針對具體患者的定製髕骨切除導向器的製作方法

2023-06-07 23:49:51

專利名稱：針對具體患者的定製髕骨切除導向器的製作方法
技術領域：
本發明整體涉及針對具體患者的定製整形外科手術器械，更具體地講涉及針對具 體患者的定製髕骨切除導向器。
背景技術：
人工關節置換術是熟知的用人工關節置換患病和/或損傷的自然關節的外科手 術。典型的人工膝關節包括脛骨託、股骨部件和設置在脛骨託與股骨部件之間的聚合物插 件或襯墊。在一些情況下，人工膝關節還可以包括髕骨假體部件，其固定到患者做好手術準 備的髕骨後側。為此，整形外科醫生可切除患者自然髕骨的後側，以將假體部件固定到其 上。使用時，髕骨部件在患者膝蓋的伸展與彎曲過程中與患者的自然股骨或假體股骨相連。為了有利於用人工膝關節置換自然關節，整形外科醫生使用多種整形外科手術器 械，例如截骨模具、鑽導向器、銑削導向器和其他外科手術器械。通常，整形外科手術器械對 患者來說是通用的，以使得在相似的整形外科手術中同樣的整形外科手術器械可用於多個 不同的患者。

發明內容
根據一個方面，針對具體患者的定製整形外科器械可以包括針對具體患者的定製 髕骨切除導向器。針對具體患者的定製髕骨切除導向器可具有包括骨接面的主體，骨接面 具有針對具體患者的定製負輪廓，負輪廓被成形為接納具有對應正輪廓的患者髕骨後側的 一部分。針對具體患者的定製髕骨切除導向器還可以包括連接到主體上的切割導向器。切 割導向器可包括限定在其中的切槽，而切槽可以限定切除平面。切割導向器的布置方式使 得當髕骨被接納到主體上針對具體患者的定製負輪廓內時，切除平面貫穿患者髕骨。在一些實施例中，切割導向器可由與形成主體的材料不同的材料形成。切割導向 器可由金屬材料或非金屬材料形成。在一些實施例中，主體可由聚合材料形成。在此類實 施例中，切割導向器可包覆成型在主體上。另外，在一些實施例中，主體可具有與骨接面相 對的外表面。切除導向器還可以包括內側，當髕骨被接納到主體上針對具體患者的定製負輪廓 內時，導向器內側與患者髕骨的內側相對應。另外，切除導向器可以包括外側，當髕骨被接 納到主體上針對具體患者的定製負輪廓內時，導向器外側與患者髕骨的外側相對應。切割 導向器的切槽可包括位於切除導向器內側上的第一開口。第一開口可具有合適的尺寸，以 接納切割鋸片。在一些實施例中，切割導向器的切槽可包括位於切除導向器外側上的第二 開口。第二開口也可以具有合適的尺寸，以接納切割鋸片。另外，在一些實施例中，切除導 向器可包括在切除導向器內側上形成的凹陷。凹陷可以從主體的外表面延伸到切割導向器 的切槽。在一些實施例中，切除導向器的主體可包括側壁，側壁從骨接面向上延伸並與切 除平面相交，以防止切割鋸片伸出主體之外。在一些實施例中，所述側壁可位於切除導向器的外側上。另外，切割導向器可位於切除導向器的內側上，使得主體上針對具體患者的定製 負輪廓可以位於切割導向器和側壁之間。 另外，在一些實施例中，外表面可具有被成型為接納夾具的凹陷，夾具可操作地將 髕骨固定到主體上。另外(或作為另外一種選擇)，凹陷可具有合適的尺寸，以接納外科醫 生的拇指，使得整形外科醫生的拇指和食指可以捏住主體和髕骨。此外，在一些實施例中， 切除導向器還可以包括固定到主體外表面上的可壓縮泡沫材料。根據另一個方面，針對具體患者的定製整形外科器械可包括針對具體患者的定製 切除導向器。針對具體患者的定製切除導向器可包括具有骨接面的主體，骨接面包括針對 具體患者的定製負輪廓，負輪廓被成形為接納具有對應正輪廓的患者髕骨後側的一部分。 切除導向器還可以包括非捕獲的切割導向器。非捕獲的切割導向器可包括限定切除平面的 切割表面。切割導向器的布置方式使得當髕骨被接納到主體上針對具體患者的定製負輪廓 內時，切除平面貫穿患者髕骨。在一些實施例中，切除導向器還可以包括內側，當患者髕骨後側的一部分被接納 到主體上針對具體患者的定製負輪廓內時，導向器內側與患者髕骨的內側相對應。另外，切 除導向器可以包括外側，當患者髕骨後側的一部分被接納到主體上針對具體患者的定製負 輪廓內時，導向器外側與患者髕骨的外側相對應。主體還可以包括側壁，其從骨接面向上延 伸並與切除平面相交，以防止切割鋸片伸出主體之外。