專利名稱：用于膝中隔間置換的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于人體關(guān)節(jié)的假體，以及更具體地涉及用于膝的假體。
背景技術(shù)：
用于在總置換手術(shù)中置換膝的隔間的總膝置換(TKR)手術(shù)和部件系統(tǒng)是熟知的。典型地，外科手術(shù)包括切除股骨的遠(yuǎn)側(cè)端，那么可將股骨部件安裝到股骨上。股骨部件置換外側(cè)髁、內(nèi)側(cè)髁和股骨的髕股部分，因為膝的這些區(qū)域中之一或多個區(qū)域患病，并且不再經(jīng)久耐用或不再對患者提供適當(dāng)?shù)倪\動范圍。
在TKR手術(shù)中，還切除脛骨的近側(cè)端，從而可以將脛骨部件安裝到脛骨上以接收股骨部件的外側(cè)髁和內(nèi)側(cè)髁。脛骨部件可以由具有低摩擦系數(shù)的材料組成以模擬由脛骨部件置換的半月板。
因而，TKR系統(tǒng)包括用于三個隔間的部件內(nèi)側(cè)脛骨股骨隔間、外側(cè)脛骨股骨隔間和髕骨股骨隔間，對其股骨、脛骨和髕骨的相對區(qū)域準(zhǔn)備安裝。
美國專利No.3,816,855公開了一種這樣的系統(tǒng)。所述’855專利公開了一種處于具有兩個髁部分的殼形式的一體股骨部件。殼的外部表面形成為符合相應(yīng)于膝關(guān)節(jié)部件的自然形狀。殼的內(nèi)部表面反映代表在內(nèi)側(cè)外側(cè)方向以及前部后部方向上彎曲的表面的該形狀。雖然提供了大量益處，’855專利的裝置還受到數(shù)個限制。
患者對TKR手術(shù)的準(zhǔn)備通常導(dǎo)致實質(zhì)性的外傷。需要大的切口用以插入TKR系統(tǒng)的所有部件，并且為安裝部件所需的骨切除可能需要大量的恢復(fù)時間。因而，諸如’855專利的裝置的單件置換部件需要大切口。
致力于減少該外傷，并且因此減少與這樣的手術(shù)相關(guān)聯(lián)的恢復(fù)時間，已經(jīng)發(fā)展了TKR系統(tǒng)，其以部分提供TKR部件，上述部分匹配以形成較大的TKR部件。
美國專利申請No.US2003/0158606公開了TKR部件的這樣一種系統(tǒng)。如在該申請中所示，股骨部件可以由兩件或三件組成。這些件中的每一件小于當(dāng)安裝在膝中時它們形成的股骨部件。結(jié)果，用于插入這些件所需的切口小于用于在單一部件中具有所有這些件的股骨部件所需的切口。同樣地，脛骨部件由兩個部分組成，每一部分小于當(dāng)安裝在膝中時它們形成的脛骨部件。
美國專利申請No.US2002/0138150A1公開了一種可選的兩件股骨部件，其允許在移植期間將中心部分和髁部分分別推到股骨上。而后，根據(jù)常規(guī)方式連接不同的部分。’150申請的裝置還描述了意圖在極度彎曲期間幫助追蹤髕骨的導(dǎo)向裝置。
但是，’606申請和’150申請都使用了將置換部件連接到股骨的傳統(tǒng)方法。因為置換部件常受到各種壓力和擠壓，這些方法常遇到問題。一個這樣的問題是所述部件的最終松動。當(dāng)一個部件松動時，鄰接部件可能一起摩擦，產(chǎn)生摩擦碎片和部件的過早破壞。
然而植入系統(tǒng)的再一局限性是，出于商業(yè)考慮，許多置換部件是成批生產(chǎn)的。雖然有利地降低了植入物的成本，但是這些系統(tǒng)一般提供為有限數(shù)目的離散尺寸，其將很可能不恰恰是患者所需的尺寸。例如，患者的股骨可能測得直徑為75mm。但是，對該患者的可用植入物可以測得70mm和80mm。因而，外科醫(yī)生必須用不是太大就是太小的部件替換自然股骨。
需要的是一種用于執(zhí)行TKR手術(shù)從而可將隔間的各件獨立地通過切口插入的系統(tǒng)和方法。
需要的是一種用于植入提供了部件增家的穩(wěn)定性的多件部件的系統(tǒng)和方法。
需要的是一種提供將多件部件夾緊到骨上的能力的系統(tǒng)和方法。
需要的是一種植入股骨部件的系統(tǒng)和方法，所述股骨部件更接近地反映了自然股骨的尺寸。
需要的是一種植入股骨部件的系統(tǒng)和方法，所述股骨部件允許定制連接部件的尺寸。
發(fā)明概述上述需求由根據(jù)本發(fā)明的原理操作的系統(tǒng)和方法滿足。所述系統(tǒng)包括第一和第二股骨置換部件。所述部件由多個螺絲連接在一起。在一個實施例中，將兩個螺絲插過股骨以將髕股部件連接到髁部件的后部部分，并將髕股部件和髁部件壓到股骨的相對側(cè)。
使用兩個附加螺絲以將髕股部件連接到髁部件的前部部分。有利地，可以在髕股部件和髁部件的前部部分之間創(chuàng)建一個縫隙。從而，使用緊固螺絲可使得髕股部件和髁部件附加旋轉(zhuǎn)力于股骨，直到植入的置換部件的直徑基本與切除之前的自然膝直徑相似。
在一個實施例中，股骨假體系統(tǒng)包括配置成以置換髕股關(guān)節(jié)軸承表面的一部分的髕股關(guān)節(jié)部件，配置成以置換內(nèi)側(cè)髁軸承表面一部分的內(nèi)側(cè)髁部件，配置成以置換外側(cè)髁軸承表面一部分的外側(cè)髁部件，延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件并進入所述內(nèi)側(cè)髁部件的第一緊固件，以及延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件并進入所述外側(cè)髁部件的第二緊固件。其中在所述髕股關(guān)節(jié)部件與所述內(nèi)側(cè)和外側(cè)髁部件之間限定了骨空間，所述骨空間配置成以接收股骨的切除部分，并且其中所述第一緊固件和第二緊固件各自延伸穿過所述骨空間。
在又一實施例中，股骨假體系統(tǒng)包括配置成以置換髕股關(guān)節(jié)軸承表面的一部分的髕股關(guān)節(jié)部件，配置成以置換髁軸承表面一部分的髁部件，以及延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件并進入所述髁部件的緊固件。其中在所述髕股關(guān)節(jié)部件和所述髁部件之間限定骨空間，所述骨空間配置成以接收股骨的切除部分，并且其中所述緊固件延伸穿過所述骨空間。
此外在另一實施例中，股骨假體系統(tǒng)包括配置成以置換髕股關(guān)節(jié)軸承表面一部分的髕股關(guān)節(jié)部件，配置成以置換內(nèi)側(cè)髁軸承表面一部分的內(nèi)側(cè)髁部件，配置成以置換外側(cè)髁軸承表面一部分的外側(cè)髁部件，延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件并進入所述內(nèi)側(cè)髁部件的第一緊固件，延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件并進入所述內(nèi)側(cè)髁部件的第二緊固件，延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件并進入所述外側(cè)髁部件的第三緊固件，以及延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件并進入所述外側(cè)髁部件的第四緊固件。其中在所述髕股關(guān)節(jié)部件與所述內(nèi)側(cè)和外側(cè)髁部件之間限定了骨空間，所述骨空間配置成以接收股骨的切除部分，其中所述第一緊固件和所述第三緊固件各自延伸穿過所述骨空間，并且其中所述第二緊固件和所述第四緊固件各自與所述骨空間遠(yuǎn)離間隔開。
此外在另一實施例中，股骨假體系統(tǒng)包括配置成以置換髕股關(guān)節(jié)軸承表面一部分的髕股關(guān)節(jié)部件，配置成以置換髁軸承表面一部分的髁部件，以及配置成以將所述髁部件連接到所述髕股關(guān)節(jié)部件的第一緊固件。其中當(dāng)用所述緊固件將所述髁部件連接到所述髕股關(guān)節(jié)部件時，在所述髁部件和所述髕股關(guān)節(jié)部件之間限定骨空間，所述骨空間配置成以接收股骨的切除部分，并且其中所述第一緊固件延伸穿過所述骨空間。
參考下列詳細(xì)描述和伴隨附圖，對本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員來說上述以及其他特征和優(yōu)點將變得更容易顯而易見。
附圖簡述

圖1示出了可以包括在根據(jù)本發(fā)明的原理制造的系統(tǒng)中的髕骨股骨部件和脛骨股骨部件；圖2和圖3示出了本發(fā)明的系統(tǒng)中有滑車伸展區(qū)的內(nèi)側(cè)脛骨股骨、外側(cè)脛骨股骨和髕骨股骨關(guān)節(jié)(PFJ)部件的典型結(jié)構(gòu)；圖4示出了本發(fā)明的系統(tǒng)中有節(jié)點的PFJ部件的典型結(jié)構(gòu)；圖5、6和7示出本發(fā)明的系統(tǒng)中內(nèi)側(cè)脛骨股骨、外側(cè)脛骨股骨和PFJ部件的典型結(jié)構(gòu)；圖8、9和10示出本發(fā)明的系統(tǒng)中在前部到后部方向上PFJ/髁部件內(nèi)部的各種結(jié)構(gòu)；圖11a、11b、11c、11d和11e示出了本發(fā)明的系統(tǒng)中在內(nèi)側(cè)到外側(cè)方向上PFJ/髁部件內(nèi)部的各種結(jié)構(gòu)；圖12示出了具有可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的外側(cè)滑車伸展區(qū)的PFJ部件；圖13示出了具有可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的內(nèi)側(cè)滑車伸展區(qū)的PFJ部件；圖14示出了具有可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的內(nèi)側(cè)滑車伸展區(qū)和外側(cè)滑車伸展區(qū)的PFJ部件；圖15、16和17示出了根據(jù)本發(fā)明的特征具有用于可變寬度的股骨的外側(cè)滑車伸展區(qū)和內(nèi)側(cè)滑車伸展區(qū)的PFJ部件；圖18示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的髕骨股骨部件的從前部到后部方向上的帶有小平面的內(nèi)部；圖19示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的髕骨股骨部件的從前部到后部方向上的平坦和彎曲組合的內(nèi)部。
圖20示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的髕骨股骨部件的從前部到后部方向上的彎曲內(nèi)部；
