導航和定位系統以及用于關節修復的導向儀的制作方法與工藝

本發明涉及用于關節的手術治療的工具，且更具體地，涉及用于骨關節的手術修復和治療的儀器。更具體地，本發明涉及導航和定位系統以及導向儀，其使用解剖標志（anatomicallandmark）作為參照在靠近要治療的骨骼的骨缺損的區域中定位手術儀器或可植入裝置。

背景技術：
人類的關節，特別是膝蓋、臀部和脊柱，容易因為最終導致疼痛的疾病、創傷和長期重復使用而退化。例如，膝蓋疼痛是很多醫學治療和醫療成本的推動力。醫學界最廣泛的理論是，膝蓋疼痛來自骨與骨接觸或者不合適的軟骨墊。這些狀況被認為經常是骨關節炎的發展引起的，骨關節炎可以從關節腔變窄的角度來測量。因此，骨關節炎的嚴重性被認為是關節疼痛的指示或先兆。大部分外科醫生和醫師由此基于該理論來進行用于緩解疼痛的治療。例如，典型的治療是服用止痛藥物，或者更徹底地，進行某種類型的關節面重建或關節替換手術。但是，骨關節炎特別是膝蓋的骨關節炎的嚴重性被發現與膝蓋疼痛的發生率和程度不太相關。由此，外科醫生和醫師努力為患者進行一致的、可靠的疼痛緩解，特別是如果需要保留關節的話。不管是由于外部物理力、疾病或自然老化過程，骨骼的結構損傷可導致其他健康組織的傷害、創傷、退化或磨損。產生的損傷可被認定為骨缺損，其形式例如可以是裂傷、骨折、病變、水腫、腫瘤或硬化。特別是在關節中，損傷不限于骨缺損，且還可以包括軟骨損失（特別是關節軟骨）、肌腱損傷以及周圍區域的發炎。患者經常尋求治療，因為骨關節炎會帶來疼痛和生活質量的下降。骨關節炎的手術和非手術治療的目標是降低或消除疼痛并恢復關節功能。非手術和手術治療目前都可用于關節修復。非手術治療包括減肥（對于超重的患者）、活動調整（低負荷的鍛煉）、四頭肌強化、髕骨貼扎、止痛和消炎藥物、以及皮質類固醇和/或粘性補充劑（viscosupplement）。典型地，非手術治療通常涉及藥物治療例如服用非甾類消炎藥或注射基于玻尿酸的產品，其開始被用于經受不太嚴重的疼痛和關節并發癥的患者。但是，在非手術治療證明無效時，或者對于具有嚴重疼痛和骨受傷的患者，手術治療通常是必要的。手術選擇包括關節鏡部分半月板切除手術和游離體移除。大多數手術治療通常使用醫療固定裝置，例如螺釘、板、U形釘、桿、縫合等，其一般被用于修復損傷的骨骼。這些固定裝置可被植入到缺損區域或附近，以穩固或固定弱化的區域，以便促進治愈并提供支撐。可注入和可填充硬化材料例如骨接合劑、骨填充物（bonevoidfiller）或骨替換材料一般也被用于穩固骨缺損。高位脛骨截骨術（HTO）和全膝關節置換術（TKA）通常被推薦給具有與骨關節炎相關的嚴重疼痛的患者，特別是當其他非侵入選擇已經失敗的時候。兩種過程都表明在治療與骨關節炎相關的膝蓋疼痛時有效。但是，患者不太愿意選擇HTO或TKA。HTO和TKA兩者都是大手術治療，并且會與嚴重的并發癥關聯。HTO是一個疼痛的過程，其需要長期的恢復。TKA患者還經常報告說替換的膝蓋缺乏“自然感覺”且具有功能限制。此外，HTO和TKA都具有有限的耐用性。因此，需要提供一種醫療過程，其解決與骨關節炎相關的疼痛，并提供對HTO或TKA過程的替代。目前可用的手術入路（access）裝置和插入工具的一個難點是以快速、準確、容易和可重復的方式來瞄準要治療的骨骼的特定區域的能力。目前，為了治療或修復關節處的骨缺損，外科醫生通常需要使用多種手術工具來進行多個步驟，以入路、定位并治療目標缺損。即使是這樣，外科醫生沒有可靠的儀器或系統，允許他從體外的多個角度或位置來重復地瞄準同一部位。為了用目前可用的工具在同一缺損位置進行重復或多次過程，在手術室中需要額外和不必要的時間，并增加并發癥的風險，因為使用了很多種儀器和手法（maneuver）。此外，在現行方法中，外科醫生典型地“仔細打量”（即視覺估算）要被修復的骨骼上的目標部位。大多數傳統的瞄準和定位方法相對粗糙，并且在實際手術過程中給外科醫生提供很少的引導。因此，需要提供這樣的方法和儀器，其中，骨缺損附近的區域可被容易地定位，并提供可在手術過程中使用且與進路（approach）無關的參照框架（referenceframework）。因此，需要提供這樣的儀器，其允許快速、容易且可重復的導航到以及將手術儀器或可植入裝置定位在與要被治療的骨缺損足夠靠近的區域中。還需要提供這樣的儀器，其不會妨礙入路到目標部位附近的工作區域，并允許為臨床醫生提供盡可能清晰的視野。

技術實現要素：
