股骨远端及胫骨平台个性化截骨定位导向装置及使用方法

摘要

本发明涉及一种股骨远端及胫骨平台个性化截骨定位导向装置及使用方法。所述装置包含股骨前皮质定位导向器和截骨厚度测量器；所述股骨前皮质定位导向器包含第一定位板和L型杆，第一定位板上设有固定槽，L型杆包含定位杆及固定杆，固定杆穿过固定槽；所述截骨厚度测量器包含第二定位板、圆柱刻度尺和指示杆，第二定位板具有定位卡口，所述圆柱刻度尺可拆卸的安装在第二定位板上，所述圆柱刻度尺设有开孔，指示杆穿过开孔。本发明通过调节股骨侧和胫骨侧的内外侧髁截骨最大厚度，从而直接确定股骨远端和胫骨平台的截骨方向。本发明结构简单、制备方便、容易使用，具备较高的个性化精确度和临床适用性，适用于基层医疗卫生机构，性价比高。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种人工膝关节置换术用股骨远端及 胫骨平台个性化截骨定位导向装置及使用方法。

背景技术

人工膝关节置换手术的首要目标之一是恢复下肢机械力线，使髋关节旋转 中心、膝关节中点和踝关节中点在冠状面上位于一条假想下肢力线上。正确的 截骨是术后获得良好下肢对线的基础。

目前临床上人工膝关节置换术中最为常用的截骨定位方法是股骨髓内定位 技术及胫骨髓外定位技术。确保术中股骨髓内杆准确指示股骨远端解剖轴线的 方向是股骨髓内定位技术的操作关键点之一。术中操作时，扩髓的入口位置、 方向、深度以及直径等多种因素都会影响并引起髓内杆位置偏差，致使髓内杆 不能够准确指示股骨远端解剖轴的方向。因此，股骨髓内定位技术潜在误差风 险较高，临床研究也证实了这一观点。胫骨髓外定位技术中，通常将抱踝器固 定在小腿外部，通过目测将髓外杆远端指示踝关节中点的体表对应位置，近端 指示胫骨平台关节面上髁间嵴中心位置来确定胫骨力线。由于通过目测踝关节 体表外形，定位踝关节中点的精准度不高，定位偏差可导致产生明显的胫骨平 台截骨偏差。因此，利用常规的股骨髓内定位截骨装置和胫骨髓外定位截骨装 置出现截骨偏差的潜在风险较高，容易导致术后下肢机械力线偏差，影响手术 疗效。

计算机辅助导航定位技术和3D打印个性化截骨导板定位技术是确定股骨 远端和胫骨近端截骨方向的两种新兴技术。计算机辅助导航定位技术是通过个 体化的手术设计和实时导航，对截骨和下肢机械力线对线角度等数据进行量化， 并根据术中具体情况确定是否存在信息误差，并进行及时修正的一种定位技术。 计算机辅助导航定位技术能够显著提高膝关节置换手术的截骨精确度，但该技 术因对设备要求高而不能广泛应用。3D打印个性化截骨导板定位技术是根据术 前下肢CT或MRI影像重建，借助计算机辅助设计，确定截骨角度与厚度，采 用3D打印技术构建患者个性化截骨导向模块，术中通过将3d打印的个性化截 骨导向模块与关节面特定区域贴合匹配从而确定术中截骨方向。根据目前大部 分临床研究报道，3D打印个体化截骨导板定位技术在截骨精确度上与传统截骨 定位技术相比，并无显著优势，但大大增加了医疗成本。

故研发一套高性价比的个性化截骨定位导线装置，使之具备较高的个性化 精确度和临床适用性，提高股骨远端及胫骨平台截骨手术精确度，改善术后效 果，是目前人工膝关节置换手术的重要难点之一。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种股骨远端及胫骨平台个性化截 骨定位导向装置及使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

股骨远端及胫骨平台个性化截骨定位导向装置，包含股骨前皮质定位导向 器和截骨厚度测量器；所述股骨前皮质定位导向器包含第一定位板和L型杆， 第一定位板上设有固定槽，L型杆包含定位杆及位于其一端部的固定杆，固定杆 穿过固定槽；所述截骨厚度测量器包含第二定位板、圆柱刻度尺和指示杆，第 二定位板具有定位卡口，所述圆柱刻度尺可拆卸的安装在第二定位板上，所述 圆柱刻度尺设有开孔，指示杆一端部设有指示柱，指示杆穿过开孔，指示柱位 于第二定位板的定位卡口的开口侧。

