本申请要求享有以下美国临时申请的权益：于2006年10月4日提交的题名为“InstrumentationforBicompartmentalKnee”的第60/828158号申请；于2006年9月6日提交的题名为“InstrumentationforBicompartmentalKnee”的第60/824696号申请；以及于2006年9月13日提交的题名为“VariableTransitionReferencingGuide”的第60/825533号申请，各申请全部内容通过引用而完整地结合在本文中。
技术领域
本发明涉及用于关节外科手术，特别是膝关节置换外科手术的植入物和方法。在某些实施例中，提供了用于定位和使用股骨上的过渡点，以正确定位切除部位的方法，切除部位在外科手术过程期间用来容纳股骨构件。根据某些实施例提供了植入物，其置换股骨的内髁和髌股沟的若干部分，但优选不置换相对于胫骨而接合的外髁部分。根据某些实施例，可以将包括用于执行过渡切除的导向面的切除导向器相对于利用过渡点而在骨上形成的切除部位进行定位。然后可以使切除导向器在切除面上移动，以定位过渡切除导向面，从而形成过渡切除部位，该部位容许植入物外表面平滑地过渡到相对于胫骨接合的外髁部分。
背景技术：
各种形式的膝关节炎和损伤都可能造成关节软骨损失，包括例如骨关节炎、过度磨损或突发损伤、风湿性关节炎或传染性的关节炎。当关节软骨磨损时，使得软骨下面的骨暴露，并且骨与骨的接触可能非常疼痛而有破坏性。当骨本身发生病变时，可能发生其它类型的问题。对于这些类型的关节问题的一种传统的解决办法是采用全膝关节置换的形式。在全膝关节置换(TKR)中，胫骨的近端用胫骨构件进行置换，股骨的远端用股骨构件进行置换，并且髌骨用髌骨构件进行置换。这种手术时常需要牺牲前、后十字韧带。
然而，许多患有膝关节炎患者会遭受单独的关节的内侧(内)间室和髌股(髌骨)部分的问题，而关节的外侧(外)间室仍保持健康。对于这种患者的传统治疗或者是结合与髌股植入物协作的单间室膝关节，或者使用全膝关节植入物，其需要除去健康的外髁。然而，一种新的解决办法是混合式股骨构件，其保留了健康的外髁以及前、后十字韧带，并且只置换内侧间室和髌股关节。(这种混合式股骨构件可与单间室胫骨托协同使用，该胫骨托只需要重做胫骨的一部分的表面)。混合式股骨构件需要较小的切口，并且保留了韧带，这可以帮助膝关节保持其自然的运动性能。该混合式股骨构件可利用称为双间室膝关节置换的手术进行植入。
双间室膝关节置换是一种只置换股骨和胫骨构件的内侧(内)部分的手术。其不重做膝关节外侧部分的表面或切除膝关节的外侧部分(包括远侧股骨关节软骨)，并因此可容许保持前、后十字韧带。双间室膝关节置换相对全膝关节置换具有许多优势。因为不对关节的外侧部分重做表面，所以可使切口更小，产生较少的疼痛，恢复时间更快，并且血液丧失较少。另外，因为不需要牺牲某些韧带，所以可保持膝关节更大的稳定性。
用于这种置换的股骨构件时常被称为整体式植入物。该股骨构件具有前侧部分和内髁部分，而没有外髁部分(同样是因为保留了尽可能多的外侧骨)。如同最典型的股骨植入物一样，该构件可由钛、不锈钢、钴-铬、锆、黑晶、它们的任意组合、或任何其它合适的材料制成，这些材料具有足够的强度和用于膝关节置换外科手术的生物适应性。
在用整体式植入物执行双间室膝关节置换时，需要将植入物恰当地定位在骨上，以便尤其在股骨和胫骨之间的膝关节的内侧间室和外侧间室中获得恰当的接合，以及在髌骨和股骨或股骨构件接口之间获得恰当的接合。例如，外科医生想要在去除患病的骨的同时保留尽可能多的健康的骨，但还需要考虑植入物的内髁部分的深度，以确保从植入物到骨的平滑的过渡，并保持重构的膝关节在弯曲和伸展方面的适当的性能。
