专利名称：骨科器械的制作方法骨科手术常常包括使用假体植入物来修复或替换关节部件。在外科手术中使用各种工具和器械来准备关节，以接纳植入物构件以及安放和植入假体植入物。作为手术的一部分，可能重要的是尝试并且确保将植入物安放在预计的位置和定向以便尝试和实现手术的预计效果。因此，在骨科手术期间常常使用各种器械和导引器来尝试和帮助精确地安放和定向植入物。计算机辅助手术(CAS)系统可用来帮助计划植入物位置和导航对植入物的安放。然而，此类系统昂贵且并非始终可予以采用。此外，一些外科医生由于各种原因而抵触使用CAS系统,例如由于个人手术偏好或者由于外科医生必须学习如何使用CAS系统。常常在体内的众多关节如膝关节上实施骨科手术，并且在实施膝部手术方面存在早已成熟的技术。髋部和肩部损伤也是常常实施骨科手术的区域。然而，在球窝式关节上实施的手术常常具有其自身的不同于在膝部手术期间所出现困难的特定困难。例如，在一些髋部手术中，一个重要步骤可能是将假体髋白杯构件正确安放在患者骨盆的髋臼中。杯构件的植入深度和/或定向对于髋部手术的成功与否可能极为重要。根据髋白的图像可能难以正确地安放髋白构件，因为髋关节的一些部件是在髋白的准备期间常常被移除的软组织，例如上唇(Iabrum)和横向髋白韧带。因此，患者不会有能用来引导安放髋臼杯的适当或易于利用的解剖学标志。作为另一实例，肩关节成形(arthroplasty)术中的一个重要步骤是将整个肩部假体构件正确定位以及相关的骨骼准备步骤。肩白构件位置、其定向及其尺寸是决定手术结果的重要因素，并且骨骼准备器械的不当定位会减小患者肩部的术后运动范围。具体而言，外科医生在进行现场骨骼准备以尝试和满足他们的术前手术计划时，常常难以确定对用于病理变形的肩臼骨骼结构的骨骼准备器械的合适定位。外科医生可基于患者解剖结构的三维CT图像数据来执行手术计划以限定植入物尺寸和位置。CT图像数据还可用来提供患者解剖结构的精确模型，以帮助确定所需的骨骼准备步骤。为了估计对于变形的肩臼关节炎骨骼所需的翻转角修正(version anglecorrection),通常针对该计划仅使用一个特定横向CT切片。为了获得对于适当植入物构件的适合骨干(bone stock)，可能难以实现在肩臼和肱骨上引导用于表面铰削、钉孔定向的手术工具和对于垫板(Metaglene)锁定螺钉的轨迹。通常，外科医生仅可使将进行手术的骨骼结构有限地暴露，以便他们的介入并便于他们识别与患者解剖结构相关的器械位置和定向。过去使用的用于现场传送手术计划信息的器械和模板并未设计成同时满足它们的与3D图像或立体定位坐标系有关的功能。过去已使用模板，但该模板设计成仅视觉地提供肩白尺寸和中心信息。模板在骨骼上的位置并未为准备器械提供对所计划位置的引导或反馈。其它器械设计成仅针对克氏针(k-wire)和/或偏心钻头的进入点位置，而且还未使用例如相对于肩臼和肩胛骨平面的定向信息。因此，对于球窝式关节上的关节成形术操作而言，明显难以将所计划的植入位置传送到手术现场以便允许提供用于引导在手术期间所使用器械的定向位置。因此，将有益的是提供一种可用来改善在球窝式关节上实施的骨科手术的器械。
根据本发明的第一方面，提供有一种用于对患者实施的球窝关节成形手术的患者 专用器械。该器械可包括用于将器械附接到患者的关节窝(socket)上的附接机构。该附接机构可至少具有能接合患者的关节窝边沿的第一部件和第二部件。每个部件都可成形为与关节窝边沿的相应部分的形状相匹配。该器械还可包括本体，该本体带有用于引导将在肩关节成形手术中使用的构件的至少一个引导结构(guide formation)。该器械还可包括锁定机构，借助该锁定机构可将本体和附接机构组装成该患者专用器械。当已组装时，该患者专用器械仅可在单一预先计划的位置处附接到患者的关节窝上。由于附接机构构造成与患者的骨骼关节窝的边沿的至少两部分的形状相匹配，并且该器械的构件仅在附接结构正确地定位并安装在骨骼关节窝上时才能组装并锁定在一起以形成该器械，故该器械相对于关节窝自动地正确安放。否则，该器械会由于其部件与该器械的附接部件的患者解剖结构特定形状的互锁性质而无法组装。