专利名称：非球形球窝关节的制作方法
技术领域：
本发明涉及容座和相对应的配合构件。特别地，本发明涉及被设计成替换患病或不良的球窝关节的整形外科关节假体。
背景技术：
在正常情形下，球窝元件被认为是刚性元件，其几何形状在设计和制造期间限定。 实际上，两种元件都能在安装到体内时经历变形，通过在使用期间施加到它们上的机械力或者通过在安装过程中暂时施加到它们上的力。这些组件的变形可为永久的或短暂的，取决于所用假体材料的性质，或者由假体的组件所经历的力的大小。本发明描述了一种新颖的方案来考虑和减轻这些变形影响。常规地，球窝关节的配合部分被认为是部分球。对于在原则上被设计成使得流体膜润滑最大化的球窝关节，这些球通常具有高度的几何精确性和高表面光洁度且其相对大小使得在它们之间存在较小差别，通常被称作空隙。此空隙允许可存在的任何润滑流体进入，从而在关节运动时减小了球窝关节中的旋转摩擦。这种最佳空隙较小且小于球窝承载件直径的0. 5%。如果此空隙显著地减小，那么可阻碍润滑剂进入，从而增加了承载件的旋转摩擦。这具有向该装置的骨骼附连处施加过度摩擦扭矩的后果，通过抑制骨骼向内生长且松动该装置附连而引起早期失败。如果该空隙变得太大，由于在球窝之间的接触面积减小和在该承载件接触面积周围润滑剂夹带几何形状的不利变化而有损润滑剂功能。考虑杯状物组件，这通常包括半球形外表面和内(可能)部分球面，半球形外表面与准备好的身体髋白接触，内(可能)部分球面包括杯状物承载表面。在压配装置上，髋臼通常由球形铰除工具被准备有相对应的球形表面。球形的准备好的表面具有比杯状物外表面小的直径，因此当其被迫放置就位时，该杯状物装置经历来自髋白的准备好的表面的压缩力，这种压缩力作用于其上使之改变形状。这些力可绕杯状物的开口直径均勻或者不均勻，取决于髋臼的性质。因此，力作用于杯状物装置上从而通过变形来减小其有效大小，但也可以不均勻的方式作用从而使得装置的承载表面不再充分地为球形以支持适当润滑性质。由重量承载物造成的另外的力将作用于杯状物组件上。这些也将用于减小杯状物承载表面的总直径或者使得该装置充分地为非球形从而有损承载性质。这些变形大小通常在0. 5%承载物直径的区域中且因此能在操作中通过改变由承载物传输的摩擦扭矩而影响到承载物性能。头部组件也可由于安装而经历某些形状变化。在头部组件为较薄部段且需要在股骨的准备好的骨头上任何程度压配的情况下，如在胶结和非胶结表面重整股骨组件的情况下，那么在准备股骨中偏离设计规格的任何误差会导致头部组件不对称的内部荷载。而这进而会造成原始圆形组件的偏差。而这种情况进而会导致头部球形表面中的畸变，从而造成对承载性质的损害。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题。本发明的实施例向外科医生提供杯状物和头部装置，对于所经历的变形，其具有相对应的容许量。因此，本发明的实施例的优点在于它们减小在安装和操作期间发生的所有这些变形的净效应。根据本发明的第一方面，提供一种用于接纳配合构件的容座，其中该容座包括 第一部分，其被成形为在使用中与该配合构件接触；
第二部分，其被成形为在使用中不与该配合构件接触； 其中该第一部分包括非球形表面。第一部分还包括球形表面。根据本发明的第二方面，提供一种用于接纳配合构件的容座，其中容座包括 第一部分，其被成形为在使用中与该配合构件接触；
第二部分，其被成形为在使用中不与该配合构件接触； 其中第一部分包括不对称表面。第一部分包括不对称表面的特征意味该表面并不关于与该容座相交的轴线旋转对称。第一部分还包括对称表面。第一部分包括对称表面的特征意味该表面关于与该容座相交的轴线旋转对称。根据本发明的第三方面，提供一种用于接纳配合构件的容座，其中该容座包括 第一部分，其被成形为在使用中与该配合构件接触；
