专利名称：人工膝关节的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种人工膝关节，特别是涉及一种利用杵柱与臼杯抵接的结构来
达成胫骨可相对股骨取得大活动范围的人工膝关节。
背景技术：
膝关节是人体最大的关节，承受人体大多的重量与应力，更直接影响人可自由行 走的能力，也是极易磨损或退化的关节之一。通常造成膝关节受损较常见的是退化性关节 炎、痛风、类风湿关节炎、或外力创伤等原因，然而膝关节受损严重常为病患带来疼痛、难以 施力而丧失正常活动能力的病状，此时通常会施以全人工膝关节手术来作为治疗病患的医 疗手段。 膝关节位于人体的大腿骨与小腿骨之间，也就是由股骨一端与胫骨一端相互衔接 而成，而膝关节主要就是靠股骨与胫骨两端相接的表面具有缓冲润滑的软骨及囊液等组织 组成，其中软骨的损耗就是造成关节病变的主因，因此人工膝关节手术会将胫骨一端表层 削去以去除损坏的组织，并在该胫骨削去表层的一端设置一胫骨组件，同理将股骨一端表 层削去并设置一股骨组件，利用该胫骨组件与该股骨组件两者相合达成衔接，其中最常见 的结构是在该胫骨组件的端面设有两弧曲凹面而在靠近中间位置设有一凸柱，并且在该股 骨组件的端面设有相对该弧曲凹面的弧曲凸面、以及介于两弧曲凸面的凸轮，藉此构造形 成人工膝关节的主要架构。 上述现有习知人工膝关节的结构已经可以满足病患日常行走与上下阶梯的需求， 然而比较不足的是，现有习知人工膝关节构造中凸轮与凸柱的机构在弯曲至某一角度时才 得以发挥作用，因此在该机构咬合前，股骨易不正常地向前滑移。再者，该凸柱与该凸轮的 机构设计也限制了胫骨股骨相对轴向旋转的产生，使得病患比较难做出盘腿、跪坐或蹲姿 等高弯曲动作。 有鉴于上述现有习知人工膝关节的诸多限制，因此发展出许多更接近原生膝关节 活动范围的改良发明，其中如美国专利第7， 160， 330号的「一个仿原生膝关节运动学的膝 关节义肢」(Emulating natural kneekinematics in a knee prosthesis)所不，为了使
得人工膝关节在弯曲时得以产生合理的轴向旋转动作，因此利用该胫骨组件的弧曲凹面、 与该股骨组件的弧曲凸面两者的凹曲变化，藉此来引导该人工膝关节在弯曲时产生轴向
旋转；再者如美国专利第7， 326， 252号的「高性能膝关节义肢」(Highperformance knee prostheses)所示，更利用改变该股骨组件的凸柱外型，令该股骨凸柱呈现不对称的结构， 使得人工膝关节弯曲时得以产生适度的轴向旋转角度，令人工膝关节产生接近正常膝关节 的运动学状态。 上述的技术虽然令人工膝关节更可容许适度的轴向旋转，然而与原生的膝关节所 能活动的范围相比还有一段距离，虽然人工膝关节手术可为病患解决膝关节的病变所带来 的不适，但同时也使得病患的肢体活动范围受限，无法与原生膝关节相比，因此还有待一种 更接近原生膝关节活动范围并以稳定性为前提下，可产生足够的轴向转动角度与高弯曲度的人工膝关节。 由此可见，上述现有的人工膝关节在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而 亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道， 但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问 题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的人工膝关节，实属 当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
发明内容本实用新型的主要目的在于，克服现有习知人工膝关节存在的缺失，而提供一种 新型结构的人工膝关节，所要解决的技术问题是使其以似杵与臼相抵接的构造，而增加稳 定性及活动范围，非常适于实用。 本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本实 用新型提出的一种人工膝关节，设置于股骨与胫骨相接的一端，其包含有一设置于胫骨端 的胫骨组件且具有两弧曲凹面、一设置于股骨端的股骨组件且具有相合于该弧曲凹面的弧 曲凸面，所述胫骨组件设有一凸起呈圆柱状的杵柱元件，该杵柱元件具有一呈球状凸面的 顶端部、以及一具有凹陷面的环周部，而该股骨组件设有一与该杵柱元件抵接的臼杯元件， 该臼杯元件具有一与该顶端部相触的第一承接面、以及在该股骨相对该胫骨形成最大弯曲 角度时抵触于该环周部一侧的第二承接面。 本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本 实用新型人工膝关节至少具有下列优点及有益效果 1、本实用新型藉由该圆柱状的杵柱元件与该臼杯元件的配合，令该胫骨组件可相 对该股骨组件拥有较大的轴向旋转角度，使得本实用新型的人工膝关节更加符合原生膝关 节的活动角度。 2、本实用新型的结构使得人工膝关节承受压力的平面除了现有习知的弧曲凹面