在一些實施例中，側壁可位於切除導 向器的外側上。在此類實施例中，切割導向器可位於切除導向器的內側上，使得主體上針對 具體患者的定製負輪廓位於切割導向器和側壁之間。根據另一個方面，針對具體患者的定製整形外科器械可包括針對具體患者的定製 髕骨切除導向器。針對具體患者的定製髕骨切除導向器可具有包括第一骨接面和與第一骨 接面相對的第二骨接面的主體，第一骨接面具有針對具體患者的定製負輪廓，其被成形為 接納具有對應正輪廓的患者髕骨後側的一部分。第二骨接面可包括針對具體患者的定製負 輪廓，其被成形為接納具有對應正輪廓的患者股骨遠端的一部分。切除導向器還可以包括 連接到主體上的切割導向器。切割導向器還可以包括限定在其中的切槽。切槽可以限定切 除平面。切割導向器的布置方式使得當髕骨被接納到主體第一骨接面上針對具體患者的定 制輪廓內時，切除平面貫穿患者髕骨。在一些實施例中，切除導向器還可以包括內側，當患者髕骨後側的一部分被接納 到主體上針對具體患者的定製負輪廓內時，導向器內側與患者髕骨的內側相對應。另外，切 除導向器可以包括外側，當患者髕骨後側的一部分被接納到主體上針對具體患者的定製負 輪廓內時，導向器外側與患者髕骨的外側相對應。切割導向器的切槽可包括位於切除導向 器外側上的開口。開口可具有合適的尺寸，以接納切割鋸片。另外，在一些實施例中，切除導向器還可以包括從主體的骨接面向上延伸的封閉 外殼。封閉外殼可與切割導向器間隔開。封閉外殼可具有與切槽限定的切除平面共平面的 孔。另外，封閉外殼可位於切除導向器的內側上，並且切割導向器可位於切除導向器的外側 上，使得針對具體患者的定製負輪廓在切割導向器與封閉外殼之間形成。


特別參照下圖進行詳細說明，其中
圖1為針對具體患者的定製髕骨切除導向器的設計和製造方法的簡化流程圖；圖2為針對具體患者的定製髕骨切除導向器的一個實施例的透視圖；圖3為圖2中針對具體患者的定製髕骨切除導向器的另一個透視圖；圖4為圖2中針對具體患者的定製髕骨切除導向器的透視圖，其中患者的髕骨設 置在針對具體患者的定製髕骨切除導向器內；圖5為針對具體患者的定製髕骨切除導向器的另一個實施例的透視圖；圖6為圖5中針對具體患者的定製髕骨切除導向器的側正視圖；圖7為針對具體患者的定製髕骨切除導向器的另一個實施例的透視圖 ；圖8為針對具體患者的定製髕骨切除導向器的另一個實施例的透視圖；圖9為圖8中針對具體患者的定製髕骨切除導向器的另一個透視圖；以及圖10為針對具體患者的定製髕骨切除導向器的另一個實施例的側正視圖。
具體實施例方式雖然本發明的概念易於具有各種修改形式和替代形式，但其具體示例性實施例已 在附圖中以舉例的方式示出，並且將在本文中詳細說明。然而應當理解，本文無意將本發明 的概念限制為所公開的具體形式，而是相反，目的在於涵蓋所附權利要求限定的本發明的 精神和範圍內的所有修改形式、等同形式和替代形式。在整篇說明書中，當涉及整形外科植入物和本文所述外科手術器械以及患者自然 解剖結構時，可能會用到表示解剖學方位的術語，例如「前」、「後」、「內」、「外」、「上」、「下」等。 這些術語在解剖學研究和整形外科領域都具有公知的含義。除非另外說明，在書面具體實 施方式和權利要求中使用這些解剖學方位術語旨在與其熟知的含義一致。參見圖1，其示出了用於製造針對具體患者的定製整形外科手術器械的算法10。 本文所用術語「針對具體患者的定製整形外科手術器械」是指外科醫生在進行整形外科手 術時使用的外科手術工具，其被設計和構造成供具體患者專用。因此，應當理解，如本文所 用，術語「針對具體患者的定製整形外科手術器械」不同於旨在用於多個不同患者的、標準 的、非具體患者專用的整形外科手術器械。另外，應當理解，如本文所用，術語「針對具體患 者的定製整形外科手術器械」不同於經外科手術植入患者體內的整形外科假體，不論是針 對具體患者的還是通用的。相反，針對具體患者的定製整形外科手術器械是整形外科醫生 用來輔助植入整形外科假體的。在一些實施例中，可根據該器械要連接到患者一塊或多塊骨頭上的位置，為該具 體患者定製針對具體患者的定製整形外科手術器械。