CN109937015B - 具有铰接引导器适配器的手术钻引导系统 - Google Patents

Abstract

钻引导系统(100)通过允许钻引导器铰接以抵靠正被钻孔的骨而提供改善通道放置精度的手段。钻引导器包括构造成四个部分的铰接钻引导器适配器：顶帽(120)、指旋螺钉(122)、锁定突片(124)和弹簧机构(126)。钻引导器适配器是瞄准器臂(110)的一部分，其与近端上的手柄(102)和远端上的瞄准器引导器(130)配合。钻引导器适配器允许瞄准器引导器相对于不规则的配合表面铰接，允许瞄准器引导模板和骨之间的区域接触增加。钻引导器适配器的示例还包括用于将瞄准器引导器相对于瞄准器臂锁定就位的装置。

Description

具有铰接引导器适配器的手术钻引导系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年12月1日提交的，名称为“铰接钻引导器(ARTICULATINGDRILL GUIDE)”的美国临时申请No.62/428,584和于2016年12月21日提交的，名称为“具有铰接引导器适配器的手术钻引导系统(SURGICAL DRILL GUIDE SYSTEM WITHARTICULATING GUIDEADAPTOR)”的美国临时申请No.62/437,272的优先权和权益，其内容为了所有目的通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开一般涉及手术钻引导器。更具体地，本公开涉及用于在ACL重建期间定位和定向将在股骨中钻出的孔的手术钻引导器。

背景技术

重建手术通常涉及钻入骨中以附接软组织，例如韧带和肌腱移植物，以及用于铰接关节的各种人造替代物和/或附件。特别地，涉及膝的前十字韧带(ACL)的重建手术变得特别重要，原因是重建的有效性可以对患者随后的移动性产生深远的影响。类似地，不恰当治疗的ACL损伤可能是永久性的损害。

受损的ACL通常由来自髌腱或半腱肌腱的移植物替代。通过在胫骨和/或股骨中形成的通道促进这样的修复以用于将移植物植入患者的膝中。然后可以通过固定装置(例如挤压螺钉或绑系到螺柱的缝线)将移植物固定在通道中。可以特别依赖于股骨(原因是它通常承受患者的全部重量，并且是最大的人骨)以适应来自手术增加结构的大量连接力。因此，移植物的附接通常在股骨上的结构良好的位置处进行。

通常，当执行从外向内钻孔程序时，适于插入膝关节中的钻引导器定位股骨上的钻孔出口点，同时外科医生操纵钻引导器的手柄以定位入口位置。然而，用于引导钻孔的定位的常规钻引导器是通用的，其使用在瞄准器臂和手柄之间具有固定关系的单一设计来识别钻孔点。因此，常规方法不区分左膝和右膝，也不区分个体患者的骨结构的个体差异，这损害了定位钻孔的最佳进入点的能力。外科医生可以通过采用固定的左和右引导器或用于左右应用的一系列固定角度引导器来尝试类似的一系列应用。然而，这导致试错法管理以及需要制造一系列多个固定角度引导器。

发明内容

本文公开了一种手术钻引导系统，其通过允许钻引导器铰接以抵靠正被钻孔的骨而提供改善通道放置精度的手段。钻引导器包括构造成四个部分的铰接引导器适配器：顶帽、指旋螺钉、锁定突片和弹簧机构。引导器适配器是瞄准器臂的一部分，其与近端上的手柄和远端上的瞄准器引导器配合。引导器适配器允许瞄准器引导器相对于不规则的配合表面铰接，从而允许瞄准器引导模板和骨之间的区域接触增加。引导器适配器的示例还包括用于将瞄准器引导器相对于瞄准器臂锁定就位的装置。本公开的引导器适配器还可适用于非圆形或模块化钻引导器。