圖21示出了可用于圖18、19和20的部件前部部分的從內(nèi)側(cè)到外側(cè)方向上的各種橫截面；圖22、23和24示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的從前部到后部方向上的具有帶小平面的內(nèi)部、平坦和彎曲組合的內(nèi)部以及彎曲內(nèi)部的髁部件的實施例；圖22示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的從前部到后部方向上具有帶小平面的內(nèi)部的髁部件的實施例；圖23示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的從前部到后部方向上的具有彎曲內(nèi)部的髁部件的實施例；圖24示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的從前部到后部方向上的具有平坦和彎曲組合的內(nèi)部的髁部件的實施例；圖25示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的從前部到后部方向上具有帶小平面的內(nèi)部和后部伸展區(qū)的髁部件的實施例；圖26a、26b、26c、26d和26e示出了可用于圖22、23、24和25的髁部件中的在從內(nèi)側(cè)到外側(cè)方向上的各種橫截面；圖27、28和29示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的定形以符合各種內(nèi)部前部到后部幾何形狀的擴增件的實施例；圖30a、30b、30c、30d和30e示出了可用于圖27、28和29的擴增件中的從內(nèi)側(cè)到外側(cè)方向上的各種橫截面；圖31a示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的脛骨股骨和PFJ部件的開裂前部構(gòu)造；圖31b示出了已植入的以使得部件互相鄰接而不連接的圖31a的互補的(complimentary)脛骨股骨部件和PFJ部件；圖32a示出了圖31a的部件的骨潮(bone tide)周圍的局部橫截面；圖32b示出圖31b的部件的局部橫截面；圖33示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)的骨潮周圍的具有不同厚度的可選局部橫截面；圖34示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)的植入物的可選邊沿構(gòu)造；圖35示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)的部件和骨潮之間的界面上的珠狀隔離結(jié)構(gòu)；圖36示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中部件之間的界面上的鍵結(jié)構(gòu)；
圖37示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中部件之間的界面上的可選鍵結(jié)構(gòu)；圖38示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中部件之間的界面上的可選鍵結(jié)構(gòu)；圖39示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中部件之間的界面上的鉸鏈；圖40示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)的用螺絲在股骨前部連接在一起的兩個膝部件的一個實施例；圖41示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)的由螺絲連接在一起的部件，其中在部件之間有空間、骨或間隔材料；圖42示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)的不使用螺絲而連接在一起的部件和間隔材料，其中間隔材料在部件之間；圖43示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)的部件的帶螺紋的螺絲連接，其中一個或多個螺絲具有不同的螺距；圖44示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)的用于部件連接的使用帶有螺絲的連接柱的部件連接布置；圖45是可用于本發(fā)明的系統(tǒng)的具有用于部件連接的可選連接柱布置的部件的前透視圖；圖46是圖45的部件的側(cè)透視圖；圖47示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)的單件部件，具有螺絲機構(gòu)用于調(diào)整部件的兩個區(qū)域的相對位置；圖48示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)的在植入的部件之間的縫隙之上的髕骨部件，其具有用于促進髕骨運動的槽口；圖49示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)的階梯狀脛骨部件；圖50示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)的具有凸起半月板和凹陷半月板的脛骨部件；圖51示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的總膝置換的股骨和脛骨部件，其具有階梯狀髁區(qū)域；圖52示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的階梯狀一體PFJ/髁部件，其具有附加髁部件；圖53示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的具有非輻散的髁區(qū)域的股骨部件；圖54示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的具有輻散的髁區(qū)域的股骨部件；圖55示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中的具有不對稱的髁區(qū)域的脛骨部件和股骨部件；圖56和57示出了圖55的股骨部件在從前部到后部方向上的不對稱髁區(qū)域的橫截面；圖58示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中具有不對稱髁區(qū)域的股骨部件的可選實施例；圖59和60示出了圖58的股骨部件從內(nèi)側(cè)到外側(cè)方向上不對稱髁區(qū)域的橫截面；圖61示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)中具有從部件前部到后部的不同曲率半徑的股骨部件的徑向視圖；圖62和63示出了圖34中所示的股骨部件的從內(nèi)側(cè)到外側(cè)方向上的橫截面；圖64示出了在股骨中關(guān)于髕骨和脛骨載重線的最優(yōu)位置植入的部件；圖65示出了與圖64部件相同的在股骨中關(guān)于髕骨和脛骨載重線的最優(yōu)位置植入的部件；圖66示出了可能具有用于本發(fā)明的系統(tǒng)的部件的圖64的部件和圖65的部件之間的不同定向；圖67示出了可用于本發(fā)明的系統(tǒng)的膝置換的股骨部件；圖68、69和70示出了在從前部到后部方向上圖67的部件的內(nèi)部的各種可能構(gòu)造；圖71a、71b、71c、71d和71e示出了可用于圖67的部件的從內(nèi)側(cè)到外側(cè)方向上的各種橫截面；圖72示出了可由本發(fā)明的系統(tǒng)制造的置換部件的放置中的六度自由度；圖73示出了根據(jù)本發(fā)明放置在適于切除股骨后部的合適位置的切割導(dǎo)向塊；圖74示出了根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)選定用于植入物中的部件；圖75示出了根據(jù)本發(fā)明的放置在適于切除圖73的股骨前部的合適位置的切割導(dǎo)向塊；圖76示出了圖73和圖75的股骨，其中前部、后部和末梢部分已切除；圖77示出了根據(jù)本發(fā)明具有圖74的部件的已植入的圖76的股骨；圖78示出了根據(jù)本發(fā)明可使用的具有一些互相平行的內(nèi)部表面的部件；
圖79a-d示出了根據(jù)本發(fā)明的髕股部件的植入程序；圖79e-h示出了在圖79a-d程序期間用于將髁部件鄰接到已植入的髕股部件的植入程序；圖80示出了具有缺陷區(qū)域的股骨；圖81a示出了可根據(jù)本發(fā)明用于切除圖79的缺陷區(qū)域的切割導(dǎo)向裝置；圖81b示出了圖81a的導(dǎo)向裝置的頂透視圖；圖82示出了根據(jù)本發(fā)明，在使用圖81a的導(dǎo)向裝置以切除圖80的缺陷區(qū)域之后可植入到圖80的股骨中的部件的頂透視圖；圖83示出了插入到圖80的股骨中的圖81a的導(dǎo)向裝置；圖84示出了根據(jù)本發(fā)明可用圖81a的導(dǎo)向裝置以便切除圖80的股骨一部分的工具；圖85示出了根據(jù)本發(fā)明使用圖81a的導(dǎo)向裝置的路徑，沿著所述路徑可以移動圖84的工具以限定將切除的圖80的股骨區(qū)域；圖86示出了根據(jù)本發(fā)明可用于限定將切除的圖80的股骨區(qū)域的可選工具和導(dǎo)向裝置；圖87示出了根據(jù)本發(fā)明可用于限定將切除的骨區(qū)域的沖壓導(dǎo)向裝置；圖88示出了圖87的沖壓導(dǎo)向裝置，其中為清楚起見，移除了內(nèi)部切割邊沿；圖89示出了根據(jù)本發(fā)明可用于限定將切除的骨區(qū)域的位于導(dǎo)向裝置管腳上的可選沖壓導(dǎo)向裝置；圖90示出了根據(jù)本發(fā)明的安裝在可用于安置管腳導(dǎo)向裝置的植入部件上的管腳導(dǎo)向裝置；圖91示出了根據(jù)本發(fā)明可用于切除骨的帶有導(dǎo)向裝置栓釘?shù)匿?；圖92示出了根據(jù)本發(fā)明可用于引導(dǎo)圖91的鋸執(zhí)行所需深度的筆直切除的導(dǎo)向裝置；圖93示出了根據(jù)本發(fā)明可與在鋸?fù)鈿は鄬?cè)上具有導(dǎo)向裝置栓釘?shù)匿徱黄鹗褂靡詧?zhí)行所需深度的彎曲切除的可選導(dǎo)向裝置；圖94示出了圖93的導(dǎo)向裝置的頂透視圖；圖95示出了根據(jù)本發(fā)明可用于切除骨的線狀鋸；圖96示出了根據(jù)本發(fā)明安裝在導(dǎo)向裝置中的圖95的鋸，所述導(dǎo)向裝置安裝到股骨，其中所述導(dǎo)向裝置允許對股骨的彎曲切除；圖97示出了圖96的導(dǎo)向裝置的頂透視圖；圖98示出了安裝在圖96的導(dǎo)向裝置中的圖95的鋸的放大橫截面視圖；以及圖99示出了根據(jù)本發(fā)明安裝到股骨的可選導(dǎo)向裝置，其中所述導(dǎo)向裝置允許圖95的鋸對于股骨執(zhí)行具有小平面的切除。
