[发明专利]用于关节成形术的驱动定位装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种具有传感器和驱动机构的关节平衡插入件。所述关节平衡插入件用于在关节成形手术期间平衡关节，所述传感器提供与所述关节的运动有关的力、位置和角数据，而所述驱动机构允许基于来自所述传感器的数据高度精确地和动态地调整所述关节。可以在所述插入件中实施驱动机构和传感器的各种配置，以用于手动或实时控制所述插入件，并且提供了定制界面用于提供可视化的调节反馈。传感器数据也可以被收集并与预期的或优选的数据集作比较，以基于历史数据提供调整建议和实现更好的结果。

发明领域

本文描述的各个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手术期间定位假体组件和平衡关节的驱动定位和传感装置。

发明背景

关节成形术涉及通过替换关节的一个或多个部分来修复关节以消除疼痛和改善运动。例如，软骨的损失或骨表面间的摩擦可以通过插入人工关节来治疗，人工关节包括被设计来代替骨表面和软骨，同时还允许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)的下端、胫骨(小腿骨)的上端以及髌骨(膝盖)的关节面的患病和破损表面。然后用人造材料替换这些表面。股骨组件或假体通常由钴铬合金制成，并用固定装置例如销钉附接至股骨，其中经常使用骨水泥使股骨假体与下层骨粘结。胫骨组件通常由两个部分组成-金属托架(钛或钴铬合金)和聚乙烯插入件，它们在手术期间被组装在一起。金属托架用螺钉、销钉或销杆固定在骨上；而插入件被锁定在金属托架内并与股骨组件铰接。

膝关节成形术的技术挑战在于：恢复膝关节相对于髋关节和踝关节的自然对齐；恢复膝关节的运动范围；以及诱导人工植入的膝关节以类似于正常膝关节的方式移动。这些目标是通过以下方式来实现：在精确的位置并以相对于骨其余部分的精确定向进行骨切割；选择适当大小和形状的假体组件；将假体相对于彼此放置在骨上的适当位置；以及选择适当厚度的插入件以使得膝关节既不太松也不太紧。

尽管在人工关节的设计和制造以及手术器械方面不断改进，但实际的关节成形术主要依赖于执行该手术的外科医生的技能和专长。关节成形术要求外科医生不仅插入人工关节，而且要使关节“平衡”，以确保人工关节的移动尽可能类似于正常的运动范围。平衡关节通常需要仔细测量和切割骨、韧带和其它组织，以及进行负载平衡以确保由骨施加到关节上的力均匀地分布，并进行运动范围测试以确定人工关节是否能够在正常运动所需的方向和距离上移动。平衡过程往往需要外科医生简单地物理握持关节并“感觉”关节的运动和施加到关节上力是否是正确的。其结果是，平衡关节的过程在很大程度上是主观的，因为其依赖于外科医生的经验和知识来了解人工关节的运动是否是“大致正确的”。任何这些参数的偏差都可能导致关节的有限运动范围、关节的持续疼痛和由过度的负载分布或摩擦所引起的人工关节的过早失效。

为了在关节成形术期间辅助平衡人工关节，已经开发了帮助外科医生在关节平衡期间测量一些参数的测量装置。最常见的平衡装置是机械性质的：外科医生手动施力于该装置以使关节的骨分开，并目视测量骨之间的距离。一些测量装置并入了可以插入人工关节中的传感器，以提供关于负载分布的测量值，这些测量值在试图平衡关节时是有用的。即使有了这些测量装置，外科医生仍需要对关节手动施加未知的或不准确的力来确定关节是否是平衡的。如果力的施加量与在实际使用期间施加到关节上的实际力不一致，那么关节可能不恰当地移动并且可能过早地磨损，从而导致有限的运动、疼痛和最终的置换或进一步的手术修复。

发明概要