第二部分，其被成形为在使用中不与该配合构件接触； 其中第一部分和第二部分的表面是不连续的。根据本发明的第四方面，提供一种用于接纳配合构件的容座，其中容座包括 第一部分，其被成形为在使用中与该配合构件接触；
第二部分，其被成形为在使用中不与该配合构件接触；
其中第一部分和第二部分中的至少一个被成形为在使用中补偿容座的任何变形。根据本发明的第五方面，提供一种由容座接纳的配合构件，其中该配合构件包括
第一部分，其被成形为在使用中与该容座接触； 第二部分，其被成形为在使用中不与该容座接触； 其中该第一部分包括非球形表面。第一部分还包括球形表面。根据本发明的第六方面，提供一种由容座接纳的配合构件，其中该配合构件包括
第一部分，其被成形为在使用中与该容座接触； 第二部分，其被成形为在使用中不与该容座接触； 其中第一部分包括不对称表面。第一部分还可包括对称表面。
根据本发明的第七方面，提供一种由容座接纳的配合构件，其中该配合构件包括
第一部分，其被成形为在使用中与该容座接触； 第二部分，其被成形为在使用中不与该容座接触； 其中第一部分和第二部分的表面是不连续的。根据本发明的第八方面，提供一种由容座接纳的配合构件，其中该配合构件包括
第一部分，其被成形为在使用中与该容座接触； 第二部分，其被成形为在使用中不与该容座接触；
其中第一部分和第二部分中的至少一个被成形为在使用中补偿配合构件和/或容座的任何变形。在本发明的第一方面至第八方面，第二部分被成形为在正常使用中不与该配合构件接触；在极端运动期间，可能第二部分会暂时与配合构件接触。术语变形可意味容座的偏转或扭曲。术语补偿可意味避免容座变形。术语补偿可意味防止容座变形。术语补偿可意味减轻容座变形。术语补偿可意味最小化容座变形。根据本发明的第九方面，提供一种包括根据第一方面至第四方面中任一方面的容座结合根据第五方面至第八方面中任一方面的配合构件的系统。根据本发明的第一方面至第九方面的装置和系统能使承载表面直接接触。S卩，在承载表面之间可无空隙。这些装置由具有很低摩擦的材料制成。根据本发明的第十方面，提供一种用于接纳配合构件的容座，其中该容座包括 第一部分，其被成形为在使用中与配合构件配合；
第二部分，其被成形为在使用中不与配合构件配合；
其中第一部分包括非球形表面，其成形使得在使用中流体可在所述容座与配合构件之间流动。所述第一部分还包括球形表面。根据本发明的第十一方面，提供一种用于接纳配合构件的容座，其中容座包括 第一部分，其被成形为在使用中与配合构件配合；
第二部分，其被成形为在使用中不与配合构件配合；
其中第一部分包括不对称表面，其成形使得流体可在容座与配合构件之间流动。第一部分包括不对称表面的特征意味该表面并不关于与该容座相交的轴线旋转对称。第一部分还可包括对称表面。第一部分包括对称表面的特征意味该表面关于与该容座相交的轴线旋转对称。根据本发明的第十二方面，提供一种用于接纳配合构件的容座，其中容座包括 第一部分，其被成形为在使用中与配合构件配合；
第二部分，其被成形为在使用中不与配合构件配合；其中第一部分和第二部分是不连续的，且其中第一部分成形使得流体可在容座与配合构件之间流动。 根据本发明的第十三方面，提供一种用于接纳配合构件的容座，其中容座包括 第一部分，其被成形为在使用中与配合构件配合； 第二部分，其被成形为在使用中不与配合构件配合；
其中第一部分被成形为补偿容座的变形，且其中第一部分成形使得流体可在容座与配合构件之间流动。 术语变形可意味容座的偏转或扭曲。术语补偿可意味避免容座变形。术语补偿可意味防止容座变形。术语补偿可意味减轻容座变形。术语补偿可表示最小化容座变形。根据本发明的第十四方面，提供一种由容座接纳的配合构件，其中该配合构件包括
第一部分，其被成形为在使用中与容座配合； 第二部分，其被成形为在使用中不与容座配合；