發(fā)明詳述獨立部件圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的原理制造的系統(tǒng)10的一個實施例。系統(tǒng)10由股骨置換件12、脛骨置換件14和髕骨置換件(未示出)組成。所述股骨置換件12包括髕股關(guān)節(jié)(PFJ)部件16、上部外側(cè)髁部件18、上部內(nèi)側(cè)髁部件20、外側(cè)股骨前部/后部髁部件22以及內(nèi)側(cè)股骨前部/后部髁部件24。根據(jù)一個實施例(未示出)，將上部髁部件和股骨前部/后部髁部件提供為單一部件。脛骨置換件14包括內(nèi)側(cè)半月板部件26、外側(cè)半月板部件28以及脛骨支撐部件30。
通過將置換件分割成上部和前部—后部的內(nèi)側(cè)以及外側(cè)、PFJ、半月板和脛骨支撐部件，本發(fā)明的系統(tǒng)10使得外科醫(yī)生能夠僅僅移除股骨或脛骨的病患部分，并植入相應(yīng)部件以執(zhí)行局部膝置換。因為這些部件小于總植入物的一體構(gòu)造，用于植入手術(shù)的切口較小并且手術(shù)后的恢復(fù)時間相應(yīng)地減少。
另外，所述置換允許互補(complimentary)植入。如在此所用，“互補(complimentary)”置換部件定義為可以獨立和/或聯(lián)合使用的部件，這樣如果之后需要附加部件，不需要移除預(yù)先已植入的部件。而且，植入之后，互補(complimentary)部件不需要在特定方向互相對準(zhǔn)，因為這些部件未定形為需要與鄰接部件組裝成一體件。代替地，外科醫(yī)生根據(jù)特定骨區(qū)域的條件自由地定位置換部件。因此，外科醫(yī)生不需要妥協(xié)于局部幾何形狀適應(yīng)以獲得部件的總體適合。因而系統(tǒng)10使得其具有的膝置換部件的運動和定向的自由度比用在先的隔間置換件已經(jīng)獲得的膝置換部件的運動和定向的自由度多。
因為部件被分割和互補(complimentary)的，外科醫(yī)生可以僅僅置換骨的病患部分，其可以限制于股骨的單一區(qū)域。一些時間之后，如果骨進一步惡化，可以置換骨進一步惡化的部分而不需要移除初始植入的部件。
例如，外科醫(yī)生可以首先在第一手術(shù)程序期間僅僅植入PFJ部件16。一些時間之后，可能數(shù)年之后，可能確定上部內(nèi)側(cè)髁區(qū)域需要置換。根據(jù)本發(fā)明的原理，外科醫(yī)生需要僅僅將上部內(nèi)側(cè)髁部件20鄰接先前植入的PFJ部件16植入。
本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，圖1中示出的任何部件可以以許多不同的序列和與許多不同手術(shù)程序的結(jié)合而植入。因而，首先可以植入前部/后部髁部件24，和在稍后的程序期間植入PFJ部件16，并且在更后的程序期間植入上部內(nèi)側(cè)髁部件20。可選地，圖1中所示的所有部件可以在單一程序中植入。而且，如果一個植入的部件將變得損壞或磨損，可以置換單一部件而不妨礙其他植入的部件。
局部單片部件為了適應(yīng)各種布置，髕股關(guān)節(jié)部件16、上部內(nèi)側(cè)髁部件20和/或上部外側(cè)髁部件18可以配置成局部單片部件。如圖2中所示，PFJ/內(nèi)側(cè)髁部件32在單一件中包括PFJ區(qū)域34和內(nèi)側(cè)髁區(qū)域36。PFJ/內(nèi)側(cè)髁部件32還可以包括滑車伸展區(qū)區(qū)域38。圖3示出了包括PFJ區(qū)域42、外側(cè)髁區(qū)域44和內(nèi)側(cè)滑車伸展區(qū)區(qū)域46的PFJ/外側(cè)髁部件40。
外側(cè)滑車伸展區(qū)區(qū)域38和內(nèi)側(cè)滑車伸展區(qū)區(qū)域46增強了髕骨跟蹤。在超過90度的彎曲，髕骨開始越過股骨的滑車凹槽。當(dāng)已經(jīng)置換了部分股骨時，由于髕骨開始越過滑車凹槽，滑車凹槽附近的不協(xié)調(diào)促使髕骨的脫臼?；嚿煺箙^(qū)允許髕骨在超過90度彎曲的置換部件上用關(guān)節(jié)連接而不脫臼。外側(cè)滑車伸展區(qū)區(qū)域特別重要，因為在超過90度的這樣彎曲的期間，髕骨趨于向外半脫臼。但是，相對大的外側(cè)滑車伸展區(qū)區(qū)域38和內(nèi)側(cè)滑車伸展區(qū)區(qū)域46限制了髁部件的可能布置。
通過圖4中所示的PFJ部件48實現(xiàn)了提供增強的追蹤而不過多限制髁部件的布置。PFJ部件48包括節(jié)點50和52。節(jié)點50和52從PFJ部件48的主要部分向外延伸比外側(cè)滑車伸展區(qū)區(qū)域38和內(nèi)側(cè)滑車伸展區(qū)區(qū)域46分別從PFJ/內(nèi)側(cè)髁部件32和40延伸較小的程度。因而，可以將髁部件以許多不同的定向鄰接PFJ部件48放置。
當(dāng)然，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，內(nèi)側(cè)滑車伸展區(qū)區(qū)域46可以由節(jié)點置換?？蛇x地，如圖5中所示，可以制造PFJ/內(nèi)側(cè)髁部件54而沒有任何內(nèi)側(cè)滑車區(qū)域。同樣地，可以制造具有節(jié)點或沒有外側(cè)滑車區(qū)域的PFJ/內(nèi)側(cè)髁部件。
一體部件可以實質(zhì)上具有比上面描述的一體部件小的尺寸。作為例子，圖6示出了延伸跨過大部分PFJ區(qū)域的局部一體部件56。但是局部一體部件的最小所需尺寸是需要置換的骨的尺寸的函數(shù)。因而，可以形成一體部件以實質(zhì)上小于局部一體部件56。一個這樣的例子是在圖7中示出的局部一體部件58。局部一體部件58通常是如圖6和7中所示的沿著部件右側(cè)的局部一體部件56的形狀。然而，局部一體部件58比局部一體部件56小得多。
如果需要置換骨的第二區(qū)域，可以如所示那樣由局部一體部件60提供另一局部一體部件。局部一體部件58和60有效地是局部一體部件56的多件變體，當(dāng)它們植入時在局部一體部件58和60之間提供縫隙。相關(guān)領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以提供變化尺寸的附加局部一體部件。
但是，在對多件置換部件計劃中的考慮是，通常需要避免沿著載重線分離局部一體部件。載重線指示當(dāng)關(guān)節(jié)在彎曲和伸展之間移動時經(jīng)歷較大載重的區(qū)域。一條這樣的載重線在圖7中示為載重線62。在該實施例中，已經(jīng)選擇局部一體部件58和60，這樣載重線62在局部一體部件58和60之間保持完整的骨上延伸。通過在較低載重的區(qū)域中放置骨—部件和/或部件—部件過渡，確保沿著載重線是光滑平面，導(dǎo)致了較少的部件磨損。
根據(jù)本發(fā)明，局部一體部件可以包括多種內(nèi)部幾何形狀。圖8示出了在前部到后部方向上具有小平面內(nèi)部的PFJ/內(nèi)側(cè)髁部件64，其包括平坦表面66、68、70、72和74。圖9示出了帶有彎曲內(nèi)部表面78的PFJ/內(nèi)側(cè)髁部件76。圖10示出了一體部件80，其帶有包括彎曲表面82和平坦表面84的彎曲和平坦組合的內(nèi)部。當(dāng)然，可以以在此所示的任何內(nèi)部幾何形狀構(gòu)建任何部件。
而且，內(nèi)部表面可以在內(nèi)側(cè)到外側(cè)方向上以多種幾何形狀構(gòu)建。作為例子，但不局限于，圖11a示出了從圖8、9或10的橫線A-A取得的平坦內(nèi)部86。圖11b示出了彎曲內(nèi)部88，同時圖11c示出了帶有小平面的內(nèi)部90。圖11d示出了具有彎曲側(cè)面和平坦底部的內(nèi)部92，同時圖11e示出了具有平坦側(cè)面和彎曲底部的內(nèi)部94。這些形狀適應(yīng)局部骨幾何形狀，優(yōu)于先前已知形狀并且使得外科醫(yī)生能夠在關(guān)節(jié)中留下更多健康骨而不考慮部件是將壓配合到健康骨上還是粘到健康骨上。
改進的獨立部件圖12示出了具有外側(cè)滑車伸展區(qū)區(qū)域98的PFJ部件96的可選實施例，同時圖13示出了具有內(nèi)側(cè)滑車伸展區(qū)區(qū)域102的PFJ部件100的可選實施例。圖14示出了具有內(nèi)側(cè)滑車伸展區(qū)區(qū)域106和外側(cè)滑車伸展區(qū)區(qū)域108的PFJ部件104。
對已給出的前部到后部長度，可以對PFJ部件提供變化的寬度。作為非限制性例子，圖15、16和17意圖提供相對的尺寸比較。如圖15、16和17中所示，PFJ部件可以是狹窄的(PFJ部件110)、寬的(PFJ部件112)或者之間的某值(PFJ部件114)。
而且，根據(jù)本發(fā)明，PFJ部件可以包括多種內(nèi)部幾何形狀。圖18示出了圖12的PFJ部件96，其帶有在前部到后部方向上具有小平面的內(nèi)部，所述內(nèi)部包括平坦表面116和平坦表面118的。圖19示出了圖14帶有彎曲和平坦組合內(nèi)部的PFJ部件104，所述內(nèi)部包括平坦表面120和彎曲表面122。圖20示出了帶有彎曲內(nèi)部124的圖13的PFJ部件100。當(dāng)然，可以以在此所示的任何內(nèi)部幾何形狀構(gòu)建任何PFJ部件。
這些部件在內(nèi)側(cè)—外側(cè)方向上的橫截面也可以形成為多種形狀，例如圖21中所示的橫截面(a)、(b)、(c)、(d)和(e)。如這些圖中所示，沿著圖18、19或20的線A-A取得的橫截面可以包括平坦區(qū)域、彎曲區(qū)域以及平坦和彎曲組合的區(qū)域。
單一髁部件相似地，單一髁部件，例如圖12、13和14的外側(cè)髁部件126、128和130以及內(nèi)側(cè)髁部件132、134和136可以包括多種內(nèi)部幾何形狀，如圖22、23和24中所示。圖22示出了在前部到后部方向上帶有小平面內(nèi)部的內(nèi)側(cè)髁部件132，其包括平坦表面138、平坦表面140和平坦表面142。圖23示出了在前部到后部方向上帶有彎曲內(nèi)部144的內(nèi)側(cè)髁部件136，并且圖24示出了在前部到后部方向上帶有包括平坦表面146和彎曲表面148的彎曲和平坦的組合內(nèi)部的外側(cè)髁部件126。
而且，單一髁部件可以配置成以提供延伸的彎曲。通過圖25中所示髁部件152的延伸前部部分150提供了延伸的彎曲。所述延伸部分提供了附加表面區(qū)域用以當(dāng)脛骨圍繞股骨旋轉(zhuǎn)時與脛骨接觸。當(dāng)然，可以以在此所示的任意內(nèi)部幾何形狀構(gòu)建任意髁部件。而且，由髁區(qū)域的延伸可以以單片構(gòu)造類似地提供延伸的彎曲。
