專利名稱：用于關(guān)節(jié)治療的坐標(biāo)映射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于關(guān)節(jié)的手術(shù)治療的裝置和工具，更具體地，涉及用于這些關(guān)節(jié)處的骨組織的手術(shù)修復(fù)和治療的儀器和有關(guān)方法。更加具體地，本發(fā)明涉及用于使用解剖界標(biāo)定位骨缺陷的坐標(biāo)映射系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人體關(guān)節(jié)，尤其是膝蓋、髖部和脊椎，很容易因?yàn)樽罱K導(dǎo)致疼痛的疾病、創(chuàng)傷和長期重復(fù)使用而衰退。例如，膝痛導(dǎo)致了大量的醫(yī)療和相關(guān)的醫(yī)療費(fèi)用。源于醫(yī)學(xué)界的最流行的理論是膝痛是來自于骨之間的接觸或軟骨的緩沖不足。這些情況被認(rèn)為是頻繁地來自于骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)展，骨關(guān)節(jié)炎是按關(guān)節(jié)間隙變窄度量的。因此，骨關(guān)節(jié)炎的嚴(yán)重性被認(rèn)為是膝痛的指示或是先兆。大部分外科醫(yī)生和執(zhí)業(yè)醫(yī)生由此基于該理論來進(jìn)行緩解疼痛的治療。例如，典型的治療方式是用止痛藥，或更徹底地，進(jìn)行某些類型的關(guān)節(jié)面修整 (resurfacing)或關(guān)節(jié)更換手術(shù)。但是，人們發(fā)現(xiàn)骨關(guān)節(jié)炎的嚴(yán)重性，尤其是膝蓋中的，與膝痛的發(fā)生率和程度相關(guān)性很差。因?yàn)檫@，外科醫(yī)生和執(zhí)業(yè)醫(yī)生努力地不愿意對病人采用持續(xù)可靠的止痛，特別是當(dāng)希望保留關(guān)節(jié)時(shí)。不管是通過外部物理力、疾病或自然老化過程，骨結(jié)構(gòu)損傷可導(dǎo)致本來健康的組織的受傷、創(chuàng)傷、衰退或被侵蝕。所述導(dǎo)致的損傷可被表征為骨缺陷，其可采取例如裂縫、骨折、傷口、水腫、腫塊或硬化的形式。尤其在關(guān)節(jié)中，損傷可能不限于骨缺陷，且還可包括軟骨損失(特別是關(guān)節(jié)軟骨)、肌腱損傷以及周圍區(qū)域的發(fā)炎。病人經(jīng)常因?yàn)樘弁春陀捎诠顷P(guān)節(jié)炎而導(dǎo)致的生活質(zhì)量的下降而尋求治療。骨關(guān)節(jié)炎的手術(shù)治療和非手術(shù)治療的目的是為了緩解或消除疼痛并恢復(fù)關(guān)節(jié)的功能。目前可用非手術(shù)治療和手術(shù)治療來進(jìn)行關(guān)節(jié)修復(fù)。非手術(shù)治療包括(對于肥胖的病人來說的)減肥、活動修改(activitymodification)(低沖擊的鍛煉)、四頭肌增強(qiáng)、館骨支持帶(taping)、鎮(zhèn)痛劑和消炎藥，以及利用皮質(zhì)類固醇和/或粘性補(bǔ)充劑(viscosupplement)。典型地,非手術(shù)治療,通常涉及藥理干預(yù)，諸如施予非類固醇消炎藥或注射基于透明質(zhì)酸的產(chǎn)品，最初被用于經(jīng)受相對較輕痛苦或關(guān)節(jié)并發(fā)癥的病人。但是，當(dāng)非手術(shù)治療被證明無效時(shí)，或者對于遭受嚴(yán)重痛苦或骨損傷的病人來說，手術(shù)治療經(jīng)常是必須的。手術(shù)選項(xiàng)包括關(guān)節(jié)鏡部分半月板切除術(shù)(arthroscopic partial meniscectomy)以及游離體(loose body)取出。大部分的手術(shù)治療通常采用機(jī)械固定裝置，例如螺絲、板、卡釘(staple)、桿、縫線及類似物，它們經(jīng)常被用來修復(fù)損壞的骨。這些固定裝置可被植入損壞區(qū)域或其周邊以穩(wěn)定或固定衰弱的區(qū)域，以便促進(jìn)愈和并提供支撐?？勺⑸浠蚩商畛涞挠不牧?，諸如骨接合劑(bone cement)、骨空隙填充物(bone void filler)或骨替代材料也通常用于固定骨缺陷。遭受與骨關(guān)節(jié)炎有關(guān)的嚴(yán)重疼痛的病人經(jīng)常被推薦高位脛骨切骨術(shù)(HTO)或全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(TKA)，尤其是當(dāng)其他無創(chuàng)選項(xiàng)失敗時(shí)。這兩種手術(shù)在治療與骨關(guān)節(jié)炎有關(guān)的膝疼方面都非常有效。但是，病人并不很情愿選擇HTO或者TKA。HTO和TKA都是主要的外科手術(shù)，且可與嚴(yán)重的并發(fā)癥關(guān)聯(lián)。HTO是痛苦的過程，其可能要求長時(shí)間的恢復(fù)。TKA的病人也經(jīng)常報(bào)告說替換過的膝蓋缺少“自然感”，且具有功能上的限制。而且，HTO和TKA的持久性有限。因此，希望提供一種醫(yī)療過程，其可解決與骨關(guān)節(jié)炎有關(guān)的疼痛并為HTO或者TKA過程提供替代物。在當(dāng)前的實(shí)踐中，外科醫(yī)生典型地“盯著”(eyeball)將被修復(fù)的骨上的目標(biāo)部位。最傳統(tǒng)的瞄準(zhǔn)和定位方法很簡陋，且在實(shí)際的手術(shù)過程中為外科醫(yī)生提供很少的指導(dǎo)。因此，希望提供方法和系統(tǒng)，其中骨缺陷可被準(zhǔn)確地定位并提供參考框架，其可在手術(shù)過程中被使用而不管進(jìn)路(approach)