有利地，本公开的钻引导系统通过采用引导器适配器枢转瞄准器引导器以定位股骨或胫骨通道而基本上克服上述缺点。将用于最佳地放置通道的钻孔定位成穿透最小深度的软组织(皮肤、肌肉等)，但是将钻孔引导到股骨的足够刚性且结构良好的区域中。引导器适配器允许将瞄准器引导模板放置在股骨上的期望的钻孔出口位置处。而且，手柄包括指示钻孔位置的套筒构件，并且外科医生可以通过围绕引导器适配器枢转手柄来操纵手柄以将套筒放置在最佳钻孔位置，同时保持由瞄准器引导模板限定的相同出口位置。以该方式，通过将手柄定位到最小软组织深度的区域并且与通过股骨的结构良好的路径一致，最佳钻孔位置是可选择的。

本公开的手术钻引导系统的其它示例可以以任何合适的组合包括以下的一个或多个。

在示例中，本公开的手术钻引导系统包括手柄，所述手柄具有延伸通过其近侧部分的孔口，用于保持沿着插入轴线与套筒构件的可滑动连通。所述套筒构件是细长的并且具有尖端。所述系统还包括臂，所述臂可滑动地接合壳体的远侧部分中的槽以用于向其进行弓形移动。所述臂具有接合所述槽的近端和包括敞开孔腔的远端。所述系统还包括具有螺纹轴的旋转构件，所述螺纹轴延伸通过锁定构件中的孔并且至少部分地通过所述臂的孔腔，以及布置在所述锁定构件和所述臂的孔腔之间的偏压构件。所述偏压构件构造成将所述锁定构件和所述旋转构件偏压远离所述臂中的孔腔。所述系统还包括引导器，所述引导器可去除地联接到所述旋转构件的轴并从所述旋转构件朝向所述插入轴线延伸，以及与所述引导器的远端一体形成的模板。所述模板具有限定钻孔足迹的孔口，所述钻孔足迹对应于手术附件穿过的骨通道。所述锁定构件还包括锁定机构，用于围绕由所述旋转构件的轴限定的铰链轴线以一定程度的旋转锁定所述引导器。

在本公开的手术钻引导系统的另外示例中，所述套筒构件的表面具有齿，用于在所述套筒构件旋转时与所述手柄的内部部分选择性地棘轮接合。所述套筒构件的尖端包括用于将套筒固定在骨上的接合边缘。所述套筒构造成用于导丝的通过。所述臂的表面具有至少一个标记，用于测量所述臂相对于所述手柄的弓形延伸。所述臂的孔腔限定用于容纳所述偏压构件的搁架。在示例中，所述旋转构件是指轮。在其它示例中，所述偏压构件是围绕所述旋转构件的轴布置的弹簧。在另外的示例中，帽构件固定地附接到所述臂，并且所述偏压构件将所述锁定构件和所述旋转构件朝向所述帽构件偏压。所述引导器包括用于联接到所述旋转构件的轴的内螺纹部分。

在另外的其它示例中，所述锁定机构包括在所述锁定构件上的销，用于与形成在所述臂中的多个凹陷选择性地接合。在其它示例中，所述锁定机构包括在所述锁定构件上的多个脊，用于与形成在所述臂中的多个花键选择性地接合。容纳所述孔腔的所述臂的表面包括用于限制所述引导器的铰接范围的凹部，所述铰接范围为约25度。所述锁定构件包括用于与形成在所述搁架中的凹穴接合的尾部特征，用于限制所述引导器的铰接范围，所述铰接范围为约25度。

本公开的用于手术钻孔的方法的示例包括：1)将钻引导器的手柄的臂部署到预选位置，所述臂与所述手柄的远侧部分中的槽接合以用于其中的弓形移动；2)围绕由所述旋转构件的轴限定的铰链轴线枢转将瞄准器引导器固定到所述臂的远端的旋转构件，所述轴延伸通过所述锁定构件中的开口，所述瞄准器引导器具有与所述瞄准器引导器的远离所述旋转构件的远端一体形成的模板；3)将所述模板布置在沿着由套筒构件限定的插入轴线的放置点处，所述套筒构件可滑动地延伸通过所述手柄的近侧部分并且构造成用于导丝的通过，所述铰链轴线和所述插入轴线交叉以用于限定沿着所述插入轴线代表钻孔部位的放置点；4)将所述套筒构件的尖端推进到所述钻孔部位；以及5)使所述导丝穿过所述套筒构件以指示手术钻的路径。所述方法还包括释放锁定机构，所述锁定机构将所述瞄准器引导器锁定在相对于所述臂的选定角位置处。在示例中，所述锁定机构具有在所述锁定构件上的销，用于与形成在所述臂中的多个凹陷选择性地接合。在其它示例中，所述锁定机构具有在所述锁定构件上的多个脊，用于与形成在所述臂中的多个花键选择性地接合。

