CN110432948B - 全膝关节置换术截骨导航装置 - Google Patents

全膝关节置换术截骨导航装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种全膝关节置换术截骨导航装置，属于外科器械技术领域，包括与股骨髁骨面适形的基板及设置在所述基板外侧的入髓套和定位套，以及设置在所述基板内侧边缘往外延伸的限位壁，所述入髓套的内孔轴线与股骨髓腔中心重合，所述定位套在入髓套的下方两侧各设置一个，两定位套平行设置并固定在股骨髁骨面上，且两定位套的端面中心的连线与所述股骨髁的旋转轴线重合，所述限位壁至少包括内侧前端壁、内侧左端壁和内侧右端壁。本发明通过初始限位和定位套与股骨髁骨面的连接固定，使导板牢固地与股骨髁骨面接合固定，还通过入髓套轴线与股骨髓腔中心重合及两定位套端面中心连线旋转轴线重合，并可由此构建即时坐标系，为手术提供参考基准。

Description

全膝关节置换术截骨导航装置
技术领域
本发明涉及外科器械技术领域，具体涉及一种用于全膝关节置换术的截骨导航装置。
背景技术
全膝关节置换术在膝关节严重受损情形下采取的一种手术，能有效根除晚期膝关节病痛，极大地提高病人的生活质量。正确截骨对于重建下肢力线和旋转轴线至关重要，现有技术采用截骨导板进行截骨引导，相对于传统的经验截骨其准确性得到提升。但由于人体膝关节的形状为异形面，且截骨导板基本采取侧面定位面和一个定位孔，很难形成有效的固定，导致截骨操作时存在移位，影响截骨的准确性，最终无法与假体匹配。
另外一个比较重要的问题还在于，现有的截骨导板无法构建坐标系，无法预知和检测截骨的准确性，对指导准确截骨显得无能为力。
而建立具有导航功能的导板的前提在于，准确建模、髓腔中心及旋转轴线的准确建立。现有技术确定髓腔中心的方法是手术人员凭经验在股骨髁上根据解剖结构划线来确定，由于仅从两个维度确定中心点，其结果并不准确，也不能通过三维模型进行纠正，因此，存在定位钉损伤髓腔壁的风险；而现有技术确定旋转轴线的方法用手触摸股骨外侧髁及内侧髁突出的位置进行确定，该方法也没有办法进行检查和纠正，因此，存在理论轴线与实际轴线不重合的情形。
由于现有技术并没有对髓腔中心及旋转轴线提出较好的解决方案，因此，影响了导板的导航功能的实现。有必要提出一种全新的截骨导航装置，使其固定可靠，且具有导航功能，对于提高全膝关节置换术的成功率具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种全膝关节置换术截骨导航装置，以解决现有导板固定不可靠、没有导航功能的问题。
本发明通过以下技术方案实现：
全膝关节置换术截骨导航装置，包括与股骨髁骨面适形的基板及设置在所述基板外侧的入髓套和定位套，以及设置在所述基板内侧边缘往外延伸的限位壁，所述入髓套的内孔轴线与股骨髓腔中心重合，所述定位套在入髓套的下方两侧各设置一个，两定位套平行设置并固定在股骨髁骨面上，且两定位套的端面中心的连线与所述股骨髁的旋转轴线重合，所述限位壁至少包括内侧前端壁、内侧左端壁和内侧右端壁；
建立手术中即时坐标系：以两定位套的端面中心的连线所在的直线为X轴，再将髓腔中心平移与X轴相交，两条相交线即构成XOY平面，入髓套端面中心与XOY平面垂直线段所在的直线即为Z轴，在XOY平面内，与Z轴的交点即为原点O，XOY平面内通过原点O且与X轴垂直的直线即为Y轴。
进一步，所述髓腔中心为一径向截面沿股骨模型的轴向方向的远端和近端截出的两个平行断面中心的连线。
进一步，所述旋转轴线为股骨外侧髁凸起最高点及股骨内侧髁凹陷最低点的连线，两定位套设置在该连线与髓腔中心构成的平面与基板的相交线上。
进一步，所述内侧前端壁的端部设置有往内凸起的卡合壁。
进一步，所述入髓套和定位套的长度为10－30mm。