优选的，所述第一定位板包含两个固定槽板及连接二者的贴合板，每个定 位槽板上设有一个固定槽。

优选的，所述第一定位板包含一个固定槽板及与其相接的贴合板，定位槽 板上设有一个固定槽。

优选的，固定槽板的边缘开口或不开口，所述贴合板为多边形板、圆形板 或椭圆形板。

优选的，所述L型杆的固定杆与定位杆之间的角度为90°、91°、92°或 93°。

优选的，所述定位杆中部设有划线槽。

优选的，所述第二定位板为C形板、多边形板、圆形板或椭圆形板。

优选的，所述定位卡口为C形、半圆形、半椭圆形或抛物线形。

优选的，所述第二定位板中部设有两块相对设置的固定围板，固定围板内 侧为圆弧面，圆柱刻度尺可滑动的安装在所述两块固定围板之间，固定围板的 高度与圆柱刻度尺的高度相同。

使用所述股骨远端及胫骨平台个性化截骨定位导向装置确定截骨方向和厚 度的方法，包括以下步骤：

S1、确定内侧髁和外侧髁截骨的最大厚度：根据下肢CT或MRI扫描数据， 结合三维建模图像分析软件，按照截骨要求模拟膝关节截骨操作，通过测量截 骨块的三维解剖形态，获得股骨侧及胫骨侧内外侧髁截骨的最大厚度；

S2、确定股骨远端在矢状面上的截骨方向：将第一定位板贴合股骨远端的 前皮质表面，根据选用假体类型，选择相应角度的L形杆，将其固定杆插入固 定槽内，按照定位杆的指示划方向线，股骨内外侧髁侧面的方向线均确定后， 两条方向线即为股骨远端在矢状面上的截骨方向；

S3、确定股骨远端在冠状面上的截骨方向及截骨厚度：将第二定位板的定 位开口临时固定在股骨髁远端的两侧，第二定位板与步骤S2中的两条方向线平 行，通过调节指示杆的位置，使其指示柱端点指示内外侧髁端点位置，调节第 二定位板的位置，使内外侧髁的截骨厚度均与步骤S1中测量的相应的截骨块厚 度相同；

S4、确定胫骨平台的截骨方向及截骨厚度：将第二定位板的定位开口临时 固定在胫骨平台内外侧，通过调节指示杆的位置，使其指示柱端点指示内外侧 髁中点位置，调节第二定位板的位置，使内外侧髁的截骨厚度均与步骤S1中测 量的相应的截骨块厚度相同。

本发明股骨远端及胫骨平台个性化截骨定位导向装置及使用方法，术前利 用下肢全长CT或MRI扫描数据，结合三维建模图像分析软件，根据下肢对线 要求，模拟人工膝关节置换术中截骨，测量获得股骨侧及胫骨侧内外侧髁截骨 块的厚度；术中充分显露膝关节面，股骨侧以股骨内外侧髁关节面最远端作为 定位基准点，胫骨侧以胫骨内外侧髁关节面中心点作为基准点，利用本发明股 骨远端及胫骨平台个性化截骨定位导向装置，在术中调节定位板的方向，使内 外侧髁截骨厚度均与预定厚度一致。本发明是针对膝关节置换手术向着个性 化、精确化发展趋势而研发的高性价比、个性化、高精确度的截骨定位导向装 置。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明结构简单、制备方便、容易使用，具备较高的个性化精确度和临 床适用性，适用于基层医疗卫生机构，性价比高；

2、本发明在实现个性化精确截骨的基础上，不依赖与计算机导航和3D打 印设备，可有效解决全膝关节置换个性化截骨的技术门槛和成本过高、临床应 用少的问题；

3、本发明在实现个性化精确截骨的基础上，不依赖于传统的股骨髓内定位 方法和胫骨髓外定位方法，开创性应用髓外个性化定位截骨技术，避免扩髓引 起的出血增多、脂肪肺栓塞等并发症。

