CN103781427B - 用于装上关节假体特别是膝盖假体的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于装上关节假体特别是膝盖假体股骨组件的设备。该设备包括:基本框架(1),该基本框架具有引导板(12)和从旁侧突伸出来的主量规(11);骨骼上的固定机构(99);带有基体(70)和引导件(8)的弧形铣削量规(7),该引导件可沿着弧形的引导轨(74)相对于基体(70)移动,且具有用于去除工具(85)的接纳件(87)。该设备还包括校准机构(17、77),该校准机构使得弧形铣削量规(7)在***到基板(1)中时处于明确规定的相对位置。由于结合弧形引导轨进行精确的定位,可以轻易地准备接纳座,而不会伤及周围组织。由此也能简单且可靠地以可再现的方式装入大的形状复杂的假体比如膝关节假体。
Description
本发明涉及一种用于在骨骼特别是股骨的端部上装上关节假体特别是膝盖假体股骨组件的设备。
植入现代的关节假体特别是膝盖假体是对手术医生提出的挑战。这种关节假体必须高度相似地再现天生的关节的复杂的生理运动轨迹。这不仅需要高度发达的假体,而且要求精确地植入关节假体。只有采用这种方式才能确保可以正确地修复天生的关节的所希望的功能。不言而喻,为了保证治疗充分地成功,对假体的定位不仅必须精确地进行,而且要可靠且可再现。特别是不许伤及或损伤周围组织尤其是周围骨骼材料,因为其在很多情况下对于支撑功能来说都起到显著的作用。然而恰恰在关节假体的长期寿命方面产生了目标冲突。一方面,对于长期寿命有利的是,宁愿大面积地进行力传递。但另一方面,由于假体面积大,进而造型整体尺寸大,导致占用大量空间,致使易于伤及周围组织。因而存在如下危险:在错误的特别是对于支撑关节假体至关重要的区域中去除了材料。所以需要基于精确的位置基准进行植入。
由相关现有技术已知的设备虽然能够实现经受考验地植入关节假体特别是膝关节假体,但其前提是,手术医生经验丰富,因为设备本身在正确的定位方面很少有所助益。
为了避免因错误定位或者因去除过多的天生的骨骼物质而对病人造成有害影响,本发明提出如下目的:提出一种改进的设备,其能实现精确的植入。
根据本发明,所述目的通过一种具有独立权利要求的特征的设备来实现。从属权利要求所述为有利的改进。
一种用于在骨骼特别是股骨的端部上装上关节假体特别是膝盖假体股骨组件的设备,根据本发明,设置有:基本框架,该基本框架具有引导板和从引导板旁侧突伸出来的主量规;用于将基本框架位置固定地布置在骨骼上的固定机构;带有基体和引导件的弧形铣削量规,其中,引导件可沿着弧形的引导轨相对于基体移动,该引导件具有用于去除工具的接纳件;校准机构,该校准机构使得弧形铣削量规在***到基板中时处于明确规定的相对位置。
本发明基于如下构思:基板框架以本已公知的方式在固定机构中定位在骨骼上,借助该基板框架产生一种稳固的板,而借助于校准机构则使得该板高度精确,在该板上可轻易地安装弧形铣削量规,在这种情况下自动地且可靠地进行精确的校准。弧形铣削量规具有弧形的引导轨,沿着该引导轨借助去除工具可以对骨骼进行相应倒圆的设计。这尤其适合于为膝关节假体的骨节组件准备接纳位置。鉴于本发明,所述组件的复杂形状可以通过强制引导件采用简单而精确的方式由手术医生产生,根据本发明,强制引导件比如通过弧形铣削量规的弧形引导轨来实现。由于去除工具的强制引导件,即使在手术状况不利的情况下,也几乎不会出现形状偏差。由此不仅使得由此提供的制备物形状高度逼真,而且在基本框架的根本方向正确的情况下还保证不会伤及或损伤周围组织,特别是无需去除相邻的有可能需要用来支撑假体的骨骼材料,所述基本框架通过校准机构明确地确定弧形铣削量规的定位。由此特别是对于膝关节假体来说,可以把壁状的骨骼余料留在膝盖骨上,所述骨骼余料不仅为了在膝盖骨侧支撑关节假体提供了基本位置,而且用作用于接纳假体基体的髓腔的箱状空腔的向前作用的限定件。
简单地说,本发明基于利落的基本定位能实现精确规定地去除骨骼材料,其中,还能简便地位置精确地加工出复杂的形状,比如膝关节的骨节的变化的曲率。
为了适配于比如上面已经提到的非恒定的骨节曲率,特别有益的是,弧形铣削量规的弯曲的引导轨沿着其伸展长度连续地改变其曲率。由于这种曲率变化,可以在很大程度上功能可靠地比拟天生的膝盖运动过程。在此优选地选择造型,使得相应的弯曲中点随着不恒定的曲率沿着引导轨保持在一个平面上,其中,该弯曲中点在水平方向上从前向后移动(优选移动10mm,最多移动20mm)。产生具有变化曲率的复杂的曲线行程,其中,中点的位置还要满足一定的要求,这利用以前的设备很难实现,以前的设备几乎无助于此,或者根本就无助于此。确切地说,在现有技术中,这仅仅或者主要取决于手术医生的经验和运气。利用本发明的设备将保证始终都能实现符合规定地精确地设计弯曲行程。
为了实现此点,其中接纳有去除工具的引导件既通过随动件及引导轨又通过转动支座可摆动地支撑在基体上。通过这种双重支撑,既能控制引导件沿着引导轨转动,又能控制其相对于引导轨的方向。由此既可以精确地控制弯曲半径,又能精确地控制弯曲中点的位置。已表明特别适宜的是,转动支座与随动件间隔开地布置,且具有可在两侧摆动地支撑的曲柄。在这种情况下实现了节省空间的运动,而且能精确地引导,同时避免卡住。恰恰后者是个重要的方面,因为在手术环境下由于普遍存在异物(特别是组织残余或体液)侵入的危险,所以恰恰在高精度地引导工艺机构时易于出现堵塞。在此方面,将随动件与可在两侧摆动地支撑的曲柄组合起来是稳妥的。