此外，该器械在安装在关节窝的边沿上时会保持组装，因为关节窝本身有助于该器械在其组装状态下的结构稳定性。患者的关节窝或骨骼关节窝可以是具有可附接该器械的充足的一个或多个边沿部分的任何解剖学凹状部。例如，关节窝可以是患者的肩臼或髋臼。锁定机构可完全地或至少部分地通过器械组成构件的各部分或部件的形状提供。亦即，可不需要辅助或单独的固定件来将器械的构件组装并锁定在一起。该锁定机构可为互锁机构，和/或该锁定机构的部件可为互锁机构。锁定或互锁机构可由器械的一个或多个部件的形状提供。该锁定或互锁机构可完全是机械的。该锁定或互锁机构可构造或布置成使得该器械只能以单个唯一的构型组装。该器械的构件的一部分或全部能以单一方式附接或连接到这些构件的其它构件。本体可包括用于引导不同构件的多个引导结构。因此，同一器械可用来引导在手术的不同阶段期间使用的构件而不必重新配置或调节该器械。该引导结构或每个引导结构可采用孔口或通道的形式。该引导结构或每个引导结构可构造成在使用中接纳在关节成形手术期间所用的各种不同构件、工具、准备器械、固定件或器械。例如，该引导结构或每个引导结构可构造成用以引导克氏针、钻头、骨骼准备器械、铰刀、磨锥(burr)、螺钉、销或插塞。附接机构可包括至少三个部件，每个部件都可接合关节窝的边沿，各部件均成形为与关节窝边沿的相应部分的形状相匹配。三个部件有助于使该器械至关节窝的附接稳定。此外，使用三个部件可减小用以确保各部件可唯一地附接到它们各自的关节窝边沿部分上所需的部件尺寸。附接机构的各部件可成形为在围绕关节窝边沿周边的方向上和/或在大致横向于关节窝边沿周边的方向上与它们各自的关节窝部分的形状相匹配。附接机构的部件可为分离的部件。附接机构的部件可采用卡夹(clip)的形式。附接机构的部件可为同一结构的部件。也就是说，它们可全部作为较大结构的一体部件形成。本体可包括多个部件。本体的多个部件中的一个可具有复杂形状的表面，该表面可与本体的多个部件中的另一部件上的匹配形状的表面相配合，使得本体只能以单个唯一的构型组装。本体可具有大体弯曲形状，例如圆形、椭圆形、弧形(round)或卵形。本体的各部件可包括附接机构的相应部分。也就是说，附接机构的一部分可作为 本体部件的一体部件提供。本体的部件的匹配结构可提供锁定机构。该匹配结构可包括一 个或多个凸耳(Iug)和成形为用以接纳该一个或多个凸耳的一个或多个凹部。附接机构可作为与本体或本体部件完全分离的一个或多个部件提供。锁定机构可由本体和附接机构的部件上的匹配结构提供。该匹配结构或每个匹配结构可包括一个或多个凸耳和成形为用以接纳该一个或多个凸耳的一个或多个凹部。附接机构可部分地或完全地为形状记忆材料。该形状记忆材料可在第一状态与第二状态之间转变，其中，在第一状态中可向肩白提供该器械，而在第二状态中附接机构在单个预先计划的位置处将该器械附接到肩白上。该形状记忆材料可具有与它意图在第二状态中附接到其上的肩白部分的形状相匹配的形状。附接机构未由形状记忆材料制成的部分可具有与它意图附接到其上的肩臼部分的形状相匹配的形状。附接机构可至少部分地为形状记忆材料。该形状记忆材料可允许附接机构的部件中的一个或多个或每个变换为与关节窝边沿的相应边沿部分的形状相匹配的形状。本体可包括框架部件。本体还可包括芯部。芯部可接纳在框架中。该芯部可包括上述至少一个引导结构。可设置又一芯部，该芯部可代替框架中的芯部。该又一芯部可包括又一引导结构。锁定机构可由框架和附接机构的部件上的匹配结构提供。匹配结构可包括一个或多个凸耳和成形为用以接纳该一个或多个凸耳的一个或多个凹部。患者专用器械还可包括允许芯部以单个位置接纳在框架中的限制器(limiter)或键接构件。该限制器可采用机械止挡件的形式。该限制器可防止芯部相对于框架的旋转。该限制器可进行调节以允许相对于框架改变芯部的位置。该限制器可从框架移除。框架可完全地或至少部分地由弹性材料制成。附接机构的部件可作为框架的部件提供。框架可用于在将该器械组装并附接到肩白上时促使附接机构的部件接合在关节窝的边沿周围。