置或器械的信息。

图2是图1的设置在膝关节中的插入物100的实施方案的图解。在所例示的实施方案中，插入物100包括通过致动器180分离的顶部板片110和底部板片150，所述致动器定位在顶部板片110和底部板片150的内表面上的各点处。顶部板片110抵靠股骨8设置，而底部板片150抵靠胫骨10设置。插入物100另外配置有沿顶部板片110和/或底部板片150设置的一个或多个传感器(展示于图3中)。传感器被配置来测量并且确定与关节的平衡有关的各种参数，如本文所描述。

插入物100可设计为暂时插入物，所述暂时插入物仅在关节平衡程序期间定位至关节中，在关节平衡完成后，所述暂时插入物由类似形状和大小的永久插入物取代。在另一实施方案中，插入物100可为永久的，在关节已经平衡后，所述插入物将保留在邻近骨头之间的位置中。

插入物100在插入关节之前可为独立装置。顶部板片110和底部板片150在形状和大小上可有所变化，并且在平行平面中对准。顶部板片110和对应的底部板片150的一般形状被设计以配合在膝关节内，并且提供较大表面积来与邻近的股骨8和胫骨10的多骨表面界接，如接触所述多骨表面。在所例示的实施方案中，插入物100包括设置在顶部板片110与底部板片150之间的总共四个致动器180(其中三个可见)。致动器180可均匀地隔开并且定位在插入物100的不同象限内以在插入物内的不同点提供致动，所述致动将考虑到每一致动器处的动态负荷平衡和插入物100的不同致动角度。例如，如果两个邻近致动器180被致动，那么插入物可设置成从插入物100的一侧向另一侧倾斜一角度。致动器180的数目可有所变化并且可少至一个。致动器180可以其它配置放置，如三角形、圆形或不规则放置。致动器还可倾侧或成角度以生成剪力或旋转力(扭矩)。

现在将描述根据本发明的一个实施方案的使用插入物100使关节平衡的方法。关节的平衡可在外科手术程序的若干阶段处测量。例如：可在做出任何骨切口之前，或在抵靠未切割股骨表面做出胫骨骨切口之后，或在抵靠切割股骨表面或抵靠试验性股骨假体做出股骨骨切口之后，或在试验性股骨或胫骨假体处于适当位置的情况下，或在最终的股骨和胫骨假体处于适当位置的情况下进行测量。在第一步骤期间，将插入物定位在两个相对骨结构之间的关节的间隙或开口，如股骨8和胫骨10之间的膝关节中的开口中。在一些实施方案中，使用插入/取出工具将插入物100插入开口中。接下来，致动器180中的一个或多个被启动以将负荷施加至股骨8和胫骨10的骨结构。传感器测量与关节有关的一个或多个参数，如移动、压力、角度、位置、运动范围、间隙、由每一致动器施加的负荷等。测量可提供关于关节是否平衡——即压力是否由相对骨结构均匀地施加至插入物、关节是否能够在所需的运动范围内移动、股骨8和胫骨10的表面之间的间隙的量级和膝盖屈曲或延伸时间隙的改变、包围关节的韧带是否处于过大张力下等的指示。测量还可指示骨切口不是最佳的，例如，胫骨10可能已在过多内翻或外翻中被切割，股骨8可能已在过多内翻或外翻中，或在外部旋转或内部旋转中被切割，或股骨的远端切口可能已做得太深，导致股骨和胫骨的表面之间的间隙在不同屈曲角度时失配。如果测量和测量的分析指示关节平衡不当或骨切口为不适当的，那么外科医生将对关节的一些部分做出一个或多个调整以改善关节的平衡。调整可包括：重切骨、释放或拉紧韧带、调整假体或插入物100的放置或旋转；切掉骨、韧带或软骨的部分；或者增加或减少插入物100的高度以较好地配合关节中的间隙。可通过致动致动器中的一个或多个并且测量参数以确定是否已做出改进来再次测试关节。可重复这个过程，直到外科医生对测量满意。在包括以流体为动力的致动器的实施方案中，在改变以流体为动力的致动器的压力时测量撑开牵引可用来表征软组织的生物机械性质并且帮助选择最佳平衡。

在测量落入特定可接受范围内时，关节视为平衡的。如果插入物100被设计来充当永久假体，那么将所述插入物保持在关节开口中的适当位置。如果插入物100仅被配置为测量和测试工具，那么移除所述插入物并且随后由相同尺寸的永久假体取代。在一些实施方案中，视需要使用通过传感器收集的数据生成定制植入物。

以下将关于致动器、传感器、装置的形状和配置、控制器和用户界面和用于关节平衡的额外工具描述插入物100的性质和功能的进一步细节。

传感器

设置在插入物100上或内的传感器可被配置来测量并且用来确定与关节的平衡有关的许多不同参数。例如，传感器可被配置来测量并且用来确定由致动器施加的力或负荷和邻近骨头在顶部板片或底部板片的各种区段上接收的所得压力。这些传感器的实例为负荷元件、应变计、压力传感器等。对于弹簧致动器，弹簧力可例如使用已知的弹簧刚度和使用位移传感器测量的弹簧长度间接地计算。传感器还可以被配置来监测移动距离，顶部板片与底部板片之间总的移动距离或每一单独致动器的移动距离。这些传感器的实例为磁性传感器、光电传感器，和监测致动器机构(例如螺杆传动致动器)的冲程。传感器还可通过使用加速计、磁力计和回转仪测量运动的角度，甚至测量角位置。

插入物100可并入多个不同传感器以便测量不同类型的参数或测量插入物100上的不同位置处的相同类型的参数。传感器经由有线或无线连接通信，并且可由外部电源或每一传感器内的内部电源或位于插入物100内的电源供电。

图3是具有传感器102的图1的插入物100的实施方案的透视图图解。为了清晰起见未展示致动器180。传感器102可用来确定顶部板片110与底部板片150之间的关系，如空间关系，包括顶部板片110与底部板片150之间的距离和角度，和顶部板片110与底部板片150之间的压力。在所例示的实施方案中，传感器102是具有对应磁体104的位移传感器。传感器102和磁体104可位于顶部板片110和底部板片150的相对内表面上。插入物100可包括任何数目和配置的传感器102和磁体104。在所例示的实施方案中，插入物100在底部板片150的内表面上具有四个传感器102，并且在顶部板片110的内表面上配置有四个对应磁体104以用于将两个板片固持在一起。传感器118测量顶部板片110与底部板片150之间多个位置处的位移并且计算在两个方向上的侧斜。传感器102可为霍尔效应传感器。传感器102和磁体104可在顶部板片110与底部板片150之间对准。

在一些实施方案中，单个传感器102定位在插入物100的中心区域中，这样一来，顶部板片110和底部板片150围绕传感器102和对应磁体104枢转。因此，单个传感器102能够测量顶部板片110与底部板片150之间的位移，以及在三个方向上的旋转移动。在一个实施方案中，单个传感器102为三维磁力计。

在一些实施方案中，传感器102为压力传感器。在这些实施方案中，传感器102可覆盖顶部板片110或底部板片150的表面的相当大部分并且可邻接所述表面。在这些实施方案中，可对压力传感器进行配置，使得压力图可通过GUI确定并且提供，包括在膝盖的平衡期间股骨髁的相对位置。在一个实施方案中，传感器定位在底部板片150的内表面的相当大部分上方。在另一实施方案中，传感器102定位在底部板片150的外表面上。在又一个实施方案中，传感器102定位在顶部板片110的内表面上。在又一实施方案中，传感器102定位在顶部板片110的关节外表面上。传感器102能够测量邻接表面的整个表面区域上的压力分布并且可被配置来测量股骨8与胫骨10之间的接触压力。

另外，传感器102中的一个或多个可为角度测量传感器(包括加速计、磁力计和回转仪)，所述角度测量传感器被配置来测量插入物相对于腿、大腿或身体的任何其它部分，以及相对于地面的角度。这些信息可用来确定在关节中是否存在不平衡，并且评估不平衡是否归因于韧带不平衡或不当的骨切口。

气动致动机构

在一些实施方案中，插入物100可通过流体动力致动，如通过气体力学或水力学。空气、盐水等流体或凝胶等更具粘性的流体可用作致动流体。图4至图7例示插入物100的实施方案，其中插入物100为气动插入物。图4是具有气动致动器180的图1的插入物的实施方案的透视图的图解。

在所例示的实施方案中，顶部板片110包括板片部分120和关节部分130。关节部分130附接至板片部分120，并且被配置来如通过直接或间接接触与天然或人工股骨界接。顶部板片110或底部板片150可包括一个或多个沟槽138。沟槽可为卵形的，以匹配邻近骨的髁的天然形状。在所例示的实施方案中，沟槽138位于顶部板片110的外表面上，其中一个沟槽138处于顶部板片110的每一侧上，所述沟槽将容纳股骨8的对应髁14(参见图2)。

沟槽138可包括关节接触表面139，所述关节接触表面与天然或人工股骨的关节表面关节连接。在所例示的实施方案中，沟槽138和关节接触表面139位于关节部分130的外表面上，相对于顶部部分120和底部板片150两者而定位。包括沟槽138和关节接触表面139的关节部分130可被成形以适应任何股骨关节大小或形状。

图5是图4的插入物100的分解图的图解。致动器180位于顶部板片110与底部板片150之间。顶部板片110和底部板片150可被组合以匹配或可个别地匹配胫骨的天然形状或匹配胫骨托盘等移植物的形状。气动致动器180可由一个或多个波纹管形成。致动器可包括波纹管的多个配置，如第一波纹管181和第二波纹管182。在所例示的实施方案中，致动器180包括具有一个第一波纹管181和三个第二波纹管182的四层波纹管。在实施方案中，第一波纹管181和第二波纹管182堆叠在顶部板片110与底部板片150之间。致动器180连接并且流体地联接至流体供应管线70。流体供应管线70允许向一个或多个波纹管添加空气等流体或自一个或多个波纹管移除空气等流体，以便相对于底部板片150定位顶部板片110。

板片部分120可包括板片主体121、板容纳特征124、连接特征128和连接孔129。板片主体121可包括板片主体连接末端122、板片主体插入末端123、板片主体第一侧124和板片主体第二侧125。板片主体连接末端122可通常具有凸形形状。凸形形状的曲率可类似于椭圆形的较平坦部分的曲率。板片主体插入末端123与板片主体连接末端122相对。板片主体插入末端123可包括凹形部分并且可通常具有介于卵形与双纽线之间的卡西尼(Cassini)卵形的一部分的形状。板片主体第一侧124和板片主体第二侧125可为对称的，并且可各自具有圆形形状。板片主体连接末端122、板片主体插入末端123、板片主体第一侧124和板片主体第二侧125可形成板片部分120的周边。

