用于雕刻關節表面的設備和方法

專利名稱：用于雕刻關節表面的設備和方法
技術領域：
本發明涉及在切割和制備骨骼中(例如，在全部和局部的膝關 節造形術中)使用的植入物和器械。這種器械可用于其他全部和局 部的關節置換手術，其包括(但不限于)臀部、肩部、踝部、肘部、 手部關節、"宛部關節、腳部關節以及顳顎關節，環4妄關節(例如， 膝部和臀部)，還有脊柱的運動段。
背景技術：
關節(例如，踝部、膝部、督部或肩部)通常由彼此之間保持 一定關系的兩個或多個相對剛性的骨質結構組成。在脊柱的情況中， 運動4史通常由兩個4*體、 一個沖,間盤和兩個4,間關節《且成。橫^爭骨 質結構的軟組織結構共同支持骨質結構，并幫助限定一個骨質結構 相對于另一骨質結構的運動。例如，在膝部中，骨質結構是股骨、
脛骨和髕骨。沖黃^,膝關節的^:組織結構(例如，月幾肉、韌帶、腱、 半月板和被膜)提供力、支撐和穩定性，以便于膝部運動。橫跨膝 關節的月幾肉和腱結構 ，與身體的其它關節中以及脊柱中的月幾肉和腱 結構一樣， 一是供動力，4吏關節以可控的方式移動，同時穩定關節以 使其以有序的方式發揮作用。通過初級肌的收縮以使關節在期望方
向上移動同時結合對抗月幾收縮以相對于關節的骨質結構在有利的方 向極限內導引產生的關節負載而使得關節動態地穩定。人們認為， 本體感受反饋提供初級肌收縮和對抗肌收縮之間的一些控制或平衡。在環接關節中，由關節軟骨組成的平滑且有彈性的表面覆蓋骨 質結構。在脊柱中，由環面和神經核組成的推間盤4黃5爭相鄰推體之 間的空間，然后兩個推間關節提供環接。骨質結構的關節面與橫跨 關節的壽欠組織結構一起工作，以形成限定結構之間的運動范圍的枳j 構。在典型的運動范圍內，骨質結構相對于^皮此以預定方式運動。 當環接至軟組織約束的極限時，該運動限定骨質結構之間的總運動 范圍。在膝部中，4黃3爭關節的庫欠組織結構有助于<吏膝部穩定，/人而 不在脛股室的關節平面中過度移動。這種脛股穩定性4吏得股骨和脛 骨以有序的方式相互滑動和》走轉。髕骨相對于脛股室中的股骨的運
動與脛股運動有關，因為髕骨通過髕韌帶被連接在距脛骨固定距離處。
目前，制備關節以容納替^關節面或運動,殳的一直入物的方法涉 及專交大的手術創面。在傳統的全膝關節造形術中，手術創面、韌帶 松解和前交叉韌帶的損失必須足以允許導引物(位于股骨、脛骨或 髕骨上，位于上述骨骼中或附接至上述骨骼)連同沖模一起被引入， 以引導鋸子、磨錐和其它銑削裝置，以及其它用于切割或去除軟骨 和骨骼的器械的使用，以對替代關節面或運動段的植入物提供支撐 面。在傳統的單室膝關節造形術中，手術創面可能較小，使得能夠 接觸膝部的中間或接觸膝部的側面脛股室。通常保留前交叉韌帶。 對于傳統的膝關節置換，股骨的遠端可一皮雕刻成具有通常平行于股 骨長度的平的前表面和后表面，通常垂直于前表面和后表面的平的 端面，以及與上述表面連接的有角度的平面，所有這些表面都是為 了容納修復術裝置。通常地，這些表面分別指的是前切口、后切口、 遠切口和斜切口。類似地，在傳統的單室膝關節造形術中，可被雕
刻成具有通常平行于股骨長度的平的后表面，通常垂直于后表面的 平的端面，以及與上述表面連接的有角度的平面，所有這些表面都 是為了容納修復術裝置。在目前的膝關節造形術中，通過術前計劃和X光才莫才反來獲得合
適的膝部對準。從全范圍的膝部獲得前后(A/P ) x光圖和側面x光 圖。在A/P x光圖上標記脛骨和股骨的才幾械軸線。這些線之間的角 度是待校正的弓形腿/外翻足畸形的角度。在A/P圖中，相對于股骨 機械軸線的遠端股骨切除的角度和深度，以及由此股骨植入物的角 度和定位在股骨骨節中的深度，每次都由用于給定移植系統的手術 技術預先確定。類似地，相對于脛骨機械軸線的脛骨切除的角度， 以及由此脛骨植入物的角度，每次都由用于給定移植系統的手術技 術預先確定。股骨切除導引物在股骨上對準，以將遠端股骨切除相 對于股骨才幾械軸線定位，并且，脛骨切除導引物在脛骨上對準，以 將近端脛骨切除相對于脛骨枳4成軸線定位。如果4青確地形成切口 ， 那么，股骨機械軸線和脛骨機械軸線將在A/P圖中對準。 一旦股骨 和脛骨一皮切除，那么可釋》文中間和側部副韌帶，以平4軒膝部。通常 通過全范圍的膝部實現軟組織平衡。全范圍的股骨和脛骨之間的空 間用來引導韌帶釋放，以獲得適當的延長隙。
典型地，通過遠端股骨切除與脛骨平臺切除的平4于定向，以及 通過足以容納用于局部或全部膝關節造形術的股骨和脛骨才直入物的 間隙可顯示出適當的延長隙。此方法才是出了全范圍的膝部對準和平 衡。90°彎曲狀態下的膝部對準和組織平衡通常留給外科醫生判斷， 并且，過去并未^是出運動范圍內的膝部對準和組織平4軒。在將膝部 以90。對準時，外科醫生將股骨部件圍繞股骨枳4成軸線;旋轉至^^人 為是對橫跨膝部的韌帶提供適當張力的位置。
目前用于關節置換手術的植入物和器械具有許多局限。這些涉 及手術的侵害以及通過手術過程實現適當的對準、軟組織平衡、和 關節的運動學。這些困難在所有關節置換手術中都會出現。雖然推 間盤不是環接關節，但是，在恢復退化的推間盤的動力學功能方面 的探討會導致出現包括金屬和/或塑料的關節表面的脊柱關節造形術。聚合物(包括水凝膠和尿烷)也用來恢復推間盤功能。這種脊
柱植入物優選地通過危害最小的外科手術方法;改置，并恢復運動和 運動性，因此要求植入物部件彼此之間的精確對準和定向。另外， 脊柱運動革殳的運動學由推間盤上的組合運動限定，其是環面、神經 核、前韌帶、后韌帶、推間關節環接和橫跨運動段的肌肉的功能。 脊柱運動段是相鄰推體之間的運動。
植入模塊化膝部植入物(其中，股骨或脛骨由多個部件重新形 成表面)的困難已實現了部件之間的校準關系。為了易于描述，包 括諸如股骨部件的部件的多個部件將^L稱作子部件。例如，才莫塊化 股骨部件可包括用于滑車、側股骨骨節和中間骨節的子部件，并且，
提到"股骨部件"時包括多片股骨部件情況中的子部件。
在重新形成遠端股骨或近端脛骨的表面的多個子部件的情況 中，并未過多l是出子部件4皮此之間的定向和對準。這可能是考慮到 單獨^f吏用或組合^f吏用的獨立式室移才直的外-牛手術應用中的高失敗 率。這種室移植包括中間脛股室、側部脛股室、髕股室及其組合。 部件排列不齊可能是由于在一些臨床研究中證明了的單室植入物相 對于全膝植入物的更高的失敗率。當考慮雙室和三室設計時，子部
加速磨損是非常重要的。
目前可獲得的外科手術器械在用來移植多部件植入物(其中， 制備遠端股骨、近端脛骨和后髕骨，以使子部件對子部件，部件對 部件能精確地定向和對準)時不能做到沒有問題。雖然目前的股骨 對準導引物幫助股骨切除相對于股骨的定向，并且，目前的脛骨對
準導引物幫助脛骨切除相對于脛骨的定向，但是，其僅提供了有限 的與校準子部件對子部件的對準或定向有關的定位或導引。這種對 準導引物亦不提供與軟組織平衡有關的導引(即，用于恢復軟組織 平衡的韌帶張力)。此外，其提供了有限的與股骨部件的校準彎曲/骨部4牛的軸向i走壽爭，亦不校 正脛骨部件的后傾斜度。對于髕股關節，需要適當的脛股對準，以 重新建立適當的髕骨4九跡，其由四頭月幾才幾構的側向^立力、股骨髕骨 槽的關節表面和保持脛股關節線而限定。為了使膝蓋運動性最優， 股骨部件彎曲/延伸和外部旋轉定向，脛骨部件后傾斜度和橫跨關節 的韌帶協調工作，保持膝蓋的運動范圍內的軟組織平衡。
對于需要關節表面置換的患者(包括其關節并未損傷到或患病 到需要進行全部關節移植的患者)，對于膝蓋來說可獲得的移植系統 具有整體的三室股骨部件、整體的脛骨部件、整體的髕骨部件以及 需要較大手術創面以執行處理的器械。
希望提供可用來實現手術接觸環接關節表面、能夠適當地制備 骨質結構、能夠提供用于環接支承表面的人造材料(例如，金屬、 塑料、陶瓷或其它適當材料)，以及能夠封閉手術位置的外科手術方 法和設備，所有這些都不會對相關的肌肉、韌帶或腱造成實質性的 損傷或外傷，并不會使關節過度牽引。為了實現此目標，需要植入 物和器械來提供這樣一種系統和方法，其使得能夠用侵入較小或侵 入最小的設備和處理來適當地雕刻關節的關節表面，并可用適合于 穿過小切口、組裝在關節腔的范圍內、并與制備的骨骼支撐表面相 一致的才直入物替代關節表面。

發明內容
本發明涉及在較小和最小侵入的全膝置換手術中使用的植入物 和器械。更具體地，本發明涉及用于切割和制備骨骼的器械。這種 骨骼切割器械可應用于全部和局部的膝關節造形術中。另外，這種 器械可應用于其它全部和局部的關節置換手術，其包括(但不限于) 督部、肩部、踝部、肘部、手部關節、腕部關節、腳部關節和顳顎 關節。這種器械還可用于脊柱的運動段，其包括(但不限于)推間盤和推間關節。為了本文檔的目的，術語關節將用來表示環接關節， 例如，膝部和,殳部，以及脊柱的運動段。
本發明提供了一種用于局部或全部的關節置換以恢復關節運動 性的系統和方法。所公開的器械和植入物實現了精確的骨骼和軟組 織制備，解剖學對準的恢復、軟組織平衡、運動性、部件對部件的 定向和對準、 面的才直入物固定，
適當對準和定位，以導引用于特定患者的解剖對準和部件定向的骨 骼切除。中間和側部脛骨關節表面以及髕骨關節表面通常通過平面 切除來制備。中間和側部股骨骨節以及滑車^皮運動地制備。這種器
械:故稱為組織導引手術(TGS )并在美國專利No. 6,723,102中描述， 其整體結合于此以供參考。
股骨、脛骨和髕骨植入物的適當對準需要膝關節在整個運動范 圍內的適當解剖對準。通過使用橫跨膝部的軟組織結構來導引骨骼 切除，TGS器械在整個運動范圍內建立了適當的軟組織平衡。TGS 月條部手術包括H旦不限于)中間或側部脛股室的單室關節造形術； 髕^L室與中間或側部脛ML室中4壬一或兩者的雙室關節造形術；或者 髕股關節與兩個脛股室的三室關節造形術。在這種手術中，膝關節 通常通過小的中間髕骨切口而暴露在外面。前后十字韌帶保持完整。 申請人:相信，該器一成系統在前十字韌帶部分或完全損傷的情況下也 將能起作用。在文中所述的本發明中間和側部脛股室的雙室關節造 形術的一個實施方式中，用平面切除去除中間和側部脛骨關節表面。 將骨骼雕刻器械;改置在中間和側部脛股室中的切除表面上。當膝部 彎曲和延伸時，每個雕刻器械被延伸以對其相應骨節施加載荷，從 而刻出淺槽。然后，將主骨骼雕刻器械;故置在中間和側部脛股室中 的切除表面上。每個主雕刻器才戒:故構造為延伸以獨立于一個或多個雕刻元件而轉移相應脛股室，然后，所述雕刻元件相對于切除的脛 骨平臺進入相應股骨骨節一定深度，膝部彎曲并延伸，以在股骨骨 節中運動地制備導引面。然后，將副骨骼雕刻器械放置在中間和側 部脛股室中的切除表面上。每個副雕刻器械被構造為帶有可滑動地 被各個股骨骨節中的所制備的導引面容納的導引元件。每個副雕刻 器械被構造為延伸以通過由導引元件施加在脛骨平臺與股骨導引面 之間的轉移力來轉移相應的脛股室。在一個實施方式中，副雕刻器 械被構造為在距導51元件支承面固定距離處帶有 一個或多個雕刻元 件，從而，當膝部彎曲并延伸時，這種雕刻元件在距導引面預定距 離處的相應股骨骨節上制備表面，所述導引面是之前通過主雕刻器 械在股骨骨節中制備出的。在另一實施方式中，副雕刻器械被構造 為在距導引元件支承面的可變距離處帶有一個或多個雕刻元件，所 述雕刻元件被構造為相對于導引元件支承面進入相應骨節中預定深 度。在開始膝部彎曲和延伸以制備股骨骨節之前，進4亍切割元件的 這種前進。替代地，當膝部彎曲和延伸以制備股骨骨節時進4亍切割 元件的這種前進。
替代地，膝部能夠定位為特定的彎曲角度。在每個膝部彎曲角 度下，每個主雕刻器械^皮構造為延伸以獨立于一個或多個雕刻元件 而轉移相應脛股關節。然后，所述雕刻元件相對于切除的脛骨平臺 進入相應股骨骨節一定深度，以在股骨骨節中運動地制備導引面。 然后，膝部旋轉至下一彎曲角度并重復該過程。然后，將副骨骼雕 刻器械放置在中間和側部脛股室中的切除表面上。每個副雕刻器械 被構造為帶有可滑動地被各個股骨骨節中的所制備的導引面容納的 導51元件。每個副雕刻器械^皮構造為延伸以通過由導引元件施加在 脛骨平臺與股骨導引面之間的轉移力來轉移相應的脛股室。副雕刻 器械被構造為在距導引元件支承面可變距離處帶有一個或多個雕刻 元件，所述雕刻元件被構造為相對于導卩I元件支承面進入相應骨節 中預定深度，以運動地制備植入物支撐面。雕刻停止，膝部旋轉至下一彎曲角度并重復該過程。可選地，雕刻器械可^皮構造為用于制 備彎曲的、半球形的或有輪廓的表面，可能需要這種表面來使得與
相配的整體股骨4直入物上的或纟皮構造為帶有多個子部件的M:骨才直入 物上的各種支撐面相匹配。
