用于整形外科植入物的股骨頭、移動插件、髖臼部件和模塊式接合部以及使用用于整形外 ...的制作方法
【專利說明】用于整形外科植入物的股骨頭、移動插件、髖臼部件和模塊式接合部以及使用用于整形外科植入物的股骨頭、移動插件、髖臼部件和模塊式接合部的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求保護在2012年9月27日提交的名稱為“Dual Mobility HipReplacement Implants And Methods Of Using Dual Mobility Hip ReplacementImplants (雙移動髖置換植入物和使用雙移動髖置換植入物的方法)”美國臨時專利申請第 61/706，439 號、在 2012年9 月 27 日提交的名稱為“Modular Junct1ns For OrthopedicImplants And Methods Of Using Modular Junct1ns For Orthopedic Implants (用于整形外科植入物的模塊式接合部和使用用于整形外科植入物的模塊式接合部的方法)”的美國臨時專利申請第61/706，449號、在2012年9月27日提交的名稱為“Femoral Heads ForHip Replacement Implants And Methods Of Using Femoral Heads For Hip ReplacementImplants (用于髖置換植入物的股骨頭和使用用于髖置換植入物的股骨頭的方法)”的美國臨時專利申請第61/706，426號以及在2013年3月14日提交的名稱為“Femoral HeadsAnd Modular Junct1ns For Hip Replacement Implants And Methods Of Using FemoralHeads And Modular Junct1ns For Hip Replacement Implants (用于髖置換植入物的股骨頭和模塊式接合部和使用用于髖置換植入物的股骨頭和模塊式接合部的方法)”的美國臨時專利申請第61/784，272號的優(yōu)先權(quán)，這些專利申請以全文引用的方式并入到本文中。
技術(shù)領域
[0003]本發(fā)明涉及用于整形外科植入物的股骨頭、移動插件、髖白部件和模塊式接合部以及使用用于整形外科植入物的股骨頭、移動插件、髖白部件和模塊式接合部的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]髖關(guān)節(jié)脫位是髖關(guān)節(jié)成形術(shù)失敗的主要原因。所報道的髖關(guān)節(jié)脫位的發(fā)生率對于初次手術(shù)在0.5%至5.8%的范圍內(nèi)，并且對于翻修手術(shù)在4.8%至13%的范圍內(nèi)(參看Burroughs等人Range Of Mot1n And Stability In Total Hip Arthroplasty With28-, 32-, 38-, and 44-mm Femoral Head Sizes,(在使用 28、32、38 和 44mm股骨頭的全髓成形術(shù)中的運動范圍和穩(wěn)定性)”J Arthroplasty 2005年1月，20 (1): 11-9.)。此外，這些脫位中較大比例(30%至65% )變得復發(fā)(參看先前提到的Burroughs等人的文章)。為了減輕髖關(guān)節(jié)脫位的風險，大直徑(大于約32mm)股骨頭和配合的髖白部件用于多種髖關(guān)節(jié)成形植入物中，這些植入物諸如是全髖關(guān)節(jié)植入物、表面重修髖關(guān)節(jié)植入物和雙移動性(DM)髖關(guān)節(jié)植入物。
[0005]如在圖1中示出，常規(guī)總髖關(guān)節(jié)植入物通常包括:髖白殼10，其安裝于原生骨盆上并且置換原生髖臼；髖臼內(nèi)襯12，其不可移動地固結(jié)到髖臼殼10 ;假體股骨頭14，其置換原生股骨頭；以及，股骨柄16，其經(jīng)由股骨頸18附連到假體股骨頭14。某些髖關(guān)節(jié)成形術(shù)植入物，諸如金屬對金屬植入物和表面重修植入物，并不具有髖白內(nèi)襯并且股骨頭與髖臼殼直接鉸接。圖2A和圖2B示出了用于髖關(guān)節(jié)表面重修的常規(guī)大直徑股骨頭(圖2A)和全髖關(guān)節(jié)植入物(圖2B)。股骨頭直徑等于2*R，其中R是股骨頭的總球面幾何形狀22的半徑。直徑為大約32_或更大的假體股骨頭被定義為大直徑，并且這個直徑接近患者原生股骨頭的直徑。相比而言，具有約28mm或更小直徑的股骨頭被定義為小直徑，并且這個直徑小于原生股骨頭的直徑。
