一种截骨调节器及其使用方法

文献发布时间：2024-04-18 19:59:31

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体为一种截骨调节器及其使用方法。

背景技术

膝关节置换手术作为治疗骨关节炎等症状的主要手段，在临床上已经进行了多年研究，此治疗方法具体过程为将已经发炎或者磨损的骨面进行去除即截骨过程，截骨后将对应的假体、衬垫进行安装，完成假体的植入。关节经过截骨后的状态直接影响安装假体的状态，进而影响患者术后效果，因此如何进行精确性、准确性的截骨操作非常关键。

目前膝关节置换手术中的截骨方法主要有以下两种：

1、依赖医生的经验，使用传统手术工具确定各个截骨指标，但是当使用传统手术工具进行截骨时，整个手术对于医生的经验依赖较高，经常出现截骨角度偏差、位置偏差的问题；

2、通过导航技术进行膝关节股骨、胫骨的相关位置标定，并通过程序控制机械臂运动，带动锯片进行截骨，然而使用全智能导航技术和机械臂配合进行截骨时，机械臂运动的精度会影响最终的截骨角度和厚度偏差；同时整个过程全部依赖机械臂完成，无法手动调节位置；此外，机械臂运动时需要占据很大的空间，需要匹配特定的病房，手术成本较高。

专利CN115645051A提出了一种全膝关节置换导航中的截骨角度及厚度引导器械，其通过将被动跟踪器械和截骨导板连接在一起，从而实现跟踪截骨位置。但是此方法的缺点是在使用过程中，医生需要手动同时调节截骨过程中的内外翻角度、内外旋角度、初步截骨量，整个调节过程非常困难，不便于医生操作。

发明内容

本发明的目的在于解决上述背景技术中描述的现有技术方案的缺点，提供一种截骨调节器及其使用方法，该截骨调节器能够通过调节结构分别调整截骨的角度和距离，且能够在调节的全过程精准定位锯片截骨位置。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案予以实现：第一方面，本发明提供一种截骨调节器，包括：光学定位组件、调节结构、骨针。

作为优选，所述光学定位组件包括定位架、定位底座以及能够快速固定在定位架上的光学追踪体，其中，所述光学追踪体能够被NDI导航系统识别，其数量至少为3个。所述光学定位组件用于精准定位锯片截骨位置。

进一步地，所述调节结构用于调整截骨的角度和距离，包括距离调节结构和转动调节结构，其中，所述转动调节结构包括第一方向转动调节结构和第二方向转动调节结构，所述距离调节结构与所述第二方向转动调节结构可拆卸连接，所述第一方向转动调节结构与第二方向转动调节结构固定连接。

进一步地，所述距离调节结构包括锯片座和固定座。

进一步地，所述第一方向转动调节结构包括第一骨针孔、第一凹槽、第二螺栓、第一螺帽，弹性臂。

进一步地，所述第二方向转动调节结构包括转动本体、转动手柄、卡块、第一销钉、第二销钉、第三销钉、转动杆、限位臂。

进一步地，所述第一方向转动调节结构的运动平面和所述第二方向转动调节结构的运动平面垂直。

进一步地，所述距离调节结构、第一方向转动调节结构、第二方向转动调节结构能够单独进行调节和单独固定，通过3个调节结构来引导截骨的角度和距离。其中，第一方向为股骨或胫骨模型模拟截骨时的内外翻方向，第二方向为股骨或胫骨模型模拟截骨时的内外旋方向。

进一步地，所述骨针包括第一骨针、第二骨针、第三骨针，用于实现截骨调节器和骨骼模型的固定。

进一步地，所述光学追踪体内部设有第一磁铁，所述定位架上安装有第一螺钉，所述第一螺钉为磁性材料，通过所述第一磁铁和所述第一螺钉的磁吸作用实现所述光学追踪体快速安装固定在所述定位架上；所述定位底座内部设有第一固定螺钉，以及同轴分布的凹孔、第二磁铁和磁铁盖，所述定位架与定位底座通过第一固定螺钉实现固定。