本公開提供了儀器，其使用解剖標記來將裝置定位足夠靠近骨缺損的區域中。該儀器允許外科醫生快速和容易地定位到骨缺損附近的區域，同時還有助于裝置適當地插入到缺損附近的合適區域。在某些實施例中，缺損位于股骨上。在一個示例性實施例中，提供了一種用于裝置到靠近骨缺損的目標區域的受控傳遞的系統。該系統包括導向框，用于支持一個或多個手術入路導向組件，每個導向組件可具有可視標記，用于確定裝置到目標區域的手術入路軌跡。至少一個導向組件包括多個裝置入口，每個入口限定軌跡并被配置為提供裝置到目標區域的精確的受控傳遞。系統還包括用于導向框的支托物，該支托物相對骨骼來固定導向框。手術入路導向組件在兩個不同的視平面中提供裝置的手術入路軌跡的三維評估。在一個示例中，可視標記是不透輻射的，并通過熒光透視來進行可視化。導向組件可包括前后（A/P）和內外（M/L）手術入路導向配件，用于將裝置插入到目標區域中。在另一示例性實施例中，提供了一種用于裝置到靠近骨缺損的目標區域的受控傳遞的導向儀。該導向儀包括具有多個裝置入口的主體，每個入口限定軌跡。主體還包括可視標記，用于將儀器與將被治療的骨上的解剖標志對齊。每個裝置入口被配置為提供裝置到目標區域的精確的受控傳遞。導向儀可以包括用于手動使用的手柄部分，或者用于固定到患者身體的帶子。導向儀還可以包括用于連接到支托物的臂。在又一示例性實施例中，提供了保護性套筒，用于將針插入到骨皮質。保護性套筒包括細長的主體，其具有末梢和近端手柄部分。套筒可以是筒狀的，用于在其中插入針或其他細長裝置。附圖說明附圖被包含在本說明書中并構成說明書的一部分，其示出了本公開的若干個實施例并和描述一起用于解釋本公開的原理。圖1A是手持導向儀的示例性實施例的前視圖，并概念地示出了其和關節一起使用。圖1B示出了圖1A中的導向儀相對于關節的透視圖。圖2A是本公開的導向儀的另一示例性實施例的透視圖。圖2B是具有可選的帶子的圖2A的導向儀的前透視圖。圖2C是圖2A的導向儀的前視圖，并概念地示出了其和關節一起使用。圖3A是導向組件的示例性實施例的透視圖。圖3B示出了導航和定位系統的示例性實施例，其具有和關節一起使用的圖3A的導向組件。圖4A是本公開的導向組件的另一示例性實施例的透視圖。圖4B示出了導航和定位系統的示例性實施例，其具有和關節一起使用的圖4A的導向組件。圖5A示出了圖3B的系統與手術儀器在關節上的示例使用。圖5B示出了圖5A的系統和手術儀器在關節上的另一透視圖。圖6A是與本公開的導航和定位系統一起使用的前后（A/P）導向配件的示例性實施例的透視圖。圖6B是圖6A的前后（A/P）導向配件的橫截面圖。圖7A和7C是和本公開的導航和定位系統一起使用的內外（M/L）導向配件的示例性實施例的橫截面圖。圖7B和7D分別是圖7A和7C的內外（M/L）導向配件的前視圖。圖8示出了與本公開的導航和定位系統的示例性實施例一起使用的A/P導向配件和M/L導向配件。圖9A-9H示出了在關節上使用具有圖8的A/P和M/L配件的導航和定位系統的示例性方法。圖10A是本公開的導向套筒的示例性實施例的透視圖。圖10B是本公開的導向套筒的另一示例性實施例的透視圖。圖10C是圖10B中的導向套筒沿著A-A軸的橫截面圖。圖11示出了在沒有本公開的導向套筒而使用時出現的手術儀器的偏移。圖12A-12C示出了本公開的導向套筒的示例性使用。圖13A和13B示出了導向套筒與本公開的導航和定位系統一起的示例性使用。具體實施方式本公開提供了方法、裝置和儀器，用于診斷和治療關節疼痛以恢復自然關節功能，并盡可能保持關節的關節和軟骨表面。妨礙關節和軟骨表面的關節治療通常會弱化骨骼并具有不可預測的結果。不是關注于通過關節治療疼痛，而是提供了替代的治療，其在關節骨骼的軟骨下區域中的疼痛源處診斷和治療疼痛以緩解疼痛。與關節特別是骨關節炎關節相關的疼痛可以和軟骨下級別的骨缺損或改變相關，而不是與例如骨關節炎發展的嚴重性或者關節表面級別的缺損相關。特別地，關節表面附近的骨缺損例如骨髓病變、水腫、裂傷、骨折、硬化骨等導致關節周骨骼中的機械缺陷和非正常應力分布，這會導致發炎并產生疼痛。通過調整關節周骨骼（可以是或不是硬化的）相對于周圍區域的組成，有可能改變受影響骨骼的結構完整性并恢復正常的愈合功能，由此帶來缺損周圍的發炎消退。通過機械和生物方式來治療骨骼以恢復正常的生理應力分布，并恢復軟骨下級別的骨組織的愈合平衡，是比傳統技術更有效的治療疼痛的方法。即，通過機械地強化或穩固缺損以及生物地啟動或刺激對缺損的愈合反應，可以有效地實現治療。在題為“OSTEOARTHRITISTREATMENTANDDEVICE”（骨關節炎治療和裝置）的共同擁有的美國專利號8,062,364和題為“METHODFORTREATIGJOINTPAINANDASSOCIATEDINSTRUMENTS”（治療關節疼痛的方法和相關儀器）的共同擁有和共同待決的美國專利申請公開號2011/0125156和題為“SUBCHONDRALTREATMENTOFJOINTPAIN”（關節疼痛的軟骨下治療）的美國專利申請公開號2011/0125157（兩者都在2010年11月19日提交，其全部內容通過引用結合于此）中公開了用于實現這些目標的軟骨下過程的方法、裝置和系統。