本公开的与手术钻引导器一起使用的装置的示例包括固定地附接到钻引导器的臂的帽构件。所述装置还包括具有螺纹轴的旋转构件，所述螺纹轴延伸通过锁定构件中的孔并且至少部分地通过所述臂中的孔腔。偏压构件布置在所述锁定构件和所述孔腔之间，所述偏压构件构造成将所述锁定构件和所述旋转构件朝向所述帽构件偏压。所述装置还包括可去除地联接到所述旋转构件的轴的引导器。所述旋转构件使所述引导器相对于所述臂围绕由所述旋转构件的轴限定的铰链轴线旋转。在所述装置的另外的示例中，所述锁定构件包括锁定机构，用于围绕所述铰链轴线以一定程度的旋转锁定所述引导器。在示例中，所述锁定机构包括在所述锁定构件上的销，用于与形成在所述臂中的多个凹陷选择性地接合。在其它示例中，所述锁定机构包括在所述锁定构件上的多个脊，用于与形成在所述臂中的多个花键选择性地接合。

通过阅读以下详细描述和查看相关附图，这些和其它特征和优点将是显而易见的。应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都只是说明性的，并不是对要求保护的方面的限制。

附图说明

通过结合以下附图参考详细描述将更全面地理解本公开，其中：

图1A示出了如本文中公开的示例性手术钻引导系统的透视图；

图1B示出了图1A的手术钻引导系统的套筒和瞄准器引导器之间的交叉的详细视图；

图2示出了图1A的手术钻引导系统的引导器适配器的详细视图；

图3A-3C示出了图2的引导器适配器的示例性锁定机构；

图4示出了图2的引导器适配器的替代锁定机构；

图5A和5B示出了图4的引导器适配器的示例性铰接限制器；以及

图6示出了采用图1A的手术钻引导系统进行手术钻孔的示例性方法。

具体实施方式

在下面的描述中，相似的部件已被赋予相同的附图标记，而不管它们是否在不同的示例中示出。为了以清楚和简明的方式示出示例，附图可能不一定按比例绘制，并且某些特征可以以略微示意的形式示出。关于一个示例描述和/或示出的特征可以在一个或多个其它示例中以相同方式或以类似方式使用和/或与其它示例的特征组合或代替其它示例的特征。

如说明书和权利要求书中所使用的，出于描述和定义本发明的目的，使用术语“约”和“大致”用于表示可以归因于任何定量比较、值、测量或其它表示的固有不确定度。术语“约”和“大致”也在本文中用于表示定量表示可以与所述基准不同而不会导致所讨论主题的基本功能发生变化的程度。“包括”、“包含”和/或每个的多个形式是开放式的并且包括列出的部分并且可以包括未列出的附加部分。“和/或”是开放式的并且包括一个或多个列出的部分和列出的部分的组合。

以下讨论的是本公开的手术钻引导系统的示例性构造和部署。在示例性布置中，示出了采用用于股骨钻孔的手术钻引导系统的ACL修复。替代构造可以采用放置在其它骨架结构上，或者放置在较软的组织表面上，并且可以采用或不采用钻孔方法来挖掘用于导丝的插入通道。