进一步地，所述距离调节结构的锯片座上设有与所述凹孔形状相匹配的凸台、用于截骨过程中引导锯片的锯片槽、用于连接转动调节结构的卡槽、可移动的凸块、以及第一螺栓、第一限位块、滑动限位槽，其中，所述第一螺栓包括同轴分布的顶盖、颈部、螺纹部，其中，所述颈部的外径比螺纹部的外径小，所述凸台与所述凹孔相互配合，所述凸台为磁性材料，通过所述第二磁铁和所述凸台的磁力实现定位底座和距离调节结构的快速安装固定。

进一步地，所述距离调节结构的固定座上设有与所述第二骨针配合的第二骨针孔、与第三骨针配合的第三骨针孔、与所述凸块形状相互匹配的滑槽、与所述第一螺栓配合的第一螺栓孔以及与滑动限位螺钉相互配合的第二螺栓孔；其中，所述第二骨针孔为直孔，所述第三骨针孔为斜孔，所述锯片座和固定座通过凸块与滑槽的滑动配合，实现截骨位置的调节，通过限制滑动限位螺钉在滑动限位槽中运动，实现调节锯片座的位置时不会松脱；通过第一螺栓与第一螺栓孔的螺纹连接，实现锯片座和固定座调节后的相互固定，所述第一限位块用于确保所述第一螺栓在旋紧旋松过程中不会松脱。

进一步地，所述第一骨针插入到所述第一方向转动调节结构的第一骨针孔中，此时所述转动调节结构绕着第一骨针的轴向进行转动，此转动方向即为第一方向的运动，所述第二螺栓和所述第一螺帽组成螺纹连接结构，通过旋紧第一螺帽的位置，夹紧所述弹性臂，使得第一凹槽的间距变小，从而实现第一骨针孔和第一骨针的固定，进而实现转动本体和第一骨针的相互固定，即实现了转动调节结构在第一方向的位置固定。

进一步地，所述第二方向转动调节结构的转动杆和卡块为一体化结构，所述转动杆上设有与第三销钉相互配合的第二凹槽，所述转动杆另一端通过第一销钉的作用，实现转动杆与转动本体绕着第一销钉的轴线位置的相对旋转；所述转动手柄上设有第一销钉孔和第二销钉孔；所述转动手柄通过第二销钉的作用，实现转动手柄和转动本体绕着第二销钉的轴线位置相对旋转。

进一步地，所述第三销钉固定在转动手柄的第二销钉孔上，转动转动手柄时，第三销钉带动转动杆在限位臂的区域内运动，进而实现转动杆沿着第二销钉的相对旋转，由于转动杆和卡块为一体化结构，转动杆的运动转换为卡块与转动本体在第二销钉的轴线位置的旋转运动。

进一步地，在转动手柄的周向位置设有若干个等距分布的第二拨珠滚动槽、固定孔，在转动本体上对应周向位置设有第二弹簧拨珠、固定销，在旋转转动手柄时，第二弹簧拨珠在第二拨珠滚动槽移动，通过第二拨珠滚动槽与第二弹簧拨珠组成的弹簧拨珠结构，实现进一步实现第二方向的小角度调节，最后，通过固定销与固定孔的配合，实现第二转动方向的小角度固定。

进一步地，所述转动结构的卡块上设置有第一弹簧拨珠，通过所述第一弹簧拨珠与所述锯片座的卡槽上的弹簧拨珠配合结构相配合，实现转动调节结构、距离调节结构的快速固定和拆卸。

第二方面，本发明还提供一种截骨调节器的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：获取目标截骨位置的CT影像，并基于所述CT影像，通过图像分割技术生成适配的股骨三维模型和胫骨三维模型；

步骤2：通过规划软件，在股骨三维模型或胫骨三维模型上构建适配的假体模型，并获取假体安装的角度及位置，此时规划软件将自动生成模拟截骨位置、内外翻角度第一方向角度、内外旋角度第二方向角度；

