用于进行前髋手术的方法和装置的制造方法
【专利说明】用于进行前髋手术的方法和装置
[0001]相关申请的交叉引用
本申请要求Stephen B.Murphy和WiIIiam S.Murphy在2013年11月8日提出的标题为“Method and Apparatus for Performing Anter1r Hip Surgery” 的美国临时专利申请第61/901,580号、Stephen B.Murphy和WiIIiam S.Murphy在2013年 11 月7 日提出的标题为“Method and Apparatus for Performing Anter1r Hip Surgery” 的美国临时专利申请第61/901，341 号、以及 Stephen B.Murphy和WiIIiam S.Murphy在2013年6月3 日提出的标题为 “Method and Apparatus for Performing Anter1r Hip Surgery” 的美国临时专利申请第61 /830，263号的权益，这些申请以引用的方式全部并入本文。
【背景技术】
[0002]外科医生在进行髋手术(诸如，髋关节置换术(关节成形术)和表面置换术)时使用多种不同的方式来触及髋关节。在称为后路(背面)方式的第一种方式中，患者通常侧躺，并且将臀大肌及其下面若干小的肌肉进行展开或者切开以触及髋关节。在称为前外侧和直接侧向(侧面)的第二种方式和第三种方式中，患者通常侧躺或者平躺，并且将两个大肌肉(臀中肌和臀小肌)牵开或者部分地切开以触及髋关节。在称为前路(正面)方式的第四种方式中，患者平躺，但不将任何大肌肉切开，而是使肌肉之间的间隔变大，从而将这些肌肉隔开以触及髋关节。
[0003]Stephen B.Murphy在2012年9月18日公开的美国专利第8,267,938号(’938专利)“Method and Apparatus for Determining Acetabular Component Posit1ning”描述了一种尤其是结合髋关节置换术和髋关节表面置换术使用的用于确定髋白杯组件定位的方法和装置。该方法为同侧髋建立了坐标参考框架，并且公开了一种快速并且可靠地建立期望坐标参考框架的装置。’938专利所公开的装置的优选形式在该专利的图4中进行了示出，并且包括机械的、人工操作的立体器械，该是三脚架的形式，该三脚架具有从公共轮毂延伸的一对可延伸臂，该对可延伸臂可以绕该公共轮毂旋转。第一支腿或者套管和第二支腿或者套管从相应臂的远离轮毂的一端延伸，并且，按照大体上垂直于臂所形成的平面的方式延伸。第三支腿或者套管从轮毂延伸，也大体上通常垂直于该平面。支腿远离该平面的尖端然后由外科医生或者器械本身定位。
[0004]其中一个尖端放置在坐骨的根部处，在髋白下切迹上方很短的距离处(例如，20毫米左右)。这建立了“基点”或者锚点，以将器械适当地对接至髋。第二尖端可以由外科医生放置在髂骨翼的侧面，与髂前上棘相邻。第三尖端然后落在侧髂骨的表面上，在坐骨切迹前面。第三尖端落在髋骨上的精确位置由器械的设置来确定。具体地，落点由在臂的延伸部分上的设置和/或者其间的角度来确定。三个支腿的尖端，在如此定位时，建立起平面和坐标系，并且提供了参考框架，相对于该参考框架，可以参考髋的定向。
[0005]如在’938专利中所描述的，可以将杆形式的对准导向器粘贴至器械，并且其可以处于相对于器械的限定定向。该限定定向可以用于限定外科医生将髋白杯插入髋白中的定向。该插入可以在白杯插入器的帮助下完成。白杯插入器具有第一端，髋白杯可移除地适配到该第一端上。白杯插入器还包括在另一端处的手柄，该手柄可以被外科医生用于对臼杯进行定位，并且，在以期望的定向将白杯放置在髋白中时，施加一个力以使该白杯就位。臼杯插入器的至少一部分，通常是手柄，具有直段，可以通过目测使该直段与对准导向器对准。
[0006]’938专利所公开的装置成功用在使用后路、侧面和前外侧方式触及髋关节时的髋关节手术期间。
【发明内容】
[0007]简言之，本发明涉及一种使用前路方式进行髋关节手术(诸如，全髋关节置换术(THR)和髋关节表面置换术)的方法和装置。该装置配置为通过建立患者特定的仰卧骨盆参考平面和坐标系来在手术期间记录患者的骨盆。该装置包括细长支撑臂，该细长支撑臂的大小设计为在患者的左髂前上棘(ASIS)与右ASIS之间的骨盆之上延伸。第一支腿可以附接至细长支撑臂。第一支腿可以具有配置为接触右ASIS的尖端。第二支腿和第三支腿可以相对于第一支腿可滑动地附接至细长支撑臂。第一支腿与第二和第三支腿之间的距离可以在术前确定，以便在将第二支腿和第三支腿设置到沿细长支撑臂的这些预定距离时，第二支腿的尖端接触左ASIS，并且第三支腿的尖端接触患者的在正在接受手术的髋的髋臼下面的骨盆的坐骨的前面观(anter1r aspect)。该装置可以进一步包括可绕两个平面枢转调整的方向指示器。第一平面可以对应于细长支撑臂的上表面所限定的公称平面(nominalplane)，并且第二平面可以垂直于第一平面。