板容纳特征126可自板片主体121朝向关节部分130并且远离底部板片150突出。板容纳特征126可通常包括T形。板容纳特征126还可包括用于容纳电子线路板140的空腔。板容纳特征126可进一步包括一个或多个电子线路容纳特征127。电子线路容纳特征127可为被配置来容纳联接至电子线路板140的电子硬件142的突出部或凹部。

连接特征128可在板片主体连接末端122处自板片部分120大体朝向底部板片150延伸。连接特征128可在相对于板容纳特征124的相对方向上延伸。连接孔129可延伸穿过连接特征128以提供通向电子线路板140的入口。

关节部分130可包括关节部分主体131、凹部137，和连接末端斜面136以及沟槽138和关节表面138。关节部分主体131的周边可通常包括与板片主体121相同的形状。关节部分主体131可包括关节部分主体连接末端132、关节部分主体插入末端133、关节部分主体第一侧134和关节部分主体第二侧135。关节部分主体连接末端132可通常具有凸形形状。凸形形状的曲率可类似于椭圆形的较平坦部分的曲率。关节部分主体插入末端133与关节部分主体连接末端132相对。关节部分主体插入末端133可包括凹形部分并且可通常具有介于卵形与双纽线之间的卡西尼卵形的一部分的形状。关节部分主体第一侧134和关节部分主体第二侧135可为对称的，并且可各自具有圆形形状。关节部分主体连接末端132、关节部分主体插入末端133、关节部分主体第一侧134和关节部分主体第二侧135可形成关节部分130的周边。

凹部137可相对于沟槽138和关节表面139而定位。凹部137可包括T形并且可被配置来容纳板容纳特征126。连接末端斜面136可位于连接末端132处，并且可在沟槽138之间在连接末端132中心处。

插入物100可包括附接机构112。附接机构112可为紧固件，如掣子柱杆。关节部分130可使用附接机构112附接至顶部部分120。螺杆113可延伸穿过板容纳特征126并且自板容纳特征126向上延伸。附接机构112可被配置来联接至螺杆113以将板片部分120固持至关节部分130。

底部板片150可包括底部板片主体151、一个或多个磁铁凹部156、连接器凹部157和限制孔158。底部板片主体151的周边可通常包括与板片部分主体121和关节主体部分131相同的形状。

底部板片主体151可包括底部板片主体连接末端152、底部板片主体插入末端153、底部板片主体第一侧154和底部板片主体第二侧155。底部板片主体连接末端152可通常具有凸形形状。凸形形状的曲率可类似于椭圆形的较平坦部分的曲率。底部板片主体插入末端153与底部板片主体连接末端152相对。底部板片主体插入末端153可包括凹形部分并且可通常具有介于卵形与双纽线之间的卡西尼卵形的一部分的形状。底部板片主体第一侧154和底部板片主体第二侧155可为对称的，并且可各自具有圆形形状。底部板片主体连接末端152、底部板片主体插入末端153、底部板片主体第一侧154和底部板片主体第二侧155可形成底部板片主体151的周边。

每一磁体凹部156可自底部板片主体151的内表面延伸至底部板片主体151中，并且可被配置来固持一个或多个磁体104。在所例示的实施方案中，插入物100在每一磁体凹部156中包括一个磁体。每一磁体凹部156可邻近致动器180。所例示的实施方案包括布置成三角形图案的三个磁体凹部156。在其它实施方案中，可使用不同数目的磁性凹部156和磁体104并且布置成不同图案。每一磁体凹部156和其中的磁体104可与传感器102对准。

连接器凹部157可自底部板片主体连接末端152延伸至底部板片主体151中。在所例示的实施方案中，连接器凹部157为长方体形凹部。连接器凹部157被配置成当致动器180处于所述致动器的最窄配置时，如当波纹管182为空时，底部板片150不干扰连接器特征128。

限制孔158可用来将底部板片150紧固至顶部板片110。插入物100可包括限制装置115。限制装置115被配置来将顶部板片110和底部板片150固持在一起。限制装置115还被配置来防止顶部板片110和底部板片150分开超过所需的距离，并且被配置来允许致动器180向上扩张至预定量。在所例示的实施方案中，扩张的预定量为6毫米，这可允许插入物100自八毫米扩张至十四毫米。在所例示的实施方案中，限制装置115由医疗缝合材料制成。在其它实施方案中，限制装置115与气动致动器180的每一腔室成整体。在其它实施方案中，限制装置115为围绕在顶部板片110与底部板片150之间延伸的周边的裙部。一些实施方案可被配置来扩张超过十四毫米。还可配置其它实施方案，其中向底部板片150添加垫片以增加撑开牵引。在其它实施方案中，具有增加的厚度的关节部分130附接至顶部板片110以进一步使插入物100的高度扩张超过十四毫米。

在所例示的实施方案中，插入物100包括两个限制装置115，插入物100每一侧上各一个。限制装置115可接触底部板片150的外表面，通过限制孔152并且附贴至顶部板片110。在所例示的实施方案中，每一限制装置115由螺杆等保持紧固件124附贴至顶部部分120。

插入物100还可包括电子线路板140。电子线路板140可容置在顶部板片110或底部板片150内。在所例示的实施方案中，电子线路板140位于板容纳特征126内并且邻近致动器180。电子线路连接器60可电子地联接至电子线路板140，并且可自电子线路板140延伸，穿过连接器孔129，并且延伸至控制器组件200。电子线路连接器60可为具有外壳的电线。电子硬件142可联接至电子线路板140并且邻近电子线路板140。电子硬件142可包括传感器、扬声器和压电声音发生器等声源，以及发光二极管等光源。

图6是图4和图5的气动致动器180的透视图的图解。图7是图5和图6的第一波纹管181的俯视图。参考图6和图7，每一波纹管由可膨胀材料制成，所述可膨胀材料包括由间室边界188包围的一个或多个气动间室187。波纹管和各个间室187通过歧管连接在一起。在所例示的实施方案中，波纹管具有介于邻近波纹管的间室187之间的歧管，如本文所描述。在其它实施方案中，歧管可用来独立地管道连接(plumb)每一波纹管。在其它实施方案中，每一波纹管管道连接至单独流体源并且独立地致动。气动间室被配置来膨胀，使得气动间室扩张并且将气动力分布在顶部板片110和底部板片150的不同区上。致动器180内波纹管182的各层的形状、大小和数目可基于给定压力下的所需力加以选择。在实施方案中，标称力为20lbf。在一些实施方案中，力的变化范围不应超过15％。在一些实施方案中，力的变化量不应超过3lbf。

波纹管182的形状还可被配置来最大化力的传输以及撑开牵引的量级。通过改变波纹管182的形状，可以改变力的量级(对于相同压力)的表面积可有所改变。改变波纹管182的形状还可影响力的施加中心的位置。

在所例示的实施方案中，第一波纹管181和第二波纹管182具有相同的大体狗骨形状。第一波纹管181具有四个间室187，其中每一间室187在第一波纹管181的一个象限中。每一间室187是狗骨形状的四分之一。在第一波纹管181中，四个间室187处于直接流体连通。每一间室的间室边界188沿狗骨形状的颈部对其它间室187开口。第一波纹管181可包括穿过每一间室187的顶部、在每一间室187的底部上，或穿过所述顶部和所述底部两者的流体连通孔184。

第一波纹管181还具有流体连接接片189和流体供应连接器183。流体连接接片189可自狗骨形状的颈部延伸出并且处于与流体供应连接器183流体连通。流体供应连接器183被配置来将第一波纹管181流体地连接至流体供应管线70。

第二波纹管182具有四个间室187，其中每一间室187在第二波纹管182的一个象限中。每一间室187是狗骨形状的四分之一。在第二波纹管182中，四个间室187未处于直接流体连通。每一间室的间室边界188将间室与其它间室187完全断开。第二波纹管182可包括穿过每一间室187的顶部、在每一间室187的底部上，或穿过所述顶部和所述底部两者的流体连通孔184。

致动器180可包括多个环状密封件186和多个密封件185。在所例示的实施方案中，环状密封件186是粘合剂环，而密封件185是粘合剂圆盘。在其它实施方案中，环状密封件186和密封件185通过将波纹管结合至邻近波纹管等邻近结构、顶部板片110或底部板片150来形成。在一些实施方案中，环状密封件186和密封件185是使用RF焊接形成。环状密封件186可位于第一波纹管181和第二波纹管182或两个邻近波纹管182等邻近波纹管的邻近间室187之间。环状密封件186围绕邻近流体连通孔184密封邻近间室187，使得邻近间室187一起通过歧管连接而流体连通。在实施方案中，环状密封件186和由此形成的歧管可承受真空。密封件185位于间室187的不邻近于另一个间室187的外表面处。密封件185可被配置来密封流体连通孔184，并且可将第一波纹管181或第二波纹管182附接至顶部板片110或底部板片150。

图8是图4和图5的电子线路板的透视图的图解。电子线路板140可包括面对底部板片150的板表面731，其中致动器180介于所述板表面与所述底部板片之间(如图5和图6中所示)。一个或多个传感器102可连接至电子线路板140。传感器102的位置和数目可对应于位于底部板片150处的一个或多个磁体104的放置和数目(图7B中所示)。传感器102可检测距磁体104的距离，这可允许顶部板片110与底部板片150之间的距离和角度被确定。

弹簧致动机构

在一些实施方案中，插入物100配置有一个或多个机械致动器180，如恒定或可变力弹簧，所述一个或多个机械致动器将负荷施加至板片和关节的邻接骨结构。致动器180的数目和类型可取决于许多因素而变化，所述许多因素包括装置的预期功能和在致动过程期间需要的控制量。

图9是具有多个弹簧致动器的图1的插入物的实施方案的分解图图解。参考图9，致动器180是弹簧。致动器180并非与顶部板片110和底部板片150永久地附接，因此可容易地移除以便将所述致动器与具有不同刚度的不同致动器交换。另外，未附接的致动器180还允许顶部板片110和/或底部板片150与不同大小、形状和厚度的板片的交换，以便最好地匹配定位有插入物100的区域的所需要尺寸。随后，未附接的致动器180可通过在顶部板片110中提供顶部致动器凹部111和在底部板片150中提供底部致动器凹部161而紧固在插入物100内。顶部板片110和底部板片150也可通过将整个插入物组件固持在一起的柔性或弹性绳索而彼此连接。

可选地，致动器180可通过一个或多个附接机构与顶部板片110或底部板片150(或两者)附接(永久地或可移除地)。在一个实例中，致动器180的末端可借助氰丙烯酸酯等各种胶结合至顶部板片110和底部板片150，或借助环氧树脂、聚氨基甲酸酯等罐封于板片中。致动器180还可以制造有定制末端，所述定制末端卡扣至个别顶部板片110和底部板片150上的对应保持机构中并且将致动器180的末端锁定在适当位置。致动器180还可制造并且形成在顶部板片110和底部板片150中的一个或两个内。

