股骨头假体的制作方法
【专利摘要】一种股骨头（110），该股骨头（110）包括关节面（112），该关节面（112）大于半球形；内部的凹槽（114），该内部的凹槽（114）具有纵向轴线，该纵向轴线限定所述关节面（112）的极点P，该纵向轴线经过所述关节面（112）的曲率中心；第一边（116）和第二边（118），在使用时，所述第一边（116）构成后部边缘，所述第二边（118）构成前部边缘和/或前下部边缘。所述第一边（116）到所述极点P的距离大于所述第二边（118）到所述极点P的距离。本发明还提供了一种股骨假体，该股骨假体包括股骨头；本发明还提供了一种股骨植入体，该股骨植入体包括股骨柄和股骨头。本发明的所述假体和植入体用于全髋关节置换。
【专利说明】股骨头假体
【技术领域】
[0001]本发明涉及股骨头假体。具体地，但不是特定地，本发明涉及用于全髋关节置换的大直径股骨头(large femoral head)假体。 【背景技术】
[0002]大直径股骨头越来越多地被应用于全髋关节置换手术中。使用大直径股骨头的优点为降低脱位率(dislocation rate)并减少髋关节置换假体的股骨颈(femoral neck)和相应的髋白杯(acetabular cup)边缘之间的撞击。
[0003]然而，使用大直径股骨头的缺点是间歇性腹股沟痛，认为是由于与腰肌肌腱自由偏移(free excursion)的干扰。如图1中所示，腰肌肌肉10起源于腰椎12，腰肌的肌腱14经过骨盆16、髋关节18、股骨头20和前下部的(antero-1nferior)股骨颈22然后插入小转子24。腰肌肌肉10的活动弯曲髋关节18。
[0004]迄今为止已经作为假体头应用到全髋关节置换股骨柄的小直径股骨头为单块结构。由于设计者和制造者试图降低使用坚固金属部件所不可避免的重量，大直径金属股骨头假体一般为非单块结构。一般地，大直径股骨头部件为部分掏空的以减轻重量，大直径股骨头部件的股骨柄具有逐渐变细的颈部以配合到相应地股骨头部件上的锥形雌性凹槽(tapered female recess)中。更普遍地,颈部上设置有套以减少用于髋关节置换手术所需的一系列股骨头部件(具有多种长度并且在某些设计中，可以通过使用不同的套来实现偏置(offset))。
[0005]图2显示了已知的股骨假体设计30，该股骨假体设计30包括股骨头32、圆锥形的套34和股骨柄36。所述股骨头32包括部分掏空的半球形金属元件，该金属元件在中心附近具有朝内的锥形通道38，用于将所述套34容纳到其中。所述股骨柄36包括细长部40、中间部44和颈部48，所述细长部40通常从所述股骨头32逐渐变细且终止于圆形末端42，所述中间部44具有大致平行的两条边46，所述颈部48沿着偏置(offset)的前下方向延伸且终止于锥形部(conical taper)50，该锥形部50容纳于所述套34中。如图所示，所述股骨头32包括相对较薄的依靠边缘或边沿52，边缘或边沿52围绕相互连接的通道38、套34和锥形部50但由此隔开以容纳(accommodate)病人的割除的股骨颈从而保护病人股骨上的假体。
[0006]然而，人们发现腹股沟痛一般地与使用这种如图2中所示的挖空的股骨头有关。
[0007]因此，本发明的目的是提供改进的股骨头假体。
【发明内容】
[0008]根据本发明的第一方面，提供了一种股骨头假体，该股骨头假体包括:关节面，该关节面大于半球形；内部的凹槽，该内部的凹槽具有纵向轴线，该纵向轴线限定所述关节面的极点，该纵向轴线经过所述关节面的曲率中心；第一边和第二边，在使用时，所述第一边构成后部边缘，所述第二边构成前部边缘和/或前下部边缘；并且其中所述第一边到所述极点的距离大于所述第二边到所述极点的距离。
