CN107708551B - 用于测量所切除的股骨头的测量装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于测量所切除的股骨头的测量装置。该装置包括具有支撑杆(104)的基部(102)，所述支撑杆从基部横向延伸并且在与所切除股骨头的高度对应的方向上延伸。股骨头支撑件(108)附接到基部且靠近支撑杆(104)的端部，以便以相对于基部约30°至60°之间的所选择倾斜度支撑股骨头的切断端，使得所切除股骨头的高度在支撑杆的总体方向上延伸。横向高度指示臂(120)可沿支撑杆(104)的高度调节，以便在使用时测量定位在股骨头支撑件上的所切除股骨头(106)的高度。横向高度指示臂(120)可承载可调节偏移指示臂(122)。

Description

用于测量所切除的股骨头的测量装置
相关申请的交叉引证
本申请要求2015年4月14日提交的南非临时专利申请第2015/02483号的优先权，该申请以引证的方式结合入本文。
技术领域
本发明涉及股骨头测量装置，其主要目的在于使得股骨和所附接髋关节假体的目标术后长度(其又决定了腿部长度)能够实现。具体地，本发明涉及测量装置，该测量装置用于测量股骨的切除头部的尺寸，以便选择合适尺寸的假体且确保在髋关节置换手术等期间的正确定位。
背景技术
全部或部分髋关节置换术为通常目的在于用假体髋关节或股骨头置换受损或患病的髋关节或股骨头的外科手术。
所切除骨和所植入假体的尺寸之间的差异影响腿部长度的任何最终变化。切除的骨难以测量，因为其为复杂的三维形状，并且下参考点需要可调节以容纳不同假体设计。为了定位下参照点，需要考虑在相对于内距上的点的股骨颈部的基部处的组件的最中间点的位置。参考点的示例由图3中的字母“A”指示。
全髋关节置换利用假体或人造关节置换髋臼(臼部)和股骨的头部。假体关节包括构造成延伸到股骨的中空管中的股骨柄并包括股骨头组件和髋臼窝组件。股骨头组件由模拟股骨头的形状的圆形球体和颈部组成。圆形球体被构造成至少部分地适配在髋臼窝组件的内部。假体可由具有合适性质的各种不同材料制造。
在自然髋关节或在体内组装的假体髋关节中，股骨头组件的颈部部分相对于股骨的纵向轴线呈约135°至约145°之间的角度。在示例性全部或部分髋关节置换期间，在靠近或通过承载股骨头的颈部的股骨的上部区域中做出横截面切割。该切割以与颈部相对于股骨倾斜的角度大致成直角的角度作出。此角度应与所计划假体的颈部轴角度对应。从髋关节移除所切除股骨头和颈部，此时必须用正确尺寸和构型的假体股骨头组件来置换。
具体地，在使用时股骨头组件跨越的竖直距离为假体的重要尺寸，因为这将影响患者的腿部长度。在站立的人中的自然股骨头的体内位置的背景中，竖直距离也可被称为到颈部切除水平面的“竖直落差”。此“竖直落差”对应于所切除股骨头的高度。
必须获得所切除股骨头的高度的准确测量结果，以便选择和制备用于适当地定位股骨头的股骨头组件。可选择尺寸经适当设定的假体以获得可与原始腿部长度相同或不同的所需腿部长度。此外，需要所切除股骨头的侧向偏移(偏移量)的准确测量结果。侧向偏移对应于股骨头在其体内位置的横向长度。假体的侧向偏移应最佳，以确保髋关节周围肌肉的正确肌肉张力。
许多植入物以不同尺寸可用，并且因此已经开发利用以下公式在手术期间计算腿部长度的应用程序。
公式：
所测量的切除量-旋转高度的中心＝窝半径+植入腿部调节距离+在参考点上方的植入物高度。
数字X射线图像通常用作术前计划的模板，即估计旨在何处作出通过股骨的横截面切割，以估计在假体中必须实现的校正以获得目标腿部长度等等。预测在手术进行时由假体影响的竖直高度和侧向偏移会是具有挑战性的。已经描述了在手术进行时评估腿长度校正的许多技术。这些方法都没有显示出是准确的。
应指出，腿部长度在进行髋关节置换手术中非常重要，因为如果术后腿部长度不在可接受限值内，则主治外科医生可能面临严重治疗失当的诉讼。
因此，需要至少在一定程度上缓解此类困难。
对本发明背景的前述讨论仅旨在便于理解本发明。应当理解，该讨论不是确认或承认所提及的任何材料是在本申请优先权日时本领域中通用知识的一部分。
发明内容
根据本发明，提供一种用于测量所切除的股骨头的测量装置，其包括：