其中第一部分包括非球形表面，其成形使得流体可在容座与配合构件之间流动。第一部分还可包括球形表面。根据本发明的第十五方面，提供一种由容座接纳的配合构件，其中该配合构件包括
第一部分，其被成形为在使用中与容座配合； 第二部分，其被成形为在使用中不与所述容座配合；
其中第一部分包括不对称表面，其成形使得流体可在容座与配合构件之间流动。第一部分还可包括对称表面。根据本发明的第十六方面，提供一种由容座接纳的配合构件，其中该配合构件包括
第一部分，其被成形为在使用中与容座配合； 第二部分，其被成形为在使用中不与容座配合；
其中第一部分和第二部分是不连续的，且其中第一部分成形使得流体可在容座与配合构件之间流动。根据本发明的第十七方面，提供一种由容座接纳的配合构件，其中该配合构件包括
第一部分，其被成形为在使用中与容座配合； 第二部分，其被成形为在使用中不与容座配合；
其中第一部分和第二部分中的至少一个被成形为在使用中补偿配合构件和/或容座的任何变形，且其中第一部分成形使得流体可在容座与配合构件之间流动。在本发明的第十方面至第十七方面，第二部分被成形为在正常使用中不与该配合构件接触；在极端运动期间有可能第二部分会暂时与配合构件接触。术语变形可意味容座的偏转或扭曲。
12
术语补偿可意味避免容座变形。术语补偿可意味防止容座变形。术语补偿可意味减轻容座变形。术语补偿可意味最小化容座变形。根据本发明的第十八方面，提供一种包括根据本发明的第十方面至第十三方面中任一方面的容座结合根据本发明的第十四至第十七方面中任一项的配合构件的系统。根据本发明的第十方面至第十八方面的装置和系统能使得在使用期间(例如，在髋关节假体铰接期间)流体进入和/或流入到形成于容座与配合构件之间的间隙内。流体可为润滑剂。流体可为合成的。流体可为天然的。流体可为体液。流体可为滑液流体。根据本发明的第十九方面，提供一种用于接纳配合构件的容座，其中容座包括由不等边三角形或长椭球限定的配合表面。根据本发明的第二十方面，提供一种杯状物形式的容座，其具有上第一部分和下第二部分，其中所述第一部分和第二部分具有不同的半径值。第一部分相对于第二部分的半径值可由比率R1/R2给出，其中R1/R2在0.995310 至0. 999999的范围内。R1/R2 可在 0. 996603 至 0. 999199 的范围内。Rl和R2的中心可在沿着所述杯状物的面的方向以距离Xl分开使得Xl在178至 416的范围内。Xl可在208至312的范围内。所述Rl和R2的中心可在沿着杯状物轴线的方向以距离Zl分开使得Zl在156至 312的范围内。Zl可在178至250的范围内。一种根据本发明的任一方面的容座或配合构件，其中容座为窝。一种根据本发明的任一方面的容座或配合构件，其中容座为杯状物。—种根据本发明的任一方面的容座或配合构件，其中容座为半球。一种根据本发明的任一方面的容座或配合构件，其中容座为部分半球。—种根据本发明的任一方面的容座或配合构件，其中容座为插件。
—种根据本发明的任一方面的容座或配合构件，其中第一部分为承载表面。一种根据本发明的任一方面的容座或配合构件，配合表面为承载表面。—种根据本发明的任一方面的容座或配合构件，其中配合构件为可移动的构件。一种根据本发明的任一方面的容座或配合构件，其中配合构件为球。一种根据本发明的任一方面的容座或配合构件，其中配合构件为头部。—种根据本发明的任一方面的容座或配合构件，其中容座或配合构件中至少一个至少部分地由选自包括金属、金属合金、陶瓷、塑料和其组合的组的材料制成。根据本发明的第二十一方面，提供一种包括根据本发明的任何相关方面的容座结合根据本发明的任何相关方面的配合构件的系统。根据本发明的第二十二方面，提供一种用于接纳头部的杯状物，其中杯状物包括由以下方程式限定的配合表面
权利要求