發(fā)明內(nèi)容
本公開涉及用于使用解剖界標(biāo)定位骨缺陷的坐標(biāo)映射系統(tǒng)。系統(tǒng)允許外科醫(yī)生在手術(shù)中利用定位儀器使用參考框架準(zhǔn)確定位骨缺陷并進(jìn)入(access)缺陷。在一個示例性實(shí)施例中，提供了一種用于定位骨中的缺陷的坐標(biāo)映射系統(tǒng)。系統(tǒng)包括定位儀器，用于裝置到目標(biāo)部位的受控傳遞，儀器包括主體和從主體延伸的軌道，軌道包括對應(yīng)于預(yù)定網(wǎng)格線的一系列標(biāo)記，以及被配置為覆蓋(overlay)在目標(biāo)部位具有缺陷的骨的圖像的模板。模板可包括預(yù)定的網(wǎng)格，用于確定一組坐標(biāo)以使用定位儀器來定位目標(biāo)部位。網(wǎng)格可以是，例如徑向網(wǎng)格(radial grid)。在另一個示例性實(shí)施例中，提供了一種進(jìn)入骨上缺陷附近的目標(biāo)部位的方法。該方法包括以下步驟提供具有預(yù)定網(wǎng)格的模板，用于確定一組坐標(biāo)以在具有缺陷的骨上定位目標(biāo)部位；在骨圖像上覆蓋模板，該模板與骨上的解剖界標(biāo)對準(zhǔn)；從網(wǎng)格確定缺陷位置的一組坐標(biāo)；提供用于裝置到目標(biāo)部位的受控傳遞的定位儀器，其包括主體和主體延伸的軌道，軌道包括對應(yīng)于模板上的預(yù)定網(wǎng)格線的一系列標(biāo)記；將定位儀器與骨上的解剖界標(biāo)對準(zhǔn)，這樣定位儀器上的標(biāo)記與目標(biāo)的網(wǎng)格一致；以及使用該組坐標(biāo)來進(jìn)入目標(biāo)部位。


結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖，示出了本公開的若干實(shí)施例，并旨在與說明一起解釋本公開的原理。圖IA和IB示出了疊加在具有缺陷的諸如脛骨的骨的俯視圖的徑向坐標(biāo)模板的示例性實(shí)施例；圖2通過本公開的定位儀器的示例性實(shí)施例概念地示出了圖IA和IB的極坐標(biāo)模板的實(shí)現(xiàn)；圖3A示出了本公開的定位儀器的示例性實(shí)施例的俯視圖；圖3B示出了圖3A的定位儀器的透視側(cè)視圖；圖4A示出了本公開的定位儀器的另一個示例性實(shí)施例的俯視圖；圖4B示出了圖4A的定位儀器的透視側(cè)視圖；圖5A示出了本公開的定位儀器的再一個示例性實(shí)施例的俯視圖5B示出了圖5A的定位儀器的透視側(cè)視圖；圖6示出了疊加在具有缺陷的諸如股骨的骨的側(cè)面視圖的圖像上的極坐標(biāo)模板的示例性實(shí)施例；圖7A-7D示出了本公開的另一個定位儀器在股骨上的示例性使用；以及圖8A-8C示出了本公開的再一個示例性定位儀器在股骨上的示例性使用。
具體實(shí)施例方式本公開提供了一種方法、裝置和儀器，其用于診斷和治療關(guān)節(jié)痛以恢復(fù)自然的關(guān)節(jié)功能并盡可能地保留關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)和軟骨表面。妨礙了關(guān)節(jié)和軟骨表面的、通過關(guān)節(jié)的治療經(jīng)常使骨弱化且具有不可預(yù)測的后果。不是關(guān)注通過關(guān)節(jié)的疼痛治療，實(shí)施例在關(guān)節(jié)骨的軟骨下區(qū)域中的其源頭診斷和治療疼痛以緩解疼痛。申請人發(fā)現(xiàn)，與關(guān)節(jié)尤其是骨關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)有關(guān)的疼痛可與軟骨下層(subchondral level)處的骨缺陷或變化相關(guān),而不是例 如與關(guān)節(jié)表面層的骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)展或缺陷的嚴(yán)重性相關(guān)。特別地，靠近關(guān)節(jié)表面的骨缺陷，諸如骨髓病變、水腫、裂縫、骨折、骨硬化等，導(dǎo)致了關(guān)節(jié)周圍骨的機(jī)械劣勢和異常應(yīng)力分布，這可導(dǎo)致發(fā)炎并產(chǎn)生疼痛。