进一步，所述入髓套内固定设置有金属耐磨套。
进一步，还包括定位钉，所述定位套的内孔包括一段光滑孔和一段螺纹孔，所述定位钉具有与光滑孔相配合的光滑段和与螺纹孔螺纹配合的螺纹段。
进一步，所述光滑段与光滑孔之间为过渡配合。
本发明的有益效果在于：
本发明通过内侧前端壁、内侧左端壁和内侧右端壁贴合于股骨髁骨面的前端、左端及右端，形成初始限位，再通过两定位套与股骨髁骨面的连接固定，使导板牢固地与股骨髁骨面接合固定，同时，还通过入髓套轴线与股骨髓腔中心重合及两定位套端面中心连线旋转轴线重合，使手术人员可轻易掌握髓腔中心和旋转轴线的实际情形，为手术提供参考基准，并可由此构建导板的坐标系，为截骨提供更为准确的指导。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的右视图；
图3为本发明的俯视图；
图4为本发明的本维示意图；
图5为定位钉的剖视图；
图6为入髓套的剖视图；
图7为坐标系主视图；
图8为坐标系俯视图。
附图标记说明：
1－基板；2－限位壁；3－内侧前端壁；4－内侧左端壁；5－内侧右端壁；6－定位套；7－光滑孔； 8－螺纹孔；9－定位钉；10－光滑段；11－螺纹段；12－入髓套；13－卡合壁；14－金属耐磨套。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的上述描述中，需要说明的是，术语“一侧”、“另一侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“相同”等术语并不表示要求部件绝对相同，而是可以存在微小的差异。术语“垂直”仅仅是指部件之间的位置关系相对“平行”而言更加垂直，并不是表示该结构一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜。
如图1至图8所示，本实施例的全膝关节置换术截骨导航装置，包括基板1，基板采用3D 打印成形，其形状与股骨髁骨面适形，使其能与髁骨面完全贴合，基板的内侧与髁骨面贴合，且在内侧的边缘往外延伸的限位壁2，限位壁至少包括内侧前端壁3、内侧左端壁4和内侧右端壁5，分别对髁骨面的前端、左端及右端进行初始限位，当然，为进一步提高限位效果，还可以继续增加，其前提是不影响截骨操作；为增加基板与髁骨面的固定水平，在基板外侧设置定位套6，定位套的内孔由一段光滑孔7和一段螺纹孔8构成，在定位套的内孔里设置有定位钉9，定位钉设置有光滑段10和螺纹段11，光滑段与光滑孔过渡配合，对其径向移动进行限制，从而形成导向，可使移动精确可靠，减少在拧紧操作时因间隙过大存在的偏歪，进而影响定位的准确性，螺纹段与螺纹孔通过螺纹连接，形成连接力，保证两者之间的相对位置，减少在操作中的晃动，进一步提高定位的精确水平；本实施例中，还在基板外侧设置入髓套12，入髓套的内孔轴线与股骨髓腔中心重合，当髓腔固定钉与髓腔中心同轴，避免髓腔壁的损伤，提高置换手术的安全性；为提高定位水平，定位套在入髓套的下方两侧各设置一个，通过两定位套与髁骨面的连接，可进一步提高固定质量，同时，两定位套的端面中心的连线与股骨髁的旋转轴线重合，这样，可以根据导板提供的信息构建出手术时即时坐标系：
如图7及图8所示，以两定位套的端面中心的连线所在的直线为X轴，再将髓腔中心平移与X轴相交，两条相交线即构成XOY平面，入髓套端面中心与XOY平面垂直线段所在的直线即为Z轴，在XOY平面内，与Z轴的交点即为原点O，XOY平面内通过原点O且与X轴垂直的直线即为Y轴。
即在重建时，只需找到两定位套及入髓套的轴线和两定位套的端面中心即可。
而在建立上述即时坐标系之前，还需先提供准确的股骨模型及模型坐标系，本实施例提供一种优选方法：
1)建立基板的三维模型
