CN114886500B - 股内侧肌下入路行膝关节置换术的截骨装置 - Google Patents

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Abstract

一种股内侧肌下入路行膝关节置换术的截骨装置，包括截骨定位支架和截骨导板；截骨定位支架包括经摇臂连接的贴骨拟合面板、抱合面板、摇臂，贴骨拟合面板与抱合面板垂直，贴骨拟合面板、抱合面板左端均水平向外延伸有测量槽板，测量滑板贯穿通孔，测量滑板内设截骨定位槽，两个测量滑板上的截骨定位槽垂直；截骨导板包括基板、刀具定位块、刀具导板，基板上设定位孔，基板上于定位孔上方两侧分别开设第一锁紧孔、第二锁紧孔，基板上开设有三个刀定位孔，刀定位孔外周开设若干锁定孔，刀定位孔与其外周的各个锁定孔的圆心距相等；本装置结构简单、操作方便，能够辅助主刀医生快速且精准地确定截骨路径，提高人工膝关节置换手术的精准性和手术效率。

Description

股内侧肌下入路行膝关节置换术的截骨装置
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种股内侧肌下入路行膝关节置换术的截骨装置。
背景技术
膝关节置换手术（TKA）的入路众多，其中经股内侧肌下方的入路方式创口最小、对机体伤害最小，对伸膝装置的干扰相对较小，更有利于保证髌骨轨迹平衡，术后早期临床疗效较好，同时患者产生并发症的概率较低。
采用股内侧肌下入路行膝关节置换术即皮肤切口从胫骨结节内侧向上，于髌骨上缘水平沿髌骨、髌韧带内侧向下做纵形切口，将深筋膜层与股内侧肌周筋膜钝性分离，向前牵拉股内侧肌肌腹，在保持肌腹有张力的情况下，“L”形切开关节囊。进而向外侧翻转髌骨，逐步屈膝，暴露关节腔进行截骨。
目前采用该入路方式行膝关节置换术尚未具备相应完善的手术辅助工具，在不更改现有假体的情况下，难以在股内侧切口处找到准确的骨针定位点，医生只能凭借肉眼、手感和经验进行解剖截骨，这对主刀医生的技术熟练度和膝关节解剖熟悉度要求较高。而截骨不精确将导致假体匹配不精准、下肢力线对线不齐，进而影响患者的下肢恢复。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种股内侧肌下入路行膝关节置换术的截骨装置。
本发明解决技术问题所采用的方案是，一种股内侧肌下入路行膝关节置换术的截骨装置，包括截骨定位支架和截骨导板；
所述截骨定位支架包括贴骨拟合面板、抱合面板、摇臂；所述摇臂上端与贴骨拟合面板经螺栓铰接，摇臂下端与抱合面板经螺栓铰接，贴骨拟合面板与抱合面板垂直，贴骨拟合面板、抱合面板左端均水平向外延伸有测量槽板，测量槽板外端开设有与其垂直的通孔，测量滑板内端贯穿通孔，测量滑板内端开设有截骨定位槽，两个测量滑板上的截骨定位槽垂直，两个截骨定位槽相交错形成的连通位置为截骨定位点，测量槽板上安装有用以锁固测量滑板的锁紧件；
所述截骨导板包括基板、刀具定位块、刀具导板，所述基板上开设有与截骨定位点相配合的定位孔，基板上于定位孔上方左右两侧分别开设有第一锁紧孔、第二锁紧孔，基板上开设有三个刀定位孔，定位孔下方左右两侧分别设置第二刀定位孔、第一刀定位孔，另一第三刀定位孔设置在第一锁紧孔左侧并位于定位孔与第一锁紧孔之间，基板上于每个刀定位孔外周开设若干锁定孔，刀定位孔与其外周的各个锁定孔的圆心距相等；
所述刀具定位块下侧面设置有分别与刀定位孔、锁定孔插接配合的定位脚、锁定脚，刀具定位块上侧面开设有贯通滑槽，刀具导板内端容置在滑槽内并与之滑动配合，刀具定位块周侧安装有用以锁固刀具导板的锁紧钉，刀具导板外端开设有供截骨锯片插入的截骨刀槽。
进一步的，所述截骨定位槽包括间隔设置的两个杆体，两个杆体外端经锁扣连接，经锁扣连接后两个杆体之间形成定位条槽。
进一步的，所述测量槽板上开设有连通通孔的螺纹孔，锁紧件为安装在螺纹孔内的锁紧螺钉。
进一步的，所述摇臂呈L型，摇臂两端分别连接抱合面板下侧面、贴骨拟合面板外侧面。
