具体实施方式

下面通过实例并结合附图对本发明作进一步说明，但不作为对发明的限定。

本发明所设计的基于个体化安全边界的首准式股骨颈空心钉置钉系统，包括中轴线机械导航装置、前方空心钉导针导向器、后方空心钉导针导向器、Ω型导向器、导针微距调节器、角度垫片。中轴线机械导航装置能够在个体化差异存在的情况下对股骨颈的颈干角、前倾角和前扭转角进行匹配，确定股骨颈外科中轴线，并植入1枚中轴线导针、2枚维持方向钢针。前方空心钉导针导向器能够以中轴线导针和维持方向钢针为基准，在股骨颈上植入2枚前方空心钉导针。后方空心钉导针导向器能够以中轴线导针和维持方向钢针为基准，在股骨颈上植入1枚后方空心钉导针。Ω型导向器能将导针(中轴线导针、维持方向钢针和空心钉导针)前端稳定住，避免导针头在进针时出现漂移现象，保证导针进针的精准度。

本发明所设计的中轴线机械导航装置，包括支架、校准探针、导航构件。支架用于支撑和稳定导航构件的悬挂高度和方位，从多连接点、多方位进行支撑、固定，保证导航构件能够满足中轴线导针置入的操作要求，一般来说，在机械行业，支架的设计方案可以有多种结构形式，采用常规的支架或者专用支架均可，在此就不具体一一论述。校准探针应用于导航构件中对股骨颈的前倾角和前扭转角进行校准、匹配，在校准探针上设置有刻度标记，利用刻度标记能更好地使导航构件对股骨颈的前倾角和前扭转角进行校准、匹配，减小误差。导航构件包括股骨颈定位基准座1、转向座3、直角定位器4，如图1所示，股骨颈定位基准座1上活动设置有定位钩5、测量探针6，测量探针6上设置有刻度标记，股骨颈定位基准座1通过竖向连接杆2与转向座3连接，转向座3与直角定位器4连接。定位钩5、竖向连接杆2上均设置有刻度标记，利用刻度标记可以使定位钩、竖向连接杆的装配更规范和便捷。

本发明所设计的股骨颈定位基准座1设计为长方体结构，如图2所示，在股骨颈定位基准座1上设置有水平横向定位孔8、竖向连接孔7、与定位孔同向的测量孔9，定位孔8和竖向连接孔7相互垂直错位设置，测量孔9位于定位孔的下方；定位钩5活动设置于定位孔8内，在定位孔上设置有用于锁紧定位钩的螺栓固定组件，竖向连接杆2活动设置于竖向连接孔内并设置有刻度标记，在竖向连接孔上设置有用于锁紧竖向连接杆的螺栓固定组件，测量探针6活动设置于测量孔9内。

本发明所设计的定位钩5为组合式结构，如图3所示，包括呈倒“L”形的直角钩10和定位板12，直角钩和定位板均由连接段和功能段构成，直角钩10和定位板12的连接段均活动设置于定位孔内，定位板的功能段靠近前端的位置设置有线状排列的竖向探针孔14(沿着定位板的长度方向)、靠近连接段的位置设置三个竖向校准孔13，直角钩10和定位板12的连接段上均设置有位置对应的螺丝孔11，螺丝孔11上设置有固定螺栓，将固定螺栓旋进螺丝孔11可以使直角钩和定位板并排固定在一起组合成定位钩5。

本发明所设计的转向座3呈直角状结构，如图4所示，在转向座3上设置有相互垂直错位的水平横向衔接孔16和竖向转接孔15，活动设置在股骨颈定位基准座上的竖向连接杆2的上端活动设置在转向座3的竖向转接孔15内，使股骨颈定位基准座1与转向座3连接在一起且转向座3位于股骨颈定位基准座1的上方，转向座上的衔接孔16与股骨颈定位基准座上的定位孔8同向且位于其上方，衔接孔和竖向转接孔上均设置螺栓固定组件，分别用于锁紧设置于其中的部件；