现在转到图1A，示出了本公开的示例性手术钻引导系统100的透视图。在图1A中，手术钻引导系统100包括具有弧形槽104的手柄102。手柄102被成形为由外科医生或其它操作者牢固地抓握。瞄准器臂110构造成与手柄102中的槽104可滑动地接合以相对于手柄102进行弓形移动。瞄准器臂110的表面包括用于测量瞄准器臂110的弓形延伸的刻度标记111。瞄准器臂110终止于下面更详细描述的引导器适配器106中。引导器适配器106构造成将瞄准器引导器130固定到瞄准器臂110。引导器适配器106还使瞄准器引导器130适于围绕铰链轴140在大约25度的范围内旋转。瞄准器引导器130具有用于与引导器适配器106接合的内螺纹侧部分148，如下面进一步所述。瞄准器引导器130还包括在瞄准器引导器130的远离引导器适配器106的远端处形成的模板134。模板134包括限定手术部位处的钻孔足迹的孔口152。瞄准器引导器130可去除地与具有不同尺寸的孔口152的其它瞄准器引导器130可互换，因此瞄准器引导器130具有用于选择孔口尺寸的一系列构造。

仍然参考图1A，手术钻引导系统100还包括套筒112，所述套筒通过手柄102中的孔口114布置并且构造成用于导丝118的通过。套筒112适于沿着插入轴线142在孔口114内可滑动移动。套筒112的表面包括斜齿146，当套筒112经由插入旋钮116旋转时所述斜齿用于与布置在手柄102内的棘爪(未示出)选择性地棘轮接合，使得齿146接合棘爪。套筒112沿着插入轴线142可延伸通过从手柄102中的孔口114到模板134的范围，以限定用于导丝118的钻孔和/或插入孔。套筒112的尖端108上的锥形、锯齿或其它合适的接合边缘便于将套筒112固定在骨或另一硬表面上。通常，在尖端108接触软组织的地方制造软组织切口，并且插入套筒112直到遇到硬材料(即骨)。尖端108通过齿146的棘轮动作促进骨的接合，以避免在插入导丝118期间的滑移。

应当注意，当瞄准器引导器130在引导器适配器106上居中时，如图1A中所示，插入轴线142与模板134的孔口152的中心对准。然而，当瞄准器引导器130围绕铰链轴线140旋转到其极限角度限制时，插入轴线142稍微偏离孔口152的中心。如图2中更详细地所示，铰链轴线140不穿过孔口152的中心。因此，当瞄准器引导器130从一个角度极限调整到另一个时导丝118跟踪的目标形状由卵形目标150表示。

图2是包括引导器适配器106的组成部分的瞄准器臂110的远端的半分解详细视图。引导器适配器106大体上包括四个元件：顶帽120；旋转构件，例如指轮122；锁定突片124；和偏压构件，例如弹簧126。顶帽120刚性地连接到瞄准器臂110。锁定突片124具有孔口128，用于指轮122的轴132的可滑动通过。轴132延伸通过瞄准器臂110的远端中的敞开孔腔152。弹簧126围绕轴132可滑动地布置，并且构造成将锁定突片124和指轮122朝向顶帽120推动。换句话说，指轮122、锁定突片124和弹簧126通过夹在瞄准器臂110中的孔腔152和顶帽120之间而保持在一起。

在示例中，轴132的远端具有螺纹，从而当瞄准器引导器130定位在锁定突片124上的两个延伸止动件154之间时接合瞄准器引导器130(图1A)的侧部分148的内螺纹。然而，本公开预期轴132和瞄准器引导器130也可以通过其它装置联接，例如快速释放肘节锁，其具有在轴132中的锥形端部，所述锥形端部与瞄准器引导器130中的相应锥形部配合。因此，通过指轮122的旋转，引导器适配器106使瞄准器引导器130沿着铰链轴线140相对于瞄准器臂110枢转。

在示例中，瞄准器引导器130还可以借助于引导器适配器106中的锁定机构以相对于瞄准器臂110的选定角度锁定就位。瞄准器引导器130的运动范围也可以由引导器适配器106的某些特征限制。现在将参考图3A-5B描述这些锁定机构和限制特征的示例。