當用主雕刻器械雕刻股骨骨節時，周期性地4企查全范圍的弓形 腿/外翻足對準。對于弓形腿或外翻足校正，主雕刻器械的內室轉移 可分別偏壓至中間或側部脛月殳室。^齊^i也，主雕刻器械-文置在中間 和側部脛股室兩者中，并且，同時制備相應的股骨骨節，直到在一 個骨節上達到適當的導引面深度為止。此室中的主雕刻器械被墊片 替代，并且，繼續在另一股骨骨節中制備導引面，直到獲得膝部的 解剖對準。當股骨機械軸線與脛骨機械軸線對準時，膝部適當地對 準。然后，將副雕刻器械放置在每個脛股室中，以如上所述地在股 骨骨節中制備植入物支撐面。因此，在整個膝部運動范圍內可獲得 適當的膝部對準和專欠組織平#f 。
在替代技術中，每個脛股室均獨立制備。膝關節如上所述地露 出。首先制備其中一個脛股室，其典型地是患病更嚴重的脛股室。 如上所述地切除相應的脛骨關節表面。如上所述，骨骼雕刻器械、 主雕刻器械和副雕刻器械用來制備其中 一個脛股室。將適當尺寸的 股骨和脛骨樣本放置在所制備的骨骼表面上，并如上所述地制備另 一脛股室。在單室膝關節造形術的情況中，如上所述，將患病的脛 股室制備為待制備的第一脛股室。在髕股關節造形術的情況中，在 平面切除中切除髕骨，主雕刻器械^皮構造為延伸以獨立于一個或多 個雕刻元件而轉移髕股關節，然后，這種雕刻元件沿著由髕股關節 導引的路徑在滑車槽的關節表面下方進入股骨滑車槽預定深度。在 將主雕刻器械放置在切除的髕骨上之后且在開始彎曲和延伸膝部之 前，進行這種雕刻元件的前進。替代地，在膝部彎曲并延伸以在股 骨滑車槽中產生導引面時進行雕刻元件的這種前進。將副骨骼雕刻器械力文置在切除的髕骨上。副雕刻器才成一皮構造為帶有可滑動地^皮滑 車中的所制備的導引面容納的導引元件。副雕刻器械被構造為延伸 以通過由導引元件施加在髕骨與滑車導引面之間的轉移力轉移髕股 關節。在一個實施方式中，副雕刻器械被構造為在距導引元件支承 面固定距離處帶有一個或多個雕刻元件，從而，當膝部彎曲并延伸 時，這種雕刻元件在距導引面預定距離處在滑車上制備表面，所述 導引面是之前通過主雕刻器械在滑車中制備出的。在另 一 實施方式 中，副雕刻器械被構造為在距導可1元件支承面可變距離處帶有一個
或多個雕刻元件，這種雕刻元件;波構造為相對于導引元件支承面進 入滑車中預定深度。在開始膝部彎曲和延伸以制備滑車之前，進行 切割元件的這種前進。替代地，在膝部彎曲和延伸以制備滑車時進 行切割元件的這種前進。對于髕骨和股骨滑車組合來說，髕股關節 和髕股室是可互換的術語。
對于涉及股骨骨節的雙室和三室膝關節造形術，不管是那種情 況，都如上所述地制備一個或兩個脛股室，并且，》文置試-驗用股骨 骨節和脛骨部件，以建立膝部運動性。然后，如上所述地制備髕月殳 室。替代地，如上所述地制備髕股關節，并且，；改置試-驗用髕骨和 滑車部件，以建立膝部運動性。然后，不管是哪種情況，如上所述 地制備一個或兩個脛股室。可選地，在三室膝關節造形術的情況中， 可通過首先切除中間和側部脛骨平臺和髕骨來同時制備股骨滑車和 兩個股骨骨節。然后，如上所述的，對髕股關節和脛股室應用雕刻 器械、主雕刻器械和副雕刻器械。可選地，制備髕股關節、中間脛 股室和側部脛股室的順序可以任何順序或任何組合變化。替代地， 可用放置在遠端股骨或滑車中間的切割導引物切除股骨滑車。手術 鋸(擺動式或往復式)放置在切割導引物上或穿過切割導引物，以 切除股骨滑車。來去除脛骨和 髕骨的關節表面。將骨骼雕刻器械放置在中間和側部脛骨切除和髕 骨切除上。如上所述，從股骨骨節和滑車切除骨骼。監測每個骨節 和滑車上的切除深度。當在一個室中達到適當深度時，用墊片替代
該雕刻器械，并繼續雕刻剩余的表面。 一旦將墊片^:置在其中一個 脛股室中，繼續進行另一股骨骨節的切割，直到獲得期望的膝部對 準為止。如果在完成滑車切除之前完成了兩個股骨骨節的切除，那 么，剩下的脛股室中的雕刻器械被墊片替代，繼續對滑車雕刻至適
當深度。
用TGS器械獲得的股骨、脛骨和髕骨切除^皮適當地定位和定
向，以用于整個膝部運動范圍內的解剖膝部7于準、4欠組織平^f和運 動性功能。用這些骨骼支撐面來分別定位和定向股骨、脛骨和髕骨 部件，將保持解剖膝部對準、軟組織平衡和運動性功能。通常地， 脛骨和髕骨切除是平面的， -使具有平面支撐面的相應一直入物部件的
放置平直地向前。股骨切除不是平面的，對于給定的患者，側部骨 節、中間骨節和滑車切除相對于彼此的相對位置是功能膝部運動性。 因此，股骨才直入物應適應此可變性。
在替代實施方式中，手術導航與TGS器械一同使用，以運動地 制備股骨、脛骨和髕骨，以支撐膝部才直入物部件。可用于本方法的 手術導航技術包括(但不限于)圖像導航系統和無圖導航系統以及 基于霍爾效應的導航系統。如上所述地露出膝關節。導航跟蹤儀附 接至股骨、脛骨和髕骨。如果跟蹤儀不能附接至髕骨，那么，用跟 蹤觸針周期性地或在手術過程中的離散點處進行髕骨的跟蹤。對于 使用的導航系統，測量每個原始記錄中的膝部的預操作對準和運動 性。如上所述地制備脛骨平臺和髕骨。替代地，導4元系統用來定位 脛骨切除導引物以切除中間和側部脛骨關節表面。導航系統可用來 對準髕骨切除導引物以切除髕骨。前后十字韌帶保持完整。當在整個運動范圍內導4元系統監4見并顯示副雕刻器械在髕股關節和每個脛 股室中的股骨切除深度并同時監測膝部對準和運動性時，可如上所 述地應用主和副骨骼雕刻器械。導航系統指示出何時在給定的股骨 關節表面上獲得適當的切除深度，并向外科醫生發出用試驗用植入 物代替雕刻器械的信號。繼續切除股骨，直到導航系統指示出獲得 期望膝部對準為止。手術導航系統監測滑車切除深度，并當獲得期 望深度時告知外科醫生。如果在完成股骨骨節切除之前獲得適當的 滑車切除深度，那么，可將試-驗用才直入物放置在髕股室中，并繼續
切除股骨骨節。本技術描述了用手術導航與TGS器械一塊來同時制 備膝部的三個室。另外，可用手術導航與TGS器械一塊來順序地制 備膝部室以及制備之前所述的組合。
TGS器械中的雕刻器械可裝備有傳感器，以測量內室轉移力和 /或轉移距離。這種器才成^f吏得能夠在整個運動范圍內在主雕刻的過程 中監測軟組織平纟耔。力傳感器和/或位移傳感器可作為軟組織平衡、 轉移力和/或轉移位移的互補測量而附接至橫跨膝部的韌帶。裝備有
傳感器的雕刻器械還^f吏得能夠在整個運動范圍內在主雕刻和/或副 雕刻的過程中監測切除深度。測力傳感器放置在主和/或副雕刻器械 中，以測量轉移力。替代地，如果使用液壓壓力來延伸主或副雕刻 器械，那么，通過將液壓致動器或氣泡或氣球的才黃截面面積施加的 壓力放大而使用壓力傳感器來測量轉移力。位移傳感器放置在主或 副雕刻器械中，以測量轉移距離。替代地，如果4吏用液壓壓力來延 伸雕刻器械，那么，通過對轉移裝置的校準位移和體積變化之間的 關系來改變輸送至液壓致動器或氣泡或氣球的流體體積。轉移負載 和轉移位移的讀出結果可由數字讀出器、條形圖或其它圖形顯示提
供。讀出結果也可顯示在手術導航系統顯示器中。這種裝備有傳感 器的雕刻器械可與上述每個過程和實施方式結合使用。可由注射泵 才是供液壓致動器或氣泡上的壓力，或由預加載柔性氣泡4是供液壓致 動器或氣泡上的壓力，所述柔性氣泡^皮設計為在啟動用來轉移關節的致動器或氣泡所需要的體積的可用變化上保持流體中的相對恒定 的壓力。替代地，可通過螺紋機構、斜坡、剪刀機構或其它機械裝 置來提供轉移力。
在一個更復雜的實施方式中，TGS器械集成有手術導航、內室 轉移和位移傳感器和可編程控制器，以^是供股骨切除的同時閉環控 制。當外科醫生彎曲并延伸膝部時，本申請具體的機器人系統用主 雕刻器械雕刻股骨骨節和滑車。如上所述地接觸膝關節。如上所述 i也應用手術導4元系統和導航^艮i 宗^義，測量并存檔子貞才喿作乂于準和膝部 運動性。如上所述地切除脛骨和髕骨。帶有整體轉移力和轉移位移 傳感器的液壓延伸的主雕刻器才戒;改置在膝部的三個室中。如上所述 地應用主雕刻器4戒，以制備相應股骨關節表面。每個室中的內室轉 移力可由獨立的閉環控制器控制，其中轉移力用作反饋。替代地， 轉移位移用于一個或多個雕刻器械的閉環反饋。機器人TGS器械系 統對中間和側部脛股室以及對髕股室施加初步內室轉移力，并向外 科醫生指示出系統已準備開始股骨切除。外科醫生反復地彎曲并延 伸膝部，同時機器人TGS器4成系統監測整個運動范圍內的主雕刻器 械切除深度、膝部對準和膝部運動性。才幾器人TGS器械系統監測每 個室中的這種切除深度，以估計特定室中主雕刻的完成度，在該點 處，系統、提示外科醫生用試-驗用才直入物代^齊雕刻器才成。然后，當外 科醫生繼續彎曲并延伸膝部時系統監測膝部對準，直到導航系統指 示出獲得期望膝部對準為止。當達到預定滑車切除深度(可能出現 在骨節切除完成之前或之后)時，系統^提示用墊片^^代髕股主雕刻 器械。
雖然這里詳細描述了對膝部應用TGS器械系統，但是，很明顯， TGS器才成系統可以類4以方式應用于其它全關節造形術和脊4主關節造 形術。TGS器械與導航的組合以及與閉環控制和機器人的組合可應 用于其它關節和脊柱關節造形術應用中。本發明包括用于雕刻通常以預定方式與第二骨駱關節的第一骨
骼的關節表面的方法。 一種方法包括將一個或多個主骨骼雕刻器 械或工具固定至第二骨骼，獨立于骨骼雕刻元件而在兩個骨骼之間 施加轉移力，通過使一個或多個骨骼雕刻元件進入第一骨骼并且使 骨骼相對于彼此環接而在第 一骨骼內雕刻導引面，將一個或多個副 骨骼雕刻器械固定至第二骨骼，將副骨駱雕刻器械的導引元件滑動 地容納在第一骨骼的導引面中，在副骨骼雕刻器械與第二骨骼之間 施加轉移力，使一個或多個骨骼雕刻元件相對于導引元件前進預定 深度，以及通過使骨骼相對于彼此環接而在第二骨駱內雕刻植入物 支撐面。可選地，通過將第二骨骼定位在相對于第一骨骼的特定方 向上而雕刻第一骨骼的關節表面，將一個或多個主骨骼雕刻器械固 定至第二骨骼，獨立于骨骼雕刻元件而在第一與第二骨骼之間施加 轉移力，通過使一個或多個骨骼雕刻元件進入第一骨骼并且使骨骼 相對于彼此環接而在第一骨骼內雕刻導引面，將一個或多個副骨骼 雕刻器械固定至第二骨骼，將副骨骼雕刻器械的導引元件滑動地容 納在第 一骨骼的導引面中，在副骨骼雕刻器械與第二骨骼之間施加 轉移力，使一個或多個骨骼雕刻元件相對于導引元件前進預定深度 而在第一骨骼中制備植入物支撐面。將第二骨骼相對于第一骨骼定 向于另一位置，并重復此過程以在第 一 骨骼中提供另 一植入物支撐 面。
另一種方法包括將一個或多個骨骼雕刻工具固定至第二骨骼， 通過使骨骼相對于彼此環接而雕刻第一骨骼的關節表面，并在骨骼 雕刻工具與第二骨骼之間施加轉移力。可選地，通過將一個骨骼相
對于另一個骨骼定位并在骨骼雕刻工具與第二骨骼之間施加轉移力 而雕刻第一骨骼的關節表面。施加轉移力，以張緊橫跨膝部的軟組 織結構，并迫使骨駱雕刻工具進入第一骨骼中，其中，力的施加至 少部分地在負載控制下操作。 一種替代方法包括，將一個或多個骨 骼雕刻工具固定至第二骨骼，通過將一個骨骼相對于另一個骨骼環接或定位并在脛骨與股骨之間施加第 一轉移力以張緊橫跨膝部的軟 組織結構而雕刻第 一骨駱的關節表面。由于所施加的第 一轉移力， 而在骨骼雕刻工具與第二骨駱之間獨立于第一轉移力而施加第二轉 移力，以迫〗吏骨骼雕刻工具進入第一骨骼。第一轉移力至少部分地 在負載控制下操作。當從股骨去除材料時，第二轉移力至少部分地 在負載控制下操作，繼續進行所述材料去除，直到骨骼雕刻工具相 對于第二骨骼進入到期望方向和位置為止。
在一些方法中，施加轉移力包括，在壓力下施加流體，其中負 載控制包括控制流體壓力。在各個實施方式中，控制流體壓力可包 括控制氣態流體壓力或液態流體壓力。本方法可包4舌測量兩個骨骼 之間的負載，并至少部分地根據所測負載而控制轉移力。在一些方 法中，在負載控制下控制力的施加，其后是達到位移極限之后的位 移控制。位移控制可包括4幾械地限制位移的范圍。
在一些所述方法中，負載控制至少部分地由自動控制器執行，
其至少部分地#4居負載而自動控制轉移力。負載控制可至少部分地 在人工控制下4丸行，其中，人至少部分地響應于負載讀出4直而控制 轉移力。
一些實施方式使用桶式刀具。 一個設備包括內部有空間并且沒 有外部區域的框架，以及多個旋轉地設置在框架內的切割缸體。乂人 框架外部可外部地接近驅動件，并且操作地接合驅動件以S走轉切割 缸體。在一些實施方式中，殼體具有用于插入哺乳動物體內的后區 域、與后區域相對的前區域、均在后區域與前區域之間延伸的右側 和左側，其中，驅動件是通過右側和/或左側伸出殼體外部的軸。
在一些桶式刀具實施方式中，驅動件通過齒專侖l喿作地4妄合至切 割缸體。在其它實施方式中，驅動件通過柔性驅動環操作;也接合至
切割缸體。在又一些實施方式中，驅動件通過連4妄臂操作:t也接合至切割缸體。 一些實施方式還包4舌與殼體內部流體連通的流體入口和 出口，以提供沖洗和組織碎片去除。實施方式還可包括多個內嵌伸 縮式平臺，該平臺具有內部、延伸結構和收縮結構，其中，通過對 平臺內部直4妄或間4妄應用流體壓力可將平臺從收縮結構推動成延伸
刀具裝置，可接合這兩個桶式刀具裝置以在第一與第二裝置之間傳 遞所施力。的扭矩。在一些實施方式中，可對兩個桶式刀具獨立地供電。
