FI122920B - Anatomisesti personoitu ja mobilisoiva eksternaalituki, menetelmä sen valmistamiseksi sekä invasiivisesti kiinnitetyn eksternaalituen osan käyttö tuettavan nivelen liikeradan määrittämisessä - Google Patents

Anatomisesti personoitu ja mobilisoiva eksternaalituki, menetelmä sen valmistamiseksi sekä invasiivisesti kiinnitetyn eksternaalituen osan käyttö tuettavan nivelen liikeradan määrittämisessä Download PDF

Info

Publication number
FI122920B
FI122920B FI20096019A FI20096019A FI122920B FI 122920 B FI122920 B FI 122920B FI 20096019 A FI20096019 A FI 20096019A FI 20096019 A FI20096019 A FI 20096019A FI 122920 B FI122920 B FI 122920B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
joint
support
auxiliary
subframe
cad
Prior art date
Application number
FI20096019A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20096019A (fi
FI20096019A0 (fi
Inventor
Markku Paloheimo
Jan Erik Lindahl
Jari Salo
Jukka Tuomi
Roy Bjoerkstrand
Original Assignee
Aalto Korkeakoulusaeaetioe
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aalto Korkeakoulusaeaetioe filed Critical Aalto Korkeakoulusaeaetioe
Priority to FI20096019A priority Critical patent/FI122920B/fi
Publication of FI20096019A0 publication Critical patent/FI20096019A0/fi
Priority to JP2012532635A priority patent/JP5768053B2/ja
Priority to EP10821620.1A priority patent/EP2485666B1/en
Priority to PCT/FI2010/050756 priority patent/WO2011042598A1/en
Priority to US13/499,911 priority patent/US8777946B2/en
Publication of FI20096019A publication Critical patent/FI20096019A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI122920B publication Critical patent/FI122920B/fi
Priority to US14/285,726 priority patent/US20140257286A1/en
Priority to US14/580,247 priority patent/US9737336B2/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/60Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like for external osteosynthesis, e.g. distractors, contractors
    • A61B17/62Ring frames, i.e. devices extending around the bones to be positioned
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/60Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like for external osteosynthesis, e.g. distractors, contractors
    • A61B17/64Devices extending alongside the bones to be positioned
    • A61B17/6425Devices extending alongside the bones to be positioned specially adapted to be fitted across a bone joint
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1121Determining geometric values, e.g. centre of rotation or angular range of movement
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1124Determining motor skills
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/45For evaluating or diagnosing the musculoskeletal system or teeth
    • A61B5/4528Joints
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6846Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive
    • A61B5/6867Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive specially adapted to be attached or implanted in a specific body part
    • A61B5/6878Bone
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00Products made by additive manufacturing

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Rheumatology (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Orthopedics, Nursing, And Contraception (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Description