[0008]可以获知患者特定的仰卧骨盆参考平面和/或坐标系与第二平面和/或坐标系(诸如，前骨盆平面(“AP平面”)和/或坐标系)之间的关系。可以确定针对髋臼杯(acetabularcup )的优选或者期望的定向，例如，就AP平面和/或坐标系而言。该优选或者期望杯定向可以平移到患者特定的仰卧骨盆参考平面和/或坐标系中。在实施例中，将方向指示器调整为指向该优选或者期望的定向，以将髋白杯插入患者的髋白中。进行手术的外科医生可以使用前路方式或者前外侧方式(例如，使患者处于仰卧位)接近患者的髋关节，并且可以将装置对接至患者，从而记录患者的骨盆并且建立患者特定的仰卧骨盆参考平面和/或坐标系。在该过程期间，外科医生可以将方向指示器用作导向器，来将髋白杯组件插入优选或者期望的定向中。
[0009]该装置可以用于记录手术过程期间患者在三维(3D)空间中的骨盆。例如，利用对接至患者的器械，可以将设计用于追踪位置的物体粘贴到骨头上，并且可以将装置上的三个或者多个离散点输入追踪系统，这些离散点用于确定装置坐标系、追踪器坐标系、以及任何其它坐标系(诸如，前骨盆平面坐标系)的相对位置。追踪系统可以是任何追踪方法，包括:光学的、电磁的、惯性的、或者超声的，例如。然后可以从患者移除该装置，并且可以使用追踪系统来执行任何相关的导航功能，包括:在移植期间追踪髋白杯组件的位置和定向。追踪系统还可以用于追踪其它器械(诸如，骨制备器械)或者追踪支腿长度、偏置或者前-后位置的变化。
【附图说明】
[0010]下面的本发明参照了附图，其中: 图1是根据本公开实施例的手术器械的分解图；
图2是如从顶部看到的图1的手术器械的透视图；
图3是如从底部看到的图1的手术器械的部分透视图；
图4是图1的手术器械的正视图；
图5A-C是根据本公开实施例的方法的流程图的部分视图；
图6是根据本公开实施例的第一用户界面窗口的示意图；
图7是根据本公开实施例的第二用户界面窗口的示意图；
图8是根据本公开实施例的第三用户界面窗口的示意图；
图9是根据本公开实施例的第四用户界面窗口的示意图；
图10是根据本公开实施例的钻孔导向器的示意透视图；
图11是根据本公开实施例的在手术过程的执行期间患者的一部分的示意俯视图；
图12是根据本公开实施例的图11的患者的一部分的示意侧视图；
图13是根据本公开实施例的计划系统的功能框图；
图14是根据本公开实施例的手术器械的其中一个支腿的另一实施例的示意正视图；
图15是患者的示意侧视图；
图16是图15的患者的示意侧视图；以及图17是在患者骨盆上的图10的钻孔导向器的示意图。
【具体实施方式】
[0011]器械
图1是根据本发明实施例的用于进行前髋手术的手术器械100的分解图。图2是如从顶部看到的手术器械100的透视组装视图。图3是如从底部看到的手术器械100的部分透视图。图4是手术器械100的正视图。
[0012]手术器械100可以在对患者进行手术(诸如，全髋关节置换(THR)手术或者髋关节表面置换术)期间记录患者的至少一部分(诸如，患者的骨盆)的位置和定向，并且手术器械100可以称为髋记录器械。由于在手术室中记录了在空间中的患者的骨盆，所以，进行手术的外科医生可以将一个或者多个假体组件安装在相对于患者骨盆的期望位置和定向。
[0013]在实施例中，髋记录器械100是由多个组件形成的机械器械。具体地，器械100可以包括细长支撑臂102、第一、第二和第三支腿104、106和108、导向器支撑框架110、可调整导向器112、方向指示器160、第一可动支腿支架114、以及第二可动支腿支架116。在实施例中，器械100还可以包括与第三支腿108—起使用的偏置连接器118。
[0014]细长支撑臂102可以包括第一端120。设置在第一端120处的可以是配置为容纳第一支腿104的一部分的开口 122。第一端120可以形成为具有固定螺丝124的夹具，一旦将第一支腿104插入开口 122中，便可以拧紧该固定螺丝124以将第一支腿104固定至细长支撑臂102。
[0015]在实施例中，细长支撑臂102可以具有大体上呈矩形的横截面，并且可以包括顶表面126、底表面128、正面130和背面132。第一迹线134可以沿正面130的至少一部分形成，并且第二迹线136可以沿背面132的至少一部分形成。第一迹线134和第二迹线136可以是嵌入式迹线，诸如，狭槽或者凹槽。
[0016]导向器支撑框架110可以包括配置为将导向器支撑框架100滑动安装至细长支撑臂102的正面130的第一边缘138。例如，T形凸起140可以固定至第一边缘138，并且凸起140可以配置为适配在也可以是T形的第一迹线134内，从而将导向器支撑框架110固定至细长支撑臂102，同时允许导向器支撑框架110沿细长支撑臂102的正面130滑动。
[0017]第一可动支腿支架114(以及由此，第二支腿106)可以配置为可滑动地附接至细长支撑臂102的背面132。例如，第一可动支腿支架114可以包括T形凸起142，该T形凸起142配置为适配在细长支撑臂102的背面132上的第二迹线136内。第一可动支腿支架114还可以包括配置为容纳第二支腿106的一部分的开口 144。第一可动支腿支架114或者其至少一部分可以形成为具有固定螺丝146的夹具，一旦将第二支腿106插入开口 144中，便可以拧紧该固定螺丝146以将第二支腿106固定至第一可动支腿支架114。
[0018]导向器支撑框架110可以包括第二边缘148，第二可动支腿支架116可以可滑动地附接至该第二边缘148。例如，可以是狭槽或者凹槽的嵌入式迹线150可以沿第二边缘148的至少一部分形成。第二可动支腿支架116可以包