进一步的，所述抱合面板左右间隔设置两个，两个抱合面板经连接杆相连接，测量槽板设置在左侧的抱合面板上，每个抱合面分别通过一摇臂连接贴骨拟合面板。
进一步的，所述测量滑板外端设置外凸限位挡部。
进一步的，所述刀具导板内端下侧安装有梅花式滚子，贯通滑槽的槽底开设有与梅花式滚子相配合的条槽。
进一步的，所述刀具导板外端于截骨刀槽内侧开设有螺钉孔。
一种股内侧肌下入路行膝关节置换术的截骨方法，包括以下步骤：
步骤 S1：根据患者术前 CT 影像数据与对应假体匹配，初步确定截骨量；
步骤 S2：根据截骨量调节截骨定位支架上两个测量滑板的位置，初步确定截骨导板的定位中心；
步骤 S3：切开关节囊暴露关节腔后，取步骤2中初步调节好的截骨定位支架，将贴骨拟合面内侧面与膝关节股骨最远点贴合，抱合面上侧面与膝关节股骨最低点贴合，医生安装过程中根据患者膝关节股骨实时状况精调膝关节截骨定位支架，并保证贴骨拟合面板与抱合面板垂直，调节完成后，两个截骨定位槽相交错形成的连通位置即为截骨定位点，由截骨定位点处打入第一截骨钉；
步骤 S4：打开扣体将两个杆体分离，然后取下截骨定位支架，随后将截骨导板的基板上定位孔外套在第一截骨钉外；
步骤 S5：调整基板的位置，使定位孔靠近患者膝关节股骨最远点，第一锁紧孔和第二锁紧孔远离患者膝关节股骨最远点一侧，两锁紧孔连线平行于患者膝关节股骨最远点所在切线，确定基板的位置之后，在第一锁紧孔、第二锁紧孔分别打第二截骨钉、第三截骨钉，固定基板，之后取下第一截骨钉；
步骤 S6：根据截骨路径，将确定刀具定位块的定位脚所需安装的刀定位孔位置，根据线截骨线方向将刀具定位块的锁定脚安装在所需的锁定孔，确定刀具定位块的方位后，在基板上安装刀具定位块；
步骤 S7：安装好刀具定位块之后，根据截骨量调节刀具导板的位置后，将刀具导板与刀具定位块锁固，在刀具导板的螺钉孔内安装中间螺钉，减缓刀具导板的受力，提高刀具导板的稳固性；
步骤 S8：将截骨锯片插入的截骨刀槽，进行截骨；
步骤 S9：根据截骨线方向的变化，重复步骤 S6至步骤 S8，依截骨路径按序完成截骨作业。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单、操作方便、对患者膝关节损害小、安全性高，可以最大程度地在保证基础精准度的前提下提高个体化精准度，能够辅助主刀医生快速且精准地确定截骨路径，提高人工膝关节置换手术的精准性和手术效率。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为截骨定位支架的结构示意图一。
图2为截骨定位支架的结构示意图二。
图3为测量滑板的结构示意图。
图4为截骨路径示意图。
图5为截骨导板的结构示意图。
图6为基板的结构示意图。
图7为刀具定位块的结构示意图。
图8为的刀具导板结构示意图。
图9为手术用系列化假体轮廓图，a-d分别为 4 号至 7 号假体的轮廓图。
图10为股骨内侧面定位特征点示意图。
图11为针对截骨特征点的几何关系建立流程图。
图12为截骨特征点具体几何关系示意图。
图中：1-贴骨拟合面板；2-抱合面板；3-摇臂；4-螺栓；5-测量槽板；6-测量滑板；7-截骨定位槽；8-锁紧件；9-外凸限位挡部；10-连接杆；11-杆体；12-锁扣；13-基板；14-刀具定位块；15-刀具导板；16-中间螺钉；17-第一截骨钉；18-第二截骨钉；19-第三截骨钉；20-定位孔；21-第一锁紧孔；22-第二锁紧孔；23-刀定位孔；24-锁定孔；25-定位脚；26-锁定脚；27-贯通滑槽；28-条槽；29-螺钉孔；30-截骨刀槽；31-梅花式滚子。
具体实施方式
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。
如图1-8所示，一种股内侧肌下入路行膝关节置换术的截骨装置，包括截骨定位支架和截骨导板；