Anatomisesti personoitu ja mobilisoiva eksternaalituki, menetelmä sen valmistamiseksi sekä invasiivisesti kiinnitetyn eksternaalituen osan käyttö tuettavan nivelen liikeradan määrittämisessä
Esillä oleva keksintö liittyy kudosvaurion kuntoutuslaitteisiin ja -menetelmiin. Erityisesti 5 keksintö liittyy vaurioituneen kudoksen ulkopuolisen tuen aikaansaamiseen kudoksen tukemiseksi kuntoutuksen aikana. Tarkemmin sanottuna keksintö koskee patenttivaatimusten 1, 15 ja 18 johdanto-osien mukaista menetelmää, laitetta ja käyttöä.
Onnettomuuksien johdosta tapahtuvien vaikeiden nivelvaurioiden hoito on ollut tunnetusti haastavaa. Esimerkiksi putoamisonnettomuuksissa syntyy usein vakavia nilkan vau-10 rioita, jotka aiheutuvat nilkan telaluun iskeytymisestä sääriluun rustopintaa vasten, mikä voi johtaa pahimmillaan jopa sääriluun alapään murskautumiseen. Kuvatun kaltaisten vaurioiden parantumiseen kuluu tavallisesti useita kuukausia. Tyypillisessä putoamison-nettomuutta seuraavassa hoidossa vaurioitunut nilkka korjataan operatiivisesti ja fiksoidaan, eli tuetaan kiinteäksi, käyttämällä esimerkiksi ns. Pilon-renkaita ja vastaavia hoito-15 tarvikkeita. Tervehtyäkseen täysin toimintakuntoiseksi rusto tarvitsee kuitenkin ravintoa, jonka kulkeutuminen - toisin muilla kudoksilla - perustuu siihen, että kudosta kuormitetaan sykleissä, jolloin ruston sisällä esiintyy nestedynamiikkaa. Ruston parantumista on kuvattu seikkaperäisesti julkaisussa ”Influence of cyclic loading on the nutrition of articular cartilage” (O’Hara B., Urban J. & Maroudas A., Ann Rheum Dis. 1990 heinäkuu; 20 49(7): 536 - 539). Mikäli ravinteita kuljettavaa mobilisaatiota ei järjestetä, operaatiolla korjattu rustopinta voi tuhoutua, mistä seuraa parissa vuodessa nivelrikkoa vastaava tila, ^ eli invaliditeetti. Koska juuri nivelvauriopotilaat ovat suurelta osin nuoria tai työikäisiä c\i ^ ihmisiä, kuten rakennusmiehiä, invalidisoivasta nivelrikosta aiheutuu paitsi henkilökoh- ' täinen vastoinkäyminen myös merkittävä kansantaloudellinen kustannus.
c 25 Julkaisussa ”Articulated external fixation of the ankle: minimizing motion resistance by cd accurate axis alignment” (Bottas M., Marsh L. & Brown T., Journal of Biomecanics, § Vol. 32, nro 1, tammikuu 1999, s. 63 - 70) on esitetty, että esimerkiksi yllä mainitun o nilkkamurtumavaurioiden parantamista edistäviä tekijöitä ovat suojaaminen kuormalta, varhainen post-operatiivinen liike, sirpalemurtumien vähentäminen ja haava-alueen mi- 2 nimaalinen häirintä. Tästä syystä on kehitetty post-operatiivisia tukia vaurioituneille nivelille, jolloin jälkihoidossa voitaisiin ottaa huomioon nivelen mobilisaation merkitys parantumisen edellytyksenä. On kuitenkin huomattava, että vaurioituneen nivelen mobilisaation ohella, sen oikealla ajoituksella on huomattava merkitys kuntouttamisen onnis-5 tumiseen. Esimerkiksi nilkan mobilisaatio on aloitettava jo parin päivän päästä leikkauksesta. Vastaavasti vääränlainen liike voi aiheuttaa epäedullisia seuraamuksia. On siksi ratkaisevan tärkeää löytää nivelen anatomisesti oikea liikerata liikevastuksen minimoimiseksi ja vääränlaisen liikkeen aiheuttamien yllättävien vaurioiden välttämiseksi. Niinpä post-operatiivisille tuille kohdistuu merkittäviä odotuksia niin nopean asennettavuuden 10 kuin oikeanlaisen liikeradan aikaansaamisenkin suhteen.
Tunnettuja ulkoisia tukia tunnetaan monia. Valtaosa nivelvaurioiden jälkihoitoon tarkoitetuista tuista on kuitenkin joko kiinteitä, eli tukia jotka eivät mahdollista terapeuttista liikettä, tai liikkeen mahdollistavia tukia, joiden sallima liike on tyypillisesti nivelen todellisen liikkeen karkea approksimaatio. Sarananivelessä, kuten nilkassa, liike tapahtuu 15 vain yhden pyörähdysakselin ympäri rajatulla liikelaajuudella. Tämä on yksinkertaisin liikkuvan nivelen malli, minkä vuoksi sitä käytetään havainnollisimpana esimerkkinä tässä yhteydessä. Muissa niveltyypeissä voi tapahtua samanaikaisesti kiertoa ja liukumista useamman liikeakselin tai tason suunnassa. Nämä ovat yhtä lailla hallittavissa tässä kuvatulla tekniikalla. Kiinteitä tukia ovat mm. Ilizahrov-renkaat, jotka ovat vaurioituneen ni-20 velen kummallekin puolelle kiinnitettäviä ulkoisia tukia. Ilizahrov-renkaat on kudokseen tunkeutuva eli invasiivinen tapa toteuttaa nivelen tuenta. Menetelmässä renkaat kiinnitetään potilaan luuhun käyttämällä kiristettäviä vaijereita ja luuruuveja. Ilizahrov-renkaat ja niiden käyttö on kuvattu tarkemmin julkaisuissa ”Pilon fractures. Treatment protocol ° based on severity of soft tissue injury” (Watson J. T., Moed B. R., Karges D. E., Cramer ° 25 K. E.. Clin Orthop, 2000; 375: 78-90) sekä “Two-ring hybrid external fixation of distal ^ tibialfractures: A review of 47 cases” (Ristiniemi J., Flinkkilä T., Hyvönen P., Lakovaa- | ra M., Pakarinen H., Biancari F., Jalovaara P., J Trauma 2007; 62: 174-183), joiden σ> sisältö sisällytetään tähän viittauksena. Lisäksi tunnetaan ei-invasiivisia kiinteitä tukia, § kuten perinteiset kipsit ja vastaavat. Liikkeen mahdollistavia tukia on saatu aikaan esi- 05 o 30 merkiksi järjestämällä ekstemaalisia saranatyyppisiä levyjä, joiden avulla on yritetty jäl jitellä vaurioituneen nivelen liikettä. Esimerkiksi yllä kuvatun nilkkamurtuman kaltaisis- 3 sa tapauksissa mainittu levy on eräänlainen pedaali, jonka päälle jalkapohja asetetaan ja joka on säädetty sallimaan vain sellainen kallistusliike, joka on luontevaa terveelle nilkalle.
Nivelen luontevan liikkeen määrittämiseen on tunnetusti vaihtoehtoisia menetelmiä. Ka-5 merapohjaisissa menetelmissä liike on tallennettu käyttämällä esimerkiksi videokameraa ja kohdistinmerkkejä, jotka on kiinnitetty liikutettavaan kohteeseen. Liikkeen tallennuksen jälkeen edullisesti digitaalinen videoaineisto on analysoitu erityisellä ohjelmistolla ja kohdistinmerkkien avulla saatu liiketieto on kaapattu liikeradan muodostamiseksi. Tätä menetelmää hyödynnetään laajasti esimerkiksi urheilusovelluksissa ja elokuvateollisuu-10 dessa, jota varten tekniikka alun perin kehitettykin. Koska menetelmä ei edellytä fyysistä kontaktia potilaaseen, menetelmä on varsin käyttäjäystävällinen potilaan kannalta. Menetelmän tarkkuus vaihtelee animaatioiden tekoon vaadittavasta tarkkuudesta laaduntarkkailuun vaadittavaan tarkkuuteen. Menetelmän tarkkuus riippuu kuitenkin viimekädessä käytettävän kameran resoluutiosta ja käytettävästä mittausvolyymista. Tyypillisesti me-15 netelmällä saadaan riittävän tarkka tieto koko raajan liikkeestä animaatiota varten, mutta yksittäisen nivelessä vastinpintoina olevien luiden liikkeisiin tämä tekniikka ei anna vastausta. Menetelmän haittapuolia ovat keksinnön aihealueen kannalta se, että menetelmällä ei voida määrittää luotettavasti varsinaisten kudosten alaisten luiden liikettä, vaan pikemminkin luiden päällisen kudoksen liike. Lisäksi nämä menetelmät eivät paljasta 20 pehmytkudoksen alaisia hienodynaamisia joustoja, eli luiden välillä olevaa dynamiikkaa. Koska tarkkaa anatomista liikettä ei ole osattu tarkasti määrittää, ei näiden menetelmien pohjalta ole myöskään pystytty suunnittelemaan anatomisesti personoituja ekstemaalitu-kia.
δ
CM