該軟骨下過程及其相關的裝置、儀器等還以SUBCHONDROPLASTY(TM)的注冊商標名來出售。SUBCHONDROPLASTY(TM)過程是對面臨部分或全膝替換的患者對替代需求的愿望的反應。一般而言，SUBCHRONDROPLASTY(TM)和SCP(TM)技術旨在同時強化骨骼和刺激骨骼。在SCP(TM)中，骨折或不連合（nonunion）被穩固、整合或愈合，這導致了骨缺損例如骨髓病變或水腫的減小。此外，SCP(TM)恢復或改變關節中力的分布，由此緩解疼痛。可以用關節鏡或經皮膚來執行SCP(TM)，以通過穩固慢性應力骨折、消解任何慢性骨髓病變或水腫、并盡可能的保持關節的關節表面，來治療疼痛。SUBCHONDROPLASTY(TM)一般包括例如通過下列方式來評估關節：對關節照相、檢測一個或多個軟骨下缺損的存在、診斷這些軟骨下缺損中的哪個是疼痛源、并確定軟骨下缺損的治療范圍。該技術特別適于治療慢性缺損或傷害，其中患者的自然愈合反應沒有消解缺損。但是，需要注意，該技術同樣可被用于治療骨骼的軟骨下區域中的缺損，其中，缺損源于急性傷害或其他損害。可以使用用于所需的不同治療范圍的若干種示例性SCP(TM)療法。因此，只要醫師認為合適，其可以選擇使用這里描述的技術和裝置在軟骨下治療任意數量的骨缺損。可以通過成像例如磁共振成像（MRI）、X光、手法觸診、化學或生物化驗等來實現相關骨髓病變或骨髓水腫（BML或BME）的檢測或識別。T1加權MRI可被用于檢測例如硬化骨。另一例子是，T2加權MRI可被用于檢測病變、水腫和囊腫。X光成像可適用于早期階段以及晚期階段的關節炎。根據成像，特定的缺損可被識別為疼痛源。通常，將與慢性傷害和慢性愈合缺乏相關的缺損和骨密度降低引起的缺損進行區分。SCP(TM)治療適于BML或BME，其被認定為長期無法自己愈合（或重建）的骨缺損，這可導致骨骼的不連合、應力或不全性骨折以及可感知疼痛。考慮的因素可以包括缺損的性質、缺損的大小、缺損的位置等。例如，在關節外圍的關節表面附近的邊緣處的骨缺損通常被認為適于治療，這是因為這些位置的邊緣負荷效應以及骨硬化的可能性。急性傷害引起的骨缺損一般能夠通過患者自己的自然愈合過程來自己愈合。但是，在骨缺損源于急性傷害并且缺損無法自己愈合或者醫師確定當前技術合適的情形下，如前所述，SCP(TM)治療可被用于急性應力骨折、BML或BME、或其他軟骨下缺損。SCP(TM)治療可在手術后繼續。特別地，可以監視患者的疼痛評分改變或功能正向改變。例如，可以對患者進行檢查，看他們何時能進行全負重活動以及他們何時能回到正常活動。需要注意，在患者需要或想要關節替換或其他類型的過程的情形下，如果需要，SCP(TM)過程可被完全取消。如果需要，SCP(TM)治療還可與其他過程例如軟骨面重建、再生或替換結合來執行。在上述公開中公開了用于執行SUBCHONDROPLASTY(TM)的若干療法以及相關裝置、儀器和相關使用方法。這些療法可以被單獨或結合使用。在一種療法中，骨髓病變或缺損的區域中的軟骨下骨可以通過在該部位上引入硬化材料例如骨替代物來強化。骨替代物可以是在優化的載體材料中放置的可注入磷酸鈣。在SCP(TM)中，注入材料還可用作骨刺激劑，其重新刺激所需的急性骨愈合活動。例如，可以在缺陷部位進行聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）或磷酸鈣（CaP）接合劑注入。PMMA注入可以增加骨骼的機械強度，允許它承受更大的機械應力。CaP接合劑注入也可增加骨骼的機械強度，同時還刺激用于骨折修復的局部區域。在一個實施例中，注入可以與關節表面平行地進行。在另一實施例中，注入可以與關節表面成角度地進行。在又一實施例中，可以在骨髓病變下方進行注入。在另一療法中，可以刺激軟骨下骨區域，以觸發或提升身體的自然愈合過程。例如，在該療法的一個實施例中，可以在缺損區域鉆一個或多個小孔來增加刺激（例如，血流量、細胞周轉率等）并啟動愈合反應以使得骨骼修復。在另一實施例中，在鉆孔之后，成骨、骨誘導或骨引導劑可被引入到所述部位。骨移植材料例如可被用于填充孔。該療法可以建立更好的負荷支撐環境，帶來長期的愈合。電或熱刺激也可被用于刺激慢性受傷的骨骼的愈合過程。在SCP(TM)中也可使用化學、生物化學和/或生物刺激。例如，可以通過使用細胞因子和其他細胞信號傳導劑（cellsignalingagent）來增強SCP(TM)中的骨組織的刺激，以觸發成骨、軟骨形成和/或血管形成，從而可能逆轉骨關節炎的發展。在又一療法中，可植入裝置可被植入到軟骨下骨中，以提供對受傷或受影響骨區域例如出現不全性骨折或應力骨折的區域的機械支撐。植入物可有助于在軟骨下區域中建立更好的負荷分布。在膝蓋中，植入物可以支撐脛骨-股骨的壓縮負荷。此外，植入物可以使硬化骨與周圍的健康骨組織機械地整合。