对于传统的髌股置换，当前一种用于使骨准备好容纳植入物的流行方法是使用骨凿，其与滑车试验协同，以标记植入物和骨之间的过渡边界。然而，对于双间室膝关节置换，还没有已知的用于标记边界的解决办法或方法。因此，这种外科手术常规地利用传统的全膝关节置换器械来执行，而没有任何额外的帮助识别某些基准点的构件。例如，使植入物置入外侧上软骨的凹腔中是很重要的，而在没有用于这类手术的特定的器械或技术下，使得外科医生只能估计所需要的切割量。
技术实现要素：
提供了植入物和用于安装它们的方法，以置换股骨的内髁和髌股沟的若干部分，优选地不置换没有受到劣化影响的外髁部分。根据一些这样的方法，可使用器械，该器械容许能够减少股骨的前切和远切，以确定植入物在那些切除部位上的合适的内侧/外侧位置，前切和远切被恰当地定位和定向，使得植入物恰当定位，从而确保在股骨的外侧外表面上的骨和植入物之间的平滑过渡，以及重构的膝关节在弯曲和伸展方面的适当的功能。
在某些情况下，可使用前切器械形成前切，该前切相对于股骨恰当地定位在前/后尺寸和内侧/外侧旋转位置上。然后可选择过渡点，其可根据需要而对应于前切的外侧部分上的最远点，用于远切的合适的近侧/远侧或上侧/下侧位置和外翻/内翻旋转。可供切割装置例如锯使用的一类远切导向器，或者可供碾磨装置使用的一类远切导向器，或者可供这两者使用，并可相对于过渡点进行定位且定向的一类远切导向器，可用于执行这种对内髁的远切。备选地，可使用单个这种器械来执行前切和远切。
在某些情况下，可使用额外的切除导向器，其可恰当地定位在前切和远切上，之后向内侧或向外侧滑动或以其它方式操纵以确定过渡切除的恰当位置，该位置将有助于在股骨外侧部分的外表面上形成植入物和骨之间的过渡。备选地，在一个器械或切除导向器中可包含过渡切除导向面、远切导向面以及前切导向面中的一个或多个导向面。
在某些情况下，适合于安装在这种切除的股骨上的植入物以过渡表面为特征，该表面对应于如上所述已经相对于股骨可控制地定位并定向的过渡切除部位。这种过渡在恰当定位时致力于产生从植入物表面至骨表面的平滑过渡，尤其通过减少表面的非连续性，例如植入物和/或骨的突出而产生该平滑过渡。在这种情况下，骨和植入物之间的过渡优选地定位成使得只有解剖外髁表面相对于其中已经安装有植入物的膝关节中的胫骨接合。
因此，提供了一种用于对包括胫骨和股骨的膝关节进行膝关节外科手术的方法，该股骨又包括外髁和内髁，该方法包括：切除股骨的远侧部分的前侧部分，从而产生前切，前切定位在预定的深度处，并相对于股骨定向在内/外旋转的预定角度处；选择相对于前切的过渡点，其中该过渡点定位在前切的外侧部分最远点附近；对内髁的一部分执行远切，远切与过渡点附近的一个点相交，并且相对于股骨定向在内翻旋转/外翻旋转的预定角度处；以相对于前切和远切二者的角度在股骨的外侧部分上执行过渡切除，过渡切除与前切和远切相交，使得安装在骨上的植入物并不突出到股骨的外侧外表面之外，并且使得植入物的外侧部分的外表面形成对股骨的外侧外表面的平滑过渡；并且将植入物安装在切除的股骨上，植入物具有基本上吻合切除部位的内表面，该植入物置换内髁的远侧接合面和髌股接合面，但不置换与胫骨接合的外髁的表面。
还提供了一种用于植入到被切除的患者股骨的远侧部分上的股骨植入物，其包括：前侧部分，其包括适合与股骨上的前切相对应的前内侧接合面、前外侧接合面，前侧髌股沟和前侧内表面；过渡部分，其包括适合与股骨上的过渡切除部位相对应的过渡内侧接合面、过渡髌股沟、过渡外侧接合面和过渡内表面，过渡内表面与过渡内侧接合面相交，以形成过渡内侧接合面的截断；远侧内侧部分，其包括适合与股骨上的远切相对应的远侧接合面和远侧内表面；以及后内侧部分，其包括适合与股骨的至少一个后切相对应的后内侧接合面和至少一个后内侧内表面。
