用于膝关节韧带重建的骨隧道制备装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种用于膝关节韧带重建的骨隧道制备装置。

背景技术

膝关节前十字韧带又称膝关节交叉韧带，连接在股骨和胫骨之间，主要用于限制胫骨过渡向前位移，进而维持膝关节的稳定。前交叉韧带断裂是常见的运动损伤，通常需要手术来重建前交叉韧带。传统治疗方法为，在患者受伤膝盖的同侧取半腱肌肌腱、股薄肌肌腱；利用强生2号线在肌腱的两端分别编织，其编织长度为2cm形成移植物；再借助点对点瞄准器在膝关节上定位胫骨止点；移植物经胫骨定位股骨外髁内侧面足印区，用接骨板固定股骨侧，屈曲30度位拉紧移植物，后推应力下胫骨隧道拧入挤压钉固定，胫骨骨道外肌腱利用门型骨钉来固定。

但是，传统治疗方法重建后获得的前交叉韧带止点与生理前交叉韧带止点的位置具有一定的偏差，难以得到满意的治疗效果。经检索，中国专利文献CN106456195B中公开了一种用于前交叉韧带重建的骨道制备装置和方法。该骨道制备装置包括敲击部位、连接杆和骨道制备组件。骨道制备组件是横截面为椭圆形、纵截面为U型的柱状体，用于骨道的制备。U型截面的开口端连接连接杆的一端。连接杆的另一端连接敲击部位。敲击部位提供一敲击平面，敲击平面垂直于连接杆的延伸方向。纵轴与骨道制备组建椭圆形的纵轴一致。该骨道制备装置能够为前交叉韧带重建制备椭圆形的股骨端骨道，符合重建前交叉韧带的材料的形状，更接近前交叉韧带的解剖形态，进而提升了治疗效果。

随着微创手术技术的发展，在膝关节重建领域，相比于传统治疗方法，利用全内法关节镜下重建前交叉韧带逐渐成为主流。全内法重建前交叉韧带是指，在患者受伤膝盖的同侧取半腱肌肌腱，4折后固定于锁扣带袢接骨板；利用强生2号线吻合断端并于两端1cm处编织肌腱形成移植物。在制作股骨隧道和胫骨隧道时，选用翻转钻头。先使用3.5mm的翻转钻头顺行打通骨隧道，再将翻转钻头的钻径扩大，反向钻回，形成与移植物直径相同的骨隧道。如此一来，骨隧道的内部直径大于外部直径，与外部连通的口径小，大大降低了关节内感染的风险，同时手术创伤更小，有利于提高术后患者运动能力恢复的效果。

例如，中国专利文献CN110996817A中公开了一种用于逆行钻医疗装置的控制系统。其中，一种旋转切割装置包括伸长主体和刀片。刀片位于该伸长主体的远端处，该刀片被配置为从大致上与该纵轴对准的第一位置旋转到与该纵轴非平行的第二翻转位置。刀片通过刀片位置控制系统将该刀片移动到第一位置和第二位置。并且利用位置保持系统，通过凸轮将大片保持在第二位置，从而将该刀片的切削刃保持在适当的位置，使得该切削刃朝向该伸长主体的近端暴露以用于孔的逆行钻削。在膝关节前交叉韧带重建的过程中，实现了以倒打钻的形式分别形成股骨隧道和胫骨隧道。

倒打钻的目的是为了实现胫骨和股骨侧都适用带襻钢板进行固定，比传统的带襻钢板和挤压螺钉的固定方式更加牢靠。但是，上述旋转切割装置的实施倒打钻的过程中，刀片为单侧切削，刀片所受的径向力难以均衡，倒打钻过程中的扰动过大，影响骨隧道的直线度，进而影响前交叉韧带重建的手术效果。单侧刀片的切削甚至会出现，刀片在骨隧道中发生断刀的情况，如此一来，大大耽误了手术的进程。

进一步检索，中国专利文献CN203873826U中公开了一种可调节钻孔大小的钻头。该钻头包括空心钻杆，其前端为开口端。芯杆插接在空心钻杆中，芯杆的前端铰接有剪式钻刃。螺帽封接在空心钻杆的开口端。插销插接在芯杆后端的所述插孔中。调节螺母通过螺纹连接在空心钻杆的粗径段上。锁母与调节螺母的粗径螺纹段螺纹连接。锁母与调节螺母配合，形成推动所述插销在移位条孔中往复移动的调节机构。该钻头可根据需要自动调节剪式钻刃的开合大小，来控制钻头的钻孔大小。多片剪式钻刃在一定程度解决了刀片所受径向力难以均衡的问题。但是，该钻头得到骨隧道的孔径大小难以保证。

