专利名称：膝关节内用假体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种膝关节内用假体，包括一具有平面的胫骨支承表面的胫骨部分、一在该胫骨支承表面上可沿前后方向移动的支承体和一转动导向装置，该支承体具有两个拱状凹面的支承壳用以活动地容纳一股骨关节部分，该转动导向装置使支承体可以绕垂直于胫骨支承表面的一个转动轴线在该胫骨支承表面上转动。
一种这样的膝关节内用假体例如由EP 0 529 408 B1或EP 0 519873 B1是已知的。
两种已知的结构展现了膝关节内用假体，其不仅具有关节表面的完全一致性和所谓半月板膝关节(Miniskusknie)的平移可能性，而且在转动运动时保持这些性能并在很大程度上确保支承体不会脱位以及能够进行接近正常的生理学上的运动过程。
其中按照EP 0 519 873 B1的结构的特征在于，支承体的移动不受挡块的限制。
然而已表明，软组织部分很容易发炎以及十字形韧带出现过负载。
也有可能的是，外科医生只在手术结束阶段才决定是否要使用膝关节植入物，它要么可使支承体平移和转动要么可使支承体只转动。外科医生在已知的结构中没有这样的可选择性。
最后，外科医生有可能在手术结束阶段确定支承体沿前后方向最大的平移运动。
因此，本发明的目的在于，提供一种开头所述型式的膝关节内用假体，其避免所述的已知结构的缺点，为一符合解剖学的导向装置提供最大的自由度以及不会使软组织发炎(weichteilreizung)或十字形韧带受过负载。此外，这样的结构应该在很大程度上避免在支承体与胫骨支承表面之间的滑动支承的过度定位并且不受限制地自由操作。
这个目的通过权利要求1的特征来达到。因此，本发明的膝关节内用假体的特征在于，支承体的转动导向装置包括一操纵杆，其相对于支承体可摆动地固定并且在胫骨部分上居中地/侧面地导向和/或转动导向。
本发明的膝关节内用假体的结构上的细节描述于从属权利要求中。
在一合乎目的的实施形式中，所述操纵杆一方面在胫骨部分上在一沿前后方向成长孔式延伸的凹槽中居中地和侧面地导向。另一方面，其或者相对于支承体既可转动又可摆动地固定在支承体上，或者其与凹槽(或实现凹槽的构件)一起绕垂直于胫骨支承表面的转动轴线可转动地支承于胫骨部分中。
另一优选的实施形式的特征在于，所述长孔式凹槽在胫骨支承表面的高度限定一袋孔式凹槽，该凹槽构成在一在远端延伸的胫骨壳体内，并且其至少在其上面的区域沿前后方向从远端向近端成梯形扩大。在另一优选的进一步结构中，袋孔式凹槽还向其底面成梯形扩大，以便操纵杆可以绕与其下端间隔开(位于该凹槽的最窄位置的高度)的转动轴线不受限制地自由摆动。
所述袋孔式凹槽由相互平行的和大致垂直于胫骨支承表面延伸的各壁居中地和侧面地限定，各壁的相互间距稍大于容纳于该袋孔式凹槽中的操纵杆或操纵杆部分的直径。后者应该以间隙配合居中地和侧面地滑动导向。
本发明的操纵杆的摆动支承沿前后方向在一变型方案中这样来达到，即操纵杆在其近端具有一球式头，其嵌入一在支承体上互补构成的摆动支承凹槽中，尤其是可锁定在其中。或者，在操纵杆的近端设置一沿居中的/侧面的方向大致平行于胫骨支承表面延伸的摆动轴，其同样嵌入一在支承壳体上互补构成的摆动支承凹槽中。
操纵杆在胫骨部分上的滑动支承有利地在一由塑料、特别是由聚乙烯制成的支承套内实现，其中该支承套定位在胫骨部分上而防转动，特别是位于一在远端延伸的胫骨壳体的内部。借此确保在操作以后操纵杆的滑动导向仍精确地沿前后方向保持着。