还提供了一种器械，其适合于对患者的股骨执行远切，该器械包括：适合与股骨的前切上的过渡点相对应的器械指针；远切导向面和棒连接部分，该棒连接部分适合于可调整地连接到髓内棒或髓外棒上，由此通过使指针与过渡点保持基本对准，同时调整器械相对于棒的定向，从而远切导向面的定向相对于股骨上的过渡点在内翻旋转/外翻旋转中可以调整；由此当指针与过渡点相对应，并且器械相对于棒在内翻/外翻上恰当地定向时，使远切导向面恰当地定位和定向，以便在股骨的内髁上形成远切。
还提供了一种适合于切除患者的股骨的切除导向器，其包括：适合与股骨上的远切相接触的远切邻接面；适合与股骨上的前切相接触的前切邻接面；用于引导股骨的过渡切除的过渡切除导向面；定位在切除导向器上的一个位置上的指针，该位置与植入物的外侧末端相对应，该外侧末端在尺寸上与切除导向器相对应；
由此通过使切除导向器的邻接面与前切及远切相接触，并使导向器在股骨上沿内侧或外侧方向移动到一个点上，在该点上指针指示过渡切除导向面的适当内侧/外侧对准，从而使过渡切除导向面适于相对于远切和前切进行恰当的定位，以便执行过渡切除。
附图说明
图1是根据本发明某些实施例的植入物的正视图。
图2A是在人体膝关节模型上处于适当位置的图1的植入物的正视图。
图2B是方位图，其显示了平移轴线和旋转轴线，这些轴线可在定位和定向身体部分、本发明某些实施例的器械和植入物时构成有用的参照系。
图2C是大致对应于图2A的正视图，且膝关节显示为处于大约完全伸展的状态。
图2D是图2A和2C的膝关节的正视图，且膝关节显示为处于大约九十度弯曲的状态。
图2E是根据本发明一个实施例的用于左膝关节的植入物的透视侧视图。
图3是根据本发明一个实施例的在其上已经执行了前切的人体股骨的正视图。
图4是根据本发明一个实施例的前切导向器的透视图，其在患者的股骨上处于适当的位置，以执行如图3中所示的前切。
图5是图4的前切导向器处于已经执行了前切的位置的透视图。
图6A-6F是根据本发明一个实施例的在其上已经执行了前切的人体股骨的示意性的远视图和正视图，并且其显示了前切深度对其形状和尺寸的影响。
图7A-7F是根据本发明一个实施例的在其上已经执行了前切的人体股骨的示意性的远视图和正视图，并且其显示了前切的内/外旋转对其形状的影响。
图8A是根据本发明一个实施例的远切导向器的正视图，其在人体股骨上处于适当位置，以执行根据本发明一个实施例的在内髁上的远切。
图8B是根据本发明一个实施例的远切导向器的正视图，其在人体股骨上处于适当位置，带有垫片，以执行根据本发明一个实施例的在内髁上的远切。
图9是人体膝关节的正视图，且股骨处于大约九十度弯曲的状态，显示了已经根据本发明一个实施例对内髁进行了远切之后的股骨的远侧部分。
图10是根据本发明一个实施例的前切/后切导向器的透视正视图。
图11透视内侧视图，显示了图10的切除导向器在人体股骨上处于适当位置，与前切和内髁远切相接触，从而可将其定位(通过滑动)在股骨内侧或外侧上，与那些切除部位相接触，以便使切除导向器的过渡切面定位，从而在膝关节的外侧面上产生植入物和骨之间的平滑过渡。
图12是在人体股骨上处于适当位置的图10和图11的切除导向器的透视后视图。
图13是在人体股骨上处于适当位置的图10-图12的切除导向器的透视内侧视图。
图14是根据本发明另一实施例的定位在人体股骨上的切除导向器的透视内侧正视图。
图15是定位在人体股骨上的图14的切除导向器的透视顶视图。