例如，在一些實施例中，針對具體患者 的定製整形外科手術器械可以是針對具體患者的定製髕骨切除導向器，該導向器包括一個 或多個具有負輪廓的骨接觸表面或骨接面，所述負輪廓與下文結合圖2-10更詳細討論的 患者髕骨的一部分上的輪廓相匹配。因此，針對具體患者的定製髕骨切除導向器被配置成 在相對於患者骨骼解剖結構的特定位置和定位連接到患者髕骨上。也就是說，骨接觸表面 的負輪廓被成形為接納患者髕骨(一些情況下還包括股骨)一部分的相配輪廓表面。因此， 減少了整形外科醫生對於針對具體患者的髕骨切除導向器的布置方式的猜測和/或術中 決策。整形外科醫生可以只需將針對具體患者的定製髕骨切除導向器連接到患者髕骨上。 這樣連接時，針對具體患者的定製髕骨切除導向器限定了醫生將從患者髕骨後側切除的骨頭的厚度。如圖1所示，方法10包括操作步驟12和14，在這些步驟中整形外科醫生制定關於 要對患者進行的髕骨切除術的術前計劃。操作步驟12和14可按任何順序進行，或者同時 進行。在操作步驟12中，生成關於患者髕骨及周圍骨骼解剖結構的多個醫學圖像。為此， 整形外科醫生或其他醫護人員可以操作成像系統，以生成醫學圖像。醫學圖像可以具體表 現為能夠用來生成患者髕骨及周圍骨骼解剖結構的三維渲染模型的任何數量和類型的醫 學圖像。例如，醫學圖像可以具體表現為任何數量的計算機斷層掃描(CT)圖像、磁共振成 像(MRI)圖像或其他三維醫學圖像。另外(或作為另外一種選擇)，如下文結合操作步驟 18更詳細討論的那樣，醫學圖像可以具體表現為多個X射線圖像或其他二維圖像，在這些 二維圖像基礎上可以生成有關患者髕骨及周圍骨骼解剖結構的三維渲染模型。在操作步驟14中，整形外科醫生可以確定任何其他的術前約束數據。約束數據可 以基於整形外科醫生的偏好、患者的偏好、患者的解剖學方面和醫療保健機構制定的指導 方針等。例如，約束數據可包括整形外科醫生關於具體假體類型的偏好、待切除骨骼的厚 度、整形外科植入物的尺寸範圍等。在一些實施例中，整形外科醫生的偏好被保存在外科醫 生檔案中，該檔案可作為默認約束值用於其他外科手術計劃中。在操作步驟16中，將醫學圖像和約束數據(如有)發送或以其他方式提供給整形 外科手術器械供應商或製造商。醫學圖像和約束數據可通過電子方式(如網絡等)發送給 供應商。供應商收到醫學圖像和約束數據之後，在步驟18中對這些圖像進行處理。整形外 科手術器械供應商或製造商對醫學圖像進行處理，以有利於確定假體部件的正確定位和植 入物尺寸並加工針對具體患者的定製髕骨切除導向器，如下文中更詳細地討論。在操作步驟20中，供應商可以將醫學圖像轉換為或以其他方式生成為三維圖像。 例如，在醫學圖像具體表現為多個二維圖像的實施例中，供應商可使用合適的計算機算法 由多個二維圖像生成一個或多個三維圖像。另外，在一些實施例中，醫學圖像可以根據已確 立的標準生成，例如醫學數字成像與通信(DICOM)標準。在這些實施例中，可使用邊緣檢 測、閾值分割、分水嶺或形狀匹配算法將圖像轉化或重構為計算機輔助設計應用程式或其 他圖像處理應用程式可接受的格式。此外，在一些實施例中，可使用算法來說明生成的醫學 圖像中不可識別的組織，例如軟骨。在此類實施例中，可以根據該算法改進針對具體患者的 器械的任何三維模型(參見例如下面的操作步驟26)，以提高器械的貼合性並增強其功能。在操作步驟22中，供應商可以處理醫學圖像和/或操作步驟20中轉化/重構的 圖像，以確定與患者的骨骼解剖結構相關的多個方面，例如患者骨骼的解剖軸線、患者骨骼 的機械軸線、其他軸線和各種標誌和/或患者骨骼解剖結構的其他方面。為此，供應商可使 用任何合適的算法來處理圖像。在操作步驟24中，確定患者髕骨的切除平面。計劃的切除平面根據以下方面確 定整形外科手術過程中要使用的假體髕骨部件的類型、尺寸和定位；諸如在圖像中確定 的具體標誌之類的處理圖像；以及整形外科醫生在操作步驟14和16中提供的約束數據。 假體髕骨部件的類型和/或尺寸可根據患者的解剖和約束數據確定。例如，約束數據可以 指定假體髕骨部件的類型、品牌、型號、尺寸或其他特性。還可以根據醫學圖像改進對假體 髕骨部件的選擇，使得所選假體部件適合患者的骨骼解剖結構並符合約束數據或整形外科 醫生的偏好。