植入物可被置于松質骨中，穿過硬化骨，或者在受影響的骨區域的硬化骨下面。植入物還可以被配置為雙骨皮質植入物。在一個實施例中，植入物的一側可被固定到淺層皮質以建立懸臂梁支撐（即，部分植入物被插入到骨骼中，但第二端留在骨骼的外面或接近骨骼的外表面）。可以使用引導線來插入植入物。在一個例子中，可以在引導線上插入植入物。在另一例子中，可以通過導向儀來傳遞植入物。還可以用PMMA或CaP接合劑注入、其他生物劑、或者骨引導、骨誘導和/或成骨劑來增強植入物。可以通過植入物、圍繞植入物以及/或與植入物分離但在受影響的骨區域中例如在骨髓病變的下部區域或在病變下面引入增強材料。例如，植入物可以用作將增強材料注入到軟骨下骨區域的入口。盡管上述療法中的每個可以互相獨立地使用，考慮這些療法的任意組合可以一起使用，并且根據骨缺損的發展嚴重性或階段以想要的任意順序使用。在共同待決和共同擁有的題為“IMPLANTABLEDEVICESFORSUBCHONDRALTREATMENTOFJOINTPAIN”（用于關節疼痛的軟骨下治療的可植入裝置）的美國專利申請公開號2011/0125265、題為“IMPLANTABLEDEVICESFORSUBCHONDRALTREATMENTOFJOINTPAIN”（用于關節疼痛的軟骨下治療的可植入裝置）的美國專利申請公開號2011/0125264以及題為“BONE-DERIVEDIMPLANTABLEDEVICESFORSUBCHONDRALTREATMENTOFJOINTPAIN”（用于關節疼痛的軟骨下治療的骨衍生可植入裝置）的美國專利申請公開號2011/0125272中公開了用于這些改變的骨區域或骨缺陷的特別是軟骨下級別的合適可植入固定裝置，所有這些專利在2010年11月19日提交，其全部內容通過引用結合于此。這些裝置和儀器可以和接合劑或硬化材料結合來使用，所述接合劑或硬化材料一般通過引入到受傷部位中或其附近而被用于修復受傷的骨骼，以建立用于骨組織的固定、重生或重建的粘合劑、細胞支架或機械支架。一般地，本公開提供了與儀器以及相關方法關聯的實施例，其用于關節的手術治療，且特別是對關節區域的骨缺損的手術治療。更具體而言，實施例涉及用于將裝置導航和定位到離關節缺損足夠近的區域的儀器。更具體而言，儀器和相關的使用方法適于膝關節的股骨的修復。可以以和先前描述的軟骨下過程一致的方式來使用這些儀器和裝置。在健康的關節例如脛股關節中，接觸骨骼（即股骨和脛骨）之間的壓縮負荷被適當地分布，由此使軟骨中的接觸應力處于適當較低的水平。當軟骨開始局部磨損時，脛股接觸面積減小，并開始局部化在軟骨缺損的部位。應力的局部化也會由于內翻或外翻畸形而出現。有時，該狀況會由于骨質疏松癥而出現，其中，骨骼變得脆弱且不再能支撐正常的負荷。該狀況導致軟骨以及軟骨下面的軟骨下區域中更高的局部接觸應力。一旦應力超過特定的閾值級別，會導致缺損例如骨髓病變和水腫，并可能產生膝蓋疼痛。如果該問題持續，高接觸應力還會導致硬化骨形成。硬化骨的存在會損害局部區域的血管化，還會產生骨組織中的機械不匹配。該不匹配會開始加快關節所有部分的退化，導致骨關節炎的級別的增加。與骨關節炎關節相關的疼痛可以和軟骨下級別的骨缺損或改變相關。特別地，骨缺損例如關節表面附近的骨髓病變、水腫、裂傷、骨折等導致關節周骨骼中不正常的應力分布，這會或不會導致炎癥并產生疼痛。通過改變關節周骨骼（其可以是或不是硬化的）相對于周圍區域的組成，有可能改變受影響骨骼的結構完整性，帶來炎癥的消退。嘗試改變受影響的關節周骨骼的結構組成來對骨骼進行治療，會降低炎癥和疼痛，這被證明是成功的。隨著時間流逝，可以實現正常的生理應力分布，并恢復機械一致性，由此帶來炎癥的治愈以及疼痛的降低或消除。如前所述，需要手術儀器，其允許將手術儀器或可植入裝置快速、容易且可重復地導航到且適當地定位到足夠靠近要治療的骨缺損的一般化區域。申請人發現的儀器特別適于入路到離骨表面大約2-15mm且更一般地離骨表面5-10mm的范圍內的特定骨區域，例如關節表面或軟骨下骨區域。這些儀器還特別適于輔助以相對于要治療的骨骼的頂表面的預定角度方向（例如平行或有角度的方向）來插入工具、裝置、植入物等。因此，本公開提供了合適的儀器和相關方法，用于這些骨缺陷的手術治療，特別是在硬化骨附近的軟骨下級別上。現在回到附圖，圖1A和1B示出了與膝關節2關聯的本公開的導向儀20的示例性實施例。導向儀20可被配置為提供對關節2的骨骼中的骨缺損附近的局部目標區域的簡單、可重復的瞄準。此外，導向儀20允許從關節2外部的各個角度或位置來導航或入路到目標區域。在圖中和所述實施例中，要治療的骨骼可以是膝關節2的股骨4，圖中可以清楚地識別骨節6和相鄰的脛骨8。為了容易說明，關節2附近的代表性骨骼（股骨4、脛骨8）被示為干凈且剝離了肌肉和皮膚（即示出的骨骼沒有周圍的組織）。