弹簧致动机构的形状和尺寸也可显著地变化，但是在本文所描述并且例示的实施方案中，致动器180为圆柱形弹簧，并且具有近似4毫米至8毫米(mm)的直径和近似6mm至10mm的可扩张高度。致动器180可被配置来施加在每致动器1磅至每致动器50磅的范围内的力，并且具有近似1％的力精确度和近似0.2mm的位移精确度。当使用多个致动器180时，每一致动器180可独立地受控制并且扩张或收缩以便获得成角度的或侧斜的顶部板片110或底部板片150，如先前已描述。所使用的致动器180的数目可在一个至四个或更多个之间变化，并且可取决于致动器180的大小和设置有所述致动器的顶部板片110和底部板片150的表面面积而变化。致动器180可具有变化的冲程长度、形状、尺寸和力容量。

在一个实施方案中，致动器180是在压缩时生成力的螺旋或线圈弹簧。在另一实施方案中，致动器180为圆锥形或涡旋弹簧，其中线圈在彼此上滑动，因此对于弹簧的相同静止长度来说容许较大行程。在又一个实施方案中，致动器180为在压缩时弯曲的悬臂弹簧。弹簧可由金属(钢、钛、铝)、聚合物或橡胶等常见材料制成。在图9中所例示的实施方案中，4个线圈弹簧位于顶部板片110与底部板片150之间。底部板片150可包含力、位移和角度测量传感器、通过电池供电的微处理器，和用于无线通信的无线电。

如图9中所例示，顶部板片110可包括呈卡西尼卵形的一部分的形状的顶部板片插入末端101。所述大体形状可导致顶部板片插入末端101的每一侧为圆形的，并且包括介于每一圆形侧之间的顶部板片凹痕103。类似地，底部板片150可包括呈卡西尼卵形的一部分的形状的底部板片插入末端153。所述大体形状可导致底部板片插入末端153的每一侧为圆形的，并且包括介于每一圆形侧之间的底部板片凹痕105。

致动器180的不同配置各有优缺点。因此，致动器180的具体配置的选择可取决于特殊预期使用和用于致动和测量的所需特征，这对于外科医生来说可能各不相同。通过将机械弹簧用作致动器，插入物可为完全无线的装置。与恒定力弹簧联接的无线传感器提供的插入物不需要任何物理连接，因而在平衡过程期间可易于移除和取代。另外，弹簧致动装置可永久地植入关节中，而其它插入物需要移除并且随后以形状相同的永久假体取代。在进一步实施方案中，致动器可锁定至最终位置中，并且随后与外部控制器和电源断开。

图10是没有致动器的图9的插入物100的替代分解图图解。在所例示的实施方案中，底部板片150包括自底部板片主体151的外表面延伸的电子线路凹部162，所述电子线路凹部与底部致动器凹部161相对。电子线路凹部162可容置电子线路板140和其它电子线路，如任何传感器、微处理器、动力模块或传感数据通信到的无线电。插入物100可包括底部板片覆盖部163，所述底部板片覆盖部连接至底部板片主体151并且覆盖电子线路凹部162。

材料、形状和配置

插入物100可由如本领域技术人员已知的生物相容或医疗级聚合物或金属合金的任何组合制成。生物相容材料可被设定用于有限的接触。材料将需要满足各种结构和机械规范，以便维持压力、温度、流体和与插入物的其它部件和任何邻接骨表面、软骨、韧带和其它组织的摩擦。顶部板片110的材料，更具体来说，关节接触表面139的材料应为不损坏股骨或部件的关节表面的材料。插入物100还应由可被灭菌以便最小化外科手术期间的感染风险的材料制成。材料要求也适用于致动器并且在一些方面适用于传感器，尤其关于灭菌和耐久性要求。在实施方案中，插入物100可包括用于在荧光检查x射线检验中使用的不透射线的标记或材料。

插入物100的大小可取决于患者或关节的类型而变化。插入物可按若干不同的大小制造以用于不同大小的关节，如小型、中型和大型选项。在一个实施方案中，中型大小的插入物将为近似70毫米(mm)乘45mm，并且具有8mm至14mm的可调整高度。插入物的高度可能需要与致动机构分开调整，以便最初配合在相对骨结构之间的关节空间内。这可使用垫片实现。在一些实施方案中，垫片的高度可介于1mm至6mm之间，并且可按1mm的增量提供。在实施方案中，身高不同的任何人可扳开关节部分130以达成插入物100在关节空间内的初始配合。随后，致动器180可提供至少一个最大高度改变的额外移动和间隔。在一个实施方案中，插入物的最大高度改变为4mm至8mm。在另一实施方案中，最大高度改变为5毫米至7毫米。在又一个实施方案中，最大高度改变为至少6mm。装置的其它尺寸也可为可调整的，以便较好地配合关节和邻接骨、韧带或软骨的所需的形状和大小。插入物100还可被配置为贯穿膝盖的运动范围在顶部板片110与底部板片150之间的切变方面为稳定的。在一些实施方案中，膨胀状态下的波纹管的刚度可被配置来抵抗切变。在实施方案中，插入物可抵抗5lbf之边负荷。在一些实施方案中，插入物100的动态膝盖屈曲角度测量的范围可自过伸的10度至屈曲的140度。

插入物的形状也可取决于装置的预期使用而变化。插入物100可具有三间室、双间室或单间室设计。图2至图10中所例示的实施方案具有三间室设计。图11是具有单间室配置的图1的插入物的实施方案的透视图图解。具有单间室设计的插入物100可实质上为沿装置的纵向中间二等分的三间室设计的一半。具有单间室设计的插入物100仍然包括通过一个或多个致动器分离的顶部板片110和底部板片150。具有单间室设计的插入物100可对于关节成形术，尤其膝关节的仅一半被取代的部分膝盖取代手术等各种类型的外科手术程序为有利的。部分膝盖取代关节成形术保留膝盖中的一些韧带，并且插入物100可以放置在关节的仅一半上以允许使用致动进行关节的平衡，此类似地避免了对移除膝盖中的额外韧带的需要。部分膝盖取代手术中的致动器的数目可根据用户偏好或膝关节的仅部分被取代时的关节平衡过程的规范而变化。

具有单间室设计的多个插入物100也可用于中心交叉韧带将通过将每一插入物100自膝关节的侧向边滑动保留的完全膝盖取代手术中。

顶部板片110和底部板片150可为模块化的，以允许轻松放置不同类型的传感器和致动器。尽管板片的所例示的实施方案为大致上平坦的，但是板片可采用不同的形状以适应某些类型的传感器、致动器和邻接骨或其它组织。在一个实施方案中，板片可具有弹性性质，以允许所述板片在经受自邻接骨施加的负荷时(如股骨髁的负荷)稍微变形。弹性板片可以由橡胶、聚氨基甲酸酯、硅橡胶、填充有凝胶或填充有空气的容器制成。

在一些实施方案中，插入物可配置有设置在顶部板片与底部板片之间的空间的中心部分的旋转轴承。轴承提供顶部板片相对于底部板片旋转，从而提供可较好地进行关节平衡的额外调整。轴承可被配置来提供顶部板片相对于底部板片的近似5度至10度的旋转(或反之亦然，取决于轴承的配置)或从一侧到另一侧和从前到后的平移。

插入物也可以配置有仅单个板片和一组致动器，在本发明的一个实施方案中，所述致动器与相对骨表面界接。

控制器

图12是图1的连接至插入物100的控制器组件200的实施方案的透视图的图解。在所例示的实施方案中，插入物100是气动插入物，如图4和图5的插入物100。控制器组件200可包括控制器240、控制器座架230和流体供应装置220。控制器座架230可为皮带或用于将控制器240安放至患者的大腿等肢体上的类似机构。在实施方案中，控制器座架230的宽度为控制器240的长度。控制器座架230可使用钩环紧固件等紧固件附贴至患者的肢体。插入物100可通过插入物连接物55连接至控制器240。插入物连接55可包括图4至图7中所示的流体供应管线70和电子线路连接器60。

流体供应装置220可为自动流体动力源，或可为手动操作的流体动力源，诸如如图12中所例示的气动注射器。流体供应装置220可被配置来将如气体的流体供应至控制器240并且供应至插入物100以致动插入物100的波纹管182(图4至图6中所示)。气体可为空气，如室内空气、二氧化碳、氮气或氦。流体供应装置220可通过控制器供应管线225连接至控制器240。控制器供应管线225可为自控制器240延伸至流体供应装置220的管子。在一些实施方案中，压力释放阀226可位于控制器供应管线225邻近控制器240的末端处。压力释放阀226可确保气动致动器180不被填充成超过预定最大压力，如30psi。

图13是图12的控制器组件200的控制器240的透视图的图解。控制器240可包括壳体主体241、壳体侧243和壳体覆盖部242。壳体主体241可包括控制器240的壳体的背部和三个侧。壳体侧243可附接至壳体主体241的形成壳体的第四侧的末端。壳体覆盖部242可紧固至壳体主体241和壳体侧243以形成壳体的外壳。按钮薄膜244可覆盖许多按钮251(图15中所示)，通过壳体覆盖部242可触碰到所述按钮。电池覆盖部249可附接至壳体主体241的与壳体侧243相对的末端，并且可藉以触碰到电池248(图14中所示)。

图14是图13的控制器240的分解图的图解。壳体主体241可配置有电子线路腔室253和蓄电池腔室252。电池248和控制器电子线路245可容置在电子线路腔室253内。在实施方案中，电池248具有足够的功率以供控制器240操作至少一小时。控制器电子线路245尤其可包括控制器电子线路板250、按钮251、传输无线电和传感器，如角度传感器254。控制器电子线路板250与电子线路板140电子地通信，如无线或有线通信。在实施方案中，电子线路连接器60电子地连接控制器电子线路板250和电子线路板140并且联接至控制器电子线路板250和电子线路板140。按钮251可附贴至控制器电子线路板250。角度传感器254可提供大腿的角度，所述角度可指示膝盖屈曲角度。角度传感器254可为加速计、倾斜计或类似装置。

当插入物100的气动致动器经历压缩和扩张时，蓄积腔室252可使压力波动平滑。壳体侧243可与壳体主体241形成密封以防止蓄积腔室252产生泄漏。

控制器240可还包括用于检测蓄积腔室252内的致动流体的压力的压力传感器247，和被配置来将压力传感器247固持在适当位置的传感器座架246。传感器座架246可设定大小，并且成形以通过壳体侧243固持在壳体主体241内。在实施方案中，控制器240还包括发光二极管(LED)。LED尤其可在控制器240启动时展示。

