CN117017415B - 一种用于单髁置换手术导航中的胫骨截骨器及其使用方法 - Google Patents

一种用于单髁置换手术导航中的胫骨截骨器及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于单髁置换手术导航中的胫骨截骨器及其使用方法,所述胫骨截骨器包括:胫骨截骨固定座和截骨导板,其中所述截骨导板包括胫骨水平截骨导板和胫骨垂直截骨导板。所述胫骨截骨固定座与所述胫骨水平截骨导板之间通过所述第一弹性臂的作用力和所述弹簧锁紧结构的作用力实现二次固定连接,所述胫骨截骨固定座与所述胫骨垂直截骨导板之间通过所述第二弹性臂的作用力和所述弹簧锁紧结构的作用力实现二次固定连接。另外,通过更换胫骨水平截骨导板和胫骨垂直截骨导板,可以实现胫骨模型水平和垂直面的截骨操作,通过更换不同规格的胫骨水平截骨导板,可以实现胫骨模型截骨量的调整。

Description

一种用于单髁置换手术导航中的胫骨截骨器及其使用方法
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域,具体为一种用于单髁置换手术导航中的胫骨截骨器及其使用方法。
背景技术
膝关节置换手术包括全膝关节置换和单髁置换手术,相对于全膝关节置换,单髁置换手术具有更加微创、切口更小的优点,且手术过程中能够最大限度的保留患者正常的部分,例如保留原本前交叉韧带等。单髁置换手术中需要对胫骨进行截骨,具体是将已经发炎或者磨损的骨面进行去除,截骨后在在将对应的假体、衬垫进行安装,完成假体的植入。
目前单髁置换主要分为传统的单髁置换手术、以及机器人导航辅助系统下的单髁置换手术。传统单髁置换手术过程对于医生的技术要求较高,凭借医生的经验和技术去定位截骨位置;机器人导航辅助系统下的单髁置换手术可以解决这一问题,其能够通过导航系统去控制机械臂运动到准确的位置进行截骨。然而,目前机器人导航辅助系统下的单髁置换手术,主要通过导航系统控制机械臂前端磨钻的运动,最后按规划的截骨位置打磨去除骨表面,此方法通过小钻头打磨大骨面,其存在效率低、钻头易损坏、骨表面打磨不平严重影响最后假体的安装效果等问题。
因此,亟需一种胫骨截骨器,使用时能够实现单髁手术置换过程中的参数化,精准化的截骨操作,且截骨面平整,截骨效率高。
发明内容
本发明的目的在于解决上述背景技术中描述的现有技术方案的缺点,提供一种用于单髁置换手术导航中的胫骨截骨器及其使用方法。所述胫骨截骨器能够实现胫骨水平和垂直面的截骨操作,且通过更换不同规格的胫骨水平截骨导板能够实现胫骨截骨量的调整。本发明提供的截骨操作均为在假体模型上进行的预演实验。
为实现以上目的,本发明采用以下技术方案予以实现:第一方面,本发明提供一种用于单髁置换手术导航中的胫骨截骨器,所述胫骨截骨器包括:胫骨截骨固定座和截骨导板。
优选的,所述胫骨截骨固定座包括胫骨截骨固定座本体、直孔、柱状凸台、斜孔、第一滑槽、弹簧锁紧结构、截骨器打入拔出结构、防滑槽以及第一避让槽。所述截骨导板包括胫骨水平截骨导板和胫骨垂直截骨导板,其中,所述胫骨水平截骨导板包括第一凸台、第一弹性臂、第一凸点、第一圆孔、水平截骨槽、第二避让槽;所述胫骨垂直截骨导板包括第二凸台、第二弹性臂、第二凸点、第二圆孔、垂直截骨槽、第三避让槽。
进一步地,所述胫骨截骨固定座与所述胫骨水平截骨导板之间通过所述第一弹性臂的作用力和所述弹簧锁紧结构的作用力实现二次固定连接,所述胫骨截骨固定座与所述胫骨垂直截骨导板之间通过所述第二弹性臂的作用力和所述弹簧锁紧结构的作用力实现二次固定连接;通过更换所述胫骨水平截骨导板和所述胫骨垂直截骨导板,实现胫骨模型水平和垂直面的截骨操作,通过更换不同规格的胫骨水平截骨导板,实现胫骨模型截骨量的调整。