该器械的一部分可包括面向关节窝的表面，并且该面向关节窝的表面成形为与当仅在单个预先计划的位置处将该器械附接到患者的关节窝上时该面向关节窝的表面将邻接抵靠其的患者关节窝部分的形状相匹配。关节窝的该部分可为关节窝的内腔表面的一部分或邻近关节窝边沿的关节窝部分，并且要么朝向关节窝的内腔，要么远离关节窝的内腔。器械的该部分可为本体的一部分或全部或者本体的一个部件。器械的该部分可为一个、多个或全部附接部件的一部分或全部或者附接部件的一部分。患者专用器械可现场拆卸。也就是说，该器械可在附接到患者骨骼上时拆卸，以便提供对手术部位的更好接近。锁定机构可构造成用以允许拆卸该器械。锁定机构可包括至少一个或多个互锁部件或者可包括完全互锁的部件。本发明还提供了一种部件套件(kit)，其包括如根据本发明的前述方面的患者专用器械和带有用于引导将在球窝关节成形手术中使用的又一构件的至少又一个引导结构的又一本体。该又一本体可替代器械的本体，以允许实施关节成形手术的不同步骤。因此，提供了一种模块化系统，其允许换入和换出本体来允许引导在外科手术的不同阶段期间使用的不同构件、工具、器械、固定件和其它部件。根据本发明的又一方面，提供有一种用于制造在对患者实施的球窝关节成形手·术中使用的患者专用器械的方法。该方法可包括采集表示患者的至少骨骼关节窝的三维图像的图像数据。利用所采集的图像数据，可计划将在球窝关节成形手术中使用的位置和/或定向。患者专用器械可设计为具有多个部件，该多个部件可组装并锁定在一起以在无需利用辅助固定件的情况下仅在单个预先计划的位置处附接到患者的关节窝上来提供用于朝向所计划位置和/或定向引导构件的导引器。患者专用器械可根据该设计进行制作。球窝关节可为肩部或髋部。例如，可采集患者肩部或髋部的CT图像。计划软件可用来计划将在外科手术期间使用的位置和/或定向。该位置和/或定向可用于肩臼假体构件或髋臼杯假体构件。该位置和/或定向可用于将在外科手术期间用来引导用于准备肩臼以接纳植入物的器械的克氏针。该患者专用器械可具有以上结合本发明的第一方面阐述的任意特征或特征组合。该患者专用器械可利用诸如快速原型技术之类的各种技术来制作或制造。根据本发明的又一方面，提供有一种用于对具有骨骼关节窝的患者实施球窝关节成形手术的方法。该方法可包括提供呈拆卸形式的患者专用器械。该器械可包括多个部件，该多个部件包括用于朝向相对于患者骨骼关节窝的计划位置和/或定向引导构件的至少一个引导结构。该器械的多个部件可组装并锁定在一起以在无需利用任何辅助固定件的情况下并且在引导结构定位成朝向所计划位置和/或沿着所计划定向引导构件的情况下，仅在单个预先计划的位置处将该器械附接到患者的关节窝上。该引导结构可用来朝向所计划位置和/或沿着所计划定向引导在球窝关节成形手术期间使用的构件。现将仅以示例方式并且参照附图来描述本发明的实施例，在附图中 图1示出了根据本发明的第一实施例的器械的平面 图2示出了图1中所示的器械的侧视 图3示出了图1和图2中所示的器械沿着线AA’的截面 图4示出了图1中所示的本发明的第一实施例的变型的平面 图5示出了根据本发明的第二实施例的器械的平面 图6示出了图5中所示的器械的侧视 图7示出了图5和图6中所示的器械在正提供给肩臼的第一状态中沿着线BB’的截面
图8示出了图5和图6中所示的器械在附接到肩臼上的第二状态中沿着线BB’的截面 图9示出了图5中所示的本发明的第二实施例的变型的平面 图10示出了根据本发明的第三实施例的器械的一部分的平面 图11示出了图10中所示的器械的该部分的侧视 图12示出了图10中所示的器械的其它部分的平面 图13示出了图12中所示的器械的部分的侧视 图14示出了根据本发明的第三实施例的完整器械的平面 图15示出了图14中所示的器械在使用中的侧视图； 图16示出了图14和图15中所示的器械沿着线CC’的截面 图17A示出了根据本发明的第四实施例的器械的平面 图17B示出了图17A中所示的器械沿着线DD’的截面 图18示出了根据本发明的第五实施例的器械的平面 图19示出了正在用来引导钻具的图18的器械的侧视 图20示出了正在用来引导螺钉的图18的器械的侧视图；以及 图21示出了图解本发明的各个方法方面的流程图。