本發明還提供帶式刀具實施方式。 一個設備包括框架，其具有 用于插入哺乳動物體內的后區域、與后區域相對的前區域、旋轉地 4妻合至框架后區域的后輥子、》走轉地接合至框架前區域的前輥子，
以及環繞后4昆子和前4昆子的切割帶。該i殳備可進一步包括々喿作;l也4妄 合至前輥子以:旋轉地驅動前輥子和切割帶的驅動件。
在一些帶式刀具中，切割帶包括多個從中穿過的孔，在此處， 孔可以可選地具有凸起的后邊緣。 一些實施方式還包括4妄合至框架 以保護組織免于接觸切割帶后區域的后組織保護器。帶式刀具可具 有接合至框架前部的前框架件。可從框架外部而外部地接近驅動件， 在各種實施方式中，馬區動4牛均沿著前后軸線i殳置，或垂直于前后4由 線設置。
一些帶式刀具設備進一步包括l喿作地接合至框架以防止組織4妾 觸切割帶底部的殼體底座。在一些實施方式中，張緊臂可才喿作地4妄 合至前輥子和后輥子，以調節帶張力。
在一些實施方式中，切割帶具有縱向軸線、基本平面的表面， 以及設置在帶外表面上的多個外切割脊。帶可具有i殳置在帶內表面 上的多個內脊。在一些實施方式中，脊^皮定向為基本垂直于帶全從向 軸線，而在其它實施方式中，脊^皮定向為相對于縱向軸線成大約20。至70°角。帶可具有位于帶外表面上的第一組基本平行的切割脊和 位于帶外表面上的第二組基本平行的切割脊，其中，第一和第二組 脊部彼此交叉，以形成鉆石形圖案。在一些帶中，第一組基本平行 的脊設置在帶外表面上，第二組基本平行的脊設置在帶外表面上， 其中第一和第二組脊部相對于;f皮此至少成20。角地r沒置。切割帶可 被張緊并支撐于輥子上。后組織保護器存在于 一 些實施方式裝置中。 一些切割帶具有形成摩擦器的孔后邊緣。 一種切割帶具有這樣的切 割圖案，所述圖案具有部分損-跨帶的交替的、相對的、傾斜的脊部。 切割齒可在帶運動方向上向前^皮導引(即，帶3走轉，從而上表面通 常在向前方向上移動)，以在"t刀割時沿向前方向4,動"殳骨。
本發明還提供了各種往復式刀具實施方式。 一個所述實施方式 包括框架，其具有用于插入哺乳動物體內的后區域、與后區域相對 的前區域，以及具有切割表面的基本平面的上切割元件。該設備還 包括驅動件，其才喿作地4妻合至刀具元件，以驅動切割元件基本在平 面內移動，其中，乂人4匡架外部可4妄觸驅動件。在一些實施方式中， 通過偏移凸輪或偏心凸4侖可梯:作地4妄合驅動件。在各種實施方式中， 一些驅動件沿著前后軸線-沒置，而另一些驅動件垂直于前后軸線i殳 置。 一些實施方式包括至少兩個上切割元件，每個元件被構造為基 本在相同的平面中才喿作。
在一些往復式刀具中，上切割元件主要僅當在一個方向上移動 而時切割，而在相y于方向上移動時不切割。在其它^主復式刀具中， 上切割元件當在一個方向上移動時切割，而在相對方向上移動時也 切割。 一些實施方式具有相鄰的子部件或子切割元4牛，其4皮此之間 具有180。的相位差。 一些實施方式具有兩個或多個子切割元件；一 些實施方式具有四個至六個子切割元4牛。
本發明還提供了用于切入哺乳動物骨骼的可延伸設備，其中， 該設備可包括框架，其具有用于插入哺乳動物體內的后區域、與后區域相對的前區域，以及具有切割表面的至少一個上切割元件。該 設備還包括操作地接合至底部的可延伸本體，可延伸本體具有第一 結構和第二結構，其中，該設備在第二結構中具有比在第一結構中 更大的高度。
在一些實施方式中，可延伸本體直4妻4姿合至殼體，而在其它實 施方式中，可延伸本體至少部分地容納在殼體內。 一些可延伸本體 包括波纟丈管。波紋管可包括向內和/或向外的褶皺。可延伸本體可包 括容納在可膨脹殼體內的氣5求或氣泡，所述殼體具有剛性頂部和底
部以及具有向內和/或向外的褶皺的側;f反。氣泡可由聚對苯二曱酸乙 二醇酯(PET)、尼龍、聚乙烯(PE)、尿烷或其它材料形成。可延 伸本體可包括容納在殼體內的至少一個腿部。可延伸本體可包括可
膨月長氣嚢，其可嵌在另一結構內。 一些實施方式包括至少兩個嵌套 結構， 一個結構至少部分地嵌在另一個結構內。嵌套結構可包括嵌 套的可伸縮的結構。具有可延伸本體的切割元件可包括從以下組中 選才奪出的切割組件切割缸體、切割帶和往復式切割平面。
本發明還提供了剃刀盒設備。該設備可包括框架，其具有用于 插入哺乳動物體內的后區域、與后區i或相對的前區域，以及可移動 盒。可移動盒可具有支承多個切割元件的上表面，盒滑動地接合 至才匡架以允許切割元件相對于沖匡架移動；以及驅動件，所述驅動件 才喿作地4妻合至盒以往復地驅動盒，其中可從框架外部接觸驅動件。 在一些實施方式中，驅動件旋轉地接合至偏心凸輪，其中偏心凸輪 往復地驅動可移動盒。該i殳備可具有用于保護組織的受^f呆護非切割 后端區i或。
本發明還提供了 一種用于同時切入哺乳動物骨骼的兩個或多個 不同區域的設備。該設備可包括第一框架和第二框架，第一框架具 有用于插入哺乳動物體內的后區域和與后區域相對的前區域，第二 框架具有用于插入哺乳動物體內的后區域和與后區域相對的前區域。第一和第二框架可具有第一和第二可相應移動的切割本體，所 述切割本體包括能夠切入組織和骨骼的上切割表面。該i殳備可包括「
操作地接合至第 一切割本體的第 一驅動件，操作地接合至第二切割
本體的第二驅動件，以及用于保持第 一和第二框架相對于;f皮此隔開 的至少一個連4妻4牛。
在一些實施方式中，第一和第二可移動切割本體中的每個都是 具有切割表面的^走轉缸體，而在其它實施方式中，第一和第二可移 動切割本體是往復式切割表面，每個切割表面支承切割元件。在又 一些實施方式中，第一和第二可移動切割本體中的每個都是支承切 割元件的閉環帶，其中，帶由驅動件驅動，以在纟從向方向上運動。
在各種實施方式中，本發明還提供了各種其它方面。 一些裝置 由柔性驅動帶(即連續環)驅動。 一些切割表面具有切割齒或研磨 材料。 一些刀具可用伸縮式平臺在高度上延伸。在一些實施方式中 可使用導柱。可用才幾械凸豐侖、螺4丁才幾構、剪形千斤頂或氣泡來實現 高度延伸。在氣泡中這可通過液壓實現，或者在活塞/缸體中，通過 才幾械剪、通過扭4成凸4侖，或通過墊圈或墊片來實iE見。在一些實施方 式中使用獨立伸縮的或可延伸的部分，其可放置在刀具本體下方或 放置在其內部。在本發明的一些實施方式中，高度上的延伸與可移 動切割本體的位置無關，其中可移動切割本體相對于可膨"長殼體的 位置可由上述高度延伸機構調節。
本發明還l是供了一種用于切入哺乳動物骨骼的兩個或多個不同 區域的設備。該設備可包括用于切入哺乳動物骨骼的可擴展設備， 其中，該設備可包括框架，其具有用于插入哺乳動物體內的后區域、 與后區域相對的前區域，以及具有切割表面的至少 一個上切割元件， 該i殳備還包括獨立伸縮的或可延伸的i殳備，其具有用于插入哺乳動 物體內的后區i或、與后區i或相只于的前區i或、以及至少一個可延伸本 體。切割i殳備》文置在哺乳動物骨骼的第一獨立區域中。伸縮部分》文置在哺乳動物骨骼的第二獨立區域中。該設備可包括操作地接合至 切割設備的驅動件，并可選地包括用于保持切割設備相對于伸縮設 備隔開的至少一個連4妄件。在一些實施方式中，伸縮部分包括一個 或多個可延伸本體。伸縮部分可具有直4妄4妄合至殼體的可延伸本體， 而在其它實施方式中，可延伸本體至少部分地凈皮容納在殼體內。可 延伸本體具有第一結構和第二結構，其中，該i殳備在第二結構中的 高度比第一結構中的高度大。在一個實施方式中，至少一個切割元 件與可延伸本體一起移動。在另一實施方式中，至少一個切割元件 與底座殼體固定，其中可延伸本體獨立于至少一個切割元件而移動。
一些刀具主要由不銹鋼制成。框架和殼體可由適當的塑料制成，
侈'H口，聚醚醚酮(PEEK)。
除非另外指出，否則，根據本發明的桶式刀具、往復式刀具和 帶式刀具裝置的一些實施方式可具有大約10 mm與90 mm之間的 沖匡架長度和大約10 mm與50 mm之間的寬度。其它實施方式具有 大約10 mm與90 mm之間的才匡架長度和大約40 mm與100 mm之 間的寬度。又一些實施方式可具有小于約10 cm的框架長度和小于 10 cm的寬度。再一些實施方式可具有小于約2 cm的框架長度和小 于約1 cm的寬度。
除非另外指出，否則，才艮據本發明的桶式刀具、往復式刀具和 帶式刀具裝置的一些實施方式可通過同時才喿作兩個或多個刀具來侵: 用。 一個刀具可方文置在中間脛月殳室中， 一個刀具方文置在側部脛月殳室 中。 一個刀具也可方文置在髕月殳室中。可4吏用這些方式的4壬4可組合。 刀具可具有7>共的驅動件，或者，它們可具有獨立的驅動^f牛。它們 可獨立地;故轉移，或作為一組4皮轉移(即， <吏用)。它們可通過與刀 具底座保持恒定距離的至少 一個切割元件被轉移，或者通過與刀具 的可延伸殼體的前表面保持恒定距離的至少 一個切割元件被轉移。 每個刀具可在"負載"控制下或在"位移"控制下或在其組合控制說明書第20/49頁
下被使用。每個刀具可首先在"負載"控制下被使用，然后變為"位 移"控制，或反之亦然。當其使用時，框架可將切割元件限制在平
行于4醫架底座的平面中，或允i午切割元件的平面相對于才醫架底座成 一角度。框架可與刀具底座制成一體，或者其可與刀具的可延伸殼 體命J成一體。
手術過程
手術過程涉及，通過小的、垂直的切口露出患病的脛股室，不 會破壞肌肉結構或使髕骨外翻或脫位。用傳統的脛骨切除導引物和 擺動式和/或矢狀骨鋸去除患病的脛骨平臺。將第一股骨刀具(這里 被稱為主雕刻器械)放置在被切除的脛骨平臺上，并在負載控制下 垂直地延伸以使關節空間張緊。然后，當外科醫生彎曲并延伸膝部 時，切割元件(這里被稱為雕刻元件)；陂啟動并進入股骨骨節。當 膝關節彎曲時，刀具以取決于患者膝部的個人生理4幾能的方式適當 地切割月更骨的關節表面，該個人生理才幾能由患者的十字韌帶和副韌 帶、髕骨腱和橫跨膝關節的軟組織結構建立。刀具延伸至大于計劃 的脛骨和股骨植入物的組合厚度的高度。結果，在股骨骨節中產生 導引面(在美國臨時申請乂#^知#中被稱為"SGG"或"凹槽")；其 頂部代表股骨才直入物的運動的準確參考位置。去除主雕刻器械，并 用第二股骨刀具(這里被稱為副雕刻器械)替代。副雕刻器械對剩 余股骨骨節的雕刻由此凹槽導引。
副雕刻器械被構造為轉移關節空間，從而提供對準、穩定性和 統一的運動性動作，其是十字韌帶和副韌帶的功能。通過刀具底座 與被切除的脛骨平臺之間的伸縮來提供轉移。導桿(這里被稱為導 引元件)擱置在所制備的導引面的頂部上。在凹槽頂部的下方，,人 導引面任一側上的骨節去除預定深度的骨骼，所述導引面是之前在 股骨骨節中制備的導引面。結果是獲得了用于骨節植入物的運動地 制備的骨質支撐面，其供關節空間內的股骨和脛骨植入物的組合厚度之用。部分深度的導引面保持露出用于交錯接合骨接合劑的小梁 骨，并暴露用于骨節部件上的矢狀片的空間以固定接合劑。


圖l是桶式刀具的透視圖，其具有橫向安裝的可旋轉的圓柱形
士刀割it/f牛、沖洗口和馬區動4由。
圖2是圓柱形切割元件的透—見圖，其具有適于在一些線驅動桶 式刀具(例如，圖12的桶式刀具)中^f吏用的中心驅動凹槽。
圖3是另一圓柱形切割組件的透^L圖，其適于在一些端部驅動 桶式刀具(例如，圖1的桶式刀具)中使用。
圖4是往復式刀具的透視圖，其具有上部基本平面的切割元件。
圖5是圖4的往復式刀具的分解圖，示出了沖洗口和往復式驅
動軸機構。
圖6是圖1桶式刀具的透一見圖。
圖7是從圖1桶式刀具的切割元件中心剖開的頂部剖^L圖，示 出了用于驅動桶式刀具的傘齒l侖驅動。
圖8是從圖1桶式刀具的驅動齒輪剖開的側剖^L圖，示出了端 部驅動的刀具元件和齒專侖傳動系。
圖9是圖1桶式刀具的頂部示意圖。
圖IO是圖l桶式刀具的側方文大圖。
圖11是圖1桶式刀具的分解圖。圖12是線驅動桶式刀具的透視圖，其具有底部伸縮平臺、側驅 動軸，并且其可^f吏用圖2的刀具元件。
圖13是從圖12線驅動桶式刀具的驅動環剖開的側剖一見圖。
圖14是圖12的線驅動桶式刀具的分解圖。
圖15是圖12線驅動桶式刀具的透視圖，示出為伸縮結構。
圖16是從圖12線驅動桶式刀具的驅動環剖開的側剖視圖，示 出為延伸的伸縮結構。
圖17是圖12線驅動桶式刀具的分解圖，伸縮平臺示出為延伸
的結構。
圖18是帶式刀具的透視圖，其具有使用螺釘機構來張緊切割帶 的線性張緊框架。
圖19是圖18的帶式刀具的分解圖，其具有線性張緊框架。
圖20是另 一個帶式刀具的分解圖，其具有使用剪式機構來張緊 切割帶的鉸接張緊框架。
圖21是往復式刀具的透視圖，其具有基本平面的上切割元件和 ,j馬區動壽由。
圖22是圖21往復式刀具的分解圖，示出了沖洗口和風室，以 及其內部的偏移凸4侖往復才幾構。
圖23是可膨脹伸縮氣泡的透—見圖，示出為伸縮結構。
圖24是可延伸殼體的透視圖，適于在其內部容納圖23的氣泡。圖25是i殳置在圖24的平臺內部的圖23氣泡的透-見圖、剖面 圖和非剖面圖，示出為伸縮結構。