进一步地,所述第一滑槽设置于所述胫骨截骨器固定座本体上,用于实现胫骨截骨器固定座本体与截骨导板的固定连接。
进一步地,所述胫骨截骨固定座设置有用于避位胫骨结节的第一避让槽,所述胫骨水平截骨导板设置有用于避位胫骨结节的第二避让槽,所述胫骨垂直截骨导板设置有用于避位胫骨结节的第三避让槽,可以避免胫骨截骨器和胫骨结节的干涉,进一步提高胫骨截骨器的适用性。
进一步地,所述胫骨截骨固定座的直孔、柱状凸台、斜孔与胫骨截骨固定座本体为一体结构,所述防滑槽分布于所述胫骨截骨固定座外周。
进一步地,所述弹簧锁紧结构包括:把手、弹簧、第一盖板,其中,所述把手上设置有把手凸台,通过拉拔所述把手,控制所述把手凸台的运动。
进一步地,所述截骨器打入拔出结构包括第二盖板和跑道孔,用于配合打拔器,实现胫骨截骨固定座与骨骼模型的初步固定和分离。
进一步地,所述打拔器一端为施加外力的杆体,中间为连接杆体,另一端为仿形凸台,所述仿形凸台的形状与所述截骨器打入拔出结构的跑道孔的形状相适应,所述仿形凸台用于插入所述跑道孔内,当需要将所述胫骨截骨固定座的柱状凸台打入到预设孔中,只需要施加外力打入即可;当需要将所述胫骨截骨固定座的柱状凸台从预设孔中取出时,只需要转动所述打拔器,使得所述第二盖板限制所述打拔器的仿形凸台的退出,由于所述第二盖板固定在所述胫骨截骨固定座内,拉出打拔器,带动所述胫骨截骨固定座从预设孔中取出。
进一步地,所述胫骨截骨固定座的第一滑槽侧面开设有凹槽。
进一步地,所述胫骨水平截骨导板的第一凸台或所述胫骨垂直截骨导板的第二凸台插入到所述胫骨截骨固定座的第一滑槽内,所述第一弹性臂或第二弹性臂在外力的作用下发生形变,使得所述胫骨水平截骨导板的第一凸点或者所述胫骨垂直截骨导板的第二凸点插入到所述第一滑槽侧面的凹槽中,实现所述胫骨水平截骨导板或所述胫骨垂直截骨导板与所述胫骨截骨固定座之间的初步固定连接。
在截骨过程中,如果截骨导板和胫骨截骨器固定座之间仅仅靠弹性臂固定时,弹性臂在不断的使用过程中容易发生变形,进而可能会出现截骨导板飞出的情况。为了解决这个问题,我们引入弹簧锁紧结构,当截骨导板和胫骨截骨器固定座之间通过弹性臂完成初步固定连接后,所述弹簧锁紧结构的弹簧处于压缩状态,在弹力的作用下,推动所述把手凸台运动到所述胫骨水平截骨导板的第一圆孔或者所述胫骨垂直截骨导板的第二圆孔中,进一步加强所述胫骨水平截骨导板或所述胫骨垂直截骨导板与所述胫骨截骨固定座之间的锁紧力,确保在截骨过程中不会出现导板飞出的情况。
进一步地,所述胫骨水平截骨导板设置有第二防滑槽、胫骨垂直截骨导板设置有第三防滑槽,方便截骨导板和胫骨截骨器固定座之间的分离。
第二方面,本发明还提供一种用于单髁置换手术导航中的胫骨截骨器的使用方法,包括以下步骤:
步骤1:获取目标截骨位置的CT影像,并基于所述CT影像,通过图像分割技术生成适配的股骨三维模型和胫骨三维模型;
步骤2:通过规划软件,在胫骨三维模型上构建适配的假体模型,并获取假体安装的位置和角度,此时规划软件将自动生成胫骨垂直截骨面和胫骨水平截骨面;
步骤3:生成胫骨截骨器3D模型并导入,利用假体模型进行面拟合,其中胫骨水平截骨导板中的水平截骨槽对齐胫骨水平截骨面,胫骨垂直截骨导板中的垂直截骨槽对齐胫骨垂直截骨面;
步骤4:通过位置转换在胫骨三维模型中规划出适配于胫骨截骨器3D模型的直孔、柱状凸台的轴线位置,即后续钻孔的轴线位置;
步骤5:将不同的光学定位装置固定在胫骨模型的胫骨干和机械臂末端,通过采集胫骨模型的点集数据,同时将胫骨模型点集数据和胫骨三维模型进行配准,从而获取光学定位装置相对于胫骨模型的位置关系;