特别优选的是,曲柄通过紧固机构可取下地保持在基体上。这能实现使得弧形铣削量规的基体单独地***到基板中,而不会因可沿着较大的移调范围移动的引导件而受到妨碍。这不仅是一种简化,而且能实现改善操作。这恰恰也适用于如下情况:由于公差小而难以***弧形铣削量规,其中,为此所需要的力必要时可以用锤子施加。于是,鉴于引导件能取下,在推入基体时不会产生伤及对于精确定位起决定作用的引导件及其引导轨的危险。
为了避免在手术环境下繁琐地安装引导件,也为了预防丢失各个安装零件的危险,有益地在引导件与基体之间设置快速耦接件。已表明特别适宜将其设计成角度锁定件,可使得引导件伸入到引导轨的延展部中,由此可分开所述角度锁定件。延展部在此是引导轨的一个区域,该区域对于借助去除工具进行真正的造型来说是不需要的(而可以说是不用的附加区域)。把引导件伸入到该延展部中,由此使得角度锁定件处于一种能使得它在无需工具的情况下轻易地分开的位置。相应的情况适用于能以相同的方式轻易地在无需工具的情况下进行安装。为此仅需使得引导件在延展部中处于极端位置,以便然后被分开或者再次装上。这在延展部的区域中有益地以如下方式来表明:在那里引导轨有个向外的开口。虽然该开口并不是一定必需的,但它便于在该位置取下引导件。不言而喻,在其余的不属于引导轨延展部的区域中相应地不存在该开口。
角度锁定件可以由转动支座套筒和非圆形的转动栓构成,转动栓经过设计,使得角度锁定件仅在引导件的一个角度位置打开。其实现方式为,转动支座套筒通过缩窄部朝向一侧开口。非圆形的转动销经过设计,使得它根据定位而具有不同的宽度。在特定定位中的该宽度称为在特定子午圈中的宽度。因而如果非圆形的转动销的形状基本上相应于带有圆弧形短边的矩形,则在距离最小的子午圈中的宽度等于矩形的两个长边的间距,而与距离最大的子午圈相应的宽度等于矩形的更长的边的长度加上由圆弧形短边引起的向前弯拱。适当地选择缩窄部,使得它虽然足以让转动栓在其宽度最小的子午圈中通过,却不能在宽度最大的子午圈中通过,由此使得引导件以其转动栓只能在如下方向上取下:在该方向上,转动栓能以其宽度最小的子午圈经过缩窄部。根据本发明,只有当引导件位于引导轨的属于延展部的位置时才是这种情况。在引导轨上的其它位置,引导件被锁定,因为在那里转动栓的宽度大于缩窄部的距离,从而不能通过缩窄部把转动栓取下。
由此得到一种简单且耐用的快速耦接件,其角度受控,因而提供了只能在一定的位置进行分开的保证。引导件的安装也很容易,因为只需在正确的位置将其推入到引导轨的延展部中,其中,转动栓以其宽度最小的子午圈直截了当地经过缩窄部伸入到转动支座套筒中。由此通过引导件的推入来实现在无工具的情况下将其简便地锁定在其位置上。
曲柄优选也可取下地保持在基体上。由此能够实现取下全部可活动的部分。这不仅有益于清洁设备,而且如所述有益于在困难的情况下安装基体,而不会伤及敏感的引导机构。优选通过紧固件对曲柄进行保持,从而保护该曲柄以防不经意地脱离预定位置。已表明特别是螺钉适宜作为紧固件。
沿着引导轨可移动的引导件利用其接纳件限定了用于去除工具的轴线。该轴线经过适当定向,使得它位于引导件的摆动平面上,但它优选形成斜角。进一步优选地,该轴线也与在随动件和转动支座之间的线夹成斜角。已表明,介于10°和35°之间进一步优选介于15°和30°之间的范围适宜于此。由此在曲柄上提供了弯曲储备,所述弯曲储备也允许沿着引导轨的路线连续地改变半径。
引导件上的用于去除工具的接纳件优选与深度止挡配合作用。深度止挡在此是一种对去除工具***到构件中的***深度进行限制的机构,所述构件即为这里的骨骼,本发明的设备应用在所述骨骼上。已表明适宜于设计深度止挡的方式为,该深度止挡是一个优选朝向一侧开口的台阶式座。利用台阶来实现使得相应地设置在深处铣刀上的增厚部靠置在那里,由此针对去除工具的***深度形成止挡。通过旁侧的开口来确保去除工具能够直接从一侧***到接纳件中,而无需麻烦地将其穿入。
虽然原则上在引导件上仅设置一个接纳件就足够了,但恰恰对于用于构造两个骨节的膝盖假体来说有利的是,在引导件上构造一个双接纳件。由此可以在构造完一个骨节之后调整去除工具,以便在另一位置构造第二骨节。为此无需拆下或调整弧形铣削量规,从而保持精确的定位。
已表明适宜的是,双接纳件适当地构造在引导件上,从而得到叉开的轴线。“叉开”在此系指,去除工具的切割头在安装状态下向外朝向。由此可以使得骨节产生生理斜度,该斜度有助于天生膝关节存在的自定中功能。
但并非一定需要双接纳件。也可以规定,引导件连同转动支座必要时还有曲柄可从基体的一侧改装至另一侧。由此能够首先在一侧准备一个骨节,在改装至另一侧之后利用引导件上的同一接纳件准备另一骨节。由于这里也无需改变弧形铣削量规及其基体本身的定位,所以保持了精确的定位。
在基体和/或引导轨上有益地开设有固定孔。这些固定孔能实现固定弧形铣削量规的定位,确切地说,与其置入基板中无关。由此提高了固定可靠性,进而最终也提高了定位精度的质量;特别是能够实现取下基本框架。
根据本发明的一个必要时应受独立保护的特殊的方面,给基本框架设置不同的部件。由此可以在基本框架上可更换地设置校准部件,该校准部件被设计用于在规定的位置接纳校准体。校准体尤其可以是骨骼扩孔工具特别是用于给髓腔开口的锥钻或锉刀。
对前述段落中所述的引导件的通常设计是,用于去除工具的接纳件的轴线经过适当定向,使得该轴线具有径向方向。这意味着,它基本上朝向弯曲中点。但也可以替代地规定,轴线横向于通过弯曲规定的平面。这提供的优点是,去除工具可从一侧***接纳件中。由此可以在去除工具足够大的情况下在股骨上形成两个骨节造型,且沿着引导轨移动。但根据一种优选的变型方案,引导件连同转动支座必要时还有曲柄可从基体一侧改装至另一侧。在这种情况下,去除工具经过尺寸设计,使得仅形成一个骨节轨道,即相应的下一个骨节轨道。这提供了精确控制的优点,还能实现利用必要时轻易地倾斜的轴线在骨节轨道的引导件的接纳件中产生倾斜。由此实现的结果与带有双接纳件的上述引导件可利用叉开的轴线所实现的相仿。