(100)的侧视图，而图3示出了沿着线AA’穿过器械(100)的截面。器械(100)具有由第一部件(16)和第二部件(17)所形成的主本体(或主体)。本体的第二部件包括定制尺寸用以接纳如图2中所示克氏针(9)的孔口(8)。如图3中所示，孔口⑶具有相对于肩臼的位置以及相对于肩臼的作为角方向的定向。该器械已在制造期间定制并且预先构造成用以确保该器械可采用单一方式附接到患者的肩臼上，使得孔口(8)相对于肩臼的位置和孔口(8)相对于肩臼的定向对应于所计划的位置和定向，克氏针应以该位置和定向插入肩臼中来引导随后在肩臼植入物构件的植入期间所使用的器械。如图1中所示，本体的第一部件(16)和第二部件(17)通过呈可与对应成形的凹部相接合的凸块或凸耳形式的互锁结构(14，14c)相附接。凸耳和凹部类似于在拼板玩具中使用的那些。此外，它们提供过盈配合以便允许以可释放的方式将器械本体的两个部件牢固地紧固并锁定在一起。器械(100)还包括呈如图3中最佳所示的一对大致相对的卡夹(102，104)形式的附接机构。卡夹部分从主本体的各个部件的下部延伸。附接机构的各部分亦即卡夹(102，104)在意图将卡夹附接到其上的肩臼的边沿(3)的部分上具有与肩臼的表面边沿
(3)的形状相匹配的形状。卡夹的形状既在图3中所示的大致横向上又在如图3中所示沿着肩臼边沿(3)的周边的一部分延伸的侧向上与肩臼边沿的形状相匹配。亦即，卡夹在图1中所示的平面内弯曲，以与肩臼边沿的该部分的周边形状相匹配。卡夹也弯曲以在图3中所示的平面内与边沿的横向形状相匹配。卡夹的形状在相当大的部分上与边沿在图3中所示的横向上的形状相匹配。在其它实施例中，卡夹的形状可进一步延伸到肩臼腔中，或者实际上器械的主本体的各部分也可与肩臼的内表面的形状相匹配，以进一步改善器械的自由部件与肩臼的适当部分的对准。在使用中，外科医生抓握器械的第一部件(16)并且将其卡夹部分围绕肩臼的边沿安放直到其适贴地配合。由于卡夹的形状仅通过感觉而与肩白边沿的形状配合，故外科医生应能够判断何时适当地安放第一部分。然后，外科医生还向肩曰的边沿提供器械第二部件(17)的卡夹，这同样将具有在其处卡夹将抵靠肩白边沿适贴地配合的单个位置。然后，外科医生可操纵器械的第一部件和第二部件以便使凸块(14，14c)接合在该部件中的另一个的匹配凹部中，以便在器械附接到肩臼上时组装并互锁该器械。如果存在多个在其中可将第一或第二构件附接到肩臼上的位置，则很有可能该两个构件中的另一个由于不当地定位的第一件而不会与肩白边沿的局部形状相配合，并且因此无法组装该器械。因此，通过定制器械的形状并提供可借助其来组装器械的分离部件的互锁机构，但仅在位于单个唯一地限定的位置的情况下，简单地通过肩白的形状来自动地确定器械在肩白上的定位。此夕卜，互锁机构和卡夹意味着不需要其它的器械来将该器械固定到肩臼上。亦即，不需要与器械分离的辅助固定件，例如固定销或螺钉。孔口(8)提供一种引导结构，借助该引导结构可将在外科手术中使用的又一构件或器械引导到其预计位置和定向。引导结构(8)不能相对于器械的本体移动，并且因此一旦已将器械组装在预先计划的唯一位置，则也唯一地限定了孔口(8)的位置和定向。因此，如图2所示，可经由引导结构孔口(8)将克氏针(9)插入肩臼后方的骨干(10)中。然后，可从肩臼拆卸并移除器械的各部件，从而将克氏针留在适当位置。然后，可使用克氏针来引导其它器械，例如管状铰刀，或在肩关节成形手术中使用的其它构件。克氏针的定向由外科医生预先计划，以考虑至少由肩臼表面边沿⑶上的大部分前部、后部和/或上部、下部区域所限定的肩臼平面。引导孔口(8)的翻转角定义为由肩胛骨的横向轴线与肩臼腔中间高度的前-后面之间的角度所限定的肩臼表面的轴向倾斜。引导孔口⑶的倾斜定义为如由横向肩胛骨轴线与上-下肩臼面之间的角度所限定的肩臼的竖向定向。因此，当经由导引孔口(8)将克氏针(9)安放到肩胛骨上时，其位置取决于预先计划的进入点以及预先计划的倾斜和翻转角定向。然后，在已将器械(100)拆卸之后，可将管状铰刀或其它骨骼准备器械安放在克氏针上。