步骤6:在机械臂末端上安装固定钻头,并通过胫骨验证板对钻头的尖端进行配准,从而获得钻头相对于光学定位装置的位置转换关系,进而建立钻头和胫骨模型的位置关系;
步骤7:控制机械臂运动,将钻头运动到目标位置进行钻孔,包括适配于柱状凸台的第一钻孔和适配于骨针的第二钻孔;第一钻孔和第二钻孔的轴线位置和步骤4中提前规划的轴线位置重合;
步骤8:将所述胫骨截骨器的柱状凸台插入到第一钻孔中,同步将第一骨针穿过直孔插入到第二钻孔中,进而实现了胫骨截骨器固定座和胫骨模型的初步固定;
步骤9:将第二骨针穿过所述胫骨截骨器的斜孔,打入到胫骨模型中,进一步固定所述胫骨截骨固定座;
步骤10:将胫骨水平截骨导板和胫骨截骨固定座固定,进而在锯片的作用下,完成胫骨水平截骨;将胫骨垂直截骨导板和胫骨截骨器固定座固定,进而在锯片的作用下,完成胫骨垂直截骨。
进一步地,所述第一钻孔的深度大于所述柱状凸台的高度,所述第一钻孔的直径小于所述柱状凸台的直径。
进一步地,所述第二钻孔的深度小于所述第一骨针插入的深度,所述第二钻孔的直径小于所述第一骨针的直径。
进一步地,所述第一钻孔的直径和所述第二钻孔的直径相等。
本发明提供了一种用于单髁置换手术导航中的胫骨截骨器及其使用方法。与现有技术相比较,本发明具有以下技术优点:
所述胫骨截骨固定座与截骨导板之间通过所述弹性臂的作用力和弹簧锁紧结构的作用力实现二次固定连接,结构锁紧力强,不会出现导板固定不牢,截骨时飞出的情况;
所述胫骨截骨固定座与截骨导板之间的固定结构便于拆卸,其能够实现在同一套胫骨截骨器下,通过更换胫骨水平截骨导板、胫骨垂直截骨导板,实现胫骨水平和垂直面的截骨操作;
通过更换不同规格的胫骨水平截骨导板,可以实现胫骨截骨量调整的功能;
本发明提供的胫骨截骨器的使用方法,医生能够通过机械臂进行钻孔,配合胫骨截骨器进行截骨,解决了传统单髁置换手术中精度差的问题,此外,此方法相对于现有导航系统辅助的单髁关节置换手术,具有截骨面平整,截骨效率高等优点。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。
图1是本发明实施例提供的胫骨截骨器示意图;
图2是本发明实施例提供的胫骨截骨器固定座在某一角度下的示意图;
图3是本发明实施例提供的胫骨截骨器固定座在另一角度下的示意图;
图4是本发明实施例提供的胫骨水平截骨导板在某一角度下的示意图;
图5是本发明实施例提供的胫骨垂直截骨导板在某一角度下的示意图;
图6是本发明实施例提供的胫骨截骨固定座和打拔器装配示意图;
附图标记说明:1.胫骨截骨固定座;2.截骨导板;3.打拔器;
21.胫骨水平截骨导板;22.胫骨垂直截骨导板;
101.胫骨截骨固定座本体;102.直孔;103.柱状凸台;104.斜孔;105.第一滑槽;106.弹簧锁紧结构;107.截骨器打入拔出结构;108.防滑槽;109.第一避让槽;201.胫骨水平截骨导板Ⅰ;202.胫骨水平截骨导板Ⅱ;203.胫骨水平截骨导板Ⅲ;211.第一凸台;212.第一弹性臂;213.第一凸点;214.第一圆孔;215.水平截骨槽;216.第二避让槽;217.薄壁;221.第二凸台;222.第二弹性臂;223.第二凸点;224.第二圆孔;225.垂直截骨槽;226.第三避让槽;301.杆体;302.连接杆体;303.仿形凸台;
1051.凹槽;1061.把手;1062.弹簧;1063.第一盖板;1071.第二盖板;1072.跑道孔。
具体实施方式