通過改變相對于周圍區(qū)域的關(guān)節(jié)周圍骨(其可以是硬化的或未硬化的)的組成，有可能改變受影響的骨的結(jié)構(gòu)完整性，并恢復(fù)正常的愈合功能，由此解決了缺陷周圍的發(fā)炎。申請人:發(fā)現(xiàn)通過機(jī)械和生物方式治療骨來恢復(fù)正常的物理應(yīng)力分布以及恢復(fù)軟骨下層的骨組織的愈合平衡，是比傳統(tǒng)技術(shù)更為有效的治療疼痛的方式。即，可通過機(jī)械地增強(qiáng)或穩(wěn)定缺陷，并生物地啟動或刺激對于缺陷的愈合響應(yīng)，來有效地達(dá)到治療。因此，本公開提供了用于軟骨下過程的方法、裝置和系統(tǒng)。該過程及其有關(guān)裝置、儀器等也以注冊商標(biāo)名SUBCH0NDR0PLASTY (TM)而被投入市場。SUBCH0NDR0PLASTY (TM)過程是為了滿足面對部分或完全膝蓋置換的病人想要替代方案的需求。通常，SUBCHONDROPLASTY(TM)或SCP(TM)技術(shù)旨在加固骨并刺激骨。在SCP(TM)中，骨折或不連(non-union)被穩(wěn)定、整合或治愈，這導(dǎo)致諸如骨髓病變或水腫等骨缺陷的降低。此外，SCP(TM)恢復(fù)或改變了關(guān)節(jié)中的力的分布，由此緩解疼痛。SCP(TM)可由關(guān)節(jié)鏡(arthroscopically)或經(jīng)皮(percutaneously)執(zhí)行來通過穩(wěn)定慢性應(yīng)力性骨折、解決任何慢性骨髓病變或水腫、并盡可能多地保存關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)表面，來治療疼痛。SUBCH0NDR0PLASTY (TM)通常包括例如通過為關(guān)節(jié)成像評估關(guān)節(jié)，檢測一個或多個軟骨下缺陷的存在，診斷這些軟骨下缺陷中的哪個是疼痛的來源，并確定用于軟骨下缺陷的治療范圍(extent of treatment)。本技術(shù)特別適于治療慢性缺陷或損傷,其中病人的自然愈合響應(yīng)未能解決缺陷。但是，應(yīng)當(dāng)注意，該技術(shù)同樣適于治療骨的軟骨下區(qū)域中的缺陷，其中缺陷是由于急性損傷或其他侵害引起的。本公開提供了用于SCP(TM)的若干示例性治療方法，用于所需的不同范圍的治療。因此，執(zhí)業(yè)醫(yī)生可選擇使用此處描述的技術(shù)和裝置來軟骨下地治療他認(rèn)為合適的任何數(shù)量的骨缺陷。在一些實(shí)施例中，可通過例如磁共振成像(MRI)的成像、X-射線、手動觸診(manual palpation)、化學(xué)或生物測定等來檢測并確定相關(guān)骨髓病變或骨髓水腫(BML或BME)。例如，可使用Tl-加權(quán)MRI來檢測硬化骨。另一個例子是可使用T2-加權(quán)MRI來檢測病變、水腫和囊腫。X-射線成像可適于早期以及晚期的關(guān)節(jié)炎。通過成像，特定的缺陷可被確定為疼痛源。通常，與慢性損傷和慢性愈合缺乏有關(guān)的缺陷與由例如骨密度減少產(chǎn)生的缺陷相區(qū)別。SCP(TM)治療適于BML或BME，且可被表征為是慢性地不能自愈(重建)的骨缺陷，這會引起骨不連、應(yīng)力或不全性骨折，以及可感知的疼痛。除其他事項(xiàng)外，考慮的因素可包括缺陷的性質(zhì)、缺陷的大小、缺陷的位置等。例如，靠近關(guān)節(jié)表面的邊的或是關(guān)節(jié)周邊的骨缺陷可經(jīng)常被認(rèn)為是適于治療的，這是由于這些位置的邊緣荷載效應(yīng)以及骨硬化的可能性。由急性損傷引起的骨缺陷通?？赏ㄟ^病人本身的自然愈合過程而自己愈合。但是，在骨缺陷是由于急性損傷引起且缺陷不能自愈、或執(zhí)業(yè)醫(yī)生確定當(dāng)前技術(shù)適合的情況下，SCP (TM)治療可被用于急性應(yīng)力性骨折、BML或BME、或其他軟骨下缺陷，如先前所提到的。根據(jù)實(shí)施例，SCP (TM)治療可在手術(shù)后繼續(xù)。特別地，可檢測病人疼痛分?jǐn)?shù)的變化或功能的積極變化。例如，還檢查病人來看他們何時(shí)能執(zhí)行完全的負(fù)重活動以及何時(shí)他們能回復(fù)到正常的活動。值得注意地，如必要，當(dāng)病人要求或希望關(guān)節(jié)置換或其他類型的過程時(shí)，SCP Cm)過程可被完全逆轉(zhuǎn)。如需要，SCP (TM)治療也可與其他過程例如關(guān)節(jié)整形、再生或替換一起執(zhí)行。
