[发明专利]骨定位装置和方法

说明书

背景技术

这里描述的实施例涉及医学/手术装置，系统和方法。更具体地，这里描述的实施例涉及用于改进膝关节手术过程的装置，系统和方法。

在美国每年进行大约550,000例全膝关节置换手术(也称为全膝关节置换术(“TKA”))，用于治疗慢性膝关节疼痛和功能障碍。随着美国以及世界人口老龄化和肥胖化，膝关节置换手术将越来越常见，因为膝关节承受着来自它们日益增加的负荷和多年重压的越来越大程度的磨损和破损。传统的TKA手术通常很有效但也非常具有侵入性并且有时不精确，因而导致不太理想的手术结果。

膝关节通常被定义为股骨与胫骨的关节联接点。构成膝关节的结构包括远侧股骨、近侧胫骨、膝盖骨、以及在膝关节内以及包括膝关节的软组织。四条韧带在膝关节行驶功能的过程中是特别重要的--前交叉韧带、后交叉韧带、内侧交叉韧带和外侧交叉韧带。在关节炎的膝关节中，股骨与胫骨的关节联接点处的保护性软骨已经磨损，而允许股骨直接接触胫骨。此骨与骨的接触导致巨大的疼痛和不舒服。TKA手术的主要目标是用假体部件替换股骨的远侧端、胫骨的近侧端、以及通常膝盖骨的内表面，以避免骨与骨接触并且为关节运动提供平滑的、完美对正的表面，同时还建立在宽泛的运动范围内运动的稳定膝关节。

在TKA手术中，外科医生切开膝关节，翻开不正常的膝盖骨骨骼，从股骨的远侧端和胫骨的近侧端切割骨，并且将新的人造假体端部安装到股骨和胫骨上，以形成新的膝关节。在一些TKA手术中，膝盖骨的内部表面也可以用假体覆盖。切开膝关节，移动膝盖骨，锯下骨段，并且植入人造植入体是非常具有侵入性但有效的手术。

确定如何切割股骨和胫骨的端部以确保在新的假体膝关节中的正确对正和韧带张力的均衡可能是非常具有挑战性的，并且通常还要用到科学理论之外的东西。其中韧带张力没有被完美均衡的人造膝关节与韧带张力得到正确均衡的膝关节相比承受着大得多的磨损和破损，但此正确均衡很难实现。因此，在年轻患者上进行的TKA手术通常需要在患者生命期间重复进行一次或多此。

由于传统的TKA的侵入性和不精确性，在本领域内需要改进技术和装置。多个微创(或“更少侵略性”)TKA技术，包括对患者造成的切口尺寸更小和损伤减小，被努力开发以缩短患者的恢复时间。这些微创技术中的一些技术以及其它革新已经试图，通过使其更精确且可重复、以及因此理想地减少人造膝关节上的磨损和破损和对重复进行手术的需求，来改进和/或推动TKA。改进的技术和装置对于所有TKA患者来说还意味着的增强的手术结果，膝关节更好地行驶功能以及人造膝关节的使用寿命更长。

TKA手术中的最大挑战之一是在膝关节的整个运动范围内适当均衡韧带张力，特别是在内侧和外侧副韧带中的韧带张力。在膝关节的内侧和外侧两方面上使远侧股骨与近侧胫骨相连接的副韧带，解决了膝关节的稳定性和运动的大量问题。如果其中一个副韧带相对于另一个副韧带太松或太紧，膝关节通常都是不稳定的，运动范围可能是受限，膝盖骨可能会不正确地移动(或“跟踪”)，并且股骨和/或胫骨可能磨损不均匀，导致关节炎和疼痛。TKA手术后的韧带张力不均衡通常导致关节不稳定和膝盖骨跟踪不良，运动范围受限，膝关节功能受损，以及假体装置的不均匀的、增加的磨损，这通常必须重复手术。因此，TKA手术的短期和长期成功必须实现膝关节在整个运动范围内均衡的韧带张力。

在TKA手术过程中均衡韧带张力是很复杂的，因为天然膝关节不像围绕单一轴运动的铰链那样操作。随着膝关节从其屈曲位置运动到其完全伸直位置，膝关节呈现胫骨相对于股骨的动态外旋。当膝关节从其完全伸直位置屈曲时，胫骨的自动旋转在相反方向上进行，而产生胫骨相对于股骨的内旋。因此，天然膝关节呈现回转松弛性，允许胫骨在膝关节屈曲过程中旋转经过有限的内弧和外弧。另外，当胫骨围绕股骨屈曲时，股骨向前和向后平移，将又另一运动变量带入关系式中。因此，膝关节的韧带，与股骨、胫骨和膝盖骨一起，形成真正的动力学仿生机构，使TKA手术中的韧带张力均衡极具挑战性。此挑战在其中切口小于“开放”TKA手术中的切口的微创TKA手术中尤其大。另外在微创TKA手术过程中制造的切口偏向内侧，特别地使远侧股骨的外侧“封闭”，以触及前面装载或端部装载的手术器械。

在TKA手术过程中外科医生试图均衡韧带张力的一个方式是通过切割一个或多个韧带以从关节的一部分释放张力(“韧带放松”)而进行。然而，韧带放松的缺点是一旦韧带被切割韧带即不能再生，并且膝关节的韧带对膝关节提供许多需要的稳定性。