单髁置换手术个性化智能导航定位装置及方法与流程

1.本发明涉及外科器械技术领域，尤其涉及一种单髁置换手术个性化智能导航定位装置及方法。


背景技术：

2.全膝关节置换术是治疗终末期膝关节骨关节炎的有效方法，但是对单纯一侧胫股关节间室退变严重而对侧间室无任何疼痛不适的病例，有学者推荐膝关节单髁置换术，其目的是替换胫股关节受破坏的软骨表面。与胫骨高位截骨及全膝关节置换术相比，单髁置换术具有创伤小、恢复快、费用少以及对翻修影响小等优势。
3.由于早期假体工艺及设计方面的缺陷，单髁置换术很长一段时间不被临床所接受。近几年，随着手术技术、假体设计的改进及手术指征的明确，单髁置换术的应用获得了良好的近期疗效。但单髁置换术在假体安放和力线方面并无统一标准，而假体植入位置不准确是影响假体生存率非常重要的影响因素。
4.传统的关节置换术主要依靠截骨导板配合机械对线系统完成截骨、假体安放和肢体力线控制，其精确性在很大程度上依赖于术者的经验，需凭借手术医生的经验和手感定位解剖标志，存在主观误差，因此，亟需一种单髁置换手术个性化智能导航定位装置及方法，来准确的确定截骨方向，确保截骨精度。


技术实现要素：

5.本发明提供一种单髁置换手术个性化智能导航定位装置及方法，用以解决现有单髁置换手术个性化智能导航定位装置难以确定截骨方向的技术问题，提高手术的成功率和假体的生存率。
6.本发明提供一种单髁置换手术个性化智能导航定位装置，包括：导板本体，所述导板本体设有截骨槽和截面呈长方形的通孔，所述截骨槽的深度方向与所述通孔的高度方向相同，所述截骨槽的长度方向与所述通孔的深度方向相同，所述截骨槽的槽底高于所述通孔的顶部，所述截骨槽的截骨开口方向朝向所述导板本体的顶部；
7.其中，所述截骨槽的截骨开口在屈曲位时指向髂前上嵴。
8.根据本发明提供一种的单髁置换手术个性化智能导航定位装置，所述通孔的第一侧壁在所述通孔高度方向的投影位于所述截骨槽的第二侧壁和第三侧壁在所述截骨槽深度方向的投影区域之间。
9.根据本发明提供的一种单髁置换手术个性化智能导航定位装置，所述导板本体用于与所述胫骨相连的一侧为拟合连接侧；
10.所述拟合连接侧在第一高度位置设有第一拟合部和第二拟合部，所述第一拟合部和所述第二拟合部之间形成所述截骨槽；
11.所述拟合连接侧在第二高度位置设有第三拟合部。
12.根据本发明提供的一种单髁置换手术个性化智能导航定位装置，所述第一拟合部
的长度大于所述第二拟合部的长度，所述第一拟合部用于延伸至前交叉韧带内侧。
13.根据本发明提供的一种单髁置换手术个性化智能导航定位装置，所述第一拟合部、所述第二拟合部和所述第三拟合部均朝垂直于所述导板本体的方向延伸。
14.根据本发明提供的一种单髁置换手术个性化智能导航定位装置，所述导板本体设有第一连接孔和第二连接孔，所述第一连接孔和所述第二连接孔均适于通过紧固件与所述胫骨相连；
15.所述第一连接孔在所述导板本体上垂直设置，所述第二连接孔在所述导板本体上倾斜设置；
16.或所述第一连接孔在所述导板本体上倾斜设置，所述第二连接孔在所述导板本体上垂直设置。
17.根据本发明提供的一种单髁置换手术个性化智能导航定位装置，沿所述导板本体的竖直方向，所述第一连接孔和所述第二连接孔均位于所述通孔的下侧，所述竖直方向与所述截骨槽的深度方向相同；
18.所述第一连接孔的孔中心和所述第二连接孔的孔中心位于不同的高度位置。
19.根据本发明提供的一种单髁置换手术个性化智能导航定位装置，所述截骨槽在屈曲位时指向髂前上嵴。