步骤3：生成截骨调节器D模型并导入，并利用假体模型和导板模型进行面拟合，即锯片槽位置对齐模拟截骨位置；

步骤4：通过位置转换，在股骨三维模型或胫骨三维模型中规划出适配于截骨调节器D模型的第一骨针孔的位置；

步骤5：将不同的光学定位装置固定在股骨模型的股骨干或胫骨模型的胫骨干，通过采集股骨模型或胫骨模型的点集数据，同时与股骨三维模型或胫骨三维模型进行配准，建立不同的光学定位装置与股骨模型或胫骨模型的相对位置关系；

步骤6：根据步骤中股骨三维模型或胫骨三维模型中规划出的第一骨针孔的位置，以及步骤中光学定位装置与股骨模型或胫骨模型的相对位置关系，即可通过标定探针在股骨模型或胫骨模型上标定出第一骨针孔的位置；

步骤7：将第一骨针打入到第一骨针孔中，并将截骨调节器调节到合适位置；

步骤8：沿着第一骨针位置安装截骨调节器，调节截骨调节器中的第一骨针孔和第一骨针的转动第一方向，调节后锁紧第一螺帽，即实现第一方向转动结构的调节和固定；

步骤9：调节转动手柄，即调节截骨调节器的第二转动方向，调节后在第二弹簧拨珠的作用下，可实现第二方向的位置初固定，确认位置准确后，通过固定销实现第二转动方向的最终固定；

步骤10：将第二骨针，第三骨针打入对应的骨针孔中，实现截骨调节器和股骨模型或胫骨模型的固定，即锯片槽在第一方向的转动角度、第二方向的转动角度调节固定完成；

步骤11：将转动调节结构和距离调节结构分离，根据需要调节截骨距离，调节后进行固定第一螺栓，即固定了截骨距离；

步骤12：通过电钻深入到锯片槽中，进行模拟截骨。

本发明提供一种截骨调节器及其使用方法，与现有技术相比较，本发明具有以下技术优点：

截骨调节器的光学定位组件能够被NDI导航系统识别，实现在截骨调节器调节的全过程精准定位锯片截骨位置；

距离调节结构通过滑动配合，能够实现在截骨前进行截骨量的调节、截骨后截骨位置精准化加截操作；

第一方向转动调节结构能够调节截骨调节器在第一方向的转动角度以及第一方向的固定；

第二方向转动调节结构能够调节截骨调节器在第二方向的转动角度以及第二方向的固定，且可以通过转动转动手柄，实现第二方向小角度、精密化调节；

距离调节结构、第一方向转动调节结构和第二方向转动调节结构能够单独调节和固定，从而实现引导截骨的角度和距离。

附图说明

下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本发明实施例提供的截骨调节器在某一角度下的装配示意图；

图2是本发明实施例提供的光学定位组件的剖面示意图；

图3是本发明实施例提供的调节结构在某一角度下的示意图；

图4是本发明实施例提供的距离调节结构在某一角度下的示意图；

图5是本发明实施例提供的距离调节结构的剖面示意图；

图6是本发明实施例提供的锯片座限位结构示意图；

图7是本发明实施例提供的第一螺栓在某一角度下的示意图；

图8是本发明实施例提供的转动调节结构装配示意图；

图9是本发明实施例提供的转动调节结构在某一角度下的爆炸示意图；

图10是本发明实施例提供的转动手柄结构示意图；

图11是本发明实施例提供的第二方向转动调节某一状态下的结构示意图；

图12是本发明实施例提供的第二方向转动调节另一状态下的结构示意图；

图13是本发明实施例提供的转动调节结构在某一角度下的示意图；

图14是本发明实施例提供的截骨调节器和骨骼模型装配示意图；

附图标记说明：1.光学定位组件；2.距离调节结构；3.第一方向转动调节结构；4.第二方向转动调节结构；5.骨针；

11.定位架；12.定位底座；13.光学追踪体；21.锯片座；22.固定座；31.第一骨针孔；32.第一凹槽；33.第二螺栓；34.第一螺帽；35.弹性臂；41.转动本体；42.转动手柄；43.卡块；44.第一销钉；45.第二销钉；46.第三销钉；47.转动杆；48.限位臂；51.第一骨针；52.第二骨针；53.第三骨针；