[0009]应该理解的是，本发明的第一方面的所述股骨头假体设置成与具有颈部的股骨柄假体共同使用，所述颈部或者设置成直接(压配合)插入到所述内部的凹槽中，或者设置成(压配合)插入到作为中介的套中，该套继而(压配合)插入到所述内部的凹槽中。因此，本发明的第一方面的所述股骨头可以形成多部件股骨植入体的一部分，在所述多部件股骨植入体中，所述头固定地设置于股骨柄上，该股骨柄带有或不带有作为中介的套，并且其中所述套可能或未设置成与所述柄偏置连接。
[0010]根据本发明的第二方面，提供了一种股骨植入体，该股骨植入体包括股骨柄和股骨头；所述股骨头包括关节面，该关节面大于半球形；所述股骨柄，该股骨柄包括颈部，该颈部具有纵向轴线，该纵向轴线限定所述股骨头的所述关节面的极点，该纵向轴线经过所述关节面的曲率中心；所述股骨头具有第一边和第二边，在使用时，所述第一边构成后部边缘，所述第二边构成前部边缘和/或前下部边缘；并且其中所述第一边到所述极点的距离大于所述第二边到所述极点的距离。
[0011]应该理解的是，本发明的第二方面的所述股骨植入体可以设置为具有整体式的股骨头和股骨柄的单件式部件。
[0012]因此，本发明的第一两个方面的实施方式提供了一种具有较低的前部/前下部轮廓的股骨头(或者为单独的或者为与股骨柄成整体的)。因此，所述股骨头在前部到后部的方向上为非对称的。由于 申请人:认为根据现有技术的部件中遇到的腹股沟痛是由于股骨头的锐利和庞大的依靠边缘(expending edge)与腰肌肌腱向前部和/或前下部的偏移(excursion)相干涉所导致的，因此 申请人:相信这样的设计能帮助消除根据现有技术的部件中遇到的腹股沟痛。通过减少所述股骨头向前部和/或前下部延伸，根据本发明，因此希望能够实现使用大直径股骨头的优点而不引起腹股沟痛的危险。
[0013]现有技术FR2631543和US5480451均涉及股骨头，但两者与本发明中的均不同，由于它们每个均需要具有与头的中心轴`线偏置的纵向轴线的凹槽，因此它们不具有以下特征:纵向轴线经过所述关节面的曲率中心，以限定与本发明的后部边缘和前部边缘的定义有关的极点。而且，由于它们每个均需要凹槽成角度为使得股骨柄和头的纵向轴线之间成所需要的角度从而能够改变头的前倾/后倾，因此将现有技术的装置调节为本发明所要求的也非显而易见的。因此，这些文献的所要解决的问题与本发明所要解决的问题是完全不同的。除此，需要注意的是，现有技术的头相对股骨柄的旋转将必定会导致所述头的中心相对于所述柄的位置改变，但是，在本发明的实施方式中，所述头的旋转不会改变所述头的中心相对于所述柄的位置，这是由于所述纵向轴线经过所述中心。
[0014]应该注意的是，在后部方向上，所述股骨头可以伸出与传统的股骨头设计相同的(或相近的)角度。这很重要，因为由于股骨颈前倾以及髋臼部件前倾，后部需要更加完整的股骨头假体以满足股骨头和髋白部件之间的接合。因此，本发明允许减小不必要区域中的体积同时保持其他需要用于满足载荷传递和移动范围的区域中的材料。
[0015]前后平面可以定义为垂直于极点的轴线并经过所述关节面的曲率中心。所述第二边可以始于(即具有外侧端部在)(大约)所述前后平面和所述关节面之间的交叉(即从极点开始旋转大约90度的位置)。与所述交叉在直径方向上相对地，所述关节面可以跨过所述前后平面以使得所述第一边始于(即具有外侧端部在)从极点开始旋转大于90度(例如100度、110度、120度或130度)的位置处。 [0016]所诉第二边可以包括弧形部，该弧形部的曲率半径比所述关节面的曲率半径小。所述第二边可以包括外侧端部，此次所述弧形部的切线垂直于所述前后平面，并且/或者所述第二边可以包括内侧端部，此处所述弧形部的切线平行于所述前后平面。这一特征消除了通常位于股骨头假体的前部和/或前下部位置上锐利边缘。
[0017]所述第一边可以大致平行于所述前后平面。
[0018]所述第一边和所述第二边可以通过至少一个中间边连接。在【具体实施方式】中，所述第一边和所述第二边可以通过两个在直径方向上相对的中间边连接。所述中间边可以提供从所述第一(较低)边到所述第二 (较高)边的光滑曲线台阶。