20.根据本发明提供的一种单髁置换手术个性化智能导航定位装置，所述单髁置换手术个性化智能导航定位装置为采用3d打印技术一体成型的单髁置换手术个性化智能导航定位装置。
21.本发明还提供了一种单髁置换手术个性化智能导航定位装置的使用方法，包括：
22.将所述单髁置换手术个性化智能导航定位装置与胫骨平台的拟合面进行拟合；
23.拟合完成后，通过紧固件对所述单髁置换手术个性化智能导航定位装置进行固定；
24.利用摆锯，分别通过所述通孔及所述截骨槽进行矢状位及冠状位的截骨操作；
25.取下所述紧固件及所述单髁置换手术个性化智能导航定位装置，完成截骨操作。
26.本发明还提供一种截骨器，包括：摆锯和前述的单髁置换手术个性化智能导航定位装置，所述摆锯适于穿设于所述截骨槽和/或所述通孔内。
27.本发明实施例提供的单髁置换手术个性化智能导航定位装置及方法，通过截骨槽和通孔来辅助进行精准的截骨，其中，由于截骨槽在屈曲位时指向髂前上嵴，能够使截骨更加精准，在截骨完成后，使假体能够精准的放置，避免截骨后假体放歪或悬空，若假体放歪或悬空则会在伸直和屈曲过程中导致假体磨损严重，会引起内侧软组织刺激疼痛，造成术后感染，还会增加垫片边缘载荷导致半月板衬垫的过度磨损，还会导致骨支撑不足，使其受力不均而易发生无菌性松动，造成假体脱位和下沉，因此，通过本方案可以避免术中医生根据自身经验进行截骨而造成术后疼痛、假体脱位、松动、下沉、旋转对位不良和术后感染等并发症，提高了手术的成功率和假体的生存率。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一
些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1是本发明提供的单髁置换手术个性化智能导航定位装置的结构示意图之一；
30.图2是本发明提供的单髁置换手术个性化智能导航定位装置的结构示意图之二；
31.图3是本发明提供的单髁置换手术个性化智能导航定位装置与胫骨相连时的结构示意图之一；
32.图4是本发明提供的单髁置换手术个性化智能导航定位装置与胫骨相连时的结构示意图之二；
33.图5是本发明提供的单髁置换手术个性化智能导航定位装置的安装示意图；
34.图6是通过本发明提供的单髁置换手术个性化智能导航定位装置的截骨示意图之一；
35.图7是通过本发明提供的单髁置换手术个性化智能导航定位装置的截骨示意图之二；
36.图8是利用本发明提供的截骨器进行单髁胫骨截骨手术后，胫骨的结构示意图；
37.图9是对本发明提供的单髁置换手术个性化智能导航定位装置的安装及截骨流程示意图。
38.附图标记：
39.1、导板本体；2、截骨槽；3、通孔；4、第一拟合部；5、第二拟合部；6、第三拟合部；8、第一连接孔；9、第二连接孔；10、第一侧壁；11、第二侧壁；12、第三侧壁；13、螺纹钉；14、摆锯。
具体实施方式
40.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
41.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“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发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
43.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特
征。