在一特殊的实施结构中，长孔式凹槽向居中的一边成凹面弯曲，即向侧面的一边成凸面弯曲，特别是其具有圆弧形状，该圆弧具有一居中的特别是位于支承体轮廓以内的曲率中心。与该凹槽配合作用的操纵杆或操纵杆部分(操纵轴)优选具有或者一圆形的横剖面或者一具有适合于凹槽弧形的两个弯曲的壁部分的横剖面。
此外，使操纵杆或容纳于长孔式凹槽中的操纵杆部分构造成适合于一包括平面的壁部分的凹槽，亦即其或者也是一圆形的横剖面，或者其横剖面包括连接两侧面半圆的直线。
在另一实施形式中，操纵杆以其远端可偏转地支承在胫骨部分上，其中该远端的和/或在支承体上的近端的摆动支承可以沿操纵杆轴向方向平移运动，从而确保支承体在胫骨支承表面上的持久的滑动接触而与操纵杆的摆动位置无关。
操纵杆优选由一种与身体相容的金属合金(钛合金)构成，就象胫骨部分一样。
以下借助于附图更详细地描述一个本发明的膝关节内用假体的实施形式。其中
图1示出本发明的膝关节内用假体(胫骨部分)的第一实施形式沿前后方向的纵剖面；图2示出按照图1的膝关节内用假体沿居中—侧面的方向的纵剖面；图3示出按照图1和2的膝关节内用假体的俯视图；图4a示出本发明的膝关节内用假体的第二实施形式的一部分沿前后方向的纵剖面；图4b示出按照图4a的操纵杆的剖面；图5示出按照图4a的膝关节内用假体沿居中—侧面的方向的剖面；图6示出本发明的膝关节内用假体的第三实施形式沿居中—侧面的方向的纵剖面；图7示出按照图6的膝关节内用假体沿前后方向的纵剖面(图8中剖面A-A)；图8示出按照图6和7的膝关节内用假体的俯视图9为本发明的膝关节内用假体的一部分沿居中—侧面的方向的纵剖面，示出支承体固定于胫骨部分上的细部；图10a至10c示出本发明的膝关节内用假体的另一实施形式沿前后方向的纵剖面(部分图)；图11a和11b示出膝关节内用假体的另一实施形式的简图之俯视图和横剖面；以及图12为一原理简图用以说明本发明的膝关节内用假体(作为前后纵剖面)的一般的实现可能性。
按照图1至3，膝关节内用假体的第一实施形式包括一具有平面的胫骨支承表面7的胫骨部分20，一支承体1在该胫骨支承表面上可以沿前后方向移动(图3中双箭头21所示)。该支承体包括两个拱状凹面的支承壳8用以活动地容纳未示出的股骨关节部分(股骨滑块)。
此外，为支承体1设置一转动导向装置，其引导支承体1在胫骨支承表面7上绕垂直于该胫骨支承表面的一个转动轴线22转动(见图3中双箭头29所示)。该转动导向装置包括一操纵杆23，其一方面相对于支承体1既可转动又可摆动地固定在支承体1上而另一方面在胫骨部分20上或在胫骨部分的一个在远端延伸的壳体3中的一沿前后方向延伸的长孔式凹槽24之内居中地和侧面地导向。操纵杆23在所示实施形式中设计成圆销。操纵杆23在近端具有一球式头2，其嵌入一在支承体1上互补构成的转动支承凹槽中，尤其是从近端向远端是可锁定的。
长孔式凹槽24为一袋孔，其沿前后方向从远端向近端成楔式扩大(见图1)以及由相互平行的和大致垂直于胫骨支承表面延伸的壁25、26居中地和侧面地限定，各壁的相互间距稍大于插入该袋孔10的操纵杆23或相应的操纵杆部分的直径。操纵杆23以间隙配合滑动支承在限定壁25与26之间。
通过袋孔的所述梯形的或楔式的扩大使操纵杆23能够在凹槽24内沿前后方向按照图1中双箭头27所示作摆动运动。因此，所述支承体也可以沿前后方向在胫骨支承表面7上平行地移动。
操纵杆23在胫骨部分20上的滑动支承在一由塑料、特别是由聚乙烯制成的支承套4内实现，其中该支承套4定位在胫骨部分20上而防转动，亦即定位于向远端延伸的胫骨壳体3的内部。