Vaihtoehto kamerapohjaisille menetelmille on kolmiulotteiset ja/tai radiografiset mene- 25 telmät, joissa luista muodostetaan kolmiulotteinen malli joko tietokonetomografian (CT) x tai magneettikuvauksen (MRI) pohjalta. Menetelmät soveltuvat yksittäisen luun muodon cc mallintamiseen. MRI ei kuitenkaan sovellu tilanteisiin, joissa nivelen alueella on vanho-
CD
5 jen vammojen vuoksi entuudestaan kiinnitettynä tai siihen on tuoreen vamman hoidoksi
(O
o asennettu teräksisiä ruuveja tai muita kiinnitysvälineitä. CT-kuvaus olisi mainituissa ta- o
CM
4 pauksissa mahdollinen menetelmä, mutta se kärsii metallien aiheuttamasta kuvaushäiri-östä ja potilaalle aiheuttamastaan suuresta säderasituksesta.
Tunnetuissa sovelluksissa vaurioitunut nivel ja sen osat mallinnetaan CT:n tai MRI:n pohjalta, jolloin saadaan vaurioitunutta niveltä vastaava virtuaalinen kineettinen malli.
5 Tämä ratkaisu on ollut tyypillisesti käytössä varhaisissa vauriotapausten liikeanalyysitut-kimuksissa, koska käytettävä teknologia on ollut sairaalaympäristössä helposti saatavilla. Esimerkiksi julkaisussa US2008312659 on kuvattu proteesin valmistelumenetelmä, jossa MRI-kuvauksesta aikaansaadusta datasta muodostetaan potilaskohtainen kuva, jota käytetään apuna proteesin valmistuksessa. Julkaisussa US2007118243 on puolestaan esitetty 10 menetelmä, jossa CT-kuvauksessa potilaan anatomiasta saaduista tiedoista luodaan tietokonepohjainen malli, jota hyödyntäen valmistetaan implantteja, proteeseja tai vastaavia. Vaikka CT- ja MRI-pohjaiset menetelmät soveltuvatkin potilaskohtaisten tekonivelten ja muiden implanttien valmistamiseen, mainituilla menetelmillä ei kuitenkaan saavuteta riittävää tarkkuutta, jotta voitaisiin mahdollistaa potilaan oman nivelen säilyttäminen ja 15 pelastaminen vamman jälkeen. Anatomisesti personoitujen tukien valmistuksessa on voi tu perinteisesti saavuttaa noin 10 millimetrin tarkkuus, kun hyvän lopputuloksen saavuttamiseen tarvittaisiin ainakin 1 ... 3 millimetrin, edullisesti ainakin 0,5 millimetrin tarkkuus. Tyypillisesti vamman jälkeen raajanivelen alueella esiintyy lisäksi merkittävää turvotusta, joka heikentää tarkkuutta jos, liikkeen määritys tai tuki perustuu ihokontaktiin.
20 Luumallien muodostuksessa käytettyyn tekniikkaan liittyy yleisesti ottaen merkittävästi tuntemattomia toleransseja, jotka johtuvat kuvaamislaadusta ja lohkotuksessa käytettävistä harmaasävyarvoista. Lisäksi kolmiulotteisten mallien nivelet, paikat ja asennot so vitejä taan yhteen visuaalisesti 3D-ympäristössä, mikä entisestään heikentää menetelmän luo- c\j ^ tettavuutta ja toistettavuutta. Luumallien muodostuksessa tehdyt toleranssivirheet kertau- 25 tuvat, kun mallien perusteella aletaan suunnitella kiinnityskohtia. Kaiken kaikkiaan, CT- x tai MRI-pohjaiset kolmiulotteiset menetelmät ovat ainakin tähän asti olleet soveltumat on tornia, koska menetelmillä ei saavuteta riittävää tarkkuutta.
Oi o
Tunnetun tekniikan ongelmat ovat siis liittyneet vaurioituneen nivelen liikeradan selviten ^ tämiseen. Koska jokainen nivel, kudos ja vaurio on erilainen, tilastollinen approksimaatio 30 ja nykyiset mallinnusmenetelmät eivät ole pystyneet tarjoamaan ratkaisua anatomisesti 5 personoidun tuen aikaansaamiseen. Tarkemmin sanottuna nykyisillä post-operatiivisilla ekstemaalituilla, eli kehon ulkoisilla tuennoilla, ei pystytä asettamaan keino- tai apunive-liä riittävän tarkasti nivelen liikeradoille, jolloin vaurioituneen raajan tai vastaavan mobilisaatio ei onnistu, minkä vuoksi nivelen rusto ei saa luotettavasti ravintoa. Kuten mainit-5 tua, mekaniikkasuunnittelussa voidaan tunnetusti hyödyntää referenssigeometrioita joko luomalla ne kolmiulotteisessa 3D-CAD-järjestelmässä tai tuomalla kamerapohjaista digitoitua geometriaa erilaisin menetelmin ja erilaisia formaatteja käyttämällä suunnittelujärjestelmään. Luotavan suunnittelugeometrian, referoitavan digitoinnin ja todellisen sovelluskohteen yhdistämisessä esiintyy yleisesti haasteita. Niinpä tunnetut niveltuennat ovat 10 laajalti olleet kiinteitä, mikä ei ole nivelen paranemisen kannalta optimaalista.
Markkinoilla olevat ennalta yhden akselin ympäri rajatulla liikelaajuudella liikkeen sallivat ulkoiset tukilaitteet ovat lähtökohtaisesti univcrsaalityyppisiä laitteita. Tällöin potilaan koko tai komplikaatioiden välttämisen kannalta tärkeä pehmytkudosvaurion huomioiminen ei ole ollut mahdollista. Kiinnityspiikit joudutaan näissä tapauksissa asettamaan 15 hyvin tarkoin ennalta määrätylle alueelle, eikä ulkoisen akselin sijaintia voi määrittää kuin silmämääräisesti läpivalaisun avulla. Tällöin tarkkuus jää väistämättä heikoksi ja liikerata vähäiseksi.
Keksinnön tarkoituksena on ratkaista ainakin osa tunnetun tekniikan ongelmista ja saada aikaan parannettu menetelmä anatomisesti personoidun ja mobilisoivan ekstemaalituen 20 aikaansaamiseksi nivelen kuntouttamiseksi.
Keksinnön tavoite saavutetaan uudenlaisella menetelmällä anatomisesti personoidun ja mobilisoivan ekstemaalituen aikaansaamiseksi kahden luuryhmän välisen nivelen tuke-o <m miseksi liikutettavasti, jossa menetelmässä nivelen liikedynamiikka mitataan ainakin toi- ό γ seen mainittuun luuryhmään invasiivisesti kiinnitetyn ekstemaalituen osan avulla, minkä >- 25 perusteella luuryhmien välille järjestetään ekstemaalituki.
x tr Q_
Keksinnön mukaisen menetelmän erään suoritusmuodon mukaan nivelen liike mitataan 05 o koordinaattimittalaitteella ja mittaus suoritetaan invasiivisesti kiinnitetyistä apurungoista, o jotka muodostavat osan ekstemaalitukea ja joista järjestetään CAD-mallit CAD-
CM
ympäristössä. Suoritusmuodon mukaan koordinaattimittalaitteen mittaustiedot ja CAD- 6 mallit yhdistetään CAD-järjestelmässä nivelen liikeradan ja ekstemaalituen mallintamiseksi.
Keksinnön mukaisen menetelmän erään suoritusmuodon mukaan mallinnetun liikeradan sallivasta ulkoisesta apunivelestä järjestetään CAD-malli, joka sijoitetaan CAD-5 ympäristössä mallinnetun liikeradan akselin kanssa samanakselisesti apurunkojen väliin ja jäqestetään CAD-mallien avulla lisäksi ainakin yksi adapteriosa, joka sovitetaan yhdistämään apurunko ja apuni vei.
Tarkemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on lausuttu patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
10 Keksinnön tavoite saavutetaan toisaalta uudenlaisella luuryhmien välille sovitettavalla ekstemaalituella, joka käsittää ainakin yhden ensimmäisen ekstemaalisen modulaarisen apurungon, joka on kiinnitetty invasiivisillä kiinnitys välineillä ensimmäiseen Uniryhmään, ainakin yhden toisen ulkopuolisen modulaarisen apurungon, joka on kiinnitetty toiseen Uniryhmään, ainakin yhden ulkopuolisen modulaarisen apunivelen, joka on sovi-15 tettu ensimmäisen ja toisen apurungon väliin, sekä ainakin yhden personoidun adapte-riosan, joka on sovitettu yhdistämään apunivel apurunkoon.
Tarkemmin sanottuna keksinnön mukaiselle ekstemaalituelle on tunnusomaista se, mitä on lausuttu patenttivaatimuksen 15 tunnusmerkkiosassa.
Keksinnön tavoite saavutetaan toisaalta uudenlaisella käytöllä, jossa invasiivisesti kiinni-20 tetyn ekstemaalituen osaa käytetään tuettavan nivelen liikeradan määrittämisessä.
^ Keksinnön avulla saavutetaan merkittäviä etuja. Keksinnön mukaisella menetelmällä ° saavutetaan nimittäin erityisen tarkka malli vaurioituneen nivelen liikkeestä, minkä ansion osta voidaan suunnitella, valmistaa ja asentaa tarkasti anatomisesti personoitu ja mobiilit soiva ekstemaalituki. Koska mobilisoivasta ekstemaalituesta saadaan tarkka anatominen