圖26是i殳置在圖24的平臺內部的圖23氣泡的透3見圖、剖面 圖和非剖面圖，示出為膨脹的結構。
圖27是定位在膝關節中的雙帶式刀具的透^L圖。
圖28是帶式刀具的透一見圖。
圖29是脛骨平臺被切除的膝關節的透視圖。
圖30是膝部的側部側^見圖，其帶有定位在側部脛股關節中的伸 縮式刀具。
圖31是膝部的中間側視圖，其帶有定位在中間脛股關節中的伸 縮式刀具。
圖32是膝部的側部側一見圖，其帶有定位在髕股關節中的伸縮式 刀具。
圖33是往復式驅動環切割元件和驅動軸的示意性頂4見圖。
圖34是雙桶式刀具的透視圖，其與圖12的桶式刀具類似，示 出為在脛股室中的位置中。
圖35是雙桶式刀具的透—見圖，例如，圖12的桶式刀具。
圖36是雙往復式刀具的透視圖，示出為在脛股室中的位置中。
圖37是定位在膝關節中的雙桶式刀具的透^L圖。圖38是雙帶式刀具的透視圖，例如，圖20的帶式刀具，示出 為在脛股室中的位置中。
圖39是雙帶式刀具的透4見圖，例如，圖20的帶式刀具。
圖40是往復式刀具的端部正^L圖，其具有處于延伸結構的伸縮 式平臺。
圖41是圖40往復式刀具的端部正^L圖，其具有處于縮回或收 縮結構的伸縮式平臺。
圖42是圖40往復式刀具的分解圖，示出了用于固定頂部切割
元件的固定器。
圖43包括切割帶的正交圖和透視圖。
圖44包4舌切割帶的正交圖。
圖45包括切割帶的正交圖。
圖46包^^舌切割帶的正交圖。
圖47包括在去除骨骼中4吏用的盒的透#見圖。
圖48包括圖47盒的分解圖。
圖49是骨骼雕刻器械的分解圖，示出了連續轉移器、帶有縱向 銼磨元件的雕刻插入物和脛骨試驗用底座。
圖50是骨骼雕刻器械的透4見圖，其裝配有脛骨試-驗用底座和縮 回的彈簧加載轉移平臺。圖51是通過手術暴露的膝部的示圖，可以看到中間股骨骨節， 示出了處于適當位置的骨骼雕刻器械和劃入股骨骨節中的線。
圖52是主雕刻器械的分解圖，示出了縱向雕刻元件和遠端彈簧 加載轉移平臺。
圖53是圖52主雕刻器械的透3見圖，示出了縮回的遠端轉移平
圖54是圖53主雕刻器械的透視圖，示出了釋放的和延伸的轉
移平臺。
圖55是通過手術暴露的膝部的示圖，可以看到中間股骨骨節， 示出了處于適當位置的主雕刻器械和中間股骨骨節中的所制備的導引面。
圖56是雕刻元ff和圖52、圖53、圖54、圖59、圖60、圖61 和圖63的主雕刻元件的驅動電機組件的分解圖，示出了電機、雕刻 元4牛和夾頭鎖定一幾構。
圖57是圖49和圖50雕刻插入物的分解圖。
圖58是圖49、圖50、圖52和圖53所示的連續轉移器的分解圖。
圖59是帶有平行轉移器和脛骨試驗用底座的主雕刻器械。 圖60是圖59的主雕刻器械的分解圖。
圖61是圖59主雕刻器械的側視圖，示出了收縮的轉移平臺。圖62是沿著中間截面剖開的圖61平4亍轉移器的4黃截面圖，示 出了處于收縮位置中的轉移平臺和提供轉移力的彈簧。
圖63是圖59主雕刻器械的側視圖，示出了延伸的轉移平臺。
圖64是沿著中間截面剖開的圖63的平行轉移器、電機和脛骨 試驗用底座的橫截面圖，示出了處于延伸位置中的轉移平臺和提供 轉移力的彈簧。
圖65是圖59平行轉移器的分解圖。
圖66是平行轉移器的另一實施方式的透視圖，示出了在主雕刻 器械中使用的碟形轉移平臺。
圖67是副雕刻器械的透視圖，示出了帶有在相對方向上旋轉的 相鄰雕刻元件的桶式雕刻元件。
圖68是沿著導引元件的中心剖開的圖67副雕刻器械的橫截面 圖，示出了副雕刻器械的花鍵齒輪傳動系。
圖69是圖67副雕刻器械的分解圖。
圖70是副雕刻器械的另一實施方式的透視圖，示出了帶有在相 同方向上旋轉的相鄰雕刻元件的桶式雕刻元件。
圖71是沿著導引元件的中心剖開的圖70副雕刻器械的橫截面 圖，示出了副雕刻器械的曲軸和連接臂傳動系。
圖72是圖71副雕刻器械的分解圖。圖74是副雕刻器械的另 一實施方式的透視圖，副雕刻器械示出 為帶有雕刻元件位置相對于導？ 1元件可變的帶式雕刻元件，該透視 圖示出了收縮的雕刻殼體。
圖75是圖74副雕刻器械的透視圖，示出了延伸的雕刻殼體。
圖76是沿著導引元件的中心剖開的圖72副雕刻器械的橫截面 圖，示出了用來改變雕刻殼體相對于副雕刻器械的支撐框架的位置 的4專動系和滑動才幾構。
圖77是沿著導引元件的中心剖開的圖75副雕刻器械的橫截面 圖，示出了用來改變雕刻殼體相對于副雕刻器械的支撐框架的位置 的4專動系和滑動才幾構。
圖78是圖74副雕刻器械的雕刻元件的橫截面圖。
圖79是圖74副雕刻器械的分解圖。
具體實施例方式
本發明的 一些實施方式包括用植入物替代膝部的關節表面。支 持信息包含在當前專利和專利申請中，包括US 6,482,209和US 6,723,102，其結合于此以供參考。
本申請包括用于制備股骨骨節和滑車的骨骼雕刻器械、主雕刻 器械和副雕刻器械的公開內容。提出了每種器械的各種實施方式。 雕刻器械、雕刻儀器、雕刻裝置、雕刻設備和骨骼雕刻工具是可以互換的術語。應當注意，組織導引的手術和雕刻裝置實施方式可應
用于身體中的其它關節，包括(但不限于)臀部、肩部、踝部；以 及脊柱的運動段(包括推間盤和推間關節)。這里所述的股骨刀具(雕 刻裝置)包括剃刀(最早在美國專利No. 6,428,209中描述)、桶式 刀具、往復式刀具和帶式刀具。提出每種刀具的各種實施方式。
圖1示出了設計有多個圓柱形切割元件103的桶式刀具。桶式 刀具可被設計為具有一個或多個切割元件103。在一個實施方式中， 桶式刀具^皮i殳計為具有五個切割元件200 (如圖12所示)。
當膝部彎曲和延伸時，脛股室和髕股室的骨質表面之間的接觸 區域沿著股骨表面在每個室內移動。由于脛骨的旋轉，此移動量在 側部上更大。因此，希望切割表面的尺寸被構造為當接觸區域的位 置在股骨表面上移動時去除骨骼。在一個實施方式中，切割元件103 的直徑小并緊密地排在一起。如圖1所示的整個切割表面區域具有 切割表面長度108、切割表面寬度109，并且其尺寸^皮構造為適應膝 部彎曲和延伸過#呈中中間或側部脛月殳^妄觸區i或的運動，并適應中間 或側部股骨骨節的寬度。通常地，在一些實施方式中，對于^皮設計 為放置在任一脛股室中的刀具來說，切割表面長度的范圍可在大約 10 mm至90 mm之間，切割表面寬度的范圍可在10 mm至50 mm 之間。在脛骨平臺被切除的另一實施方式中，切割表面寬度與遠端 股骨的中側寬度相匹配，其范圍可在大約40 mm至100 mm之間。
圖1、圖6、圖7、圖8、圖9和圖10示出了桶式刀具的一個 實施方式，其中，刀具元件103被刀具殼體107和側板102支撐。 刀具殼體107通過隔板111與驅動殼體101隔開，并通過隔板110 與側板102隔開。側板102可用緊固件1000 (在圖IO中示出)固 定。側板102也可包括頂部附接孔900 (在圖9中示出)。可選地， 可同時用兩個桶式刀具來制備中間和側部^:骨骨節。在左膝中，所 示桶式刀具》文置在中間脛股室中。故構造為與所示桶式刀具成鎮7f象的桶式刀具(未示出)；故置在側部脛月殳室中。每個桶式刀具^皮構造 為帶有四個附接孔900，橫桿(未示出)可通過螺紋緊固件(未示 出)附接至附4妄孔卯O，以將一個桶式刀具固定并定向在另一桶式 刀具上。替代地，每個桶式刀具可獨立地;汶置在相應的脛股室中， 不用將其連4妻在一起。
驅動殼體101支撐驅動軸100。剛性或柔性的驅動軸延伸部(未 示出)可附4妄在驅動軸100與^:轉動力源(例如，手術動力鉆或電 機)之間。圖7示出了輸入扭矩如何能夠被傳遞至附接至傘齒輪組 700和701 (或圖11中的傘齒4侖1100禾口 1101 )的馬區動4由100。圖8 示出了扭矩如何:帔軸702傳遞至驅動齒4侖805。從刀具驅動齒輪800， 扭矩被傳遞至傳動齒4侖804,至刀具驅動齒輪800。空轉齒輪803 放置在后續刀具驅動齒4侖800之間，以將扭矩傳遞至切割元件103 中的每個。鎖定銷802》文置在齒4侖凸出部801與凸出部803內，以 將齒l侖固定至刀具。在一個實施方式中，刀具驅動齒4侖800 4丁在刀 具毅302 (在圖3中示出)上。參照圖8和圖11，桶式刀具被構造 為通過連接至傘齒輪1100的驅動軸100驅動切割元件103。傘齒4侖 1100與連4妄至軸1105的傘齒4侖1101嚙合，軸1105連4妄至與傳動 齒輪804嚙合的驅動齒輪805。傳動齒輪804和與空轉齒輪803嚙 合的刀具驅動齒4侖800嚙合，并且，扭矩經由空轉齒4侖803和驅動 齒輪800組合被傳遞至每個切割元件。傳動齒輪804和空轉齒輪803 被軸1109支撐。軸1109穿過側板102中的隙孔1114和面板1102 中的隙孔1115,并被這些孔支撐。面板102通過螺紋緊固件(未示 出)與刀具殼體107裝配在一起，螺紋緊固件穿過側板102中的隙 孑L 1116、面4反1102中的隙孑L 1117并進入刀具殼體107中的螺纟丈孑L 1106。
圖3示出了切割it/f牛103具有一個或多個+刀割邊多彖106，在一 個實施方式中，如圖3所示，具有四個切割邊^彖106。切割元件103在一端上被轂301支撐，另一端被齒輪轂302支撐。刀具凸出部300 被設計為拖曳切割邊緣106以增強切割。
圖1、圖6和圖11示出了在操作過程中有利地將骨骼碎片沖出 股骨刀具的部件。為此目的也可^f吏用無菌生理鹽水或其它適當的流 體。桶式刀具祐 沒計為具有入口 104和出口 105。沖洗流體通過塑 料管(未示出)被傳遞至桶式刀具，塑料管被構造為附接至桶式刀 具的入口 104處，以穿過殼體101，經由沖;先入口 1107穿過面4反 1103,進入通向縱向孔1111的通道1104,纟從向孑L 1111與每個切割 元件103凸出部通道1112連通。沖洗流體在切割元件1103上流過， 以在與其連通的縱向孔1113中匯聚。沖洗流體經由與殼體101中的 開口 105連通的沖洗出口 1108流過面4反1103,并進入浮皮構造為附 接至殼體101的塑料管(未示出)。
耐久性、鋒利性和可清潔性對于股骨刀具的功能和使用而言很 重要。對于小尺寸的股骨刀具，在每個手術情況中優選地用一次性 裝置來提供鋒利的切割組件，并確保裝置的耐久性。成本是一次性 裝置中的重要因素。用齒輪驅動切割元件是昂貴的，這是由于以下 兩個原因，齒輪成本和保持實現齒輪的適當功能所需的公差的加工 成本。因此，希望有更便宜的裝置。
圖13示出了桶式刀具的另一實施方式，其中，4吏用線驅動來驅 動切割元件中的每個。線驅動可以是繞在每個刀具周圍且繞在輸入 軸周圍的連續環，從而，當輸入軸旋轉時，每個切割元件旋轉。線 驅動^皮:沒計為帶有驅動環1300,其可以是單絲線、多股織造線或繩； 單月殳或多股電線；驅動帶，V形帶或正時帶；或其它可》文置在切割 元件周圍或》文置在其上以傳遞旋轉的柔性帶。驅動環1300如所示出 i也繞在馬區動軸1202周圍一次，或者在另一實施方式中多次圍繞(未 示出)以利用通過多次圍繞而在驅動環與軸之間增加的摩擦。驅動 環300可一次或多次地繞在每個切割元件200周圍。圖2示出了設計有用于容納驅動環1300的凹槽203的切割元 件200。切割元件可由轂201支撐。切割元件200包括切割邊緣202 和在本實施方式中形成為周向凹槽的碎片凸出部204。切割元件200 被構造為帶有一個或多個切割邊緣202。每個切割邊緣202被構造 為帶有一個或多個石卒片凸出部204,其改進切割元件200對存在于 股骨骨節上的關節軟骨的切割以及對將去除的骨骼的切割。圖12、
圖13和圖14示出了線驅動與股骨刀具整合在一起的實施方式。驅 動軸1202和切割元件200被7>共殼體1200和1201支撐，并提供用 于張緊驅動環1300的裝置。公共殼體1200和1201通過對準銷1301 保持對準，對準銷1301滑動地容納在孑L 1400中。公共殼體1200 和1201 ^皮構造為在公共面1404與1405之間粘附地結合在一起。在 另一實施方式(未示出)中，驅動軸被支撐于獨立殼體中，并且一 個或兩個柔性管將驅動軸殼體連接至切割元件殼體。在使用一個柔 性管的實施方式中，驅動環一次或多次地繞在驅動軸周圍，并穿過 柔性管進入刀具殼體，其中，驅動環一次或多次地繞在每個切割元 件周圍。在使用兩個柔性管的實施方式中，驅動環將是開環，其中， 線穿過一個管進入切割元件殼體， 一次或多次地繞在每個切割元件 周圍，從切割元件殼體伸出，穿過第二管進入驅動軸殼體，然后一 次或多次地繞在驅動軸周圍并連接至驅動環的另一端。替代地，對 于單管或雙管實施方式，柔性管可以是剛性的，并由鋼、塑料或其 它適當的材料制成。
圖14示出了一個實施方式，其中，馬區動軸1202#^殳計為帶有 脊1401牙口 1402以及四槽1403，以導引一弓區動3不1300。殼體的才目只t面 1404和1405可在插入孔1400中的對準銷1301上聚集在一起。