附图说明

图1为本发明中股骨前皮质定位导向器结构示意图。

图2为本发明中截骨厚度测量器结构示意图。

图3为本发明中第一定位板结构示意图。

图4为本发明中L型杆结构示意图。

图5为本发明中截骨厚度测量器具体结构示意图。

图6为本发明中股骨前皮质定位导向器确定股骨远端在矢状面上的截骨方 向示意图。

图7为本发明中截骨厚度测量器确定股骨远端在冠状面上的截骨方向示意 图。

图8为本发明中截骨厚度测量器确定胫骨平台在冠状面上的截骨方向示意 图。

附图标记为：

股骨前皮质定位导向器1，             划线槽19，

第一定位板11，                      截骨厚度测量器2，

L型杆12，                           第二定位板21，

固定槽13，                          圆柱刻度尺22，

定位杆14，                          指示杆23，

固定杆15，                          定位卡口24，

隔板16，                            开孔25，

定位槽板17，                        指示柱26，

贴合板18，                          固定围板27。

具体实施方式

为了更好的说明本发明，下面结合附图和具体实施方式做进一步说明。

实施例1

如图1和图2所示，本发明股骨远端及胫骨平台个性化截骨定位导向装置， 包含股骨前皮质定位导向器1和截骨厚度测量器2；股骨前皮质定位导向器1用 于确定股骨远端矢状面上的截骨方向，截骨厚度测量器2用于确定股骨远端或 胫骨平台冠状面上的截骨方向及厚度。

优选的，如图2所示，所述股骨前皮质定位导向器1包含第一定位板11和 L型杆12，第一定位板11上设有固定槽13，L型杆12包含定位杆14及位于其 一端部的固定杆15，固定杆15穿过固定槽13。固定杆15的大小与固定槽13 匹配，固定杆15可以在外力作用下在固定槽13内前后、左右滑动，但固定杆 15不会固定槽13内自行滑动或晃动。

更优选的，如图2-3所示，所述第一定位板11可以通过多种方式实现。在 本发明的一个实施例中，所述第一定位板11包含一个固定槽板17及与其相连 的贴合板18，定位槽板17上设有一个固定槽13(图3A)。在本发明的另一个 实施例中，所述第一定位板11包含两个固定槽板17及连接二者的贴合板18， 每个定位槽板17上设有一个固定槽13(图3B)。固定槽板17的边缘开口或不 开口。所述贴合板18为多边形、圆形或椭圆形。贴合板在使用时，贴合板18 与股骨前皮质贴合。

更优选的，如图2和图4所示，所述L型杆12的固定杆15与定位杆14之 间的角度为90°、91°、92°或93°。在使用时，根据具体情况选择合适角度 的L型杆12。优选的，所述定位杆14中部设有划线槽19(图4A)，在使用股 骨前皮质定位导向器1确定好截骨方向后，沿划线槽19划出方向线。所述定位 杆14也可以不含划线槽19(图4B)，在使用股骨前皮质定位导向器1确定好截 骨方向后，可以直接沿定位杆14的壁划出方向线。

优选的，如图1和图5所示，所述截骨厚度测量器2包含第二定位板21、 圆柱刻度尺22和指示杆23，第二定位板21具有定位卡口24，所述圆柱刻度尺 22可拆卸的安装在第二定位板21上，所述圆柱刻度尺22设有开孔25，指示杆 23一端部设有指示柱26，指示杆23穿过开孔25，指示柱26位于第二定位板 21的定位卡口24的开口侧。

更优选的，所述定位卡口24用于将第二定位板卡21扣在股骨远端或胫骨 平台。优选的，所述定位卡口24为C形、半圆形或半椭圆形。所述第二定位板 21的形状不限，优选C形板、多边形板、圆形板或椭圆形板。

更优选的，所述第二定位板21中部设有两块相对设置的固定围板27，固定 围板27内侧为弧面，圆柱刻度尺22安装在所述两块固定围板27之间。固定围 板27的大小与圆柱刻度尺22的大小向匹配。固定围板27的高度与圆柱刻度尺 22的高度相同，两块固定围板27围成的空间与圆柱刻度尺22的圆周大小相同， 圆柱刻度尺22可以在外力作用下在其内旋转及上下可滑动。