[0006]如在圖3A和圖3B中所示，常規(guī)雙移動性髖關(guān)節(jié)植入物通常包括髖白殼24、移動插件26和附連到股骨柄30上的小直徑股骨頭28。髖白殼24安裝到原生骨盆上并且置換原生髖白，并且股骨柄30經(jīng)由股骨頸32附連到股骨頭28上。移動插件26的外表面與髖臼殼24鉸接以形成外鉸接部。移動插件26的內(nèi)表面與固持在插件26中的小直徑股骨頭28鉸接以形成內(nèi)鉸接部。移動插件26的外徑通常為約36_或更大。相比而言，固持在移動插件26內(nèi)的股骨頭28通常具有約28mm或更小的直徑。在髖臼殼24與移動插件26之間的較大直徑(2*R)外鉸接部提供對抗脫位的穩(wěn)定性并且提供較大運動范圍。在移動插件26與股骨頭28之間的小直徑(2*R,)內(nèi)鉸接部提供低磨損鉸接部。通過將頭28固位在移動插件26內(nèi)來防止從內(nèi)鉸接部提取小直徑頭28或使小直徑頭28脫位。通過具有被設計用于覆蓋和俘獲股骨頭的超過半球形部分的移動插件26的內(nèi)關(guān)節(jié)表面來實現(xiàn)這種固位。在圖2A和圖2B中的參數(shù)β表征了股骨頭的外關(guān)節(jié)表面30的角范圍，并且在圖4中的參數(shù)β表征了移動插件的外關(guān)節(jié)表面32的角范圍。
[0007]雖然大直徑股骨頭和移動插件提供髖關(guān)節(jié)脫位增加的阻力，常規(guī)設計的問題之一是與原生軟組織諸如髖關(guān)節(jié)肌肉和髂腰肌/肌腱的可能撞擊(參看圖5Α、圖5Β、圖6Α和圖6Β)。這些軟組織撞擊可能會導致嚴重的腹股溝疼痛。圖5Α示出了在原生髖關(guān)節(jié)中的髂腰肌腱34經(jīng)過原生股骨頭36和股骨頸38插入于小轉(zhuǎn)子40內(nèi)。圖5Β示出了在尸體人髖關(guān)節(jié)中抵靠原生股骨頭44鉸接的髂腰肌腱42 (參看Yosh1等人，〃The Funct1n Of ThePsoas Major Muscle:Passive Kinetics And Morphological Studies Using DonatedCadavers,(腰大肌的作用:通過使用捐贈尸體進行的被動動力學和形態(tài)學研究)〃J OrthopSc1.2002，7:199-207)。箭頭43指示髂腰肌抵靠原生股骨頭44鉸接的位置。圖6A和圖6B示出了安裝在包括股骨47和盆骨49的尸體樣本的基于計算機射線斷層攝影(CT)的骨骼模型上的常規(guī)大直徑股骨頭或移動插件46。假體股骨頭或移動插件的關(guān)節(jié)表面可以在圖6A和圖6B中看出在原生股骨頭的關(guān)節(jié)表面上垂懸48，特別是在前側(cè)-遠側(cè)/前側(cè)-內(nèi)側(cè)和后側(cè)-遠側(cè)/后側(cè)-內(nèi)側(cè)區(qū)域中。提出了髖白殼和髖白內(nèi)襯以解決可能的軟組織撞擊(參看在 2004 年 9 月 9 日提交名稱為 “Prosthetic Acetabular Cup And ProstheticFemoral Joint Incorporating Such A Cup (假體髖白杯和合并有此類假體髖白杯的假體股骨關(guān)節(jié))”的美國專利公開第2005/0060040號、在2009年3月20日提交的名稱為“Cotyloidal Prosthesis Of The So-Called，Dual Mobility’Type (稱為“雙移動性”類型的髖臼杯假體)”的國際專利第W0 2009118673號、在2011年7月29日提交的名稱為“HipResurfacing(髖表面修復)”美國專利公開第2011/0301654號和在2002年5月15日提交的名稱為“Monopolar Constrained Acetabular Component (單極約束的髖白部件)”的美國專利第7，169，186號)。
[0008]與使用大直徑股骨頭和移動插件有關(guān)的另一并發(fā)癥是在股骨頭-髖白鉸接部或移動插件-髖臼鉸接部增加的磨損和/或摩擦扭矩(參看Lachiewicz等人,“FemoralHead Size and Wear of Highly Cross-linked Polyethylene at 5 to 8 Years, (5至8年股骨頭尺寸和高交聯(lián)聚乙烯的磨損)”Clin Orthop Relat Res.2009年12月，467 (12): 3290-3296 ;Livermore 等人。"Effect of Femoral Head Size on Wear of thePolyethylene Acetabular Component,(股骨頭尺寸對聚乙烯髖臼部件磨損的作用)〃JBone Joint Surg Am.1990 年 4 月，72-A:518-528.)