基部，具有支撑杆，所述支撑杆从基部横向延伸并且在与所切除股骨头的高度对应的方向上延伸；
股骨头支撑件，附接到基部且靠近支撑杆的端部，其中股骨头支撑件被构造成以相对于基部的所选择倾斜度支撑股骨头的切断端，使得所切除股骨头的高度在支撑杆的总体方向上延伸；以及
高度指示臂，可调节地固定到支撑杆，以便从支撑杆横向地延伸并且被构造成可沿着支撑杆的高度移动，以便在使用时测量定位在股骨头支撑件上的所切除股骨头的高度。
本发明的其他特征包括对股骨头支撑件提供：支撑表面，所述支撑表面以与基部成大约35°至60°的角度相对于基部倾斜；支撑表面的倾斜角，其可优选地以逐步方式调节，或者由多个不同插入件中的所选择一个限定，所述插入件中的每个限定与基部的倾斜角；支撑表面的接收结构，所述接收结构被构造成接收股骨头并将股骨头在倾斜支撑表面上定位在位；以及作为直立销的接收结构。
本发明的其他特征包括对测量装置提供偏移指示臂，所述偏移指示臂由高度指示臂承载并且沿着高度指示臂的长度可调节位置，以便使用时测量所切除股骨头的侧向偏移。
本发明的其他特征包括对基部提供：凹部或槽，所述凹部或槽被构造成容纳使用时在所述基部的总体方向上延伸的股骨头的一部分。这允许定位所切除股骨头以确保测量结果对应于所计划假体的预定参考点。
本发明的其他特征包括对支撑杆和高度指示臂提供刻度，该支撑杆和高度指示臂包括的刻度表示与假体股骨头和股骨柄的不同尺寸和构型对应的距离或指示符。
附图说明
现在将仅通过示例方式参考附图来描述本发明，其中：
图1是根据本发明的测量装置的实施例在其用于测量所切除股骨头时的示意性三维图示；
图2是图1所示测量装置的实施例的示意性分解三维图示；以及
图3是从前方观察的包括假体髋关节的人骨骼的一部分的图示。
具体实施方式
在图1和2中示出了根据本发明的用于测量所切除股骨头的测量装置100的实施例。测量装置100包括基部102和从基部102横向延伸的支撑杆104。支撑杆104沿与所切除股骨头106的高度对应的方向延伸(如图3所示)。股骨头支撑件108定位在附接到基部102的支撑杆104的端部附近。股骨头支撑件108被构造成以相对于基部102的所选择倾斜度支撑股骨头110的切断端，使得股骨头106的切断端的高度在支撑杆104的总体方向上延伸。在图1和图2所示的实施例中，股骨头支撑件是基本上三角形插入件，其限定以相对于基部102成45°的角度而相对于基部102倾斜的支撑表面112。支撑表面112设置有接收结构，其在该实施例中为直立销114，该接收结构被构造成将股骨头106接收并且定位在倾斜支撑表面112上的适当位置。
基部102被构造成接收多个不同插入件，每个插入件限定与基部102的倾斜角，该角度相对于基部102在大约30°至60°之间变化。典型的角度通常约为40°。基部102包括槽116，其被构造成在使用时容纳在基部102的总体方向上延伸的所切除股骨头的最下中心部分118。
高度指示臂120可调节地附接到支撑杆104，以便从支撑杆104横向延伸。高度指示臂120被构造成可沿着支撑杆104的高度移动，以便在使用时测量定位在股骨头支撑件108上的所切除股骨头106的高度。支撑杆104可包括刻度150，其表示距离，如股骨头高度，或与假体股骨头和股骨柄的不同尺寸和构型对应的指示符(标识)。
高度指示臂120承载偏移指示臂122。偏移指示臂122可沿着高度指示臂120的长度调节位置，以便在使用时测量所切除股骨头106的侧向偏移。高度指示臂可包括刻度152，其表示距离，如偏移距离，或与假体股骨头和股骨柄的不同尺寸和构型对应的指示符(标识)。
图1和图2所示用于测量所切除股骨头的测量装置的实施例具有模块化构型。测量装置由可在使用前组装的邻接部件组成。在图2中最清楚地示出了邻接部件，其中以分解状态示出测量装置。基部102包括被构造成接收支撑杆104的端部126的圆形槽124。股骨头支撑件108是在平面图中为矩形并且在侧视图中为三角形以便形成倾斜支撑表面的插入件，其中与基部配合的侧面包括向下突起的定位结构128。定位结构128被构造成突出到槽116中以将股骨头支撑件定位在基部102上。在股骨头支撑件108中设置弯曲凹部132以在测量装置100处于组装状态时容纳圆柱形支撑杆104的一部分。股骨头支撑件108限定孔134，在组装期间直立销114的柄136插入到该孔中。直立销114具有尖锐自由端138，其被构造成(如果需要的话)刺入到所切除股骨头中。