但是，可以理解，該骨骼可以是任意其他類型的骨關節，例如臀關節或肩關節。導向儀20可以包括主體22，其具有多個裝置入口24。每個裝置入口24可被確定大小，以允許裝置從其中間以想要的角度朝著要治療的骨骼插入。例如，入口24可被配置為具有與相鄰入口24不同的角軌跡，從而主體22上的入口陣列24中的每個入口24可允許到要治療的目標部位的不同的角軌跡或進路。這些裝置入口24用作定位導向，用于將裝置例如針或其他工具或植入物插入到要治療的骨骼。每個裝置入口24具有相對于其他入口的預定距離和空間關系。入口24用作臨床醫生的空間參照或方向或位置標記。此外，裝置入口24被配置為提供裝置到目標部位的準確的受控傳遞。如整篇公開所述或所示的，所述裝置可以是針。但是，如這里所使用，術語“裝置”旨在一般表示適于骨骼治療和/或修復的任意數量的可植入裝置、工具或儀器。如下更詳細地描述的，裝置可以是可植入裝置、插入工具、鉆頭、線、注入針、導管或任意其他手術儀器。因此，導向儀20可被用于能執行任意類型治療功能的若干儀器或植入物到骨缺損或附近區域的快速、容易且可重復的瞄準和入路。為了確保導向儀20被適當地放置，主體22可以包括一個或多個熒光透視可視化標記26，其可被用于使導向儀20相對于要治療的骨骼來定向。在本例子中，骨骼可以是膝關節2的股骨4，且熒光透視標記26可以與股骨4上的解剖標志例如骨節6對齊。儀器20還可被配置為用于熒光透視地使用以從軟骨表面可視地定位缺損附近的區域。在一個實施例中，如圖1A和1B所示可以為導向儀20提供手柄部分28。手柄部分可以配置有合適的間隙，以（在熒光透視可視化期間）將用戶或臨床醫生的手保持在C形臂射（C-armshot）之外。在該特定的例子中，導向儀20可被配置為手持儀器，其能夠在手術期間容易地操縱和重定位。在另一實施例中，導向儀20可以具有附接裝置來增加安全性。如圖2A和2C所示，導向儀20可以具有主體22上的開口側部分30。可以在開口側部分30中提供軸（spindle）32或其他側桿或側片，用于接收帶子34、帶或皮帶，如圖2B所示。帶子34可以是可調整且可分離的。例如，帶子可以用彈性材料例如彈性帶來構成，或者帶子34可以包括粘性材料例如皮膚粘合膠帶。在其他例子中，帶子可以包括Velcro緊固帶或其他可分離緊固帶。帶子34允許將導向儀20在使用時放置到患者的腿或大腿上。在本實施例中，熒光透視標記可被嵌入到導向儀20的主體22中。可理解，盡管示出了導向儀20用于股骨4的治療，導向儀20可以同樣用于脛骨8。此外，可以理解，導向儀20可被用于人體的其他關節的手術治療。圖3A、3B、4A和4B示出了導向組件120的示例性實施例，其被配置為在本公開的導航和定位系統100中使用。本公開的導航和定位系統100以及導向儀20能使裝置被可重復、受控地傳遞到與要治療的骨骼的軟骨下級別中的骨缺損足夠重合或接近的目標區域。在多數情形下，可以通過磁共振成像（MRI）對與所描述的用本儀器治療的缺損一致的缺損進行診斷和識別。但是，還可以通過對患者的簡單觸診（即通過手動檢查）來識別適合用本儀器來治療的傷害或缺損。導航和定位儀器100可以包括至少兩個子組件：導向組件120和用于導向組件110的支托物110。導向組件120可以具有大體為矩形的主體，與圖3A中示出的實施例類似，或者導向組件120可以具有大體為圓形的主體122，與圖4A中示出的實施例類似。當然，其他幾何形狀也可以用于主體122，包括橢圓形、梯形等。如同導向儀20，導向組件120的主體122可以包括多個裝置入口124。每個裝置入口124可以提供對要治療的骨缺損的不同角度進路。熒光透視標記可被嵌入在主體122中，以輔助導向組件相對于關節2的可視對齊。導向組件120的主體122可以延伸到臂或軌道組件130，其在具有凹口區域134的自由端132結束。軌道組件130可被配置為可釋放地附接到系統100的支托物110。支托物110可以是可相對于關節2的脛骨8放置或穩固的類型。圖3B和4B分別示出了附接到該支托物110的圖3A和4A中的導向組件120的實施例。圖5A和5B示出了使用具有附接的導向組件120的導航和定位系統100將針10引導到要治療的關節2的骨骼的方式。針10可以通過導向組件120的一個裝置入口124來插入，并通過角度進路來指向股骨4的已識別的骨缺損。一旦如圖5B所示針10被插入到股骨4中，如果需要，導向組件120可從支托物110分離并從手術部位分離，而不妨礙其周圍環境。在一個實施例中，針10可被用作熒光透視標記。在該例子中，針10將被置于導向組件120中，但不會穿透皮膚、組織或骨骼。相反，針10可以相對于其原始位置移動，并被熒光透視地觀看（即在C形臂射之后）。該技術將允許針10在插入到骨骼前被預先調整。圖6A、6B和7A-7D示出了可以和本公開的導航和定位系統100一起使用的其他導向配件。