所述截骨定位支架包括贴骨拟合面板1、抱合面板2、摇臂3；所述摇臂上端与贴骨拟合面板经螺栓4铰接，摇臂下端与抱合面板经螺栓铰接，贴骨拟合面板与抱合面板垂直，贴骨拟合面板、抱合面板左端均水平向外延伸有测量槽板5，测量槽板外端开设有与其垂直的通孔，测量滑板6内端贯穿通孔，测量滑板内端开设有截骨定位槽7，两个测量滑板上的截骨定位槽垂直，两个截骨定位槽相交错形成的连通位置为截骨定位点，测量槽板上安装有用以锁固测量滑板的锁紧件8；
所述截骨导板包括基板13、刀具定位块14、刀具导板15，所述基板上开设有与截骨定位点相配合的定位孔20，基板上于定位孔上方左右两侧分别开设有第一锁紧孔21、第二锁紧孔22，基板上开设有三个刀定位孔23，定位孔下方左右两侧分别设置第二刀定位孔、第一刀定位孔，另一第三刀定位孔设置在第一锁紧孔左侧并位于定位孔与第一锁紧孔之间，基板上于每个刀定位孔外周开设若干锁定孔24，刀定位孔与其外周的各个锁定孔的圆心距相等；
所述刀具定位块下侧面设置有分别与刀定位孔、锁定孔插接配合的定位脚25、锁定脚26，刀具定位块上侧面开设有贯通滑槽27，刀具导板内端容置在滑槽内并与之滑动配合，刀具定位块周侧安装有用以锁固刀具导板的锁紧钉，刀具导板外端开设有供截骨锯片插入的截骨刀槽30。
在本实施例中，所述截骨定位槽包括间隔设置的两个杆体11，两个杆体外端经锁扣12连接，经锁扣连接后两个杆体之间形成定位条槽。
在本实施例中，所述测量槽板上开设有连通通孔的螺纹孔，锁紧件为安装在螺纹孔内的锁紧螺钉。
在本实施例中，所述摇臂呈L型，摇臂两端分别连接抱合面板下侧面、贴骨拟合面板外侧面。
在本实施例中，所述抱合面板左右间隔设置两个，两个抱合面板经连接杆10相连接，测量槽板设置在左侧的抱合面板上，每个抱合面分别通过一摇臂连接贴骨拟合面板。
在本实施例中，所述测量滑板外端设置外凸限位挡部9。
在本实施例中，所述刀具导板内端下侧安装有梅花式滚子31，贯通滑槽的槽底开设有与梅花式滚子相配合的条槽28。
在本实施例中，所述刀具导板外端于截骨刀槽内侧开设有螺钉孔29。
一种股内侧肌下入路行膝关节置换术的截骨方法，包括以下步骤：
步骤 S1：根据患者术前 CT 影像数据与对应假体匹配，初步确定截骨量；
步骤 S2：根据截骨量调节截骨定位支架上两个测量滑板的位置，初步确定截骨导板的定位中心；
步骤 S3：取步骤2中初步调节好的截骨定位支架，将贴骨拟合面内侧面与膝关节股骨最远点贴合，抱合面上侧面与膝关节股骨最低点贴合，医生安装过程中根据患者膝关节股骨实时状况精调膝关节截骨定位支架，并保证贴骨拟合面板与抱合面板垂直，调节完成后，两个截骨定位槽相交错形成的连通位置即为截骨定位点，由截骨定位点处打入第一截骨钉17；
步骤 S4：打开扣体将两个杆体分离，然后取下截骨定位支架，随后将截骨导板的基板上定位孔外套在第一截骨钉外；
步骤 S5：调整基板的位置，使定位孔靠近患者膝关节股骨最远点，第一锁紧孔和第二锁紧孔远离患者膝关节股骨最远点一侧，两锁紧孔连线平行于患者膝关节股骨最远点所在切线，确定基板的位置之后，在第一锁紧孔、第二锁紧孔分别打第二截骨钉18、第三截骨钉19，固定基板，之后取下第一截骨钉；
步骤 S6：根据截骨路径，将确定刀具定位块的定位脚所需安装的刀定位孔位置，根据线截骨线方向将刀具定位块的锁定脚安装在所需的锁定孔，确定刀具定位块的方位后，在基板上安装刀具定位块；
步骤 S7：安装好刀具定位块之后，根据截骨量调节刀具导板的位置后，将刀具导板与刀具定位块锁固，在刀具导板的螺钉孔内安装中间螺钉16，减缓刀具导板的受力，提高刀具导板的稳固性；
步骤 S8：如图8所示,将截骨锯片插入的截骨刀槽，进行截骨；
步骤 S9：根据截骨线方向的变化，重复步骤 S6至步骤 S8，依截骨路径按序完成截骨作业。
医学领域上，膝关节置换手术表现为切除损坏的病体膝关节，置入假体进行全膝置换。手术中所用的假体为统一的系列化假体，即假体的大小和号数是统一不变的，对应地，选取的假体相应有其确定的截骨路径，以 4 号至 7 号为例，如图9所示。医生通过患者的膝关节股骨大小及其病变情况确定大致截骨量，进一步匹配假体，从而确定截骨路径。