本公開提供了若干治療方式，以及相關(guān)裝置、儀器和執(zhí)行SUBCHONDROPLASTY(TM)的有關(guān)使用方法。這些治療方式可單獨(dú)使用或結(jié)合使用。在一種治療方式中，骨髓病變或缺陷的區(qū)域中的軟骨下骨可通過在該部位引入硬化材料例如骨替代物被加固。骨替代物可以是安置在優(yōu)化的載體材料中的可注射磷酸鈣。在SCP(TM)中，注射的材料也可用作骨刺激器，其重新振作所希望的急性骨自愈活動。例如，可在缺陷部位使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或磷酸鈣(CaP)接合劑注射。PMMA注射可增加骨的機(jī)械力量，從而允許其經(jīng)受更強(qiáng)的機(jī)械應(yīng)力。CaP接合劑注射也可增加骨的機(jī)械力量，同時(shí)也刺激用于骨折修復(fù)的局部區(qū)域。在一個實(shí)施例中，注射可平行于關(guān)節(jié)面而進(jìn)行。在另一個實(shí)施例中，注射可與關(guān)節(jié)面成角度而進(jìn)行。在又一個實(shí)施例中，注射可位于骨髓病變下。在另一種治療方式中，軟骨下骨區(qū)域可被刺激以觸發(fā)或提高身體的自然愈合過程。例如，在該治療方式的一個實(shí)施例中，可在缺陷區(qū)域鉆出一個或多個小孔以增加刺激(例如，血流量、細(xì)胞周轉(zhuǎn)等)，并啟動導(dǎo)致骨修復(fù)的自愈響應(yīng)。在另一個實(shí)施例中，在鉆了孔之后，成骨(osteogenic)、骨誘導(dǎo)(osteoinductive)或骨傳導(dǎo)(osteoconductive)劑可被引入到部位。骨移植材料，例如，可被用來填充孔。這種治療方式可創(chuàng)建導(dǎo)致長期愈合的更好的負(fù)載支撐環(huán)境。也可使用電或熱刺激來刺激慢性受損的骨的愈合過程。在SCP(TM)中也可使用化學(xué)、生化以及/或生物刺激。例如，SCP(TM)中的骨組織的刺激可通過使用細(xì)胞因子或其他細(xì)胞信令劑(cell signaling agents)來增強(qiáng)，由此觸發(fā)成骨、成軟骨(chondrogenesis)和/或血管新生以可能逆轉(zhuǎn)骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)展。在又一種治療方式中，可植入裝置可被植入到軟骨下骨中以便為受損或受影響的骨區(qū)域(諸如發(fā)生不全性骨折或應(yīng)力性骨折的區(qū)域)提供機(jī)械支撐。植入物可幫助在軟骨下區(qū)域中產(chǎn)生更好的負(fù)載分布。在膝蓋中，植入物可支持脛骨-股骨壓縮載荷。此外，植入物可將硬化骨與周圍的健康骨組織機(jī)械地整合。植入物可被放置在松質(zhì)骨中、穿過硬化骨或在受影響的骨區(qū)域的硬化骨下面。植入物也可被配置為雙皮質(zhì)骨植入物。在一個實(shí)施例中，植入物的一面可以被固定在周邊皮質(zhì)中以創(chuàng)建懸臂梁支撐(即，植入物的一部分被插入到骨中但是第二端停留在骨的外部表面的外面或附近)。可通過引導(dǎo)線(guide wire)來插入植入物。在一個實(shí)施例中，可在引導(dǎo)線上(over a guide wire)插入植入物。在另一個實(shí)施例中，可通過弓I導(dǎo)儀器來遞送植入物。還可利用PMMA或CaP接合劑注射、其他的生物試劑(biological agent)或骨傳導(dǎo)齊U、骨誘導(dǎo)劑和/或成骨劑來增大植入物。增大材料可被引入穿過植入物、圍繞植入物和/或離開植入物但在受影響的骨區(qū)域，從而進(jìn)入到骨髓病變的較低區(qū)域或低于病變區(qū)域。例如，植入物可用作將增大材料注射到軟骨下骨區(qū)域的入口。盡管上述每種治療方式可彼此獨(dú)立地被運(yùn)用，將理解這些方式的任意組合可一起且以任何希望的順序被應(yīng)用，這取決于骨缺陷的嚴(yán)重性或 發(fā)展階段。因此，本公開也提供了用于這些改變的骨區(qū)域或骨缺陷(特別是在軟骨下層)的手術(shù)治療的合適的可植入固定裝置。申請人也發(fā)現(xiàn)可結(jié)合接合劑或硬化材料使用的裝置和儀器，所述接合劑或硬化材料通常通過其引入到損傷部位中或附近以形成用于骨組織的固定、再生或重塑的結(jié)合劑(binding agent)、細(xì)胞支架或機(jī)械支架,而被用于修復(fù)損傷的骨。將理解，前述總的說明和下面的詳細(xì)說明都僅是示例性和說明性的，且不是對本公開的限制。本公開的額外特點(diǎn)將部分地在以下的說明中闡述，或可通過公開的實(shí)踐而被了解。現(xiàn)在參考圖IA和1B，本公開的實(shí)施例使用坐標(biāo)映射系統(tǒng)10，其包括模板20和定位儀器100。在當(dāng)前的例子中，模板20可包括具有徑向分量和角分量的極坐標(biāo)。該坐標(biāo)映射系統(tǒng)10可被用來利用定位儀器100定位骨缺陷。坐標(biāo)映射系統(tǒng)100更自然地與可被外科醫(yī)生使用的各種進(jìn)路相似。在一個實(shí)施例中，模板20使用對應(yīng)于標(biāo)記30的預(yù)定徑向網(wǎng)格，用于定位儀器100上的可調(diào)節(jié)(keyed)角度。模板可被實(shí)施為可被放置在將被治療的骨的圖像上的有形形式，例如幻燈片(transparency)。圖像可以是例如MRI、X射線、其他掃描圖像或這些圖像中的一個或多個的組合?；蛘撸墒褂脤㈩A(yù)定網(wǎng)格顯示為圖像顯示上的覆蓋(overlay)的軟件來實(shí)施模板20。模板20可被定制以適于圖像的尺寸和角度的變化。盡管本例子的模板20使用徑向網(wǎng)格，將理解本公開的模板20可使用其他類型的網(wǎng)格和坐標(biāo)系統(tǒng)。