在內(nèi)側(cè)—外側(cè)方向上的髁部件的橫截面也可以形成多種形狀，如在圖26a、26b、26c、26d和26e所示的那些形狀。如這些圖中所示，沿著圖22、23和24的線A-A取得的橫截面可以包括平坦區(qū)域、彎曲區(qū)域以及平坦和彎曲的組合區(qū)域。更具體地，圖26a示出了平坦內(nèi)部154。圖26b示出了彎曲內(nèi)部156，同時圖26c示出了帶有小平面的內(nèi)部158。圖26d示出了帶有彎曲側(cè)面和平坦底部的內(nèi)部160，同時圖26e示出了帶有平坦側(cè)面和彎曲底部的內(nèi)部162。彎曲和平坦幾何形狀的組合不局限于這些圖。而且，這些內(nèi)部幾何形狀可以用于所有在此公開的植入部件，并且不局限于單一髁部件。
擴增件為了進一步促進適應(yīng)局部骨的幾何形狀，可以將擴增件放置在部件和切除的骨部分之間。擴增件的使用進一步提供重建更接近類似于自然膝的膝而不需要大量PFJ和/或髁部件，因為擴增件可以配置為有效地擴大PFJ和/或髁部件的外部邊界。因而，如圖27、28和29中所示，擴增件164、166、168、170、172和174可以放置在植入部件和骨之間，因而使得植入部件移動遠(yuǎn)離骨。
擴增件的外部表面成形以符合部件的內(nèi)部表面。例如。擴增件164的外部和擴增件166在前部到后部方向上具有小平面以適配于部件176的帶小平面的內(nèi)部之中。擴增件168和170彎曲以適配于部件178的內(nèi)部彎曲中。擴增件172是平坦的以適應(yīng)抵靠部件180內(nèi)表面的平坦部分，同時擴增件174彎曲以適應(yīng)抵靠部件180的彎曲內(nèi)部部分。
當(dāng)然，在內(nèi)側(cè)到外側(cè)方向上擴增件橫截面的內(nèi)部部分可以類似上面討論的髁部件的內(nèi)部部分成形。因而，通過帶有小平面的、彎曲的和平坦的內(nèi)輪廓和帶有小平面的、平坦的和彎曲的外輪廓，實現(xiàn)了多種橫截面形狀。
作為例子，但不作為限制，圖30a示出了具有帶小平面的內(nèi)表面184以及帶小平面的外表面186的擴增件182。圖30a的擴增件182可以用于具有圖26c中所示的橫截面的部件。圖30b中所示的擴增件188也可以用于具有圖26c中所示的橫截面的部件。但是，代替帶小平面的內(nèi)表面，擴增件188的內(nèi)表面190是彎曲的。圖30c、30d和30e的擴增件192、194和196可以用于具有圖26e所示的橫截面的部件，以致實現(xiàn)帶小平面的(擴增件192的內(nèi)表面198)、平坦的(擴增件194的內(nèi)表面200)或者彎曲的(擴增件196的內(nèi)表面202)的內(nèi)表面。
連接和裝配機制此外圖31a示出了包括了組合的PFJ和外側(cè)髁區(qū)域206以及內(nèi)側(cè)髁區(qū)域208的股骨置換部件204的再一實施例。可選地，部件204可以包括上部髁區(qū)域和下部髁區(qū)域。如圖31a所示，部件片206和208可以植入骨潮(bone tide)210周圍。在圖32a中示出了部件片206、208和骨潮210之間連接的特寫。骨潮210可以包括骨、軟骨或合成材料。
在該實施例中，部件片206和208可以配置成互補(complimentary)的。因而，如果需要，外科醫(yī)生可以植入部件片206、208而沒有骨潮。因而，如圖31b中所示的，部件206和208鄰接，以及如圖32b中所示的，部件206和208不連接。
參考圖33，示出了骨潮連接的可選實施例。在該實施例中，骨潮212定位在部件片214和216之間。部件片214和216具有不同的深度。根據(jù)又一實施例，部件片可以形成有多種形狀的末端。因而如圖34中所示，部件片218從部件片218的上部表面向內(nèi)形成角度，部件片220從部件片220的上部表面向外形成角度，部件片222具有方形末端以及部件片224是輻射式的。
部件片的輻射式末端可以包括不同曲率半徑的多個分段，其中第一分段具有大于第二分段的曲率半徑，第二分段定位于第一分段和部件側(cè)面之間。這樣一個構(gòu)造有助于減小沿著載重線的摩擦力，其忽略鄰接部件的連接。邊沿的微小曲率確保沿著載重線移動的對象當(dāng)從一個部件通過到達(dá)鄰接部件時不遇到由于部件未對準(zhǔn)而導(dǎo)致的隆起部。
根據(jù)本發(fā)明的原理制造的部件可以插入到已切除的骨或骨潮中。為了增強在切除區(qū)域中的部件的保持力，可以在部件的側(cè)面形成珠狀隔離。如圖35所示，部件226包括珠狀隔離228和230。相似的，部件232包括珠狀隔離234和236。為在無粘合劑應(yīng)用中使用珠狀隔離，在骨中制造了凹槽(rescission)，所述骨與沒有珠狀隔離的置換部件尺寸相稱。因而，當(dāng)部件插入到切除區(qū)域時，將珠狀隔離緊緊地壓靠凹槽(rescission)壁中的骨。珠狀隔離可以是單珠、圍繞部件的局部褶皺或者連續(xù)褶皺的形式。本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，可以使用可選的材料將部件保持在所需位置，代替珠狀隔離或除珠狀隔離之外包括但不局限于，多孔敷層、原生物材料、花邊細(xì)胞膜(lacey membrane)、水泥層或粘合劑。
通過將部件互相連接還可以增強部件的植入。為了增強部件之間的壓力配合，可以形成具有與另一部件的反鍵匹配的鍵的部件。作為例子，如圖36中所示，部件240包括鍵242，所述鍵242與沿著部件240和246整個連接的部件246的鍵244匹配。
可選地，如圖37中所示，可以用單一鍵將部件嚙合在一起，其中部件250的鍵248與部件254的鍵252匹配。在圖38中示出了單一鍵的可選形式，其中部件256具有延伸按鈕258并且部件260具有按鈕容器262以接收按鈕258。因而鍵可以包括單一匹配元件或可以包括多個匹配元件。而且，當(dāng)安裝部件時，需要使用互相結(jié)合的不同類型的鍵。這些可選實施例落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在另一可選實施例中，可以在部件之間形成鉸鏈以支持運動而部件不分離。如圖39中所示，部件264通過鉸鏈268連接到部件266。鉸鏈268可以是傳統(tǒng)機械鉸鏈?？蛇x地，鉸鏈268可以由設(shè)計屈服于壓力的合成材料制成。作為與單一部件或牢固連接的部件相對的，使用通過鉸鏈連接的兩個部件減少了斷裂的機會。例如，如果部件264和266形成為單一剛性部件，并且如果剛性部件的一端牢固的設(shè)置在骨或接合劑中，以及剛性部件的第二端沒有完全位于接合劑下，或者如果剛性部件的第二端下的骨被壓縮，則剛性部件將在第一和第二端之間的位置上彎曲。剛性部件的這種彎曲或運作導(dǎo)致剛性部件中材料的剛性增加，這可能導(dǎo)致脆性斷裂。但是，當(dāng)以圖39中的方式連接時，鉸鏈268允許在兩個部件264和266之間的彎曲或移動而不作用于任何材料。
股骨、髕骨和/或脛骨部件還可以通過例如螺絲的機械手段而互相連接。因而，圖40示出了通過螺絲274和276連接到部件272的部件270。部件可以是，但不需要是，鄰接以連接。參考圖41，示出部件278和280由一般指示為間隔282的間隔分隔開。螺絲284可以用于將部件278連接到部件280，同時保持在部件278和部件280之間的間隔282。
而且，部件的連接可以形成在同一骨上或者可選擇的跨越骨之間的連接空間。作為例子，圖42示出連接到隔層288的PFJ/髁部件286，其依次連接到脛骨部件290。由連接器292形成連接。部件之間的連接器可以是骨、人造組織和/或移植物。
螺絲還可以穿過骨中的孔以保持部件的側(cè)面穿過骨互相相對。參考圖43，部件294和部件296定位抵靠股骨298，其具有在那里貫通的孔300。因此，通過將螺絲302通過孔300插入，可以連接部件294和部件296，同時在股骨298下面，螺絲304連接部件294和296。如由螺絲304進一步所示，可以提供具有螺紋306和308的螺絲，其具有不同的螺距以幫助控制夾緊力。在該實施例中，螺絲304的頭部310包括容器312以接收扭矩控制扳手，從而促進螺絲304的安裝。
圖44示出了可以由螺絲以參考圖43討論的方式連接的股骨部件。包括PFJ區(qū)域、內(nèi)側(cè)髁和外側(cè)髁的單一部件314可以由螺絲320、322、324和326可調(diào)整地連接到后部髁316和318。部件314、316和318是細(xì)長植入部件，其在該實施例中在前部/后部方向以及內(nèi)側(cè)/外側(cè)方向上是彎曲的。沒有這樣彎曲的部件也認(rèn)為是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，因為這是帶有上面已經(jīng)討論的內(nèi)部幾何形狀的部件。
連接柱328、330、332、334、336、338、340和342形成在部件314、316和318中，以從部件的內(nèi)部表面延伸。螺絲320、322、324和326可以放置穿過連接柱328、330、332、334、336、338、340和342，從而這些柱提供用于部件連接的附加支持，而不需要犧牲大量骨用以植入部件。
圖45中示出了可選實施例，其中PFJ部件344由垂直定向的螺絲346和348連接到內(nèi)側(cè)髁部件350和外側(cè)髁部件352。髁部件350和352分別包括在內(nèi)側(cè)/外側(cè)方向上從部件350和352延伸出的連接柱354和356。圖46是圖45的部件的側(cè)視圖，示出了PFJ部件344通過螺絲346連接到內(nèi)側(cè)髁部件350。螺絲358插入穿過連接柱354和356以連接髁部件350和352。可選地，內(nèi)側(cè)髁部件350和外側(cè)髁部件352可以形成為單一部件。
螺絲還可以用于部件以為外科醫(yī)生提供改變植入的部件相對于另一部件位置的能力。圖47示出了包括單件部件360的實施例，其具有螺絲機構(gòu)362用于在PFJ區(qū)域364和內(nèi)側(cè)髁區(qū)域366之間的外側(cè)/內(nèi)側(cè)調(diào)整。以該方式機械地修改部件區(qū)域相對位置的能力，使得外科醫(yī)生能夠?qū)⒉考玫仄ヅ渚植恐踩霂缀涡螤睢?br> 脛胃和髕骨部件現(xiàn)在參考圖48，在兩個植入的股骨部件367和369之上示出了髕骨部件368。髕骨部件368包括凹槽370，其適應(yīng)了例如圖40中示出的一個分離前部設(shè)計。凹槽370減少了髕骨對股骨植入物的連接的碰撞?？蛇x地，可以使用平坦區(qū)域代替凹槽370以減少對股骨植入物的連接的碰撞。
而且，股骨部件367和369的上部邊沿的微小彎曲減少了可能甚至由股骨部件367和369微小的未對準(zhǔn)而產(chǎn)生的潛在摩擦力。相似地，設(shè)計股骨部件367和369以便于植入，其中帶有沿著股骨部件367和369的鄰接邊的部件之間的小縫隙371。如果在兩個部件之間發(fā)生相對運動，縫隙371減少了股骨部件367和369之間摩擦接觸的可能。但是，如從圖48顯然看出的，設(shè)計的縫隙371足夠小從而另一骨忽略該縫隙，在該實施例中，髕骨部件368，自由地忽略縫隙371。