以 6 号假体为例，其截骨路径如图10中的假体内轮廓所示，可视为一不封闭的五边折线。根据采用股内侧肌下入路方式行膝关节置换术的手术操作流程，该截骨路径可映射至股骨内侧面之上。图中a 点定义为股骨最远点，b 点定义为股骨最低点，其各自切线的垂线相交于一点O，定义为定位特征点。
医学领域上，在无辅助工具的情况下，辅助医生在手术过程中确定截骨路径的几何依据主要为股骨最远点和股骨最低点的位置。考虑截骨装置的轻巧性和简便性，充分利用五边折线的几何特性，在已知定位特征 O 点的基础上，本装置的截骨导板能寻找更多的截骨特征点。
以 6 号假体为例，如图11（a）所示，采用 OpenCV 图像处理算法对等比例复刻的假体图像进行识别并获取假体轮廓的散点坐标；如图11（b）所示，在 GeoGebra 导入假体轮廓的散点坐标，生成假体轮廓曲线数学模型；如图11（c）所示，在模型上取股骨最远点 a 和股骨最低点 b，作射线 L1和L2，且过 a 点和 b 点分别向 L1和 L2引垂线，交于定为特征点O；如图11（d）所示，对每两条五边折线分别作角平分线，作一系列公切圆，并取各圆半径相等，得到三个公切圆，圆心分别定义为 A 点、B 点和 C 点，连接点 A、B、C 三点，得到一封闭三角形△ABC。这样，A、B、C 三点到五个截骨平面的距离相等，在三点处放置预设截骨距离相等的刀具即可完成五次截骨。
接下来分析 O 点和△ABC 之间的几何联系：按上述6 号假体的例子，获得各型号假体的 O 点与△ABC 的几何位置，以各型号假体轮廓图形的 a 点为基准，将各 O 点与△ABC 重叠，如图12 所示。
以号数 1 至号数 10 的假体轮廓图形为例，10 个型号构成的 10 个△ABC 极为相似。其中，线段 A1B1、A2B2·······A10B10均与 x 轴平行，且定位特征点 O1、O2······O10均经过底边 AB 的中线落于斜边 BC 上。
O点分布满足：x=0,y=22+1.4h+q；A点分布满足：x=-5+w,y=22+1.4h+q；B点分布满足：x=-5+w,y=22+1.4h+q；C点分布满足： y=-3.7 x-5+p；其中，h为假体的号数，q数值为±0.3mm，w数值为±0.2mm，p数值为±0.2mm。
医学领域上，膝关节置换手术的截骨精度规定在±1.5mm 以内，上述数学模
型中，q、w、p的取值均小于 1.5mm，故该几何特性满足本装置的需求。基于上述原理，如图12所示,本装置可以用于术中辅助医生确定截骨路径。
本专利如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“ 纵向”、“ 横向”、“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“ 右”、“ 竖直”、“ 水平”、“ 顶”、“ 底”、“ 内”、“ 外”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，仅是为了便于描述本专利，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专利的限制。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种股内侧肌下入路行膝关节置换术的截骨装置，其特征在于：包括截骨定位支架和截骨导板；
所述截骨定位支架包括贴骨拟合面板、抱合面板、摇臂；所述摇臂上端与贴骨拟合面板经螺栓铰接，摇臂下端与抱合面板经螺栓铰接，贴骨拟合面板与抱合面板垂直，贴骨拟合面板、抱合面板左端均水平向外延伸有测量槽板，测量槽板外端开设有与其垂直的通孔，测量滑板内端贯穿通孔，测量滑板内端开设有截骨定位槽，两个测量滑板上的截骨定位槽垂直，两个截骨定位槽相交错形成的连通位置为截骨定位点，测量槽板上安装有用以锁固测量滑板的锁紧件；所述摇臂呈L型，摇臂两端分别连接抱合面板下侧面、贴骨拟合面板外侧面；所述截骨定位槽包括间隔设置的两个杆体，两个杆体内端与测量滑板铰接，两个杆体外端经锁扣连接，经锁扣连接后两个杆体之间形成定位条槽；