另一種網(wǎng)格類型可包括例如笛卡爾網(wǎng)格。而且，網(wǎng)格或坐標(biāo)系統(tǒng)的任何組合可與本系統(tǒng)10結(jié)合使用，以更加精確地定位骨缺陷。圖IA和IB示出了疊加在具有缺陷8的諸如脛骨2的骨的圖像上的坐標(biāo)映射系統(tǒng)10的模板20的示例性實(shí)施例。如圖所示，模板20包括跨度達(dá)180度的一系列徑向網(wǎng)格線22。徑向網(wǎng)格線22從頂點(diǎn)24處的公共起點(diǎn)延伸，并在外緣26處終止。每條徑向網(wǎng)格線22包括指定預(yù)定距離或長度的一組間隔標(biāo)記28。此外，徑向網(wǎng)格線22被標(biāo)記30所標(biāo)記。如為一個實(shí)施例所示出的，徑向網(wǎng)格線22可被分布在15度的間隔中。但是將理解，徑向網(wǎng)格線22可被適用于系統(tǒng)10的手術(shù)應(yīng)用的其他角度的間隔(諸如5、10、20度等的間隔)分開。每條徑向網(wǎng)格線22上的間隔標(biāo)記28可用作從頂點(diǎn)24或外緣26的方便的距離指示器。間隔標(biāo)記28例如可代表2、5或IOmm的預(yù)定距離。如圖IA和IB所示，為了實(shí)施坐標(biāo)映射系統(tǒng)10，模板20被這樣放置，使得其垂直的網(wǎng)格線G-A與脛骨2的結(jié)節(jié)6對準(zhǔn)。根據(jù)所希望的進(jìn)路角度(例如，中間的、側(cè)面的等)，模板20的水平網(wǎng)格線A-G可被上下調(diào)整直到缺陷8落在希望的、由兩條最接近的網(wǎng)格線22的角度位置以及這兩條網(wǎng)格線22中最近的一個的間隔標(biāo)記28所代表的坐標(biāo)內(nèi)。例如，在圖IA中，缺陷8可位于沿著網(wǎng)格線F，這提供了相對較淺的進(jìn)路角度?；蛘?，在圖IB中，模板20的水平線A-G向下移動，且同一缺陷8可位于網(wǎng)格線C和D之間，這提供了相對較寬的進(jìn)路角度。圖2概念地示出了圖IA和IB的模板20在本公開的坐標(biāo)映射系統(tǒng)10的定位儀器100上的實(shí)現(xiàn)。為了清楚的目的，模板20的特定部分沒有被示出以允許更多空間用于觀看。如可見的，定位儀器100包括主體102，從其延伸出在接觸板106終止的臂104，接觸板106被配置為靠著結(jié)節(jié)6放置。需注意，模板20的垂直軸G-A與臂104的中央軸對準(zhǔn)。定位儀器100也包括軌道140，其從主體102延伸。如圖所示，模板20的外緣26與軌道140的外表面142匹配。在一些實(shí)施例中，模板20的外緣26可與軌道140的內(nèi)表面144匹配。在使用中，模板20提供了機(jī)構(gòu)，用于基于病人自身的解剖結(jié)構(gòu)(S卩，結(jié)節(jié))確定一組三個坐標(biāo)以定位缺陷8。例如，如圖2所示，模板20指示了由沿著垂直軸G-A、外緣26到結(jié)節(jié)6之間的間隔標(biāo)記28的數(shù)量表示的第一坐標(biāo)，即距離屯。第二坐標(biāo)可代表對應(yīng)于由該例子中的標(biāo)記“E”所指示的徑向網(wǎng)格線22的角分量。第三坐標(biāo)可代表由沿著“E”徑向網(wǎng)格 線、外緣26到缺陷8的位置之間的間隔標(biāo)記28的數(shù)量所表示的距離d2。因此，圖2示出的例子可具有坐標(biāo)集2-60-2. 5。圖3A和3B更詳細(xì)示出了坐標(biāo)映射系統(tǒng)10的定位儀器100。如圖3B所示，定位儀器100還可包括支架組件120。支架組件120可包括鉸接到支架126上的軸122。支架126可相對于軸122樞轉(zhuǎn)，軸122相對于主體也是可調(diào)整的，這樣支架可被調(diào)整以適應(yīng)和承受病人的腿。也如圖所示，軌道140可以是圓形的。但是，將理解，軌道140可被配置為任何其他形狀。軌道140的高度可以是相對于主體102可調(diào)整的。在一個實(shí)施例中，可提供從主體102的垂直可調(diào)部分指向關(guān)節(jié)的指針或指示器(未示出)，該關(guān)節(jié)可在手術(shù)中利用C臂而可見。外科醫(yī)生將通過調(diào)整儀器100的上部的垂直位置將指針與諸如關(guān)節(jié)線(joint line)的C臂可見界標(biāo)對準(zhǔn)。軌道140可包括開口槽146，用于接收對準(zhǔn)導(dǎo)子(guide)150。盡管未示出，對準(zhǔn)導(dǎo)子150可具有突出或小突出部(tab)，允許其容納在開口槽146中并在開口槽146中滑動。對準(zhǔn)導(dǎo)子150也可包括用于接收裝置的裝置入口 152，以及用于接收諸如銷50等工具的工具接收孔154。裝置入口 152可被布置為彼此平行。將理解這些入口 152可在諸如弧形圖案的其他的布置中被提供，或者這些入口 152可被轉(zhuǎn)變角度以聚合。在一個實(shí)施例中，軌道140可成角度地延伸到脛骨2的橫平面。