因此，经引导的克氏针的安放可允许后续的器械和构件更精确地定位并提供对所计划翻转角和倾斜的更精确的复制。图4示出了图1、图2和图3中所示器械(100)的变型(110)。器械(110)与器械(100)的相似之处在于它包括主本体，该主本体包括两个互锁部件(16a，17a)和呈两个肩臼边沿形状的配合卡夹形式的附接机构。本体的两个部件(16a, 17a)可类似地通过成对的配合凸耳和凹部(14，14c)互锁，并且器械的本体带有呈三个孔口(112，114，116)形式的引导结构。三个孔口(112，114，116)提供用于引导钻头以便允许锚钉钻入肩臼中的引导结构。因此，该器械类似于图1、图2和图3中所示的器械操作，但相比于由第一器械(100)所引导的构件允许引导在肩关节成形手术中使用的不同构件。器械(110)是允许对偏心锚钉进行精确定位的专用模板。这允许外科医生建立在手术期间更为可靠的骨骼钻取步骤。钻具引导结构(112，114，116)对应于预先计划的植入物尺寸、定向和位置，以更好地使用可用的骨干。图5、图6、图7和图8中示出了用于在肩关节成形手术中使用的器械(120)的第二实施例。该器械大致类似于第一器械操作。然而，本发明的器械的第二实施例(120)具有单个的本体部件(15)，其带有呈孔口(8)形式的引导结构。器械(120)包括附接机构，该附接机构包括第一部件(4a)和第二部件(5a)。附接机构的部件(4a，5a)包括凸耳(14a，14b)，其接纳在本体(15)中对应地成形的凹部中而使得在使用中可将器械的部件互锁在一起以组装该器械。如图7和图8中最佳所示，附接机构的第一部件(4a)和第二部件(5a)均具有两件式构成。第一部件(4a，5a)带有凸耳(14a，14b)，附接机构借助该凸耳(14a，14b)而与本体(15)互锁。如在图7中可见，附接机构的主要部分(4a，5a)包括成形为与肩臼边沿(3)的一部分的局部形状相匹配的面向肩臼的表面(4c，5c)的至少一部分。由形状记忆材料制成的卡夹部分(4b，5b)从各主要部分(5a，4a)的外端延伸。卡夹部件(4b，5b)可由任何合适的形状记忆材料例如各种合金或形状记忆塑料制成。例如，可使用以名称镍钛诺(Nitinol)提供的合金。形状记忆材料的卡夹(4b，5b)用来如参照图7和图8更详细地说明那样通过恢复为肩白边沿局部部分的原始形状而建立器械到肩白边沿(3)上的附接。如在图7和图8中可见，接合中间表面边沿区域上的特定位置的附接机构的主要部分(4a，5a)具有成形为与该表面边沿区域的局部形状相匹配的表面(4c，5c)。图7示出了器械(120)处于正在向肩臼提供该器械的第一状态。形状记忆材料的卡夹(4b, 5b)尚未恢复它们的形状。在该状态中，有可能对器械的定位进行一定的精确调节。然而，附接机构的主要部分(4a，5a)的形状以及附接机构和本体(15)的互锁组装意味着器械自动地大致定位在相对于肩臼的正确位置。在器械最终定位的情况下，通过改变形状记忆材料卡夹的温度，它们恢复其原始形状以便如图8中所示夹持在肩白边沿周围，从而牢固地将器械(120)附接在预先计划的位置。形状记忆材料卡夹(4b，5b)已预先设计成使得它们的恢复形状既在图8中所示的横向上又围绕肩臼边沿的周边在如图5中所示的纵向上与肩臼边沿的形状相匹配。因此，一旦形状记忆卡夹试图恢复它们的原始形状而引起器械的松动或不当夹持，则器械的任何错误定位都将变得显而易见。于是，通过再次改变形状记忆材料卡夹的温度可简单地使该器械重新定位。假设正确定位，图8示出了在预先计划的位置连接到肩白表面边沿(3)上而使得引导结构(8)的位置和定向也与所计划那样的器械(120)外形配合。因此，类似于如上所述，利用预先计划的位置和定向可将克氏针(9)导入引导孔口(8)中，以允许随后在肩关节成形手术中使用的器械和植入物的更精确定位。图9示出了本发明的第二实施例的模块化方面。在该变型中，器械(130)与图5中所示的器械(120)的相似之处在于附接机构是同样的，但器械(120)的本体(15)已由带有不同引导结构的不同本体(15a)代替。如图9中所示，本体(15a)带有用作钻具导引器的三个孔口，借助该钻具导引器可完成钻取步骤以定位锚钉。因此，本发明的该实施例提供了更模块化的系统，在其中使用相同的附接机构，但可从附接机构换入和换出不同本体来提供用于引导手术中的不同步骤的不同模板。