[0019]所述股骨头的凹槽可以朝向所述极点向内逐渐变细。类似地，所述股骨柄的所述颈部可以朝向所述极点向内逐渐变细。
[0020]所述股骨头可以包括仅仅一个的内部的凹槽，该凹槽设置为用于容纳套和/或股骨颈。该凹槽可以具有向内逐渐变细的截头圆锥形状。所述凹槽可以终止于所述第二边的内侧端部和所述第一边的内侧端部。因此，可以理解的是，本发明的所述凹槽可以具有适当地比现有技术部件的外径大的外径，现有技术部件中凹槽设置从股骨头的依靠边缘向后缩的单独的通道中。因此，这一特征不仅能够帮助减小部件的整个体积和重量，而且有助于消除对锐利边缘的需要。
[0021 ] 所述股骨头关于与所述极点共线并且沿着前后方向延伸的平面是对称的。
[0022]所述股骨头可以具有范围在38mm至58mm的外径。提供包括外径在该范围内并且以2mm逐渐增大的一系列股骨头的成套部件。
[0023]所述股骨头可以包括金属材料、陶瓷材料和聚合材料中的一者或者多者。
[0024]根据本发明的第三方面，提供了一种股骨假体，该股骨假体包括根据本发明的第一方面的所述头以及股骨柄假体和用于股骨颈的套中一者或者多者。
[0025]应该注意的是，本发明的目的是在相对较窄的股骨颈上使用大直径股骨头(具有较大外径)。
[0026]所述套可以设置为当插入到所述股骨头的所述内部的凹槽中时，所述套的底部与所述第二边的内侧端部平齐。这进一步帮助消除设计中的可能抓钩腰肌肌腱的锐利边缘。
[0027]所述套包括大体截头圆锥形的环部，该环部的内表面设置为与股骨颈假体的配合端相匹配。
[0028]在某一实施方式中，所述套的内表面相对所述套的中心可以偏置，以使得所述套的中心轴线与所述股骨颈的匹配端的中心轴线不一致。
[0029]为了相对于所述股骨颈或柄调节所述关节面的位置(如高度)，可以设置一系列不同的套。为了保证在各种情况下，各个套的底部与所述第二边的内侧端部保持平齐，可以改变所述套的内表面以使得其在不同位置处与所述股骨颈的端部配合。例如，为了获得在长度上的增加，应该选择带有相对较窄的开口的套，以使得所述颈部在接近所述套的底部的位置处与所述内表面配合，并且为了获得在长度上的缩短，应该选择带有相对较宽的开口的套，以使得所述颈部在接近所述套的顶部的位置处与所述内表面配合。
[0030]根据本发明的第四方面，提供了一中髋关节假体，该髋关节假体包括根据本发明的第一方面的股骨头或根据本发明的第二方面的股骨植入体以及设置为容纳所述股骨头的髋臼杯。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]参照以下附图，将更详细地对本发明的【具体实施方式】进行描述，其中:
[0032]图3A显示根据本发明的【具体实施方式】的股骨头的侧视图；
[0033]图3B显示图3A中的股骨头的底侧立体图；和
[0034]图4显示当图3A中的股骨头绕垂直轴线旋转180度且安装上典型的股骨颈和套时的侧视剖视图。
【具体实施方式】
[0035]参照附图3A和图3B，显示了根据本发明的第一实施方式的金属股骨头110。该股骨头110包括关节面112和内部的凹槽114，所述关节面112大于半球形，所述凹槽114具有纵向轴线，该纵向轴线限定关节面112的P极点。具有第一边116和第二边118，在使用时，所述第一边116构成后部边缘，，所述第二边118构成前部边缘和前下部边缘。更重要地，第一边116到极点P的距离大于第二边118到极点P的距离。
[0036]第一边116和第二边118通过中间边120在关节面112的两侧连接。如图所示，中间边120提供了从较低的第一边116到较高的第二边118的光滑曲线台阶。
[0037]应该注意的是，股骨头110关于过极点P且沿前后方向延伸的第一平面为对称的，并且关于过极点P但与所述第一平面垂直的第二平面为非对称的。