CL
o, 25 vastine potilaan omalle nivelelle, leikkauksen jälkeisessä kuntoutuksessa suoritettavat § liikkeet jäljittelevät nivelen luontaista liikerataa. Tällöin nivel saa liikkeen ansiosta pa on § rantamista edistävää ravitsemusta eikä vääränlainen liike aiheuta lisävaurioita nivelelle.
(M
Erittäin tärkeää myöhemmän kuntoutumisen onnistumisen kannalta on myös lihashallin- 7 nan säilyminen sekä j änteiden kontrahoitumisen (kutistumisen) estäminen. Jo muutaman viikon täydellinen nivelen lukitseminen johtaa havaittaviin liikerajoituksiin ja myös im-mobilisaatio-osteoporoosiin. Keksinnön avulla näitä haittoja voidaan kuitenkin vähentää. Nivelen tarkka potilaskohtainen liikerata sallii myös pehmeiden täytteiden käyttämisen 5 nivelen rakenneosien regeneraation pohjana. Tällöin laajasti vaurioituneen nivelen liikerata ohjataan toipumisajaksi keksinnön mukaisella ulkoisella tukilaitteella siten, että liike tapahtuu koko ajan halitusti ilman, että pehmeään väliaineeseen kohdistuu deformoivaa voimaa ennen kuin se on regeneroitunut painoa riittävästi kantavaksi rustoksi ja ruston alaiseksi luuksi. Samoin keksintö mahdollistaa nivelen hallitut liikcharjoittcct esimerkik-10 si nivelsidekorjausten jatkohoitona.
Koska keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan käyttää laitteita, jotka on muissa yhteyksissä todettu luotettaviksi, menetelmän kunkin osa-alueen suorituskyky on erikseen optimoitu. Erään suoritusmuodon mukaan nimittäin luuryhmään kiinnitettävät tuet ovat Ilizahrov-renkaita, jotka ovat erityisen edullinen tapa kiinnittää ekstemaalisia raken-15 teitä raajoihin. Vastaavasti erään suoritusmuodon mukaan liikeradan mittaus suoritetaan koordinaattimittalaitteella, jonka on konepajaympäristössä todettu soveltuvan vaativiin-kin laadunvarmistus- ja jopa kalibrointikohteisiin. Niinpä menetelmä voidaan toteuttaa hyvinkin erilaisilla laitteistoyhdistelmillä, jonka osat on koettu hyviksi muissa yhteyksissä. Näin menetelmä ei ole riippuvainen uusista käytännössä koettelemattomista teknii-20 koista.
Erään suoritusmuodon mukaan ekstemaalituen apunivel on säädettävä, jolloin leikatun nivelen sallittua liikettä voidaan säätää parantumisen edetessä. Esimerkiksi vaurioitunutta q niveltä ympäröivät Eturyhmät voidaan lukita liikkumattomiksi leikkausta seuraaviksi pa- c\i ^ riksi päiväksi, minkä jälkeen ekstemaalituen apuniveltä säätämällä kuntoutus voidaan 25 aloittaa asteittain parantumisen ehdoilla niin liikelaajuuden kuin valittujen liikkeen vapa- x usasteiden osalta.
tr
CL
05 Keksintö mahdollistaa lisäksi kiinnityspiikkien täysin vapaan sijoittelun, jolloin esimer- δ g kiksi pehmytkudosten vaurioalueet voidaan jättää vapaiksi j a näin vähentää komplikaa- o ^ tioriskejä. Tämä tarjoaa myös valinnanmahdollisuuden hyödyntää luukiinnityksissä par- 8 haan luustopidon aikaansaavat kohdat ja nopeuttaa leikkausta sekä vähentää käytettävän röntgensäteilyn määrää leikkaussalissa.
Seuraavassa keksinnön eräitä suoritusmuotoja tarkastellaan yksityiskohtaisesti viittauksin oheisiin piirustuksiin, joissa: 5 kuviossa 1 on esitetty ihmisen nilkka, johon on sovitettu keksinnön mukaisella menetelmällä aikaansaatu ekstemaalituki, kuviossa 2 on esitetty mittauksissa käytetty istukka, ja kuviossa 3 on esitetty CAD-näkymä keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen tuen suunnittelusta.
10 Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä on sovellettavissa lukuisten eri nivelvauri-oiden hoitoon. Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu erityisesti, mutta ei rajoitu, traumaattisten muutosten hoitoon. Koska nivel vaurio itä aiheutuu erityisen paljon pu-toamisonnettomuuksien seurauksena, keksinnön mukainen menetelmä kuvataan seuraavassa esimerkinomaisesti nilkkamurtuman tapauksessa, koska se on anatomisesti yksin-15 kertainen kohde. Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu tosin myös muiden nivel-vaurioiden hoidon yhteydessä tarvittavien ulkoisten tukien aikaansaamiseen. Tyypillinen Pilon-murtuma liittyy laiminlyödyn työturvallisuuden tai fyysisen harrastuksen yhteydessä tapahtuneeseen putoamisonnettomuuteen, jonka seurauksena potilaan nilkan telaluu on iskeytynyt sääriluun rustopintaa vasten, mistä on syntynyt vaurio tela- ja sääriluun väli-20 seen niveleen. Pahimmassa tapauksessa koko sääriluun alapää pirstaloituu.
^ Kuten kuviossa 1 on esitetty, vaurioitunutta niveltä 40 ympäröi ainakin kaksi luuryhmää: ^ ensimmäinen luuryhmä 10 ja toinen luuryhmä 20. Tässä kuvatun esimerkinomaisen suo- ^ ritusmuodon tapauksessa ensimmäinen luuryhmä 10 on sääriluu ja toinen luuryhmä 20 g on nilkan telaluu ja tähän kytketty kantapään luu. Tässä yhteydessä luuryhmänä pidetään Q_ (j, 25 luujoukkoa, joka koostuu ainakin yhdestä luusta. Nilkkamurtumaesimerkin tapauksessa § ensimmäinen luuryhmä 10 käsittää siis vain yhden luun ja toinen luuryhmä 20 käsittää
CD
o kaksi luuta. Heti vaurion synnyttyä potilaan nilkka tyypillisesti fiksoidaan, eli tuetaan
(M
kiinteäksi, esimerkiksi lastalla, kipsillä, ulkoisella kiinnityslaitteella (ekstemi fiksaattori) 9 tai jollain muulla nopeasti sovellettavalla välineellä, jolla nilkan liike estetään. Usein vaurion aiheuttama turvotus estää välittömän murtumakappaleiden paikoilleen palauttamisen ja siihen liittyvän sisäisen kiinnityksen ruuveilla, piikeillä, levyllä tai muilla implanteilla. Pehmytkudostilanteen salliessa vaurioitunut nilkka leikataan, minkä yhteydes-5 sä ruston palat kohotetaan sääriluusta ja palautetaan niiden alkuperäiselle paikalle. Leikkauksen jälkeen nilkka tavallisesti fiksoidaan murtumakiinnityksen suojelemiseksi. Perinteisesti leikkauksessa suoritettu fiksaatio suoritetaan Ilizahrovin tai muulla jäykällä tukilaitteella, mikä on tunnettua.
Keksinnön mukaan leikkauksen yhteydessä vaurioituneen nivelen 40 ympärille asenne-10 taan apurunkoja 12, 22, joiden avulla nivelen 40 ulkopuolelle voidaan suunnitella, valmistaa ja asentaa anatomisesti personoituja mobilisoiva ekstemaalituki, jonka sallii nivelen 40 liikuttamisen oikean määrän oikeisiin suuntiin kaikkien kussakin nivelessä tarvittavien ja mitattujen liikesuuntien mukaisesti. Apurungot 12, 22 kiinnitetään niveltä 40 ympäröiviin luuryhmiin 10, 20 invasiivisesti esimerkiksi luuruuveilla tai erilaisilla sovel-15 tuvilla vaijerisovitelmilla. Tässä yhteydessä termi invasiivinen tarkoittaa kudokseen tunkeutuvaa ja termillä eksternaalinen viitataan kudoksen ulkopuolisiin osiin. Kuvion 1 esimerkissä toiseen luuryhmään 20 on kiinnitetty kaksi invasiivista luuruuvia 21, jotka muodostavat toiset kiinnitysvälineet. Niveltä 40 ympäröivään ensimmäiseen luuryhmään 10 on sovitettu ensimmäinen apurunko 12, joka on kiinnitetty ensimmäiseen luuryhmään 20 10 invasiivisesti ensimmäisillä kiinnitysvälineillä 11, jotka käsittävät kuvion 1 mukaisesti luuruuveja ja -vaijereita. Ensimmäinen apurunko 12 on edullisesti esimerkiksi Ilizahrov-rengassovitelma, joka on helppo sovittaa nilkkasuoritusmuodon mukaiseen sääriluuhun. Apurungon kiinnittämisessä varsinaisella kiinnityskohdalla ei ole keksinnön mukaan eri-tyistä merkitystä: kiinnityskohta esimerkiksi luuruuveille valitaan parhaan mahdollisen i ° 25 kontaktin ja sallivimman pehmytkudostilanteen ehdoilla. Niin ikään apurungon 12, 22 ^2 sijainti ja asento voidaan valita varsin vapaasti, mutta kuitenkin niin, että apurungon lä- | himmän pisteen etäisyys tulevasta ulkoisesta apunivelestä on silmämääräisesti tai laskenee nallisesti mahdollisimman pieni.