尽管如上所述仅附接机构的一部分由形状记忆材料制成，但应理解，在其它实施例中附接机构的其它部分或整体可由形状记忆材料制成，使得附接机构的一部分或全部肩臼表面形状匹配部分可在第一状态与第二状态之间转变，其中，在第二状态中附接机构的肩臼接合部分具有与已计划将附接部分附接到其上的肩白边沿的形状相匹配的形状。器械(120,130)的第二实施例更易于组装在标准的(三角肌-胸大肌)前路(anterior approach)内，在其中通过有限的侧向暴露来进行肩曰准备。在器械的组装期间，首先将一对附接机构卡夹(4a，5a)安放在肩曰边沿区域上，然后从侧向导入主本体(15，15a)并且操纵其以使凸耳和孔口相接合而将器械的各部件互锁在一起，从而允许将器械附接在相对于肩臼的单个预先计划位置。由于主本体(15)中的凸耳(14a，14b)和匹配孔口的形状对于附接机构的两个部分而言是不同的，故不可能以任何与图5中所示方式不同的方式组装该器械，例如，在主本体相对于其在图5中所示的定向转动大约180°的情况下不可能组装该器械。因此，互锁机构的形式也有助于唯一地限定可组装器械的方式。参照图10至图15，示出了根据本发明的器械(140)的第三实施例。器械(140)与本发明的前述实施例的相似之处在于其包括附接机构和本体，该本体带有一种引导结构，在该引导结构中可将器械的部件互锁以唯一地将该器械附接到患者肩臼上的单个位置。如图10和图11中所示，附接机构包括一对卡夹(4，5)。各卡夹(4，5)均具有表面部分，该表面部分的形状相对于肩白边沿的部分而言与肩白边沿的表面形状相匹配。卡夹的形状既在图11中所示的横向上又如图10中所示在围绕边沿的周边延伸的纵向上与肩臼的形状相匹配。每个卡夹(4，5)均包括用于接纳作为组件的一部分的凸耳并且将器械的部件互锁的凹部。如图12和图13中所示，器械的本体包括呈圆环形式的框架(6)，该圆环具有中央孔口和从框架(6)的大致相对的外表面部分延伸的凸耳(14d，14e)。凸耳(14d，14e)成形为用以接纳在附接机构的卡夹部分(4，5)中的对应地成形的凹部中。图12示出了附接到附接结构上并与附接结构互锁以便在预先计划的单个唯一位置将器械附接到肩臼上的框架(6)。如图14中所示，器械的本体还包括可安装在框架(6)的中央孔口内的中央芯部(7)。本体的芯部(7)包括呈如图15中所示那样用于接纳和引导克氏针(9)的定位的孔口(8)形式的引导结构。
器械(140)还包括可用来限制芯部(7)在框架(6)内的转动的限制器装置(11)。如图14中所示，限制器装置包括大致圆形截面的钉部件，该钉部件可接纳在框架(6)的内壁内的凹部中。在芯部(7)的外壁中设置有类似地成形的凹部，使得芯部(7)可在单个定向上位于框架(6)中。因此，这防止了芯部(7)在框架(6)内的转动。然而，在一些情形中，可能希望对芯部部件(7)的转动精确调节。在此类情况下，可从框架(6)与芯部(7)之间移除钉(11)，以便允许芯部(7)在框架(8)内转动来略微调节引导结构(8)的位置。在使用中，首先将卡夹(4，5)定位在肩臼的边沿上。卡夹的肩臼边沿表面匹配形状意味着它们可在单个预先限定的位置处适贴地安放在肩白的边沿上。然后，如图13中所示，通过将凸耳(14d和14e)接纳在卡夹中的对应凹部中，框架(6)附接到卡夹(4，5)上以便将器械的部件互锁并且在单个重新限定的位置将其附接到肩白上。凸耳(14d，14e)具有不同形状并且这排除了将框架(6)以不同于图12中所示的定向予以附接。因此，同样的是，器械的部件的几何形状防止了以不当方式意外组装器械，因为器械只能在肩白上正确地安放在单个预先限定的位置时才被组装。然后，可将器械本体的芯部部件(7)插入框架(6)中，以将引导孔口⑶定位成使得孔口⑶可用来使克氏针(9)达到相对于肩臼的预先计 划的进入点和预先计划的定向。类似于第二实施例，可设置器械的不同芯部部分(7)，这些芯部部分带有用于引导随后在肩关节成形手术的其它步骤期间使用的不同部件和构件的定位的不同引导结构。第三实施例的一个特别的益处在于可容易地将附接机构的小卡夹部分(4，5)安放在三角肌-胸大肌前路内，在其中必须利用有限的侧向暴露来实施肩臼准备。卡夹部件