1.一种用于接纳配合构件的容座，其中所述容座包括第一部分，其被成形为在正常使用中与所述配合构件接触； 第二部分，其被成形为在正常使用中不与所述配合构件接触； 其中所述第一部分包括非球形表面。
2.一种用于接纳配合构件的容座，其中，所述容座包括 第一部分，其被成形为在正常使用中与所述配合构件配合； 第二部分，其被成形为在正常使用中不与所述配合构件配合；其中所述第一部分包括非球形表面，其成形使得流体可在所述容座与所述配合构件之间流动。
3.根据权利要求1或2所述的容座，其特征在于，所述第一部分还包括球形表面。
4.一种用于接纳配合构件的容座，其中，所述容座包括 第一部分，其被成形为在正常使用中与所述配合构件接触； 第二部分，其被成形为在正常使用中不与所述配合构件接触； 其中所述第一部分包括不对称表面。
5.一种用于接纳配合构件的容座，其中，所述容座包括 第一部分，其被成形为在正常使用中与所述配合构件配合； 第二部分，其被成形为在正常使用中不与所述配合构件配合；其中所述第一部分包括不对称表面，其成形使得流体可在所述容座与所述配合构件之间流动。
6.根据权利要求4或5所述的容座，其特征在于，所述第一部分还包括对称表面。
7.一种用于接纳配合构件的容座，其中，所述容座包括 第一部分，其被成形为在正常使用中与所述配合构件接触； 第二部分，其被成形为在正常使用中不与所述配合构件接触； 其中所述第一部分和第二部分的表面是不连续的。
8.一种用于接纳配合构件的容座，其中，所述容座包括 第一部分，其被成形为在正常使用中与所述配合构件配合； 第二部分，其被成形为在正常使用中不与所述配合构件配合；其中所述第一部分和第二部分是不连续的，且其中所述第一部分成形使得流体可在所述容座与所述配合构件之间流动。
9.一种用于接纳配合构件的容座，其中，所述容座包括 第一部分，其被成形为在正常使用中与所述配合构件接触； 第二部分，其被成形为在正常使用中不与所述配合构件接触；其中所述第一部分和第二部分中的至少一个被成形为在使用中补偿所述容座和/或配合构件的任何变形。
10.一种用于接纳配合构件的容座，其中，所述容座包括 第一部分，其被成形为在正常使用中与所述配合构件配合； 第二部分，其被成形为在正常使用中不与所述配合构件配合； 其中所述第一部分被成形为补偿所述容座的变形，其中所述第一部分成形使得流体可在所述容座与所述配合构件之间流动。
11.一种由容座接纳的配合构件，其中，所述配合构件包括 第一部分，其被成形为在正常使用中与所述容座接触； 第二部分，其被成形为在正常使用中不与所述容座接触； 其中所述第一部分包括非球形表面。
12.—种由容座接纳的配合构件，其中，所述配合构件包括第一部分，其被成形为在正常使用中与所述容座配合；第二部分，其被成形为在正常使用中不与所述容座配合；其中所述第一部分包括非球形表面，其成形使得流体可在所述容座与所述配合构件之间流动。
13.构件根据权利要求11或12所述的配合构件，其特征在于，所述第一部分还包括球形表面。
14.一种由容座接纳的配合构件，其中，所述配合构件包括 第一部分，其被成形为在正常使用中与所述容座接触； 第二部分，其被成形为在正常使用中不与所述容座接触； 其中所述第一部分包括不对称表面。
15.一种由容座接纳的配合构件，其中，所述配合构件包括 第一部分，其被成形为在正常使用中与所述容座配合； 第二部分，其被成形为在正常使用中不与所述容座配合；其中所述第一部分包括不对称表面，其成形使得流体可在所述容座与所述配合构件之间流动。
16.根据权利要求14或15所述的配合构件，其特征在于，所述第一部分还包括对称表
17.一种由容座接纳的配合构件，其中，所述配合构件包括 第一部分，其被成形为在正常使用中与所述容座接触； 第二部分，其被成形为在正常使用中不与所述容座接触； 其中所述第一部分和第二部分的表面是不连续的。