111.第一螺钉；121.第一固定螺钉；122.凹孔；123.第二磁铁；124.磁铁盖；131.第一磁铁；211.凸台；212.锯片槽；213.卡槽；214.凸块；215.第一螺栓；216.第一限位块；217.滑动限位槽；221.第二骨针孔；222.第三骨针孔；223.滑槽；224.第一螺栓孔；225.滑动限位螺钉；226.第二螺栓孔；411.第二弹簧拨珠；412.固定销；421.第一销钉孔；422.第二销钉孔；423.第二拨珠滚动槽；424.固定孔；471.第二凹槽；431.第一弹簧拨珠；2151.顶盖；2152.颈部；2153.螺纹部。

具体实施方式

下面将详细描述本公开的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本公开进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本公开，而不是限定本公开。对于本领域技术人员来说，本公开可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本公开的示例来提供对本公开更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本文中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

图1是本发明实施例提供的截骨调节器在某一角度下的装配示意图。

如图1所示，本发明提供一种截骨调节器，包括：光学定位组件1、调节结构、骨针5。

作为优选，所述光学定位组件1包括定位架11、定位底座12以及能够快速固定在定位架上的光学追踪体13，其中，所述光学追踪体13能够被NDI导航系统识别，其数量至少为3个。所述光学定位组件用于精准定位锯片截骨位置。

作为一种可选的实施方式，所述调节结构用于调整截骨的角度和距离，包括距离调节结构2和转动调节结构，其中，所述转动调节结构包括第一方向转动调节结构3和第二方向转动调节结构4。

作为一种可选的实施方式，所述距离调节结构2与所述第二方向转动调节结构4可拆卸连接，如图8和图13所示，所述第一方向转动调节结构3与第二方向转动调节结构4固定连接。

作为一种可选的实施方式，所述第一方向转动调节结构3的运动平面和所述第二方向转动调节结构4的运动平面垂直。其中，第一方向为股骨或胫骨模型模拟截骨时的内外翻方向，第二方向为股骨或胫骨模型模拟截骨时的内外旋方向。

作为一种可选的实施方式，所述距离调节结构2、第一方向转动调节结构3、第二方向转动调节结构4能够单独进行调节和单独固定，通过3个调节结构来引导截骨的角度和距离。

如图1所示，所述骨针5包括第一骨针51、第二骨针52、第三骨针53，用于实现截骨调节器和骨骼模型的固定。

如图2所示，所述光学追踪体13内部设有第一磁铁131，所述定位架11上安装有第一螺钉111，所述第一螺钉111为磁性材料，通过所述第一磁铁131和所述第一螺钉111的磁吸作用实现所述光学追踪体13快速安装固定在所述定位架11上。

作为一种可选的实施方式，所述光学追踪体13和所述定位架11也可通过其他方式实现连接固定，例如螺纹配合，卡扣配合等。

如图2所示，所述定位底座12内部设有第一固定螺钉121，以及同轴分布的凹孔122、第二磁铁123和磁铁盖124，所述定位架11与定位底座12通过第一固定螺钉121实现固定。

如图3所示，所述距离调节结构2包括锯片座21和固定座22。

如图3-6所示，所述锯片座21上设有与所述凹孔122形状相匹配的凸台211、用于截骨过程中引导锯片的锯片槽212、用于连接转动调节结构的卡槽213、可移动的凸块214、以及第一螺栓215、第一限位块216、滑动限位槽217。

如图7所示，所述第一螺栓215包括同轴分布的顶盖2151、颈部2152、螺纹部2153，其中，所述颈部2152的外径比螺纹部2153的外径小。

作为一种可选的实施方式，所述凸台211与所述凹孔122相互配合，所述凸台211为磁性材料，通过所述第二磁铁123和所述凸台211的磁力实现定位底座12和距离调节结构2的快速安装固定。

如图3和图5所示，所述距离调节结构的固定座22上设有与所述第二骨针52配合的第二骨针孔221、与第三骨针53配合的第三骨针孔222、与所述凸块214形状相互匹配的滑槽223、与所述第一螺栓215配合的第一螺栓孔224以及与滑动限位螺钉225相互配合的第二螺栓孔226。其中，所述第二骨针孔221为直孔，所述第三骨针孔222为斜孔。