δ
CD
§ Kuten kuviosta 1 nähdään edelleen, toiseen luuryhmään 20 sovitettu toinen apurunko 22 o ^ 30 käsittää erään suoritusmuodon mukaan luuruuvien 21 kannat. Vaihtoehtoisesti toinen 10 apuriinko 22 voisi olla esimerkiksi hevosenkengän mallinen Ilizahrov-rengasta muistuttava kehä, joka on kiinnitetty toiseen luuryhmään luuruuveilla 21. Yleisesti ottaen keksinnön mukainen apurunko voi olla mielivaltainen osa, joka on fiksoitavissa luuryhmään ja johon on ekstemaalisesti sovitettavissa apunivel 30 tai adapteri 32, joita käsitellään 5 tarkemmin j älj empänä.
Kun vaurioitunut nivel 40 on kunnostettu leikkauksessa ja niveltä 40 ympäröiviin luu-ryhmiin 10, 20 on sovitettu ulkoiset apurungot 12, 22, nivelen 40 liike mallinnetaan oikeanlaisen mobilisoivan ekstemaalituen suunnittelua varten. Heti leikkauksen jälkeen nivel 40 kuitenkin fiksoidaan tilapäisesti, esimerkiksi pariksi päiväksi, kiinnittämällä apurun-10 got 12, 22 toisiinsa kiinni soveltuvalla väliosalla. Keksinnön mukaan liike mallinnetaan ennen tätä edullisesti digitalisointilaitteella, jolla saadaan aikaan numeerista ja tarkkaa tietoa. Digitalisointilaitteella tarkoitetaan tässä yhteydessä laitetta, jolla voidaan kaapata liiketietoa fyysisestä kappaleesta ja saada liiketiedosta aikaan käsiteltävää dataa, kuten koordinaattipisteitä. Erään edullisen suoritusmuodon mukaan digitalisointilaite on koor-15 dinaattimittalaite, kuten esimerkiksi MicroScribe MX, jolla voidaan parhaimmillaan saavuttaa jopa 0,05 millimetrin tarkkuus. Vaihtoehtoisesti voitaisiin käyttää esimerkiksi kolmiulotteista laserskanneria, jonka käyttöön liittyy kuitenkin käytettävyysongelmia, koska skannereilla aikaansaadun mittaustiedon sovittaminen ulkopuoliseen koordinaatistoon on haasteellista. Koordinaattimittalaitetta käytettäessä mittalaite ja mittauksen koh-20 de on asetettava keskenään samaan koordinaatistoon. Käytännössä koordinaattimittalaite ja ensimmäinen apurunko 12 tuetaan esitetyssä nilkkasuoritusmuodossa esimerkiksi leikkaussalissa kalusteisiin niin, ettei niiden välinen etäisyys tai asento muutu mittauksen ajan. Mittauksen helpottamiseksi apurunkoihin 12, 22 sovitetaan edullisesti istukoita 50, cm joissa on upotus 51 koordinaattimittalaitteen mittauspään vastaanottamista varten (kuvio i ? 25 1 ja 2). Upotuksen 51 ansiosta koordinaattimittalaitteen mittauspää ei pääse liukumaan ^ pois mittauspisteestä mittauksen luotettavuuden ja toistettavuuden parantamiseksi. Kuten | kuviosta 2 on esitetty, istukka 50 on erään suoritusmuodon mukaan nasta, joka kiinnite- cd tään apurungossa 12, 22 olevaan reikään ja jossa on mittauspään halkaisijan kokoinen § upotus 51 tai kuoppa, johon mittauspää on asetettava oikeassa asennossa. Kuviossa 2 vä en o 30 semmalla on esitetty istukka 50, joka on varustettu pitkällä upotuksella 51, jolloin mitta uspään varren on oltava oikeassa asennossa mittauspään koskettaessa upotuksen 51 pöh- 11 jaa. Kuvion 2 oikealla puolella on esitetty matalalla upotuksella 51 varustettu istukka 50. Kummassakin istukassa 50 on upotusta 51 vastakkaisella puolella oleva reikä, joka on sovitettu ottamaan vastaan kiinnityselin, jolla istukka 50 kiinnitetään mittauskohteeseen. Ensimmäinen apurunko 12, 22 on suunniteltu edullisesti niin, että reikiin istutettujen is-5 tukoiden 50 mittauspisteet ovat keskenään samassa tasossa. Vaihtoehtoisesti koordinaat-timittauslaitteen mittauspäätä varten apurunkoon 12, 22 voidaan koneistaa tai muutoin tarkkuusvalmistaa vastaava mittausta edistävä kuoppa tai upotus 51.
Mittausprosessissa tavoitteena on saada tietoa nivelen liikedynamiikasta eli siitä, kuinka nivelen ympärillä olevat luuryhmät liikkuvat toisiinsa nähden nivelen välityksellä. Tar-10 kemmin sanottuna mittauksessa mitataan ensimmäisen ja toisen luuryhmän 10, 20 välistä liikettä nivelen 40 suhteen luuryhmiin 10, 20 kiinnitysvälineillä 21 kytkettyjen apurunko-jen 12, 22 avulla. Yllä kuvatussa nilkkasuoritusmuodossa ensimmäisenä mitataan ensimmäiseen luuryhmään 10, eli sääriluuhun, apurungon 12 (Ilizahrov-rengas) mittauspisteiden koordinaatit. Esimerkin tapauksessa ensimmäiseen apurunkoon 12 on kiinnitetty 15 ainakin kolme, edullisesti useampi, istukka 50. Koska ensimmäinen apurunko 12 on suunniteltu niin, että istukoiden 50 upotukset 51 ovat keskenään samassa tasossa, mittausten perusteella on helppo muodostaa referenssigeometrinen taso, joka kuvaa ensimmäisen apurungon 12 sitä pintaa, johon apunivel 30 kiinnitetään. Mittauspisteitä on siis oltava ainakin kolme kunkin avaruudellisen tason muodostamiseksi. Mittauspisteitä on edul-20 lisesti enemmän kuin kolme, koska tällöin mittausvirheitä voidaan tasoittaa approksimoimalla tuloksia laskennallisesti tasojen muodostamisessa. Mittaus on lisäksi hyvä toistaa tarvittava määrä mittausvirheiden eliminoimiseksi. Esimerkkinä olevan ylemmän nilkkanivelen kohdalla tämä yksinkertaistuu sarananiveleksi.
δ
CM
^ Kun ensimmäisen luuryhmän 10 apurungon 12 mittauspisteiden sijainti yhteisessä koor- 25 dinaatistossa on mitattu, mitataan toisen apumngon 22 mittauspisteen tai -pisteiden liike- x rata ensimmäiseen apurunkoon 12 nähden. Liikerata voidaan mitata esimerkiksi niin, että cc niveltä 40 - esimerkin tapauksessa nilkkaa - liikutetaan luontaisella liikeradalla nivelen 05 q 40 suhteen, minkä aikana toisen apurungon 22 mittauspisteestä mitataan ainakin kolme
CD
§ arvoa. Edullisesti nivelen 40 liikeradan mahdollisimman moni asento mitataan toistetusti o ^ 30 mittausvirheiden eliminoimiseksi ja liikeradan tarkan pituuden selvittämiseksi. Toinen 12 apuriinko 22 on myös edullisesti varustettu mittauspään vastaanottavalla istukalla 50, erityisen edullisesti kuvion 2 vasemman puoleisen esimerkin mukaisella istukalla 50.
Mittausten jälkeen tai aikana mittausdata siirretään CA D-järjcstclmään. Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan mittaustieto siirretään koordinaattimittalaitteelta suo-5 raan CAD-järjestelmään joko yhteisen rajapinnan kautta tai erillisen ohjelmiston avulla. Vaihtoehtoisesti tieto voidaan myös tallentaa tiedostoon, josta mittauspisteet ladataan pisteinä CAD-ohjelmaan. Kun mittaustieto on CAD-järjestelmästä, tiedon perusteella mallinnetaan nivelen 40 liikedynamiikka. Liikedynamiikan 60 mallintamisessa toisesta apurungosta 22 saatujen mittaustulosten perusteella nivelen 40 liike voidaan approksi-10 moida ja mallintaa sangen tarkasti sovittamalla kaari 64 kulkemaan mittauspisteiden (ei kuvattu) läpi, kuten kuviossa 3 on esitetty. Kaaren 64 perusteella voidaan edelleen määrittää sarananivelen tapauksessa liikkeen taso 63 sekä pyörimisliikkeen keskipiste 62, akseli 61 ja ääripisteet (kaaren päät). Useampia vapausasteita käsittävissä nivelissä määritetään kunkin pyörähdys- ja liukuliikkeen yhdistelmä sekä niiden keskinäinen rytmi 15 kussakin tasossa vastaavilla tavoilla. Ensimmäisestä apurungosta 12 saatujen mittaustulosten perusteella voidaan toisaalta muodostaa referenssitaso, johon nähden toinen luu-ryhmä 20, eli toinen apurunko 22, liikkuu (ei kuvattu). Referenssitaso muodostetaan mitatun ainakin kolmen pisteen avulla, jolloin kolmea pistettä asetetaan yhdistämään taso. Liikeratojen, tasojen ja akseleiden laskennallinen luominen mitattujen pisteiden perus-20 teella on sinänsä tunnettua.