圖6A和6B示出了導向配件150，其被配置為用于前后（A/P）可視化，而圖7A-7D示出了導向配件160，其被配置為內外（M/L）可視化。圖8示出了附接了A/P導向配件和M/L導向配件的導航和定位系統100。導航和定位系統100可以包括支托物110以及支托物110支撐的一對軌道組件140，并形成參照或引導框，其提供框架或引導來將裝置定位到要治療的骨骼8中。軌道組件140可以包括從各個角度進路的裝置入口144。此外，與本公開的其他導向組件和儀器一樣，軌道組件140可以包括熒光透視標記148，其在熒光透視下輔助系統100的適當對齊。回到本公開的特定導向配件，如圖6A所示，A/P導向配件150可以包括主體152，其具有附接裝置158，用于附接到系統100的軌道組件140。附接裝置可以是例如燕尾連接。A/P導向配件150可以包括熒光透視標記，用于相對于要治療的骨骼上的解剖標志的對齊。如圖6B的橫截面圖中更詳細地示出的，可以在A/P導向配件150中提供不透輻射或熒光透視標記154。這些內部標記154可以在C形臂或其他類似可視化裝置中觀察，并用于輔助臨床醫生相對于要治療的骨骼來對齊配件150。于是，A/P配件150的標記154還允許臨床醫生評估預計的插入通路，如下將更詳細地描述。圖7A-7D的M/L導向配件160也可以包括主體162，該主體包含多個裝置入口164、166，以及附接裝置（未示出），用于附接到系統100的軌道組件140，如圖8所示。附接裝置例如可以是燕尾連接或任意其他類型的快速釋放可分離連接。與A/P導向配件150類似，可以為M/L導向配件160提供不透輻射或熒光透視標記，其輔助配件160相對于要治療的骨骼的對齊。圖7B和7D分別示出了本公開的M/L導向配件的左側版本160A和右側版本160B的前視圖。M/L配件160A、160B中的每個可以包括外部可視標記，例如蝕刻168A。也可以使用其他類型的可視標記，例如幾何表示，如表面突出。這些外部可視標記168A對應于內部標記168B，如圖7A和7C中的橫截面圖所示，其分別對應于圖7B中的左側M/L配件和圖7D中的右側M/L配件。與可視標記154類似，這些內部標記168B本質上可以是不透輻射或熒光透視的，從而它們在C形臂下顯現。本公開的A/P和M/L導向配件兩者都被配置為服務多種功能。這些導向配件150、160可以以一組可變的尺寸或高度被提供給用戶。例如，每個配件可以以15mm、20mm和25mm高度版本來提供。導向配件在本公開的系統100中的一個作用是尺寸測量計。此外，這些相同的導向配件還可用作裝置朝著缺損部位插入的參照。當然，這些功能是這些導向配件在系統100相對于解剖標記的定位中所起的作用之外的附加功能。在將導向配件150、160A、160B作為尺寸測量計與導向和定位系統100一起使用的一種示例性方式中，臨床醫生將從一組不同尺寸的配件中選擇一個尺寸的導向配件，例如中等尺寸的A/P導向配件150。通過將熒光透視標記154與解剖標志進行比較，用戶可以確定選擇的中等尺寸A/P導向配件150太低（即標記154被可視化為進入到關節腔）、太高（即標記未覆蓋缺損部位）或正好合適。如果配件150太低，用戶可以將中等尺寸的A/P導向配件150換成更大或更高尺寸的A/P導向配件150。如果配件150太高，用戶可以類似地將中等尺寸的A/P導向配件150換成更小或更短尺寸的A/P導向配件150。A/P導向配件和M/L導向配件可以被顏色編碼或可視標記，從而用戶很方便來確定哪個導向配件相關。例如，20mm的A/P導向配件150將具有和20mm的M/L導向配件160相同的顏色編碼或標記，而15mm的A/P導向配件150將具有和15mm的M/L導向配件相同的顏色編碼或標記。在所有這些情形下，包含支托物110和軌道組件140的導航和定位系統100保持靜止，而用戶可以交換不同尺寸的導向配件150、160A、160B，直到選中合適的組件。在合適尺寸的導向配件附接到導航和定位系統100的軌道組件140后，用戶可以從M/L導向配件160A、160B提供的很多個手術入路軌跡或通路中選擇一個。為此，用戶可以考慮不透輻射或熒光透視標記如何與要修復的關節的解剖標志關聯。例如，用戶可在內側熒光透視視圖下查看關節，并確定M/L導向配件160的內部標記168B如何對應于關節的解剖結構。臨床醫生可以確定合適的插入通路將會是在兩個標記168B之間插入針10。臨床醫生將能夠從導向配件的普通視圖確定用哪個入口164、166來插入針10，因為外部可視標記168A對應于在熒光透視下看到的內部標記168B。于是，可使用外部可視標記168A作為可視參照并基于內部標記168B的相應熒光透視表示將針10插入合適的入口164、166。該例子示出了M/L導向配件160可以如何用作裝置到缺損部位的插入的參照。圖9A-9H表示使用圖8的導航和定位系統100來入路到股骨缺損即瞄準骨關節2的股骨4中的軟骨下缺損的示例性方法。