該角度可以位于大約I到15度的范圍，優(yōu)選的是大約2-10度的范圍，更優(yōu)選的是大約3-7度的范圍。在一個例子中，軌道140可被配置為成大約7度的角度延伸到脛骨平臺的橫平面。這種微角度使得軌道140的方向與脛骨平臺(其典型地具有自然的、固有的斜度)平行，由此允許用戶具有更好地與將被治療的骨的自然輪廓匹配、且允許對目標(biāo)部位進(jìn)行正確角度進(jìn)入的儀器。因此，軌道140的角度方向允許用戶具有更大的角開口來進(jìn)入骨，而不受韌帶和其他周圍軟組織的束縛，并阻止任何儀器或裝置穿過軟骨或其他非預(yù)期的骨或軟組織的非故意角度插入，而給關(guān)節(jié)帶來損傷。圖4A和4B示出了定位儀器100的另一個示例性實(shí)施例，其中在軌道140的兩端上有兩個主體102，每個主體102具有臂104，該臂帶有用于靠著脛骨2放置的接觸板106。如進(jìn)一步示出的，臂104可被配置為延伸通過接觸板106并進(jìn)入脛骨2，以將定位儀器100固定在骨上。圖5A和5B示出了定位儀器100的另一個示例性實(shí)施例，其中臂104沿著主體102的長度在高度上是可調(diào)節(jié)的?？稍谥黧w102上提供可選的指向關(guān)節(jié)的指針或指示器(未示出)，從而可在手術(shù)中使用C臂成像以用于儀器100的垂直定位。指針將與在C臂下看到的解剖結(jié)構(gòu)例如關(guān)節(jié)線對準(zhǔn)。在該例子中，軌道140可被提供有一系列的入口 148，其可被用作對準(zhǔn)導(dǎo)子150的裝置入口 152的替代。因此，在該實(shí)施例中，對準(zhǔn)導(dǎo)子150不是必要的，且外科醫(yī)生可直接穿過軌道140通過這些入口 148插入裝置或工具。在一個實(shí)施例中，軌道140可被配置為針對主體102在內(nèi)側(cè)橫向方向可滑動地調(diào)整，以允許系統(tǒng)100的微整。調(diào)整將對應(yīng)于模板20自G-A垂直線的內(nèi)側(cè)或橫向移動。此外， 軌道140可以是筆直的而不是彎曲的，且有角度的(S卩，有角度的直線(linear)軌道)，這樣這些入口 148在布置上是平行的。這將允許在模板20上使用旋轉(zhuǎn)的X-Y坐標(biāo)網(wǎng)格，而不是徑向網(wǎng)格。直線軌道140可被配置為相對于主體102角度地調(diào)節(jié)。主體102可用到骨的多個固定銷來固定，或者根據(jù)需要可在定位儀器100上提供額外的臂104以用于更好的穩(wěn)定性。圖6示出了被配置為與股骨4使用的模板20’的示例性實(shí)施例。如圖所示，該模板20’疊加在具有缺陷8的股骨4的側(cè)視圖的圖像上。與模板20類似，股骨模板20’也包括一系列跨過180度的徑向網(wǎng)格線22。當(dāng)然，將理解，模板20被配置有這樣的徑向網(wǎng)格線22，其跨過任何希望的角度，例如90度、270度、360度等。徑向網(wǎng)格線22從頂點(diǎn)24處的公共起點(diǎn)開始延伸，并在外緣26處終止。在該實(shí)施例中，徑向網(wǎng)格線22可分布在由A到F標(biāo)記的標(biāo)記30所代表的18度間隔中。在使用中，股骨模板20’的軸F-A與股骨4的軸12對準(zhǔn)。軸F-A位于股骨4的骨干的末梢部分的中央。與模板20類似，股骨模板20’提供了一組三個坐標(biāo)，用于使用病人自己的解剖界標(biāo)(即，股骨干的軸)定位股骨4中的缺陷8。例如，如圖6所示，模板20’指示了第一坐標(biāo)，即距離屯，其由頂點(diǎn)24到關(guān)節(jié)線14之間的間隔標(biāo)記28的數(shù)量表示。第二坐標(biāo)可表示對應(yīng)于徑向網(wǎng)格線22的角分量，該徑向網(wǎng)格線在該例子中由標(biāo)記為“C”的標(biāo)記指示。第三坐標(biāo)可表示由頂點(diǎn)24到沿著“C”徑向網(wǎng)格線22的缺陷8的位置之間的間隔標(biāo)記28的數(shù)量表示的距離d4。因此，圖6示出的例子可具有坐標(biāo)集8-36-7. 25，其代表徑向網(wǎng)格分量和角分量。圖7A-7D示出了本公開的另一個定位儀器200在股骨4上的示例性使用。如圖所示，該定位儀器200可包括細(xì)長體202，其在輪軸(hub) 208處終止。細(xì)長體202可沿著其長度的一部分被附加到支架204，如圖7A-7D所示。支架204被配置為與下肢例如腿的下部分一起使用。但是將理解，可使用其他的機(jī)構(gòu)而不是支架204，所述其他的機(jī)構(gòu)例如為用于將定位儀器200固定到腿的下部分的帶子。工具嚙合孔206也可被提供在細(xì)長體202上，用于接收工具，例如銷50。在使用中，輪軸208的中心C1被放置在離股骨4的關(guān)節(jié)線14的距離d3處，如模板20’所指示的(見圖7A和7B)。在一個例子中，具有開口槽212以易于拆卸的可滑動臂210可被用來定位細(xì)長體202，以便輪軸208的中心C1是從關(guān)節(jié)線14的距離d3，其可在手術(shù)中從C臂圖像的前后視圖(anterior-posterior view)確定。