及弧曲凸面以外，更加可藉由该臼杯元件的第一承接面与该杵柱元件的顶端部相抵接处承
受部分压力，分散人工膝关节所承受的压力，大幅提升稳定性及耐用性。 3、本实用新型更藉由该杵柱元件得以不同角度顺畅的抵接于不同曲度的该第一
承接面及该第二承接面上，提高人工膝关节在弯曲过程中的稳定性，避免现有习知人工膝
关节在低弯曲角度下，股骨不正常向前滑移的现象。 综上所述，本实用新型是有关于一种人工膝关节，用以取代损坏的膝关节，设置于 股骨与胫骨相接的一端，其包含有一设置于胫骨端的胫骨组件且具有两弧曲凹面、一设置 于股骨端的股骨组件且具有相合于该弧曲凹面的弧曲凸面，其特色在于该胫骨组件设有一 凸起的杵柱元件且呈圆柱状并具有一呈球状凸面的顶端部、以及一具有凹陷面的环周部， 而该股骨组件设有一与该杵柱元件抵接的臼杯元件，该臼杯元件具有一与该顶端部相触的 第一承接面、以及在该股骨相对该胫骨呈高弯曲角度时抵触于该环周部一侧的第二承接 面，上述即为本实用新型的基本架构，藉此增加人工膝关节的稳定性，令人工膝关节活动角 度更接近原生膝关节的范围，使病患达到良好的运动学状态。本实用新型在技术上有显著 的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。 上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技
4术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征 和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1是本实用新型的第一分解示意图。 图2是本实用新型的第二分解示意图。 图3A是本实用新型第一动作的剖面示意图。 图3B是本实用新型第二动作的剖面示意图。 图4是本实用新型的实施例图。
具体实施方式为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下 结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的人工膝关节其具体实施方式
、结构、特征 及其功效，详细说明如后。 有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参阅图式的较 佳实施例的详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式
的说明，当可对本实用新型为 达成预定目的所采取的技术手段及功效获得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是 提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。 请参阅图1、图2、图3A、及图4所示，图1是本实用新型的第一分解示意图。图2 是本实用新型的第二分解示意图。图3A是本实用新型第一动作的剖面示意图。图4是本实 用新型的实施例图。本实用新型的较佳实施例揭示了一种人工膝关节，其主要设置于股骨 100以及胫骨200相接的一端，用以取代已经损坏的膝盖关节，其包含有一设置于胫骨200 端的胫骨组件20、以及一设置于股骨100端的股骨组件10，其中该胫骨组件20具有两弧曲 凹面21，而该股骨组件10具有相合于该弧曲凹面21的弧曲凸面ll，其中该弧曲凸面11与 该弧曲凹面21在人工膝关节正常使用的状态下接呈为相触的状态，而本实用新型的最大 特征在于所述胫骨组件20设有一凸起呈圆柱状的杵柱元件22，如图所示该杵柱元件22具 有一呈球状凸面的顶端部221、以及环绕该杵柱元件22并具有凹陷面的环周部222，并该股 骨组件10设有一与该杵柱元件22抵接的臼杯元件12，该臼杯元件12则具有一第一承接面 121与一第二承接面122，其中该第一承接面121相触于该杵柱元件22的顶端部221，该第 二承接面122在该股骨100相对该胫骨200形成高弯曲角度时抵触于该杵柱元件22的环 周部222 —侧，上述即为本实用新型的基本架构。 