除了假體髕骨部件的類型和尺寸之外，還要確定假體髕骨部件相對於患者骨骼解 剖結構的預期位置和定位。為此，可以將假體髕骨部件的數字模板覆蓋到一個或多個處理 過的醫學圖像上。供應商可根據處理過的醫學圖像(如圖像中限定的患者髕骨和/或股骨 的標誌)和/或約束數據，使用任何合適的算法確定假體髕骨部件相對於患者骨骼的推薦 位置和取向(即數字模板)。另外，也可以使用患者骨骼解剖結構的任何一個或多個其他方 面來確定數字模板的正確定位。在一些實施例中，可以將數字模板和手術治療參數一併提 交給整形外科醫生供其審核。然後可以根據所確定的假體髕骨部件的尺寸、位置和取向確定患者髕骨的計劃切 除平面。此外，可以使用如操作步驟22中確定的患者骨骼解剖結構的其他方面來確定或調 整計劃切除平面。例如，可以使用所確定的機械軸線、標誌和/或患者股骨和/或髕骨的其 他方面來確定計劃切除平面。在操作步驟26中，生成針對具體患者的定製髕骨切除導向器的模型。在一些實施 例中，模型具體表現為針對具體患者的定製髕骨切除導向器的三維渲染模型。在其他實施 例中，模型可以具體表現為針對具體患者的定製髕骨切除導向器的實體模型或快速原型。 要建模和加工的針對具體患者的定製髕骨切除導向器可以根據要進行的髕骨整形外科手 術、約束數據和/或要植入患者體內的假體髕骨部件的類型來確定。針對具體患者的定製髕骨切除導向器的具體形狀根據髕骨切除導向器相對於患者骨骼解剖結構的計劃位置確定。針對具體患者的定製髕骨切除導向器相對於患者骨骼解 剖結構的位置根據整形外科手術中要使用的假體髕骨部件的類型和所確定的位置來確定。 也就是說，針對具體患者的定製髕骨切除導向器相對於患者骨骼解剖結構的計劃位置，一 定程度上可根據步驟24中確定的患者骨骼的計劃切除平面進行選擇。例如，選擇髕骨切除 導向器的位置使得髕骨切除導向器的切割導向器與操作步驟24中確定的一個或多個計劃 切除平面相匹配。另外，髕骨切除導向器的計劃位置可基於步驟22中確定的患者髕骨和股 骨的標誌。在一些實施例中，針對具體患者的定製髕骨切除導向器的具體形狀或構造可根據 導向器相對於患者骨骼解剖結構的計劃位置來確定。也就是說，針對具體患者的定製髕骨 切除導向器可以包括具有負輪廓的骨接觸表面，負輪廓與患者髕骨的一部分的對應正輪廓 相匹配。患者髕骨的一部分的正輪廓可被接納到髕骨切除導向器的負輪廓內，使得髕骨所 處位置唯一。如上所述，當髕骨切除導向器接納患者髕骨時，可以將髕骨切除導向器的一個 或多個導向器(如切割導向器)與一個或多個切除平面對齊。在操作步驟26中生成針對具體患者的定製髕骨切除導向器的模型之後，在操作 步驟28中對該模型進行驗證。模型可以通過(例如)以下方式進行驗證分析渲染模型， 同時在切除導向器模型中接收患者髕骨的三維模型，以驗證切割導向器和切除平面之間的 相關性。另外，可以通過將步驟26中生成的模型發送或以其他方式提供給整形外科醫生供 其審核來驗證模型。例如，在模型為三維渲染模型的實施例中，可以將模型和患者相關骨骼 的三維圖像一起發送給外科醫生供其審核。在模型為物理原型的實施例中，可以將模型運 送給整形外科醫生進行驗證。在操作步驟28中對模型進行驗證之後，在操作步驟30中加工針對具體患者的定 制髕骨切除導向器。針對具體患者的定製髕骨切除導向器可使用任何合適的製造設備和方法進行加工。另外，針對具體患者的定製髕骨切除導向器可由任何合適的材料製成，例如金屬材料、塑性材料或它們的組合，具體情況在下文中更詳細地討論。隨後將加工好的針對具 體患者的定製髕骨切除導向器運送或以其他方式提供給整形外科醫生。外科醫生在操作步 驟32中使用針對具體患者的定製髕骨切除導向器進行整形外科手術。如上所述，由於整形 外科醫生不需要在手術過程中確定髕骨切除導向器的正確位置，而確定導向器位置通常需 要外科醫生具備一定的判斷能力，因而減少了整形外科醫生需要在手術過程中做出的猜測 和/或決策。還應當理解，患者骨骼解剖結構的變化可能需要按照本文所述的方法加工一個以上的針對具體患者的定製髕骨切除導向器。例如，患者可能需要植入兩個假體髕骨部件以 置換兩個自然膝蓋。因此，外科醫生可以按照圖1所示的方法10加工不同的針對具體患者 的定製髕骨切除導向器，以便在置換每個自然膝蓋時使用。每個針對具體患者的定製髕骨 切除導向器都限定了相對於每個具體髕骨的具體切除平面，由於每個膝關節骨骼解剖結構 的差異，每個具體髕骨是不同的。