細(xì)長體202與股骨干的軸12對準(zhǔn)。如圖所示，可放置銷50以將細(xì)長體102沿著股骨4的軸12固定在股骨4。如圖7C和7D所示，在固定細(xì)長體102后，可將滑動臂210移除。從輪軸208延伸的是位于模板20’指定的角度的直線軌道220。直線軌道220包括沿著圓形部分222的標(biāo)記224，該圓形部分具有與輪軸208的中心C1對準(zhǔn)的中心C2。直線軌道220被配置為與對準(zhǔn)導(dǎo)子250協(xié)作。如圖所示，對準(zhǔn)導(dǎo)子250可被配置為具有槽以可滑動地接收直線軌道220。對準(zhǔn)導(dǎo)子250可被放置在離輪軸208的中心C1的距離d4處。如圖所示，對準(zhǔn)導(dǎo)子250可包括裝置入口 152，這些裝置入口被安排為彼此平行。將理解這些入口 252可在其他布置例如弧形圖案中被提供。對準(zhǔn)導(dǎo)子250用作用于引導(dǎo)裝置到缺陷的夾具或者盒子/框。每個入口 252相對于其他入口 252具有預(yù)定距離和空間關(guān)系。入口 252對臨床醫(yī)生來說用作空間參考或方向或位置標(biāo)記，且被配置為提供裝置到缺陷的準(zhǔn)確和受控傳遞。入口 64可被配置為與對準(zhǔn)導(dǎo) 子250成任何希望的角度。在一個實(shí)施例中，例如，入口 252可被成角度地配置以引導(dǎo)或指導(dǎo)裝置相對于正被治療的骨成平行方向。此外，裝置入口 252可包括防旋轉(zhuǎn)特征(未示出)。例如，裝置入口 252可被調(diào)節(jié)(keyed)或被成形為與將被插入的裝置的形狀配置匹配的特定配置。被調(diào)節(jié)的裝置入口 252允許裝置進(jìn)入并以直線方向自由地進(jìn)出入口 252，而始終阻止相對于其的自由旋轉(zhuǎn)。因此，防旋轉(zhuǎn)特征為臨床醫(yī)生提供了進(jìn)一步控制。圖8A-8C示出了股骨4上的本公開的另一種定位儀器200’。定位儀器200’在結(jié)構(gòu)上與上述定位儀器200’類似，類似的元件具有相同的參考標(biāo)號后面加上標(biāo)點(diǎn)“’”。但是，與定位儀器200不同，定位儀器200’可具有相對較短的主體202’，以支架地使用。作為替代，主體202’可包括一個或多個工具嚙合孔202’，用于接收工具，例如銷50。這些銷50可延伸穿過主體202’的工具接收孔206’，并進(jìn)入到股骨4以將儀器定位在骨上。此外，如圖8A-8C所示，輪軸208’的中心C1與直線軌道220’的圓形部分222’的中心C2—起可包括工具嚙合孔206，用于接收工具，例如銷50。在使用中，定位儀器200’可類似于定位儀器200，與解剖界標(biāo)對準(zhǔn)。如圖所示，在該股骨4的情況下，定位儀器200’可與末端股骨的內(nèi)收肌結(jié)節(jié)對準(zhǔn)。銷50可分別通過輪軸208’以及主體202’和直線軌道220’的圓形部分222’的中心C1X2的工具嚙合孔206’被放置。這些銷50可延伸通過可滑動臂210’的開口槽212’，并進(jìn)入到骨中，以用于將儀器200’固定就位(見圖8)。與圖7A-7D類似，儀器200’的可滑動臂210’可與例如通過手術(shù)中的C臂成像確定的股骨4的關(guān)節(jié)線14對準(zhǔn)。定位儀器200’應(yīng)被放置以對應(yīng)于用于股骨4的模板20’，如同先前的例子中那樣。盡管未示出，如果希望，可滑動臂210’可在此時(shí)被移除。在定位儀器200’被恰當(dāng)?shù)貙?zhǔn)并固定到股骨4后，直線軌道220’可被放置為對應(yīng)于由股骨模板20’確定的三坐標(biāo)集的角分量的角度，以映射股骨4上的缺陷8的位置。接下來，如圖SC所示，對準(zhǔn)導(dǎo)子250’可被滑動到直線軌道220’上。對準(zhǔn)導(dǎo)子250’可被放置，以便根據(jù)三坐標(biāo)集的徑向網(wǎng)格分量，裝置入口 252’與目標(biāo)部位或者缺陷8對準(zhǔn)。然后，一個或多個裝置可通過導(dǎo)子250’的裝置入口 252’被插入到缺陷以實(shí)施所希望的治療。定位儀器220’可被經(jīng)皮使用，且可用作熒光鏡經(jīng)皮裝置定位儀器。
在示出的例子中，裝置可以是銷50。但是，在此使用的術(shù)語“裝置”一般地指適于骨治療和/或修復(fù)的任何數(shù)量的可植入裝置、材料和儀器。例如，裝置可以是可植入裝置、插入工具、鉆頭、注射針、導(dǎo)管或任何其他手術(shù)儀器。裝置可以被代表深度的標(biāo)記或色帶所標(biāo)記，這樣臨床醫(yī)生能更好地控制進(jìn)入到骨中的深度。本公開的坐標(biāo)映射系統(tǒng)10提供了從多個角度或軌跡精確和重復(fù)進(jìn)入目標(biāo)部位的優(yōu)勢。將考慮，系統(tǒng)10可被用來從多種進(jìn)路或角度壓實(shí)目標(biāo)部位處的骨組織。例如，有可能使用系統(tǒng)10從不同的角度來瞄準(zhǔn)缺陷周圍的同一區(qū)域，以清除目標(biāo)部位處壓縮的骨組織。通過使用不同的軌跡接近同一缺陷，有可能創(chuàng)建目標(biāo)部位處或周圍的壓實(shí)骨組織的任何數(shù)量的幾何圖案，例如類似星爆的圖案。