首先，具有附接的軌道組件140的支托物110被固定到第一骨骼，其在該情形下是脛骨8。如果在熒光透視下執行該方法，熒光鏡可被旋轉為真的前后（A/P）視圖。如圖所示且在使用時，腿將位于完全伸展的位置。接下來，A/P導向配件150可以通過燕尾連接在一對軌道組件140的手術一側附接到軌道組件140，如圖9A所示。如前所討論，A/P導向配件150可以以一組可變尺寸或高度例如15mm、20mm、25mm等來提供。用戶將能夠選擇具有合適高度或角度的配件來提供到缺損的必要通路。例如，20mm版本的A/P導向配件150可被選擇并附接到軌道組件140。在熒光透視成像下，用戶將能夠確定A/P導向配件150的不透輻射標記154是否與到股骨骨節的所需插入軌跡對齊。如圖9A所示，具有高度h1的A/P導向配件150的20mm版本太低。在熒光透視下觀察時不透輻射的標記154將軌跡投射到關節腔中，而不是朝著缺損。于是，用戶可以移除配件并替換為合適的具有高度h2的更大的（例如25mm）A/P股骨導向配件150，如圖9B進一步所示。更大的A/P導向配件150的標記154朝著缺損部位來投射合適的軌跡路徑。在合適尺寸的A/P導向配件150已被選擇并附接到軌道組件140之后，相應的M/L導向配件160可在其后端附接到相同的軌道組件140，如圖9C所示。將熒光鏡旋轉為側向視圖，可以對M/L導向配件進行側向的熒光透視拍照。基于手術前確定的缺損的前后深度，用戶可以確定合適的手術入路軌跡來到達缺損。圖9C所示的M/L導向配件160上的外部可視標記168A可被用作參照來定位用于到缺損的手術入路的合適入口164、166。如前所述，這些外部可視標記168A對應于在熒光透視下識別的內部不透輻射標記168B。一旦將M/L導向配件160固定到軌道組件140并且選擇了手術入路軌跡，可以通過M/L導向配件160的所需裝置入口164、166來放置裝置例如鋒利或刃狀的針10。可以基于用戶的偏好來使用平行或有角度的進路,如圖9D和9E所示。在一個實施例中，可以以某個角度來提供一系列入口164中的每一個，而可以以0度角來提供一系列入口166中的每一個。在圖9D中，入口166可被用于平行進路。在圖9E中，入口164可被用于到缺損的有角度例如15度角的進路。如圖9F所示，進入骨骼4的針10的軌跡對應于A/P導向軌跡150中的不透輻射標記154。在圖9F中，需要注意，A/P導向配件150的標記154被表示為熒光透視可視化地覆蓋在位于A/P導向配件150后面的針10上或與針10重合。從圖9C中的相同系統100的不同視圖可以看到，針10自身僅延伸通過M/L導向配件160，而不延伸到A/P導向配件150中。可以使用A/P和M/L視圖中的熒光透視可視化來驗證針的放置。這例如可以通過下列方式來實現：將熒光鏡旋轉為前后視圖，移除A/P股骨導向配件150，然后在熒光透視成像下確認針10的軌跡。一旦被確認，針可被插入到想要的深度。針10上的不透輻射標記可被用于指示A/P深度區域。使用管狀鉆或其他儀器，針10可以在熒光透視引導下到達所需的深度。在適當地插入針10之后，可以從軌道組件140移除A/P和M/L導向配件150、160，如圖9G所示。如果需要這樣，可以在熒光透視下進行最后的針放置驗證。一旦被驗證，整個系統100可被移除，從而僅保留針10，如圖9H所示。通過提供允許A/P可視化（通過A/P熒光透視導向）和M/L可視化（通過M/L熒光透視導向）以及M/L針放置的系統100，臨床醫生能夠使用兩個不同的導向來獲取3維軌跡。這些可交換導向配件150、160使得用戶能夠將系統100定制到關節的特定解剖需求，同時還允許在兩個互相傾斜或正交的不同視平面上的真的3D軌跡，這可以使用x光或熒光透視成像來查看。盡管本實施例描述了能夠使用熒光透視或不透輻射標記在熒光透視或x光下進行可視化的導向配件，可考慮相同的概念可被應用于具有使用激光技術將激光標記或可視提示轉移到患者皮膚或組織上的導向配件的系統，或者被應用于使用指向患者解剖結構的探針或其他物理標記的導向配件。換句話說，本公開不旨在限于熒光透視或不透輻射標記，來確定互相傾斜或垂直的兩個不同平面上的手術入路軌跡。相反，可以使用其他形式的可視化技術例如用激光技術或在物理地例如用指針或探針來實現提供多個組件的概念，所述組件可被容易地交換至附著到患者的靜態導向框，并允許可視化。圖10A-10C示出了適于與本公開的任一個導航和定位系統100或導向儀20一起使用的導向套筒60的實施例。導向套筒60可以具有用于支撐套筒的近端頭部64，以及末梢62。末梢62可被配置為位于骨皮質上或剛好劃開骨皮質的表面。近端頭部64可被配置為手動支撐或固定到穩固裝置。圖10B示出了具有滾花頭部66的導向套筒60。如圖10C的橫截面圖所示，導向套筒60是管狀的，以允許裝置例如針10、線、鉆頭被插入到骨組織時得到保護。