人工膝關(guān)節(jié)的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請?zhí)枮?00980159511. 5、申請日為2009年03月27日、名稱為"人工 膝關(guān)節(jié)"的專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本公開設(shè)及一種可用于置換損壞或磨損的膝部的人工膝關(guān)節(jié)。尤其是，諸如關(guān)節(jié) 炎或風(fēng)濕病的情況會導(dǎo)致對膝關(guān)節(jié)的損壞，運可W通過用人工關(guān)節(jié)進行置換來減輕。同樣， 顯然遭受意外事故的人也可W得益于運種置換關(guān)節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0003] 在本領(lǐng)域中通常提供一種包括兩個部件的膝關(guān)節(jié)。第一個部件旨在附接到患者的 股骨，第二部件附接到患者的腔骨。在運兩個部件之間設(shè)置支承表面，使得股骨部件的下部 位于腔骨部件上部上并且可W在其上滑動。顯然，膝關(guān)節(jié)需要腔骨與股骨可W相對彼此旋 轉(zhuǎn)和彎曲，運通常是通過使股骨部件的外側(cè)具有彎曲表面而實現(xiàn)。通過在股骨部件上提供 運個彎曲的支承表面，允許股骨能夠與正常膝關(guān)節(jié)發(fā)揮作用的同樣方式在腔骨部件的支承 表面上旋轉(zhuǎn)和彎曲。
[0004] 顯然，必須限制股骨部件與腔骨部件之間的可能的相對旋轉(zhuǎn)和彎曲的量，運常常 是通過在股骨部件的一部分中提供溝槽和間隙并在腔骨部件上提供適當(dāng)?shù)闹鶃韺崿F(xiàn)。 陽〇化]通過將柱定位于該間隙中，允許股骨部件能夠在兩個設(shè)定的旋轉(zhuǎn)和彎曲止動器之 間運動，因而可用于反映并復(fù)制膝部的正常運動。目P，所述柱將股骨部件的運動限制在設(shè)置 于股骨部件中的間隙的程度，因而能夠允許修整并適當(dāng)限制運兩個部件之間相對旋轉(zhuǎn)和彎 曲的量。
[0006] 美國專利5, 549, 686描述了一種置換膝關(guān)節(jié)，其中如上所述柱與間隙相互作用。 為了使膝關(guān)節(jié)能夠進行高度的彎曲，在股骨部件的最后部部分設(shè)置股骨凸輪。此股骨凸輪 與所述柱的后部側(cè)相互作用，因而可允許股骨部件與腔骨部件之間的高角度彎曲和旋轉(zhuǎn)。 陽007] 在美國專利6, 123, 729中，也描述了一種類似W上現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)。該專利文件 進一步討論了股骨部件內(nèi)的內(nèi)部接受腔，用W與股骨的端部相互作用。此外，股骨部件的外 表面的彎曲結(jié)構(gòu)允許股骨部件與腔骨部件之間能夠相對旋轉(zhuǎn)，股骨凸輪提供用于與腔骨部 件上的柱相互作用從而增加運兩個部件之間的高彎曲角度。
[0008] 未被上述現(xiàn)有技術(shù)置換膝部中的任意一個所描述的一個方面，是膝部中的許多腫 與初帶之間的一般的不對稱。通常情況是患者的腫與初帶具有不同的強度和長度，運在高 彎曲角度的膝關(guān)節(jié)中是特別明顯的。運將易于努力將膝關(guān)節(jié)的取向從完全對準拉出，使得 在患者腔骨與股骨之間發(fā)生一定程度的扭曲，然后被轉(zhuǎn)移至膝關(guān)節(jié)。本公開設(shè)及一種對此 問題的解決方案，并且本公開提供一種適合于允許股骨部件和腔骨部件能夠W非常高的彎 曲角度旋轉(zhuǎn)和/或擺動（特別是受控制的相對旋轉(zhuǎn)/擺動）的膝關(guān)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了解決上述問題，本公開設(shè)及一種置換或人工膝關(guān)節(jié)，該置換或人工膝關(guān)節(jié)包 括分別附接到患者腔骨和股骨的腔骨部件和股骨部件。特別是，運兩個部件是分開的，并且 分別附接到患者的腿骨。優(yōu)選地，股骨部件是由通常從部件前部延伸至部件后部的兩個裸 所組成。運些裸（外側(cè)裸和內(nèi)側(cè)裸）在前部側(cè)被連接到一起并形成骸骨板。在運兩個裸之 間提供了間隙，該間隙在向前方向延伸至骸骨板，并且在后部方向延伸至裸的后面。側(cè)向凸 輪將兩個裸的后部端部橋連并形成間隙的端部，側(cè)向凸輪用來控制股骨部件相對于腔骨部 件的彎曲的范圍。