为了实现把弧形铣削量规独立地固定在待加工的骨骼上,可以有益地在基体和/或引导轨上开设固定孔。这些固定孔主要用作借助校准机构在锁定于骨骼中的基本框架上进行的固定的替代,从而可以在需要时把基本框架取下。
根据本发明的必要时应受独立保护的另一方面,给基本框架设置一组套部件,该组套部件可更换地接纳在引导板中。所述部件在此尤其是校准部件、前锯割部件、第一铣削部件、第二铣削部件和带有滑槽引导机构的第三铣削部件。
校准部件被设计用于可更换地布置在引导板上的规定位置,其中,该校准部件具有用于校准体的接纳件。由此可以相对于校准体将基板明确地定位。校准部件有益地与侧位相关,也就是说,有校准部件“L”用于植入左侧假体,有校准部件“R”用于植入右侧假体。需要指出,作为补充,也可以附加地设置对称的进而可在两侧以相同方式使用的辅助校准部件。
校准部件上的用于校准体的接纳件有益地单侧开口。这优选借助缩窄部来实现。由此实现能把校准体(其在此通常是推入到骨骼髓腔中的设备比如锥钻或铣刀)轻易地从该侧***到接纳件中或者从中取出。
该组套还包括前锯割部件。该前锯割部件具有两个V形相向的锯割缝隙和一个双极的固定机构。该双极的固定机构是一种限定两个替代的固定位置的固定机构。这些固定位置经过选择,使得所述锯割缝隙有时被设置用于植入左侧假体,而在其它情况下则用于植入右侧假体。这种双极固定机构的一种有益的实施方式可以是两个独立的固定孔,或者优选是一个长孔,该长孔的端点限定了相应的双极的固定位置。
所述设备优选还包括用于不同高度的间隔保持件,这些间隔保持件被设计用于在两侧布置于引导板的边缘上。利用间隔保持件能够调节引导板相距骨骼的一定的间距。这尤其适合于如下情况:由于先前的手术已经去除骨骼材料。通过这种方式可以补偿材料损失。所述设备中优选含有尺寸不同的间隔保持件。
该组套还包括可更换地安装在引导板上的第一铣削部件。该第一铣削部件形成用于扩孔铣刀的规定的接纳件,该接纳件优选也形成用于扩孔铣刀的深度止挡。由此确保精确地进行铣削。特别是由此实现使得扩孔铣刀不会偏向一侧,进而在旁侧或前侧或背侧以并非所愿的方式去除骨骼材料。利用深度止挡还保证了只在对于植入必需的深度去除骨骼材料。接纳件相距主量规的间距大小经过设计,使得在***扩孔铣刀时留有一距离,该距离等于在膝盖骨前侧留下的壁的厚度。由于由此实现的对扩孔铣刀的强制引导,即使在繁杂的手术环境下,确切地说,即使对于经验很少的外科医生来说,此点也能实现。
所述设备优选还包括测厚量规,其可以角度精确地安装在基本框架上的插塞接纳件上。借助于该测厚量规可以指明假体的旋转点位置,确切地说,优选在两个方位面上指明。
该组套还包括第二铣削部件,其可更换地安置在引导板上。该第二铣削部件具有双接纳件,用于以可转换地***的方式接纳主体铣刀。双接纳件在此经过优选设计,使得它具有不同的深度止挡,而且侧向错开。“侧向错开”在此系指主体铣刀,在侧向-中间-方向上定位在双接纳件的一个位置,该位置不同于双接纳件的另一位置。同样的情况适用于深度止挡,即:主体铣刀在两个位置之一达到的铣削深度大于另一位置。双接纳件经过优选设计,从而搭叠其区域。由此实现在铣削之后在骨骼中产生关联的空腔。该空腔形成用于进一步加工的基础,以便能够产生用于精确地植入的规定形状。由此可以铣削出最大的腔,而不会在这种情况下产生伤及周围骨骼壁的危险。
需要指出,作为第二铣削部件,也可以设置辅助铣削部件,它也具有双接纳件。但该双接纳件简化了,使得它优选具有相同的深度止挡和/或无侧向错开。由此可以制得用于空腔的简单的结构。该辅助铣削部件特别是当只需开设出一个比较小的空腔时是有益的。
该组套还包括可安装在引导板上的第三铣削部件。第三铣削部件形成用于深度铣刀的槽孔引导机构,该深度铣刀优选接纳在槽孔滑动件中。利用槽孔引导机构,可以借助深度铣刀实现对空腔进行细微造型。在此,槽孔限制深度铣刀的在侧向-中间-方向上的运动。还可以规定,借助槽孔窗口来限制铣刀的在前侧-背侧-方向上的运动。槽孔滑动件优选具有把手,该把手同轴地包围深度铣刀。由此可以实现精确地引导深度铣刀。槽孔引导机构可以具有其它用来观察铣削控制的其它窗口。
槽孔引导机构优选具有深度止挡。由此也可以设置第二深度铣刀,从而规定两个不同的铣削深度。这将实现也能可靠地精确地开设复杂的空腔。
根据一种替代的实施方式也可以规定,槽孔引导机构包括两个相互铰接的引导杆。在此,可以在相互铰接的引导杆的一端设置用于深度铣刀的接纳件,而在其另一端在***到引导板中的***件上设置可摆动的支座。由此按照强制引导的方式对铣刀进行精确的引导。该设计还可以具有减小弯折危险的优点。***件上的支座经过有益设计,使得只有当铣削器械未***时才能把铰接的引导杆插上或分开。
优选在引导板上设置推入引导机构,该推入引导机构尤其被构造成燕尾式引导机构。由此,组套的如上所述的不同部件能以简单的方式被***,或者相对于引导板精确地定位。
所述设备有利地还包括用于弧形铣削量规的***钳。该***钳在规定的位置形状配合地夹住弧形铣削量规,其中,***钳通过校准凸起与校准机构配合作用,从而***钳定位在明确的位置,进而也使得被***钳形状配合地保持在明确位置的弧形铣削量规相对于引导板明确地定位。由此实现显著地简化操作,因为通常具有较大尺寸的弧形铣削量规由此能够可靠且精确地定位。由此避免了定位错误。
所述设备有益地还包括用于侧向地设置在基本框架上的校准杆,这些校准杆的朝向彼此相背。为了安装这些校准杆,在基本框架的旁侧面上设置有校准孔。
所述设备还包括带有深度止挡的钻孔器。该钻孔器被设计用于以位置准确且简单的方式在骨骼上为内用假体的固定栓提供接纳件。