本发明所设计的直角定位器由定位头18、竖向设置在定位头上的直角校位件、水平向与直角校位件垂直连接的衔接杆24构成，如图5所示，定位头8上设置若干水平向导针孔17，导航构件装配后水平向导针孔17的方向与股骨颈定位基准座1上的定位钩5的方向呈垂直状(二者的水平投影的延长线相互垂直)，匹配股骨颈的颈干角、前倾角和前扭转角后，通过水平向导针孔可以将1枚中轴线导针、2枚维持方向钢针准确置入股骨颈，为后续空心钉的置入奠定基础；直角校位件利用校准探针能客观准确地匹配前倾角和前扭转角，呈直角状结构，由竖向件19和水平件20构成，在水平件20的前端设置有匹配块21，在匹配块上开设有探针匹配孔，探针匹配孔包括呈线型排列的三个扭转角探针匹配孔22(其线型方向为水平件的宽度方向)和三个前倾角探针匹配孔23(其线型方向为水平件的长度方向)，扭转角探针匹配孔22与前倾角探针匹配孔23相互垂直，导航构件装配后扭转角探针匹配孔22位于股骨颈定位基准座的定位钩的竖向探针孔14的上方，并与之相互配合，利用校准探针可匹配前扭转角，利用校准探针通过前倾角探针匹配孔23可匹配前倾角；衔接杆24活动设置于转向座的水平横向衔接孔16里，衔接杆上设置有刻度标记，利用刻度标记可以使衔接杆与定位钩、竖向连接杆进行匹配装配，在衔接杆24上还设置有与定位钩的竖向校准孔13相互对应的竖向校准孔，利用刻度标记、竖向校准孔能够实现双重校准，确保直角校位件的匹配块上的扭转角探针匹配孔22位于定位钩的竖向探针孔14上方，并一一对应。

本发明所设计的前方空心钉导针导向器，包括呈方形结构的基座25，如图6所示，基座25设计为方形结构，便于上平面与股骨颈前方骨皮质平面平行，有利于手术操作，基座的前端表面、后端表面上均设有刻度标记，在基座的左边、中间、右边分别开设贯穿的基准孔27，左边、右边的基准孔分别对应于植入的2枚维持方向钢针，中间的基准孔对应于植入的中轴线导针，利用左边、中间、右边三个基准孔可以将已经植入股骨颈的1枚中轴线导针、2枚维持方向钢针穿入其中，从而使基座的方向和位置以中轴线导针和维持方向钢针为基准并得以维持，在左边与中间的基准孔之间、中间与右边的基准孔之间分别开设对称的矩形滑槽29，矩形滑槽内滑动设置有滑块26，滑动式设置便于调节滑块的位置，在基座上设置有用于锁紧固定滑块的锁紧组件，滑块上设置有若干不同横坐标和纵坐标的导向孔28，滑块26的前端表面、后端表面上均设有刻度标记，根据透视结果以及计算出的安全区域边界，依据手术设计、刻度标记调整滑块26的位置并用锁紧组件将滑块锁紧固定，然后利用导向孔28将两枚前方空心钉导针植入患者的股骨颈，对称设置可以选择导向孔到中点的距离，便于水平调节距离。

本发明所设计的后方空心钉导针导向器，包括平衡座30和进针导向座33，如图7所示，平衡座的两端开设有贯通的限位孔31，限位孔分别对应于植入的2枚维持方向钢针，可以将已经植入股骨颈的2枚维持方向钢针穿入其中，在平衡座上对应于中轴线导针的位置设置有进针导向槽32，进针导向座33与平衡座30之间通过螺栓固定组件连接(即在进针导向座和平衡座的相应位置开设螺纹孔，然后用螺栓将二者连接固定，从而实现装拆式连接)，在进针导向座上设置有对应于进针导向槽的凸块35，在进针导向座的凸块上开设有贯通的中轴线导针孔36，在中轴线导针孔的下方开设有贯通的数个不同横坐标和纵坐标的进针孔34，将进针导向座的凸块嵌合安装在平衡座的进针导向槽中并利用螺栓固定组件固定后，平衡座上的限位孔31和进针导向座上的中轴线导针孔36能将2枚维持方向钢针、1枚中轴线导针穿入其中，然后根据手术设计，利用进针孔34将1枚后方空心钉导针植入患者的股骨颈。在进针导向座33的底部设置有限位孔、中轴线导针孔，在后方空心钉导针导向器的进针导向座的前端表面、后端表面上均设有刻度标记。在植入后方空心钉导针时，可以将平衡座30与进针导向座33配合进行进针，也可以单独使用进针导向座33进行进针。

本发明所设计的Ω型导向器，包括Ω型手把37，如图8所示，在Ω型手把的两端设置有维持管38，两端的维持管呈线型排列，使两端的维持管的通孔在一条直线上，维持管的通孔的孔径略大于导针的直径，维持管远离Ω型手把的一端设计为方向相反的倾斜面(一个朝左，则另一个朝右)。导针进针时，将导针头由Ω型手把37一端的维持管穿入，由另一端的维持管穿出，并把穿出一侧的维持管管端贴近股骨颈表面，从而能够将导针前端稳定住，避免导针头在进针时在股骨颈表面出现漂移现象，保证导针进针点和方向的精准度。

