[发明专利]用于关节成形术的平衡装置和使用方法

说明书

技术领域

本文所描述的各种实施方案总体上涉及用于在假体关节成形术期间平衡关节的装置和方法，并且涉及用于在关节成形术外科手术期间定位假体部件和平衡关节的致动定位和传感装置。

背景技术

关节成形术涉及通过取代关节中的一个或多个部分对关节进行修复，从而消除疼痛并且改善移动。例如，骨表面之间的软骨丢失或摩擦可通过插入人工关节来治疗，所述人工关节包括被设计来取代骨表面和软骨同时还考虑到类似于原始关节的移动范围的一个或多个假体。

膝关节成形术通常涉及切除(切掉)股骨(大腿骨)的下末端、胫骨(小腿骨)的上末端的病变和受损表面，以及膝盖骨(膝盖)的关节表面。这些表面随后由人工材料取代。股骨部件或假体通常由钴铬合金制成并且借助钉栓等固定装置附接至股骨，通常使用骨水泥来将股骨假体结合至下层骨。胫骨部件通常由在外科手术期间装配在一起的两个部分组成——金属托盘(钛或钴铬合金)和聚乙烯插入物。金属托盘借助螺杆、钉栓或杆固定至骨；而插入物锁定至金属托盘中并且与股骨部件关节连接。

膝关节成形术中的技术挑战在于：恢复膝相对于臀和踝的自然对准；重新获得膝的运动范围；和诱导人工植入膝以类似于正常膝的方式移动。这些目标通过以下措施来实现：在相对于其余骨部分的精确位置和定向处做出骨切口、选择假体部件的适当大小和形状、将假体放置在骨上并且相对于彼此的适当位置处，和选择适当厚度的插入物使得膝关节既不太松也不太紧。

尽管人工关节的设计和制造以及外科手术器械在不断改进，但是实际的关节成形术主要依赖于执行程序的外科医生的熟练度和专业技术。关节成形术要求外科医生不仅插入人工关节，而且使关节“平衡”以确保人工关节的移动尽可能类似于正常范围的运动。使关节平衡通常需要骨、韧带和其它组织的仔细测量和切割，以及用来确保由骨施加至关节的力均匀分布的负荷平衡，和用来确定人工关节是否能够在正常移动所需要的方向和距离上移动的运动范围测试。平衡过程通常只需要外科医生以物理方式固持关节并且“感觉”关节的移动和正施加至关节的力是否正确。因此，使关节平衡的过程在很大程度上是主观的，因为所述过程依赖于外科医生在理解人工关节的移动是否为“大致合适”方面的经验和知识。这些参数中任何参数的未对准可导致关节的运动范围受限、关节处的疼痛持续和归因于超负荷分布或摩擦的人工关节的过早损坏。

为帮助在关节成形术期间使人工关节平衡，已开发了帮助外科医生在关节的平衡期间测量一些参数的测量装置。最常见的平衡装置在本质上为机械的：外科医生手动地施力至装置，以撑开关节的骨并且目测骨之间的距离。一些测量装置并有可插入人工关节中的传感器，以便提供在尝试使关节平衡时有用的关于负荷分布的测量。尽管使用了这些测量装置，仍需要外科医生手动地施加未知的或不精确的力至关节以便确定关节是否平衡。如果所施加力的量与实际使用期间施加至关节的实际力不一致，那么关节可能会移动不当并且可能会过早磨损，从而导致移动受限、疼痛加剧和最终取代或进一步外科手术修复。

发明内容

本文所公开的是用于在如假体关节成形术的外科手术程序期间使关节平衡的装置和方法。在实施方案中，所述装置是具有一个或多个板片、一个或多个传感器和用于抵靠关节的一个或多个部分致动所述装置的至少一个致动机构的插入物。一个或多个板片设置在界定关节的如膝关节中的股骨和胫骨的骨结构之间。一个或多个传感器提供关于关节的移动的力、位置和角数据，所述力、位置和角数据与衍生自致动机构的移动的施加力一起提供关节的高度精确和动态调整。在一个实施方案中，至少一个致动机构是弹簧致动机构。在另一实施方案中，至少一个致动机构是气动致动机构。加压设备用来使气动致动机构加压。各种类型的致动配置，如弹簧配置和气动配置或两者的组合，并且传感器可实施于插入物中或上，以提供致动机构的控制和与关节的平衡有关的许多参数的测量。定制图形用户界面(GUI)被提供来用于对调整的实时控制和可视化反馈。传感器数据也可被收集并且与预期或优选数据集合比较以基于历史数据提供调整建议并且达到较好的结果。其它特征和优点应自结合附图进行的对优选实施方案的以下描述变得显而易见。

在其它实施方案中，所述装置是股骨平衡器，所述股骨平衡器用来使如股骨的前部、后部和远侧切口的一个或多个股骨切口平衡。股骨平衡器可用来定位用于对股骨做出最终平衡切口的销钉，或可包括一个或多个刀片引导特征以在股骨平衡器附接至股骨时直接做出切口。