下面将详细描述本公开的各个方面的特征和示例性实施例,为了使本公开 的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施例,对本公开进行进一步详细描述。应理解,此处所描述的具体实施例仅意在解释本公开, 而不是限定本公开。对于本领域技术人员来说,本公开可以在不需要这些具体 细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本 公开的示例来提供对本公开更好的理解。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将 一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些 实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本文中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“装配”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了更好地理解本发明,下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
图1是本发明实施例提供的胫骨截骨器示意图。
如图1所示,本发明提供一种用于单髁置换手术导航中的胫骨截骨器,所述胫骨截骨器包括:胫骨截骨固定座1和截骨导板2。所述截骨导板2包括胫骨水平截骨导板21和胫骨垂直截骨导板22。
如图2所示,所述胫骨截骨固定座1包括胫骨截骨固定座本体101、直孔102、柱状凸台103、斜孔104、第一滑槽105、弹簧锁紧结构106、截骨器打入拔出结构107、防滑槽108以及第一避让槽109。
如图4所示,所述胫骨水平截骨导板21包括第一凸台211、第一弹性臂212、第一凸点213、第一圆孔214、水平截骨槽215、第二避让槽216。
如图5所示,所述胫骨垂直截骨导板22包括第二凸台221、第二弹性臂222、第二凸点223、第二圆孔224、垂直截骨槽225、第三避让槽226。
作为一种可选的实施方式,所述胫骨截骨固定座1与所述胫骨水平截骨导板21之间通过所述第一弹性臂212的作用力和所述弹簧锁紧结构106的作用力实现二次固定连接,所述胫骨截骨固定座1与所述胫骨垂直截骨导板22之间通过所述第二弹性臂222的作用力和所述弹簧锁紧结构106的作用力实现二次固定连接;通过更换所述胫骨水平截骨导板和所述胫骨垂直截骨导板,实现胫骨模型水平和垂直面的截骨操作,图1中提供了3个胫骨水平截骨导板,分别为胫骨水平截骨导板Ⅰ201、胫骨水平截骨导板Ⅱ202、胫骨水平截骨导板Ⅲ203,其区别在于薄壁217的厚度不一致,通过更换不同规格的胫骨水平截骨导板,改变薄壁217的厚度,实现胫骨模型截骨量的调整。
作为一种可选的实施方式,所述第一滑槽105设置于所述胫骨截骨器固定座本体101上,用于实现胫骨截骨器固定座本体101与截骨导板2的固定连接。
如图2所示,所述胫骨截骨固定座设置有用于避位胫骨结节的第一避让槽109,如图4所示,所述胫骨水平截骨导板设置有用于避位胫骨结节的第二避让槽216,如图5所示,所述胫骨垂直截骨导板设置有用于避位胫骨结节的第三避让槽226,可以避免胫骨截骨器和胫骨结节的干涉,进一步提高胫骨截骨器的适用性。
如图2所示,所述胫骨截骨固定座的直孔102、柱状凸台103、斜孔104与胫骨截骨固定座本体101为一体结构,所述防滑槽108分布于所述胫骨截骨固定座外周。