44.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
45.下面结合图1-图8描述本发明的单髁置换手术个性化智能导航定位装置，该单髁置换手术个性化智能导航定位装置包括导板本体1，在导板本体1上设有截骨槽2和截面呈长方形的通孔3，截骨槽2的深度方向与通孔3的高度方向相同，截骨槽2的长度方向与通孔3的深度方向相同，截骨槽2的槽底高于通孔3的顶部，截骨槽2的截骨开口方向朝向导板本体1的顶部。其中，截骨槽2的截骨开口在屈曲位时指向髂前上嵴。
46.在本实施例中，通过截骨槽2和通孔3来辅助进行精准的截骨，其中，由于截骨槽2在屈曲位时(膝盖弯曲时)指向髂前上嵴，能够使截骨更加精准，在截骨完成后，使假体能够精准的放置，避免截骨后假体放歪或悬空，若假体放歪或悬空则会在伸直和屈曲过程中导致假体磨损严重，会引起内侧软组织刺激疼痛，造成术后感染，还会增加假体边缘载荷导致半月板衬垫的过度磨损，还会导致骨支撑不足，使其受力不均而易发生无菌性松动，造成假体脱位和下沉，因此，通过本方案可以避免术中医生根据自身经验进行截骨而造成术后疼痛、假体脱位、松动、下沉、旋转对位不良和术后感染等并发症，提高了手术的成功率和假体的生存率。
47.其中，截骨槽2为矢状位截骨槽，在进行单髁胫骨截骨手术时，截骨槽2位于内侧髁间嵴的内侧斜坡上，此时截骨槽2可以起到很好的参考标志作用，且由于截骨槽2的上侧在导板本体1的顶部形成截骨缺口，可以十分便于利用摆锯14进行切割。
48.膝关节在屈曲和伸直过程中，势必会伴随有胫骨相对于股骨的内外旋，倘若截骨精度不够，假体安装位置有放歪或悬空的可能，在屈曲和伸直过程中会引起内侧软组织刺激疼痛，甚至术后感染，同时，胫骨假体的悬空不仅会增加垫片边缘载荷导致半月板衬垫的过度磨损，还会导致骨支撑不足，使其受力不均而易发生无菌性松动，造成假体脱位和下沉。通过本方案中的截骨导板进行辅助截骨，可以精确的把握截骨方向，在截骨完成并进行假体放置后，可以使假体能更好的满足膝关节在屈曲和伸直过程中生理上的内外旋。
49.通孔3的结构可以使通孔3的两端均为封闭设计，如图1所示，通孔3的左侧位于靠近截骨槽2下侧的位置，通孔3的右侧为封闭设置，如图1可知，通孔3的左侧也为封闭设置。将通孔3的右侧设置为封闭状态，可以避免在手术过程中由于保护不到位而伤及内侧副韧带。
50.根据本发明提供的单髁置换手术个性化智能导航定位装置，通孔3的第一侧壁10在通孔3高度方向的投影位于截骨槽2的第二侧壁11和第三侧壁12在截骨槽2深度方向的投影区域之间。具体的通孔3的第一侧壁10可以与截骨槽2的第二侧壁11的投影重合。利用这样的方式可以使摆锯14通过截骨槽2和通孔3进行切割后，其中一侧的切割位置相适配，更好的保证精确的截骨。
51.其中，导板本体1用于与胫骨相连的一侧为拟合连接侧，拟合连接侧在第一高度位置处设置有第一拟合部4和第二拟合部5，拟合连接侧在第二高度位置处设置有第三拟合部6，在第一拟合部4和第二拟合部5之间形成截骨槽2。如图1和图2所示，第一拟合部4、第二拟合部5和第三拟合部6的连接面的形状与胫骨相对应的位置的形状相同，第一拟合部4、第二拟合部5和第三拟合部6用于与相对应的胫骨区域精准拟合，实现导板本体1与胫骨之间精准连接。
52.可以理解的是，截骨槽2包括有两部分，一部分位于导板本体1上，另一部分由第一拟合部4和第二拟合部5之间的间隙形成，两部分相连通形成截骨槽2。
53.沿导板本体1的竖直方向(也即截骨槽的深度方向)，第一高度位置高于第二高度位置，在本发明实施例中，第一高度位置为导板本体1竖直方向的顶部，第二高度位置为导板本体1的竖直方向中部。
