[发明专利]导航和定位系统以及用于关节修复的导向仪

说明书

技术领域

本发明涉及用于关节的手术治疗的工具，且更具体地，涉及用于骨关节的手术修复和治疗的仪器。更具体地，本发明涉及导航和定位系统以及导向仪，其使用解剖标志（anatomical landmark）作为参照在靠近要治疗的骨骼的骨缺损的区域中定位手术仪器或可植入装置。

背景技术

人类的关节，特别是膝盖、臀部和脊柱，容易因为最终导致疼痛的疾病、创伤和长期重复使用而退化。例如，膝盖疼痛是很多医学治疗和医疗成本的推动力。医学界最广泛的理论是，膝盖疼痛来自骨与骨接触或者不合适的软骨垫。这些状况被认为经常是骨关节炎的发展引起的，骨关节炎可以从关节腔变窄的角度来测量。因此，骨关节炎的严重性被认为是关节疼痛的指示或先兆。大部分外科医生和医师由此基于该理论来进行用于缓解疼痛的治疗。例如，典型的治疗是服用止痛药物，或者更彻底地，进行某种类型的关节面重建或关节替换手术。

但是，骨关节炎特别是膝盖的骨关节炎的严重性被发现与膝盖疼痛的发生率和程度不太相关。由此，外科医生和医师努力为患者进行一致的、可靠的疼痛缓解，特别是如果需要保留关节的话。

不管是由于外部物理力、疾病或自然老化过程，骨骼的结构损伤可导致其他健康组织的伤害、创伤、退化或磨损。产生的损伤可被认定为骨缺损，其形式例如可以是裂伤、骨折、病变、水肿、肿瘤或硬化。特别是在关节中，损伤不限于骨缺损，且还可以包括软骨损失（特别是关节软骨）、肌腱损伤以及周围区域的发炎。

患者经常寻求治疗，因为骨关节炎会带来疼痛和生活质量的下降。骨关节炎的手术和非手术治疗的目标是降低或消除疼痛并恢复关节功能。非手术和手术治疗目前都可用于关节修复。

非手术治疗包括减肥（对于超重的患者）、活动调整（低负荷的锻炼）、四头肌强化、髌骨贴扎、止痛和消炎药物、以及皮质类固醇和/或粘性补充剂（viscosupplement）。典型地，非手术治疗通常涉及药物治疗例如服用非甾类消炎药或注射基于玻尿酸的产品，其开始被用于经受不太严重的疼痛和关节并发症的患者。但是，在非手术治疗证明无效时，或者对于具有严重疼痛和骨受伤的患者，手术治疗通常是必要的。

手术选择包括关节镜部分半月板切除手术和游离体移除。大多数手术治疗通常使用医疗固定装置，例如螺钉、板、U形钉、杆、缝合等，其一般被用于修复损伤的骨骼。这些固定装置可被植入到缺损区域或附近，以稳固或固定弱化的区域，以便促进治愈并提供支撑。可注入和可填充硬化材料例如骨接合剂、骨填充物（bone void filler）或骨替换材料一般也被用于稳固骨缺损。

高位胫骨截骨术（HTO）和全膝关节置换术（TKA）通常被推荐给具有与骨关节炎相关的严重疼痛的患者，特别是当其他非侵入选择已经失败的时候。两种过程都表明在治疗与骨关节炎相关的膝盖疼痛时有效。

但是，患者不太愿意选择HTO或TKA。HTO和TKA两者都是大手术治疗，并且会与严重的并发症关联。HTO是一个疼痛的过程，其需要长期的恢复。TKA患者还经常报告说替换的膝盖缺乏“自然感觉”且具有功能限制。此外，HTO和TKA都具有有限的耐用性。因此，需要提供一种医疗过程，其解决与骨关节炎相关的疼痛，并提供对HTO或TKA过程的替代。

目前可用的手术入路（access）装置和插入工具的一个难点是以快速、准确、容易和可重复的方式来瞄准要治疗的骨骼的特定区域的能力。目前，为了治疗或修复关节处的骨缺损，外科医生通常需要使用多种手术工具来进行多个步骤，以入路、定位并治疗目标缺损。即使是这样，外科医生没有可靠的仪器或系统，允许他从体外的多个角度或位置来重复地瞄准同一部位。为了用目前可用的工具在同一缺损位置进行重复或多次过程，在手术室中需要额外和不必要的时间，并增加并发症的风险，因为使用了很多种仪器和手法（maneuver）。

此外，在现行方法中，外科医生典型地“仔细打量”（即视觉估算）要被修复的骨骼上的目标部位。大多数传统的瞄准和定位方法相对粗糙，并且在实际手术过程中给外科医生提供很少的引导。因此，需要提供这样的方法和仪器，其中，骨缺损附近的区域可被容易地定位，并提供可在手术过程中使用且与进路（approach）无关的参照框架（reference framework）。

因此，需要提供这样的仪器，其允许快速、容易且可重复的导航到以及将手术仪器或可植入装置定位在与要被治疗的骨缺损足够靠近的区域中。还需要提供这样的仪器，其不会妨碍入路到目标部位附近的工作区域，并允许为临床医生提供尽可能清晰的视野。

发明内容