[0010] 優(yōu)選地，本公開的股骨凸輪中設(shè)置了是環(huán)的一部分的結(jié)構(gòu)。換句話說，將兩個裸的 后部端部橋連的股骨凸輪具有把運兩個裸之間的間隙橋連的彎曲輪廓，該彎曲輪廓更優(yōu)選 地易于延伸至略微高于各裸的上端。環(huán)的運個部分通常將但不必與豎直面對準，當(dāng)股骨部 件附接到股骨上時豎直面順著股骨的中屯、軸線。換句話說，當(dāng)從股骨部件的后面看時，股骨 凸輪被看成是環(huán)的一部分，并且股骨凸輪從各裸的后部端部略向上延伸并且將兩個裸橋 連。然而，只要輪廓是屬于環(huán)的部分，股骨凸輪不必延伸至高于裸的高度。
[0011] 人工膝關(guān)節(jié)的腔骨部件包括旨在位于股骨部件的間隙內(nèi)的中屯、柱。運兩個部件中 的柱與間隙之間的相互作用將提供并控制膝關(guān)節(jié)的運動范圍。腔骨部件的此中屯、柱的任一 側(cè)包括內(nèi)側(cè)和外側(cè)的支承表面，運兩個支承表面優(yōu)選地是對稱形成的。由于具有與腔骨部 件的對稱結(jié)構(gòu)，因此對于左膝部置換和右膝部置換來說只需制作一個腔骨部件。然而，如有 需要，內(nèi)側(cè)支承表面與外側(cè)支承表面也可W具有不對稱設(shè)計。此外，運些支承表面可通過插 入腔骨部件而提供。支承表面的作用是接收股骨部件的外裸，因而在膝關(guān)節(jié)的股骨部件與 腔骨部件之間提供支承表面和延伸面（runningsurface)。
[0012] 人工膝關(guān)節(jié)可進一步具有設(shè)置在柱下后部端的支承表面。運個關(guān)節(jié)支承表面可 構(gòu)造成具有與股骨凸輪外表面匹配的凹入，使得股骨凸輪將緊密地適合運個凹入的關(guān)節(jié)表 面。在股骨部件與腔骨部件之間的高水平彎曲處，股骨凸輪將被接收于運個高彎曲的關(guān)節(jié) 表面或凹入中，因而將在運兩個部件之間提供適當(dāng)?shù)闹С小?br>[0013] 為了允許股骨部件與腔骨部件之間適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)和彎曲，而使股骨部件的裸具有外 彎曲表面。因此，運個彎曲表面將允許股骨部件與腔骨部件之間的適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)和彎曲。優(yōu) 選地，運兩個部件的彎曲表面具有兩種曲率半徑；從骸骨支承表面朝向股骨部件的后部延 伸的第一較大曲率半徑。在相鄰于側(cè)向凸輪的裸附近，可提供第二較小曲率半徑，W允許運 兩個部件之間的高角度的彎曲并進一步使側(cè)向凸輪接觸高彎曲關(guān)節(jié)表面。
[0014] 更有利的是，設(shè)置在腔骨部件上的支承表面具有大于裸的第一曲率半徑的預(yù)期曲 率、大致與裸的第一曲率半徑相同的預(yù)期曲率、或者實際上與裸的第一曲率半徑相同的預(yù) 期曲率。目P，腔骨部件的支承表面的凹入具有與在股骨部件上的第一較大曲率半徑相匹配 的曲率半徑。