現在參見圖2-4，在一個實施例中，針對具體患者的定製髕骨切除導向器可以具體表現為髕骨切除導向器40。切除導向器40被配置成接納患者髕骨42後側48的一部分(參 見圖4)。切除導向器40具有內側44和外側46。當髕骨42被接納到切除導向器40內時， 內側44對應於患者髕骨42的內側。同樣地，當髕骨42被接納到切除導向器40內時，外側 46對應於患者髕骨42的外側。如下文將詳細討論的那樣，整形外科醫生可使用髕骨切除導 向器40在患者髕骨42上進行切除。隨後可以將假體髕骨部件固定到患者髕骨42後側48 的切除表面上。如圖2和圖3所示，示例性的髕骨切除導向器40包括主體50和固定到主體50上的捕獲的切割導向器52。在示例性實施例中，主體50由聚合材料形成，例如聚乙烯或超高 分子量聚丙烯(UHMWP)；而切割導向器52由植入等級的金屬材料形成，例如鋼、鈦或鈷鉻合 金。然而，在其他實施例中，切割導向器52也可由聚合材料形成。也就是說，主體50和切 割導向器52可由單個整體式部件形成。因此，主體50和切割導向器52既可由相同的材料 形成，也可由不同的材料形成。在圖2-4的示例性實施例中，主體50包括骨接面54和與骨接面54相對的外表面58。骨接面54從切除導向器40的內側44向外側46延伸。骨接面54包括限定在其中的 針對具體患者的定製負輪廓56。負輪廓56被配置成接納患者髕骨42後側48的對應正輪 廓49。如上所述，骨接面54的負輪廓56允許外科醫生將患者髕骨42以唯一的、預定的位 置和取向設置在切除導向器40內。如圖3所示，外表面58包括凹槽59，凹槽被成型為接納夾具(未示出)或其他工 具的末端，從而將患者髕骨固定在切除導向器40內。在示例性實施例中，凹槽59具有圓形 凹陷60和成形於外表面58內的一對狹槽62。圓形凹陷60和狹槽62的尺寸被加工為接納 將髕骨42固定到主體50上的夾具。應當理解，在其他實施例中，凹槽59可包括成形為正 方形、三角形或適合接納夾具的任何其他形狀的凹陷60。同樣地，應當理解，凹槽59必要時 可包括不同尺寸的附加狹槽以接納夾具。另外，在一些實施例中，外科醫生可用兩手指捏住 髕骨42和主體50，從而將髕骨42固定到主體50上。在此類實施例中，凹槽59具有合適的 尺寸以接納外科醫生的一根手指，並可以或可以不被成形為接納夾具的末端。例如，在此類實施例中，凹槽59可以不包括狹槽62。 切割導向器52包括從切除導向器40的內側44向切除導向器40的外側46延伸 的切槽70。切槽70限定了切除平面72，當髕骨42被接納到主體50上針對具體患者的定 制輪廓56內時，所述切除平面貫穿患者髕骨42。切槽70從成形於內側44中的內側開口 74伸出，並穿過開口(未示出)進入主體50的負輪廓56。切槽70還從成形於外側46中 的外側開口 76伸出，並穿過開口 82進入主體50的負輪廓56。切槽70具有合適的尺寸以 接納切割鋸片(未示出)。在切除導向器40的內側44上形成觀察窗90。觀察窗90成形為凹陷92，其從主 體50的外表面58延伸到切割導向器52的切槽70內。觀察窗90被定位成允許外科醫生 觀察切槽70內的切割鋸片。應當理解，在其他實施例中，主體50和切割導向器52可包括 不同尺寸和形狀的附加觀察窗，以有利於外科醫生觀察切割鋸片。例如，在一個實施例中， 切除導向器40可包括位於內側44和外側46每一個上的觀察窗。如圖4所示，在一個實施例中，髕骨42在切除術中始終固定在患者的腱100上。當 患者髕骨42的後側48的正輪廓49被接納到負輪廓56內時，腱100可以接觸主體50的骨 接面54。因此，在一些實施例中，主體50可以包括骨接面54內的凹陷，以提供用來接納腱 100的一部分的空間。在使用中，整形外科醫生可使用夾具或其他固定裝置將髕骨42固定到主體50上。 外科醫生接著可以將切割鋸片插入開口 76內。鋸片穿過切槽70並與接納在負輪廓56內 的髕骨42的一部分的內側相接觸。外科醫生可以在切槽70內來回移動鋸片，沿著切槽70 限定的切除平面72在患者髕骨42上進行切割。當鋸片切穿髕骨42時，鋸片被接納到切槽 70的開口 82內。