现在将关于图3A-3C描述锁定机构的第一示例。在图3A中可以看出，锁定突片124包括接收到瞄准器臂110中的配合凹陷160中的锥形销158，如图3B中所示。在3B中，还可以看到孔腔152是台阶状的，以包括用于容纳弹簧126的搁架162。基于瞄准器引导器130的期望角度位置，在瞄准器臂110中存在多个凹陷160以用于接收锥形销158。锁定引导器适配器106的横截面视图在图3C中示出。锁定突片124、弹簧126和指旋螺钉122示出为俘获在孔腔152中的搁架162和顶帽120之间。当指轮122被拧紧时，锥形销158接合臂中的凹陷160，防止锁定突片124旋转，并且因此防止瞄准器引导器130铰接。相反，当指轮122松开时，弹簧126推动锁定突片124远离孔腔152以使锥形销158从凹陷160释放，从而允许瞄准器引导器130的有限铰接。

在图4中示出了锁定机构的替代示例。在图4中，基于瞄准器引导器130的期望角度放置，在瞄准器臂110中存在多个花键162(而不是如图3B中的多个凹陷160)以用于接收锁定突片124的下侧上的相应脊(未示出)。花键162在接合时允许瞄准器引导器130锁定在离散的铰接台阶中。当指轮122被拧紧时，花键162与锁定突片124的下侧上的脊啮合，防止锁定突片124旋转，并且因此防止瞄准器引导器130铰接。相反，当指轮122松开时，弹簧126推动锁定突片124远离孔腔152以从花键162释放，从而允许瞄准器引导器130的有限铰接。

除了图3A、3B和4中所示的锁定机构之外，本公开还预期锁定突片124和瞄准器臂110之间的其它合适的锁定机构。例如，可以使用径向锁定机构来代替上述的面锁定机构。可以预期指轮122的花键轴132可以用在这样的锁定机构中。

在图4中，还可以看出，容纳孔腔152的瞄准器臂110的部分的表面还包括限制瞄准器引导器130的铰接范围的凹部164。凹部164可以应用于引导器适配器106的所有示例并且不限于图4中所示的示例。关于图5A和5B示出了铰接限制器的其它示例。在这些示例中，锁定突片124包括尾部特征166，当锁定突片124相对于瞄准器臂110(图3B)的搁架162的抬高导致尾部特征166与在瞄准器臂110的搁架162中产生的凹穴168接合时，所述尾部特征用作止动机构。因此凹穴168限制锁定突片124的角度旋转。该机构提供附加装置以将瞄准器引导器130的铰接限制在期望范围内。尾部特征166可以应用于引导器适配器106的所有示例，并且不限于图4中所示的示例。

在图6中，示出了使用本公开的示例性手术钻引导系统100进行手术钻孔的方法。图6示出了布置在包括股骨160和胫骨162的手术部位的手术钻引导系统100。为了开始该方法，外科医生或其它操作者将手柄102的瞄准器臂110部署到如钻孔部位172限定的合适钻孔位置。一旦部署，瞄准器臂110可以通过手柄102上的旋钮136或其它合适的特征相对于手柄102锁定就位。外科医生然后通过松开指轮122释放引导器适配器106的锁定机构并且通过旋转指轮122枢转瞄准器引导器130。通过旋转指轮122，外科医生然后将模板134放置在股骨160上的放置点170处。通常，放置点170将与正被修复的韧带的先前附着点的位置相同，但是可以确定其它合适的位置。然后外科医生将套筒112布置成使得套筒112可滑动地移动通过手柄102。然后套筒112的尖端108前进到钻孔部位172，例如股骨160上的解剖良好的位置。这允许经由套筒112的尖端108处的边缘标记和固定用于插入导丝118的钻孔部位172。值得注意的是，模板134的放置点170限定沿着用于朝向钻孔部位172插入导丝118的插入轴线142的位置。套筒112的尖端108穿过软组织(未示出)并在软组织下方的骨、软骨或其它硬表面处接触钻孔部位172。随后可以使用钻(未示出)来进一步从钻孔部位172朝向模板134的放置点170挖掘插入通道174。