[0009]使用大直徑股骨頭和移動插件的又一并發(fā)癥是在許多現(xiàn)代髖關(guān)節(jié)植入物中使用的模塊式接合部失效的增加的風險。這種模塊式接合部用于匹配患者解剖結(jié)構(gòu)的增加的靈活性并且實現(xiàn)最佳的部件定位(參看，例如圖1的模塊式錐形接合部20)。模塊式股骨頭-頸接合部例如意味著股骨頭是組裝到股骨頸上的單獨部件。如在圖7A和圖7B中所示，股骨頭52與股骨頸54的常規(guī)模塊式接合部通常是圓錐形接合部50，其中在錐形接合部50 —端小直徑dl圓形輪廓到在錐形接合部50的相對端的直徑為d2的圓形輪廓尺寸增大。參數(shù)L表示沿著錐形接合部軸線50A測量的錐形接合部50的長度，并且參數(shù)λ表示錐形接合部的配合表面的錐角。在常規(guī)股骨頭-頸錐形接合部中，錐形接合部軸線通常也平行于假體股骨頸軸線，如在圖7Α和圖7Β中。
[0010]近來的研究表明錐形接合部易于因配合表面處的微動而腐蝕(參看Lieberman等人，“An Analysis Of The Head-Neck Taper Interface In Retrieved Hip Prostheses,(在取回的髖假體中的頭-頸錐形界面的研究)”Clin Orthop Relat Res.1994年3月，(300):162-7 ；Rehmer 等人“Influence Of Assembly Procedure And MaterialCombinat1n On The Strength Of The Taper Connect1n At The Head-Neck Junct1n OfModular Hip Endoprostheses,(組裝程序和材料組合對在模塊式髖內(nèi)置假體的頭-頸接合部處的錐形連接的強度的影響)”Clin B1mech.2012年1月，27(1):77-83.)。而這會導致模塊式接合部松動并且形成不合需要的金屬碎屑。由于增加的杠桿臂和植入物直徑，帶有大直徑股骨頭和移動插件的髖關(guān)節(jié)植入物特別易于出現(xiàn)這種情況，而這會導致在接合部更大的摩擦扭矩和力矩負荷。(參看Meyer等人“Corros1n at the Cone/Taper InterfaceLeads to Failure of Large-diameter Metal-on-metal Total Hip Arthroplasties,(在錐形界面處的腐蝕導致大直徑金屬對金屬全髖成形術(shù)的失效)”Clin Orthop RelatRes.2012 年 8 月 3 日.[Epub ahead of print] ;Langton 等人〃Taper Junct1n FailureIn Large-Diameter Metal-On-Metal Bearings (大直徑金屬對金屬支承中的錐形接合部失效)".Bone Joint Res.2012 年 9 月，1 ⑷:56-63.)