這樣，鋸片便被捕獲到患者髕骨42的內側和外側上。現在參見圖5和圖6，在另一個實施例中，針對具體患者的定製髕骨切除導向器可 以具體表現為髕骨切除導向器140。類似於圖2-4的實施例，切除導向器140具有內側44 和外側46。切除導向器140也包括主體150和切割導向器152，切割導向器被固定到主體 150上並被設置在切除導向器140的內側44上。在示例性實施例中，切除導向器140為聚 合材料(例如上文結合圖2-4的實施例所討論的那些)形成的單個整體式部件。在示例性實施例中，主體150包括骨接面154，後者具有限定在其中的針對具體患 者的定製負輪廓156。類似於負輪廓56，負輪廓156被成形為接納患者髕骨42後側48的 對應正輪廓49。主體150也包括從骨接面154向上延伸的側壁158。側壁158設置在切除 導向器140的外側46上，使得針對具體患者的定製輪廓156設置在側壁158和切割導向器 152之間。類似於圖2-4的實施例，主體150也包括與骨接面154相對的外表面160。外表 面160包括凹槽162，凹槽162被成形為接納夾具(未示出)或其他工具的末端，從而將患 者髕骨42固定在切除導向器140內。在示例性實施例中，凹槽162具有圓形凹陷164和成 形於外表面160內的一對狹槽166。圓形凹陷164和狹槽166具有合適的尺寸以接納夾具 (未示出)，夾具可操作地將髕骨42固定到主體150上。應當理解，凹槽162可以包括將患 者髕骨42固定到切除導向器140內所需的任何凹陷、狹槽等部分。切割導向器152包括切槽170，切槽具有可接納切割鋸片(未示出)的合適尺寸。 切槽170從限定在切除導向器140的內側44中的開口 174延伸到切割導向器152的骨接面176中的開口(未示出)內。切槽170限定了切除平面178，當髕骨42被接納到主體150 上針對具體患者的定製負輪廓156內時，所述切除平面貫穿患者髕骨42。側壁158與切除 平面178相交，並從主體150向上伸出足夠的長度，以防止切割鋸片(未示出)在使用過程 中伸出切除導向器140的外側46之外。類似於圖2-4的實施例，當患者髕骨42後側48的正輪廓49被接納到負輪廓156 內時，患者的腱100可以接觸主體150的骨接面154。為了提供用來接納腱100的額外空 間，示例性骨接面154具有從內向外的凹形輪廓(參見圖6)，其被成形為接納腱100的一部 分。
在使用中，整形外科醫生可使用夾具或其他固定裝置將髕骨42固定到主體150 上。外科醫生接著可以將切割鋸片插入開口 174內。鋸片穿過切槽170並與接納在負輪廓 156內的髕骨42的一部分的內側相接觸。外科醫生可以在切槽170內來回移動鋸片，沿著 切槽170限定的切除平面178在患者髕骨42上進行切割。這樣，在外科醫生進行切割時， 鋸片便被捕獲到切割導向器152內。當鋸片切穿髕骨42時，側壁158可以防止外科醫生將 鋸片推到切除導向器140之外。現在參見圖7，在另一個實施例中，針對具體患者的定製髕骨切除導向器可以具體 表現為髕骨切除導向器240。類似於圖2-6的實施例，切除導向器240具有內側44和外側 46。切除導向器240也包括主體250和非捕獲的切割導向器252，切割導向器被固定到主 體250上並成形於內側44上。類似於圖5和圖6的實施例，在示例性實施例中，髕骨切除 導向器240被成形為單個整體式部件。主體250包括骨接面254，骨接面具有限定在其中的針對具體患者的定製負輪廓 256。負輪廓256被成形為接納患者髕骨42後側48的對應正輪廓49。類似於圖5和圖6 的切除導向器140，主體250也包括從骨接面254向上延伸的側壁258。側壁258設置在切 除導向器240的外側46上，使得針對具體患者的定製負輪廓256設置在切割導向器252和 側壁258之間。類似於圖2-6的實施例，主體250也包括與骨接面254相對的外表面260。外表面 260包括凹槽262，凹槽262被成形為接納夾具(未示出)或其他工具的末端，從而將患者 髕骨固定在切除導向器240內。應當理解，凹槽262可包括將患者髕骨42固定到切除導向 器240內所需的任何凹陷、狹槽等部分。非捕獲的切割導向器252包括切割表面270和骨接面254。