Keksinnön mukaan, apurungoista 12, 22 järjestetään CAD-malli. Järjestämisellä tarkoitetaan tässä yhteydessä sitä, että CAD-malli saadaan aikaan joko hankkimalla se valmiista q tietopankista, johon osa on mallinnettu etukäteen, tai muodostamalla CAD-malli olemas-
(M
q sa olevan osan perusteella. Keksinnön suorittamisen kannalta on edullista, että apurun- 25 gosta kuin myös muistakin käytettävistä osista olisi valmis CAD-malli jo ennen mittaa- x mistä, jolloin operaatioaikaa ei kuluisi mallintamiseen. Erityisen edullisen suoritusmuo- cc don mukaan käytettävät osat, kuten apurungot 12, 22, kiinnitysvälineet 21 ja apunivel 30, 05 o ovat standardiosia, joista on valmiit CAD-mallit. Apurunkojen 12, 22 CAD-malleihin on co o edullisesti mallinnettu myös mittauspisteet, jolloin mallien sovittaminen mitattuun tasoon o ^ 30 tai mitatulle akselille on sujuvaa. Lisäksi CAD-malli järjestetään ekstemaalituessa käyte- 13 tystä apunivelestä 30 (kuvio 1). Apunivel 30 on edullisesti yleismallinen ja yksinkertainen helposti saatavilla oleva saranamainen tappinivel, jonka sallimaa liikerataa voidaan rajoittaa mekaanisesti. Saranaosa voidaan edelleen muotoilla mallinnuksen mukaisesti siten, että se sallii pyörähdyskeskipisteen liukumisen ja liikeradan säteen muuttumisen.
5 Tämä on tarpeen esimerkiksi polven liikkeiden mallintamisessa.
Kun CAD-j ärj cstcl mään on luotu nivelen 40 liikedynamiikka 60, apurunkojen 12, 22 järjestetyt CAD-mallit sovitetaan liikeradalle CAD-järjestelmässä. Nilkkaesimerkin tapauksessa ensimmäisen apurungon 12 toista apurunkoa 22 lähimpänä oleva pinta asetetaan mittaustulosten perusteella luodulle tasolle (ei kuvattu) asentoon, jossa mittauspisteet 10 ovat kohdakkain. Vastaavasti apunivelen 30 CAD-malli asetetaan liikeradalle siten, että apunivelen 30 akseli ja liikeradan akseli 61 ovat kohdakkain, jolloin apunivelen 30 CAD-malli simuloi CAD-j ärj estelmään tuodun radan 64 mahdollistamaa niveltä. Edullisesti apunivelen 30 mallin kineettinen keskipiste on yhtyvä mallinnetun liikkeen keskipisteen 62 kanssa. Kun liikeradan pituus tiedetään liikeradan mallin perusteella, todellisen apu-15 nivelen 30 liikeväli säädetään edullisesti vastaamaan nivelen 40 mitattua luonnollista lii-keväliä. Vastaavasti toisen apurungon 22 CAD-malli kohdistetaan CA D-järjcstclmässä liikeradan mallin perusteella paikalleen. Myös toisen apurungon 22 CAD-malliin on edullisesti mallinnettu mittauspiste tai -pisteet.
Kun CA D-j ärj cstcl mässä apurungot 12, 22 ja apunivel 30 on sovitettu luodulle liikerata-20 mallille, järjestelmässä mallinnetaan tarvittavat adapteriosat 31, 32 apunivelen 30 yhdistämiseksi apurunkoihin 12, 22 (kuvio 1). Joissain tapauksissa apunivel 30 voi soveltua kytkettäväksi suorana apurunkoon 12, 22, jolloin tarvitaan vain yksi adapteriosa 31, 32. q Erään suoritusmuodon mukaan, kuten kuviossa 1 on esitetty, sekä ensimmäisen että toi-
CM
^ sen apurungon 12, 22 ja nivelen 30 väliin suunnitellaan adapteriosa 31, 32. Adapteriosat 25 31, 32 on erityisen edullista suunnitella suoraan C A D-j ärj cstcl mässä yhdistämään niveltä x 30 ja apurunkoja 12, 22, jolloin osien 31, 32 CAD-malleista saadaan erityisen sujuvasti cc piirustukset valmistusta varten. Adapteriosat 31, 32 valmistetaan keksinnön erään suori- 05 q tusmuodon mukaan 3D-tulostimella tai muulla pikavalmistusmenetelmällä, jolla voidaan <o § valmistaa esimerkiksi polymeeriosia suoraan CAD-mallien avulla. Vaihtoehtoisesti voi- o ^ 30 daan käyttää jotain muuta soveltuvaa C AD-C A M-j ärj este 1 m ää, jolla saadaan aikaan lu- 14 juudeltaan riittävä osa, joka on valmistettavissa nopeasti. Esimerkiksi osa voidaan koneistaa alumiinista koneistuskeskuksessa tai pikavalmistaa muilla tekniikoilla. Kappaleiden valmistaminen suoraan CAD-mallien perusteella on sinänsä tunnettua.
Kun adapteriosat 31, 32 on valmistettu, ne sovitetaan vastaaviin apurunkoihin 12, 22.
5 Apunivel 30 sovitetaan adapteriosien 31, 32 väliin, jolloin ensimmäisen ja toisen luu-ryhmän 10, 20 välisen nivelen 40 ulkopuolelle on saatu aikaan anatomisesti personoituja mobilisoiva ekstemaalituki. Kuten sanottua, apunivel 30 edullisesti säädettävissä niin, että senja varsinaisen nivelen 40 liikkeen kulmaa voidaan säätää. Heti leikkauksen jälkeen apunivel 30 säädetään edullisesti niin, että liikettä ensimmäisen ja toisen luuryhmän 10 10, 20 välillä ei sallita eli luuryhmät fiksoidaan. Post-operatiivisella kuntoutusjaksolla apunivelen 30 salliman liikkeen liikerata ja kulma säädetään liikeradan CAD-mallin perusteella anatomisesti oikeaksi ja liikeratojen laajuutta voidaan säätää hoidon kuluessa tarpeen mukaan.
Erään suoritusmuodon mukaan keksinnön mukaista menetelmää käytetään niveloperaati-15 on yhteydessä, jossa operaatiossa hyödynnetään tarkoitukseen soveltuvaa pehmeää massaa, joka on sovitettu erilaistumaan eri tukikudoksiksi nivelen kokiessa manipulaatiota vakio liikeradalla. Suoritusmuodossa nivel on operoitu kuvatulla tekniikalla, jossa tuhoutuneet nivelpinnat on poistettuja tilalle on tuotu kuvatun kaltaista massaa, joka voi erilaistua erilaisiksi kudoksiksi. Suoritusmuodossa näin operoidulle nivelelle jäq estetään 20 keksinnön mukainen ekstemaalituki, joka on erityisen edullinen juuri mainitun massan yhteydessä.
^ Edellä esitetty suoritusmuoto, jossa on keksinnön mukaisen menetelmän mukaan suunni- δ ^ te Itu, valmistettu ja asennettu anatomisesti personoitu ekstemaalituki nilkan vaurion kor- ö ....
V jäämiseksi on vain yksi keksinnön ilmenemismuodoista. Keksinnön mukaista menetel- 25 mää voidaan soveltaa myös muiden nivelten vaurioiden kuntoutukseen, kuten mm. pol-
X
£ veen, kyynärniveleen tai esimerkiksi ranteeseen. Niinpä edellä kuvattu suoritusmuoto ei ^ ole tarkoitettu rajaavaksi esitykseksi vaan pikemminkin esimerkinomaiseksi selostuksek- δ si. Alan ammattimies voi soveltaa keksinnön mukaista menetelmää, laitetta ja käyttöä o ^ luonnollisesti myös muihin kuin ihmispotilaisiin. Esillä oleva keksintö on myös toteutet- 30 tavissa tässä esitetystä poikkeavassa järjestyksessä. Nivel voidaan esimerkiksi leikata ja 15 tukea leikkauksessa kiinteästi soveltuvalla tavalla, esim. Ilizahrov-renkaalla. Kun nivel sallii liikettä, kiinteä tuki voidaan poistaa ja hyödyntää invasiivisia rakenteita, eli apu-runkoja, nivelen liikkeen mittaamisessa, minkä jälkeen tarvittavat apunivelet ja adapte-riosat voidaan järjestää menetelmän mukaisesti.
δ
(M
i o
X
Χ
CL
O) δ
CD
O) o o
(M
16
Taulukko 1: Viitenumerolista.
10__ensimmäinen luuryhmä_ 12 ensimmäinen apurunko 20 toinen luuryhmä 21 kiinnitysvälineet 22 toinen apurunko 30 __apunivel_ 31 ensimmäinen adapteriosa 32 __toinen adapteriosa_ 40 nivel 50 __istukka_ 51 __upotus_ 60 nivelen liikedynamiikan CAD-malli 61 __pyörähdysakseli_ 62 __pyörähdyksen keskipiste_ 63 __liiketaso_ 64 liikerata (mitatut pisteet) δ
(M
i o
X
Χ
CL
O) δ
CD
O) o o
(M