作为一种可选的实施方式，所述锯片座21和固定座22通过凸块214与滑槽223的滑动配合，实现截骨位置的调节，通过限制滑动限位螺钉225在滑动限位槽217中运动，实现调节锯片座21的位置时不会松脱；通过第一螺栓215与第一螺栓孔224的螺纹连接，实现锯片座21和固定座22调节后的相互固定，所述第一限位块216用于确保所述第一螺栓215在旋紧旋松过程中不会松脱。

如图8所示，所述第一方向转动调节结构3包括第一骨针孔31、第一凹槽32、第二螺栓33、第一螺帽34，弹性臂35。

作为一种可选的实施方式，所述第一骨针51插入到所述第一方向转动调节结构的第一骨针孔31中，此时所述转动调节结构绕着第一骨针51的轴向进行转动，此转动方向即为第一方向的运动，所述第二螺栓33和所述第一螺帽34组成螺纹连接结构，通过旋紧第一螺帽34的位置，夹紧所述弹性臂35，使得第一凹槽32的间距变小，从而实现第一骨针孔31和第一骨针51的固定，进而实现转动本体41和第一骨针51的相互固定，即实现了转动调节结构在第一方向的位置固定。

如图8和图9所示，所述第二方向转动调节结构4包括转动本体41、转动手柄42、卡块43、第一销钉44、第二销钉45、第三销钉46、转动杆47、限位臂48。

作为一种可选的实施方式，所述第二方向转动调节结构的转动杆47和卡块43为一体化结构。

如图11所示，所述转动杆47上设有与第三销钉46相互配合的第二凹槽471，如图9所示，所述转动杆47另一端通过第一销钉44的作用，实现转动杆47与转动本体41绕着第一销钉44的轴线位置的相对旋转。

如图10所示，所述转动手柄42上设有第一销钉孔421和第二销钉孔422，如图8和图9所示，所述转动手柄42通过第二销钉45的作用，实现转动手柄42和转动本体41绕着第二销钉45的轴线位置相对旋转。

作为一种可选的实施方式，所述第三销钉46固定在转动手柄的第二销钉孔422上，转动转动手柄42时，第三销钉46带动转动杆47在限位臂48的区域内运动，运动状态如图11和图12所示，进而实现转动杆47沿着第二销钉45的相对旋转，由于转动杆47和卡块43为一体化结构，转动杆47的运动转换为卡块43与转动本体41在第二销钉45的轴线位置的旋转运动。

如图10所示，在转动手柄42的周向位置设有若干个等距分布的第二拨珠滚动槽423、固定孔424，如图9和图11所示，在转动本体41上对应周向位置设有第二弹簧拨珠411、固定销412，在旋转转动手柄42时，第二弹簧拨珠411在第二拨珠滚动槽423移动，通过第二拨珠滚动槽423与第二弹簧拨珠411组成的弹簧拨珠结构，实现进一步实现第二方向的小角度调节，最后，通过固定销412与固定孔424的配合，实现第二转动方向的小角度固定。

如图11所示，所述转动结构的卡块43上设置有第一弹簧拨珠431，通过所述第一弹簧拨珠431与所述锯片座的卡槽213上的弹簧拨珠配合结构相配合，实现转动调节结构、距离调节结构的快速固定和拆卸。

第二方面，本发明还提供一种截骨调节器的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：获取目标截骨位置的CT影像，并基于所述CT影像，通过图像分割技术生成适配的股骨三维模型和胫骨三维模型；

步骤3：生成截骨调节器3D模型并导入，并利用假体模型和导板模型进行面拟合，即锯片槽位置对齐模拟截骨位置；

步骤4：通过位置转换，在股骨三维模型或胫骨三维模型中规划出适配于截骨调节器3D模型的第一骨针孔的位置；

步骤6：根据步骤4中股骨三维模型或胫骨三维模型中规划出的第一骨针孔的位置，以及步骤5中光学定位装置与股骨模型或胫骨模型的相对位置关系，即可通过标定探针在股骨模型或胫骨模型上标定出第一骨针孔的位置；