如图3所示,所述弹簧锁紧结构106包括:把手1061、弹簧1062、第一盖板1063,其中,所述把手1061上设置有把手凸台1064,通过拉拔所述把手1061,控制所述把手凸台1064的运动。
作为一种可选的实施方式,所述截骨器打入拔出结构107包括第二盖板1071和跑道孔1072,用于配合打拔器3,实现胫骨截骨固定座与骨骼模型的初步固定和分离。
如图6所示,所述打拔器3一端为施加外力的杆体301,中间为连接杆体302,另一端为仿形凸台303,所述仿形凸台303的形状与所述截骨器打入拔出结构的跑道孔1072的形状相适应,所述仿形凸台303插入所述跑道孔1072内,当需要将所述胫骨截骨固定座的柱状凸台103打入到预设孔中,只需要施加外力打入即可;当需要将所述胫骨截骨固定座的柱状凸台103从预设孔中取出时,只需要转动所述打拔器3,使得所述第二盖板1071限制所述打拔器的仿形凸台303的退出,由于所述第二盖板1071固定在所述胫骨截骨固定座1内,拉出打拔器3,带动所述胫骨截骨固定座1从预设孔中取出。
如图3所示,所述胫骨截骨固定座的第一滑槽105侧面开设有凹槽1051。
作为一种可选的实施方式,所述胫骨水平截骨导板的第一凸台211插入到所述胫骨截骨固定座的第一滑槽105内,所述第一弹性臂212在外力的作用下发生形变,使得所述胫骨水平截骨导板的第一凸点213插入到所述第一滑槽侧面的凹槽1051中,实现所述胫骨水平截骨导板21与所述胫骨截骨固定座1之间的初步固定连接。
作为一种可选的实施方式,所述胫骨垂直截骨导板的第二凸台221插入到所述胫骨截骨固定座的第一滑槽105内,所述第二弹性臂222在外力的作用下发生形变,使得所述胫骨垂直截骨导板的第二凸点223插入到所述第一滑槽侧面的凹槽1051中,实现所述胫骨垂直截骨导板22与所述胫骨截骨固定座1之间的初步固定连接。
在截骨过程中,如果截骨导板和胫骨截骨器固定座之间仅仅靠弹性臂固定时,弹性臂在不断的使用过程中容易发生变形,进而可能会出现截骨导板飞出的情况。为了解决这个问题,我们引入弹簧锁紧结构106,当截骨导板和胫骨截骨器固定座之间通过弹性臂完成初步固定连接后,所述弹簧锁紧结构的弹簧1062处于压缩状态,在弹力的作用下,推动所述把手凸台1064运动到所述胫骨水平截骨导板的第一圆孔214或者所述胫骨垂直截骨导板的第二圆孔224中,进一步加强所述胫骨水平截骨导板或所述胫骨垂直截骨导板与所述胫骨截骨固定座之间的锁紧力,确保在截骨过程中不会出现导板飞出的情况。
第二方面,本发明还提供一种用于单髁置换手术导航中的胫骨截骨器的使用方法,包括以下步骤:
步骤1:获取目标截骨位置的CT影像,并基于所述CT影像,通过图像分割技术生成适配的股骨三维模型和胫骨三维模型;
步骤2:通过规划软件,在胫骨三维模型上构建适配的假体模型,并获取假体安装的位置和角度,此时规划软件将自动生成胫骨垂直截骨面和胫骨水平截骨面;
步骤3:生成胫骨截骨器3D模型并导入,利用假体模型进行面拟合,其中胫骨水平截骨导板中的水平截骨槽对齐胫骨水平截骨面,胫骨垂直截骨导板中的垂直截骨槽对齐胫骨垂直截骨面;
步骤4:通过位置转换在胫骨三维模型中规划出适配于胫骨截骨器3D模型的直孔、柱状凸台的轴线位置,即后续钻孔的轴线位置;
步骤5:将不同的光学定位装置固定在胫骨模型的胫骨干和机械臂末端,通过采集胫骨模型的点集数据,同时将胫骨模型点集数据和胫骨三维模型进行配准,从而获取光学定位装置相对于胫骨模型的位置关系;
步骤6:在机械臂末端上安装固定钻头,并通过胫骨验证板对钻头的尖端进行配准,从而获得钻头相对于光学定位装置的位置转换关系,进而建立钻头和胫骨模型的位置关系;