图16是定位在人体股骨上的图14的切除导向器的透视外侧正视图。
图17是透视内侧正视图，显示了已经利用根据本发明某些实施例的切除导向器而根据本发明的一个实施例对其进行了前切、远切、斜切和过渡切除的人体股骨。
图18是透视内侧正视图，显示了根据本发明一个实施例的在股骨上处于适当位置的植入物。
图19是根据本发明一个备选实施例的切除导向器的正视图，其与碾磨装置一起使用，以便在股骨上形成切除部位。
图20是图19的导向器的上侧视图，显示了某些碾磨装置。
图21是没有髓内棒的图19的导向器的上侧视图。
图22是图19的导向器的另一上侧视图。
图23是图19的导向器的侧视图。
图24是图19的导向器的透视图。
图25是图19的导向器的侧透视图。
图26是根据本发明另一备选实施例的导向器的上侧视图。
图27是图26的导向器的透视图。
图28是图26的导向器的上侧视图。
图29是图26的导向器的上侧视图。
图30是图26的导向器的上侧视图。
图31是图26的导向器的侧视图。
图32是图26的导向器的透视图。
图33是根据本发明另一备选实施例的导向器的侧视图。
图34是图33的导向器的透视图。
图35是图33的导向器的上侧视图。
图36是图33的导向器的上侧视图。
图37是图33的导向器的透视图。
图38是根据本发明一个备选实施例的与碾磨器械一起使用的碾磨导向器的透视图，其围绕内侧/外侧轴线而旋转。
图39是根据本发明另一备选实施例的用于与导向器180进行连接的筒夹182的透视图。
图40A和图40B分别是图39的筒夹的侧视图和正视图。
图41是根据本发明另一备选实施例的切除导向器的透视图。
图42A和图42B分别是图41的导向器的侧视图和正视图。
图43是图41的导向器的透视图。
图44A和图44B是图41的导向器的正视图和侧视图。
图45是图41的导向器的透视图。
图46A和图46B是图41的导向器的正视图和侧视图。
图47A和图47B以及图48A和图48B是图41的导向器的侧视图。
图49A和图49B显示了利用图41的导向器进行切除的股骨。
具体实施方式
图1和图2A是根据本发明一个实施例的植入物10的正视图。植入物10适合于安装在人体股骨14的远侧部分12上。股骨可以是具有合适的铰链接头的人或者其它动物的股骨。图2A显示了放置在人体股骨14的外科模型上的植入物10。在解剖学上，股骨14与胫骨16协作以形成膝关节18。股骨14的远侧部分12包括两个骨髁，内髁20和外髁22。这些骨髁相对于胫骨平台24接合(呈全域运动，旋转或平移或两者)，胫骨平台24是位于胫骨16的近侧部分26上的表面。图中未显示髌骨，其连接在也未显示的髌腱上，髌腱又插入在胫骨上，并附连在四头肌肌肉的头部上，以便为膝关节的伸展施加牵引力。髌骨在髌股沟30中沿轨道而运动，如滑动。图2A中所示的植入物10的髌股沟30复制了解剖膝关节中的髌股沟，髌股沟是位于骨髁20和外髁22之间的股骨前表面和远表面上的沟槽，用于在膝关节18弯曲和伸展期间跟踪髌骨。通常说来，股骨14和胫骨16彼此并不接触，而是各抵靠在半月板(未显示)上，半月板一方面介于骨髁20,22之间，另一方面介于骨髁20,22和胫骨平台24之间。前十字韧带(未显示)和后十字韧带(未显示)是连接在股骨14和胫骨16上的其中两个韧带。这些韧带的其中一个主要目的是控制股骨14和胫骨16相对彼此在前侧/后侧方向上的平移。这两个韧带对于膝关节的稳定性是特别重要的，并且在膝关节外科手术期间通常优选尽可能地保留它们。