控制器240可使用安放紧固件260紧固至控制器座架230。在所例示的实施方案中，安放紧固件为钩环紧固件。在其它实施方案中，可以使用其他类型的紧固件。

在一些实施方案中，控制器充当无线遥控，并且可被配置来将来自插入物100(包括各种传感器)的数据和来自控制器240(包括压力传感器247)的数据传输至显示系统。在其它实施方案中，当控制器240包括合适的显示屏幕作为其部分时，控制器240也可以充当显示装置。在进一步实施方案中，控制器240直接接线至显示装置。

当使用关节平衡系统50时，插入物100可放置在适当的关节(如这个实例中的膝关节)内。控制器240可由外科医生/操作者使用气动注射器等流体供应装置220装载以便用泵加压压力。在实施方案中，气动注射器为20mL注射器。压力可通过压力传感器247监测。压力可通过显示模块320显示在显示屏幕上的图形用户界面中。在一些实施方案中，最佳压力在20psi与30psi之间。在一些实施方案中，压力可被修改以施加界定的力。最佳力可在40N与200N之间。取决于应用，关节平衡系统50可被配置来供应不同范围内的压力。在插入物100膨胀(即波纹管在受压状态下扩张以致动插入物100)的情况下，膝盖在完整的可利用运动范围内屈曲(弯曲)。当膝盖屈曲时，传感器可测量膝盖屈曲角度、插入物的顶部板片与底部板片之间的距离，和插入物的顶部板片与底部板片之间的侧斜。这些信息可通过至显示器的有线或无线传输以图形方式描绘。

外科医生可对人工部件的放置、对在骨中所做的切口，或对膝盖的韧带做出适当改变，以生成对于患者最合意的撑开牵引间隙和侧斜。

关节平衡系统50可用来在全膝关节成形术或部分膝关节成形术等外科手术程序期间使膝平衡。控制器座架230可环绕在患者的大腿下部等大腿周围并且稳固地拉紧。控制器座架230的钩环紧固件可提前地放置在大腿上。控制器240可与患者的大腿的长轴线对准，其中电池帽249和压力阀226面向近侧，并且插入物连接面向远侧。

插入物100可定位在胫骨表面与股骨表面中间。底部板片150的底部表面可为平坦的，并且可与胫骨骨切口直接或间接接触。顶部板片110的上表面可为曲弯的，并且可与股骨表面直接或间接接触。插入物100应舒适地配合，并且可在胫骨切口表面上处于中心。外科医生可验证曲弯的上表面与股骨髁关节连接。如果插入物100不能轻松插入，那么外科医生可验证胫骨切口表面与股骨髁之间的间隙至少是插入物100的高度，如8mm。如果插入物100对于膝盖来说过大或过小，那么外科医生可选择另一大小的插入物。

致动器随后可通过流体供应装置220加压至预定压力，如自20psi加压至25psi，并且显示模块320可将当前压力显示在GUI中。插入物100可自插入物100未膨胀的第一预定高度，如8mm，一直扩张至气动致动器充分膨胀的第二预定高度，如14mm。当胫股间隙大于第二预定高度时，可使用垫片。在其它实施方案中，当胫股间隙大于第二预定高度时，可用较厚的关节部分130交换关节部分130。

一旦插入物100定位于胫股间隙中并且膨胀，可通过将膝盖固持在0°屈曲状态和选择通过控制模块显示在GUI上的校准按钮来校准关节平衡系统50。

显示模块320也可以实时地显示胫骨表面与股骨表面之间的净间隙。为检查屈曲和延伸状态的间隙：将膝盖固持在0°并且读取显示器上的间隙。然后将膝盖屈曲至90°并且读取显示器上的间隙。这个过程可根据需要重复多次。如果外科医生希望再切割骨或重新定位部件，那么可移除插入物100(在使控制器缩小之后)。如果外科医生希望执行软组织释放并且存在足够大的入口，那么他或她可以使用处于适当位置的插入物执行软组织释放并且在显示器上实时监测间隙的改变。

关节平衡系统50也可用来通过在完全延伸与完全屈曲之间轻轻地屈曲膝盖来测量动态膝盖平衡。显示模块320可在GUI中实时显示胫骨表面与股骨表面之间的净间隙，并且记录间隙并在GUI中展示胫股间隙与膝屈曲的图表。

可通过在插入物100处于适当位置的情况下释放韧带和当执行释放时监测胫股间隙和侧斜的改变来改变并且实时监视膝盖的平衡。也可以通过对股骨或胫骨切口做出合适的改变以重新对准部件来改变并且实时监视膝盖的平衡。

在一些实施方案中，关节平衡系统50还可包括校正模块。校正模块可解译自插入物100和控制器240接收的数据，并且为外科手术程序提供有关校正任何感知的不平衡的建议。校正模块可接收其它输入，包括来自外科手术前CT或MRI扫描等成像模态的骨几何形状、如股骨骨轴与胫骨骨轴之间的角度的邻近多骨结构之间的角度，和韧带附接，所述韧带附接可基于使用外科手术导航器械的数字化界标。

校正模块可计算插入物210的整个关节表面上的力，如通过使用刚性主体来表示骨和插入物210，并且使用弹簧来表示韧带。校正模块可精制韧带附接、长度和刚度以匹配由关节平衡系统50中的传感器收集或确定的力位移数据。校正模块还可以基于长度、刚度、骨切口的当前角度和胫股轴的角度来计算对骨切口和对韧带的校正。

如果力为中侧向平衡，但在屈曲上并且在延伸上拉紧的，那么校正模块可基于在延伸和屈曲上收集的力位移数据来计算将要自近侧胫骨切割的骨量。如果力为可接受的并且在屈曲上为中侧向平衡的但在延伸上为拉紧的，那么校正模块可基于在延伸上收集的力与位移数据来计算将要自远侧股骨切割的骨量。校正模块可提供其它建议，如基于测量数据的对韧带的修改。

切割引导件和研磨表面

图15和图16例示包括插入物100和切割引导组件400的关节平衡系统的实施方案。切割引导组件400连接至插入物100，所述切割引导组件用来在关节的平衡期间引导切割骨和组织。切割引导组件400可安放至插入物100以在关节平衡期间为外科医生提供用于切割骨、软骨或韧带的区段的引导。

在所例示的实施方案中，切割引导组件400包括切割引导座架402、切割引导件406和安放紧固件408，如销钉、螺杆或螺栓。切割引导座架402可在底部板片150或顶部板片110处附接至插入物100。

切割引导件406使用安放紧固件408附接至切割引导座架402。切割引导件406包括一个或多个引导槽410。在所例示的实施方案中，切割引导件406包括两个平行引导槽410。引导槽410可用来在使关节平衡和定位人工关节假体期间对准并且对骨、软骨、韧带或其它组织做出切口。

引导槽410具有在外科医生切割骨时固持并且引导切割装置或锯的刀片的平坦表面。外科医生将切割锯插入切割引导件的槽中，这帮助维持引导件的位置和角度。在本文所描述的实施方案中，切割引导件安放在平衡插入物的板片上，使得在韧带适当地拉紧的情况下做出切口。

在一些实施方案中，顶部板片或底部板片的表面可被配置为研磨(或铣削或刨平)表面或打磨表面，使得所述表面操作来抵靠对应的骨结构研磨并且将骨表面研磨成适当形状或较平滑表面。

在如图17至图40中所示的实施方案的一些实施方案中，插入物100包括用于胫骨切割引导件、股骨切割引导件或后部股骨切割引导件等切割块或引导件的整合座架。具有整合座架和切割引导件的插入物100可形成关节平衡系统的一部分，如本文所描述的关节平衡系统的。

在这些实施方案中，插入物100包括第一板片、第二板片和一个或多个致动器。第二板片邻近第一板片，并且一个或多个致动器位于所述第二板片与第一板片之间。第二板片包括板片部分、过渡部分、安放部分和被配置来容纳切割块的安放引导件。板片部分和第一板片可大致上平行，并且可在平行平面上对准。过渡部分可自板片部分延伸，所述板片部分在插入物100的一侧上突出超过第一板片的周边，如前末端或将定向在前部方向上的那侧。过渡部分可平行于第二板片延伸。安放部分可在相对于过渡部分的横向方向上并且在相对于第二板片的第一板片的方向上自过渡部分延伸，并且可延伸超过第一板片，如超过第一板片的平面。安放部分的长度可大于第一板片与第二板片之间的距离。在一些实施方案中，安放部分垂直于第二板片延伸。

在一些实施方案中，过渡部分包括在板片部分远侧的末端处相对于第二板片朝第一板片方向的弯曲，以使板片部分延伸的方向过渡至安放部分延伸的方向。在一些实施方案中，安放引导件可包括自安放部分突出的凸缘，并且可包括延伸穿过凸缘和安放部分的镗孔。镗孔可设定大小以容纳销钉，以便将切割块或引导件联接至插入物100。

在所例示的实施方案中，第一板片和第二板片由刚性材料形成。在其它实施方案中，第一板片和第二板片由膨胀的非刚性材料如囊状物或球囊形成。

在图17至图24中所例示的实施方案中，第二板片为顶部板片110，而第一板片为底部板片150。在图25至图40中所例示的实施方案中，第二板片为底部板片150，而第一板片为顶部板片110。

图17至图20例示具有用于胫骨切割块的整合座架的插入物100的实施方案。在图17至图20中所例示的实施方案中，插入物100被配置来用于胫骨平衡。参考图17至图20，插入物100包括顶部板片110、一个或多个致动器180和底部板片150。一个或多个致动器180和底部板片150可为以上所描述的致动器180和底部板片150的任何组合。顶部板片110包括顶部部分109、顶部安放部分108和顶部过渡部分107。顶部部分109可包括用于以上所描述的顶部板片110的配置中的任何配置，并且被配置来接触股骨8，如在股骨切口或股骨髁14处(参考图2)。在所例示的实施方案中，顶部部分包括顶部板片插入末端101。顶部部分109还可包括自顶部板片插入末端101延伸至顶部部分109中的顶部板片凹痕103。在所例示的实施方案中，顶部板片凹痕103为具有圆形拐角的矩形槽。

顶部安放部分108向下延伸并且超过底部板片150。顶部安放部分108可垂直于顶部部分109延伸。在所例示的实施方案中，顶部安放部分108包括主体114、第一支脚116、第二支脚117和外凹部119。主体114自顶部过渡部分107延伸。支脚116、117自主体114向下延伸并且可在所述支脚与所述主体之间形成外凹部119。第一支脚116可比第二支脚117向下延伸得更远。外凹部119可辅助安放切割引导件，可允许切口被制造成穿过所述外凹部，或可减少插入物100的材料成本。