所述设备还包括用于在骨骼上扩孔出空穴特别是在股骨上对髓腔扩孔的不同的锥钻。该设备有益地还包括锉磨-扩孔锥钻,其轴杆具有空刀槽。该空刀槽被设计用于接纳挡板,该挡板特别是用作深度止挡。锉磨-扩孔锥钻经过有益的设计,从而它具有2个、3个或4个切割边缘。在此,切割边缘上的齿在高度上彼此相对错开地布置。由此实现在转动时齿在不同的部位去除骨骼材料,从而得到平滑的骨骼表面。
所述设备有益地还包括矫正量规,其被设置用于定位基板且作用在校准机构上。该矫正量规尤其被设计用于作用在***髓腔中的锉磨-扩孔锥钻上,由此使得基板精确地相对于该矫正量规定位。
下面参照附图详述本发明,其中示出了一个有利的实施例。其中:
图1为基本框架视图;
图2示出扩孔钻;
图3示出用于校准基本框架的元件;
图4示出用于在股骨端部制备空腔的锯割和铣削量规;
图5示出用于精细地加工空腔的槽孔铣削量规;
图6示出用于制备髓腔的工具;
图7示出包括基体的弧形铣削量规;
图8示出根据图7的弧形铣削量规的引导件;
图9示出***到根据图8的引导件中的骨节铣刀;
图10示出用于把弧形铣削量规***到基本板中的***钳;
图11为用于把引导件布置在弧形铣削量规的基体上的详图;
图12示出引导件在基体上的运动情况;
图13示出引导件的替代设计;
图14示出基本框架的校准细节;
图15示出根据图3的补偿件的使用细节;
图16示出根据图3的铣刀的应用细节;
图17示出间隔保持件的替代的固定情况;
图18示出根据图4的锯割量规的使用细节;
图19示出矫正量规的替代设计;
图20为根据图4的带有铣刀的第一铣削量规的使用前视图;
图21示出第一铣刀的替代的应用方案;
图22示出根据图4的第二铣削量规的应用细节;
图23示出根据图5的槽孔铣削量规的应用细节;
图24示出替代的槽孔铣削量规;
图25示出用于部件的固定件;和
图26示出固定件与部件的配合作用情况。
在图1-11中作为实施例示出的用于植入膝关节内用假体的设备包括两个锥钻90、91(见图14)以及锉磨-扩孔锥钻92(见图2)、基本框架1、销钉99作为固定在股骨上的固定机构、校准部件3、前锯割部件40、间隔保持件34、测厚量规39、第一铣削部件4、第二铣削部件5、第三铣削部件6作为槽孔引导机构和带有骨节铣刀85的弧形铣削量规7。
基本框架1包括引导板12和从其旁侧垂直地突伸出来的主量规11。在主量规11的上部区域构造有用来补偿不同的骨节高度的第一锯片引导机构20,在其下部区域构造有用来在使用大腿骨区段时加工骨节的第二锯片引导机构21。此外在这些锯片引导机构之间的区域开设有用于固定销的孔22。在向引导板12过渡的过渡区域开设有用于间隔保持件的朝向引导板12的延伸方向的接纳孔26。
基本框架1以不同的大小设置。在此,基准面10与锯片引导机构20、21之间的间距以及相距间隔保持件的接纳孔26的间距对于不同的大小来说都是相同的。
引导板12的底面被设计成基准面10。该底面用作股骨骨节的支撑面。在顶面上加工出一个用作工具面14的平面。该平面是置于引导板12上的不同部件的基准面。在此,基准面10与工具面14之间的尺寸和要***的植入物的相应大小匹配。在工具面14的两侧设置有直线引导机构2,该直线引导机构包括在引导板12的工具面14与顶面之间的底切的两个边缘。这些边缘用作部件3、4、5和6的燕尾式引导机构。
在引导板12的侧边上分别构造有铣削凹部15。该铣削凹部的深度经过设计,使得在这些铣削凹部之间的距离等于植入物的与相应基板1对应的宽度尺寸的宽度。铣削凹部15因而用作用来选择植入物大小的辅助观察机构。在铣削凹部15中各设有一个带有内螺纹的校准孔23,该校准孔的位置借助要拧入的校准杆38示出。在铣削凹部15的侧翼设置有用于固定销钉99的孔28。在引导板12的中间区域开设有中央开口,该开口的基本形状大致为矩形,该开口的朝向旁侧的两个侧面用作榫眼铣削的侧向限制件66,而其背离主量规的边缘65′用作后向限制件。在侧面66上开设有用于弧形铣削量规7的***设备76的引导狭缝17。与所述引导狭缝相邻地,在引导板12的两侧开设有用于销钉孔钻孔的钻孔引导机构18。在用于榫眼铣削的后向限制件65′附近的后向区域中构造有用于骨节加工的后面的锯片引导机构19。在大的中央开口的相对端,在朝向主量规11的端部上构造有与其平行朝向的斜对角的更换引导机构16、16′。该更换引导机构在其相应的侧面上具有双弧形形状,因而形成用于前锯割部件40的双极的接纳件。该前锯割部件在针对左侧位置进行加工时处于用附图标记16标出的位置,而在加工右侧植入件时处于用附图标记16′标出的位置。
在主量规11的上方,在基板12中间设置有中央固定件14。该中央固定件用于固定各个部件。对于不同大小的基本框架1而言,该中央固定件始终都处于相同的位置,使得不同的部件能毫无问题地应用于不同大小的基本框架1。在其两侧构造有自由加工机构29,这些自由加工机构为弧形铣削量规7上的固定销钉提供了所需要的自由空间,用于将弧形铣削量规固定在股骨上。
整体上标有附图标记92的锉磨-扩孔锥钻在其下部区域中包括多个切割边缘93,这些切割边缘分别设置有多个齿94。在设有齿94的切割边缘93上,向上连接着一个无齿的直径减小的区域95。在该区域的上方构造有空刀槽96。该空刀槽用作挡板97的接纳件。切割边缘93优选被设计成三角形,这意味着,设置有三个切割边缘93,它们以120°的角度间隔布置。需要指出,也可以设置其它数量的切割边缘,特别是两个切割边缘或四个切割边缘(见图2b)。按照图2a所示的实施方式,齿94的布置情况经过选择,使得从锉磨-扩孔锥钻92的尖端测量,切割边缘93的齿94在高度上与相邻切割边缘93′的齿94′错开地布置。这具有的优点是,在锉磨-扩孔锥钻92转动时将实现骨骼壁的均匀造型。它尤其被设计用于保持骨骼的靠近边缘的区域。它为此具有平坦部,它以该平坦部朝向骨骼边缘。于是,在伸至髓腔凹穴的深度且锉磨之后,它用作扩孔钻。