目前，推進到骨皮質中的小直徑的針10或線易于滑開（skiveoff）并從進入骨骼的所需軌跡改變方向。皮膚、脂肪、肌肉和硬骨迫使針10進入最小阻力的路徑。產生的力矩臂足夠大從而使針從其原始路徑彎曲。圖11中概念性地示出了滑開效應。為了避免該滑開效應，可以用保護性套筒例如本公開的導向套筒60來插入小直徑的針10。圖12A-12C表示使用導向套筒60將小直徑的針10插入到骨皮質的方法。首先，如圖12A所示，導向套筒60可被放置從而末梢62穿過患者的皮膚、脂肪和肌肉并靠在骨皮質表面上。在圖示中，該骨骼可以是脛骨8。于是，可以使針穿過導向套筒60并進入脛骨的表殼（corticalshell）。當針10繼續鉆進骨骼時，針10沿著其所需的通路直線定向。導向套筒60允許針能夠繞過皮膚、脂肪和肌肉。因此，通過在插入過程中僅暴露很短長度的針10，針10可以直線穿過骨皮質。針10的縮短長度允許產生小力矩臂，因而在穿過骨皮質時更硬。導向套筒60還可與本公開的導航和定位系統100或導向儀20一起使用。例如，如圖13A和13B所示，在插入針10之前，導向套筒60可以被導航和定位系統100或導向儀20中的任一裝置入口24、124、144支撐或穿過該入口。當針10鉆進骨骼時，導向套筒60還可以被手動支撐。本公開的導向和定位系統100和導向儀20提供了若干優勢，包括對骨骼中缺損附近區域的簡單、可重復的瞄準，以用于缺損的經皮膚的治療。缺損例如可以是要治療的骨骼的軟骨下區域中的骨髓病變。圓形導航和定位系統100用作定位裝置朝向缺損區域的3維參照系，而各個裝置入口144允許缺損附近區域的經皮膚的瞄準。此外，導向儀20允許對骨骼的關節表面下面或在軟骨下級別的大約5-10mm范圍內的缺損附近區域的可重復的瞄準。本公開的導航和定位系統100以及導向儀20適于在需要用經皮膚的進路來治療特定于骨缺損的局部區域時使用。如所討論的，系統100和儀器20可以和C形臂一起結合MRI模板系統來使用，以用于識別要治療的區域，且用于對齊或定位要被引入到該區域的裝置。通過參照骨骼自身的自然幾何形狀并考慮前后（A/P）以及垂直放置，系統100和儀器20可以與骨骼對齊。使用剛才描述的導航和定位系統100以及導向儀20，可以使用多種療法以及相關的裝置、儀器和相關的使用方法。在一種療法中，可以通過在缺損部位引入硬化材料來強化缺損局部的目標區域。例如，可以在缺損部位進行聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）或磷酸鈣（CaP）接合劑注入。PMMA注入可以增加骨骼的機械強度，允許它承受更大的機械應力。CaP接合劑注入也可以增加骨骼的機械強度，而同時刺激用于骨折修復的局部區域。在一個實施例中，注入可以與關節表面平行地進行。在另一實施例中，注入可以與關節表面成角度地進行。在又一實施例中，可以提供與關節表面平行地插入的植入物或裝置以及可以在目標區域下方成角度地進行的接合劑注入的組合。在另一療法中，可以刺激目標區域，以提升身體的自然愈合過程。例如，在該療法的一個實施例中，可以在缺損區域鉆小孔來增加刺激（例如，血流量、細胞周轉率等）和初始骨骼修復。但是，應該理解，可以用鉆頭之外的任意數量的腔構建工具例如夯具（tamp）、系列套筒或其他已知工具來構建孔。在另一實施例中，在鉆孔之后，成骨、骨誘導或骨引導劑可被引入到該部位。骨移植材料例如可被用于填充該孔。該療法可以建立更好的負荷支撐環境，帶來長期的愈合。在又一療法中，可植入裝置可被植入到目標區域中，以提供對受傷或受影響骨區域例如出現不全性骨折的區域的機械支撐。植入物可有助于在軟骨下區域中建立更好的負荷分布。在膝蓋中，植入物可以支撐脛骨-股骨的壓縮負荷。此外，植入物可以使硬化骨與周圍的健康骨機組織械地整合。在目標部位的使骨組織致密的過程本身可以是一種療法。由于本公開的導航和定位系統100以及導向儀20提供了受控且可重復地從各種角度或軌跡入路到缺損附近區域的優勢，導航和定位系統100以及導向儀20可以用于從多種進路或角度來使目標區域附近的骨組織致密，產生類似星爆（starburst）的圖案。本公開的系統100和儀器20旨在與圖像映射或模板系統一起工作。應該用與模板系統相關的軌跡來配置裝置入口。通過這種方式，通過系統100或儀器20將裝置插入到缺損區域可以與缺損的映射圖像相關。這種映射可以通過例如MRI圖像來實現，MRI圖像例如可以是手術前的或手術中的。盡管上述療法中的每個可以互相獨立地使用，可以考慮依賴于骨缺損的發展嚴重性或階段，這些療法的任意組合可以一起并且以想要的任意順序使用。考慮到說明書以及這里提供的公開的實現，本發明的其他實施例對于本領域技術人員將變得明顯。說明書和例子將被認為僅是示例性的，本公開的真實的范圍和精神由下列權利要求來表示。