高度指示臂120限定通过其第一端142的通道140，该通道140被构造成允许支撑杆104的自由端144穿过它，以便与支撑杆104滑动地相互作用，以使得能够调节高度指示臂的高度。类似地，偏移指示臂具有开口146，高度指示臂120的自由端148在使用时可穿过该开口。偏移指示臂122通过开口146可滑动地与高度指示臂120相互作用，使得偏移指示臂122可沿着高度指示臂120的长度滑动。
在使用时，所切除股骨头106的切断端110安装在中心位于股骨头支撑件108的倾斜支撑表面112上的直立销114上。高度指示臂120可首先必须通过将其向上滑动到支撑杆104的高度来克服重力或克服任何摩擦支撑力而手动提升并且(如果需要的话)手动地保持在支撑杆104的自由端144附近的位置处而使得所切除股骨头能够放置在股骨头支撑件108上。然后可使用外科手术锤将股骨头定位到直立销114的尖端138上。初始定位在支撑杆104的上自由端144附近的高度指示臂120朝向所切除股骨头106下降，直到其抵靠股骨头106的手术性上表面。一旦刚性高度指示臂120搁置在所切除股骨头106上，就可从支撑臂上的刻度获取读数。刻度可指示与股骨头高度或股骨假体的不同尺寸和构型有关的距离。
接下来，初始定位在高度指示臂120的自由端148附近的偏移指示臂122在安装在股骨头支撑件108上的所切除股骨头106的方向上沿着高度指示臂120的长度被手动调节，直到偏移指示臂122抵靠所切除股骨头106的侧向侧。一旦偏移指示臂122抵靠所切除股骨头106，就可从高度指示臂120上的刻度获取读数。刻度可指示与股骨头的侧向偏移或股骨假体的不同尺寸和构型有关的距离。
图3是从前方观察的包括假体髋关节302的人骨骼300的一部分的图示。假体关节包括在使用时延伸到股骨306的中空管中的股骨柄304并包括股骨头组件308。股骨头组件308由可模拟股骨头形状的头部310和支撑该头部的颈部部分312组成。在使用时，头部310被接收在髋关节的髋臼窝(未示出)内。在髋关节置换手术期间，通过股骨306进行在计划的切除水平面314处作出横截面切割。该切割相对于股骨306的纵向轴线倾斜。图3中的距离标记指示假体股骨头组件308的重要尺寸，即股骨头组件在其体内位置的高度316和侧向偏移318。从下参考点起测量的高度316指示患者的腿部长度，并且侧向偏移318将影响患者的髋关节和腿部的肌肉张力和整体移动性。
假体关节包括构造成延伸到股骨的中空管中的股骨柄、股骨头组件和髋臼窝组件。股骨头组件由模拟股骨头的形状的圆形球体和颈部组成。圆形球体被构造成至少部分地适配在髋臼窝组件的内部。
存在落在本发明范围内的用于测量所切除股骨头的测量装置的许多其它实施例。例如，在测量装置的一个实施例中，测量装置的高度指示臂包括用于可释放地接合支撑杆的可释放接合结构。可释放接合结构可用于将高度指示臂固定在沿着支撑杆的高度的固定位置处。类似地，偏移指示臂还可设置有可释放接合结构，其允许使用者沿着高度指示臂的长度固定偏移指示臂的位置。以这种方式，高度指示臂和偏移指示臂的位置可在所切除股骨头的测量之后被固定。将臂固定在适当位置允许将所切除股骨头的高度和侧向偏移测量结果与股骨假体的高度和侧向偏移直接比较。可将股骨假体放置在测量装置的股骨头支撑件上或保持在其附近，以进行直观视觉比较。
以上描述仅作为示例，并且应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可对测量装置进行许多改变和修改。例如，测量装置需要具有模块化构型，但它可包括通过合适紧固件或粘合剂永久地连接或固定在一起的部件。然而，模块化构型确实允许轻松拆卸、清洁和灭菌以及紧凑地存储和运输该测量装置。
测量装置可包括用于将所切除股骨头接收和定位在股骨头支撑件上的任何合适接收结构，如夹具等。