锉磨-扩孔锥钻92以其在空刀槽96上方的上部杆区域用作校准辅助机构,并为此与校准部件3配合作用。该校准部件具有开口31,该开口通过缩窄部31′朝向一侧开口。锉磨-扩孔锥钻92以其空刀槽96可***开口31中,其方式为,它经由缩窄部31′***。由此实现锉磨-扩孔锥钻92与基板1之间的相对定位,校准部件3插在该基板上。校准杆38拧入到校准孔23中,且在这种情况下向手术医生指明基本框架的位置,因而用作校准辅助机构。在所示实施例中,开口31在基准面10上并非垂直地朝向,而是与该基准面夹成斜角。与垂直方向的偏差称为轴角α,它是假体的特征参量(在本例中为6度)。为了让手术医生看到该轴角,在校准部件3上还开设有开口30,该开口构造在突出于基板1的前边界的舌形件上,穿过该开口30***指销30′,该指销位于待加工的股骨之外,因而向手术医生指明插在要加工的股骨的髓腔中的锉磨-扩孔锥钻92的轴角(见图14b和c)。
校准部件3的侧面33楔状地倾斜(楔角γ为4-10度,优选为6度),确切地说,至少倾斜轴角α。由此一方面实现在直线引导机构2中进行足够精确的定位,另一方面可以—不同于真正的燕尾式引导机构—向上取出部件,更确切地说,在校准过程结束时取出(见图14)。
需要指出,可以利用扩孔铣刀37在股骨的髓腔中制备凹穴(见图16),该扩孔铣刀必要时具有与锉磨-扩孔锥钻92上的空刀槽96类似的空刀槽37′,且可相应地通过缩窄部31′***到开口31中。扩孔铣刀36在此倾斜与锉磨-扩孔锥钻92相同的轴角α。由此能够实现铣削假体轴杆的深处区域。在这里,最大的铣削深度由被设计成轴颈的深度止挡37″限定。由此也可以在股骨深处产生所需要的凹穴,确切地说,以正确的角度产生凹穴,而无需手术医生在此方面的特殊技能。
在通常情况下,基本框架1以其基准面10直接靠在股骨端部上。但并非始终都是这种情况,而是尤其在再次手术的情况下和其它已经缺少骨骼材料(在前次手术时被去掉了或者由于缺陷而缺少)的情况下,可以在基板1的底面10上设置间隔保持件35(见图3)。这些间隔保持件成对地设计,且通过***到接纳孔26中的固定销钉而保持在基板1的主量规11上(见图15a)。这些间隔保持件能以不同的厚度(见图15b)得到,从而由此可以进行精细调节。间隔保持件的替代方案在图17中示出。最简单的替代方案在于,在基本框架的边缘设置调节螺钉(见图17a)。也可以设置用于底部安装的替代的间隔保持件35、35′,这些间隔保持件通过钩子连接件或销钉连接件形状配合地保持在侧面上(见图17b和c)。这些间隔保持件也可以在下部区域开设有用于穿插固定销钉99的销钉开口(见图17d)。
如果现在借助校准部件3来规定基本框架1的位置,就把固定销钉99***到开口28中,由此使得该基本框架相对于股骨固定。校准部件3和锉磨-扩孔锥钻92现在可以取下。用于定位的辅助机构特别是校准杆38和指销30′也被去掉。
现在可以借助本已公知的未详述的股骨锯,利用后面的锯片引导机构19对骨节的背侧的端部进行加工(见图18c)。在下一步骤中把前锯割部件40***到相应的斜对角的更换引导机构16、16′中,确切地说,这要看是左侧植入还是右侧植入而定。借助长孔42通过双极的固定来规定由双弧形凹口16、16′给定的方向,在长孔的端部位置43、43′分别一个固定螺钉13拧入到中央固定件14中。现在沿着V形锯片引导机构41、41′借助本已公知的骨骼锯加工骨节前侧面(见图18a、b)。
现在可以在下一步骤中借助***到基本框架1上的狭缝27中的测厚量规39来确定在一个方向上的旋转面,而通过***到锯割狭缝40、40′中来确定在横向于其朝向的另一方向上的旋转面。通过这些旋转面的相交点来确定旋转点。图19中示出了一种替代的设备。该设备包括桥式支架作为矫正量规39′,在该矫正量规的两侧设置有指示舌形件39″。桥式支架39′***到基本框架1上的接纳狭缝17中,且可以通过由此产生的形状配合的连接来调节基本框架1的方向。指示舌形件39″的长度应使得其端部指明旋转点Z的分别产生的位置(见图19b和c)。这能实现快速的可良好控制的校准。
在随后的步骤中把第一铣削部件4***到基本框架1中,并借助可通过开口44够到的中央固定机构14和固定螺钉13被固定。该部件4具有一个大的中央开口45,该中央开口带有向上突伸的引导套筒45′,该引导套筒形成用于扩孔铣刀49的接纳件。该扩孔铣刀在其上部区域中具有轴环49′,该轴环与引导套筒45′的上边缘配合作用,从而形成用于扩孔铣刀49的深度止挡。由此在髓腔中产生了对于植入来说必需的凹穴的一部分,另一方面,由扩孔钻留下的壁在前部区域中在其高度方面按规定地减小(见图19)。壁前部区域的高度减小替代地也可以通过凿子46来进行,如图20中所示。凿子46具有横截面为圆弧扇形的基体,且在后端带有也用作深度止挡的敲打头46′。在基本框架1中,在主量规11上设置有与凿子46的横截面形状互补的引导狭缝47。
在随后的步骤中用第二铣削部件5来替换第一铣削部件4。该第二铣削部件具有双接纳件51,该双接纳件的横截面为“8”字形,并形成用于主体铣刀59的两个接纳位置52、53。两个接纳件52、53并非布置在中间,而是两者相对于旁侧不同程度地错开布置(侧向错开)。两个接纳位置52、53中的每一个都配设有向上突伸的套筒52′、53′。主体铣刀59也在其上部区域中具有突伸的轴环59′,该轴环与配属于相应接纳件52、53的套筒52′、53′的上边缘配合作用,由此形成用于主体铣刀59的深度止挡(见图22a)。由此可以使得用于接纳植入物的空腔的大部分变形。需要指出,如同第一铣削部件4一样,第二铣削部件5借助通过中央固定而对准的开口54明确地定位在基本框架1上。