插入物100可包括自顶部安放部分108突出的一个或多个安放引导件192。在所例示的实施方案中，顶部安放部分108的每一支脚116、117为圆形的，并且包括安放引导件192。安放引导件192被配置来容纳切割块，如切割引导件406。切割块配置有用于引导胫骨切口的引导件或槽。安放引导件192可包括镗孔197和凸缘191。镗孔197可延伸穿过凸缘，并且可延伸穿过安放部分108，如穿过支脚。凸缘191可延伸并且自支脚等安放部分108突出，并且可与镗孔同轴。每一安放引导件192可被配置来容纳安放接脚、螺杆或螺栓等紧固件。销钉可用来将切割块安放至顶部板片110。

顶部过渡部分107可在与顶部部分109相同的大体方向上自顶部部分109向外延伸，如平行于顶部部分109延伸，并且可延伸远离插入末端101。顶部过渡部分107可向下曲弯至顶部部分109远侧的顶部安放部分108。在实施方案中，顶部过渡部分107曲弯近似90度。如所例示，顶部部分109、顶部过渡部分107和顶部引导部分108可形成为整体件。插入物100的各种部件可由本文所公开的材料形成，并且可包括本文所公开的材料性质中的任何材料性质。图17至图20的插入物100可包括先前本文所描述的特征和部件中的任何特征和部件并且与所述任何特征和部件联接，所述特征和部件如传感器、致动器和顶部板片110和底部板片150的各种实施方案。图17至图20的插入物100也可以结合本文所描述的关节平衡系统50或结合其他类型的关节平衡系统使用。

图21至图24例示图17至图20的插入物100的替代实施方案。参考图21至图24，插入物100包括调整装置196。调整装置196可在顶部安放部分108处附贴至插入物100。调整装置196可被配置来基于相对角度以及韧带平衡的综合测量调整位于安放引导件192中的引导销钉的放置。调整装置196尤其可为按钮、螺杆、滑件、轮、可膨胀装置或膨胀机构。调整装置196可为手动可调整的，或可为通过致动可调整的。

插入物100还可包括插入角度传感器193。插入角度传感器193也可在顶部安放部分108处联接至插入物100。插入角度传感器193可与程序期间附贴至胫骨的第一骨角度传感器194一起用来提供胫骨10与包括顶部板片110的插入物100之间的相对角度。可至少部分地基于胫骨与插入物100之间的角度来做出使用调整装置196做出的调整。

在图17至图24中所例示的实施方案中，顶部板片110与股骨或股骨部件关节连接，使得安放至顶部安放部分108的切割块将相对于顶部板片110并且相对于股骨10引导胫骨切口。

图25至图28例示具有用于股骨切割块的整合座架的插入物100的实施方案。在图25至图28中所例示的实施方案中，插入物100被配置来用于胫骨平衡并且引导股骨远侧切口。参考图25至图28，插入物100包括顶部板片110、一个或多个致动器180和底部板片150。顶部板片和一个或多个致动器可为以上所描述的致动器180和顶部板片110的任何组合。底部板片150包括底部部分149、底部安放部分148和底部过渡部分147。底部部分149可包括用于以上所描述的底部板片的配置中的任何配置，并且被配置来接触胫骨10，如胫骨切口(参考图29至图32)。底部部分149可包括底部板片插入末端153。底部部分149可还包括底部板片凹痕105，如先前实施方案中所示和描述。

底部安放部分148向上延伸并且超过顶部板片110。底部安放部分148可垂直于底部部分149延伸。底部安放部分148可包括自底部过渡部分147向上延伸的两个支脚。两个支脚可通过形成拱状形状的窄材料件接合。每一支脚可包括安放引导件192。安放引导件192被配置来容纳切割块，如切割引导件406。切割块配置有用于引导股骨远侧切口的引导件或槽。安放引导件192可包括镗孔和凸缘。镗孔延伸穿过支脚并且凸缘延伸出与镗孔同轴的支脚。每一安放引导件192可被配置来容纳销钉。销钉可用来将切割块安放至底部板片150。

底部过渡部分147可在与底部部分149相同的大体方向上自底部部分149向外延伸，如平行于底部部分149延伸，并且可延伸远离底部板片插入末端153。底部过渡部分147可向上曲弯至底部部分149远侧的底部安放部分148。在实施方案中，底部过渡部分147曲弯近似90度。在所例示的实施方案中，底部过渡部分147包括两个支脚。每一支脚自底部部分149延伸至底部安放部分148的支脚。包括底部部分149、底部过渡部分147和底部安放部分148的底部板片150可形成为整体件。插入物100的各种部件可由本文所公开的材料形成，并且可包括本文所公开的材料性质中的任何材料性质。图25至图28的插入物100可包括先前本文所描述的特征和部件中的任何特征和部件并且与所述任何特征和部件联接，所述特征和部件如传感器、致动器和顶部板片110和底部板片150的各种实施方案。图25至图28的插入物100也可以结合本文所描述的关节平衡系统50或结合其他类型的关节平衡系统使用。

图29至图32例示图25至图28的插入物100的供替代的实施方案。参考图29至图32，插入物100包括调整装置196。调整装置196可在底部安放部分148处附贴至插入物100。调整装置196可被配置来基于相对角度以及韧带平衡的综合测量调整位于安放引导件192中的引导销钉的放置。调整装置196尤其可为按钮、螺杆、滑件、轮、可膨胀装置或膨胀机构。调整装置196可为手动可调整的，或可为通过致动可调整的。

插入物100还可包括插入角度传感器193。插入角度传感器193也可在底部安放部分108处联接至插入物100。插入角度传感器193可与在程序期间附贴至胫骨、股骨和膝盖骨等邻近骨的第一骨角度传感器194和第二骨角度传感器195等多个骨角度传感器一起用来提供邻近骨与包括底部板片150的插入物100之间的相对角度。在所例示的实施方案中，第一骨角度传感器195附贴至胫骨，并且第二骨角度传感器195在程序期间附贴至股骨，以提供胫骨10、股骨8与包括底部板片150的插入物100之间的相对角度。可至少部分地基于这些角度来做出使用调整装置196做出的调整。

在图25至图32中所例示的实施方案中，底部板片110与胫骨或胫骨部件关节连接，使得安放至底部安放部分108的切割块将相对于底部板片150并且相对于胫骨8引导胫骨切口。

图33至图40例示图25至图32的插入物100的供替代的实施方案。在这个实施方案中，插入物100被配置来用于胫骨平衡并且引导股骨后部切口。图25至图32中所例示的插入物的各种部件可与图25至图32中所例示的实施方案的部件相同或类似，所述部件包括顶部板片110、底部板片150和一个或多个致动器180。虽然图33至图40未展示各种角度传感器和调整装置196，但图33至图40的插入物100可包括各种角度传感器和调整装置196。在一些实施方案中，底部过渡部分147和底部安放部分148的长度和大小可不同于其它实施方案，而是定位用于股骨后部切口的切割块。在其它实施方案中，切割块可有所不同，而非底部过渡部分147和底部安放部分148有所不同，以定位用于股骨后部切口而非股骨远侧切口的切割块的引导件。

如图37至图40中所例示，膝盖处于屈曲状态，如对于股骨后部切口时的90度屈曲。

包括底部部分149、底部过渡部分147和底部安放部分148的底部板片150可形成为整体件。插入物100的各种部件可由本文所公开的材料形成，并且可包括本文所公开的材料性质中的任何材料性质。图33至图40的插入物100可包括先前本文所描述的特征和部件中的任何特征和部件并且与所述任何特征和部件联接，所述特征和部件如传感器、致动器以及顶部板片110和底部板片150的各种实施方案。图33至图40的插入物100也可结合本文所描述的关节平衡系统50或结合其他类型的关节平衡系统使用。

本文还公开了在关节外科手术期间切割骨的方法。在如图15至图40中所公开的那些实施方案的实施方案中，方法包括将插入物100插入如膝盖的关节中。方法还包括部署致动器，如使波纹管182膨胀。方法进一步包括将一个孔或多个孔钻挖至如股骨8或胫骨10的骨中。销钉引导件402或安放引导件192可用来引导钻头。方法仍然进一步包括将销钉放置到骨中的每一孔中。销钉引导件402或安放引导件192还可用来将销钉408引导至骨中。方法更进一步包括将切割引导件406安放至销钉408上，如图16中所示。切割引导件406可邻近销钉引导件402或插入物100的安放部分108、148而安放。方法进一步包括使用引导槽410以引导切口来切割骨。可在距板片固定距离处，或以相对于板片的预定角度，平行于与骨相对的板片来做出切口。例如，在图15和图25至图40中所示的实施方案中，可在距底部板片150的固定距离处，或以相对于底部板片150的预定角度，平行于底部板片150来做出切口。在图17至图24中所示的实施方案中，可在距顶部板片150的固定距离处，或以相对于顶部板片110的预定角度，平行于顶部板片110来做出切口。

方法还可包括调整销钉引导件402或安放引导件192的角度和/或位置。调整销钉引导件402或安放引导件192的角度和/或位置可包括手动地调整或致动调整装置196。调整销钉引导件402或安放引导件192的角度和/或位置可在切割骨之前执行。本文所描述的步骤中的每一个可由如外科医生的医疗专业人员执行。所描述的步骤中的每一个可结合用于结合图1至图14中所公开的实施方案描述的方法的方法和步骤执行。图17至图10中所公开的插入物100的每一实施方案可结合关节平衡系统50并且结合用于使用关节平衡系统50的方法使用。

图41至图48例示股骨切割引导件500的实施方案。在所例示的实施方案中，股骨切割引导件500为远侧股骨切割引导件。切割引导件500包括引导件主体520、刀片引导特征524和引导件杆510。引导件主体520包括底部部分521、前部部分522和过渡部分523。底部部分521可具有板片状形状。底部部分521可包括插入末端525。插入末端525的每一侧可为圆形的，并且可包括凹痕526。在实施方案中，插入末端525包括卡西尼卵形的一部分的形状，以形成圆形侧527和凹痕526。

过渡部分523可在与插入末端525相对的方向上延伸远离底部部分521并且向上曲弯至前部部分522。过渡部分523可为具有弧形形状的板片并且可曲弯近似90度。

前部部分522可在横向于底部部分521延伸的方向上延伸，如垂直于底部部分521的方向。前部部分522可包括顶部边缘528。顶部边缘528可在过渡部分523远侧。顶部边缘528可为曲弯的。在所例示的实施方案中，顶部边缘528具有顶点朝向一侧移位的非对称曲弯，使得一侧比另一侧高。