本发明所设计的导针微距调节器，包括呈方形结构的调节器本体39，如图9所示，在本体上开设数个调节孔40，调节孔同向且各个调节孔的间距互不相同。在植入导针后，通过透视，若出现导针植入的位置偏离手术设计的位置时(此时植入的导针称为偏移导针)，根据偏离的距离，依据调节孔之间的间距，选定两个调节孔，其中一个调节孔穿入偏移导针，然后根据手术设计的进针位置调整导针微距调节器的距离，最后将校正导针穿入另一个调节孔，植入股骨颈，完成对导针位置的调整。最后，取出偏移导针，保留校正导针。

本发明所设计的角度垫片，包括梯形块41，如图10所示，梯形块由水平面42和倾斜面43构成。由于需要调整的角度不是固定的，因此，需要一组多个梯形块来完成进针角度调整，每一个梯形块41(角度垫片)的水平面42与倾斜面43的延长线的夹角均不相同，分别是1°、2°、3°、4°、5°………。需要调整进针角度时，根据需要调整的进针角度，选择相应的梯形块41，将梯形块41置于后方空心钉导针导向器的平衡座30和进针导向座33之间，然后用螺栓将二者连接固定，此时由于梯形块的存在，使进针导向座33与平衡座30呈一定的夹角固定，从而使进针孔34与平衡座上的限位孔31呈现一定的角度偏移(二者的延长线呈现一定的夹角)，故通过进针孔34植入后方空心钉导针时能达到调整进针角度的目的。由于每个梯形块的水平面和倾斜面的延长线的夹角都不相同，采用不同的梯形块就可以达到调整不同进针角度的效果。

在实施本发明时，可以利用定位钩(包括直角钩10和定位板12)中间位置的竖向探针孔来定位股骨颈上下径的中点，因此，可以设计一组多个定位板，每个定位板的规格一样，且竖向探针孔的间距都相等，但不同定位板的竖向探针孔至前端(也就是直角钩前端)的距离不等。术前CT，求出安全区域边界，测量股骨颈的前后径和上下径，计算确定前后径中点后，根据竖向探针孔至前端的距离选择相应的定位板，当定位钩钩住股骨颈的内下方(股骨颈峡部)时，定位板中间位置的竖向探针孔正好位于股骨颈上下径的中点，从而达到利用定位板来定位上下径中点的效果。

本发明的工作原理如下：

一、利用中轴线机械导航装置植入中轴线导针、维持方向钢针

如图11所示，以左侧股骨颈骨折的中轴线导针置入为例。在股骨颈骨折的中轴线导针置入手术时，应先术前CT，求出安全区域边界，测量股骨颈的前后径和上下径，计算确定前后径中点、上下径中点，根据股骨颈的前后径和上下径参数，将股骨颈定位基准座1、转向座3、直角定位器4进行调整装配：将竖向连接杆2插入股骨颈定位基准座1的竖向连接孔7中，并用螺栓固定组件锁紧固定，调整转向座3在竖向连接杆2上的位置并锁紧固定(转向座3的位置应根据直角定位器的竖向件的高度、股骨颈前后径中点位置，依据竖向连接杆2的刻度标记进行确定，使得中轴线机械导航装置在匹配颈干角、前倾角和前扭转角后，直角定位器上的定位头的水平向导针孔对准股骨颈前后径中点)，将直角定位器4的衔接杆24插入转向座3的水平横向衔接孔16里并用螺栓固定组件锁紧固定(衔接杆24插入转向座3的位置应根据股骨颈定位基准座1与股骨颈的距离、股骨颈上下径中点位置，依据衔接杆24的刻度标记进行确定，使得中轴线机械导航装置在匹配颈干角、前倾角和前扭转角后，扭转角探针匹配孔22与前倾角探针匹配孔23的交叉点的那个孔，即三个扭转角探针匹配孔中的中间孔，位于股骨颈上下径中点的上方)，将导航构件安装好，最后利用支架对导航构件进行多连接点、多方位进行支撑、固定，使导航构件的悬挂高度和方位满足导针置入的操作要求。

手术操作过程：

1、将定位钩5的直角钩10前端插入患者股骨颈部位，旋转90°使直角钩10钩住股骨颈46的内下方(股骨颈峡部)，定位板12紧贴定位钩5的外侧插入、形成组合式定位钩5(定位板12的功能段紧贴股骨颈前面皮质)，螺丝将二者连接成一体。将组合后的定位钩5插入股骨颈定位基准座1定位孔8中，利用测量探针6测量股骨颈上下径，跟手术前数据对比，进一步确认定位钩达到理想位置，并利用定位钩匹配颈干角，然后用螺栓固定组件锁紧固定。

2、稍微松开锁紧固定衔接杆24的螺栓固定组件，调整直角定位器4的衔接杆24插入转向座3的水平横向衔接孔16里的位置，利用刻度标记、竖向校准孔进行校准，使扭转角探针匹配孔22位于定位钩的竖向探针孔14上方，并一一对应，用螺栓固定组件锁紧固定衔接杆24。期间，应先根据需要调整支架连接点，扭转角探针匹配孔22调整到位后再固定。