尽管已参考其优选实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求书限定的本申请的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。这样的变化旨在由本申请的范围涵盖。因而，本申请的实施例的前述描述并非旨在限制，而是由所附权利要求书传达完整范围。

所要求保护的是：

Claims (20)

1.一种手术钻引导系统，其包括：

手柄，所述手柄具有延伸通过其近侧部分的孔口，用于保持沿着插入轴线与套筒构件的可滑动连通，所述套筒构件是细长的并且具有尖端；

臂，所述臂可滑动地接合壳体的远侧部分中的槽以用于向其进行弓形移动，所述臂具有接合所述槽的近端和包括敞开孔腔的远端；

具有螺纹轴的旋转构件，所述螺纹轴延伸通过锁定构件中的孔并且至少部分地通过所述臂的孔腔；

布置在所述锁定构件和所述臂的孔腔之间的偏压构件，所述偏压构件构造成将所述锁定构件和所述旋转构件偏压远离所述臂中的孔腔；

引导器，所述引导器可去除地联接到所述旋转构件的轴并且从所述旋转构件朝向所述插入轴线延伸；以及

与所述引导器的远端一体形成的模板，所述模板具有限定钻孔足迹的孔口，所述钻孔足迹对应于手术附件穿过的骨通道；

其中所述锁定构件包括锁定机构，用于围绕由所述旋转构件的轴限定的铰链轴线以一定程度的旋转锁定所述引导器。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述套筒构件的表面包括齿，用于在所述套筒构件旋转时与所述手柄的内部部分选择性地棘轮接合。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述套筒构件的尖端包括用于将套筒固定在骨上的接合边缘。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述套筒构造成用于导丝的通过。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述臂的表面包括至少一个标记，用于测量所述臂相对于所述手柄的弓形延伸。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述臂的孔腔限定用于容纳所述偏压构件的搁架。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述旋转构件是指轮。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述偏压构件是围绕所述旋转构件的轴布置的弹簧。

9.根据权利要求1所述的系统，其还包括固定地附接到所述臂的帽构件，所述偏压构件将所述锁定构件和所述旋转构件朝向所述帽构件偏压。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述引导器包括用于联接到所述旋转构件的轴的内螺纹部分。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述锁定机构包括在所述锁定构件上的销，用于与形成在所述臂中的多个凹陷选择性地接合。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述锁定机构包括在所述锁定构件上的多个脊，用于与形成在所述臂中的多个花键选择性地接合。

13.根据权利要求1所述的系统，其中容纳所述孔腔的所述臂的表面包括用于限制所述引导器的铰接范围的凹部。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述铰接范围为约25度。

15.根据权利要求6所述的系统，其中所述锁定构件包括用于与形成在所述搁架中的凹穴接合的尾部特征，用于限制所述引导器的铰接范围。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述铰接范围为约25度。

17.一种与手术钻引导器一起使用的装置，所述装置包括：

固定地附接到钻引导器的臂的帽构件；

具有螺纹轴的旋转构件，所述螺纹轴延伸通过锁定构件中的孔并且至少部分地通过所述臂中的孔腔；

布置在所述锁定构件和所述孔腔之间的偏压构件，所述偏压构件构造成将所述锁定构件和所述旋转构件朝向所述帽构件偏压；以及

可去除地联接到所述旋转构件的轴的引导器；

其中所述旋转构件使所述引导器相对于所述臂围绕由所述旋转构件的轴限定的铰链轴线旋转。

18.根据权利要求17所述的装置，其中所述锁定构件包括锁定机构，用于围绕所述铰链轴线以一定程度的旋转锁定所述引导器。

19.根据权利要求17所述的装置，其中锁定机构包括在所述锁定构件上的销，用于与形成在所述臂中的多个凹陷选择性地接合。

20.根据权利要求17所述的装置，其中锁定机构包括在所述锁定构件上的多个脊，用于与形成在所述臂中的多个花键选择性地接合。

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