如上所述，在髕月殳室和脛M:室內延伸刀具是有利的。桶式刀具 被設計為帶有缸體，以提供刀具的軸向延伸。圖13示出缸體可以是 多纟及的，示出為具有伸縮式平臺1302、 1303和1304,其通過伸縮 46式平臺1203保持在殼體1200和1201內的適當位置。圖13示出了 處于收縮位置中的缸體。圖15、圖16和圖17示出了處于延伸位置
中的紅體。
圖4和圖5示出了被設計為放置在脛股室中和/或放置在髕股室 中的往復式刀具。切割元件400 ^皮i殳計為在頂面500上具有切割齒。 切割齒可/人一側連續到另 一側，或者可在切割組件表面上包4舌交4晉 的獨立刀具以在切割元件表面上提供均勻的材料去除。替代地，頂 面可具有研磨結構以去除材料。在任一情況中，切割元件的表面可 以是連續的，或可具有孔以允許穿過孔從股骨去除材料。
通過對驅動軸404施加扭矩而以往復的方式驅動切割元件400。 :扭矩可由手術動力鉆或電枳4是供。柔性或實心驅動軸可用來爿奪手術 動力鉆或電才幾連4妄至驅動軸404。往復式驅動槽506由上專侖轂505 和下輪穀504形成，并具有上槽壁507和下槽壁508。當驅動軸旋 轉時，往復式驅動槽506將往復運動傳遞至切割元件400。轂502 安方文在往復式驅動槽506內，并在軸向方向上運動，以經由刀具臂 501驅動切割元件400。驅動軸404包括容納在轂支撐件511中的端 轂509,轂支撐件511靠近往復式驅動凹槽510和驅動軸凹槽512。 馬區動軸404的遠端尋皮構造為帶有轂509,以》寸準并支撐驅動軸404 的遠端。驅動軸404纟皮支撐于驅動殼體402和驅動蓋401中，其每 個都構造為帶有支撐驅動軸404遠端的轂支撐件511和支撐驅動軸 404的驅動軸支撐件512。由凹槽510 ^是供下4侖轂504和上4侖轂505 在驅動殼體402和驅動蓋401內的余隙。圖33示出了凸輪3302安 放在輪轂3304與3305之間的凹槽3306中，當驅動軸3303旋轉時 運動，產生臂3301和切割元件3300的往復運動。切割元件400被 驅動殼體402支撐。驅動軸404和刀具臂501 ^皮驅動殼體402保持 在相對4立置，并4皮,驅動蓋401包圍。圖40、圖41和圖42示出了，當切割元件400往復運動時，切割元件400的后面被有利地導51 ，并且，切割元件400保持在驅動殼體402的表面上。在切割元件400的下側上可以看到固定器4000。固定器4000適配于月空體4200中，并由適配于凹槽4202中的軸肩4201垂直地支持。腔體是細長的以允許切割元件400的往復運動。
圖21和圖22示出了替代實施方式，其具有被構造為支撐于殼體底座2101上的切割元件2100。所述殼體底座2101 :故構造為支撐馬區動軸2104并通過殼體帽2103包圍所述驅動軸2104。驅動軸2104被構造成用于振動切割元件2100。偏移凸輪2200與切割組件2100臂2206中的通道2205連通。殼體底座2101 ^皮構造為帶有腔室2214,以只于馬區動4由2104 4侖聾殳2201禾口 2202提供余隙。馬區動壽由2104虹體2204可滑動地容納在殼體底座中的通道2203中，并容納在殼體帽2103中的鄰接通道(未示出)中。輪轂2201和2202定位所述通道2203，以滑動地保持驅動軸2104。當驅動軸2104旋轉時，凸輪2200旋轉并在通道2104內滑動，乂人而在乂人殼體底座2101伸出的4侖轂2215內前后移動切割組件。切割表面2207 ^皮構造為當對著鄰接骨骼振動時去除組織。切割表面結構包括這里描述的實施方式，包括脊、研磨面、隆起，或本領域技術人員已知的其它適當的切割部件。往復刀具被構造為伸縮式的。伸縮式平臺2102被構造為與殼體底座2101滑動裝配在一起。導柱2208滑動地容納在孔2210中。導柱2208的前端被構造為帶有止動器2209，其與孔2210內的唇部2216接合。從股骨去除的組織流入腔室2211中。入口 2212^皮構造為可附接地容納管(未示出)，沖洗流體通過所述管流入腔室2211中。沖洗流體通過出口 2213 >^人腔室2211傳送出。所述出口 2213 4皮構造為可附接地容納管(未示出)，所述管可連接至真空系統(未示出)。
圖5示出了端口 515將沖洗流體(例如，無菌生理鹽水)經由開口 518帶入切割元件400后面的月空體514。流體經由開口 519和端口516離開腔體。如前所述，將來自股骨切除部的碎片沖離刀具是有利的。
圖4和圖5示出了能夠延伸的往復式刀具。伸縮式平臺403設置在刀具底座上。導柱503與伸縮式平臺403對準，并由卡扣式固定器517限制行程。導柱503凈皮設計為適配于驅動殼體402中的容納孑L 513并扣入其中。
圖41示出了處于完全收縮位置中的往復式刀具。收縮的往復式刀具輕t〉地裝配于脛股室，或裝配于髕股室。為了張緊韌帶和被膜，如圖40所示，往復式刀具可#1延伸。伸縮式平臺的延伸可通過扭4戎凸輪、螺釘機構或剪形千斤頂(未示出)實現，或通過氣泡實現。氣泡i殳計在下面描述。
圖18示出了又一實施方式，具有切割帶1800的月殳骨刀具。切割帶1800支撐于框架上，并被驅動以使切割表面在相鄰股骨骨節或滑車上移動。切割帶1800可纟皮張緊并支撐于輥子上。通過手術鉆或電才幾對驅動軸1803施加4丑矩，手術鉆或電才幾具有前面所述的柔性驅動軸或剛性驅動軸。當將帶式刀具》丈置在脛股室中并才喿作其時，膝部后面中的組織結構需要#^呆護。為此目的，組織j呆護器1804^皮i殳計為是殼體底座1801的一部分。可在前端看到殼體端帽1805。
圖19在分解圖中示出了圖18的股骨刀具。切割帶1800支撐于空轉輥子l卯6和驅動輥子1903上，空轉輥子1906具有容納于其內部的軸1卯7,驅動輥子1903具有容納于其內部的驅動軸缸體1904。穿通空轉輥子1906的孑L 1922緊密地容納軸1907,空轉輥子1906被構造為與孔1922中的軸1907壓配合。張緊臂l卯0被構造為帶有乂人遠端伸出的凸出部1916，孑L 1913穿過遠端。空轉輥子l卯6定位在凸出部1916之間，軸l卯7通過第一孔1913被滑動地容納，通過孔1922而壓配合于空轉輥子1906中，并^皮滑動地容納在第二孑L 1913中。對于驅動輥子1卯3,殼體框架1802和殼體端帽1805沿著界面1807鄰4妾。孑L 1912沿著界面1807延伸，并滑動;也容納驅動軸1803。穿通驅動輥子1903的孑L 1905緊密地容納驅動軸1803，驅動壽昆子#皮構造為與孔1905中的驅動軸1803壓配合。驅動軸1803壓配合于孔l卯5中。從殼體框架1802伸出的凸出部1915滑動地容納在殼體框架1802中的通道1914中。螺釘1908裝配在殼體框架1802中的螺鄉文孔l卯9中。裝配的驅動輥子1903和驅動軸1803 一皮形成于殼體框架1802中的孑L 1912的部分滑動地容納。制動器1902設置在所述組件上，并且所述組合i殳置在切割帶1800內，所述切割帶定位在從殼體框架1802伸出的凸出部1808之間。螺釘l卯8前進，以適當地張緊切割帶1800。馬區動軸1803由形成于殼體端帽1804中的孔1912的部分固定。用螺紋緊固件(未示出)將殼體端帽1804裝配至殼體框架，螺紋緊固件通過孔1917被滑動地容納，并螺紋連4妻于殼體框架1802中的容納孔(未示出)中。制動器1901設置在殼體底座1801內，組合物設置在裝配好的切割帶1800、殼體框架1802和殼體端帽1805之上。用螺紋緊固件(未示出)將殼體底座1801裝配至張緊臂1900,螺紋緊固件通過凸出部1918中的孔1919一皮滑動地容納，凸出部1918從殼體底座1801伸出。所述螺釘牢固地容納在張緊臂1900中的螺紋孔中。殼體框架1802中的孔1921—皮構造為可附4妄地容納塑并牛管，對塑沖+管施加，喿作室吸力，以乂人組織和骨骼切割去除流體和組織石爭片。
當切割帶1800的切割表面1806對股骨骨節或滑車作用時，由帶下的制動器1902承載壓縮力，由第二制動器l卯l對框架提供結構支撐。由構造在切割帶1800中的一個或多個隆起1923去除組織。這種隆起1923通過在切割帶1800內壓印或擠壓出形狀而形成，或通過將成形的或加工的隆起附4妄至切割帶1800而形成。這種通過粘結、焊接、擴散粘結、壓配合或其它可附接方式的附接在本領域中是已知的。切割帶1800由不銹鋼、鈷鉻鉬合金或其它適當金屬制成。替代地，切割帶1800可由帶有如上所述的嵌入隆起的橡膠、尿烷或其它適當的聚合材料制成。可選地，所述聚合切割帶可由纖維、金屬網或其它適當材料加強，以增加強度和耐久性。聚合切割帶可具有帶有隆起的整體金屬切割元件。替代地，金屬切割元件可以是研磨劑。為了張緊切割帶1800，通過轉動兩個螺4丁 l卯8可以調節殼體框架1802,以4吏張緊臂l卯O前進，乂人而增加帶式刀具上的張力。通過向附4妄至驅動輥子1903的驅動軸1803施加4丑矩而在如圖19所示的方向上驅動帶。帶滑過上制動器l卯2和下制動器1901，并在空轉輥子1906上轉動。具有如前所述的柔性驅動軸的手術鉆或電沖幾可用來乂于馬區動4由1803施力口4丑矩。
為了從股骨去除材并牛，切割帶1800纟皮設計為帶有孔1910，當碰到股骨時，其產生毛邊。替代地，提高孔1800的后邊纟彖1911，以形成用于更具侵蝕性的軟骨和骨骼去除(在圖19中可看到帶的細節)的摩擦器。通過在金屬帶或其它適當材料帶中切割或壓印孔圖案，以及通過將端部焊接或粘接在一起而形成帶來形成切割帶。替代地，帶1800的外表面可以是研磨劑。
圖43、圖44和圖45示出了替代的切割帶實施方式，其由(例如，在5307)焊接于或粘接于帶或環的條制成。在替代實施方式中，切割圖案^皮化學地蝕刻、壓印或加工于切割帶的外表面中。如圖43所示，脊5302形成于切割帶的外表面5300中。外脊圖案5302垂直于帶的側部5303。內表面5301可具有4匕學地蝕刻、壓印或加工于其中的圖案，以增強由如上所述的驅動輥子的牽引，或者，內表面可以是平滑或粗糙的。內脊圖案5304垂直于帶的側板5303。帶形成于環內，緊固邊緣5305和5306焊接或粘接在一起。
圖44示出了替代實施方式，其中，切割圖案^皮化學地蝕刻、壓印或加工到切割帶的外表面中。脊5402形成于切割帶的外表面5400中。外脊圖案5402相對于帶的側部5403傾斜。內表面5401可具有化學地蝕刻、壓印或加工于其中的圖案，以增強由如上所述的驅動
輥子的牽引，或者，內表面可以是平滑或粗糙的。內脊圖案5404相對于帶的側部5403傾斜。帶形成于環內，緊固邊緣5405和5406焊接或粘接在一起。
圖45示出了^齊代實施方式，帶具有側部5503,其中，帶的切割圖案^皮化學地蝕刻、壓印或加工到切割帶的外表面中。^齊代地，帶的外表面可以是研磨劑。對于本領域的技術人員來說，如這里所使用的，通過噴砂、等離子噴涂、粘接研磨劑材料，或其它制造方法形成的研磨表面是已知的。脊5502形成于切割帶的外表面5500中。外脊圖案5502是部分橫跨帶的交替的、相對的、傾斜的脊。內表面5501可具有化學地蝕刻、壓印或加工于其中的圖案，以增強由如上所述的驅動輥子的牽引，或者，內表面可以是平滑或粗糙的。內脊圖案5504是鉆石圖案。帶形成于環內，緊固邊緣5505和5506焊才妄或粘4妄在一起。
圖46示出了又一實施方式，其中，切割帶5605由深拉拔罐5600制成。右缸體由深拉拔不銹鋼或其它適當材料形成。罐子5600在一端5601打開并在另一端5603封閉。罐子的封閉端沿著切割線5602去除，形成連續帶5604，上述圖案可^b學地蝕刻、加工或壓印到連續帶5604中。例如，垂直脊5607#:化學地蝕刻、壓印或加工到切割帶5605的外表面中。為了通過驅動輥子的牽引，脊圖案可形成于帶的內表面中。圖46中示出了內表面上的垂直脊圖案5606。應該注意，上述外表面圖案和內表面圖案以任何組合使用，并可增加如前所述的穿過帶的孔。
圖20示出了帶式刀具的替代實施方式，其中，框架和張緊機構使用鉸接框架。在本實施方式中，具有支撐面205和孔204的前張緊框架2001與后張緊框架2002最初用 一個銷4丁 2007 4丁在一起，以形成4交4連。銷4丁 2007通過第一孑L 2010 ^皮滑動i也容纟內，然后，壓配合穿過孔2014，然后，滑動地容納在第二孔2010中。張緊框架2001和2002支撐驅動輥子2003和空轉輥子2004,驅動輥子2003壓配合附4妄至容納在驅動輥子2003內的驅動軸2006,空轉輥子2004在軸2005上旋轉。空轉輥子2004設置在從后張緊框架2002伸出的凸出部2021之間。軸2005通過第一孔2020浮皮滑動i也容納，并壓配合穿過空轉輥子2004中的孔2018,然后，被滑動地容納在第二孔2020中。驅動輥子2003設置在凸出部2022之間。驅動軸2006通過第一孑L 2019 4皮f骨動i也容纟內，并壓酉己合穿過馬區動壽昆子2003中的孑L 2017,然后，被滑動地容納在第二孔2019中。張緊框架關于樞轉銷2007成一角度，以允許將張緊框架放置在切割帶2000內。 一旦就位，張緊框架打開成分別與前張緊框架2001和后張緊框架2002對準的平直位置。通過將鎖定銷2012放置在后張緊框架2002中的容納孔2013 ( J見在容纟內孑L 2013與前《長'緊才匡架2001中的容纟內孑L 2011》于二偉)中而將張緊框架保持在此位置中。銷4丁 2012通過第 一孔2013被滑動地容納，然后壓配合穿過孔2011,;波滑動地容納在第二孔2013中。所裝配的張緊框架包括遠端組織保護器2009和切割帶，切割帶一皮支撐于具有支撐面2016的殼體底座2008中。殼體底座2008的支撐面2016被構造為在前張緊框架2001上的鄰接支撐面2015處搭扣配合在張緊框架組件上。