在圖49中示出了脛骨部件的實施例。脛骨部件372是成階梯狀的，以對外側(cè)半月板374提供高于對內(nèi)側(cè)半月板376提供的支持平臺。這一構(gòu)造適應(yīng)了部件378的不對稱髁。如圖50中所示，內(nèi)側(cè)半月板380可以形成為具有凹陷的表面382，同時外側(cè)半月板384形成為具有凸起的表面386。半月板部件的這種構(gòu)造更好地符合了正常膝解剖結(jié)構(gòu)。
階梯狀部件除了上面討論的各種幾何形狀和構(gòu)造，本發(fā)明為各種不規(guī)則成形的骨幾何形狀提供部件。圖51示出總膝系統(tǒng)388，其具有成階梯狀的股骨部件390和成階梯狀的脛骨部件392。股骨部件390的內(nèi)側(cè)側(cè)面394比外側(cè)側(cè)面396更遠(yuǎn)。
相似地，圖52示出了包括PFJ區(qū)域400和髁區(qū)域402的PFJ/髁部件398。PFJ/髁部件398在該實施例中成階梯狀。根據(jù)本發(fā)明，即使PFJ/髁部件398已經(jīng)植入，在一些時間之后也可以容易地增加附加部件。作為例子，圖52示出了成階梯狀的髁部件404，其可以在比PFJ/髁部件398更晚(或更早)的時期植入。而且，PFJ/髁部件398的髁區(qū)域402和髁部件404可以具有不同尺寸。同樣，如下討論的那樣，PFJ/髁部件398和髁部件404可以具有不同的曲率半徑。
本發(fā)明進一步為特定患者條件提供最優(yōu)化脛骨部件的范圍，所述特定患者條件例如用于較早或較晚植入部件的不規(guī)則骨幾何結(jié)構(gòu)。如圖52所示，脛骨部件插入物406和408可以在股骨部件400和404植入之前或之后的任意時間植入。脛骨部件插入物406和408可以有利地固定或是為半月板軸承植入物。本發(fā)明還提供脛骨部件插入物406和408的單獨最優(yōu)化的尺寸，而不考慮其他插入物或股骨部件的尺寸。這允許外科醫(yī)生最優(yōu)化股骨和脛骨部件之間的一致性，同時減少存貨成本。
髁變化方案本發(fā)明包括各種髁幾何形狀的構(gòu)造。圖53示出了帶有髁區(qū)域412和414的股骨部件410。該實施例中髁區(qū)域412和414是非輻散的。圖54示出了帶有內(nèi)側(cè)髁區(qū)域418和外側(cè)髁區(qū)域420的股骨部件416。該實施例中髁區(qū)域418和420是輻散的。另外，可以將髁區(qū)域設(shè)計成相等地輻散(圖54的距離“A”＝圖54的距離“B”)，或者一個髁區(qū)域可以多于另一髁區(qū)域輻散(圖54的距離“A”＞圖54的距離“B”)。在圖54的實施例中，內(nèi)側(cè)髁區(qū)域418還寬于外側(cè)髁區(qū)域420(圖54的距離“C”＜圖54的距離“D”)?？蛇x地，髁區(qū)域可以制成相等(圖54的距離“D”＝圖54的距離“C”)。
圖55示出了膝置換件的股骨部件422和脛骨部件424，其中股骨部件422具有不對稱性。更特別地，外側(cè)髁區(qū)域426具有比內(nèi)側(cè)髁區(qū)域428大的半徑。這在圖56和圖57中更清楚地示出。
圖56是沿著線A-A取得的股骨部件422的內(nèi)側(cè)髁區(qū)域428的橫截面視圖。圖56示出了從內(nèi)側(cè)髁區(qū)域428的中心點到內(nèi)表面的大量曲率半徑r1。圖57是沿著線B-B取得的股骨部件422的外側(cè)髁區(qū)域426的橫截面視圖。圖57示出了從外側(cè)髁區(qū)域426的中心點到內(nèi)表面的大量曲率半徑r2。內(nèi)側(cè)半徑r1和外側(cè)半徑r2的比較示出了內(nèi)側(cè)髁區(qū)域428的曲率半徑小于外側(cè)髁區(qū)域426的曲率半徑(通常，r1小于r2)。
相似地，正交于圖56和圖57的橫截面的平面中的曲率半徑可以改變。圖58示出了包括外側(cè)髁區(qū)域432和內(nèi)側(cè)髁區(qū)域434的股骨部件430，其中股骨部件430在該正交平面中即從各個髁區(qū)域的一端到另一端具有不對稱性。這在圖59和圖60中更清楚地示出。
圖59是沿著圖58的線A-A取得的股骨部件430的內(nèi)側(cè)髁區(qū)域434的橫截面視圖。圖59示出了內(nèi)側(cè)髁區(qū)域434的從一端到另一端的曲率半徑r1。圖60是沿著圖58的線B-B取得的股骨部件430的外側(cè)髁區(qū)域432的橫截面視圖。圖60示出了外側(cè)髁區(qū)域434的從一端到另一端的曲率半徑r2。內(nèi)側(cè)半徑r1和外側(cè)半徑r2的比較示出了內(nèi)側(cè)髁區(qū)域434的曲率半徑小于外側(cè)髁區(qū)域432的曲率半徑(r1小于r2)。
應(yīng)當(dāng)進一步注意到，從髁區(qū)域的前部到后部，每個髁區(qū)域的不同橫截面的曲率半徑可以改變。圖61示出了以這樣一種方式改變的股骨部件436。在圖62和63中分別示出了在股骨部件436的后部部分438處的圖58的線A-A的和在股骨部件436的更前部部分440處的圖58的線B-B的橫截面和曲率半徑。半徑的比較示出后部部分438的半徑r3小于前部部分440的半徑r4。
根據(jù)本發(fā)明提供的帶有特別適于特定髁的幾何形狀的部件的可選方案，使得單一部件的位置和定向適應(yīng)于髁的特定幾何形狀。這通過參考圖64、65和66來解釋。圖64示出了帶有PFJ部件444和植入在股骨442的外側(cè)髁上的髁部件446的股骨442。PFJ部件444包括內(nèi)側(cè)節(jié)點445。當(dāng)腿從伸展到彎曲時，髕骨跨過股骨442的軌跡由髕骨軌跡448指示。當(dāng)腿從伸展到彎曲時，脛骨跨過股骨442的軌跡由脛骨軌跡450指示。安置髁部件446從而脛骨軌跡450位于沿著髁部件446的最長部分。
圖65示出了帶有PFJ部件454和與髁部件446相同的植入在股骨452的內(nèi)側(cè)髁上的髁部件456的股骨452。PFJ部件454與PFJ部件444相同，除了PFJ部件454同時包括內(nèi)側(cè)節(jié)點455和外側(cè)節(jié)點457。當(dāng)腿從伸展到彎曲時，髕骨跨過股骨452的軌跡由髕骨軌跡458指示。當(dāng)腿從伸展到彎曲時，脛骨跨過股骨452的軌跡由脛骨軌跡460指示。安置髁部件456從而脛骨軌跡460位于沿著髁部件456的最長部分。
為了該例子的目的，股骨452的PFJ區(qū)域與股骨442的PFJ區(qū)域相同。而且，髕骨軌跡448和髕骨軌跡458同樣定向在各自的股骨上。因而，因為PFJ部件444和454是相同的部件，除了在PFJ部件444上缺少了外側(cè)節(jié)點，它們已經(jīng)植入在股骨442和452的相同位置。但是，股骨442的內(nèi)側(cè)髁低于股骨452的內(nèi)側(cè)髁。另外，當(dāng)與脛骨軌跡446相比時，脛骨軌跡456偏斜。這在圖66中更清楚地示出。
圖66是圖64和圖65的股骨452上部件的覆蓋圖。因而圖66示出了圖65的股骨452、PFJ部件454、髁部件456和髕骨軌跡460。在上面闡明的條件之下，將圖64的部件并置在圖66的部件之上，導(dǎo)致了PFJ部件444精確對準(zhǔn)PFJ部件454，除了PFJ部件444上缺少了外側(cè)節(jié)點。這在圖66中由虛線參考線444指示。
圖66進一步示出了髁部件446和脛骨軌跡450的位置，其中具有與如圖64中所示的PFJ部件444相同的對準(zhǔn)。但是，即使髁部件456與髁部件446相同，圖66示出髁部件456與髁部件446放置到PFJ部件456相比更接近地放置到PFJ部件454。另外，與髁部件446相比，以輕微逆時針方向旋轉(zhuǎn)髁部件456。
因而，根據(jù)本發(fā)明，股骨上部件的定位和定向可適于最優(yōu)化股骨上部件的性能。而且，雖然髁幾何形狀的上述討論使用了具有某些單片部件的髁區(qū)域的例子，仍然可以用髁部件以及具有髁區(qū)域的部件實現(xiàn)所述幾何形狀。
單片股骨部件雖然在置換手術(shù)期間使用較小部件通常是有益的，可能有需要植入完整的單片股骨部件的情況。圖67示出了包括PFJ區(qū)域464、內(nèi)側(cè)區(qū)域466和外側(cè)區(qū)域468的股骨部件462。
根據(jù)本發(fā)明，股骨部件462可以包括多種內(nèi)部幾何形狀。圖68示出了在前部到后部方向上帶有具有小平面的內(nèi)部的股骨部件462，其包括平坦表面470、472、474、476和478。圖69示出了帶有彎曲內(nèi)部表面480的股骨部件462’。圖70示出了具有包括平坦表面482和彎曲表面484的彎曲和平坦組合內(nèi)部的股骨部件462”。
而且，股骨部件462的內(nèi)部表面可以在內(nèi)側(cè)到外側(cè)方向上構(gòu)建有多種幾何形狀。作為例子，而不作為限制，圖71a示出了沿著圖68、69或70的線A-A取得的平坦橫截面486。圖71b示出了彎曲內(nèi)部488，同時圖71c示出了具有小平面的內(nèi)部490。圖71d示出了具有彎曲側(cè)面和平坦底部的內(nèi)部492，同時圖71e示出了具有平坦側(cè)面和彎曲底部的內(nèi)部494。這些形狀比先前已知形狀更好地適應(yīng)局部骨幾何形狀，并且使外科醫(yī)生能夠在關(guān)節(jié)中留下更多健康骨。
正如從上面的說明書和伴隨附圖中理解的，本發(fā)明的系統(tǒng)提供了整體或雙隔間膝，包括可植入的具有六度自由度的部件。特別地，參考如圖72中所示的PFJ/內(nèi)側(cè)髁部件496，髁部件498可以向上、向下、向左、向右移動或者向左轉(zhuǎn)或向右轉(zhuǎn)。因而，可以處理不同的患者幾何形狀而不為每個可能的患者幾何形狀的要求不同的部件幾何形狀，或不需要外科醫(yī)生通過移除健康骨使骨符合部件的幾何形狀。代替地，外科醫(yī)生可以選擇植入物的微小不同的放置或者部件的定向以適應(yīng)患者骨的幾何形狀。
典型方法在此描述的系統(tǒng)的一個優(yōu)點是，其允許外科醫(yī)生對每個患者建立自定義植入物。當(dāng)前，以有限數(shù)目的離散尺寸提供植入物系統(tǒng)，其很可能將不恰恰是患者所需的尺寸。例如，患者的膝可能測得75mm。但是，用于該患者的可用植入物可能測得70mm和80mm。
在這些情況下，外科醫(yī)生通常使用為置換部件設(shè)計的單一切割塊。切割塊放置抵靠股骨的后部或者抵靠股骨的前部，并對執(zhí)行股骨的四個切除提供導(dǎo)向裝置，兩個切除在后部側(cè)面以及兩個切除在前部側(cè)面。因此，外科醫(yī)生必須為部件的前部適應(yīng)或后部適應(yīng)選擇最優(yōu)化切割，或者分離不相稱的部件。
無論如何，外科醫(yī)生需要在太小或者太大的植入物之間選擇。這可以不利地影響程序的結(jié)果。在本發(fā)明中描述的植入物系統(tǒng)將允許外科醫(yī)生建立精確為75mm的植入物。同樣，外科醫(yī)生可以完成此而不需要具有包括許多尺寸的龐大存貨的附加成本。