[0011]因此，仍然需要改進的整形外科植入物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明涉及用于整形外科植入物的股骨頭、移動插件、髖白部件和模塊式接合部以及使用用于整形外科植入物的股骨頭、移動插件、髖白部件和模塊式接合部的方法。
[0013]在一方面，本發(fā)明提供一種整形外科植入物，其在一實施例中包括:股骨頭植入物，包括其外表面的外圍部分，外圍部分的外形修整為實現(xiàn)外表面相對于股骨頭植入物的總球面幾何形狀的向內(nèi)轉(zhuǎn)移。通過改變曲率半徑而實現(xiàn)向內(nèi)轉(zhuǎn)移，曲率半徑是一個或多個凸半徑。向內(nèi)轉(zhuǎn)移繞股骨頭植入物的股骨頭軸線成軸對稱并且以大于約80°并且小于約115°的角度發(fā)生。向內(nèi)轉(zhuǎn)移在最大向內(nèi)轉(zhuǎn)移的位置處為至少大約1mm。
[0014]在另一實施例中，一種整形外科植入物，包括:股骨頭植入物，其外表面的外圍部分的外形修整為實現(xiàn)外表面相對于股骨頭植入物的總球面幾何形狀的向內(nèi)轉(zhuǎn)移。向內(nèi)轉(zhuǎn)移減少了軟組織撞擊和摩擦扭矩中的至少一種。
[0015]整形外科植入物可以以多種方式變化。例如，通過曲率半徑變化實現(xiàn)外表面相對于股骨頭植入物的總球面幾何形狀的向內(nèi)轉(zhuǎn)移，該曲率半徑包括凸半徑、凹半徑和斜面中的一個或多個。對于另一示例，通過曲率中心變化實現(xiàn)外表面相對于股骨頭植入物的總球面幾何形狀的向內(nèi)轉(zhuǎn)移。對于又一示例，通過形成凹槽、切口或凹部而實現(xiàn)外表面相對于股骨頭植入物的總球面幾何形狀的向內(nèi)轉(zhuǎn)移。對于再一示例，外表面相對于股骨頭植入物的總球面幾何形狀的向內(nèi)轉(zhuǎn)移繞股骨頭植入物的股骨頭軸線成軸對稱。該部分可以是外圍部分，并且外表面相對于股骨頭植入物的總球面幾何形狀的向內(nèi)轉(zhuǎn)移是在最大向內(nèi)轉(zhuǎn)移位置為至少約1mm，外表面相對于股骨頭植入物的總球面幾何形狀的向內(nèi)轉(zhuǎn)移能以上述角度發(fā)生，外表面相對于股骨頭植入物的總球面幾何形狀的向內(nèi)轉(zhuǎn)移通過使用凸半徑、凹半徑和斜面中的一個或多個實現(xiàn)，該外表面的向內(nèi)轉(zhuǎn)移通過使用緊隨非外形修整表面的一個或多個凸半徑而實現(xiàn)，外表面的向內(nèi)轉(zhuǎn)移可以構(gòu)造成靠近錐形接合部的邊緣，和/或外表面的向內(nèi)轉(zhuǎn)移構(gòu)造成與錐形接合部的延伸部分匯合。一個或多個凸半徑之后可以是凹半徑或斜面，或者一個或多個凹半徑和斜面的組合。對于另一示例，外表面相對于股骨頭植入物的總球面幾何形狀的向內(nèi)轉(zhuǎn)移繞股骨頭植入物的股骨頭軸線是非軸對稱的。外表面的向內(nèi)轉(zhuǎn)移可以構(gòu)造成在圍繞股骨頭植入物的股骨頭軸線測量的有限范圍的方位角中發(fā)生，從而導致產(chǎn)生局部切口和局部凹部中的至少一個。外表面的向內(nèi)轉(zhuǎn)移能繞不與股骨頭軸線一致的另一軸線軸對稱。外表面相對于股骨頭植入物的總球面幾何形狀的向內(nèi)轉(zhuǎn)移通過使用凸半徑、凹半徑斜面中的一個或多個實現(xiàn)。
[0016]在另一實施例中，一種整形外科植入物，包括:股骨頭植入物，其外表面的一部分具有根據(jù)繞股骨頭植入物的股骨頭軸線測量的方位角變化的角范圍。
[0017]在另一實施例中，一種整形外科植入物包括:股骨頭植入物，其外表面的部分被移除以便減少與配合表面的接觸面積，配合表面包括髖白部件的關(guān)節(jié)表面。
[0018]在另一實施例中，一種整形外科植入物包括:股骨頭植入物，其外表面的部分通過紋理化被移除以便減少與配合表面的接觸面積。配合表面可以包括髖白部件的關(guān)節(jié)表面。