为能说明本实用新型的动作方式，请承续上述内容，并请参阅图3A及图3B所示， 图3B是本实用新型第二动作的剖面示意图，同时请参阅图4，可得知其中图3A所示的该股 骨组件10与该胫骨组件20的连接状态为该股骨100与该胫骨200大致为同轴的状态下， 亦即图3A所示的该股骨组件10与该胫骨组件20的连接状态为人体站立的状态下，此时可 见该股骨组件10与该胫骨组件20相触面为该弧曲凸面11与该弧曲凹面21、以及该第一承 接面121与该杵柱元件22的顶端部221，藉此得以增加该股骨组件10与该胫骨组件20间 的接触面，以有效分散在该股骨组件10及该胫骨组件20间所产生的接触面压力，使得本实 用新型相比较以往人工膝关节有更加的耐用性；请继续参阅图3B所示，为人工膝关节轻微弯曲的状态，此时可见该杵柱元件22的顶端部221得以顺畅的藉由弯曲的动作而一体连续 的由该第一承接面121继续抵接于该第二承接面122，最后若人工膝关节产生高弯曲时，可 使得该第二承接面122抵触于该环周部222，由此可见，本实用新型的人工膝关节弯曲时稳 定性高，可以进一步避免现有习知人工膝关节股骨元件向前滑移，令病患装设人工膝关节 后得以拥有最接近原生膝关节的活动范围。 承前述所有图示及内容，其中该臼杯元件12的第一承接面121用以与该杵柱元件 22的顶端部221抵接，而在图示中，该第一承接面121配合该顶端部221的球状凸出的外型 而形成球状凹陷，藉由如此的连接关系，使得本实用新型的人工膝关节在实际使用时，该股 骨100相对该胫骨200可以获得比较自然的相对轴转范围，突破以往人工膝关节结构所造 成轴转角度的限制，改善现有习知技术的瓶颈。 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上 的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟 悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容 作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内 容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍 属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求一种人工膝关节，设置于股骨(100)与胫骨(200)相接的一端，其包含有一设置于胫骨(200)端的胫骨组件(20)且具有两弧曲凹面(21)、一设置于股骨(100)端的股骨组件(10)且具有相合于该弧曲凹面(21)的弧曲凸面(11)，其特征在于所述胫骨组件(20)设有一凸起呈圆柱状的杵柱元件(22)，该杵柱元件(22)具有一呈球状凸面的顶端部(221)、以及一具有凹陷面的环周部(222)，而该股骨组件(10)设有一与该杵柱元件(22)抵接的臼杯元件(12)，该臼杯元件(12)具有一与该顶端部(221)相触的第一承接面(121)、以及在该股骨(100)相对该胫骨(200)形成最大弯曲角度时抵触于该环周部(222)一侧的第二承接面(122)。
专利摘要本实用新型是关于一种人工膝关节，设置于股骨与胫骨相接的一端，其包含一设置于胫骨端的胫骨组件且具有两弧曲凹面、一设置于股骨端的股骨组件且具有相合于该弧曲凹面的弧曲凸面，所述胫骨组件设有一凸起呈圆柱状的杵柱元件，该杵柱元件具有一呈球状凸面的顶端部、以及一具有凹陷面的环周部，而该股骨组件设有一与该杵柱元件抵接的臼杯元件，该臼杯元件具有一与该顶端部相触的第一承接面、以及在该股骨相对该胫骨形成最大弯曲角度时抵触于该环周部一侧的第二承接面。藉此增加人工膝关节的稳定性，令人工膝关节活动角度更接近原生膝关节的范围，使病患达到良好的运动学状态。
文档编号A61F2/38GK201438977SQ20092015666
公开日2010年4月21日 申请日期2009年6月12日 优先权日2009年6月12日
发明者张宗维, 林坤志, 赖玉树, 郑诚功, 黄昌弘 申请人:郑诚功