圖28示出了另一實施方式，其中，具有框架2800、驅動軸2803和軸2804的帶式刀具2801具有指向后的切割齒2802,以在切割時向后推動股骨。
圖29示出了如何能夠通過切除關節表面留下側部支撐面2902和中間支撐面2卯3而制備脛骨平臺，組織導引股骨刀具》欠置在上述兩個支撐面上以制備相鄰股骨骨節。中間支撐面2903和側部支撐面2卯2可同時制備，從而允許同時制備中間和側部股骨骨節。可選地，中間支撐面2903或側部支撐面2902 —開始可在制備相鄰股骨骨節之后制備。在制備相鄰股骨骨節之后制備相鄰脛骨支撐面，在此之
后，可將墊片放置在所制備的脛股室中。如圖29所示，在保持脛骨 隆起2907的情況中，可獨立地切除中間和側部脛骨關節表面。*辜 地，可切除脛骨隆起2907的前部，以允"i午中間和側部脛骨才直入物之 間的賴、接或連4妻，或者可切除脛骨隆起2907。中間和側部脛骨切除 可以是共面的。替代地，中間和側部切除可以是平行的，4旦是不共 面。在又一實施方式中，中間和側部脛骨切除可既不共面也不平4亍。 可相對于股骨滑車獨立地、同時地切除股骨骨節，或與月殳骨滑車一 塊切除。在一個實施方式中，股骨刀具伸縮地轉移關節； 一個或兩 個脛股室和/或髕股室。這種轉移可在恒定負載下進行。替 地，這 種轉移可在離散的位移步驟中進行，或被轉移至對于骨節和/或滑車 切除來說期望的位移。由膝關節的運動學導引股骨骨節制備。脛骨 2901以預定方式圍繞股骨2900移動。此運動由4黃跨膝部的軟組織 結構決定。前十字韌帶(ACL) 2卯5和后十字韌帶(PCL) 2卯7乂人 股骨內骨節切口延伸至脛骨隆起2908。中間副韋刃帶(MCL) 2906 從股骨的中間側延伸至脛骨的中間側。側部副韌帶(LCL) 2904乂人 股骨的側部延伸至脛骨的側部。ACL 2905、 PCL 2卯7、 MCL 2906 和LCL 2卯4是導引脛骨相對于股骨運動的第一韌帶結構。
在組織導引手術中，股骨刀具可力文置在每個脛股室中和髕月殳室 中。當膝部彎曲和延伸時切割元件保持靠著股骨，以將骨骼從股骨 去除，以制備用于滑車和/或骨節植入物的支撐面。 一開始，張緊橫 跨膝部和關節嚢的韌帶是有利的，以使關節與刀具在適當的位置保 持穩定并提供一致的運動性運動。當去除骨骼時，延伸刀具是有利 的，以在橫跨膝部和關節嚢的韌帶上保持張力。可將刀具不斷延伸 至各個高度，或者高度在恒定的轉移力下可變。在第一種情況(被 稱為"位移控制，，)中，墊片可》文置在刀具下以延伸刀具，或者，填 充有增量流體的液壓缸可被設計為i文置在刀具中以在髕月殳室中或4壬 一脛股室中延伸刀具。在第二種情況(被稱為"負載控制")中，填充有壓力控制流體的液壓缸或氣泡可被設計為》文置在刀具中以在髕 股室中或4壬一脛月殳室中延伸刀具。
圖30、圖31和圖32示出了可獨立地制備中間和側部月殳骨骨節， 首先用》文置在側部脛股室中的股骨刀具3002制備側部股骨骨節。在 制備側部骨節之后，將墊片放置在側部脛股室(未示出)中，通過 將股骨刀具3102》文置在中間脛股室中而重復此過禾呈。氣泡3003或 3103可分別與側部或中間股骨刀具一同^f吏用。
圖32示出了可通過將股骨刀具3202放置在髕骨上來制備股骨 滑車。刀具可4皮構造為用于制備通常沿中間-側部方向并在矢面上彎 曲的線性表面。替代地，如圖32的插入物中所示的切割元件3206， 被構造為帶有各種切割元件的刀具(包括桶式刀具、帶式刀具、往 復式刀具或剃刀)可形成一定的輪廓，以模擬髕骨槽的形狀。也可 ^吏用伸縮式波^:管3203。
圖34和圖35示出了連接在一起的兩個桶式刀具。在制備中間 和側部脛股室時，在每個室中》文置股骨刀具并同時制備中間和側部 股骨骨節是有利的。在桶式刀具的情況中，兩個刀具連接在一起， 其中具有伸縮式平臺3406的一個刀具3402放置在側部脛股室中， 具有伸縮式平臺3405的另一個刀具3403放置在中間脛月殳室中。連 接橋3404在兩個股骨刀具之間傳遞來自驅動軸3407的扭矩。替代 地，可獨立地對兩個刀具供電。連接橋3404可以是剛性的并具有固 定長度，或者，在另一實施方式中，連接橋3404是柔性的并可伸縮 以4吏得能夠將股骨刀具獨立地定位在每個脛股室內。
圖36和圖37示出了連接在一起的兩個往復式刀具， 一個刀具 3602力文置在側部脛股室中，另 一個刀具3603方文置在中間脛股室中。 連接橋3604在兩個股骨刀具之間傳遞來自驅動軸3605扭矩。替 地，可獨立地對兩個刀具供電。連4妻橋3604可以是剛性的并具有固定長度，或者，在優選實施方式中，連接橋3404是柔性的并可伸縮 以4吏得能夠將股骨刀具獨立地定位在每個脛股室內。
圖27、圖38和圖39示出了連接在一起的兩個帶式刀具，以形 成雙帶式刀具2707， 一個刀具2702或3802放置在側部脛股室中(在 股骨2700或3600與脛骨2701或3601之間)，另 一個刀具2706或 3803放置在中間脛股室中。連接橋2703或3804在兩個股骨刀具之 間傳遞扭矩。替代地，可獨立地對兩個刀具供電。連接橋2703或 3804可以是剛性的并具有固定長度，或者，在優選實施方式中，連 才妄橋2703或3804是柔性的并可伸縮以^吏得能夠將股骨刀具獨立地 定位在每個脛股室內。伸縮式氣泡2705可放置在每個帶式刀具下 方。
圖23示出了氣泡，示出為處于壓縮形式。如上所述， 一旦股骨 刀具i文置在4壬一脛股室中或》文置在髕月殳室中，希望延伸股骨刀具。 在一個實施方式中，流體或氣體填充的氣泡放置在股骨刀具下方以 在關節空間內延伸氣泡-刀具組合。如圖23所示的氣泡2300可由適 當材料制成，例如(但不限于)PET、尼龍、聚乙烯或尿烷。在其 壓縮形式中，氣泡2300是平的，并可經由一端中的端口 2302和頸 部2301被填充。替代地，可具有兩個端口 (未示出)，以允許當流 體噴射于氣泡時使空氣從氣泡放出。氣泡可以是柔性的，以使得一 旦放置在股骨刀具與脛骨之間或者放置在股骨刀具與髕骨之間時能 夠在所有方向上膨脹。替代地，氣泡可以是非柔性的，以將氣泡膨 脹限制在i殳計容積內。
在制備股骨關節表面時，股骨刀具可需要比獨立式氣泡提供的 移動穩定性更大的移動穩定性。所述穩定性可這樣提供，通過在如 這里所述的刀具內部i殳計伸縮式裝置，然后將氣泡i文置在該伸縮部 分內。另外，氣泡可能遭受手術過程中使用的器械或骨質支撐面的刺穿。因此，可能希望將氣泡容納在能夠放置在股骨刀具與脛骨或 髕骨之間的可延伸平臺中。
圖24、圖25和圖26示出了可能具有容納于其中的可延伸氣泡 的可延伸殼體。可延伸殼體可由金屬、塑料或其它適當材料制成。 頂斗反2400和底—反2401可以是剛性或半剛性的。側壁2402和2403 可彼此向內折疊或彼此向外折疊，以使得壓縮狀態的厚度減到最小 (見圖25 )。對氣泡的頸部2301提供開口 2404。
圖26示出了當內部的氣泡被填充時的殼體，從而，可延伸殼體 伸縮到設計高度。如果用無菌生理鹽水或不可壓縮的其它適當流體 填充，可延伸殼體的高度可逐漸增加或減小，以便于進行適當的股 骨切除。替代地，在脛股室或髕股室內的轉移力可被控制以便進行 適當的股骨切除的情況下，流體可在壓力控制下被引導入可延伸殼 體內的氣泡2300。
圖47和圖48示出了放置在脛股關節中的剃刀，膝部被彎曲和 延伸以使股骨骨節在剃刀的切割元件上移動，以乂人骨節去除材料。 在另一實施方式中，在膝部彎曲和延伸的同時對剃刀施加往復運動， 以增強乂人骨節去除材沖+。如圖47和圖48所示，祐 沒計為在任一中 間或側部脛股室中4吏用的股骨剃刀^是供了帶有平支撐面的框架 5805，平支撐面用于支撐在所制備的脛骨平臺上。用一組整合于盒 5800的切割元件5810雕刻股骨骨節。替代地，切割元件5810可4皮 設計為適配于盒5800中的插入物。剛性的或柔性的驅動軸延伸部 (未示出)可附4妻在驅動軸5802和》走轉動力源(例如，手術動力鉆 或電才幾)之間。
可對盒5800施加往復運動，以增強從股骨骨節去除材料。所示 盒被設計為在框架5805內的通道5813中軸向地運動。在一個實施 方式中，驅動凸輪5803經由在盒5800中的橫向槽5814中旋轉的偏移凸輪5804將旋轉轉化成輸入至驅動軸5802。驅動凸4侖5803 #皮支 撐于力文置在框架5805中的埋頭孔5812中的軸 K 5808中，并通過墊 圈5806和固定器5807 4呆持在位。
當材料從股骨骨節去除時，希望相應地增加剃刀的高度，即在 脛股室內延伸剃刀。盒5800在框架5805中自由地垂直運動。 一個 或多個薄墊片5801可放置在盒5800與框架5805之間以延伸剃刀， 每個薄墊片5801具有^皮:沒計為沿著驅動凸輪5803側部通過的兩個 臂5811。
圖49、圖50、圖51和圖57示出了一種器械(如圖50所示的 骨骼雕刻組件4),用來在遠端股骨的關節表面中制備或刻劃導引 線。轉到圖49，這種器械包括骨骼雕刻插入物1、連續轉移器2和 脛骨試-驗用底座3。當膝部彎曲并延伸時，脛股室和髕股室的骨質 表面之間的接觸區域沿每個室內的股骨表面移動。在一個或兩個脛 骨平臺一皮切除之后，膝部^皮;改置在彎曲狀態中，脛骨試-驗用底座3 和骨駱雕刻組件4沿著相應的股骨骨節^皮適當地方欠置在纟皮切除的骨 骼表面定位銼5上。當膝部延伸時，銼5在股骨骨節內雕刻淺槽， 其指示出下述主雕刻器械將要運行的路徑。如圖51所示，骨骼雕刻 組件4在中間股骨骨節7的表面中刻劃導引線6,以在確認制備導 引面之前對外科醫生提供導引面位置和植入物位置的提示，與諺語 "兩次測量一次切割"類似。通過組織牽引器8和9獲得對手術位 置的暴露。以類似的方式，骨骼雕刻組件(未示出)可凈皮構造為由 被切除的髕骨支撐，以在使用主雕刻器械在滑車中制備導引面之前 在股骨滑車中制備導引線，如本說明書后面所述的。
骨骼雕刻插入物1包括如圖49、圖50和圖57所示的銼5、雕 刻本體10和雕刻帽11。銼5滑動地容納并固定在孔12中。銼5的 至少一個表面是鋸齒狀13 ，以當沿著相鄰骨骼的表面滑動時提供 用于去除軟骨和骨骼的切割表面。切割本體10滑動地容納在適配器固定在連續轉移器2的容納室 48中，并通過與連續轉移器2上的外螺紋17嚙合的內螺紋15由雕 刻帽ll固定在位。銼5縱向地支撐于支撐面28的槽中。如圖50、 圖51和圖58所示，骨條雕刻組件4力丈置在脛骨切除物與股骨骨節 之間的被切除的脛骨平臺上。當手柄2 6處于朝向患者的向前位置中 時，轉移平臺34保持在壓縮位置，乂人而4吏銷4丁36在斜面44上向上 移動，以將彈簧39和收縮缸40壓縮于殼體27中。斜面44的前面 被構造為帶有平面45,以將轉移平臺34鎖定在壓縮位置中。在骨 骼雕刻組件4處于適當位置的情況下，手柄24向后移動，釋放轉移 平臺34，將夸上5壓到股骨骨節上。乂人膝部彎曲開始，膝部延伸，侵_ 銼5沿著股骨骨節7的表面滑動，以在骨節中制備淺槽6。槽6對 外科醫生提供用于骨節7的后續雕刻的連續轉移器2的適當定位的 提示。
參照圖58,彈簧39提供2至20磅范圍內的轉移力。彈簧39 容納在缸體40內。從轉移平臺34延伸的凸出部35穿過缸體40中 的隙孑L (未示出)。扣環38固定至凸出部35以將4爭移平臺34固定 至缸體40。銷4丁 36通過4妄合斜桿24中的開口 43而保持缸體40。
通過從適S己器49檸開雕刻帽11而將雕刻插入物1 乂人連續轉移 器2去除，將連續轉移器2留在脛股關節空間內。參照圖52和圖 55,電才幾雕刻元件組件6162滑動地容納在適配器49中。膝部》文置 在彎曲狀態中。當電才幾運行時，雕刻元件50的前端6163進入股骨 骨節7中，電機雕刻元件組件6162可釋放地固定至連續轉移器2。 當裝配時，連續轉移器2和電機雕刻組件162構成主雕刻器械的一 個實施方式。主雕刻器械被脛骨試驗用底座支撐，其順次地被所切 除的脛骨平臺支撐。替代地，主雕刻器械直接被支撐于被切除的脛 骨平臺上。如圖55所示，膝部延伸以在股骨骨節7中加工初始導引 面41。所述導引面距骨節7的關節表面的深度是一致的。從連續轉移器2釋》文并去除電才幾雕刻元件組件6162。 乂人脛股關節壓縮并去除 連續轉移器2。