[0019]整形外科植入物可以以多種方式不同。例如,外表面被紋理化以便減少與配合表面的接觸面積。
[0020]在另一實施例中，一種整形外科植入物，包括:移動插件，其內(nèi)表面或外表面的一部分的外形修整為實現(xiàn)內(nèi)表面或外表面相對于移動插件的總球面幾何形狀的向內(nèi)轉(zhuǎn)移，從而減少軟組織撞擊和摩擦扭矩中的至少一個。
[0021]整形外科植入物可以以多種方式不同。例如，內(nèi)表面或外表面相對于移動插件的總球面幾何形狀的向內(nèi)轉(zhuǎn)移通過改變曲率半徑來實現(xiàn)。曲率半徑可包括凸半徑、凹半徑和斜面中的一個或多個。對于另一示例，內(nèi)表面或外表面相對于移動插件的總球面幾何形狀的向內(nèi)轉(zhuǎn)移通過改變曲率中心來實現(xiàn)。對于又一不例，內(nèi)表面或外表面相對于移動插件的總球面幾何形狀的向內(nèi)轉(zhuǎn)移是通過產(chǎn)生凹槽、切口或凹部而實現(xiàn)的。
[0022]在另一實施例中，一種整形外科植入物，包括:移動插件，其內(nèi)表面或外表面的一部分具有根據(jù)繞所述移動插件的移動插件軸線測量的方位角變化的角范圍。
[0023]在另一實施例中，一種整形外科植入物，包括:移動插件，在移動插件和髖白部件與股骨頭之一之間沿著一方向的可允許的運動范圍不同于沿著另一方向的可允許的運動范圍。
[0024]在另一實施例中，一種整形外科植入物包括:移動插件，其中，移動插件的內(nèi)表面或外表面的部分被移除以便減小與配合表面的接觸面積。配合表面包括股骨頭或髖白部件的關(guān)節(jié)表面。
[0025]整形外科植入物可以以多種方式不同。例如，內(nèi)表面或外表面被紋理化以便減少與配合表面的接觸面積。
[0026]在另一方面，提供一種模塊式錐形接合部，在一實施例中其構(gòu)造成將形成整形外科植入物的多個單獨部件連接在一起。模塊式錐形接合部可包括:具有內(nèi)表面的第一部件和具有外表面的第二部件。第一部件的內(nèi)表面和第二部件的外表面在垂直于模塊式錐形接合部的錐形接合部軸線的平面中具有非圓形截面幾何形狀。第一部件可包括腔。
[0027]在另一實施例中，構(gòu)造成將形成整形外科植入物能的多個單獨部件連接在一起的模塊式錐形接合部可包括:具有內(nèi)表面的第一部件和具有外表面的第二部件。第一部件和第二部件中至少一個的部分由一種或多種形狀記憶材料構(gòu)成。第一部件可包括腔。
[0028]在另一實施例中，構(gòu)造成將形成整形外科植入物的多個單獨部件連接在一起的模塊式錐形接合部可包括:具有內(nèi)表面的第一部件；具有外表面的第二部件；以及套筒，其具有內(nèi)表面和相對的外表面。套筒可至少部分地由一種或多種形狀記憶材料構(gòu)成，并且套筒可以插置于第一部件的內(nèi)表面與第二部件的外表面之間。套筒的外表面構(gòu)造成與第一部件的內(nèi)表面配合，并且套筒的內(nèi)表面構(gòu)造成與第二部件的外表面配合。第一部件可包括腔。
[0029]在另一實施例中，構(gòu)造成將形成整形外科植入物的多個單獨部件連接在一起的模塊式錐形接合部可包括:具有內(nèi)表面的第一部件和具有外表面的第二部件。第一部件的內(nèi)表面和第二部件的外表面中的至少一個可具有部分正錐角和部分負錐角。部分正錐角和部分負錐角相對于模塊式錐形接合部的錐形接合部軸線能在相反方向上成角度。第一部件可包括腔。
【附圖說明】
[0030]聯(lián)系附圖，通過下文的詳細描述，將更全面地理解本發(fā)明，在附圖中:
[0031]圖1 (現(xiàn)有技術(shù))是常規(guī)固定軸承髖關(guān)節(jié)成形術(shù)植入物的示意圖。
[0032]圖2A(現(xiàn)有技術(shù))是常規(guī)股骨頭的示意圖；
[0033]圖2B (現(xiàn)有技術(shù))是另一常規(guī)股骨頭的示意圖；
[0034]圖3A (現(xiàn)有技術(shù))是常規(guī)雙移動性植入物的側(cè)部透視圖；
[0035]