外科医生还可以在手术结束阶段决定他是否要使用支承套4，其使支承体1可以或者只转动或者确保沿前后方向既转动又平移。手术者也可以从一组支承套中作出选择，支承套的长孔式凹槽24沿前后方向具有不同的长度，其结果是，用于平移运动的挡块在向前的方向或向后的方向定位于相应的不同位置。
前后平移运动的限定通过长孔式凹槽的前面的和后面的边界来保持。这限定操纵杆的摆动运动。
按照图4a至5的实施形式的特征在于，在操纵杆23′的近端设置一沿居中—侧面的方向大致平行于胫骨支承表面7延伸的摆动轴6，其穿过操纵杆23′中的一相应的横孔延伸。按照图4b操纵杆23′的横剖面是扁平的。因此以有利的方式代替线接触而得到在操纵杆23′与(未示出的)支承套的居中的和侧面的限定壁之间的面接触。
摆动轴6嵌入一在支承体1′上互补构成的摆动支承凹槽la′中。有关这方面涉及一种通用的结构措施，本文不需要对其更详细地描述。
按照图6至8的实施形式与按照图4a至5的实施形式所不同的是，修改的操纵杆23″以其远端可偏转地支承在胫骨部分20上，其中该远端的和/或在支承体1′上的近端的摆动支承可以沿操纵杆轴向方向平移运动，从而确保支承体1′在胫骨支承表面7上的持久的滑动接触而与操纵杆23″的摆动位置无关。图7中以双箭头28表示这样的相对的沿操纵杆轴向方向的平移运动。
操纵杆23″的远端的摆动支承同样通过横向穿过操纵杆23″延伸的摆动轴30和在支承壳体4′中的一互补的容纳孔4a′来确定，其中摆动轴30平行于支承体1′中的摆动轴6延伸。
在按照图4至8的实施形式中，所述操纵杆只可摆动地支承在支承体上。因此所述支承套必须可绕其纵轴线可转动地支承在胫骨部分上，以便能够实现最佳的符合解剖学的导向装置。
按照图9的实施形式基本上相当于按照图1至3的实施形式，其中只示出(修改的)支承体1″和修改的胫骨壳体3′沿居中—侧面的方向的纵剖面。该实施形式的特征在于，支承体1″在其居中的一边和侧面的一边通过胫骨壳体3′嵌锁，从而可靠地避免支承体1从胫骨支承表面7上升起。嵌锁支承体1的胫骨壳体3的突出部具有后面的和前面的(未示出的)挡块，其限定支承体1的转动。其中能够使侧面的各挡块比居中的各挡块进一步相互远离，结果是，支承体1″在侧面比在中央具有更大的移动自由度。这样的不同的移动自由度与膝的自然运动过程相符。
支承体在居中的一边和侧面的一边的所述各挡块当然也可以独立于支承体在居中的一边和侧面的一边嵌锁的措施以外来设置，即在所有的本文所描述的实施形式中均可如此。
对于用于支承体的嵌锁的措施还要说明的是，这些措施沿居中的方向和侧面的方向具有足够的间隙，以使支承体可以通过转动—平移操纵杆预定的方式不受阻碍地在胫骨支承表面上运动。所述措施仅用于保持支承体在胫骨支承表面上的滑动接触。
支承体按传统的方式由塑料、优选由聚乙烯制成，而胫骨壳体由一种与身体相容的金属合金(钛合金)制成，操纵杆连同摆动支承头或摆动轴也是同样的。
图10a至10c示出以本发明的另一实施形式的原理图的方式表示的部分图，其中操纵杆23″包括圆柱形轴部分和部分球形摆动支承头2，该摆动支承头2保持在按照图1至3构成的支承体1的摆动支承凹槽1a中而其轴部分嵌入凹槽(一袋孔)24′中，该袋孔24′包括一沿前后方向向上(近端的)成梯形扩大的第一部分24a′和一向下(远端的)同样基本上成梯形扩大的第二部分24b′。通过凹槽24′的这种结构达到使操纵杆23可以绕位于凹槽24′的最窄位置的高度处的摆动轴线沿前后方向不受限制地自由摆动。
在图10b和10c中以简图示出操纵杆23和凹槽24′(在胫骨支承表面7的高度处的)横剖面形状。对应于配置给图10a的两种变型方案，在这里各部分分别用标号23(A)和23(B)以及24′(A)和24′(B)标记。