引导件主体520可包括前面529。前面529可为与插入末端525的方向相对面向的表面，并且可包括前部部分的外表面和过渡部分523的外表面的部分。

刀片引导特征524可为槽或被配置来引导远侧股骨切口的类似特征。刀片引导特征524可位于引导件主体520中，并且可邻近过渡部分523的远侧末端。

引导件杆510自引导件主体520延伸。在所例示的实施方案中，引导件杆510在过渡部分523曲弯朝向的相同大体方向上自底部部分521向上延伸。引导件杆510被配置来插入股骨8的髓内管中。引导件杆510可被成形以匹配股骨8的髓内管的形状。

引导件杆510包括基底511和末端512。基底511邻接底部部分521并且末端512在底部部分521远侧。基底511可比末端512大，并且引导件杆510自基底511至末端512逐渐变细。引导件杆510可具有弧形形状。在所例示的实施方案中，引导件杆510在相对于底部部分521小于九十度的初始方向上向上延伸，并且可朝向在相对于底部部分521比初始方向更接近于九十度的方向上延伸曲弯。

股骨切割引导件500还可包括切割引导件调整装置530、切割引导件传感器540和一个或多个骨角度传感器545。骨角度传感器545可附贴至邻近关节的骨结构，如股骨、胫骨或膝盖骨。在所例示的实施方案中，骨角度传感器545位于股骨上。切割引导件调整装置530可用来调整相对于股骨8的股骨切割引导件500的角度并且调整刀片引导特征524的位置。切割引导件调整装置530尤其可为按钮、螺杆、滑件、轮、可膨胀装置或膨胀机构。切割引导件调整装置530可为手动可调整的，或可为通过致动可调整的。切割引导件传感器540可与骨角度传感器545一起用来测量股骨切割引导件500与股骨8之间的角度。切割引导件传感器540可在前表面529处附贴至引导件主体520。在所例示的实施方案中，切割引导件传感器540邻近于顶部边缘528的顶点附贴至引导件主体520。骨角度传感器545可与引导件主体520分离，并且可在股骨切割引导件500处于适当位置时，如在引导件杆510位于患者的髓内管中时附贴至股骨8。

股骨切割引导件500可为特定于患者创造的定制引导件。各种部件的精确测量可基于患者关节的所拍摄的各种图像，如来自x射线的图像、CT扫描、MRI等等。在测量患者关节并且创造股骨切割引导件500之后，随后将引导件杆510插入患者的股骨的髓内管中。随后可测量股骨8与股骨切割引导件500之间的角度。随后，切割引导件调整装置530可用来相对于股骨8适当地定位股骨切割引导件500。一旦适当地定位股骨切割引导件500，如相对于股骨8成预定角度，那么使用锯刀片等切割工具做出远侧股骨切口。

图49至图52例示在做出远侧股骨切口之后的图41至图48的股骨切割引导件500的实施方案。图49至图52的股骨切割引导件可包括图41至图48中所示的各种角度传感器和切割引导件调整装置。如所例示，远侧股骨切口9平行于刀片引导特征524。在做出远侧股骨切口9之后，插入物100可用来使关节平衡并且对股骨8或对胫骨做出额外切口。

引导件杆510和引导件主体520可形成为整体件。股骨切割引导件500的各种部件可由本文所公开的材料形成，并且可包括本文所公开的材料性质中的任何材料性质。

本文还公开了用于使用股骨切割引导件500执行股骨切口的方法。在实施方案中，方法包括将引导件杆510插入股骨8的髓内管中。可插入引导件杆510，使得引导件杆510与股骨轴的长轴线对准。方法还包括以相对于引导件杆510的固定角度切割骨。

方法可包括将骨角度传感器545附贴至股骨8。方法还可包括测量附贴至股骨切割引导件的切割引导件传感器540与骨角度传感器545之间的角度。方法还可进一步包括调整刀片引导特征524的角度和位置。在一些实施方案中，相对于股骨8调整刀片引导特征524的角度和位置包括手动地调整或致动调整装置530，直到刀片引导特征524在用于切口的预定角度处。

图53至图60例示远侧股骨平衡器600的实施方案。远侧股骨平衡器600可被配置来使股骨相对于胫骨表面平衡。平衡可在远侧股骨切口之前和之后执行。远侧股骨平衡器包括第一髁部分610和第二髁部分620。第一髁部分610包括第一外表面611、第一内表面619、第一前部部分612和第一底部部分613。第一外表面611被配置成类似股骨髁的表面，并且第一内表面619可被配置以容纳股骨髁并且可大体匹配股骨髁的形状。第一前部部分611向上延伸并且被配置为在股骨髁前部，而第一底部部分612自第一前部部分611延伸并且被配置为在股骨髁下部。

第二髁部分620包括第二外表面621、第二内表面629、第二前部部分622和第二底部部分623。第二外表面621被配置成类似股骨髁的表面，并且第二内表面629可被配置以容纳股骨髁并且可大体匹配股骨髁的形状。第二前部部分621向上延伸并且被配置为在股骨髁前部，而第二底部部分622自第二前部部分621延伸并且被配置为在股骨髁下部。

第一外表面611和第二外表面621可在患者的股骨的股骨髁之后进行模型化。

远侧股骨平衡器600还可包括销钉引导件630。销钉引导件630可位于第一髁部分610和第二髁部分620中的每一个上。在所例示的实施方案中，销钉引导件630位于第一前部部分611上，而销钉引导件位于第二前部部分621上。销钉引导件630可包括镗孔632和凸缘631。镗孔延伸穿过髁部分，而凸缘自髁部分延伸出并且可与镗孔632同轴。每一销钉引导件630可被配置来容纳销钉并且将销钉引导至股骨8中。在远侧股骨平衡器600被移除并且切割块经由销钉安放至股骨之后，销钉随后可用来做出股骨切口。

参考图59，远侧股骨平衡器600可包括用于使关节平衡的平衡器致动器640。在所例示的实施方案中，平衡器致动器640被配置为位于两个股骨平衡器部分与远侧股骨切口9之间。在远侧股骨切口9之前使用远侧股骨平衡器600的实施方案中，股骨平衡器致动器640被配置为位于两个股骨平衡器髁部分与股骨髁之间。在实施方案中，平衡器致动器包括多个致动器，如介于每一髁部分与邻近股骨髁之间的一个致动器。

在一些实施方案中，远侧股骨平衡器600包括用于做出远侧股骨切口的刀片引导特征，类似于股骨切割引导件500的刀片引导特征。

第一髁部分610、第二髁部分620和销钉引导件630可形成为整体件。远侧股骨平衡器600的各种部件可由本文所公开的材料形成，并且可包括本文所公开的材料性质中的任何材料性质。

远侧股骨平衡器600可用来使关节平衡。在实施方案中，方法包括做出远侧股骨切口。本文所描述的切割方法和工具中的任何切割方法和工具可用来做出切口。在一些实施方案中，方法包括在做出切口之后移除插入物100。方法还包括将远侧股骨平衡器放置在远侧股骨切口上和部署远侧股骨平衡器600以撑开牵引关节。放置远侧股骨平衡器600可包括如图中所示并且如本文所描述地定位远侧股骨平衡器600。方法进一步包括将孔形成至股骨等骨中，和将图15至图16中所例示的销钉402等销钉放置到孔中。销钉引导件630可用来做出孔并且放置销钉。在实施方案中，放置销钉包括相对于撑开装置的底部部分以固定距离并且以固定角度定位销钉。方法可还包括将切割块400安放至销钉和使用引导槽410来对骨做出第二切口。

图61至图68例示后部股骨平衡器700的实施方案。后部股骨平衡器700被配置来使如相对于胫骨屈曲90度的屈曲状态下的股骨8平衡。后部股骨平衡器700可被配置来相对于胫骨并且相对于远侧股骨切口9调整后部股骨切口。后部股骨平衡器700包括平衡器主体710、第一后部髁部分720、第二后部髁部分730和后部销钉引导件740。

平衡器主体710可包括连接部分711、第一支脚712和第二支脚713。连接部分711可为将第一支脚712连接至第二支脚713的窄颈部。连接部分711可为形成具有拱状形状的板片的窄材料件。第一支脚712和第二支脚713被配置来沿远侧股骨切口9延伸。平衡器主体710可通常具有通过连接部分711、第一支脚712和第二支脚713形成的‘U’形状。连接部分711、第一支脚712和第二支脚713可在其间形成圆形槽。

第一支脚712可包括邻近连接部分711并且在第一后部髁部分720远侧的第一圆形末端714。第二支脚712可包括邻近连接部分711并且在第二后部髁部分730远侧的第二圆形末端715。在一些实施方案中，相较于第一圆形末端714自第一后部髁部分720延伸，第二圆形末端自第二后部髁部分730突出得更远。第一圆形末端714和第二圆形末端715比连接部分711延伸得更远，从而在所述第一圆形末端与所述第二圆形末端之间形成凹痕716。

第一后部髁部分720在横向于平衡器主体710延伸的方向的方向上自平衡器主体710向上延伸，并且可垂直于平衡器主体710。第一后部髁部分720可自第一支脚712延伸。第一后部髁部分720可包括第一后部内表面和第一后部外表面721。第一后部内表面722可为平坦表面并且可邻近后部股骨切口。第一后部外表面721可类似股骨髁的后部。

第二后部髁部分730在与第一后部髁部分710相同的方向、横向于平衡器主体710延伸的方向上自平衡器主体710向上延伸，并且可垂直于平衡器主体710。第二后部髁部分730可自第二支脚713延伸。第二后部髁部分730可包括第二后部内表面和第二后部外表面731。第二后部内表面732可为平坦表面并且可邻近后部股骨切口。第二后部外表面731可类似股骨髁的后部。

第一后部外表面721和第二后部外表面731可在患者的股骨的股骨髁的后部部分之后被模型化。

后部销钉引导件740可位于平衡器主体710的每一支脚上。后部销钉引导件740可包括镗孔742和凸缘741。镗孔742延伸穿过平衡器主体710，如穿过支脚中的一个。凸缘741自平衡器主体710，如自支脚中的一个延伸出。在实施方案中，凸缘741与镗孔742同轴。每一后部销钉引导件740可被配置来容纳销钉并且将在远侧股骨切口9处将销钉引导至股骨8中。在后部股骨平衡器700被移除并且切割块经由销钉安放至股骨之后，销钉随后可用来做出后部股骨切口。在一些实施方案中，每一后部销钉引导件包括向内延伸的第二凸缘743，所述第二凸缘与镗孔742同轴。