通过CT薄层扫描获取股骨数据信息，将股骨数据信息导入MIMICS软件中重建股骨三维模型，该股骨三维模型具有与实际股骨相同的外部结构及内部结构，至少构建出股骨的髓腔；
2)建立模型坐标系
I、确立髓腔中心：一径向截面沿股骨模型的轴向方向的远端和近端截出的两个平行断面在两平行断面上找出髓腔的中心点，两中心点的连线即为髓腔中心；
II、确立旋转轴线：通过三维软件找到股骨外侧髁凸起最高点及股骨内侧髁凹陷最低点，连接两点即形成旋转轴线；
III、确立坐标系：髓腔中心平移与旋转轴线形成相交线，两条相交线即构成X＇O＇Y＇平面，再以相交点为原点O＇，旋转轴线为X＇轴，O＇到髓腔中心的垂直线段所在的直线为Z＇轴，在X＇O＇Y＇平面内通过原点O＇且与X＇轴垂直的直线即为Y＇轴，即构建出模型的坐标系。
CT薄层扫描的扫描层厚为1mm，可以提供更为精确的模型。
作为本实施例的改进，内侧前端壁的端部设置有往内凸起的卡合壁13。通过卡合壁可以在股骨周向上形成初始限位，为后续的准确固定提供帮助。
作为一种选择，在内侧左端壁及内侧右端壁上也可设置卡合壁，使其固定效果更好。
作为本实施例的改进，入髓套和定位套的长度为10－30mm。具有一定长度，可方便导向，同时，也可使测量更准确，建立手术即时坐标系。
作为一种优选，入髓套的长度还应满足入髓套的端面中心点在XOY平面上的投影在旋转轴线上。这样，建立即时坐标系时，可以直接提取入髓套和定位套的端面中心的空间位置即可建立，操作异常简单。
作为本实施例的改进，入髓套内固定设置有金属耐磨套14。金属耐磨套可以采用淬火材料如T10A，Cr12MoV等材料，从而提高其使用中的耐磨性，使在钉入固定操作时更加准确。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.全膝关节置换术截骨导航装置，其特征在于：包括与股骨髁骨面适形的基板及设置在所述基板外侧的入髓套和定位套，以及设置在所述基板内侧边缘往外延伸的限位壁，所述入髓套的内孔轴线与股骨髓腔中心重合，所述定位套在入髓套的下方两侧各设置一个，两定位套平行设置并固定在股骨髁骨面上，且两定位套的端面中心的连线与所述股骨髁的旋转轴线重合，所述限位壁至少包括内侧前端壁、内侧左端壁和内侧右端壁；
建立手术中即时坐标系：以两定位套的端面中心的连线所在的直线为X轴，再将髓腔中心平移与X轴相交，两条相交线即构成XOY平面，入髓套端面中心与XOY平面垂直线段所在的直线即为Z轴，在XOY平面内，与Z轴的交点即为原点O，XOY平面内通过原点O且与X轴垂直的直线即为Y轴。
2.根据权利要求1所述的全膝关节置换术截骨导航装置，其特征在于：所述髓腔中心为一径向截面沿股骨模型的轴向方向的远端和近端截出的两个平行断面中心的连线。
3.根据权利要求1所述的全膝关节置换术截骨导航装置，其特征在于：所述旋转轴线为股骨外侧髁凸起最高点及股骨内侧髁凹陷最低点的连线，两定位套设置在该连线与髓腔中心构成的平面与基板的相交线上。
4.根据权利要求1所述的全膝关节置换术截骨导航装置，其特征在于：所述内侧前端壁的端部设置有往内凸起的卡合壁。
5.根据权利要求1所述的全膝关节置换术截骨导航装置，其特征在于：所述入髓套和定位套的长度为10－30mm。
6.根据权利要求1所述的全膝关节置换术截骨导航装置，其特征在于：所述入髓套内固定设置有金属耐磨套。
7.根据权利要求1所述的全膝关节置换术截骨导航装置，其特征在于：还包括定位钉，所述定位套的内孔包括一段光滑孔和一段螺纹孔，所述定位钉具有与光滑孔相配合的光滑段和与螺纹孔螺纹配合的螺纹段。
8.根据权利要求7所述的全膝关节置换术截骨导航装置，其特征在于：所述光滑段与光滑孔之间为过渡配合。
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