根據(jù)本發(fā)明的原理為了執(zhí)行自定義的植入，外科醫(yī)生首先確定將置換骨的哪些區(qū)域。為了該例子的目的，將切除股骨的前部、后部和末梢部分。因此，外科醫(yī)生在股骨的末梢端執(zhí)行第一切割。其次，如圖73所示，外科醫(yī)生將第一切割塊500定位于鄰接股骨506的已切除末梢端502和后部部分504。所述切除塊500包括切割導(dǎo)向裝置508和510，其確保股骨506的已切除后部截面將與圖74中所示的部件512的尺寸匹配。更特別地，股骨506的陰影部分514將與部件512的陰影部分516匹配。然后切除股骨506的陰影部分514。從而，確定股骨506的前部區(qū)域的切割位置作為股骨506的后部邊界的函數(shù)。因此，當(dāng)部件512連接到股骨506時，部件512的外部邊界將模擬股骨506后部的自然外部邊界。
然后，外科醫(yī)生將第二切割塊518放置在適當(dāng)?shù)奈恢靡郧谐晒?06的前部部分520，如圖75所示。切割塊518包括切割導(dǎo)向裝置522和524，其確保股骨506已切除的前部區(qū)域?qū)⑴c圖74中所示的部件526的尺寸匹配。更特別地，股骨506的陰影部分528將與部件526的陰影部分530匹配。然后，切割股骨506的前部截面，留下股骨506使其為圖76中示出的構(gòu)造。從而，確定股骨506的前部區(qū)域的切割位置作為股骨506的前部邊界的函數(shù)。因此，當(dāng)部件526連接到股骨506時，部件526的外部邊界將模擬股骨506前部的自然外部邊界。
其次，測量從點A到點B(參見圖76)的股骨寬度并保留以便將來使用。該測量稱作前部—后部(AP)測量。然后，通過鉆孔532和另一個孔(未示出)，準(zhǔn)備骨以接收部件512和部件526。其次，如圖77所示，部件512和部件526放置在鄰接股骨506的位置，并且插入和扭轉(zhuǎn)螺絲534、536以及兩個其他相似的螺絲(未示出)。扭轉(zhuǎn)螺絲534和536以及兩個其他螺絲直到AP測量，圖77中從點A到點B的距離，測得比初始AP測量少大約0.001到0.5英寸。這確保將實現(xiàn)植入物的良好壓配合，同時在切除之前接近地模擬了股骨506的尺寸。
一旦已經(jīng)合適地扭轉(zhuǎn)了部件，由此在部件512和部件526之間夾緊了股骨506，就可以在部件512和部件526之間保留縫隙538。縫隙538表現(xiàn)了股骨506的直徑與部件512和526的組合直徑的差別。因此，本方法允許置換部件的外邊界以模擬自然骨的外部直徑，甚至對不規(guī)則的直徑進行模擬。根據(jù)本發(fā)明，可以配置部件512和526從而縫隙538不定位在載重線上。如果需要，外科醫(yī)生可以用可接受的材料填充該縫隙，所述材料例如參考骨潮在此描述的材料。
因此，通過提供多個切割塊，每個塊對特殊部件最優(yōu)化，和通過使用例如部件512和526的部件，可以對患者實現(xiàn)自定義適應(yīng)，而不考慮患者膝的尺寸。因而，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，可以自定義植入部件的尺寸。而且，多個切割塊可以各自提供骨準(zhǔn)備以適應(yīng)具有不同內(nèi)部幾何形狀的部件。從而，外科醫(yī)生具有附加自由為特殊患者最優(yōu)化每個切除。而且，通過使用例如部件512和526的部件，可以將股骨部件夾緊到骨，由此提供部件到骨的改進固定。
根據(jù)可選方法，通過在股骨中執(zhí)行一系列平行切割以準(zhǔn)備以接收植入物的股骨。典型地，通過在骨上定位一個盒子而準(zhǔn)備骨，并且選擇導(dǎo)向裝置并放置在所述盒子中。配置導(dǎo)向裝置以距離盒子的側(cè)面一定距離之處裝配在盒子中?？色@得用于在盒子中的大量的導(dǎo)向裝置，每個導(dǎo)向裝置配置為以距離盒子的側(cè)面并與其他導(dǎo)向裝置不同的一定距離之處裝配在盒子中。因而，基于將切除的骨的數(shù)量選擇導(dǎo)向裝置。在執(zhí)行了切除之后，移動盒子以提供另一切割。
但是，根據(jù)本方法的一個實施例，在移動盒子之前使用第二導(dǎo)向裝置執(zhí)行第二平行切割。這是有益的，因為一旦放置好盒子，通過僅僅使用附加導(dǎo)向裝置，容易地實現(xiàn)平行于第一切割的附加切割。
通過提供具有多平行內(nèi)表面的置換部件，使該方法可行。在圖78中示出了兩個這樣的部件。PFJ 540和單一髁部件542示為如當(dāng)植入在股骨(未示出)上時它們將被放置的位置。PFJ部件540包括內(nèi)表面544、546和548。單一髁部件542包括內(nèi)表面550、552、554和556。在該實施例中，PFJ 540的內(nèi)表面544、546和548分別平行于單一髁部件542的內(nèi)表面550、556和554。因而，例如，當(dāng)放置盒子以執(zhí)行股骨中的將適應(yīng)內(nèi)表面544的切割時，通過使用第二導(dǎo)向裝置，還可以不移動盒子而執(zhí)行股骨中的將適應(yīng)內(nèi)表面550的切割。
根據(jù)又一方法，經(jīng)過大量間隔開的外科手術(shù)程序，股骨假體系統(tǒng)越來越多地植入患者的股骨。參考圖79a，在第一外科手術(shù)程序期間，在患者的腿553中產(chǎn)生切口551。如圖79b所示，患者的股骨555包括病患部分557，其通常定位在股骨555的髕股關(guān)節(jié)區(qū)域559中。因此，在第一外科手術(shù)程序期間，與最小量健康骨一起，切除了病患部分557。其次，將置換髕股關(guān)節(jié)部件561通過切口551推入并植入髕股關(guān)節(jié)的切除區(qū)域中，如圖79c所示。然后，閉合切口551，如圖79d所示。
在第二外科手術(shù)程序中，在同一患者的同一腿553上產(chǎn)生切口563，如圖79e所示。在該例子中，在腿553的相對側(cè)產(chǎn)生如切口551的切口563，以允許接近如圖79f中所示的內(nèi)側(cè)髁567的病患部分565。在與內(nèi)側(cè)髁567中最小量健康骨一起切除了病患部分565之后，將置換內(nèi)側(cè)髁部件569植入內(nèi)側(cè)髁567中，如圖79g所示。
根據(jù)本發(fā)明的原理，將內(nèi)側(cè)髁部件569植入內(nèi)側(cè)髁567中，鄰近髕股部件561但與其間隔開?？蛇x地，內(nèi)側(cè)髁部件569可以植入內(nèi)側(cè)髁567中鄰近并鄰接髕股部件561。無論這樣還是那樣，不需要移除或置換髕股部件561。
本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，前述程序可以顛倒，從而在第一程序中植入髁部件并且在第二程序中植入髕股關(guān)節(jié)部件。而且，可以與前述程序一起或在前述程序之前或之后的程序期間植入附加部件。從而，根據(jù)本發(fā)明的原理，外科醫(yī)生僅僅需要置換股骨的病患部分。而且，如果股骨的另一部分在之后的時間患病，可以置換新的病患部分而不移除先前植入的部件。
導(dǎo)向裝置和器械傳統(tǒng)地，對整體或局部膝假體的骨準(zhǔn)備已經(jīng)依賴于與擺鋸和刀片一起使用的上述討論的盒子和導(dǎo)向裝置。因而，對呈現(xiàn)有圖80中所示的缺陷區(qū)域558，外科醫(yī)生將傳統(tǒng)地在股骨560上執(zhí)行切割，如由虛線562所指示的那樣，切除髁564的整個前部部分。對傳統(tǒng)的置換部件，這種切除的方法非常有效。但是，這樣一種方法導(dǎo)致了大量切除骨的健康部分。
為了提供比使用傳統(tǒng)工具能獲得的更好的適應(yīng)性，最近形成了一種趨勢以在移除骨中使用其他類型的器械。這樣的工具包括高速鉆器、粗銼刀、骨鑿和刨槽機。由這些新使用的工具提供的增強的適應(yīng)性，包括將外科手術(shù)切除限制到僅僅實際需要置換的骨的那些區(qū)域的能力。因而，參考圖80，股骨560的切除可以限制于缺陷區(qū)域558和較小量健康骨。由于能夠?qū)⒐堑那谐拗频较鄳?yīng)于選定部件的區(qū)域，這種能力是對上述各種部件的補充。
本發(fā)明包括大量可以用于協(xié)助執(zhí)行該切除中的導(dǎo)向裝置。在圖81a中示出了一個這樣的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)向裝置566包括管腳568、導(dǎo)向裝置表面570和潮標(biāo)記(tide mark)572。管腳568用于將導(dǎo)向裝置566錨定在骨中。使用計算機輔助外科手術(shù)可以實現(xiàn)將導(dǎo)向裝置566放置在骨中。潮標(biāo)記572用于指示導(dǎo)向裝置566將插入到骨中的深度。使用計算機輔助建模，可以確定可消除的潮標(biāo)記572。現(xiàn)在參考圖81b，導(dǎo)向裝置表面570通常是定尺寸和定輪廓的以匹配如圖82中所示的部件574的置換部件的曲率和基本形狀。
參考圖80說明了導(dǎo)向裝置566的典型使用。最初，對缺陷區(qū)域558和股骨560建模?；谠摻?，確定了置換部件574稍微大于缺陷區(qū)域558并且匹配于在缺陷區(qū)域558附近的股骨560的基本輪廓。從而，認(rèn)為與部件574相關(guān)的導(dǎo)向裝置566是將使用的合適的導(dǎo)向裝置。因此，將潮標(biāo)記572在導(dǎo)向裝置556上的定位確定為部件574的厚度的函數(shù)。在該實施例中，該系統(tǒng)將進一步確認(rèn)將用于導(dǎo)向裝置566的鉆器頭尺寸。
在使用潮標(biāo)記572標(biāo)記導(dǎo)向裝置566之后，導(dǎo)向裝置566插入股骨560中，如圖83所示。導(dǎo)向裝置566放入股骨560可以是計算機輔助的。確認(rèn)使用的鉆器頭，例如圖84中所示的鉆器頭576，插入到高速鉆器工具578中。高速鉆器工具578包括導(dǎo)向裝置表面支持臺580和輥582。然后，供給高速鉆器工具578能量并且將導(dǎo)向裝置表面支持臺580放置在導(dǎo)向裝置表面570，其中輥582位于導(dǎo)向裝置566的側(cè)面。然后外科醫(yī)生指導(dǎo)圍繞導(dǎo)向裝置566外圍的高速鉆器工具578，如圖85中的箭頭584所示，在股骨560中圍繞圖83中所示的缺陷區(qū)域558產(chǎn)生通道586。通道586可以形成為一個連續(xù)切口或者一系列切口。然后外科醫(yī)生移除導(dǎo)向裝置566，并在由通道586限定的區(qū)域中切除骨到通道586的深度。