圖54示出了連續轉移器2的一個實施方式，其裝配有電機雕刻 元件組件1和脛骨試-驗用底座3，其中，轉移平臺34^皮脛骨試-驗用 底座3支撐。主雕刻器械的一個實施方式由所裝配的連續轉移器2 和電才幾雕刻元件組件1構成。在本實施方式中，當將雕刻元件50 定位在股骨關節表面下方恒定深度時，主雕刻器械轉移脛股關節， 從而在骨節表面下方的均勻深度處產生初始導引面。用^皮構造為帶 有平行轉移器164的主雕刻器械的另一實施方式加深并運動地制備 這種初始表面，如圖60和圖65所示，將在下面描述。替代地，如 在本說明書后面描述的副雕刻器械，可使用由構造為帶有連續轉移 器2的主雕刻器械制備的初始導引面，以在股骨骨節中制備植入物 骨骼支撐面。
參照圖54，手柄26處于釋放轉移平臺34的向后位置中，以如 圖55所示的在與支撐面28接觸時在脛骨轉移平臺34與股骨骨節7 之間施加轉移力。雕刻元件50由緊固螺母53和驅動管57支撐并可 釋方文地固定在夾頭55中。驅動管57被包含在桶61的孔60中的軸 承59旋轉地支撐。用處于凸緣70中且從電機73的孔72延伸的螺 紋緊固件(未示出)將桶61固定至電才幾73。適配器49滑動地容納 在電才幾雕刻組件6162的桶61上。然后，適配器49穿入連續轉移器 2的本體27的容納室48中。
參照圖56,電才幾雕刻元件組件6162的一個實施方式通過如下 方式裝配將驅動管57固定至電才幾73的驅動軸71，并用螺紋緊固 件(未示出)將凸緣70附接至螺紋孔72。支撐于桶孔60中的軸承 59支撐驅動管57。夾頭55滑動地容納在驅動管57中，并用螺紋連 接至驅動管57的緊固螺母53鎖定。夾頭54在六角連接51處可釋 放地夾緊雕刻元件50。在一個實施方式中，通過以下方式提供組織導引手術在負載 控制下轉移脛股關節，同時用雕刻元件在距^f皮切除的脛骨平臺預定 距離處雕刻股骨骨節。參照圖59至圖64，平4亍轉移器6164在凈皮切 除的脛骨平臺與股骨骨節之間施加轉移力。當手柄74處于朝著患者 的向前位置時，轉移平臺77保持在壓縮位置，從而使銷釘83在斜 面97上向下移動，以將彈簧81和收縮缸80壓入殼體84中。斜面 97的前面凈皮構造為帶有平面99，以將轉移平臺77鎖定在壓縮位置 中。彈簧81沖是供2至20磅范圍內的轉移力。彈簧81容納在缸體 80中。從轉移平臺77延伸的凸出部98穿過缸體80中的隙孔165。 扣環82固定至凸出部98,以將轉移平臺77固定至缸體80。銷4丁 83通過接合斜桿94中的開口 96而保持缸體80。
平行轉移器6164鎖定在壓縮位置中。在膝部處于彎曲狀態的情 況下，脛骨試-驗用底座3和平4于轉移器6164》文置在纟皮切除的脛骨平 臺上。替代地，平行轉移器6162直接放置在被切除的脛骨平臺上。 通過向后(遠離患者)旋轉手柄74而解鎖平行轉移器6164,以在 脛骨與股骨之間施加轉移力。電才幾雕刻組件162的桶61滑動地容納 在適配器49的通道14中，并可釋》文地固定于其中。電才幾雕刻元件 組件6162與之前在股骨骨節中制備的初始導引面對準，雕刻元件 50進入股骨骨節。適配器49滑動地容納在本體84的容納室6172 中，并可釋放地固定于其中。所裝配的平行轉移器6164和電機雕刻 元件組件6162是本發明主雕刻器械的另一實施方式。膝部延伸。平 行轉移器6164保持脛股轉移力，從而在膝部延伸的過程中提供轉移 的負載控制，同時將雕刻元件50支撐在距被切除的脛骨平臺預定距 離處。在脛骨與股骨之間施加動態轉移力的情況下，由前后十字韌 帶、中間和側部副韋刃帶以及4黃5爭膝部的壽欠組織結構決定的膝部運動 性在整個運動范圍內在脛骨與股骨之間引導分離。根據患者的膝部 運動性，距被切除的脛骨平臺固定距離處的雕刻元件50制備導引 面。6164和電才幾雕刻組件6162 組裝形成的主雕刻器械實施方式被構造為通過向前旋轉手柄74來 壓縮平4亍轉移器6164,如圖61和圖62所示，以向后滑動殺牛4f 94, 乂人而， <吏銷4丁 83沿殺牛面97滑動至孑L 6168中，以朝著本體84 4#動 轉移平臺77并壓縮彈簧81。如圖63所示，名牛面97的端部處的鎖 99將銷釘83與轉移平臺77鎖定在壓縮位置中。
參照圖63和圖64，向后移動的手柄74將銷釘83從鎖99處解 開，允許轉移平臺77對股骨骨節施加負載，這種負載在本體84的 底部與支撐于,皮切除的脛骨平臺上的脛骨試-瞼用底座3之間起作 用。替代地，本體84可直接支撐于被切除的脛骨平臺上。
副雕刻器械參照導引面，在距如下所述的導引面預定距離處在 股骨骨節中制備植入物支撐面。轉移平臺77可以是平面的。替代地， 如圖66所示，轉移平臺6101的4侖廓可形成為缸體，以將股骨骨節 導引在雕刻元件(未示出)的中心上。替代地，轉移平臺可以是凹 入的或石萊形的，以進一步包圍股骨骨節，以將股骨骨節導引在雕刻 元件上的通常中心的^f立置。
圖67、圖68和圖69示出了副雕刻器械的一個實施方式，其中， 切割元件6107和6108被底座6120和蓋子6104支撐。 一個或多個 切割元件6107或6108 ^皮支撐于槽6125中的凸緣6124之間的花鍵: 齒輪6113驅動。由電機(未示出)施加扭矩，電才幾由螺紋界面6106 可釋放地連接至適配器6109并連接至驅動軸6105。驅動軸6105 #L 裝配至傘齒輪6110,所述傘齒輪6110與傘齒輪6112嚙合以經由軸 6116將扭矩傳遞至花4建齒輪6115。軸套6114在軸6117和6116的 底座6120與蓋子6104界面處提供耐磨性。由花鍵齒輪6113形成的 驅動系侵:得相鄰的切割元件6107和6108在相對方向上^走轉。替代 地，可在花鍵齒輪6113之間使用空轉花鍵齒輪(未示出)，以使相 鄰的切割元件6107和6108在相同方向上S走轉。蓋子6104纟皮構造為形成導引元件6103,其^皮構造為包圍花4建齒4侖6113和槽6125內的 凸緣6124之間的切割元件6107和6108。
圖70、圖71和圖72示出了副雕刻器械的另一實施方式，其中， 切割元件6130和6131 ^皮底座6139和蓋子6128支撐。 一個或多個 切割元件6130或6131 ^皮支撐于槽6170中的凸緣6152之間的連接 #干6134和6135驅動。由電才幾(未示出)施力口才丑矩，電才幾由螺紋界 面6173可釋力文地連4妻至適配器6136并連接至驅動軸6137。驅動軸 6137被裝配至傘齒專侖6142，所述傘齒4侖6142與傘齒輪6144嚙合以 經由軸6146將4丑矩傳遞至花4定齒4侖6143。花4建齒專侖6143與裝配有 曲軸6147的花4建齒4侖6154嚙合。曲軸6147 ^皮構造為帶有兩個凸4侖 6149和6150。凸輪6149滑動地容納在第一連接桿6134中的孔6169 中。凸壽侖6150滑動i也容納在第二連4妄桿6135中。曲軸6147的^走轉 驅動連4姿斥干6134和6135,以通過曲柄6132 4夸4丑矩傳遞至一個或多 個切割元件6130或6131。曲柄6132 ^皮構造為帶有兩個凸輪6159 和6160,其分別定向為與曲軸6147的凸4侖6149和6150同步運動。 曲柄6132被構造為帶有凸出部6133，其被切割元件6130和6131 滑動地容納，以將4丑矩傳遞至切割元件6130和6131。軸套6145和 6148在壽由6146和曲4由6147處底座6120和蓋子6104界面才是供耐磨 性。由兩個連4妄臂6134和6135形成的驅動系4吏兩個或多個切割元 件6130和6131在相同方向上旋轉。蓋子6128#:構造為形成導引元 件6129,其被構造為包圍連接臂6134和6135以及槽6170內的凸 緣6152之間的切割元件6130和6131。
圖73示出了支撐于脛骨6128的被切除的脛骨平臺上的副雕刻 器械，其中導引元件6129滑動地容納在由上述主雕刻器械之前制備 的導引面41中。副雕刻器械通過彎曲和延伸膝部來制備植入物骨骼 支撐面6155。替代地，副雕刻器械可被構造為包括這里所述的轉移 設備的每個實施方式，或與所述轉移設備的實施方式共同起作用。主雕刻器械的多種實施方式可通過包含這里所述的轉移設備的每個 實施方式而被構造。主和副雕刻器械的多種實施方式可通過包含這 里所述的每個雕刻it/f牛或刀具元^牛與驅動才幾構的組合而^皮構造。提供上述描述是為了示出本發明的各種實施例和實施方式，并 不是本發明的所有組合和變型的全部列表。應該理解，在不背離本 發明的實質和所附權利要求的范圍的前提下，可對其進行各種改變、 適應和修改。本發明的范圍由所附權利要求提供。
權利要求
1.一種雕刻第一骨骼的關節表面的方法，所述第一骨骼通常以預定方式與第二骨骼環接，所述方法包括將骨骼雕刻工具固定至所述第二骨骼；雕刻所述第一骨骼的所述關節表面；以及在所述骨骼雕刻工具與所述第二骨骼之間施加轉移力，以迫使所述骨骼雕刻工具進入所述第一骨骼，其中，至少部分地在負載控制下進行力的施加。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，施加轉移力包括在壓力下 施加流體，其中，負載控制包括控制流體壓力。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中，控制流體壓力包括控制氣 態;虎體壓力。
4. 根據權利要求1所述的方法，其中，控制流體壓力包括控制液 態;克體壓力。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中，負載控制包括測量兩個骨 骼之間的負載以及至少部分地根據所測的負載控制轉移力。
6. 根據權利要求1所述的方法，其中，在負載控制下控制力的施 力口，隨后在達到4立移才及限之后進4亍位移控制。
7. 根據權利要求6所述的方法，其中，位移控制包括機械地限制 位移的范圍。
8. 根據權利要求1所述的方法，其中，負載控制至少部分地通過 自動控制器執行，所述自動控制器至少部分地根據負載自動地 控制轉移力。
9. 根據權利要求1所述的方法，其中，負載控制至少部分地在人 工控制下執行，其中，人至少部分地響應于負載讀出值而控制 轉移力。
10. —種用于切入哺乳動物骨骼的設備，所述設備包括框架，內部有空間并且沒有外部區域；多個切割缸體，可旋轉地設置在所述框架內；以及驅動件，從框架外部可外部地接近，所述驅動件謬皮操作地 接合以旋轉所述切割缸體。
11. 根據權利要求10所述的設備，其中，殼體具有用于插入哺乳 動物體內的后區域、與后區域相對的前區域、均在后區域與前 區域之間延伸的右側和左側，其中，所述驅動件是通過右側和 /或左側伸出至殼體外部的軸。
12. 根據權利要求10所述的設備，其中，所述驅動件通過齒輪操 作地4妄合至所述切割缸體。
13. 根據權利要求10所述的設備，其中，所述驅動件通過柔性驅 動環l乘作地4妄合至所述切割缸體。
14. 根據權利要求10所述的設備，進一步包括與殼體內部流體連 通的流體入口和出口 ，以l是供沖洗。
15. 根據權利要求10所述的設備，進一步包括多個嵌套的伸縮式 平臺，所述平臺具有內部、延伸結構和收縮結構，其中，通過對所述平臺內部直4妄或間接施加流體壓力可將平臺乂人所述收 縮結構推動成所述延伸結構。
16. 根據權利要求10所述的設備，將權利要求1的桶式刀具稱為 第一桶式刀具，進一步包括接合至所述第一桶式刀具的第二桶 式刀具，以在第一與第二桶式刀具之間傳遞所施加的4丑矩。
17. 根據權利要求10所述的設備，其中，所述框架具有約10mm 與90 mm之間的長度升口約10 mm與50 mm之間的寬度。
18. 根據權利要求IO所述的設備，其中，所述框架具有約10mm 與90 mm之間的長度和約40 mm與100 mm之間的寬度。
19. 根據權利要求10所述的設備，其中，所述框架具有小于約10cm 的長度和小于lOcm的寬度。
20. —種去除骨骼的方法，包括將權利要求10所述的設備應用于骨骼。
21. —種用于切入哺乳動物骨骼的設備，所述設備包括框架，具有用于插入哺乳動物體內的后區域以及與后區域 才目只于的前區i或；至少一個上部切割元4牛，具有切割表面；以及可延伸本體，操作地接合至底部，所述可延伸本體具有第 一結構和第二結構，其中，所述設備在所述第二結構中高度大 于在第一結構中的高度，其中，所述可延伸本體相對于左右運 動祐:一幾4成;也限制。
22. 根據權利要求21所述的設備，其中，所述可延伸本體直接接 合至殼體。
23. 根據權利要求21所述的設備，其中，所述可延伸本體至少部 分地^皮容納在所述殼體內。
24. 根據權利要求24所述的設備，其中，所述可延伸本體包括波紋管。
25. 根據權利要求24所述的設備，其中，所述波紋管包括向內和 向外的褶皺。