[0015] 當(dāng)股骨部件與腔骨部件借助于裸的第一曲率半徑部分與腔骨部件上的支承表面 相互接觸時，運兩個部件將良好地匹配對準。在股骨部件相對于腔骨部件而旋轉(zhuǎn)和彎曲時， 側(cè)向凸輪（更具體地是其內(nèi)彎曲表面）將撞擊柱的后部側(cè)。在運個第一接觸點，優(yōu)選的是 側(cè)向凸輪位于股骨部件內(nèi)的位置是使撞擊柱的位置是在柱的上面，而不是在最底部。當(dāng)側(cè) 向凸輪與柱第一次接觸時，優(yōu)選地是側(cè)向凸輪不定位在凹入的高彎曲關(guān)節(jié)表面中。此外，優(yōu) 選地裸應(yīng)借助于它們的第一曲率半徑部分與腔骨部分的支承表面接觸。目P，優(yōu)選地，裸僅在 第一曲率半徑的部分而不是在具有第二較小曲率半徑的部分與支承表面接觸。
[0016] 股骨部件與腔骨部件之間已經(jīng)進行的W到達側(cè)向凸輪與柱之間的第一接觸點的 彎曲角度或者旋轉(zhuǎn)角度位于約55°至75°之間。更優(yōu)選地，其位于60°與70°之間、最優(yōu) 選其為65°。運個旋轉(zhuǎn)和彎曲角度是基于零點的旋轉(zhuǎn)（股骨部件與腔骨部件的對準，使得 患者的腿可W是直立的）。目P，將運兩個部件對準，使得患者腿的股骨與腔骨可W大致為線 性對準，或者換句話說患者的腿將會處于完全延伸。
[0017] 如果股骨部件相對于腔骨部件進行了進一步地旋轉(zhuǎn)和彎曲，接觸點將從具有第一 較大曲率半徑的裸的部分前進至具有第二較小曲率半徑的部分。運個過程將易于使側(cè)向凸 輪向下至柱的后部側(cè)并且與高彎曲關(guān)節(jié)表面匹配對準。目P，提供裸的第二較小曲率半徑，將 使側(cè)向凸輪向下至軸的后部側(cè)并且進入高彎曲關(guān)節(jié)表面的凹入。
[0018] 如果零點的旋轉(zhuǎn)和彎曲被再一次定義為患者腿的完全延伸，即直立的腿，則股骨 凸輪與高彎曲關(guān)節(jié)表面的匹配對準的點將發(fā)生約95°與115°之間、優(yōu)選運發(fā)生在100° 與110°之間、最優(yōu)選在105°的旋轉(zhuǎn)和彎曲。
[0019] 通過使股骨部件進一步旋轉(zhuǎn)，側(cè)向凸輪的環(huán)狀結(jié)構(gòu)將易于相對于腔骨部件提升股 骨部件。目P，側(cè)向凸輪環(huán)狀部分的形狀導(dǎo)致股骨部件提升出一定程度而不與腔骨部件接觸。 股骨部件將經(jīng)由側(cè)向凸輪和凹入的高彎曲關(guān)節(jié)表面而保持與腔骨部件的接觸，但是裸將升 高超過支承表面并且將不保持接觸。因為接觸點僅在側(cè)向凸輪與關(guān)節(jié)支承表面之間，所W 將允許股骨部件擺動和旋轉(zhuǎn)從而使裸中的一個接觸支承表面。股骨部件與腔骨部件之間運 種擺動是環(huán)狀結(jié)構(gòu)對股骨凸輪的直接結(jié)果，并且可用W適應(yīng)人膝部的腫和初帶的不同的強 度。
[0020] 擺動的量可W位于約Γ與8°之間的任何處、更優(yōu)選在約2°與5°之間的任何 處。最優(yōu)選地，股骨部件與腔骨部件之間的擺動量為3°。
[0021] 當(dāng)股骨部件和腔骨部件被構(gòu)造成使得它們可W相對于彼此擺動時，側(cè)向凸輪的外 徑向表面或者其環(huán)狀部分具有不同于其所接觸的高彎曲關(guān)節(jié)表面的不同曲率半徑。換句話 說，股骨部件與腔骨部件之間的接觸點僅僅在股骨凸輪和高彎曲關(guān)節(jié)表面，并且因為股骨 凸輪具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)所W可W圍繞高彎曲關(guān)節(jié)表面的凹入部分滑動，運允許股骨部件與腔骨 部件之間的擺動。另外，環(huán)狀股骨凸輪的外徑向表面可W略微不同于高彎曲關(guān)節(jié)表面的凹 入，然后運也將允許股骨部件與腔骨部件之間發(fā)生擺動。
[0022] 也可W提供在截面的方向具有兩個曲率半徑的股骨凸輪。目P，股骨凸輪的下內(nèi)徑 向部分具有第一較小曲率半徑，在運點上股骨凸輪與柱之間進行第一接觸。圍繞股骨凸輪 的外表面在徑向上進行，曲率半徑在股骨凸輪的上側(cè)發(fā)生變化。在股骨凸輪上部的曲率半 徑可W大于在下部的曲率半徑，并且將易于使