由于双接纳件51的两个接纳件52、53的不同的深度止挡,可以实现在骨骼中有效地扩孔出空腔。如果不需要这样,则可以设置简化的第二铣削部件5′,该第二铣削部件具有双接纳件55而无侧向错开。但在此,深度止挡可以处于相同的高度(见图22b);但不应排除它们高度不同的情况(相应于图22a)。
另外需要指出,第二铣削部件5以两种方式包含在设备中。一种方式用来进行左侧植入,第二种方式是镜对称的,用来进行右侧植入(见图4中用“L”和“R”标出的第二铣削部件5)。
在随后的步骤中用被设计成槽孔部件的第三铣削部件6来代替第二铣削部件5(见图5和23a-c)。该第三铣削部件具有两个T形地朝向的槽孔窗口60、61和两个观察窗口62、63。槽孔窗口60是个长孔,它用作固定螺钉13的接纳件,借助该固定螺钉在基本框架1上引导槽孔部件。由此可以向前和向背侧来回移动槽孔部件6。在横向朝向的槽孔窗口61中可移动地***一个槽孔滑动件65,该槽孔滑动件具有把手64,该把手带有用于铣削工具68、69的接纳件67。铣削工具68、69是前铣刀和端部铣刀,它们借助相距尖端以不同的间距布置的止挡轴环68′、69′被设计用于不同的铣削深度(见图5和图23c)。它们可以穿过把手64上的中央开口67***到槽孔滑动件63中。通过槽孔滑动件63沿着其槽孔窗口61移动和槽孔部件64沿着槽孔窗口60移动(x/y移动),可以高精度地铣削出一个矩形横截面的空腔。鉴于精确的槽孔引导,能以高的尺寸精度产生空腔,由此在股骨空腔中制备用于骨节假体的箱式的接纳腔。
图24中示出了槽孔部件6的一种替代的实施方式。这是一种活节槽孔部件6′。它有两个相互铰接的引导杆60′、61′。它们以一端通过枢销 62′可转动地支撑在部件6′的基板上,而在另一端上构造有用于铣削工具68、69的接纳件67′。在槽孔部件6′的基板上成型有U形的槽孔轨道63′,***到接纳件67′中的铣削工具68、69利用引导杆60′、61′在该槽孔轨道中被强制地引导。枢销 62′设置有平坦部64′,从而引导杆60′、61′只能在预定的安装位置套到枢销上或者从枢销拔下。平坦部64′经过设计,使得在安装位置接纳件67′处于槽孔轨道63′旁边。由此保证只有当去掉铣削工具68、69时才能进行安装或拆卸。
图25中示出把部件3、4和5附加地紧固在基本框架1中。基本框架上的紧固开口14为双重设计,确切地说,一个是左侧的紧固开口14′,一个是右侧的紧固开口14″。部件3、4和5上的固定开口34、44和54是朝向边缘伸展的槽34′、34″,且侧向地彼此错开,这要看相应的部件被设置用于左侧植入还是右侧植入而定。紧固杆66′包括在轴头端部的转柄66″。紧固杆66′可按照图25b所示的方向从旁侧***到固定开口14′、14″之一中。移动紧固杆66′,就会使得转柄66″横向移位,由此实现锁紧。为了避免不经意地触动紧固杆66′,优选设置有紧固栓14''',该紧固栓从旁侧***到基本框架1中,且齐平地位于轴头的平坦部66'''上,从而防止轴头转动,进而防止紧固杆66′转动。紧固杆66′在紧固栓14'''去掉时才能再次移调。有益地,在待防止部件5′拔出的情况下(见图26a),相应的部件在其底面上设置有底切的孔50′,和/或在待防止部件3′移动的情况下(见图26b),设置有槽34′、34″和展宽的端部。在两个小图中分别示出了打开的位置(图26a中上面或者图26b中左面)和关闭的位置(图26a中下面或者图26b中右面)。
在股骨中加工出箱式接纳腔之后,对骨节上的滑轨进行加工。特别是参见图7-10。弧形铣削量规7用于加工骨节。借助***钳76将该弧形铣削量规***。该***钳包括两个钳半部78,在其前端有两个形状配合地与弧形铣削量规7配合作用的抓爪79。在其外侧面上构造有彼此背离的校准凸起77。这些校准凸起经过设计,使得它们与基本框架1上的引导狭缝17的形状一致。把***钳76***到基本框架1中,其中,校准凸起77形状配合地***到引导狭缝17中,由此保证相对于基本框架1精确地定位弧形铣削量规7(见图10)。需要指出,可得到不同大小的(优选四个)弧形铣削量规7,其中,通过形状配合地***到引导狭缝17中,借助***钳76以相同的方式进行定位,而与分别采用的大小无关。
弧形铣削量规7包括基体70,该基体的基本造型大致相当于方形箱(见图7)。在其旁侧构造有竖直地从上向下伸展的槽71。这些槽用于更牢固地位置稳定地固定在股骨的空腔中。在基体70的顶侧面上一体地构造有向上突伸的圆弧区段72,该圆弧区段覆盖约100-120度的角度范围,且在前面区域大致下拉至基体70的一半高度。在靠近边缘的区域中,它在其侧面之一上具有沉降的引导轨74。该引导轨通过接条75朝向圆弧区段72的上边缘被界定,其中,在下拉的前部区域中构造有引导轨74的无接条的延展部74′。由此提供了一个开口,经由该开口可以把引导件8的随动件84***到引导轨74中或者从中取出。这只有当随动件84位于延展部74的区域中时才能进行。在后面的另一端,引导轨74封闭,并形成了用于随动件84的止挡76。
有个双狭缝77从基体70的背面延伸至基体70的顶侧。与其横向地设置有用于紧固螺钉79的接纳孔。它用作曲柄80的转动支座78,该曲柄的自由端从基体70伸出,该曲柄可沿着双狭缝77摆动(见图7)。曲柄80在其自由端上带有转动栓81,该转动栓的横截面大致为矩形,该矩形带有直的长边和圆弧形的凸出的短边(见图11a)。在圆弧形的凸出的短边之间,转动栓81具有较大宽度D的子午圈,而在直边之间具有较小宽度d的子午圈。