综上所述，在膝关节韧带重建的过程中，如何设计一种骨隧道制备装置，用于实现骨隧道的反向扩孔，进而减轻患者的术后疼痛感，提升膝关节功能恢复的效果，就成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，为膝关节韧带重建的过程中，提供一种骨隧道制备装置，用于实现骨隧道的反向扩孔，进而减轻患者的术后疼痛感，提升膝关节功能恢复的效果。

为实现上述目的，本发明采用如下方案：提出一种用于膝关节韧带重建的骨隧道制备装置，包括先导钻头、扩孔钻头和拉绳；

所述先导钻头具有切削段和连接段，所述切削段上设置有滑槽，所述连接段上连接有向先导钻头传递转矩的导管，所述先导钻头的内部中空，所述先导钻头的内部与导管的内部相连形成供拉绳通过的通道；

所述扩孔钻头的内壁上设置有与滑槽相匹配的连接键，所述扩孔钻头的内部设置有固定装置，所述拉绳的自由端与固定装置形成锁定结构，所述锁定结构具有第一形态和第二形态；

当处于第一形态时，所述拉绳的自由端与固定装置形成锁固，所述拉绳向扩孔钻头施加轴向拉紧力，对扩孔钻头形成轴向约束；

当处于第二形态时，所述拉绳的自由端与固定装置相分离。

作为优选，固定装置包括压板和轴承，轴承的外圈固定安装在扩孔钻头的内壁上，压板固定安装在轴承的内圈上，压板的中部设置有通孔，拉绳的自由端设置有凸块，通孔的内壁上设置有供凸块穿过的凹槽。如此设置，拉绳的自由端通过凸块与压板的端面形成锁固，便于拉绳的自由端与固定装置的安装和拆卸，更加有利于拉绳对扩孔钻头形成轴向约束，有效防止扩孔钻头在反向钻进过程中与先导钻头发生脱落。

在扩孔钻头的内壁上安装有轴承，并在轴承的内圈上设置有压板。如此一来，动力装置的输出转矩通过导管传递至先导钻头，先导钻头通过键连接的方式带动扩孔钻头一同转动。轴承的外圈相对于轴承的内圈转动，避免了拉绳随着扩孔钻头的转动而转动，降低了拉绳在导管中打结的风险，提升了装置的稳定性。

作为优选，凸块沿着拉绳的轴线在拉绳的自由端的侧壁上均匀分布，凹槽与凸块一一对应。如此设置，一方面有利于增大拉绳的自由端与压板端面之间的摩擦力，避免在反向钻孔过程中产生的振动导致拉绳与固定装置脱落，进一步提升了固定装置的锁固效果；另一方面多个凹槽的设置，拉绳的自由端的凸块通过凹槽后仅需旋转一个小角度即可形成锁固，拆卸扩孔钻头时也仅需反向旋转相应的角度即可分离拉绳与固定装置，有利于快速拆卸扩孔钻头，进而提高手术效率。

作为优选，滑槽沿着先导钻头的轴线在先导钻头的外壁上均匀分布。连接键设置在扩孔钻头的内壁上，有利于进一步提高扩孔钻头的结构强度。滑槽设置在先导钻头的外壁上，有利于先导钻头在钻进过程中的排削，进一步提高钻进效率。

作为优选，扩孔钻头的底部设置有观察口，便于医护人员从关节镜中观察拉绳的自由端与固定装置的连接情况，有利于保证手术的顺利进行。

作为优选，扩孔钻头的外壁上设置有夹持部，便于辅助夹持工具对扩孔钻头实施夹持，并将扩孔钻头安装在先导钻头上，有利于防止扩孔钻头在安装和拆卸过程中不慎掉落在关节腔中，进一步提高扩孔钻头的安装和拆卸的效率。

作为优选，扩孔钻头具有至少两条切削刃，切削刃沿着扩孔钻头的轴线在扩孔钻头的圆周方向上均匀排布。如此设置，有利于平衡扩孔钻头所受的径向切削力，大大降低扩孔钻头在反向钻孔过程中的断刀风险。