(4)成形为与肩白边沿的后表面互为镜像，而卡夹部件(5)成形为至少与边沿表面的前部相匹配。各卡夹元件(4，5)均可在单个的单元位置适贴地位于肩臼的边沿上。图17a和图17b示出了根据本发明的器械(150)的第四实施例。器械(150)大致类似于本发明的第一至第三实施例。器械(150)包括附接机构，该附接机构包括三个卡夹(152，154，156)，各卡夹均成形为与肩白边沿的对应部分的形状相匹配。卡夹(152，154，156)安装在包括第一部件(158)和第二部件(160)的大致整体形状的框架上。框架的第一和第二部件(158，160)可附接以形成具有中央孔口的大致椭圆形状，而该中央孔口可接纳器械的主本体(162)。器械的本体包括第一部分(164)和第二部分(166)。本体的各部分的相应接合面具有对应于在图17a中通过线(168)示出的复杂形状的互相匹配的形状。借助其可将本体的两部分组装在一起成大致椭圆形状的表面形状的复杂性质意味着仅存在一种可将本体的两个部件组装在一起以便装配在器械框架内的方式。器械的本体带有用于在使用中接纳克氏针并且采用圆形孔口形式的第一引导结构(170)。该本体还带有以大体三角形构型布置的三个圆形孔口(172，174，176)形式的第二引导结构。第二引导结构可用来引导用于在肩关节成形手术的步骤(该步骤不同于在其中使用第一引导结构(170)的步骤)期间安放钉或其它植入物固定件的钻具。因此，器械(150)可用来引导不同器械的安放而不必重新组装或更换器械的部件。器械(150)也可与带有不同引导结构的不同可交换的本体部件一起使用，使得在使用中可在仍附接在肩白上的同时从框架换入和换出不同本体。如图17b中最佳所示，器械的其它部件已定制成与肩臼的形状相匹配以便可靠地定位该器械。如图17b中具体所示，器械本体的面向肩臼的后表面(180)也已定制成使得其相比于肩臼腔的区域的至少一部分而言提供与肩臼腔的表面形状大致匹配的表面形状。因此，即使当通过卡夹(152，154，156)附接时器械的框架存在任何错误定位，器械的本体也由于肩臼的表面形状与本体的表面形状之间在该位置的不匹配而不能随后恰当地接纳在框架内。此外，本体的两部分之间的复杂界面防止本体各部分的相对滑动，以允许对本体部件的相对定位进行一定的调整或重新调节。因此，同样的是，当器械在任何不同于上述单个预先计划位置的位置处附接到肩白上时，器械的几何形状防止了正确地组装器械以及器械部件的互锁。图18、图19和图20示出了根据本发明的器械的第五实施例。第五实施例大致类似于前述实施例。器械(190)的第五实施例包括呈大致椭圆形框架形式的附接机构，该框架具有在顶部、底部和左右两侧位置从框架延伸的四个卡夹。在图19中可看到顶部、底部和右手侧卡夹(192，194，196)的部件。四个卡夹成形为当器械在预先计划的位置安放在肩臼上时与肩白边沿的对应部分的表面形状相匹配。 附接机构的框架部分(200)由弹性材料制成，使得在使用中卡夹部分朝向肩白的边沿偏压以便将器械牢固地附接到肩白上。器械(190)包括具有第一部件(204)和第二部件(206)的本体(202)。本体(202)包括呈圆形孔口(208)形式的引导结构，该孔口用于在肩关节成形手术期间引导诸如克氏针或钻头之类的构件。本体(202)具有大致椭圆形状，并且两个部件(204，206)具有带匹配的复杂形状(210)的面。这样，部件(204，206)只能在正确地对准时组装在一起形成大致椭圆形状。因而，主本体(202)可通过摩擦或过盈配合而接纳和保持在将器械的互锁部件拉拢在一起的框架(190)内。图19示出了在使用中组装在肩臼上并利用穿过引导孔口(208)的钻头(210)引导钻孔的器械(190)的侧视图。图20示出了正在用来引导螺钉(220)的安放的器械(190)的侧视图。