如上所述，導(dǎo)向裝置566通常是置換部件574的形狀。因而，選擇合適尺寸的鉆器頭導(dǎo)致了通道586的外壁符合置換部件574的尺寸和形狀，同時完全切除病患區(qū)域558的外部邊界。而且，由插入導(dǎo)向裝置566到潮標(biāo)記572的深度和鉆器頭576底部之上的導(dǎo)向裝置表面支持臺580的高度來確定切除的深度。因而，可以確定切除的深度與置換部件574的厚度相符。
通過提供不同尺寸的鉆器頭，單一導(dǎo)向裝置可以用于不同寬度和高度的不同置換部件?？蛇x地，高速鉆器工具578的輥582的邊沿和鉆器頭576的外周之間的遠(yuǎn)程距離可以變化以實現(xiàn)相同的功能。相似地，導(dǎo)向裝置表面支持臺580的高度可以調(diào)整以提供不同深度的切除。該器械還可以配置為側(cè)面切割器械，例如圖86中所示的側(cè)面切割工具588。側(cè)面切割工具588包括配置成用來接收導(dǎo)向裝置表面592的通道590。在一些實施例中，導(dǎo)向裝置表面592處于圍繞導(dǎo)向裝置外周的連續(xù)褶皺的形式。
相關(guān)領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，導(dǎo)向裝置表面的外周界可以形成為適應(yīng)各種形狀置換部件的多種形狀。另外，外周界可以包括多個軸上的曲率以提供例如在骨的球形區(qū)域的使用。這些和其他普及方案落入本發(fā)明的范圍。
在圖87中示出了導(dǎo)向裝置的可選實施例。導(dǎo)向裝置594是沖壓導(dǎo)向裝置。導(dǎo)向裝置594包括外部切割邊沿596和大量內(nèi)部切割邊沿598。為了清楚的解釋，圖88示出了移除了內(nèi)部切割邊沿598的導(dǎo)向裝置594。外部切割邊沿596成形以符合置換部件的外部形狀。外部切割邊沿596的高度符合置換部件的厚度。每個內(nèi)部切割邊沿598可以單獨成形和定尺寸以符合置換部件的內(nèi)部輪廓和厚度。因而，當(dāng)壓靠骨時，外部切割邊沿596和每個內(nèi)部切割邊沿598切入骨中。然后可以移除導(dǎo)向裝置594，在骨上留下一系列切口，其符合置換部件的形狀、輪廓和厚度。通過使用工具以向下切除骨到切口的水平面，可以切除骨而接收置換部件。在可選實施例中，導(dǎo)向裝置僅僅包括外部切割邊沿596。
根據(jù)多種可選方法，可以促進放置沖壓導(dǎo)向裝置。一種方法使用圖89中所示的裝置。導(dǎo)向裝置600包括圍繞導(dǎo)向裝置600外周的切割邊沿602以及導(dǎo)孔604和606。導(dǎo)向裝置600還可以包括內(nèi)部切割邊沿。導(dǎo)向裝置600示為插入分別延伸穿過導(dǎo)孔604和606的管腳608和610。實際上，管腳608和610插入骨中。然后，導(dǎo)向裝置600安置在管腳608和610上，將導(dǎo)孔604和606與管腳608和610對準(zhǔn)。然后，移動導(dǎo)向裝置600使其抵靠骨。因而，導(dǎo)向裝置600定位在所需位置。然后，使用導(dǎo)向裝置600的該方法可以以與參考導(dǎo)向裝置594描述的相似的方式進行。
由導(dǎo)向裝置600產(chǎn)生的切割深度可以以大量方式確定。例如，由切割邊沿602的深度、由在切割邊沿602上標(biāo)記所需深度、由管腳608和610上的潮標(biāo)記或由在管腳608和610上提供超過其則導(dǎo)向裝置600不能移動的止動部，可以確定切割的深度。使用計算機輔助外科手術(shù)或者其他圖像協(xié)助技術(shù)可以實現(xiàn)管腳608和610的放置以確保切割的適當(dāng)深度和定位。
可選地，在股骨上的位置是已知的先前植入的部件可以與管腳導(dǎo)向裝置一起使用以放置用于對準(zhǔn)導(dǎo)向裝置的管腳。參考圖90討論了這樣一個管腳導(dǎo)向裝置，其中在股骨614中植入了單一試驗部件612。單一試驗部件612包括孔616和618。
在圖90中還示出了管腳導(dǎo)向裝置620。在該實施例中，管腳導(dǎo)向裝置620包括搖臂622、基臂624以及管腳導(dǎo)孔626和628?；?24配置成將插入到單一試驗部件612的孔616中。而且，基臂624和管腳導(dǎo)孔616配置以提供基臂624關(guān)于單一試驗部件612定向的已知定向。這樣一種構(gòu)造可以包括鍵—鎖構(gòu)造或僅僅在基臂624上的一個標(biāo)記，該標(biāo)記對準(zhǔn)單一試驗部件612上的標(biāo)記?；?24還可以在高度上調(diào)整以致解決骨的曲率。
還提供一種機制以建立搖臂622關(guān)于基臂624的所需定向。這可以是位于一臂上的參考標(biāo)記和位于另一臂上的一序列數(shù)字。因此，實現(xiàn)了管腳導(dǎo)向裝置620關(guān)于股骨614的精確定向。
特別地，股骨614的建模提供了股骨614的幾何形狀。單一試驗部件612的成像和隨后的建模提供了孔616關(guān)于股骨614的準(zhǔn)確定位。因為已知基臂624的高度和定向，和因為已知搖臂622的長度和定向，可知管腳導(dǎo)向裝置620關(guān)于股骨614的精確位置。因此，管腳可以精確地插入股骨614中并經(jīng)過管腳導(dǎo)孔626和628。
可選地，可以在股骨614的任何切除之前，在股骨614上放置臨時部件。在本發(fā)明的該可選方法中，一旦放置好就成像該臨時部件。因而，用于PFJ或髁部件的任一個或兩者的導(dǎo)向裝置管腳的放置，可以由臨時部件以與上面描述的PFJ導(dǎo)向裝置管腳的放置相似的方式而導(dǎo)向。相關(guān)領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，使用該方法可以放置任意數(shù)目的部件導(dǎo)向裝置管腳。
某些器械非常有利于產(chǎn)生進入骨平面表面的切口。作為例子，圖91中所示的鋸630包括連接到軸桿634的研磨尖端632。在鋸630的外殼640上定位的兩個導(dǎo)向裝置凸鈕636和638。軸桿634從一端移動到另一端(如圖91所示的上和下)。軸642和644示出了由軸桿634通過運動的每個循環(huán)掃到的圓弧的外限。
因此，當(dāng)在例如箭頭646的方向上的垂直于外殼640的軸的方向上移動鋸630時，骨可以僅僅切割到由骨上的一次通過的尺寸A-A指示的深度。這在此稱作“通路深度”。可以由提供不同尺寸的研磨頭而調(diào)節(jié)通路深度，因為較長的頭掃到較大的圓弧。而且，鋸可以定向以沿著行進方向或者正交于行進方向切割。因而，依賴于鋸中研磨頭的構(gòu)造，單一研磨頭可以提供兩種不同寬度的切除。
鋸630可以用于圖92中示出的導(dǎo)向裝置648，以在骨中產(chǎn)生特定深度的切口，包括大于單一通路深度的深度。導(dǎo)向裝置648包括通道650。通道650通常是曲折的，在該實施例中包括基本平行的子通道652、654和656。子通道652、654和656間隔開高達(dá)具有特殊研磨頭的鋸630的通路深度的距離。子通道652通過末端通道658連接到子通道654，而且子通道654通過末端通道660連接到子通道656。因此，通道650從通道入口662到通道止動部664是連續(xù)的。
通過確認(rèn)將切除的骨的區(qū)域，開始操作帶有導(dǎo)向裝置648的鋸630。然后為鋸630選擇研磨尖端。一旦選定了研磨頭，就已知通路深度并可選定合適的導(dǎo)向裝置648。
提供可以用于構(gòu)建用于特定切除的特定導(dǎo)向裝置的成套子通道和彎曲，上述預(yù)期落入本發(fā)明的范圍。當(dāng)用計算機程序輔助執(zhí)行該方法時，設(shè)計該程序以產(chǎn)生導(dǎo)向裝置的設(shè)計。無論如何，一旦已知通路深度，就可以確定導(dǎo)向裝置子通道的間距。選擇導(dǎo)向裝置通道間距，從而導(dǎo)向裝置的鄰近子通道之間的距離不大于研磨頭的通路深度。在一個實施例中，子通道間距是分隔鄰接子通道的導(dǎo)向裝置的壁厚度的函數(shù)。
因而，該成套工具可以提供可以互相連接的多個子通道部件。子通道部件可以包括將用于骨的各種區(qū)域的多個幾何形狀。因而，彎曲子通道截面可以用于股骨頭附近的切除，同時相對直的子通道可以用于限制到髁的一個區(qū)域的切除?；诠堑慕Ｒ约皩⑶谐膮^(qū)域，可以使用計算機程序以確認(rèn)子通道和將使用的彎曲和導(dǎo)向裝置部件的構(gòu)造。
一旦安裝或選定了導(dǎo)向裝置648，其連接到將切除的骨，其中通道入口662定向遠(yuǎn)離將切除的骨。導(dǎo)向裝置648定位在骨上的一個高度，從而當(dāng)導(dǎo)向裝置凸鈕636和638在子通道652中并且抵靠最靠近骨的子通道652的壁時，研磨尖端將延伸進入骨一個通路深度或更少的距離。導(dǎo)向裝置648到骨的連接可以通過使用夾具完成，并且導(dǎo)向裝置648的放置可以用計算機指導(dǎo)的外科手術(shù)完成。
然后，導(dǎo)向裝置凸鈕636和638插入通道入口662并且對鋸630提供能量。然后外科醫(yī)生沿著通道650移動鋸630穿過子通道652。當(dāng)導(dǎo)向裝置凸鈕636和638都在末端通道658中時，鋸630能夠下降到子通道654并且在將切除的區(qū)域上形成另一通路。
如果將切除的區(qū)域?qū)捰诳赡苡射?30產(chǎn)生的切口，可以使用第二導(dǎo)向裝置鄰接導(dǎo)向裝置648或為了骨上的第二陶通道可以重新定位導(dǎo)向裝置648。
圖93示出了導(dǎo)向裝置的可選實施例，用于在鋸的外殼的相對側(cè)上有導(dǎo)向裝置管腳的鋸。導(dǎo)向裝置666包括在該實施例中彎曲以符合股骨670的下表面的通道668。導(dǎo)向裝置666還包括在圖94中示出的通道672。通道668和672定位在腔674的任一側(cè)。因此，為了使用導(dǎo)向裝置666，鋸的相對的導(dǎo)向裝置管腳分別插入到通道668和672中，并且研磨尖端和鋸?fù)ㄟ^腔674的開口插入。
在一個實施例中，通道668和672配置成相同的以提供一致的切口。但是，如果需要，可以選擇子通道的長度和間距以提供從切口的一側(cè)到切口的另一側(cè)的形狀和深度變化的切口。
在圖95中示出了可以用于合成了本發(fā)明的特征的導(dǎo)向裝置的線狀鋸。鋸676包括手柄(未示出)、導(dǎo)向裝置平臺678、導(dǎo)向裝置管腳680和線682。鋸676還可以包括用于移動線682的器件，例如往返器件或旋轉(zhuǎn)器件。鋸676還可用于在圖96中示為連接到股骨686的導(dǎo)向裝置684。導(dǎo)向裝置684包括圖97中示出的通道688和通道690。
在操作中，導(dǎo)向裝置管腳680插入通道688和690中，并且導(dǎo)向裝置平臺678擱置在通道688和690的頂部。這在圖98中更清楚的示出。在切除期間，擱置在基本上平行的通道688和690上的導(dǎo)向裝置平臺678的相對寬的底部確保線682保持垂直于通道688和690。然后，外科醫(yī)生通過沿著通道688和690移動鋸676而切割骨。當(dāng)移動鋸676時，由通道688和690限制的導(dǎo)向裝置管腳680和擱置在基本平行的通道688和690上的導(dǎo)向裝置平臺678保持線682在股骨686中的所需定位。使用導(dǎo)向裝置684導(dǎo)致了平滑的彎曲切割表面，如圖96的虛線692所示。