54.第一拟合部4和第二拟合部5设置于导板本体1的拟合连接侧的顶部位置，以使第一拟合部4和第二拟合部5能拟合挂接在胫骨的上侧区域，第三拟合部6大致设置于导板本体1的拟合连接侧的中部区域，在进行单髁胫骨截骨手术时，第三拟合部6位于胫骨前方内侧，且第三拟合部6避让了髌韧带，在术中更方便拟合。
55.其中，第一拟合部4、第二拟合部5和第三拟合部6的拟合区域(也即与胫骨的连接区域)为凹凸不平的形状，可以增强导板的拟合稳定性。
56.根据本发明提供的单髁置换手术个性化智能导航定位装置，第一拟合部4的长度大于第二拟合部5的长度，第一拟合部4用于延伸至前交叉韧带内侧，如图4所示，第一拟合部4位于导板本体1靠左侧的位置，第一拟合部4的能延伸至前交叉韧带内侧，从而保护前交叉韧带，以防止在矢状位截骨时伤及前交叉韧带。
57.如图4所示，第一拟合部4的宽度远小于第二拟合部5的宽度。
58.其中，第一拟合部4、第二拟合部5和第三拟合部6均朝垂直于导板本体1的方向延伸，以使第一拟合部4、第二拟合部5和第三拟合部6能很好的与胫骨实现拟合相连。
59.根据本发明提供的单髁置换手术个性化智能导航定位装置，在导板本体1上开设有第一连接孔8和第二连接孔9，其中，第一连接孔8和第二连接孔9均适于通过紧固件与胫骨相连。可以理解的是，导板本体1一方面通过第一拟合部4、第二拟合部5和第三拟合部6与胫骨拟合相连后实现精准的定位和连接，另一方面通过紧固件配合第一连接孔8和第二连接孔9，来使导板本体1的固定更加牢靠。
60.其中，第一连接孔8在导板本体1上垂直设置，第二连接孔9在导板本体1上倾斜设置。此时，紧固件从第一连接孔8垂直打入胫骨，紧固件从第二连接孔9斜向打入胫骨，以使第一连接孔8和第二连接孔9在空间上互不干涉，这样可以加强导板本体1的固定性，有效避免单髁胫骨截骨过程中导板本体1松动而导致截骨倾斜的可能。
61.在本发明的另一个实施例中，第一连接孔8在导板本体1上倾斜设置，第二连接孔9在导板本体1上垂直设置，此时，紧固件从第一连接孔8斜向打入胫骨，紧固件从第二连接孔9垂直打入胫骨，以使第一连接孔8和第二连接孔9在空间上互不干涉，这样可以加强导板本体1的固定性，有效避免单髁胫骨截骨过程中导板本体1松动而导致截骨倾斜的可能。
62.其中，沿导板本体1的竖直方向，第一连接孔8和第二连接孔9均位于通孔3的下侧，其中，导板本体1的竖直方向与截骨槽2的深度方向相同，在进行单髁胫骨截骨时，摆锯14会
从通孔3中穿过以对胫骨进行截骨，由于通孔3的上方区域利用了第一拟合部4和第二拟合部5来实现导板本体1的连接，且通孔3的下方区域利用了第一连接孔8、第二连接孔9配合紧固件来实现导板本体1的连接，这样便可使通孔3的位置十分稳定，不会出现术中截骨位置出现偏移的情况。
63.第一连接孔8的孔中心和第二连接孔9的孔中心位于不同的高度位置，可以理解的是，在利用紧固件进行导板本体1位置的进一步固定时，两个紧固件可以在导板本体1的不同高度位置进行辅助固定，从而使导板本体1能固定的更加牢靠。
64.根据本发明提供的单髁置换手术个性化智能导航定位装置，单髁置换手术个性化智能导航定位装置为采用3d打印技术一体成型的单髁置换手术个性化智能导航定位装置，也即，根据不同患者的胫骨状态，采用3d打印技术制造不同的单髁置换手术个性化智能导航定位装置，以使第一拟合部4、第二拟合部5和第三拟合部6能精准的与不同患者的胫骨进行拟合连接，实现单髁置换手术个性化智能导航定位装置的个性化设计。