[0038]如图3A最佳显示，股骨头110的前部边缘和前下部边缘118上设置的金属体积显著地比后部边缘116上设置的金属体积少。因此，减少了前部边缘或前下部边缘118抓钩到腰肌肌腱14上且引起腹股沟痛的危险，并且同时后部边缘116具有充分的关节面以允许股骨颈前倾和/或髋白部件前倾。
[0039]如图4中所不，图3A和图3B中的股骨头110设置成与股骨柄假体128(与图2中所示的相似，但在图4中仅部分示出)共同使用，且股骨柄假体128具有设置成插入套132中的颈部130，所述套132转而插入内部的凹槽114中。
[0040]在【具体实施方式】中，凹槽114为朝向极点P向内逐渐变细且为截头圆锥(frusto-conical)形状。相似地,套132包括大体截头圆锥形的环部,且颈部130包括大体截头圆锥形的端部133。然而，套132沿着其内表面也具有一系列的等间隔的平整表面134，以与围绕颈部130的端部133设置的平整表面136相配合，从而防止套134相对于颈部130旋转。
[0041]如图4中所示，凹槽114终止于第二边118的内侧端部138和第一边116的内侧端部140。因此，凹槽114占据头110的大部分，从而有助于减轻头110的重量并且消除对锐利边缘的需求。
[0042]除此，套132设置成当插入到股骨头110的内部的凹槽114中时，套132的底部141与第二边118的内侧端部138平齐。在这种设计中，能够进一步帮助消除可能钩住腰肌肌腱的台阶或锐利边缘。
[0043]图4中显示了前后平面X，该前后平面X垂直于过极点P的轴线且经过关节面112的曲率中心Y。在该实施方式中，第二边118始于前后平面X和关节面112之间的交叉Z(即位于由极点P旋转90度的位置)。与交叉Z在直径方向上相对地，关节面112穿过前后平面X以使得第一边116始于由极点旋转大于90度(例如，大约120度)的位置。
[0044]进一步地，第二边118具有比关节面112的曲率半径小的曲率半径，以消除一般地位于大直径股骨头假体的前部和前下部位置的锐利边缘。在头110的相对侧，第一边116与前后平面X基本平行。
[0045]从上述实施方式可以清楚地知道，本发明的多个方面提供了一种股骨头，该股骨头在前部和/或前下部缩小以使得由锐利边缘抓钩到腰肌肌腱上而引起腹股沟痛的危险降低到最低。有益地，本发明的实施方式可包括能够克服现有设计中有关缺陷的大直径金属股骨头。除此，通过使用外径设置为使得套的底部始终与第二边缘的底部平齐并且内表面可改变以在不同位置处与股骨颈配合的套，位于柄上的头的相对位置能够调节而不会导致可能抓钩到腰肌肌腱的台阶或锐利边缘。
[0046]本领域的技术人员可以意识到的是，在不脱离本发明的范围的前提下，可以对上述实施方式做 出各种变形。
【权利要求】
1.一种股骨头假体，该股骨头假体包括: 关节面，该关节面大于半球形； 内部的凹槽，该内部的凹槽具有纵向轴线，该纵向轴线限定所述关节面的极点，该纵向轴线经过所述关节面的曲率中心； 第一边和第二边，在使用时，所述第一边构成后部边缘，所述第二边构成前部边缘和/或前下部边缘；并且 其中，所述第一边到所述极点的距离大于所述第二边到所述极点的距离。
2.根据权利要求1所述的股骨头，其中，前后平面定义为垂直于所述极点的所述轴线且经过所述关节面的曲率中心，并且其中，所述第二边具有位于所述前后平面和所述关节面之间的交叉处的外侧端部。
3.根据权利要求1或2所述的股骨头，其中，所述第一边具有位于由所述极点旋转大于90度的位置处的外侧端部。
4.根据前述权利要求中任一项所述的股骨头，其中，所述第二边包括曲率半径小于所述关节面的曲率半径的弧形部。
5.根据权利要求4所述 的股骨头，当从属于权利要求2时，其中，在所述第二边的所述外侧端部，所述弧形部的切线垂直于所述前后平面，并且/或者，其中，所述第二边包括内侧端部，在该内侧端部，所述弧形部的切线平行于所述前后平面。
6.根据前述权利要求中任一项所述的股骨头，其中，所述第一边平行于所述前后平面。