在该变型中，器械的本体(202)已由第二本体(230)替换，该第二本体具有相似的大致形状但带有适用于接纳和引导螺钉(220)的安放和定向的不同引导结构(234)。图21示出了图解本发明的各个方法方面的流程图。图21中所示的方法的各个步骤涵盖如上所述的定制的患者专用植入物的制造和使用。在初始步骤(300)，对患者进行成像以采集3D图像数据，至少包括患者的肩部且特别是肩白的3D图像。各种成像形式(modality)都可使用。在一个具体的实施例中，采集患者肩部的3D CT图像并存储表示患者肩部的3D图像的数据。然后，在步骤302，外科医生利用计划软件来计划肩关节成形手术。这可包括计划植入物构件的尺寸、它们相对于患者骨骼的位置和定向。具体而言，可计划整个肩关节成形术的肩臼构件的尺寸、位置和定向。该软件利用患者肩部的3D图像，并且外科医生可选择适当定制尺寸的肩臼构件并确定其预计植入位置和定向，以便实现外科医生的意图。通过计划肩白构件的预计位置和定向，软件存取确定用于安放在外科手术期间使用的器具的理想位置和定向的信息。因此，软件可确定最佳的位置和定向，借助该最佳位置和定向应将克氏针导入肩臼中以便弓I导在手术期间使用的其它器具的定位和定向。然后，在步骤304，利用在步骤302从计划软件导出的计划信息并且还利用来自限定患者肩臼形状的患者图像的信息来设计患者专用器械。因此，软件应用可确定用于器械的附接结构部件和器械的任何其它部件的适当形状，该形状针对患者设计以便与器械将在单个预先计划的位置附接到其上的肩白部分的局部形状相匹配。然后，对于该器械的单个计划附接位置而言，可确定器械的引导结构的位置和定向，因为现在已固定器械相对于肩臼的预计位置而且之前已计划克氏针相对于肩白的位置和定向。因此，在步骤304，可生成对器械的设计。对器械的设计然后用来制造根据该设计的器械并针对患者的特定解剖结构以及为患者专门计划的外科手术进行定制。可使用各种技术来制造该器械。例如，可使用快速原型法技术。器械本身可由多种合适的生物相容材料例如金属、合金、塑料、聚合物等制成。一旦在步骤306针对设计已制作器械，则在步骤308，可如上文大致所述那样在肩关节成形手术期间使用该器械。如从此前描述将应理解的那样，该器械已定制成可在单个唯一的位置附接到患者的肩臼上。同样，引导结构已安放和定向在器械中，使得一旦器械在该单个位置附接到患者的肩臼上，则引导结构将自动地与之前所计划的相对于肩臼的预计进入点和角度或定向对准。因此，提高了如预先计划那样对植入物的定位的后续可靠性。
在器械已在外科手术期间实施其一个或多个用途后，可简单地通过解开互锁部件或对于形状记忆材料实施例而言改变其温度而容易地现场将其拆卸，从而允许容易地将其移除，以提供对手术部位的更好接近并且不需要拆下辅助固定件或紧固件。因此，增强了器械的简易性和使用速度。此外，如上所述，不需要其它的辅助构件来将器械附接到肩臼上。确切而言，由于器械的分离部件的互锁性质，仅是组装器械的互锁部件便致使器械在其预计位置附接到肩臼上。此外，由于不需要使用辅助固定件或紧固件而减少了对手术部位的创伤或损伤。如从以上阐述将显而易见，对于本发明的器械可能有大量的变型和改型。本发明并不限于上述特定实施例。确切而言，可设想各种的修改和变更。如上所述，本发明也可用来提供在髋白上使用的患者专用器械。参照一个实施例描述的本发明的各种特征可与本发明的其它所述的实施例交换、混合、对这些实施例增加或从这些实施例移除。因此，也可设想参照不同实施例描述的特定特征的各种结合。


本发明涉及一种用于在球窝关节成形手术中使用的患者专用器械、制造方法和使用方法。该器械包括用于将该器械附接到患者的关节窝上的附接机构，该附接机构至少具有可接合患者的关节窝的边沿的第一部件和第二部件。每个部件都成形为与关节窝的边沿的相应部分的形状匹配，或者能变换为与关节窝的边沿的相应部分的形状匹配的形状。本体带有用于引导将在关节成形手术中使用的构件的至少一个引导结构。该器械包括锁定机构，通过该锁定机构能以唯一的构型将本体和附接机构组装成患者专用器械。该患者专用器械仅在单个预先计划的位置处可附接到患者的关节窝上。