Claims (20)

1. Menetelmä anatomisesti personoidun ja mobilisoivan ekstemaalituen aikaansaamiseksi ensimmäisen luuryhmän (10) ja toisen luuryhmän (20) välisen nivelen (40) tukemiseksi liikutettavasti, jossa menetelmässä: 5. mitataan nivelen (40) liikedynamiikka (60), ja -järjestetään mittauksen perusteella ekstemaalituki ensimmäisen ja toisen luuryhmän (10, 20) välille, tunnettu siitä, että mitataan ensimmäisen ja toisen luuryhmän (10, 20) välinen liike ainakin yhteen mainittuun luuryhmään (10, 20) invasiivisesti kiinnitetyn ekstemaa-10 lituen osan avulla.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitataan liike luuryhmään invasiivisesti kiinnitetystä ulkoisesta apurungosta (12, 22), joka muodostaa osan ekstemaalitukea.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että mitataan liike digitalisointilaitteella.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että digitalisointilaite on koordinaattimittalaite.
5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että järjestetään ensimmäiseen ja toiseen luuryhmään (10, 20) kum- >- 20 paankin invasiivisesti kiinteä vastaava ensimmäinen ja toinen ainakin osin ekster- o cm naalinen apurunko (12, 22), joista järjestetään CAD-mallit CAD-ympäristössä. ό
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, x tunnettu siitä, että liikutetaan ainakin yhtä luuryhmää (10, 20) nivelen (40) suhteen ja mitataan digitalisointilaitteella ekstemaalisten osien (12, 22) mittauspisteiden vä-S 25 lisen liikkeen pisteet, jotka mallinnetaan CAD-ympäristössä liikeradaksi ja sijoite- O) ...... o taan apurunkojen (12, 22) CAD-mallit CAD-ympäristössä mittauspisteiden mukai- c\j sesti.
7. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että järjestetään CAD-malli mallinnetun liikeradan sallivasta ulkoisesta apunivelestä (30), joka on osa ekstemaalitukea ja joka sijoitetaan CAD-ympäristössä mallinnetun liikeradan akselin (61) kanssa samanakselisesti apurun-5 kojen (12, 22) väliin.
8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 5-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että järjestetään ainakin yksi nivelen ekstemaalinen apurunkoa (12, 22) ja apuniveltä (30) yhdistävä adapteriosa (31, 32) ja sovitetaan apunivel (30) apurunkojen (12, 22) väliin adapteriosan (31, 32) välityksellä.
9. Patenttivaatimuksen 2, 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitataan paikallaan olevasta ensimmäisestä apurungosta (12) ainakin kolme mittauspistettä, minkä perusteella muodostetaan liikkeen referenssi-taso ensimmäisen apurungon (12) mittaustulosten perusteella CAD-ympäristössä, jossa sijoitetaan ensimmäinen apurungon (12) CAD-mallin mittauspisteet kohdak-15 käin mitattuj en pisteiden kanssa.
10. Patenttivaatimuksen 2, 5, tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitataan liikutettavasta toisesta apurungosta (22) ainakin yhden mittauspisteen ainakin kolme eri pistettä vastaavassa toisen apurungon (22) ainakin kolmessa eri asennossa liikeradan muodostamiseksi CAD-ympäristössä, jossa mal-20 linnetaan ainakin yksi akseli (61), jonka suhteen liike tapahtuu.
11. Patenttivaatimuksen 8 ja 10 mukainen menetelmä, 0 tunnettu siitä, että sijoitetaan apunivelen (30) CAD-mallin akseli CAD- ό ympäristössä vastaamaan mallinnettua liikeaskelia (61) siten, että apunivelen (30) i t— CAD-mallin kineettinen keskipiste on yhtyvä mallinnetun liikkeen keskipisteen x 25 (62) kanssa. CL
12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, o σι tunnettu siitä, että suunnitellaan CA D-järjcstclmässä ensimmäinen adapteriosa o (31) yhdistämään apuniveltä (30) ja ensimmäistä apurunkoa (12) sekä toinen adapteriosa (32) yhdistämään apuniveltä (30) ja toista apurunkoa (22).
13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valmistetaan adapteriosa (31, 32) pikavalmistusmenetelmällä.
14. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että apurungot (12, 22) ja apunivel (30) ovat standardiosia ja adapte-5 riosat (31, 32) personoituja.
15. Anatomisesti personoituja mobilisoiva ekstemaalituki ensimmäisen ja toisen luu-ryhmän (10, 20) välille, joka tuki käsittää: - ainakin yhden ensimmäisen ekstemaalisen modulaarisen apurungon (12), joka on kiinnitetty invasiivisillä kiinnitysvälineillä ensimmäiseen luuryhmään (10), 10. ainakin yhden toisen ulkopuolisen modulaarisen apurungon (22), joka on kiinni tetty toiseen luuryhmään (22), tunnettu siitä, että tuki käsittää edelleen: - ainakin yhden ulkopuolisen modulaarisen apunivelen (30), joka on sovitettu ensimmäisen ja toisen apurungon (12, 22) väliin, 15. ainakin yhden personoidun adapteriosan (31,32), joka on sovitettu yhdistämään apunivel (30) apurunkoon (12, 22).
16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen ekstemaalituki, tunnettu siitä, että apurungoissa (12, 22) on mittauspisteet, jotka on sovitettu ottamaan vastaan koordinaattimittalaitteen mittauspää.
17. Patenttivaatimuksen 15 tai 16 mukainen ekstemaalituki, tunnettu siitä, että personoitu adapteriosa (31, 32) on valmistettu pikavalmistus-o menetelmällä. (M ό
18. Invasiivisesti kiinnitetyn ekstemaalituen osan käyttö tuettavan nivelen liikeradan määrittämisessä. X tr CL ^ 25
19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen käyttö, § tunnettu siitä, että liikerata määritetään digitalisointilaitteella. 05 o o
^ 20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että digitalisointilaite on koordinaattimittalaite.
FI20096019A 2009-10-05 2009-10-05 Anatomisesti personoitu ja mobilisoiva eksternaalituki, menetelmä sen valmistamiseksi sekä invasiivisesti kiinnitetyn eksternaalituen osan käyttö tuettavan nivelen liikeradan määrittämisessä FI122920B (fi)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20096019A FI122920B (fi) 2009-10-05 2009-10-05 Anatomisesti personoitu ja mobilisoiva eksternaalituki, menetelmä sen valmistamiseksi sekä invasiivisesti kiinnitetyn eksternaalituen osan käyttö tuettavan nivelen liikeradan määrittämisessä
JP2012532635A JP5768053B2 (ja) 2009-10-05 2010-09-30 解剖学的にカスタマイズされると共に可動化する外部サポート及びその製造方法、並びに関節のコース決定時の侵襲的に取り付けられた外部サポートの使用
EP10821620.1A EP2485666B1 (en) 2009-10-05 2010-09-30 Anatomically customized and mobilizing external support, method for manufacture thereof
PCT/FI2010/050756 WO2011042598A1 (en) 2009-10-05 2010-09-30 Anatomically customized and mobilizing external support, method for manufacture thereof as well as use of an invasively attached external support in determining the course of a joint
US13/499,911 US8777946B2 (en) 2009-10-05 2010-09-30 Anatomically customized and mobilizing external support, method for manufacture
US14/285,726 US20140257286A1 (en) 2009-10-05 2014-05-23 Anatomically customized and mobilizing external support, method for manufacture
US14/580,247 US9737336B2 (en) 2009-10-05 2014-12-23 Anatomically personalized and mobilizing external support and method for controlling a path of an external auxiliary frame