步骤7:控制机械臂运动,将钻头运动到目标位置进行钻孔,包括适配于柱状凸台的第一钻孔和适配于骨针的第二钻孔;第一钻孔和第二钻孔的轴线位置和步骤4中提前规划的轴线位置重合;
步骤8:将所述胫骨截骨器的柱状凸台插入到第一钻孔中,同步将第一骨针穿过直孔插入到第二钻孔中,进而实现了胫骨截骨器固定座和胫骨模型的初步固定;
步骤9:将第二骨针穿过所述胫骨截骨器的斜孔,打入到胫骨模型中,进一步固定所述胫骨截骨固定座;
步骤10:将胫骨水平截骨导板和胫骨截骨固定座固定,进而在锯片的作用下,完成胫骨水平截骨;将胫骨垂直截骨导板和胫骨截骨器固定座固定,进而在锯片的作用下,完成胫骨垂直截骨。
作为一种可选的实施方式,所述第一钻孔的深度大于所述柱状凸台的高度,所述第一钻孔的直径小于所述柱状凸台的直径。
作为一种可选的实施方式,所述第二钻孔的深度小于所述第一骨针插入的深度,所述第二钻孔的直径小于所述第一骨针的直径。
作为一种可选的实施方式,所述第一钻孔的直径和所述第二钻孔的直径相等。
本发明提供了一种用于单髁置换手术导航中的胫骨截骨器及其使用方法。与现有技术相比较,本发明具有以下技术优点:
所述胫骨截骨固定座与截骨导板之间通过所述弹性臂的作用力和弹簧锁紧结构的作用力实现二次固定连接,结构锁紧力强,不会出现导板固定不牢,截骨时飞出的情况;
所述胫骨截骨固定座与截骨导板之间的固定结构便于拆卸,其能够实现在同一套胫骨截骨器下,通过更换胫骨水平截骨导板、胫骨垂直截骨导板,实现胫骨水平和垂直面的截骨操作;
通过更换不同规格的胫骨水平截骨导板,可以实现胫骨截骨量调整的功能;
本发明提供的胫骨截骨器的使用方法,医生能够通过机械臂进行钻孔,配合胫骨截骨器进行截骨,解决了传统单髁置换手术中精度差的问题,此外,此方法相对于现有导航系统辅助的单髁关节置换手术,具有截骨面平整,截骨效率高等优点。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述,但在不脱离本发明的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (4)

1.一种用于单髁置换手术导航中的胫骨截骨器,其特征在于,包括:胫骨截骨固定座和截骨导板;其中,所述胫骨截骨固定座包括胫骨截骨固定座本体、直孔、柱状凸台、斜孔、第一滑槽、弹簧锁紧结构、截骨器打入拔出结构、防滑槽以及第一避让槽;所述截骨导板包括胫骨水平截骨导板和胫骨垂直截骨导板,所述胫骨水平截骨导板包括第一凸台、第一弹性臂、第一凸点、第一圆孔、水平截骨槽、第二避让槽;所述胫骨垂直截骨导板包括第二凸台、第二弹性臂、第二凸点、第二圆孔、垂直截骨槽、第三避让槽;
所述胫骨截骨固定座与所述胫骨水平截骨导板之间通过所述第一弹性臂的作用力和所述弹簧锁紧结构的作用力实现二次固定连接,所述胫骨截骨固定座与所述胫骨垂直截骨导板之间通过所述第二弹性臂的作用力和所述弹簧锁紧结构的作用力实现二次固定连接;通过更换所述胫骨水平截骨导板和所述胫骨垂直截骨导板,实现胫骨模型水平和垂直面的截骨操作,通过更换不同规格的胫骨水平截骨导板,实现胫骨模型截骨量的调整;
其中,所述弹簧锁紧结构包括:把手、弹簧、第一盖板;所述把手上设置有把手凸台,通过拉拔所述把手,控制所述把手凸台的运动;
所述胫骨截骨固定座的第一滑槽侧面开设有凹槽,所述胫骨水平截骨导板的第一凸台或所述胫骨垂直截骨导板的第二凸台插入到所述胫骨截骨固定座的第一滑槽内,所述第一弹性臂或第二弹性臂在外力的作用下发生形变,使得所述胫骨水平截骨导板的第一凸点或者所述胫骨垂直截骨导板的第二凸点插入到所述第一滑槽侧面的凹槽中,实现所述胫骨水平截骨导板或所述胫骨垂直截骨导板与所述胫骨截骨固定座之间的初步固定连接,此时所述弹簧锁紧结构的弹簧处于压缩状态,在弹力的作用下,推动所述把手凸台运动到所述胫骨水平截骨导板的第一圆孔或者所述胫骨垂直截骨导板的第二圆孔中,进一步加强所述胫骨水平截骨导板或所述胫骨垂直截骨导板与所述胫骨截骨固定座之间的锁紧力;