引导件8总体上为带有横向区段89和纵向区段88的T形(见图8)。在横向区段89的外部区域分别设置有带有环绕的凸肩的台阶式孔87。所述台阶式孔的轴线87′的方向应使得它与横向区段89夹成一个75-85度优选80度的角度α。轴线87′因而叉开。台阶式孔87形成骨节铣刀85的引导机构,该骨节铣刀经由旁侧的开口82***到台阶式孔87中。骨节铣刀85包括铣削头和轴杆,在轴杆上构造有与铣削头间隔开的柱形增厚部86。把该增厚部放置在台阶式孔87的环绕凸肩上,增厚部由此限定铣削深度。
引导件8的纵向区段88弯折;它与由轴线87′形成的平面夹成一个约为15-25度优选20度的角度。在纵向区段88的旁侧布置着随动件84,该随动件沿着引导轨74引导该引导件8。纵向区段88的自由端为叉形且设有用作转动支座套筒83的横向孔。该转动支座套筒经过缩窄部83′朝向自由端开口。缩窄部83′的宽度经过设计,使得它大于最小宽度的子午圈82,却小于较大宽度的子午圈82′。如果转动支座套筒83和转动栓81经过适当定向,使得缩窄部83′与最小宽度的子午圈82相遇,则可以使得引导件8以其转动支座套筒83套到转动栓81上,而在任何其它方向上防止转动栓81穿过缩窄部83′。由此实现角度锁定件,其仅在一个位置打开或关闭,而在其余位置锁定(见图11a和b)。
转动栓81在曲柄80上的方位应使得只有当引导件8与曲柄80形成一条直线时才能在延伸的位置将引导件8接上或取下(见图11a)。
在进行接上时,引导件8以其随动件84在延展部74′的区域中***到引导轨中,其中,引导件8相对于曲柄80处于弯折的位置(即不再延伸)。由此防止转动栓81穿过缩窄部83′。***到引导轨74中的引导件8由此可靠地锁定在曲柄80上(见图11b)。
如此实现的用于引导骨节铣刀85的运动情况在作为多阶段图的图12中被示出。在图中间下部示出了转动支座78。该转动支座形成用于由引导轨74、引导件8和曲柄80构成的曲线式引导机构的固定的转动点。引导件8利用其随动件84在整个摆动范围内沿着引导轨74引导。引导轨74具有(在该图中从左向右)增大的曲率,由此使得转动支座78与随动件84之间的径向间距增大。结果,不仅***到引导件8中的骨节铣刀85离开转动支座78的距离越来越大(该骨节铣刀因而绘出一个连续变大的弧),而且其方位发生改变。利用曲柄80进行铰接,由此使得引导件转动,从而铣刀85的轴线87虽然在摆动开始时朝向转动支座78,但在引导件8移动时沿着引导轨越来越远地朝向背侧(在图12中向右)转动。由此利用铣刀85在骨骼上产生骨节形状,其瞬时转动中心在膝关节曲伸时并非静止不动,而是朝向背侧移动。由此针对利用本发明的设备植入的膝盖假体实现了一种与天生的膝盖实际上完全相符因而在生理学上非常有益的运动过程。这种植入的膝盖假体为长期的成功治疗提供了最佳的前提,而不必经过短暂的时间就进行修复手术。
在图13a、b中示出了用于另一种骨节铣削的引导件的替代设计。在此设置有接纳有水平铣刀85′、85″的引导件8′、8″。就图13a中所示的方案而言,水平铣刀85′从一侧***到引导件8′中,并在单侧支撑在那里。运动情况与图12中所示相应。据图13b中所示的方案,曲柄和引导件8″布置在外部,水平铣刀85″穿过引导件8″。按照这种方案,需要重新装配曲柄和引导件8″,以便加工另一侧。
所述设备还包括用于在股骨中提供和准备假体接纳件的一套锥钻。这套锥钻(见图6)包括用于打开股骨髓腔的进入锥钻90。扩孔钻91优选以不同的长度和直径包含在一套中,借助所述扩孔钻连续地扩大髓腔。此外,设置有带挡板97的特殊的锉磨-扩孔锥钻92,其已在上面介绍过。最后,设置有带止挡的销钉孔钻孔器98,它***到钻孔引导机构18中,用来在膝关节内用假体的骨节部分上构造用于固定栓(未示出)的接纳件。
Claims (40)
1.一种用于在骨骼上装上关节假体的设备,包括:
a) 基本框架(1),该基本框架具有引导板(12)和从引导板旁侧突伸出来的主量规(11);
b) 用于将基本框架(1)位置固定地布置在骨骼上的固定机构(99);
c) 带有基体(70)和引导件(8)的弧形铣削量规(7),其中,引导件(8)可沿着弧形的引导轨(74)相对于基体(70)移动,该引导件具有用于去除工具(85)的接纳件(87);和
d) 校准机构,该校准机构使得弧形铣削量规(7)在***到基本框架(1)中时处于明确规定的相对位置,
其特征在于,引导件(8)通过随动件(84)及引导轨(74)且通过转动支座可摆动地支撑在基体上。
2.如权利要求1所述的设备,其特征在于,弧形的引导轨(74)具有非恒定的曲率。
3.如权利要求2所述的设备,其特征在于,所述曲率沿着引导轨(74)连续地变化,其中,相应的弯曲中点(Z)朝向背侧移动经过一段2mm至最多6mm的距离。
4.如权利要求3所述的设备,其特征在于,转动支座与随动件(84)间隔开地布置,且具有可在两侧摆动地支撑的曲柄(80)。
5.如权利要求4所述的设备,其特征在于,曲柄(80)可取下地保持在基体(70)上。
6.如权利要求3所述的设备,其特征在于,引导件(8)能取下。
7.如权利要求6所述的设备,其特征在于,在引导件(8)与基体(70)之间设置有角度锁定件,可使得引导件(8)伸入到引导轨(74)的延展部(74′)中,由此可分开所述角度锁定件。
8.如权利要求7所述的设备,其特征在于,角度锁定件包括转动支座套筒(83)和非圆形的转动栓(81),角度锁定件仅在引导件(8)的一个角度位置打开。
9.如权利要求8所述的设备,其特征在于,转动支座套筒(83)通过缩窄部(83′)朝向一侧开口,其中,转动栓(81)具有最小宽度(d)的子午圈和最大宽度(D)的子午圈,缩窄部(83′)的距离足以让最小宽度(d)的子午圈通过,却不能让最大宽度(D)的子午圈通过。
10.如权利要求3所述的设备,其特征在于,接纳件(87)规定了用于去除工具(85)的轴线(87′),该轴线与在随动件(84)和转动支座之间的线夹成斜角,该斜角介于10°和35°之间的范围。