切割表面270從內側 44延伸到主體250的骨接面254。也就是說，切割表面270和骨接面254彼此共平面。切 割表面270限定了切除平面272，當患者髕骨42被接納到主體250的針對具體患者的定製 負輪廓256內時，外科醫生可以沿著該切除平面在患者髕骨42上進行切割。側壁258與切 除平面272相交並從主體150向上伸出足夠的長度，以防止切割鋸片(未示出)在使用過 程中伸出切除導向器240的外側46之外。現在參見圖8和圖9，在另一個實施例中，針對具體患者的定製髕骨切除導向器可 以具體表現為髕骨切除導向器340。類似於上述實施例，切除導向器340被成形為接納患 者髕骨42的後側48。另外，切除導向器340被成形為接納和定位患者股骨遠端的一部分。 如下文將要詳細討論的那樣，外科醫生可使用髕骨切除導向器340在患者髕骨42上進行切 除。
類似於上述實施例，切除導向器340具有內側44和外側46。切除導向器340也包 括主體350、設置在外側46上的切割導向器352以及設置在內側44上的封閉外殼354。切 割導向器352和封閉外殼354被固定到主體350上。類似於圖5_7的實施例，在示例性實 施例中，主體350、切割導向器352和封閉外殼354形成單個整體式部件。在圖8的示例性實施例中，主體350包括髕骨骨接面356和與髕骨骨接面356相 對的股骨骨接面358。髕骨骨接面356具有限定在其中的針對具體患者的定製負輪廓360， 其設置在切割導向器352和外殼354之間。負輪廓360被成形為接納患者髕骨42後側48 的對應正輪廓49。股骨骨接面358具有針對具體患者的定製負輪廓362，負輪廓362被成 形為接納患者股骨遠端一部分上的對應正輪廓49。切割導向器352包括切槽370。切槽370限定了切除平面378，當髕骨42被接納 到主體350上針對具體患者的定製輪廓356內時，切除平面貫穿患者髕骨42。切槽370從 限定在切除導向器340的外側46內的開口 374延伸到切割導向器352的骨接面376內的 開口(未示出)中。切槽370具有可接納切割鋸片(未示出)的合適尺寸。封閉外殼354具有限定在切除導向器340內側44上的後壁380以及與後壁380 相對的前壁382。在前壁382內限定了具有封閉背面(未示出)的孔384。孔384具有可 接納切割鋸片的合適尺寸，並且與切槽370的切除平面378共平面。在使用中，可將切割鋸片插入開口 374，穿過切槽370，並接納到孔384中。進行切 割之前，使用切除導向器340切除患者髕骨的外科醫生可以將切除導向器340放置為同時 接觸患者髕骨的後側48和患者股骨的遠端。外科醫生可以將患者髕骨放入切除導向器340 內，使得患者髕骨後側48 —部分上的正輪廓49被接納到髕骨骨接面356的對應負輪廓356 內。外科醫生也可以讓股骨骨接面358與患者股骨的遠端(未示出)接觸，使得患者股骨 遠端一部分上的正輪廓49被接納到股骨骨接面358的負輪廓360內。外科醫生接著可以 在患者髕骨的前側施加壓力，以將髕骨、切除導向器340和股骨固定在一起。外科醫生可以將切割鋸片插入開口 374。鋸片穿過切槽370並與接納在負輪廓356 內的患者髕骨一部分的外側相接觸。外科醫生可以在切槽370內來回移動鋸片，沿著切槽 370限定的切除平面378在負輪廓356內的患者髕骨的一部分上進行切割。當鋸片切穿髕 骨42時，鋸片被接納到外殼354的孔384內。這樣，鋸片便被捕獲到患者髕骨的內側和外 側上。另外，骨碎片、骨粉和切除術中產生的其他碎屑被收集在孔384的封閉背面上。參見圖10，在另一個實施例中，切除導向器440包括主體450和固定到主體450上 的切割導向器452。主體450具有骨接面454和與骨接面相對的外表面458。切除導向器 440也包括可壓縮的泡沫材料462，其通過合適的粘結劑或其他粘結機構固定到外表面458 上。在示例性實施例中，可壓縮的泡沫材料462在切除術中與患者股骨遠端的一部分結合。在使用中，整形外科醫生可以讓可壓縮的泡沫材料462與患者股骨遠端一部分上 的正輪廓49接觸。當髕骨固定到切除導向器440上時，外科醫生可以在患者髕骨前側施加 壓力，以將髕骨、切除導向器440和股骨固定在一起，並進行如上所述的切除術。