参考图67，后部股骨平衡器700可包括后部平衡器致动器750。在所例示的实施方案中，后部平衡器致动器750可邻接第一和第二内表面，并且可邻接后部股骨切口7。平衡器致动器750位于在第一后部髁部分720和第二后部髁部分730与股骨之间，如在后部股骨切口7处。在实施方案中，后部平衡器致动器750包括多个致动器，如介于第一后部髁部分720与后部股骨切口7之间的致动器和介于第二后部髁部分730与后部股骨切口7之间的致动器。一旦基于预定条件实现平衡，通过后部销钉引导件740在远侧股骨切口9处将销钉插入股骨8中。后部股骨平衡器700随后被移除并且切割块经由销钉安放至股骨。随后可使用如切割块400的切割块调整后部股骨切口。

在一些实施方案中，后部股骨平衡器700可在做出任何后部股骨切口之前安放至股骨。在这些实施方案中，第一后部髁部分720和第二后部髁部分730被定轮廓以配合患者的膝的未切割股骨髁。

平衡器主体710、第一后部髁部分720、第二后部髁部分730和后部销钉引导件740可形成为整体件。后部股骨平衡器700的各种部件可由本文所公开的材料形成，并且可包括本文所公开的材料性质中的任何材料性质。虽然关于使膝关节的股骨部件的后部平衡描述了后部股骨平衡器700，但是后部股骨平衡器700可使用于使其它骨部件的后部平衡中并且可使用于其它关节的平衡中。

后部股骨平衡器700也可用来使关节平衡。在实施方案中，方法包括做出后部股骨切口。本文所描述的切割方法和工具中的任何切割方法和工具可用来做出切口。在一些实施方案中，方法包括在做出切口之后移除插入物100。方法还包括将后部股骨平衡器700放置在后部股骨切口上和部署后部股骨切口以撑开牵引关节。放置后部股骨平衡器700可包括如图中所示并且如本文所描述地定位后部平衡器700。方法进一步包括将孔形成至股骨等骨中，和将如图15至图16中所例示的销钉402的销钉放置到孔中。销钉引导件740可用来做出孔并且用来放置销钉。在实施方案中，放置销钉包括相对于撑开牵引装置的底部部分以固定距离并且以固定角度定位销钉。方法可还包括将切割块400安放至销钉和使用引导槽410来对骨做出第二切口。

图69至图76例示整个股骨平衡器800的实施方案。整个股骨平衡器800被配置来同时平衡全部股骨部件的对准。整个股骨平衡器800的形状可通常被配置以类似患者的股骨等股骨8的髁。整个股骨平衡器800可自远侧末端周围的前部至股骨的后部环绕在股骨8的末端周围。在实施方案中，整个股骨平衡器800在股骨8周围环绕近似270度。

整个股骨平衡器800包括前部部分810、远侧部分820和后部部分830。前部部分810被配置为邻近股骨8的前部，如邻近前部股骨切口。前部部分810可被配置以围绕倒角切口延伸至远侧部分820。前部部分810可包括前部边缘804。前部部分可在第一方向上自前部边缘延伸并且过渡至横向于第一方向的第二方向上。

远侧部分820自前部部分810延伸并且位于前部部分810与后部部分830之间。远侧部分820可自前部部分810在第二方向上延伸。远侧部分820可包括邻近后部部分830的第一远侧支脚821和第二远侧支脚822以遵循两个髁的形状。在一些实施方案中，远侧部分820分成两个支脚。在其它实施方案中，每一远侧支脚自前部部分810延伸。远侧部分820被配置为邻近股骨8的远侧末端，如邻近远侧股骨切口。

后部部分830自远侧部分820延伸并且可在与前部部分810相同的大体方向上延伸。后部部分830可包括后部第一髁部分831和后部第二髁部分832。后部第一髁部分831自远侧部分820延伸并且可自第一远侧支脚821延伸。后部第二髁部分832自远侧部分820延伸并且可自第二远侧支脚822延伸。

整个股骨平衡器800还可包括前部销钉引导件815和远侧销钉引导件825。前部销钉引导件815位于前部部分810处。前部销钉引导件815可包括镗孔807和凸缘806。镗孔807延伸穿过前部部分810，并且凸缘806与镗孔807同轴地自前部部分810延伸出。每一前部销钉引导件815可被配置来容纳销钉并且将销钉引导至股骨8的前部中。在整个股骨平衡器800被移除并且切割块经由销钉安放至股骨之后，销钉随后可用来做出股骨切口。

远侧销钉引导件825位于远侧部分810处。远侧销钉引导件825可包括镗孔809和凸缘808。镗孔809延伸穿过远侧部分820，并且凸缘808与镗孔809同轴地自远侧部分820延伸出。每一远侧销钉引导件825可被配置来容纳销钉并且将销钉引导至股骨8的远侧末端中。在整个股骨平衡器800被移除并且切割块经由销钉安放至股骨之后，销钉随后可用来做出股骨切口。

前部部分810可包括前部内表面814和前部外表面813。前部内表面814可邻接股骨8的前部部分并且可为平坦表面。前部内表面814可在第一方向上延伸。前部外表面813可包括形成股骨部件的前部的大体形状的圆形物。前部部分810可还包括前部倒角表面804。前部倒角表面可邻近前部内表面并且邻近远侧部分820。前部倒角表面804可相对于前部内表面814以四十五度角度延伸。

远侧部分820可包括远侧内表面824和远侧外表面823。远侧内表面824可为平坦表面。远侧内表面824可垂直于前部内表面814。远侧外表面823可包括圆形物以形成股骨8的远侧末端的大体形状，并且可匹配股骨部件的远侧末端的形状。第一支脚和第二支脚中每一个可包括远侧内表面824和远侧外表面823。

后部部分830可包括后部内表面834和后部外表面833。后部内表面834可为平坦表面，并且可位于邻近髁的后部部分。后部内表面834可平行于前部内表面814。后部外表面833可包括股骨的后部部分的大体形状，并且可匹配股骨部件的后部的形状。后部髁部分中每一个可包括后部内表面834和后部外表面833。后部部分830还可包括后部倒角表面803。后部倒角表面824可自远侧内表面824延伸至后部内表面834。后部倒角表面803可相对于远侧内表面824和后部内表面834以四十五度成角度。

整个股骨平衡器800的每一内表面可平行于股骨切口或倒角。

前部部分810、远侧部分820、后部部分830、前部销钉引导件815和远侧销钉引导件825可形成为整体材料件。整个股骨平衡器800的各种部件可由本文所公开的材料形成，并且可包括本文所公开的材料性质中的任何材料性质。

参考图75，整个股骨平衡器800还可包括前部致动器818、远侧致动器828和后部致动器838。前部致动器818可邻接并且可接合至前部内表面814。前部致动器818位于在前部部分810与股骨8的前部之间。在一些实施方案中，前部致动器包括多个致动器。

远侧致动器828可邻接并且可接合至远侧内表面824。远侧致动器828位于远侧部分820与股骨8的远侧末端之间。在一些实施方案中，远侧致动器828包括多个致动器，如介于每一支脚与股骨8的远侧末端之间的致动器。

后部致动器838可邻接并且可接合至后部内表面834。后部致动器838位于后部部分830与股骨8的后部之间。在一些实施方案中，后部致动器838包括多个致动器，如介于每一后部髁部分之间的致动器。

致动器可平衡全部股骨部件的对准。在使用致动器实现整个股骨平衡器的预定条件之后，通过前部销钉引导件815和远侧销钉引导件825将销钉放置到股骨8中。在一些实施方案中，整个股骨平衡器800可包括其它致动器，如配置为位于邻近倒角切口5的致动器。

在一些实施方案中，整个股骨平衡器可包括一个或多个刀片引导特征，如槽，所述一个或多个刀片引导特征可充当用于切割器械的切割引导件。

图77至图80例示图69至图76的整个股骨平衡器800的供替代的实施方案。在所例示的实施方案中，前部部分810包括末端部分855和中间部分850。上部分855被配置为位于股骨部件的前部处。中间部分850被配置以在上部分855与远侧部分820之间过渡。中间部分850可邻近倒角切口5。

整个股骨平衡器800可包括第一过渡部分812和第二过渡部分832。末端部分855可通过第一过渡部分812接合至中间部分850，并且中间部分850可通过第二过渡部分832接合至远侧部分820。在所例示的实施方案中，前部部分810、远侧部分820和后部部分830为整体件。在其它实施方案中，上部分855和中间部分850为分离组件，并且远侧部分820和后部部分830为分离件，并且所述件连结在一起。第一过渡部分812可包括将末端部分855和中间部分850接合在一起的连结物。第二过渡部分832可包括将中间部分850接合至远侧部分820的连结物。远侧部分820和后部部分可为分离件。在一些实施方案中，第一远侧支脚821和后部第一髁部分931形成一个件，并且第二远侧支脚822和后部第二髁部分832形成另一个件。

整个股骨平衡器包括前部调整装置817和远侧调整装置827。前部调整装置817和远侧调整装置827尤其可为按钮、螺杆、滑件、轮、可膨胀装置或膨胀机构。前部调整装置817和远侧调整装置827可为手动可调整的，或可为通过致动可调整的。前部调整装置817可附贴至前部部分810，如在第一过渡部分812处附贴在末端部分855与中间部分850之间。前部调整装置817被配置来调整整个股骨平衡器800与股骨800之间的角度，并且尤其可被配置来相对于股骨切口调整前部部分810。

远侧调整装置827可在第二过渡部分832处附贴在中间部分850与远侧部分820之间。远侧调整装置827被配置来调整整个股骨平衡器800与股骨800之间的角度，并且尤其可被配置来相对于股骨切口调整中间部分850、远侧部分820和后部部分830。

整个股骨平衡器800还可包括安放在前部部分810上的前部传感器816和安放在远侧部分820上的远侧传感器826。在所例示的实施方案中，远侧传感器826被配置为位于邻近股骨8的远侧末端。前部传感器816和远侧传感器826可结合一个或多个骨角度传感器840用来确定邻近骨结构如胫骨10、股骨8或膝盖骨与整个股骨平衡器800之间的角度。前部调整装置817和远侧调整装置827随后可用来调整整个股骨平衡器，直到角度落入表示平衡条件的预定值内。

整个股骨平衡器800还可包括许多解除槽805，所述解除槽位于邻近末端部分855与中间部分850之间的第一过渡部分812，和邻近中间部分850与远侧部分820之间的第二过渡部分832。解除槽805可降低整个股骨平衡器800的刚性，并且可降低前部调整装置817对远侧部分820的效应和远侧调整装置827对前部部分810的效应。图77至图80中所例示的实施方案还包括前部致动器818、远侧致动器828和后部致动器838。在实施方案中，致动器用来获得整个股骨平衡器800的初始平衡。调整装置随后可结合角度传感器用来调整前部部分810、远侧部分820和后部部分830的相对位置以改进整个股骨平衡器800的平衡。虽然结合使膝关节并且尤其股骨平衡描述了整个股骨平衡器800，但是整个股骨平衡器800可使用在其它关节和其它骨结构的平衡中。