18.一种由容座接纳的配合构件，其中，所述配合构件包括 第一部分，其被成形为在正常使用中与所述容座配合； 第二部分，其被成形为在正常使用中不与所述容座配合；其中所述第一部分和第二部分是不连续的，且其中所述第一部分成形使得流体可在所述容座与所述配合构件之间流动。
19.一种由容座接纳的配合构件，其中，所述配合构件包括 第一部分，其被成形为在正常使用中与所述容座接触； 第二部分，其被成形为在正常使用中不与所述容座接触；其中所述第一部分和第二部分中的至少一个被成形为在使用中补偿所述配合构件和/ 或容座的任何变形。
20.一种由容座接纳的配合构件，其中，所述配合构件包括 第一部分，其被成形为在正常使用中与所述容座配合； 第二部分，其被成形为在正常使用中不与所述容座配合；其中所述第一部分和第二部分中的至少一个被成形为在使用中补偿所述配合构件和/或容座的任何变形，以及其中所述第一部分成形使得流体可在所述容座与所述配合构件之间流动。
21.一种用于接纳配合构件的容座，其中，所述容座包括由不等边三角形或长椭球限定的配合表面。
22.—种杯状物形式的容座，其具有上第一部分和下第二部分，其中所述第一部分和第二部分具有不同的半径值。
23.根据权利要求22所述的容座，其特征在于，所述第一部分相对于所述第二部分的半径值由比率R1/R2给出，且其中R1/R2在0. 995310至0. 999999的范围内。
24.根据权利要求23所述的容座，其特征在于，R1/R2在0.996603至0. 999199的范围内。
25.根据权利要求23或M所述的容座，其特征在于，所述Rl和R2的中心在沿着所述杯状物的面的方向以距离Xl分开使得Xl在178至416的范围内。
26.根据权利要求25所述的容座，其特征在于，Xl在208至312的范围内。
27.根据权利要求23至沈中任一项所述的容座，其特征在于，所述Rl和R2的中心在沿着所述杯状物的轴线的方向以距离Zl分开使得Zl在156至312的范围内。
28.根据权利要求27所述的容座，其特征在于，Zl在178至250的范围内。
29.根据前述权利要求中任一项所述的容座或配合构件，其特征在于，所述容座为窝。
30.根据前述权利要求中任一项所述的容座或配合构件，其特征在于，所述容座为杯状物。
31.根据前述权利要求中任一项所述的容座或配合构件，其特征在于，所述容座为半球。
32.根据前述权利要求中任一项所述的容座或配合构件，其特征在于，所述容座为部分半球。
33.根据前述权利要求中任一项所述的容座或配合构件，其特征在于，所述容座为插件。
34.根据前述权利要求中任一项所述的容座或配合构件，其特征在于，所述第一部分为承载表面。
35.根据前述权利要求中任一项所述的容座或配合构件，其特征在于，所述配合表面为承载表面。
36.根据前述权利要求中任一项所述的容座或配合构件，其特征在于，所述配合构件为可移动的构件。
37.根据前述权利要求中任一项所述的容座或配合构件，其特征在于，所述配合构件为球。
38.根据前述权利要求中任一项所述的容座或配合构件，其特征在于，所述配合构件为头部。
39.根据前述权利要求中任一项所述的容座或配合构件，其特征在于，所述容座或配合构件中至少一个至少部分地由选自包括金属、金属合金、陶瓷、塑料和其组合的组的材料制成。
40.一种基本上如前面参考附图
所述的容座。
41.一种基本上如前面参考附图所述的配合构件。
42.一种系统，其包括根据权利要求1至10或者21至40中任一项所述的容座结合根据权利要求11至20或者四至39或41中任一项所述的配合构件。
43.一种基本上如前面参考附图所述的系统。