使用本發(fā)明的原理可以獲得其他骨表面的幾何形狀。作為例子，但不作為限制，鋸676可以用于圖99中示出的導(dǎo)向裝置694。導(dǎo)向裝置694的通道696包括大量線性片斷。因此，使用導(dǎo)向裝置694導(dǎo)致股骨698的帶小平面的切除，如虛線700所示。該實施例和其他實施例落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，上述系統(tǒng)可以用于寬范圍變化的相當(dāng)大量的程序。前述描述了一個清楚簡單的方法，以在膝置換外科手術(shù)中結(jié)合本發(fā)明的系統(tǒng)，以便于示出本發(fā)明的一個優(yōu)點。本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，本發(fā)明可以允許許多可選方法，那些可選方法落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
雖然已經(jīng)由典型處理和系統(tǒng)部件的描述闡述了本發(fā)明，并且雖然已經(jīng)相當(dāng)詳細(xì)的描述了各種處理和部件，但是申請人不意旨限制或并不作為對附加權(quán)利要求的范圍限制到這些細(xì)節(jié)的任何限制。對本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員來說，附加的優(yōu)點和修改方案也可以容易地顯現(xiàn)。因此，處于其最寬方面的本發(fā)明不局限到特定細(xì)節(jié)、實施方式或示出和描述的示意性例子。因此，在不脫離申請人的基本發(fā)明理念的精神和范圍之下可以脫離開這些細(xì)節(jié)。作為例子，但不作為限制，在此描述的系統(tǒng)可以應(yīng)用到除了膝以外的其他骨和關(guān)節(jié)，甚至具有單一關(guān)節(jié)隔間的關(guān)節(jié)。這些骨可以包括脛骨和肱骨。
權(quán)利要求
1.一種股骨假體系統(tǒng)，包括髕股關(guān)節(jié)部件，配置成便于置換髕股關(guān)節(jié)軸承表面的一部分；內(nèi)側(cè)髁部件，配置成便于置換內(nèi)側(cè)髁軸承表面的一部分；外側(cè)髁部件，配置成便于置換外側(cè)髁軸承表面的一部分；第一緊固件，延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件并進入所述內(nèi)側(cè)髁部件；第二緊固件，延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件并進入所述外側(cè)髁部件，其中，在所述髕股關(guān)節(jié)部件與所述內(nèi)側(cè)和外側(cè)髁部件之間限定一骨空間，所述骨空間配置成便于接收股骨的切除部分，并且其中，所述第一緊固件和所述第二緊固件各自延伸穿過所述骨空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的所述系統(tǒng)，其中所述內(nèi)側(cè)髁部件包括第一柱，配置成以接收所述第一緊固件的末端部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的所述系統(tǒng)，其中所述外側(cè)髁部件包括第二柱，配置成以接收所述第二緊固件的末端部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的所述系統(tǒng)，還包括第三緊固件，延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件和進入所述內(nèi)側(cè)髁部件；以及第四緊固件，延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件和進入所述外側(cè)髁部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的所述系統(tǒng)，其中所述髕股關(guān)節(jié)部件包括第一柱，所述第一緊固件延伸穿過所述第一柱。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的所述系統(tǒng)，其中所述髕股關(guān)節(jié)部件包括第二柱，所述第二緊固件延伸穿過所述第二柱。
7.一種股骨假體系統(tǒng)，包括髕股關(guān)節(jié)部件，配置成以置換髕股關(guān)節(jié)軸承表面的一部分；髁部件，配置成以置換髁軸承表面的一部分；以及緊固件，延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件并進入所述髁部件，其中在所述髕股關(guān)節(jié)部件與所述髁部件之間限定了骨空間，所述骨空間配置成以接收股骨的切除部分，并且其中所述緊固件延伸穿過所述骨空間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的所述系統(tǒng)，其中所述髁部件包括第一柱，配置成以接收所述緊固件的末端部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的所述系統(tǒng)，其中所述髕股關(guān)節(jié)部件包括第二柱，所述緊固件延伸穿過所述第二柱。
10.一種股骨假體系統(tǒng)，包括髕股關(guān)節(jié)部件，配置成以置換髕股關(guān)節(jié)軸承表面的一部分；內(nèi)側(cè)髁部件，配置成以置換內(nèi)側(cè)髁軸承表面的一部分；外側(cè)髁部件，配置成以置換外側(cè)髁軸承表面的一部分；第一緊固件，延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件并進入所述內(nèi)側(cè)髁部件；第二緊固件，延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件并進入所述內(nèi)側(cè)髁部件；第三緊固件，延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件并進入所述外側(cè)髁部件；以及第四緊固件，延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件并進入所述外側(cè)髁部件，其中在所述髕股關(guān)節(jié)部件與所述內(nèi)側(cè)和外側(cè)髁部件之間限定了骨空間，所述骨空間配置成以接收股骨的切除部分，其中所述第一緊固件和所述第三緊固件各自延伸穿過所述骨空間，并且其中所述第二緊固件和所述第四緊固件各自間隔遠(yuǎn)離所述骨空間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的所述系統(tǒng)，其中所述髕股關(guān)節(jié)部件包括第一柱、第二柱、第三柱和第四柱，所述內(nèi)側(cè)髁部件包括第五柱和第六柱，所述外側(cè)髁部件包括第七柱和第八柱，所述第一緊固件延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件的所述第一柱并進入所述內(nèi)側(cè)髁部件的所述第五柱，所述第二緊固件延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件的所述第二柱并進入所述內(nèi)側(cè)髁部件的所述第六柱，所述第三緊固件延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件的所述第三柱并進入所述外側(cè)髁部件的所述第七柱，以及所述第四緊固件延伸穿過所述髕股關(guān)節(jié)部件的所述第四柱并進入所述外側(cè)髁部件的所述第八柱。
12.一種股骨假體系統(tǒng)，包括髕股關(guān)節(jié)部件，配置成以置換髕股關(guān)節(jié)軸承表面的一部分；髁部件，配置成以置換髁軸承表面的一部分；以及第一緊固件，配置成以將所述髁部件連接到所述髕股關(guān)節(jié)部件，其中當(dāng)用所述緊固件將所述髁部件連接到所述髕股關(guān)節(jié)部件時，在所述髁部件與所述髕股關(guān)節(jié)部件之間限定了骨空間，所述骨空間配置成以接收股骨的切除部分，并且其中所述第一緊固件延伸穿過所述骨空間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的所述系統(tǒng)，其中所述髁部件包括第一柱，配置成以接收所述第一緊固件的末端部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的所述系統(tǒng)，其中所述髕股關(guān)節(jié)部件包括第二柱，所述第一緊固件延伸穿過所述第二柱。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的所述系統(tǒng)，還包括第二緊固件，配置成以將所述髁部件連接到所述髕股關(guān)節(jié)部件，其中所述第二緊固件間隔遠(yuǎn)離所述骨空間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的所述系統(tǒng)，其中所述髁部件包括(i)第一柱，配置成以接收所述第一緊固件的末端部分，和(ii)第二柱，配置成以接收所述第二緊固件的末端部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的所述系統(tǒng)，其中所述髕股關(guān)節(jié)部件包括(i)第三柱，所述第一緊固件延伸穿過所述第三柱，和(ii)第四柱，所述第二緊固件延伸穿過所述第四柱。
全文摘要
一種膝置換系統(tǒng)，其提供可用于更精確地復(fù)制自然膝的直徑的膝植入物。在一個實施例中，髕股部件通過穿過股骨的螺絲連接到髁部件的后部部分，以允許髕股部件和髁部件扭轉(zhuǎn)抵靠股骨的相對側(cè)。使用兩個附加螺絲將髕股部件連接到髁部件的前部部分。如果需要，可以在髕股部件和髁部件的前部部分之間留出縫隙，以提供從髕股部件到髁部件的自然膝的直徑的精確復(fù)制。
文檔編號A61F2/46GK1972646SQ200580007895
公開日2007年5月30日 申請日期2005年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月12日
發(fā)明者L·阿拉姆, D·奧格爾, A·海登, J·李 申請人:德普伊產(chǎn)品公司