考慮到在此提供的本公開的說明書和實(shí)踐，本發(fā)明的其他實(shí)施例對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是明顯的。說明書和例子旨在被認(rèn)為僅是示例性的，本公開的真實(shí)范圍和精神由所附權(quán)利要求書所指示。
權(quán)利要求
1.一種坐標(biāo)映射系統(tǒng)，包括 用于裝置到目標(biāo)部位的受控傳遞的定位儀器，包括主體和從主體延伸的軌道，軌道包括對應(yīng)于預(yù)定網(wǎng)格線的一系列標(biāo)記；以及 模板，被配置為覆蓋在目標(biāo)部位具有缺陷的骨的圖像，模板包括預(yù)定網(wǎng)格，用于確定一組坐標(biāo)以使用定位儀器定位目標(biāo)部位。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中預(yù)定網(wǎng)格是徑向網(wǎng)格，且網(wǎng)格線是徑向網(wǎng)格線。
3.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，還包括可拆除支架組件。
4.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中軌道是圓形的。
5.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中目標(biāo)部位是脛骨上的缺陷。
6.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中軌道是直線的。
7.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中目標(biāo)部位是股骨上的缺陷。
8.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，還包括可附加到軌道的對準(zhǔn)導(dǎo)子，對準(zhǔn)導(dǎo)子具有一個或多個用于進(jìn)入目標(biāo)部位的裝置入口，對準(zhǔn)導(dǎo)子是可拆除的且沿著軌道的長度是可移動的。
9.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中軌道包括一個或多個用于進(jìn)入到目標(biāo)部位的裝置入□。
10.一種進(jìn)入骨中缺陷附近的目標(biāo)部位的方法 提供模板，該模板具有預(yù)定網(wǎng)格，用于確定一組坐標(biāo)來定位具有缺陷的骨上的目標(biāo)部位； 將模板覆蓋在骨的圖像上，模板與骨上的解剖界標(biāo)對準(zhǔn)； 從網(wǎng)格確定缺陷的位置的一組坐標(biāo)； 提供定位儀器，用于裝置到目標(biāo)部位的受控傳遞，該定位儀器包括主體和從主體延伸的軌道，軌道包括一系列對應(yīng)于模板上的預(yù)定網(wǎng)格線的標(biāo)記； 將定位儀器與骨上的解剖界標(biāo)對準(zhǔn)，這樣定位儀器上的標(biāo)記與模板的網(wǎng)格線一致；以及 使用所述一組坐標(biāo)進(jìn)入目標(biāo)部位。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中骨是脛骨。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中解剖界標(biāo)是結(jié)節(jié)。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中骨是股骨。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中解剖界標(biāo)是股骨干軸。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其中網(wǎng)格是徑向網(wǎng)格，且網(wǎng)格線是徑向網(wǎng)格線。
全文摘要
提供了一種用于定位骨中的缺陷的坐標(biāo)映射系統(tǒng)。系統(tǒng)包括定位儀器，用于裝置到目標(biāo)部位的受控傳遞，該儀器包括主體和從主體延伸的軌道，軌道包括一系列對應(yīng)于預(yù)定網(wǎng)格線的標(biāo)記，以及模板，被配置為覆蓋在目標(biāo)部位處具有缺陷的骨的圖像，模板包括預(yù)定網(wǎng)格，用于確定一組坐標(biāo)以使用定位儀器定位目標(biāo)部位。也提供了一種使用極坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)入骨中的缺陷附近的目標(biāo)部位的方法。
文檔編號A61B5/05GK102770067SQ201080052583
公開日2012年11月7日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者C·D·曼迪恩, S·B·漢森, T·A·拉塞爾 申請人:膝部創(chuàng)造物有限責(zé)任公司