7.根据前述权利要求中任一项所述的股骨头，其中，所述第一边和第二边通过至少一个中间边连接。
8.根据权利要求7所述的股骨头，其中，所述第一边和第二边通过两个在直径方向上相对的中间边连接。
9.根据权利要求8所述的股骨头，其中，所述中间边提供从所述第一边到所述第二边的光滑曲线台阶。
10.根据前述权利要求中任一项所述的股骨头，其中，所述凹槽朝向所述极点向内逐渐变细。
11.根据前述权利要求中任一项所述的股骨头，其中，该股骨头包括一个内部的凹槽，该一个内部的凹槽设置为用于容纳套和/或股骨颈。
12.根据权利要求11所述的股骨头，其中，所述凹槽包括向内逐渐变细的截头圆锥形状。
13.根据权利要求10或11所述股骨头，其中，所述凹槽终止于所述第二边的内侧端部和所述第一边的内侧端部。
14.根据前述权利要求中任一项所述的股骨头，其中，该股骨头关于与所述极点共线并且沿前后方向延伸的平面为对称的。
15.根据前述权利要求中任一项所述的股骨头，其中，该股骨头具有在38mm至58mm范围内的外径。
16.根据前述权利要求中任一项所述的股骨头，其中，该股骨头包括金属材料、陶瓷材料和聚合材料中的一者或者多者。
17.一种股骨假体，该股骨假体包括根据前述权利要求中任一项所述的股骨头以及股骨柄假体和用于股骨颈的套中一者或者多者。
18.根据权利要求17所述的股骨假体，其中，该股骨假体包括套，该套设置为当插入到所述股骨头的所述内部的凹槽中时，所述套的底部与所述第二边的内侧端部平齐。
19.根据权利要求17或18所述的股骨假体，其中，所述套包括大体截头圆锥形的环部，该环部的内表面构成为与股骨柄假体的股骨颈的配合端相匹配。
20.根据权利要求19所述的股骨假体，其中，所述套的所述内表面相对于所述套的中心偏置，以使得所述套的中心轴线与所述股骨颈的所述配合端的中心轴线不一致。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的股骨假体，其中，该股骨假体具有多个不同的套，每个套设置为当插入到所述股骨头的所述内部的凹槽中时，所述套的底部与所述第二边的内侧端部平齐，并且其中，每个套的内表面为不同的，以使得每个套在不同位置处与股骨颈的端部配合。
22.一种股骨植入体，该股骨植入体包括: 股骨柄和股骨头； 所述股骨头包括关节面，该关节面大于半球形； 所述股骨柄包括颈部，该颈部具有纵向轴线，该纵向轴线限定所述股骨头的所述关节面的极点，该纵向轴线经过所述关节面的曲率中心； 所述股骨头具有 第一边和第二边，在使用时，所述第一边构成后部边缘，所述第二边构成前部边缘和/或前下部边缘；并且 其中，所述第一边到所述极点的距离大于所述第二边到所述极点的距离。
23.根据权利要求22所述的股骨植入体，其中，所述股骨植入体设置为具有整体式的股骨头和股骨柄的单件式部件。
24.一种髋关节假体，该髋关节假体包括根据权利要求1至16中任一项所述的股骨头或根据权利要求17至21中任一项所述的股骨假体或根据权利要求22至23中任一项所述的股骨植入体，以及设置为容纳所述股骨头的髋臼杯。
25.一种股骨头假体，该股骨头假体基本上参照附图如前文所述。
26.一种股骨假体，该股骨假体包括股骨头以及股骨柄假体和用于股骨柄的套中的一者或者多者，该股骨假体基本上参照附图如前文所述。
27.一种股骨植入体，该股骨植入体包括股骨柄和股骨头，该股骨植入体基本上参照附图如前文所述。
28.一种髋关节假体，该髋关节假体包括髋白杯以及股骨头、股骨假体或股骨植入体，该髋关节假体基本上参照附图如前文所述。
【文档编号】A61F2/36GK103764073SQ201280035184
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年7月13日 优先权日:2011年7月15日
【发明者】德里克·詹姆斯·华莱士·麦克明 申请人:德里克·詹姆斯·华莱士·麦克明