所述截骨器打入拔出结构包括第二盖板和跑道孔,用于配合打拔器,实现胫骨截骨固定座与骨骼模型的初步固定和分离;所述打拔器一端为施加外力的杆体,中间为连接杆体,另一端为仿形凸台,所述仿形凸台的形状与所述截骨器打入拔出结构的跑道孔的形状相适应,所述仿形凸台用于插入所述跑道孔内,当需要将所述胫骨截骨固定座的柱状凸台打入到预设孔中,只需要施加外力打入即可;当需要将所述胫骨截骨固定座的柱状凸台从预设孔中取出时,只需要转动所述打拔器,使得所述第二盖板限制所述打拔器的仿形凸台的退出,由于所述第二盖板固定在所述胫骨截骨固定座内,拉出打拔器,带动所述胫骨截骨固定座从预设孔中取出。
2.根据权利要求1所述的一种用于单髁置换手术导航中的胫骨截骨器,其特征在于,所述胫骨截骨固定座的直孔、柱状凸台、斜孔与胫骨截骨固定座本体为一体结构,所述防滑槽分布于所述胫骨截骨固定座外周。
3.一种用于单髁置换手术导航中的胫骨截骨器的使用方法,基于权利要求1-2任意一项所述的胫骨截骨器,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:获取目标截骨位置的CT影像,并基于所述CT影像,通过图像分割技术生成适配的股骨三维模型和胫骨三维模型;
步骤2:通过规划软件,在胫骨三维模型上构建适配的假体模型,并获取假体安装的位置和角度,此时规划软件将自动生成胫骨垂直截骨面和胫骨水平截骨面;
步骤3:生成胫骨截骨器3D模型并导入,利用假体模型进行面拟合,其中胫骨水平截骨导板中的水平截骨槽对齐胫骨水平截骨面,胫骨垂直截骨导板中的垂直截骨槽对齐胫骨垂直截骨面;
步骤4:通过位置转换在胫骨三维模型中规划出适配于胫骨截骨器3D模型的直孔、柱状凸台的轴线位置,即后续钻孔的轴线位置;
步骤5:将不同的光学定位装置固定在胫骨模型的胫骨干和机械臂末端,通过采集胫骨模型的点集数据,同时将胫骨模型点集数据和胫骨三维模型进行配准,从而获取光学定位装置相对于胫骨模型的位置关系;
步骤6:在机械臂末端上安装固定钻头,并通过胫骨验证板对钻头的尖端进行配准,从而获得钻头相对于光学定位装置的位置转换关系,进而建立钻头和胫骨模型的位置关系;
步骤7:控制机械臂运动,将钻头运动到胫骨模型的目标位置进行钻孔,包括适配于柱状凸台的第一钻孔和适配于骨针的第二钻孔;第一钻孔和第二钻孔的轴线位置和步骤4中提前规划的轴线位置重合;
步骤8:将所述胫骨截骨器的柱状凸台插入到第一钻孔中,同步将第一骨针穿过直孔插入到第二钻孔中,进而实现了胫骨截骨器固定座和胫骨模型的初步固定;
步骤9:将第二骨针穿过所述胫骨截骨器的斜孔,打入到胫骨模型中,进一步固定所述胫骨截骨固定座;
步骤10:将胫骨水平截骨导板和胫骨截骨固定座固定,进而在锯片的作用下,完成胫骨模型水平截骨;将胫骨垂直截骨导板和胫骨截骨器固定座固定,进而在锯片的作用下,完成胫骨模型垂直截骨。
4.根据权利要求3所述的一种用于单髁置换手术导航中的胫骨截骨器的使用方法,其特征在于,
所述第一钻孔的深度大于所述柱状凸台的高度,所述第一钻孔的直径小于所述柱状凸台的直径;
所述第二钻孔的深度小于所述第一骨针插入的深度,所述第二钻孔的直径小于所述第一骨针的直径;
所述第一钻孔的直径和所述第二钻孔的直径相等。
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