本发明还提出一种用于骨隧道反向钻孔的扩孔钻头，包括固定装置和空心的钻体；

所述固定装置包括压板和轴承，所述轴承的外圈固定安装在钻体的内壁上，所述压板固定安装在轴承的内圈上，所述压板的中部设置有通孔，所述通孔的内壁上设置有凹槽；

所述钻体的内壁上设置有连接键，所述钻体的外壁上至少具有两条切削刃。

本发明提供的用于膝关节韧带重建的骨隧道制备装置与现有技术相比，具有如下突出的实质性特点和显著进步：

1、该用于膝关节韧带重建的骨隧道制备装置利用动力装置驱动先导钻头在瞄准器的辅助导向下在腿骨上钻出第一骨隧道，再在膝关节腔内将扩孔钻头安装在先导钻头上，其中扩孔钻头与先导钻头之间通过键连接的方式来传递转矩，实现了骨隧道的反向扩孔，进而减轻了患者的术后疼痛感，提升了膝关节功能恢复的效果；

2、该用于膝关节韧带重建的骨隧道制备装置中拉绳的自由端与固定装置为可拆卸式连接，拉绳的拉紧力用于抵消扩孔钻头在反向钻进过程中产生的轴向力，有效避免了扩孔钻头从先导钻头上滑落，进一步提高了装置的稳定性；

3、该用于膝关节韧带重建的骨隧道制备装置倒打钻形成的骨隧道靠近关节腔内部的直径大于骨隧道的起始端的直径，减小了骨隧道与外部连通的接口直径，大大降低了关节内感染的风险，手术的创伤更小，有利于提高术后患者运动能力恢复的效果。

附图说明

图1是本发明实施例中膝关节韧带重建的骨隧道示意图；

图2是本发明实施例中一种用于膝关节韧带重建的骨隧道制备装置的立体结构示意图；

图3是图2中用于膝关节韧带重建的骨隧道制备装置的装配示意图；

图4是图2的主视图；

图5是图4中A-A处的剖视图。

附图标记：股骨1、胫骨2、股骨隧道3、胫骨隧道4、扩孔钻头5、先导钻头6、轴承7、压板8、拉绳9、导管10、连接键11、滑槽12、凸块13、凹槽14。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图1所示，全内法在关节镜下重建膝关节前交叉韧带，利用本发明实施例中用于膝关节韧带重建的骨隧道制备装置分别在患者的股骨1上建立股骨隧道3，在患者的胫骨2上建立胫骨隧道4。其中，扩孔钻头5在关节腔内借助关节镜的辅助下，被安装在先导钻头6上。扩孔钻头5固定后，实施反向钻孔形成股骨隧道3和胫骨隧道4。

如图2-5所示的一种用于膝关节韧带重建的骨隧道制备装置，利用动力装置驱动先导钻头6在瞄准器的辅助导向下在腿骨上钻出第一骨隧道。再在膝关节腔内将扩孔钻头5安装在先导钻头6上。其中，扩孔钻头5与先导钻头6之间通过键连接的方式来传递转矩，实现了骨隧道的反向扩孔。进而减轻了患者的术后疼痛感，提升了膝关节功能恢复的效果。倒打钻形成的骨隧道靠近关节腔内部的直径大于骨隧道的起始端的直径，减小了骨隧道与外部连通的接口直径，大大降低了关节内感染的风险，手术的创伤更小。

如图2结合图3所示，一种用于膝关节韧带重建的骨隧道制备装置，包括先导钻头6、扩孔钻头5和拉绳9。先导钻头6具有切削段和连接段。切削段与扩孔钻头5通过键连接。切削段位于扩孔钻头5的内部。连接段上连接有向先导钻头6传递转矩的导管10。先导钻头6的内部中空。先导钻头6的内部与导管10的内部相连形成供拉绳9通过的通道。扩孔钻头5的内部设置有固定装置。拉绳9的自由端与固定装置为可拆卸式连接。

拉绳9的自由端与固定装置形成锁定结构。锁定结构具有第一形态和第二形态。当处于第一形态时，拉绳9的自由端与固定装置形成锁固。拉绳9向扩孔钻头5施加轴向拉紧力，对扩孔钻头5形成轴向约束；当处于第二形态时，拉绳9的自由端与固定装置相分离。