應當理解， 在其他實施例中，可壓縮的泡沫材料462可以不固定到外表面458上。在此類實施例中，進 行切除術時，可將可壓縮的泡沫材料462置於切除導向器340和股骨遠端之間。儘管在附圖和前面的說明中對本發明進行了詳細的圖示和描述，但此類圖示和描述應視為示例性的，而不是限制性的，應當理解的是，僅示出和描述了示例性的實施例，並且本發明精神範圍內的所有變更和修改形式都應受到保護。 本文所述方法、裝置和系統的多個特徵使本發明具有多個優點。應當注意的是，本發明的方法、裝置和系統的替代實施例可以不包括所有所述特徵，但仍然可以受益於這些 特徵的至少某些優點。本領域的普通技術人員可以輕鬆設計出其自己方法、裝置和系統的 實施方式，該實施方式可整合本發明特徵中的一項或多項，並且落在由所附權利要求限定 的本發明的精神和範圍內。
權利要求
一種針對具體患者的定製整形外科器械，包括針對具體患者的定製髕骨切除導向器，其包括(i)具有骨接面的主體，所述骨接面具有針對具體患者的定製負輪廓，其被成形為接納患者髕骨後側的一部分，所述患者髕骨具有對應的正輪廓；以及(ii)連接到所述主體上的切割導向器，所述切割導向器包括限定在其中的切槽，其中(i)所述切槽限定切除平面，並且(ii)所述切割導向器的布置方式使得當所述髕骨被接納到所述主體的所述針對具體患者的定製負輪廓內時，所述切除平面貫穿所述患者髕骨。
2.根據權利要求1所述的針對具體患者的定製整形外科器械，其中所述切割導向器由 與形成所述主體的材料不同的材料形成。
3.根據權利要求1所述的針對具體患者的定製整形外科器械，其中所述切割導向器由 金屬材料形成。
4.根據權利要求3所述的針對具體患者的定製整形外科器械，其中所述主體由聚合材料形成，並且所述切割導向器與所述針對具體患者的定製髕骨切除導向器的所述主體包覆成型在一起。
5.根據權利要求1所述的針對具體患者的定製整形外科器械，其中所述切除導向器還 包括內側，當髕骨被接納到所述主體的所述針對具體患者的定製負輪廓內時，所述內側對 應於所述患者髕骨的所述內側；以及外側，當所述髕骨被接納到所述主體的所述針對具體患者的定製負輪廓內時，所述外 側對應於所述患者髕骨的所述外側；其中所述切割導向器的所述切槽包括位於所述切除導向器的所述內側上的第一開口， 所述第一開口具有合適的尺寸，以接納切割鋸片。
6.根據權利要求5所述的針對具體患者的定製整形外科器械，其中所述切割導向器的 所述切槽包括位於所述切除導向器的所述外側上的第二開口，所述第二開口具有合適的尺 寸，以接納切割鋸片。
7.根據權利要求5所述的針對具體患者的整形外科器械，其中所述切除導向器還包括成形於所述切除導向器的所述內側上的凹陷，所述主體具有與所述骨接面相對的外表面，並且所述凹陷從所述主體的所述外表面延伸到所述切割導向器的所述切槽。
8.根據權利要求5所述的針對具體患者的定製整形外科器械，其中所述主體還包括側 壁，所述側壁從所述骨接面向上延伸並與所述切除平面相交，以防止所述切割鋸片伸出到 所述主體之外。
9.根據權利要求8所述的針對具體患者的定製整形外科器械，其中所述側壁設置在所述切除導向器的所述外側上，並且所述切割導向器設置在所述切除導向器的所述內側上，使得所述主體的所述針對具體 患者的定製負輪廓設置在所述切割導向器和所述側壁之間。
10.根據權利要求1所述的針對具體患者的定製整形外科器械，還包括固定到所述主體外表面上的可壓縮的泡沫材料，所述外表面與所述主體的所述骨接面相對.
全文摘要
本發明公開了一種針對具體患者的定製髕骨切除導向器。所述針對具體患者的定製髕骨切除導向器包括主體和連接到所述主體上的切割導向器。所述主體包括針對具體患者的定製負輪廓，所述針對具體患者的定製負輪廓被成形為接納所述患者髕骨的所述後側的一部分。所述切割導向器可以為捕獲式或非捕獲式切割導向器。本發明還公開了一種製造和使用所述整形外科導向器的方法。
文檔編號A61B17/15GK101797175SQ20101000377
公開日2010年8月11日 申請日期2010年1月18日 優先權日2009年1月16日
發明者J·M·羅德斯, M·B·萊斯特 申請人:德普伊產品公司