26. 根據權利要求21所述的設備，其中，所述可延伸本體包括至 少一個被容納在所述殼體內的腿部。
27. 根據權利要求21所述的設備，其中，所述可延伸本體包括可 膨脹氣嚢。
28. 根據權利要求21所述的設備，其中，所述可延伸本體包括至 少兩個嵌套結構， 一個結構至少部分地嵌在另一個結構內。
29. 根據權利要求21所述的設備，進一步包括操作地接合至刀具 元件以移動刀具元件的驅動件，其中，所述驅動件乂人沖匡架外部 可接近。
30. 根據權利要求21所述的設備，其中，所述切割元件包括從以 下組中選^^出的切割元件切割缸體、切割帶和往復式切割平面。
31. 根據權利要求21所述的設備，其中，所述框架具有約10mm 與90 mm之間的長度牙口約10 mm與50 mm之間的寬度。
32. 根據權利要求21所述的設備，其中，所述框架具有約10mm 與90 mm之間的長度和約40 mm與100 mm之間的寬度。
33. 根據權利要求21所述的設備，其中，所述框架具有小于約1 Ocm 的長度和小于10cm的寬度。
34. —種去除骨骼的方法，包括將權利要求21的設備應用于骨骼。
35. 才艮據權利要求21所述的設備，進一步包括沖洗入口、沖洗出 口以及它們之間的適于從所述設備中沖走骨骼和組織碎片的 沖洗流徑。
36. —種用于同時切入哺乳動物骨骼的兩個不同區域的設備，所述 設備包括第一4醫架，具有用于插入哺乳動物體內的后區i或和與后區 域相對的前區i成；第二框架，具有用于插入哺乳動物體內的后區i或和與后區 i或才目只十的前區i或；所述第一框架具有第一可移動切割本體，其包括能夠切入 組織和骨骼的第 一上部切割表面；所述第二框架具有第二可移動切割本體，其包括能夠切入 組織和骨骼的第二上部切割表面；第一驅動件，操作地接合至所述第一切割本體；第二驅動件，操作地接合至所述第二切割本體；以及至少一個連接件，用于保持所述第一和第二框架相對于獨: 此隔開。
37. 沖艮據權利要求36所述的設備，其中，所述第一和第二可移動 切割本體中的每個都是具有切割表面的旋轉釭體。
38. 才艮據權利要求36所述的設備，其中，所述第一和第二可移動 切割本體是往復式切割表面，每個切割表面均支承切割元件。
39. 根據權利要求36所述的設備，其中，所述第一和第二可移動 切割本體中的每個均是支承切割元件的閉環帶，其中，所述帶由馬區動4牛馬區動，以在纟從向方向上運動。
40. —種用于切入哺乳動物骨骼的設備，所述設備包括框架，具有插入哺乳動物體內的后區域和與后區域相對的 前區域；后輥子，可旋轉地4妄合至框架后區i或；前輥子，可旋轉地接合至框架前區域；切割帶，環繞所述后4昆子和所述前專昆子；以及驅動件，操作地4妻合至所述前輥子以可旋轉地驅動所述前 輥子和切割帶。
41. 根據權利要求40所述的設備，其中，所述切割帶包括多個從 中穿過的孔。
42. 根據權利要求41所述的設備，其中，所述切割帶孔具有凸起 的后邊緣。
43. 根據權利要求40所述的設備，進一步包括*接合至所述框架以 防止組織接觸切割帶后區域的后組織保護器。
44. 根據權利要求40所述的設備，進一步包括接合至框架前部的 前沖匡架件。
45. 根據權利要求40所述的設備，其中，所述驅動件是可從框架 外部而外部地-接近的，并且其中所述驅動4牛沿著前后軸線i殳置。
46. 根據權利要求40所述的設備，其中，所述驅動件是可從框架 外部而外部i也^妄近的，并且其中所述驅動4牛垂直于前后軸線i殳置。
47. 根據權利要求40所述的設備，進一步包括操作地接合至框架 以防止組織4妄觸切割帶底部的殼體底座。
48. 根據權利要求40所述的設備，進一步包括可操作地接合至前 輥子和后輥子以調節帶張力的張緊臂。
49. 根據權利要求40所述的設備，將權利要求1的設備稱為第一 帶式刀具，進一步包括接合至所述第一帶式刀具的第二帶式刀 具，以在所述第一與第二帶式刀具之間傳遞所施加的扭矩。
50. 才艮據權利要求40所述的設備，其中，所述沖匡架具有約10mm 與90 mm之間的長度和約10 mm與50 mm之間的寬度。
51. 根據權利要求40所述的設備，其中，所述框架具有約10mm 與90 mm之間的長度和約40 mm與100 mm之間的寬度。
52. 根據權利要求40所述的設備，其中，所述框架具有小于約10cm 的長度和小于10cm的寬度。
53. —種去除骨骼的方法，包括將一又利要求40所述的i殳備應用于骨骼。
54. 根據權利要求40所述的設備，進一步包括沖洗入口、沖洗出 口和它們之間的適于從所述設備中沖走骨骼和組織碎片的沖洗流徑。
55. 才艮據權利要求40所述的設備，其中，所述切割帶具有縱向軸 線、基本平面的表面，以及設置在帶外表面上的多個外切割脊。
56. 根據權利要求55所述的設備，進一步包括設置在帶內表面上 的多個內脊。
57. 根據權利要求55所述的設備，其中，所述脊被定向為基本垂 直于帶l^人向軸線。
58. 根據權利要求55所述的設備，其中，所述脊被定向為相對于 鈔人向軸線成大約20°至70°角。
59. 根據權利要求40所述的設備，其中，所述帶具有位于帶外表 面上的第 一組基本平行的切割脊，并且其中所述帶具有位于帶 外表面上的第二組基本平行的切割脊，其中，所述第一和第二 組脊4皮此交叉，以形成鉆石形圖案。
60. 根據權利要求55所述的設備，其中，所述帶具有位于帶外表 面上的第 一組基本平行的切割脊，并且其中所述帶具有位于帶 外表面上的第二組基本平行的切割脊，其中，所述第一和第二 組脊相對于^1此至少成20°角地設置。
61. 才艮據權利要求40所述的設備，其中，所述切割帶包括研磨切割表面。
62. —種用于切入哺乳動物骨骼的設備，所述設備包括才匡架，具有用于插入哺乳動物體內的后區域和與后區i或相 只于的前區i或；基本平面的上部切割元件，具有切割表面；以及馬區動件，操作地接合至刀具元件，以驅動切割元件基本在 一平面內移動，其中，所述驅動件是從框架外部可接近的。
63. 根據權利要求62所述的設備，其中，通過偏移臂或偏心臂可 操作地接合所述驅動件。
64. 根據權利要求62所述的設備，其中，所述驅動件沿著前后軸 線設置。
65. 根據權利要求62所述的設備，其中，所述驅動件垂直于前后 軸線i殳置。
66. 根據權利要求62所述的設備，包括至少兩個上部切割元件， 每個元件被構造為在基本相同的平面中操作。
67. 根據權利要求62所述的設備，其中，所述上部切割元件主要 4叉當在一個方向上移動時切割，而當在相對方向上移動時不切
68. 才艮據4又利要求62所述的i殳備，其中，所述上部切割元件當在 一個方向上移動時切割并且在相對方向上移動時也切割。
69. 根據權利要求62所述的設備，其中，所述框架具有約10mm 與90 mm之間的長度和約10 mm與50 mm之間的寬度。
70. 根據權利要求62所述的設備，其中，所述框架具有約10 mm 與90 mm之間的長度和約40 mm與100 mm之間的寬度。
71. 根據權利要求62所述的設備，其中，所述框架具有小于約10cm 的長度和小于1cm的寬度。
72. —種去除骨骼的方法，包括將權利要求62所述的設備應用于骨骼。
73. 根據權利要求62所述的設備，進一步包括沖洗入口、沖洗出 口和它們之間的適于從所述設備中沖走骨骼和組織碎片的沖 洗流徑。
74. —種用于切入哺乳動物骨骼的設備，所述設備包括框架，具有用于插入哺乳動物體內的后區域和與后區域相 對的前區域；可移動盒，具有支承多個切割元件的上表面，所述盒滑動 地接合至所述框架以允許切割元件相對于框架的移動；以及驅動件，，t喿作地4妄合至所述盒以往復地驅動所述盒，其中， 所述驅動件是可從框架外部接近的。
75. 根據權利要求74所述的設備，其中，所述驅動件可旋轉地接 合至偏心凸輪，并且所述偏心凸輪往復地驅動所述可移動盒。
76. 根據權利要求74所述的設備，其中，所述設備具有用于保護 組織的受保護的非切割后端區域。
77. —種4爭移元4牛，包4舌a.細長本體，具有第一和第二端、頂面和底面、滑動;也 容納在所述頂面中的平臺，所述第二端包括近端容納室；b.適配器，包4舌容納在所述近端容納室中的第一端、第二螺紋端和i殳置在其中的適配器容納通道，其中，所述適配器容納通道^皮構造為用于容納骨骼雕刻器械。
78. 根據權利要求77所述的轉移元件，其中，所述平臺包括具有用于支撐器械的縱向凹槽的支撐面。
79. 根據權利要求77所述的轉移元件，其中，所述平臺是彈簧加載的、液壓動力的、或包括剪才幾構。
80. 根據權利要求79所述的轉移元件，與一劃線器械結合，所述劃線器械可容納在所述圓柱形本體容納通道內，所述劃線器柏l包括銼；劃線本體，具有用于容納和固定所述銼的開口；以及帽，可與所述適配器第二螺紋端接合，用于將所述劃線器械固定至所述轉移元件。
81. 根據權利要求80所述的劃線器械，其中，所述銼操作地容納在i從向凹4曹中。
82. 根據權利要求80所述的劃線器械，其中，所述銼的至少一側是鋸齒狀的。
83. 根據權利要求82所述的劃線器械，其中，當所述手柄處于第二位置時，所述夸上^皮壓在第一骨骼上。
84. 根據權利要求79所述的轉移元件，與主骨骼雕刻工具結合，所述主骨骼雕刻工具可容納在所述適配器容納通道內，所述主骨骼雕刻工具包括a. 電才幾，包4舌驅動軸；b. 驅動管，可與驅動軸4妄合；c. 夾頭，可滑動i也容納在所述驅動管內；以及d. 雕刻元件，可與所述夾頭4妾合。
85. 根據權利要求84所述的主骨骼雕刻工具，其中，所述雕刻元件可旋轉地容納在所述縱向凹槽中。
86. 根據權利要求79所述的轉移元件，與副骨骼雕刻工具結合，所述副骨骼雕刻工具可容納在所述適配器容納通道內，所述副骨骼雕刻工具包括a. 底座；b. 驅動軸，纟乘作地4妄合至所述底座；c. 多個花鍵齒輪，操作地接合至所述驅動軸，用于從所述驅動軸接收扭矩；以及d. 多個切割元件，連接至所述花鍵齒輪，當被施以扭矩時，可通過所述花^:齒輪旋轉。
87. 根據權利要求86所述的副骨骼雕刻工具，其中，所述多個切割元件設置在導f 1元件的相對側上。
88. 4艮據權利要求87所述的副骨駱雕刻工具，其中，所述導引元件被容納在由主雕刻工具制備的第一骨骼上的導引面中。
89. —種用于雕刻具有第 一和第二骨骼的關節中的第 一骨骼的關節表面的設備，所述i殳備包括主骨骼雕刻工具，包括至少一個雕刻元件和與第二骨骼接觸的底座，所述主骨骼雕刻工具包括用于將第 一骨骼從第二骨骼轉移開的平行轉移器，所述主骨骼雕刻工具將所述至少 一個雕刻元件定位在距所述底座預定距離處。
90. 根據權利要求89所述的主骨駱雕刻工具，其中，雕刻元件距底座的預定3巨離是可調節的。
91. 一種轉移元件，包4舌a. 細長本體，具有第一和第二端、頂面和底面、滑動地容納在頂面中的彈簧加載平臺，所述第二端包括近端容納室；b. 適配器，包括容納在所述近端容納室中的第一端、第二螺紋端和i殳置在其中的適配器容納通道，其中，所述適配器容納通道被構造為用于容納骨骼雕刻器械。
92. 根據權利要求91所述的轉移元件，其中，所述頂面包括用于支撐器械的縱向凹槽。
93. 根據權利要求91所述的轉移元件，進一步包括與所述平臺操作地接合的手柄，所述手柄可定位在第一位置與第二位置之間，在所述第一位置中，所述平臺處于收縮位置，在所述第二位置中，所述平臺處于釋放位置。
94. 根據權利要求79所述的轉移元件，與副骨骼雕刻工具結合，所述副骨骼雕刻工具可容納在所述適配器容納通道內，所述副骨骼雕刻工具包括a. 底座；b. 凸輪軸，操作地接合至所述底座；c. 多個連接臂，操作地連接至所述凸輪軸，用于從所述凸庫侖軸"l妄收4丑矩；以及d. 多個切割元件，連接至所述連接臂，當被施以扭矩時，可通過所述連接臂旋轉。
95. 根據權利要求77所述的轉移元件，進一步包括閉環控制系統。
96. 根據權利要求95所述的轉移元件，其中，所述閉環控制系統在位移控制、負載控制或其組合控制下操作。
全文摘要
用于雕刻骨骼的方法和裝置，尤其是用在用于植入修復裝置以替換環接骨骼關節表面的制備中。本發明提供了改進的骨骼去除裝置，其包括由齒輪和環驅動器驅動的磨機。還提供了往復式刀具和帶式刀具。一些裝置具有整體的或可去除的可延伸部分，以改變力和骨骼切除深度。裝置可具有沖洗口和穩壓室，以去除骨骼碎片。一些刀具是雙刀具，適于同時在兩個或多個區域(例如，膝關節)中去除骨骼。
文檔編號A61F2/00GK101652112SQ200880011301
公開日2010年2月17日 申請日期2008年4月4日 優先權日2007年4月4日
發明者凱文·D·斯旺森, 凱文·T·斯特普爾斯, 安東尼·G·克雷默, 杰勒德·A·恩格, 羅伯特·E·科勒, 達里爾·皮拉斯基, 邁克爾·N·特拉萬泰, 阿龍·J·比塞克, 韋斯利·D·約翰遜 申請人:亞歷山大研究科學有限責任公司