图11a和11b示出另一实施形式的原理简图，其中在支承体1的下方设置一具有弧形的凹槽24″的支承套4″，一具有圆形的轴横剖面的操纵杆23(A)(图11a)或一具有适合于凹槽24″的曲度的轴横剖面的操纵杆23″″在该弧形的凹槽24″中导向。凹槽24″绕处在居中的一边的曲率中心31以曲率半径R弯曲成使其向居中的一边构成凹面，即向侧面的一边构成凸面。这同样适用于在按照图11b的实施形式中的操纵杆23″″的轴横剖面。
图12为一简化的原理简图用以说明建议的装置的主要的功能部件和基本的操作方式，按照该简图该装置包括一具有在其中构成的摆动支承凹槽la(A)的支承体1A、一包括支承套4A并在支承套4A内构成的凹槽24A的胫骨壳体3A以及一操纵杆23A。其中以简图示出导向装置基本上被置于脱位危险的位置，因而该简图对此被认为是大大简化了的。但该图示出支承体1A通过操纵杆23A的转动导向的原理，操纵杆23A相对于支承体可摆动地固定并且沿居中的/侧面的方向导向。
在申请文件中公开的全部特征均作为本发明主要的权利要求，就其单个或组合来说，相对于现有技术都是新的。
附图标记清单1；1′；1″；1A 支承体1a；1a′；1a(A) 摆动支承凹槽2 摆动支承头3；3′；3A胫骨壳体4；4′；4″；4A 支承套4a′ 容纳孔6，30 摆动轴7 胫骨支承表面8 支承壳20胫骨部分21，27，28，29双箭头22转动轴线23；23′；23″；23；23(A)；23(B)；23A 操纵杆24；24′；24′(A)；24′(B)；24″；24A 长孔式凹槽(袋孔)24a′，24b′ 凹槽部分25，26限定壁31曲率中心R 曲率半径
权利要求
1.膝关节内用假体，包括一具有平面的胫骨支承表面(7)的胫骨部分(20)、一在该胫骨支承表面(7)上可沿前后方向移动的支承体(1；1′；1″；1A)和一转动导向装置，该支承体具有两个拱状凹面的支承壳(8)用以活动地容纳一股骨关节部分，该转动导向装置使支承体可以绕垂直于胫骨支承表面(7)的一个转动轴线(22)在该胫骨支承表面(7)上转动，其特征在于，转动导向装置包括一操纵杆(23；23′；23″；23；23(A)；23(B)；23″″；23A)，其在支承体(1)上相对于支承体(1)是可摆动的并且在胫骨部分(20)上居中地/侧面地导向和/或转动导向。
2.按照权利要求1所述的膝关节内用假体，其特征在于，操纵杆(23；23′；23″；23；23(A)；23(B)；23″″；23A)一方面在胫骨部分(20)上的一沿前后方向延伸的长孔式凹槽(24；24′；24′(A)；24′(B)；24″；24A)中居中地和侧面地导向而另一方面其或者相对于支承体(1；1′；1″；1A)既可转动又可摆动地固定在该支承体上或者只可摆动地固定在该支承体上并且与所述凹槽一起绕垂直于胫骨支承表面(7)的转动轴线(22)可转动地支承于胫骨部分(20)中。
3.按照权利要求2所述的膝关节内用假体，其特征在于，长孔式凹槽(24；24′；24′(A)；24′(B)；24″；24A)构造成袋孔，其向胫骨支承表面(7)一边至少在上面的区域从远端向近端成梯形扩大并且由相互平行的和大致垂直于胫骨支承表面(7)延伸的各壁(25，26)居中地和侧向地限定，为了间隙配合，各壁的相互间距稍大于容纳于该凹槽中的操纵杆(23；23′；23″；23；23(A)；23(B)；23″″；23A)或操纵杆部分的相应尺寸。