所述截骨导板包括基板、刀具定位块、刀具导板，所述基板上开设有与截骨定位点相配合的定位孔，基板上于定位孔上方左右两侧分别开设有第一锁紧孔、第二锁紧孔，基板上开设有三个刀定位孔，定位孔下方左右两侧分别设置第二刀定位孔、第一刀定位孔，另一第三刀定位孔设置在第一锁紧孔左侧并位于定位孔与第一锁紧孔之间，基板上于每个刀定位孔外周开设若干锁定孔，刀定位孔与其外周的各个锁定孔的圆心距相等；
所述刀具定位块下侧面设置有分别与刀定位孔、锁定孔插接配合的定位脚、锁定脚，刀具定位块上侧面开设有贯通滑槽，刀具导板内端容置在滑槽内并与之滑动配合，刀具定位块周侧安装有用以锁固刀具导板的锁紧钉，刀具导板外端开设有供截骨锯片插入的截骨刀槽。
2.根据权利要求1所述的股内侧肌下入路行膝关节置换术的截骨装置，其特征在于：所述测量槽板上开设有连通通孔的螺纹孔，锁紧件为安装在螺纹孔内的锁紧螺钉。
3.根据权利要求1所述的股内侧肌下入路行膝关节置换术的截骨装置，其特征在于：所述抱合面板左右间隔设置两个，两个抱合面板经连接杆相连接，测量槽板设置在左侧的抱合面板上，每个抱合面分别通过一摇臂连接贴骨拟合面板。
4.根据权利要求1所述的股内侧肌下入路行膝关节置换术的截骨装置，其特征在于：所述测量滑板外端设置外凸限位挡部。
5.根据权利要求1所述的股内侧肌下入路行膝关节置换术的截骨装置，其特征在于：所述刀具导板内端下侧安装有梅花式滚子，贯通滑槽的槽底开设有与梅花式滚子相配合的条槽。
6.根据权利要求1所述的股内侧肌下入路行膝关节置换术的截骨装置，其特征在于：所述刀具导板外端于截骨刀槽内侧开设有螺钉孔。
7.一种股内侧肌下入路行膝关节置换术的截骨方法，采用如权利要求1-6任意一项所述的股内侧肌下入路行膝关节置换术的截骨装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤 S1：根据患者术前 CT 影像数据与对应假体匹配，初步确定截骨量；
步骤 S2：根据截骨量调节截骨定位支架上两个测量滑板的位置，初步确定截骨导板的定位中心；
步骤 S3：取步骤2中初步调节好的截骨定位支架，将贴骨拟合面内侧面与膝关节股骨最远点贴合，抱合面上侧面与膝关节股骨最低点贴合，医生安装过程中根据患者膝关节股骨实时状况精调膝关节截骨定位支架，并保证贴骨拟合面板与抱合面板垂直，调节完成后，两个截骨定位槽相交错形成的连通位置即为截骨定位点，由截骨定位点处打入第一截骨钉；
步骤 S4：打开扣体将两个杆体分离，然后取下截骨定位支架，随后将截骨导板的基板上定位孔外套在第一截骨钉外；
步骤 S5：调整基板的位置，使定位孔靠近患者膝关节股骨最远点，第一锁紧孔和第二锁紧孔远离患者膝关节股骨最远点一侧，两锁紧孔连线平行于患者膝关节股骨最远点所在切线，确定基板的位置之后，在第一锁紧孔、第二锁紧孔分别打第二截骨钉、第三截骨钉，固定基板，之后取下第一截骨钉；
步骤 S6：根据截骨路径，将确定刀具定位块的定位脚所需安装的刀定位孔位置，根据线截骨线方向将刀具定位块的锁定脚安装在所需的锁定孔，确定刀具定位块的方位后，在基板上安装刀具定位块；
步骤 S7：安装好刀具定位块之后，根据截骨量调节刀具导板的位置后，将刀具导板与刀具定位块锁固，在刀具导板的螺钉孔内安装中间螺钉，减缓刀具导板的受力，提高刀具导板的稳固性；
步骤 S8：将截骨锯片插入的截骨刀槽，进行截骨；
步骤 S9：根据截骨线方向的变化，重复步骤 S6至步骤 S8，依截骨路径按序完成截骨作业。
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