44.一种用于接纳头部的杯状物，其中所述杯状物包括由以下方程式限定的配合表面i j k X V Z .f ^I_ I‘~r i--十-—1，a! bm c"其中χ被定义为对应于最大杯状物偏转方向的方向， y在平行于所述杯状物的面且垂直于χ的方向上； Z垂直于X禾口 y ； a为沿着χ轴的半径； b为沿着y轴的半径； c为沿着ζ轴的半径； a>b和a>c ；以及 i、j、k、l、m、n 为 1 或更大。
45.一种用于接纳头部的杯状物，其中，所述杯状物包括由以下方程式限定的配合表其中χ被定义为对应于最大杯状物偏转方向的方向， y在平行于所述杯状物的面且垂直于χ的方向上； Z垂直于X禾口 y ； a为沿着χ轴的半径； b为沿着y轴的半径； c为沿着ζ轴的半径； a>b且a>c ；以及b/a在0. 9900至0. 9998的范围内； c/a在0. 9900至0. 9998的范围内； b/c在1. 0100至0. 9900的范围内；以及 i、j、k、l、m、n 为 1 或更大。
46. 一种用于接纳头部的杯状物，其中，所述杯状物包括由以下方程式限定的配合表
47.根据权利要求46所述的杯状物，其特征在于 b/a 在 0. 997601918 至 0. 9998 的范围内；c/a 在 0. 996522782 至 0. 998919568 的范围内；以及 b/c 在 0. 999879822 至 1. 002286127 的范围内。
48.根据权利要求46或47所述的杯状物，其特征在于，对应于所述最大杯状物偏转方向的方向为平行于所述杯状物面且穿过髂骨和坐骨的方向。
49.根据权利要求48所述的杯状物，其特征在于，所述方向大体上沿着所述髂骨前下棘与坐骨结节之间的线。
50.一种基本上如前面参考附图所述的杯状物。
51.一种与杯状物配合的头部，其中所述头部包括由以下方程式限定的配合表面
52. 一种与杯状物配合的头部，其中所述头部包括由以下方程式限定的配合表面其中ζ被定义成位于或靠近所述头部所附连的颈部轴线且在正常使用中在朝向所述杯状物的方向上；χ被定义为垂直于ζ且沿着穿过ζ的平面，其也穿过所述头部与所述杯状物之间的接触占.
53. 一种与杯状物配合的头部，其中所述头部包括由以下方程式限定的配合表面其中ζ被定义成位于或靠近所述头部所附连的颈部轴线且在正常使用中在朝向所述杯状物的方向上；X被定义为垂直于Z且沿着穿过Z的平面定位，其也穿过所述头部与所述杯状物之间的接触点；y被定义为垂直于χ和ζ ； a为沿着χ轴的半径； b为沿着y轴的半径； c为沿着ζ轴的半径； a<b 且 a<c ；b/a在1. 0100至1. 0002的范围内； c/a在1. 0100至1. 0002的范围内；以及 b/c在1. 010至0. 9900的范围内。
54.根据权利要求44或45所述的杯状物或者根据权利要求51或52所述的头部，其特征在于，i、j、k、l、m或η中至少一个为整数。
55.根据权利要求44或45所述的杯状物或者根据权利要求51或52所述的头部，其特征在于，i、j、k、l、m或η中至少一个为非整数。
56.一种基本上如前面参考附图所述的头部。
57. 一种系统，其包括根据权利要求44至50中任一项所述的杯状物结合根据权利要求 51至56中任一项所述的头部。
全文摘要
一种用于在整形外科关节中接纳配合构件的容座，其中容座包括第一部分，其被成形为在正常使用中与该配合构件接触；第二部分，其被成形为在正常使用中不与该配合构件接触；其中该第一部分包括非球形表面。一种由容座接纳的配合构件，其中该配合构件包括第一部分，其被成形为在正常使用中与该容座接触；第二部分，其被成形为在正常使用中不与该容座接触；其中该第一部分包括非球形表面。本发明还公开了容座和大体上椭圆形的头部。
文档编号A61F2/36GK102378604SQ201080015272
公开日2012年3月14日 申请日期2010年2月4日 优先权日2009年2月4日
发明者米勒 R., 阿什顿 R. 申请人:T.J.史密夫及内修有限公司