3、将校准探针27分别插入匹配块上的扭转角探针匹配孔22和前倾角探针匹配孔23中，利用校准探针47通过扭转角探针匹配孔22匹配前扭转角(可根据校准探针47通过扭转角探针匹配孔22插入竖向探针孔14并与股骨颈表面接触后，根据校准探针47露出匹配块上表面的刻度长度是否一致，长度一致即匹配好前扭转角，也可通过调整该长度来微调前扭转角)，利用校准探针47通过前倾角探针匹配孔23可匹配前倾角(可根据校准探针47通过前倾角探针匹配孔23向下插入并与股骨颈表面接触后，根据校准探针47露出匹配块上表面的刻度长度是否一致，长度一致即匹配好前倾角，也可通过调整该长度来微调前倾角)。

4、通过水平向导针孔17将1枚中轴线导针45、2枚维持方向钢针44植入股骨颈，实现基于个体化安全边界的股骨颈外科中轴线导针、维持方向钢针的植入，为后续空心钉的置入奠定基础。

二、空心钉导针植入

利用前方空心钉导针导向器、后方空心钉导针导向器、Ω型导向器，以1枚中轴线导针45、2枚维持方向钢针44为基准，根据手术设计植入空心钉导针。

1、X线正侧位透视，计算1枚中轴线导针45、2枚维持方向钢针44在股骨颈46内的位置(前后，上下)，以便在使用前方空心钉导针导向器时调整坐标参数。

2、保留中轴线导针45、维持方向钢针44，退出中轴线机械导航装置，分别将中轴线导针45、维持方向钢针44穿入基座25的基准孔27，左边、右边的基准孔分别对应于植入的2枚维持方向钢针，中间的基准孔对应于植入的中轴线导针，如图12所示，根据透视结果以及计算出的安全区域边界，依据手术设计的前方空心钉导针的坐标、刻度标记调整滑块26的位置并用锁紧组件将滑块锁紧固定，然后利用相应导向孔28将两枚前方空心钉导针48植入患者的股骨颈46，然后退出基座25。

3、利用螺栓将平衡座30和进针导向座33锁紧固定，然后将2枚维持方向钢针44分别穿入平衡座两端的限位孔31中，1枚中轴线导针45穿入进针导向座的中轴线导针孔36中，如图13所示，根据手术设计的后方空心钉导针的坐标，利用中轴线导针孔36下方的相应进针孔34将1枚后方空心钉导针植入患者的股骨颈46。在植入后方空心钉导针的过程中，为了避免后方空心钉导针的导针头在进针时在股骨颈表面出现漂移现象，保证导针进针的精准度，利用Ω型导向器防止出现漂移：将导针头由Ω型手把37一端的维持管穿入，由另一端的维持管穿出，并把穿出一侧的维持管管端贴近股骨颈表面，从而能够将导针前端稳定住，如图14所示。其它导针(中轴线导针、维持方向钢针、空心钉导针)的植入过程亦可利用Ω型导向器来防止进针时出现漂移。

4、完成三枚空心钉导针(1枚后方空心钉导针、两枚前方空心钉导针)植入后，再次透视，计算空心钉导针在股骨颈内的位置，对比空心钉导针的实际位置与手术设计的位置，如不出现位置偏差不需调整，可按空心钉导针方向植入空心钉。如出现位置偏差需要调整空心钉导针的位置的，利用导针微距调节器，根据偏离的距离，依据调节孔之间的间距，选定两个调节孔，其中一个调节孔穿入偏移导针，然后根据手术设计的进针位置调整导针微距调节器的朝向，最后将校正导针穿入另一个调节孔，植入股骨颈，完成对导针位置的调整，如图15所示，最后，取出偏移导针，保留校正导针。其它导针(中轴线导针、维持方向钢针、空心钉导针)出现位置偏差，调整过程亦如此。

5、根据透视和计算的结果，如果后方空心钉导针的植入角度出现偏差，取出中轴线导针45，然后根据偏差的角度选取相应的梯形块41(水平面42与倾斜面43的延长线的夹角与偏差角度基本相同)，置于后方空心钉导针导向器的平衡座30和进针导向座33之间，然后用螺栓将二者连接固定，此时由于梯形块的存在，使进针导向座33与平衡座30呈一定的夹角固定，从而使进针孔34与平衡座上的限位孔31呈现一定的角度偏移(二者的延长线呈现一定的夹角)。将2枚维持方向钢针分别穿入平衡座上的限位孔31，然后利用进针孔34植入后方空心钉导针，如图16所示，达到调整进针角度的目的。由于每个梯形块的水平面和倾斜面的延长线的夹角都不相同，采用不同的梯形块就可以达到调整不同进针角度的效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。