当扩孔钻头5进行骨隧道倒打钻作业时，锁定结构处于第一形态，拉绳9的自由端与固定装置形成锁固，拉绳9向扩孔钻头5施加轴向拉紧力，对扩孔钻头5形成轴向约束；当扩孔钻头5完成骨隧道倒打钻作业后，锁定结构处于第二形态，拉绳9的自由端与固定装置相分离。

如图4结合图5所示，固定装置包括压板8和轴承7。轴承7的外圈固定安装在扩孔钻头5的内壁上。压板8固定安装在轴承7的内圈上。压板8的中部设置有通孔。拉绳9的自由端设置有凸块13。通孔的内壁上设置有供凸块13穿过的凹槽14。如此设置，拉绳9的自由端通过凸块13与压板8的端面形成锁固，便于拉绳9的自由端与固定装置的安装和拆卸，更加有利于拉绳9对扩孔钻头5形成轴向约束，有效防止扩孔钻头5在反向钻进过程中与先导钻头6发生脱落。

例如，当扩孔钻头5进行钻设胫骨隧道作业前，先利用动力装置驱动先导钻头6在瞄准器的辅助导向下在胫骨上钻出第一胫骨隧道。先导钻头6通过第一胫骨隧道进入膝关节腔内。再借助辅助夹具夹持扩孔钻头5放入膝关节腔内，并将扩孔钻头5安装在先导钻头6上。将拉绳9从先导钻头6的内部与导管10的内部相连形成的通道穿入，使得拉绳9的自由端的凸块13完全穿过压板8上的凹槽14。随后，在拉绳9的控制端对拉绳9沿着拉绳9的轴线实施旋转操作，进而使得凸块13的底部端面落在压板8的端面上，形成拉绳9的自由端与压板8的锁固。

拉绳9的自由端与压板8形成锁固后，向拉绳9施加拉紧力。启动动力装置，动力装置的输出转矩通过先导钻头6传递给扩孔钻头5，扩孔钻头5沿着第一胫骨隧道的轴线向着第一胫骨隧道的起始端钻进，直至完成胫骨隧道的制备。

当扩孔钻头5完成胫骨隧道倒打钻作业后，保持拉绳9对扩孔钻头5的牵引，扩孔钻头5随先导钻头6退入膝关节腔内。借助辅助夹具夹持住扩孔钻头5，在拉绳9的控制端对拉绳9沿着拉绳9的轴线实施反向旋转操作，使得拉绳9的自由端的凸块13完全穿过压板8上的凹槽14。拉绳9的自由端再次进入先导钻头6的内部，拉绳9的自由端与压板8相分离。扩孔钻头5从先导钻头6上被拆下，并被从膝关节腔中取出。先导钻头6与拉绳9沿着胫骨隧道的轴线一同从第一胫骨隧道的起始端退出。

利用扩孔钻头5实施股骨隧道倒打钻作业的方法与胫骨隧道倒打钻作业的步骤相似。

在扩孔钻头5的内壁上安装有轴承7，并在轴承7的内圈上设置有压板8。如此一来，动力装置的输出转矩通过导管10传递至先导钻头6，先导钻头6通过键连接的方式带动扩孔钻头5一同转动。轴承7的外圈相对于轴承7的内圈转动，避免了拉绳9随着扩孔钻头5的转动而转动，降低了拉绳9在导管10中打结的风险，提升了装置的稳定性。

其中，轴承7可选用滚动轴承。轴承7可优选为微型深沟球轴承。轴承7的外径与扩孔钻头5内壁的内径可选用过盈配合，使得扩孔钻头5随先导钻头6转动时，轴承7的外圈更好地随着扩孔钻头5一同旋转。轴承7的内径与压板8的外径也可选用过盈配合，使得轴承7的内圈与拉绳9的自由端相对静止，且使得轴承7的外圈相对于轴承7的内圈旋转。

在扩孔钻头5的内部还可以设置有挂钩，形成固定装置。拉绳9的自由端可以连接有环形绳结。当扩孔钻头5进行骨隧道倒打钻作业时，拉绳9的自由端的环形绳结挂在挂钩上形成锁固，拉绳9向扩孔钻头5施加轴向拉紧力，对扩孔钻头5形成轴向约束；当扩孔钻头5完成骨隧道倒打钻作业后，拉绳9的自由端的环形绳结与拉钩相分离，便于拆卸扩孔钻头5。