11.如权利要求10所述的设备,其特征在于,引导件(8)上的用于去除工具(85)的接纳件(87)与深度止挡配合作用。
12.如权利要求11所述的设备,其特征在于,深度止挡是接纳件(87)中的朝向一侧开口的台阶式座。
13.如权利要求10所述的设备,其特征在于,引导件(8)具有用于去除工具(85)的双接纳件。
14.如权利要求13所述的设备,其特征在于,双接纳件具有叉开的轴线(87′),从而去除工具(85)在安装状态下向外朝向。
15.如权利要求4所述的设备,其特征在于,引导件(8)连同转动支座可从基体(70)的一侧改装至另一侧。
16.如权利要求1所述的设备,其特征在于,在基体(70)和/或引导轨(74)上开设有固定孔。
17.如权利要求1所述的设备,其特征在于,在引导板(12)上在规定位置可更换地设置校准部件(3),该校准部件被设计用于接纳校准体。
18.如权利要求17所述的设备,其特征在于,用于校准体的接纳件(31)单侧开口。
19.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述设备包括前锯割部件(40),该前锯割部件具有两个V形相向的锯割缝隙(41)和一个双极的固定机构(42、43)。
20.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述设备包括处于不同高度的间隔保持件(35),所述间隔保持件被设计用于在两侧布置于引导板(12)的边缘上。
21.如权利要求1所述的设备,其特征在于,可更换地在引导板(12)上安装有第一铣削部件(4),该第一铣削部件形成用于扩孔铣刀(49)的规定的接纳件(45),该用于扩孔铣刀(49)的规定的接纳件(45)将铣刀(49)的位置保持住并形成深度止挡。
22.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述设备包括测厚量规,该测厚量规可角度精确地***在引导板(12)上的插塞接纳件(27)中。
23.如权利要求21所述的设备,其特征在于,可更换地在引导板(12)上安置有第二铣削部件,该第二铣削部件形成用于以可转换地***的方式接纳主体铣刀(59)的双接纳件,其中,接纳主体铣刀(59)的双接纳件具有不同的深度止挡,而且侧向错开。
24.如权利要求21所述的设备,其特征在于,可更换地在引导板(12)上安置有第二辅助铣削部件,该第二辅助铣削部件形成用于以可转换地***的方式接纳主体铣刀(59)的双接纳件,其中,接纳主体铣刀(59)的双接纳件具有相同的深度止挡和/或无侧向错开。
25.如权利要求23或24所述的设备,其特征在于,在引导板上安装有第三铣削部件(6),该第三铣削部件形成用于深度铣刀的槽孔引导机构(61),其中,该深度铣刀接纳在槽孔滑动件(65)中。
26.如权利要求25所述的设备,其特征在于,槽孔滑动件(65)具有把手(64)。
27.如权利要求26所述的设备,其特征在于,把手(64)设置有深度止挡(67),把手(64)的深度止挡与第一深度铣刀(68)和第二深度铣刀(69)配合作用,从而达到不同的铣削深度。
28.如权利要求25所述的设备,其特征在于,设置有槽孔窗口(61),槽孔滑动件(65)可接纳到所述槽孔窗口中。
29.如权利要求25所述的设备,其特征在于,槽孔引导机构包括两个相互铰接的引导杆(60′、61′),用于第一深度铣刀(68)的接纳件(67′)设置在所述引导杆的一端,而在所述引导杆的另一端可摆动地设置在引导板(12)上的***件(6′)上。
30.如权利要求1所述的设备,其特征在于,引导板(12)具有用于不同部件(3、4、5)的直线引导机构(2)。
31.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述设备包括不同大小的弧形铣削量规(7)。
32.如权利要求1所述的设备,其特征在于,设置有用于弧形铣削量规(7)的***钳(76),该***钳在规定的位置形状配合地夹住弧形铣削量规,并通过校准凸起(77)与校准机构配合作用,从而弧形铣削量规(7)相对于引导板(12)处于明确的相对位置。
33.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述设备包括待侧向地设置在基本框架(1)上的彼此相背朝向的校准杆(38)。
34.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述设备包括带有深度止挡的钻孔器(98),该钻孔器用于为关节假体的固定栓提供接纳件。
35.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述设备包括用于在骨骼上扩孔出空穴的不同的锥钻(90、91)。
36.如权利要求1所述的设备,其特征在于,该设备包括锉磨-扩孔锥钻(92),该锉磨-扩孔锥钻的轴杆具有厚度减小的空刀槽(96),该空刀槽被设计用于接纳挡板(97)。
37.如权利要求36所述的设备,其特征在于,锉磨-扩孔锥钻(92)具有2个、3个或4个切割边缘(93)。
38.如权利要求37所述的设备,其特征在于,切割边缘(93)上的齿(94)在高度上相对错开地布置。
39.如权利要求1所述的设备,其特征在于,设置有用于定位基本框架(1)的作用在校准机构上的矫正量规(39′)。
40.如权利要求5所述的设备,其特征在于,引导件(8)连同转动支座以及曲柄(80)可从基体(70)的一侧改装至另一侧。
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