65.本发明提供的单髁置换手术个性化智能导航定位装置，具有三个拟合区域，能更加精准的放置并贴附导板本体1，实现精准的截骨，避免由于截骨不准而造成多次截骨，减少了手术时间，降低了手术风险，有利于患者术后恢复，降低了翻修概率，同时提高了手术的成功率和假体的生存率。
66.接下来，参见图9，对单髁置换手术个性化智能导航定位装置的安装及截骨过程进行描述。具体的，包括以下步骤：
67.步骤90：开始
68.步骤91：去除胫骨平台与单髁置换手术个性化智能导航定位装置进行拟合时的拟合面上的软骨。
69.步骤92：将单髁置换手术个性化智能导航定位装置与胫骨平台的拟合面进行拟合(如图3所示)，即，导航定位装置拟合胫骨前内侧。
70.步骤93：将两个螺纹钉13分别植入第一连接孔8和第二连接孔9中(如图5所示)，实现导航定位装置与胫骨之间的固定，其中螺纹钉13可以为上文提到的紧固件。
71.步骤94：利用摆锯14沿着通孔3的方向进行截骨操作(如图6所示)，即进行冠状位截骨。在沿通孔3的方向将胫骨截穿后，停止截骨。
72.步骤95：利用摆锯14沿着截骨槽2的深度方向进行截骨操作(如图7所示)，即进行矢状位截骨。在摆锯14沿截骨槽2的深度方向截骨至截骨槽2的最低处时，停止截骨。
73.步骤96：将两个螺纹钉13分别从第一连接孔8和第二连接孔9中拆除，取下单髁置换手术个性化智能导航定位装置及被截骨部分(如图8所示)，完成截骨操作。
74.步骤97：结束。
75.接下来，对单髁置换手术个性化智能导航定位装置的规划方法进行示例性说明。
76.首先，根据患者骨模型确定胫骨机械轴(膝关节中心至踝关节中心连线)，进而确定横断面，其中，横断面垂直于机械轴；
77.然后，根据后交叉韧带中点到胫骨结节内侧缘连线确定akagi线，确定矢状面；
78.其次，在失状位上测量患者胫骨内侧后倾角，其中，胫骨内侧后倾角一般为0-7
°
；
79.再次，确定通孔的位置，即沿通孔进行横向截骨的方向与患者胫骨后倾角保持一致，截骨厚度距离平台内侧最低点2-5mm；
80.最后，确定截骨槽的位置，即沿截骨槽进行失状位截骨的方向在膝关节处于屈曲位时指向髂前上嵴，截骨位置位于距内侧髁间嵴1-2mm；根据通孔和截骨槽的位置，设计生成完整的单髁置换手术个性化智能导航定位装置的模型，通过该模型进行3d打印，制成本发明的单髁置换手术个性化智能导航定位装置。
81.另一方面，本发明提供了一种单髁置换手术个性化智能导航定位装置的使用方法，包括：
82.将所述单髁置换手术个性化智能导航定位装置与胫骨平台的拟合面进行拟合；
83.拟合完成后，通过紧固件对所述单髁置换手术个性化智能导航定位装置进行固定；
84.利用摆锯14，分别通过所述通孔及所述截骨槽进行矢状位及冠状位的截骨操作；
85.取下所述紧固件及所述单髁置换手术个性化智能导航定位装置，完成截骨操作。
86.另一方面，本发明还提供一种截骨器，该截骨器包括摆锯14和前述实施例中的单髁置换手术个性化智能导航定位装置，其中，摆锯14适于穿设于截骨槽2和/或通孔3内，在进行单髁胫骨截骨手术时，如图3和图4所示，先利用第一拟合部4、第二拟合部5和第三拟合部6将导板本体1准确的固定于胫骨上，再通过紧固件配合第一连接孔8和第二连接孔9来使导板本体1的位置稳固，然后使用摆锯14先后沿截骨槽2和通孔3进行截骨，从而完成胫骨侧的截骨手术，进而使胫骨截骨后形成如图5所示的形状。
87.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。