整个股骨平衡器800也可用来使关节平衡。在实施方案中，方法包括将整个股骨平衡器800放置在股骨部件上。放置整个股骨平衡器800可包括如图中所示和本文所描述地定位整个股骨平衡器800。方法还包括切割骨，如对股骨部件执行前部、远侧和后部切口。切口可在将整个股骨平衡器800放置在股骨部件上之前或之后做出。方法还包括部署整个股骨平衡器800以撑开牵引关节。

方法还可包括将孔形成至骨中，如形成至股骨中，和将图15至图16中所例示的销钉等销钉放置到孔中。销钉引导件815和825可用来做出孔并且放置销钉。可形成一个或多个组孔，并且可将一个或多个组销钉放置于孔中。在实施方案中，放置销钉包括相对于撑开牵引装置的预定部分以固定距离并且以固定角度定位销钉。方法还可包括将切割块400安放至销钉或安放至一组销钉和使用引导槽410来对骨做出切口。方法还可包括将第二切割块400安放至另一组销钉和对骨做出另一个切口。

在一些实施方案中，方法包括调整整个股骨平衡器的全部或一部分如前部部分810或远侧部分820的相对角度和位置。调整整个股骨平衡器的全部或一部分的相对角度和位置可包括手动地调整或致动前部调整装置和/或远侧调整装置827。在一些实施方案中，方法还包括测量整个股骨平衡器800的全部或一部分相对于股骨8等骨的角度。测量整个股骨平衡器的全部或一部分相对于骨的角度可包括测量前部传感器816与骨传感器840之间的相对角度和测量远侧传感器826与骨传感器840之间的相对角度。还可以使用其它传感器，如位于后部部分830上的传感器。方法可包括将骨传感器840附贴至骨。调整整个股骨平衡器的相对角度和位置的步骤可在做出切口之前执行。

技术人员将了解，结合本文公开的实施方案所描述的各种示例性逻辑块、模块和算法步骤可以实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地例示硬件和软件的这种可互换性，以上已经大体上在各种例示性部件、块、模块和步骤的功能性方面描述各种例示性部件、块、模块和步骤。这种功能性是实施为硬件还是软件取决于强加于整个系统的设计约束。技术人员可针对每个具体应用以不同方式实施所描述的功能性，但是这种实施决策不应被解释为导致背离本发明的范围。另外，在模块、块或步骤内的功能分组是为了便于描述。在不脱离本发明的情况下，特定功能或步骤可以从一个模块或块中移除。

可使用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件部件或被设计来执行本文所描述功能的上述各者的任何组合来实施或执行结合本文公开的实施方案所描述的各种例示性功能块和模块。通用处理器可以是微处理器，但备选地，处理器可以是任何处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器亦也可以实施为计算装置的组合，例如，DSP及微处理器的组合，多个微处理器、结合DSP核心的一个或多个微处理器，或任何其它这种配置。

结合本文公开的实施方案所描述的方法或算法的步骤可直接体现于硬件中、体现于由处理器(例如，计算机的处理器)执行的软件模块中，或体现于这两者的组合中。软件模块可驻存于RAM存储器、闪速存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可拆卸盘、CD-ROM或任何其它形式的存储介质中。示例性存储介质可联接至处理器，使得处理器可从存储介质读取信息，并将信息写到存储介质。备选地，存储介质可与处理器成整体。处理器和存储介质可驻存于ASIC中。

虽然以上已描述了各种实施方案，但应理解，所述实施方案仅以举例的方式而不是以限制性的方式来呈现。广度和范围不应该受以上描述的示例性实施方案中的任何实施方案限制。在本文件指代对本领域普通技术人员而言显而易见的或已知的技术的情况下，这些技术涵盖现在或将来的任何时候对技术人员而言显而易见的或已知的那些技术。另外，所描述的实施方案不限于所例示的示例性架构或配置，而是可使用多种供替代的架构和配置来实施所需的特征。如在阅读本文件之后本领域普通技术人员将显而易见，可以实施所例示的实施方案和它们的各种替代方案而不限于所例示的实例。本领域一般人员将还理解，替代性功能、逻辑或物理分割和配置可以如何利用来实施所描述实施方案的所需的特征。因此，尽管本公开为了便于解释描绘并且描述了用于使膝关节平衡的插入物，但是将了解，根据本公开的插入物可实施于各种其它配置中并且可用来使各种其它类型的关节，如臀、肩部、踝、肘和脊关节平衡。

此外，虽然项目、元件或部件可按单数形式来描述或主张，但是预期复数形式也在其范围内，除非明确地说明限于单数形式。在一些情况下扩展单词和短语如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”或其它类似短语不应被解读为意指在其中可以缺乏这些扩展短语的情况下预期或需要的更窄情况。

Claims (20)

1.一种用于在关节的修复期间使所述关节平衡的插入物，所述插入物包括：

第一板片，其被配置来与关节的骨结构界接；

第二板片，其包括

板片部分，其与所述第一板片间隔开并且被配置来与所述关节的相对骨结构界接，

过渡部分，其自所述板片部分延伸，所述板片部分突出超过所述第一板片的周边，和

安放部分，其在所述第一板片的方向上沿相对于所述过渡部分的横向方向延伸；和

致动器，其位于所述第一板片与所述板片部分之间并且被配置来将力施加至所述第一板片并施加至所述板片部分。

2.如权利要求1所述的插入物，其进一步包括用于确定所述第一板片与所述板片部分之间的空间关系的多个传感器。

3.如权利要求1所述的插入物，其中所述第一板片是被配置来在所述关节的修复期间接触胫骨的底部板片，并且所述第二板片是顶部板片，其中所述板片部分被配置来在所述关节的修复期间接触股骨并且所述安放部分向下延伸超过所述底部板片。

4.如权利要求1所述的插入物，其中所述第一板片是被配置来在所述关节的修复期间接触股骨的顶部板片，并且所述第二板片是底部板片，其中所述板片部分被配置来在所述关节的修复期间接触胫骨并且所述安放部分向上延伸超过所述顶部板片。

5.如权利要求1所述的插入物，其中所述致动器是气动致动器，所述气动致动器包括由可膨胀材料制成的波纹管，所述波纹管被配置以膨胀并且气动地将所述力施加至所述第一板片并施加至所述板片部分。

6.如权利要求1所述的插入物，其中所述第二板片包括安放引导件，所述安放引导件包括自所述安放部分突出的凸缘。

7.一种用于在关节的修复期间使所述关节平衡的关节平衡系统，所述关节平衡系统包括权利要求7的所述插入物，所述关节平衡系统进一步包括：

切割引导件，其包括引导槽，所述引导槽被配置来在所述关节的所述修复期间引导切口；和

安放紧固件，其将所述切割引导件联接至所述安放部分，其中所述安放紧固件延伸至所述凸缘中。

8.如权利要求7所述的关节平衡系统，其中所述安放紧固件是引导销钉，并且其中所述插入物包括附贴至所述安放部分的调整装置，所述调整装置被配置来调整所述引导销钉的放置。

9.一种用于在关节的修复期间使所述关节平衡的插入物，所述插入物包括：

底部板片，其被配置来与关节的骨结构界接；

顶部板片，其包括

顶部部分，其与所述底部板片间隔开并且被配置来与所述关节的相对骨结构界接，

顶部过渡部分，其在所述顶部部分的大体方向上自所述顶部部分延伸，和

顶部安放部分，其自所述顶部过渡部分向下延伸超过所述底部板片；和

致动器，其位于所述底部板片与所述顶部部分之间，以用于将力分布至所述底部板片并分布至所述顶部部分。

10.如权利要求8所述的插入物，其进一步包括用于确定所述底部板片与所述顶部部分之间的空间关系的多个传感器。

11.如权利要求8所述的插入物，其中所述顶部安放部分进一步包括：

主体，其自所述顶部过渡部分向下延伸；

第一支脚，其自所述主体向下延伸；

第二支脚，其自相邻于所述第二支脚的所述主体向下延伸，从而在所述第二支脚与所述主体之间形成外凹部；

第一安放部分，其自所述第一支脚突出；和

第二安放部分，其自所述第二支脚突出。

12.如权利要求11所述的插入物，其中所述第一支脚比所述第二支脚延伸得更远。

13.如权利要求8所述的插入物，其中所述顶部板片包括安放引导件，所述安放引导件包括自所述顶部安放部分突出的凸缘，所述插入物进一步包括调整装置，所述调整装置附贴至所述顶部安放部分以用于调整引导销钉的放置。

14.一种用于在所述关节的修复期间使所述关节平衡的关节平衡系统，所述关节平衡系统包括权利要求8的所述插入物，所述关节平衡系统进一步包括：

第一骨角度传感器，其用于在所述关节的修复期间附贴至所述胫骨；和

插入物角度传感器，其联接至所述插入物。

15.一种用于在关节的修复期间使所述关节平衡的插入物，所述插入物包括：

顶部板片，其被配置来与关节的骨结构界接；

底部板片，其包括

底部部分，其与所述顶部板片间隔开并且被配置来与所述关节的相对骨结构界接，

底部过渡部分，其在所述底部部分的所述大体方向上自所述底部部分延伸，和

底部安放部分，其从所述底部过渡部分向上延伸超过所述顶部板片；和

致动器，其位于所述顶部板片与所述底部部分之间以用于将力分布至所述顶部板片并分布至所述底部部分。

16.如权利要求15所述的插入物，其进一步包括用于确定所述顶部板片与所述底部部分之间的空间关系的多个传感器。

17.如权利要求15所述的插入物，其中所述底部过渡部分包括自所述底部部分延伸的第一过渡支脚和自所述底部部分延伸的第二过渡支脚；并且其中所述安放部分进一步包括：

第一支脚，其自所述第一过渡支脚向上延伸，

第二支脚，其自第二过渡支脚向上延伸并且在所述底部安放部分的所述远侧末端处接合至所述第一支脚，

第一安放部分，其自所述第一支脚突出，和

第二安放部分，其自所述第二支脚突出。

18.如权利要求17所述的插入物，其中所述第一支脚比所述第二支脚延伸得更远。

19.如权利要求15所述的插入物，其中所述底部板片包括安放引导件，所述安放引导件包括自所述底部安放部分突出的凸缘，所述插入物进一步包括调整装置，所述调整装置附贴至所述底部安放部分以用于调整引导销钉的放置。

20.一种用于在所述关节的修复期间使所述关节平衡的关节平衡系统，所述关节平衡系统包括权利要求15的所述插入物，所述关节平衡系统进一步包括：

第一骨角度传感器，其用于在所述关节的修复期间附贴至所述胫骨；

第二骨角度传感器，其用于在所述关节的修复期间附贴至所述股骨；和

插入物角度传感器，其联接至所述插入物。