本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可更改其中高度和偏移指示臂可调节地固定到支撑杆和高度指示臂以允许沿其长度上移动的方式。例如，支撑杆可限定有被构造成接收在高度指示臂的端部上的突起的槽，其中突起可在槽内滑动地移动。测量装置的高度和偏移指示臂可具有任何合适形状和尺寸。
根据本发明的测量装置不仅被构造成测量所切除股骨头的高度和侧向偏移，而且其还可用于测量假体股骨头组件的高度和侧向偏移。
根据本发明的测量装置可用于涉及全部或部分髋关节置换的手术方法或技术。示例性手术方法包括以下步骤：通过估计股骨中的切除平面来计划手术；根据所计划的切除平面切断股骨头；使用如本文所述测量装置来测量所切除股骨头；将所切除股骨头的测量结果与一个或多个假体的测量结果进行比较；选择适当尺寸和构型的假体来置换所切除股骨头；并将所选择假体插入在正确位置中。使用测量装置测量所切除股骨头的步骤包括测量所切除股骨头的高度以及所切除股骨头的侧向偏移。
计划手术的步骤涉及术前建模方法，在此期间使用具有用于成比例放大的尺度标记的精确X射线图像来测量患者的髋关节。示例性建模方法涉及确定植入物的尺寸和位置以确保正确的腿部长度。
由于各种原因，股骨切断处的实际切除水平面可能不与计划或估计的切除水平面对应。然后，可利用根据本发明的测量装置测量所切除股骨头的高度和侧向偏移。可利用所切除股骨头的高度和侧向偏移的测量来选择尺寸经适当设计的假体且/或改变或调节模块假体的构型。例如，在模块化假体中，可更改股骨头组件等的颈部高度以在植入假体之前改变假体高度和偏移，以便获得患者的目标腿部长度和偏移。此外，可互换的股骨头支撑件可设置有支撑表面的不同倾斜角。
因此，本发明允许在距特定参考点的2个平面中测量所切除股骨头。
在整个说明书和权利要求书中，除非另外内容要求，否则单词“包括”或变体诸如“包括了”或“包括的”将被理解为意指包含所述整数或整数组，但不排除任何其他整数或整数的组。

Claims (9)

1.一种用于测量所切除的股骨头的测量装置，所述测量装置包括：基部，所述基部具有从所述基部横向延伸并且沿与所切除的股骨头的高度对应的方向延伸的支撑杆；股骨头支撑件，附接到所述基部并且靠近所述支撑杆的端部，其中所述股骨头支撑件被构造成以相对于所述基部的所选择倾斜度支撑所切除的股骨头的切断端，使得所切除的股骨头的高度在所述支撑杆的总体方向上延伸；以及高度指示臂，能调节地固定到所述支撑杆以便从所述支撑杆横向地延伸，并且所述高度指示臂被构造成能沿着所述支撑杆的高度移动，以便在使用时测量定位在所述股骨头支撑件上的所切除的股骨头的高度。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其中，所述股骨头支撑件限定有以与所述基部成35°至60°之间的倾斜角而相对于所述基部倾斜的支撑表面。
3.根据权利要求2所述的测量装置，其中，所述支撑表面的所述倾斜角能够以逐步方式调节或由多个不同插入件中所选择的一个插入件来限定，所述不同插入件中的每个插入件均限定所述支撑表面相对于所述基部的所述倾斜角。
4.根据权利要求2所述的测量装置，其中，所述支撑表面设置有接收结构，所述接收结构被构造成接收所切除的股骨头并且将所切除的股骨头在所述倾斜支撑表面上定位在位。
5.根据权利要求4所述的测量装置，其中，所述接收结构是直立销。
6.根据权利要求1所述的测量装置，其中，所述测量装置具有偏移指示臂，所述偏移指示臂由所述高度指示臂承载并且所述偏移指示臂的位置能沿着所述高度指示臂的长度调节，以便在使用时测量所切除的股骨头的侧向偏移。
7.根据权利要求1所述的测量装置，其中，所述基部包括凹部或槽，所述凹部或槽被构造成在使用时容纳在所述基部的总体方向上延伸的所切除的股骨头的一部分。
8.根据权利要求1所述的测量装置，其中，所述支撑杆和所述高度指示臂包括表示与假体股骨头和假体股骨柄的不同尺寸和构型对应的距离或指示符的刻度。
9.根据权利要求6所述的测量装置，其中，所述高度指示臂具有指示测量所切除的股骨头的侧向偏移的刻度，该刻度表示与假体股骨头和股骨柄的不同尺寸和构型对应的偏移距离或指示符。
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