如图4所示，凸块13沿着拉绳9的轴线在拉绳9的自由端的侧壁上均匀分布。凹槽14与凸块13一一对应。如此设置，一方面有利于增大拉绳9的自由端与压板8端面之间的摩擦力，避免在反向钻孔过程中产生的振动导致拉绳9与固定装置脱落，进一步提升了固定装置的锁固效果；另一方面多个凹槽14的设置，拉绳9的自由端的凸块13通过凹槽14后仅需旋转一个小角度即可形成锁固，拆卸扩孔钻头5时也仅需反向旋转相应的角度即可分离拉绳9与固定装置，有利于快速拆卸扩孔钻头5，进而提高手术效率。

如图4所示，3个凸块13沿着拉绳9的轴线在拉绳9的自由端的侧壁上均匀分布。3个凹槽14在压板8中部的通孔的内壁上均匀分布。

如图5所示，扩孔钻头5的内壁上设置有连接键11。先导钻头6的外壁上设置有滑槽12。连接键11与滑槽12形成键连接。连接键11设置在扩孔钻头5的内壁上，有利于进一步提高扩孔钻头5的结构强度。滑槽12设置在先导钻头6的外壁上，有利于先导钻头6在钻进过程中的排削，进一步提高钻进效率。如图3所示，为了进一步提高扩孔钻头5的稳定性，3个连接键11在扩孔钻头5 的内壁上均匀分布，3个滑槽12相应的设置在先导钻头6的外壁上。其中，连接键11可选用一体锻造的方式制成。

扩孔钻头5的底部还可以设置有观察口，便于医护人员从关节镜中观察拉绳9的自由端与固定装置的连接情况，有利于保证手术的顺利进行。

扩孔钻头5的外壁上设置有夹持部，便于辅助夹持工具对扩孔钻头5实施夹持，并将扩孔钻头5安装在先导钻头6上，有利于防止扩孔钻头5在安装和拆卸过程中不慎掉落在关节腔中，进一步提高扩孔钻头5的安装和拆卸的效率。

扩孔钻头5具有至少两条切削刃。切削刃沿着扩孔钻头5的轴线在扩孔钻头5的圆周方向上均匀排布。如此设置，有利于平衡扩孔钻头5所受的径向切削力，大大降低扩孔钻头5在反向钻孔过程中的断刀风险。切削刃的条数可根据制备骨隧道的尺寸大小来选择合适的数量。切削刃的条数可选为2、3、4等。切削刃的条数可优选为3条。

本发明实施例中还提出一种使用上述用于膝关节韧带重建的骨隧道制备装置的骨隧道制备方法，包括：

步骤一、利用动力装置驱动先导钻头6在瞄准器的辅助导向下在腿骨上钻出第一骨隧道，先导钻头6通过第一骨隧道进入膝关节腔内；

步骤二、关闭动力装置，将扩孔钻头5放入膝关节腔内，并将扩孔钻头5安装在先导钻头6上；

步骤三、将拉绳9从先导钻头6的内部与导管10的内部相连形成的通道穿入，将拉绳9的自由端与固定装置锁固后，向拉绳9施加拉紧力；

步骤四、启动动力装置，动力装置的输出转矩通过先导钻头6传递给扩孔钻头5，扩孔钻头5沿着第一骨隧道的轴线向着第一骨隧道的起始端钻进，直至完成骨隧道的制备。

其中，骨隧道制备方法还包括：

步骤五、在完成骨隧道的制备后，扩孔钻头5随先导钻头6退入膝关节腔内，将拉绳9的自由端与固定装置相分离，将扩孔钻头5从先导钻头6上拆下，并将扩孔钻头5从膝关节腔内取出，先导钻头6与拉绳9沿着骨隧道的轴线一同从第一骨隧道的起始端退出。

本发明还提出一种用于骨隧道反向钻孔的扩孔钻头5，包括固定装置和空心的钻体。固定装置包括压板8和轴承7。轴承7的外圈固定安装在钻体的内壁上。压板8固定安装在轴承7的内圈上。压板8的中部设置有通孔。通孔的内壁上设置有凹槽14。钻体的内壁上设置有连接键11。钻体的外壁上至少具有两条切削刃。

本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等形成的技术方案，均应包含在本发明的保护范围之内。