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20096019A FI122920B (fi) 2009-10-05 2009-10-05 Anatomisesti personoitu ja mobilisoiva eksternaalituki, menetelmä sen valmistamiseksi sekä invasiivisesti kiinnitetyn eksternaalituen osan käyttö tuettavan nivelen liikeradan määrittämisessä
FI20096019 2009-10-05

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20096019A0 FI20096019A0 (fi) 2009-10-05
FI20096019A FI20096019A (fi) 2011-04-06
FI122920B true FI122920B (fi) 2012-08-31

Family

ID=41263436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20096019A FI122920B (fi) 2009-10-05 2009-10-05 Anatomisesti personoitu ja mobilisoiva eksternaalituki, menetelmä sen valmistamiseksi sekä invasiivisesti kiinnitetyn eksternaalituen osan käyttö tuettavan nivelen liikeradan määrittämisessä

Country Status (5)

Country Link
US (2) US8777946B2 (fi)
EP (1) EP2485666B1 (fi)
JP (1) JP5768053B2 (fi)
FI (1) FI122920B (fi)
WO (1) WO2011042598A1 (fi)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201008281D0 (en) 2010-05-19 2010-06-30 Nikonovas Arkadijus Indirect analysis and manipulation of objects
WO2013116812A1 (en) 2012-02-03 2013-08-08 Orthohub, Inc. External fixator deformity correction systems and methods
US9204937B2 (en) * 2013-02-19 2015-12-08 Stryker Trauma Gmbh Software for use with deformity correction
EP3281592B1 (en) 2013-03-13 2021-04-21 DePuy Synthes Products, Inc. External bone fixation device
US9039706B2 (en) 2013-03-13 2015-05-26 DePuy Synthes Products, Inc. External bone fixation device
CN103445833B (zh) * 2013-09-06 2015-05-13 江苏广济医疗科技有限公司 肩关节动静结合调控外固定器
US9993256B2 (en) 2013-09-20 2018-06-12 Hospital For Special Surgery Customized unicompartmental tibial cutting guide
FI126006B (fi) * 2014-12-19 2016-05-31 Aalto Korkeakoulusäätiö Anatomisesti personoitu ja liikkumista helpottava ulkoinen tuki
US10082384B1 (en) 2015-09-10 2018-09-25 Stryker European Holdings I, Llc Systems and methods for detecting fixation frame parameters
US20200383793A1 (en) * 2016-04-07 2020-12-10 Kambiz Behzadi Materials in orthopedics and fracture fixation
US10010346B2 (en) 2016-04-20 2018-07-03 Stryker European Holdings I, Llc Ring hole planning for external fixation frames
US10251705B2 (en) 2016-06-02 2019-04-09 Stryker European Holdings I, Llc Software for use with deformity correction
US10010350B2 (en) 2016-06-14 2018-07-03 Stryker European Holdings I, Llc Gear mechanisms for fixation frame struts
US10835318B2 (en) 2016-08-25 2020-11-17 DePuy Synthes Products, Inc. Orthopedic fixation control and manipulation
US10874433B2 (en) 2017-01-30 2020-12-29 Stryker European Holdings I, Llc Strut attachments for external fixation frame
US11439436B2 (en) 2019-03-18 2022-09-13 Synthes Gmbh Orthopedic fixation strut swapping
US11304757B2 (en) 2019-03-28 2022-04-19 Synthes Gmbh Orthopedic fixation control and visualization
US11334997B2 (en) 2020-04-03 2022-05-17 Synthes Gmbh Hinge detection for orthopedic fixation
CN112022313B (zh) * 2020-09-17 2021-07-23 河北医科大学第三医院 一种跟骨骨折三维牵引复位装置

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4637382A (en) * 1982-04-27 1987-01-20 Brigham & Women's Hospital Motion-guiding load-bearing external linkage for the knee
US4919119A (en) * 1986-05-20 1990-04-24 Jaquet Orthopedie, S.A. External dynamic bone fixation device
CH680769A5 (fi) 1989-08-23 1992-11-13 Jaquet Orthopedie
IT1271315B (it) 1994-12-23 1997-05-27 Medical High Tech Srl Sistema computerizzato personalizzabile per la fissazione esterna di articolazioni ad un grado di movimentazione
IT1278858B1 (it) 1995-09-20 1997-11-28 Orthofix Srl Strumentario per il trattamento di fratture articolari della caviglia
US6205411B1 (en) * 1997-02-21 2001-03-20 Carnegie Mellon University Computer-assisted surgery planner and intra-operative guidance system
US5928234A (en) * 1997-10-10 1999-07-27 Manspeizer; Sheldon External fixture for tracking motion of a joint
US5941877A (en) * 1998-01-14 1999-08-24 The Board Of Regents Of The University Of Texas System Hand external fixation and joint mobilization and distraction device
US6355037B1 (en) 2000-12-05 2002-03-12 Smith & Nephew, Inc. Apparatus and method of external skeletal support allowing for internal-external rotation
WO2003086213A2 (en) * 2002-04-05 2003-10-23 Smith & Nephew, Inc. Orthopaedic fixation method and device
WO2004070573A2 (en) 2003-02-04 2004-08-19 Z-Kat, Inc. Computer-assisted external fixation apparatus and method
WO2004071314A1 (ja) * 2003-02-12 2004-08-26 Tsuyoshi Murase 罹患骨切断補助部材及び矯正位置判断補助部材
US20050020909A1 (en) * 2003-07-10 2005-01-27 Moctezuma De La Barrera Jose Luis Display device for surgery and method for using the same
US7383164B2 (en) * 2004-03-05 2008-06-03 Depuy Products, Inc. System and method for designing a physiometric implant system
DE202005005444U1 (de) * 2005-04-01 2005-06-02 Tantum Ag Fixationseinrichtung zum stabilen Verbinden wenigstens zweier Knochenteile eines gebrochenen Knochens sowie Fixationselement und Bausatz
JP4752052B2 (ja) * 2005-07-15 2011-08-17 国立大学法人広島大学 膝関節運動測定装置
US7881771B2 (en) * 2005-08-03 2011-02-01 The Hong Kong Polytechnic University Bone reposition device, method and system
US20070118243A1 (en) 2005-10-14 2007-05-24 Vantus Technology Corporation Personal fit medical implants and orthopedic surgical instruments and methods for making
US7749224B2 (en) * 2005-12-08 2010-07-06 Ebi, Llc Foot plate fixation
US8070752B2 (en) 2006-02-27 2011-12-06 Biomet Manufacturing Corp. Patient specific alignment guide and inter-operative adjustment
US20080051685A1 (en) * 2006-08-24 2008-02-28 Benenati Vincent A External fixator linkage
GB0803514D0 (en) * 2008-02-27 2008-04-02 Depuy Int Ltd Customised surgical apparatus
IT1391406B1 (it) * 2008-09-11 2011-12-23 Orthofix Srl Dispositivo ortopedico di sostegno per un articolazione di ginocchio

Also Published As

Publication number Publication date
EP2485666A1 (en) 2012-08-15
WO2011042598A1 (en) 2011-04-14
JP5768053B2 (ja) 2015-08-26
EP2485666B1 (en) 2019-11-06
FI20096019A (fi) 2011-04-06
US8777946B2 (en) 2014-07-15
JP2013506512A (ja) 2013-02-28
EP2485666A4 (en) 2015-03-25
US20120277744A1 (en) 2012-11-01
FI20096019A0 (fi) 2009-10-05
US20140257286A1 (en) 2014-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI122920B (fi) Anatomisesti personoitu ja mobilisoiva eksternaalituki, menetelmä sen valmistamiseksi sekä invasiivisesti kiinnitetyn eksternaalituen osan käyttö tuettavan nivelen liikeradan määrittämisessä
CN109925055B (zh) 全数字化全膝关节置换手术机器人系统及其模拟手术方法
US9737336B2 (en) Anatomically personalized and mobilizing external support and method for controlling a path of an external auxiliary frame
EP3370652B1 (en) Bone implant
US8535063B1 (en) Craniofacial anatomic simulator with cephalometer
US20090125117A1 (en) Leg alignment and length measurement in hip replacement surgery
Verrue et al. Three‐dimensional finite element modelling of a dog skull for the simulation of initial orthopaedic displacements
US20050192495A1 (en) Medical examination apparatus having means for performing correction of settings
EP3568075B1 (en) Method and system for measuring the laxity of a joint of a human or an animal
Arias-Blanco et al. Experimental and numerical analysis of the influence of intramedullary nail position on the cut-out phenomenon
Pillard et al. Evaluation of a new method to determine the tibial tuberosity advancement distance required to reduce the patellar tendon-tibial plateau angle to 90 with the modified Maquet technique in dogs
FI126006B (fi) Anatomisesti personoitu ja liikkumista helpottava ulkoinen tuki
US20240245519A1 (en) Creation of a healthier patellofemoral joint
EP4400079A1 (en) Creation of a healthier patellofemoral joint
Bula Effect of Osteotomy and Plate Orientation on Tibial Plateau Rock-Back following TPLO Using a Tibial Gap Model
US20230096683A1 (en) Patellar implant
Stroud Advancements of a servohydraulic human hip joint motion simulator for experimental investigation of hip joint impingement/dislocation
Perero Segarra et al. Methodology to Optimize the Location of Osteosynthesis Material for 3D Printed Cranial Implants Based on Force Analysis
SE2350027A1 (en) Creation of a healthier patellofemoral joint
Bakle II Variations in Surgeon-Applied Loads During Passive Range of Motion Following Total Knee Replacement With Relevance To Computational Modeling
Ulbricht et al. Research Article The Effect of Correction Algorithms on Knee Kinematics and Kinetics during Gait of Patients with Knee Osteoarthritis
SE2351216A1 (en) System and method for creating a healthier patellofemoral joint by use of a sulcus angle threshold
WO2023046982A1 (en) Patellar implant
Barich Global micromotion of noncemented components used in total hip arthroplasty
Gascoyne Evaluation of model-based RSA for in vivo measurement of polyethylene wear in a total knee replacement

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: AALTO-KORKEAKOULUSAEAETIOE

FG Patent granted

Ref document number: 122920

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B