实施例2

使用所述股骨远端及胫骨平台个性化截骨定位导向装置确定截骨方向和厚 度的方法，包括以下步骤：

S1、确定内侧髁和外侧髁截骨的最大厚度：术前利用股骨全长和胫骨全长 CT或MRI扫描数据，结合三维建模图像分析软件，按照截骨要求模拟膝关节 截骨操作，通过测量截骨块的三维解剖形态，获得股骨侧及胫骨侧内外侧髁截 骨的最大厚度。

S2、确定股骨远端在矢状面上的截骨方向：如图6所示，术中充分显露膝 关节面，将第一定位板贴合股骨远端的前皮质表面，根据选用假体类型，选择 合适角度的L型杆，将L型杆的固定杆插入固定槽内，按照定位杆的指示划方 向线，股骨内外侧髁侧面的方向线均确定后，两条方向的方向线即为股骨远端 在矢状面上的截骨方向；当定位槽仅能放一条L型杆时，每次只能确定条方向 线，股骨内外侧髁的方向线需要分2次确定，当定位槽可以同时放置两条L型 杆时，股骨内外侧髁的方向线可以同时1次确定。

S3、确定股骨远端在冠状面上的截骨方向及截骨厚度：如图7所示，将第 二定位板的定位开口临时固定在股骨髁远端的两侧，第二定位板与步骤S2中的 内侧髁侧的方向线平行，将圆柱刻度尺安装到第二定位板上，将指示杆插入圆 柱刻度尺的开孔内；通过调节指示杆的位置，使其指示柱端点指示内侧髁端点 位置，圆柱刻度尺与第二定位板的相对位置随指示杆位置变化而变化，比较实 际测定的内侧髁截骨厚度与术前测量预定内侧髁的截骨厚度，再进一步调节第 二定位板的位置，修正股骨远端截骨面的位置，直到内侧髁的截骨厚度与步骤 S1中测量的股骨远端内侧髁的截骨块厚度相同；按照相同的方法测定股骨外侧 髁的截骨厚度；

S4、确定胫骨平台在冠状面上的截骨方向及截骨厚度：如图8所示，将第 二定位板的定位开口临时固定在胫骨平台内外侧，将圆柱刻度尺安装到第二定 位板上，将指示杆插入圆柱刻度尺的开孔内；通过调节指示杆的位置，使其指 示柱端点指示内侧髁中点位置，圆柱刻度尺与第二定位板的相对位置随指示杆 位置变化而变化，比较实际测定的内侧髁截骨厚度与术前测量预定内侧髁的截 骨厚度，再进一步调节第二定位板的位置，修正胫骨平台截骨面的位置，直到 内侧髁的截骨厚度与步骤S1中测量的胫骨平台内侧髁的截骨块厚度相同；按照 相同的方法测定胫骨外侧髁的截骨厚度。

本发明股骨远端及胫骨平台个性化截骨定位导向装置，术前利用下肢全长 CT或MRI扫描数据，结合三维建模图像分析软件，根据下肢对线要求，模拟 人工膝关节置换术中截骨，测量获得股骨侧及胫骨侧内外侧髁截骨块的厚度； 术中充分显露膝关节面，股骨侧以股骨内外侧髁关节面最远端作为定位基准 点，胫骨侧以胫骨内外侧髁关节面中心点作为基准点，利用本发明股骨远端及 胫骨平台个性化截骨定位导向装置，在术中调节定位板的方向，使内外侧髁截 骨厚度均与预定厚度一致。

本发明是针对膝关节置换手术向着个性化、精确化发展趋势而研发的高性 价比、个性化、高精确度的截骨定位导向装置，本发明结构简单、制备方便、 容易使用，适用于基层医疗卫生机构和临床应用。本发明在实现个性化精确截 骨的基础上，不依赖与计算机导航和3D打印设备，可有效解决全膝关节置换 个性化截骨的技术门槛和成本过高、临床应用少的问题；本发明在实现个性化 精确截骨的基础上，不依赖于传统的股骨髓内定位方法和胫骨髓外定位方法， 开创性应用髓外个性化定位截骨技术，避免扩髓引起的出血增多、脂肪肺栓塞 等并发症。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详 细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变 形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以 所附权利要求为准。