4.按照权利要求3所述的膝关节内用假体，其特征在于，袋孔(24′；24′(A)，24′(B))沿前后方向在下面的区域向远离胫骨支承表面方向成梯形扩大，从而确保使操纵杆(23；23 (A)；23(B))可以绕与其远端间隔开的转动轴线基本上不受限制地自由偏转。
5.按照上述权利要求之一项所述的膝关节内用假体，其特征在于，操纵杆(23；23；23(A)；23(B))在近端包括一球式头(2)或一沿居中—侧面的方向基本上平行于胫骨支承表面(7)延伸的摆动轴(6)，两者均嵌入一在支承体(1)上互补构成的摆动支承凹槽中。
6.按照权利要求1至3之一项所述的膝关节内用假体，其特征在于，操纵杆(23；23；23(A)；23(B))在胫骨部分(20)上的导向在一由塑料、特别是由聚乙烯制成的支承套(4；4′；4A)内实现，其中该支承套防止转动地定位在胫骨部分上。
7.按照权利要求6所述的膝关节内用假体，其特征在于，支承套(4；4′；4A)容纳于一胫骨壳体(3；3A)中，该胫骨壳体具有一向胫骨支承表面(7)一边扩大的袋孔用以插入该支承套。
8.按照上述权利要求之一项所述的膝关节内用假体，其特征在于，长孔式凹槽(24″)具有一特别是圆弧形的并由绕一处在凹槽的居中的曲率中心(31)的曲率半径(R)确定的曲度，使其向居中的一边具有凹面形状或向侧面的一边具有凸面形状。
9.按照上述权利要求之一项所述的膝关节内用假体，其特征在于，操纵杆(23；23；23(A)；23(B))或至少容纳于长孔式凹槽中的操纵杆部分具有至少两个圆柱形的或截锥形的壁部分。
10.按照权利要求8和权利要求9所述的膝关节内用假体，其特征在于，操纵杆(23″″)或容纳于长孔式凹槽(24；24′；24′(A)；24′(B)；24″；24A)的操纵杆部分在凹槽(24″)的弯曲的结构情况下基本上是圆柱形的或截锥形的或具有两个连结圆柱形的或截锥形的部分的弯曲的壁部分以适合于凹槽的曲度。
11.按照权利要求9所述的膝关节内用假体，其特征在于，操纵杆(23′；23″；23)或容纳于长孔式凹槽中的操纵杆部分在凹槽(24；24′；24′(A)；24′(B))具有平面的壁部分的结构的情况下具有两个连结圆柱形的或截锥形的部分的平面的壁部分。
12.按照权利要求1至4之一项所述的膝关节内用假体，其特征在于，操纵杆(23)以其远端可偏转地支承在胫骨部分(20)上，其中该远端的和/或在支承体(1)上的近端的摆动支承可以沿操纵杆轴向方向平移(28)，从而确保支承体(1)在胫骨支承表面(7)上的持久的滑动接触而与操纵杆(23)的摆动位置无关。
13.按照上述权利要求之一项所述的膝关节内用假体，其特征在于，容纳于支承体(1；1″)中的和/或在胫骨部分上导向的操纵杆(23；23″″)端部倒圆成基本上部分球形的。
全文摘要
本发明涉及一种膝关节内用假体，包括一具有平面的胫骨支承表面(7)的胫骨部分(20)、一在该胫骨支承表面(7)上可沿前后方向移动的支承体(1)和一转动导向装置，该支承体具有两个拱状凹面的支承壳(8)用以活动地容纳一股骨关节部分，该转动导向装置使支承体可以绕垂直于胫骨支承表面(7)的一个转动轴线(22)在该胫骨支承表面(7)上转动。转动导向装置包括一操纵杆(23)，其在支承体(1)上是可摆动的并且在胫骨部分(20)上居中地/侧面地导向和/或转动导向。
文档编号A61F2/38GK1409624SQ00817189
公开日2003年4月9日 申请日期2000年10月17日 优先权日1999年10月18日
发明者托马斯·豪里, 伯恩哈特·豪里, 汉斯·施默特策, 维尔纳·贝尔纳 申请人:内用假肢股份公司