图2B是与图2A相对应的方位图。其显示了三个平移自由度和三个旋转自由度，它们限定了图2A中所示的膝关节中六个可能的运动自由度。在平移方面，自由度是外侧/内侧、前侧/后侧和上侧/下侧。在旋转方面，自由度是弯曲/伸展、内部/外部和内翻/外翻。在这方面，图2C和2D显示了带有根据本发明一个实施例安装在股骨上的植入物10的膝关节18，其中膝关节分别处于基本零度弯曲和大约90度弯曲状态下。
图1显示了根据本发明一个实施例的植入物10和胫骨植入物38以及相对应的插入物40，它们共同形成了用于重构一部分膝关节18的假体。植入物10优选不置换外髁22的某些部分，这些部分接合在外侧间室42中的半月板上，并因而间接地接合在胫骨16上。然而，该植入物10置换例如上面论述的那些时常被发现更易于发生骨关节炎的膝关节18的部分，即内髁20的若干部分，这些部分接合在内侧间室半月板上，并因而间接地接合在胫骨16(用于安装的假体)和髌股沟30上。这种结构出于许多原因而是有利的，包括以多种有利的效果保留了膝关节18的外侧间室42(其包括外髁22的部分和胫骨16的外侧部分)。除了改进的运动性能和更大的稳定性之外，这种部分膝关节置换可减少连接股骨14和胫骨16的软组织或膝关节的外侧面和内侧面与植入物10的接触，并因而降低磨损，特别是在膝关节18的外侧面上的磨损。另外，可利用最低侵入性的外科手术来安装植入物，以缩短住院时间，简化外科手术，并改善治疗前景和长期效果，以及其它好处。此外，可在不牺牲前十字韧带34和后十字韧带36(未显示)的情况下安装植入物。
植入物10和胫骨植入物38可由传统的金属的或其它传统用于膝关节弥补术的材料制成，包括但不局限于钴-铬合金、经过氧化锆处理或经过其它处理的合金、不锈钢材料以及其它金属或材料。插入物40可由传统在膝关节弥补术中用于形成插入物的传统的超高分子量聚乙烯形成，或者其可由任何所需的材料形成。
图2D是胫骨16的前侧部分的正视图，其中膝关节18处于大约90度弯曲状态。股骨14的远侧部分是很明显的，其中外髁22是完好的，并且植入物10置换内髁20和髌股沟30的若干部分。(在该视图中还可看到形成了膝盖骨的一部分的股骨头部50，并且该视图可对于为什么膝关节的内侧间室52有时比外侧间室42更易于发生骨关节炎和其它磨损给予一定程度的直观理解。)
如图2D中所示，植入物10的远侧部分54通常对应于位于植入物10的前侧部分44和后内髁部分56之间的植入物10的部分。该远侧部分54还通常对应于股骨14的内髁20和髌股沟30的远侧区域。在膝关节18的内侧面上，植入物10的远侧接合面58的若干部分接合在胫骨插入物40上，该插入物40本身相对于胫骨植入物30定位在胫骨16的近侧部分上，此处使用了胫骨植入物38和插入物40。(在不使用胫骨构件的情况下，植入物10的远侧接合面58可接合在半月板和胫骨平台24上)。在膝关节的外侧面上，图2D使植入物10的有益结果显得很明显，股骨14和胫骨16的外侧远侧面保持在彼此相对接合的位置。根据这个实施例，膝关节42的外侧间室保持就位，使得植入物10在该间室中不与胫骨16接合。相反，如下所述，位于植入物10和股骨14的外侧接合面之间的过渡部分62是有角度的，并且充分靠前侧地定位在股骨14的外侧面上，以减少这种接合的机会，同时仍然提供对股骨16的髌股沟30的若干部分的充分置换，这些部分在内髁20患上关节炎时，时常患上关节炎或其它劣化病变。
如图2D中所示，植入物10的后内侧接合面60在更大的膝关节18的弯曲度下接合在插入物40上。在不使用植入物38和插入物40情况下，后内侧接合面60接合在半月板上，并因而间接地接合在胫骨16上。
图2D显示了本发明这个公开实施例的位于膝关节18的外侧面上的植入物10的过渡部分，其包括过渡部分62。该植入物10的结构致力于产生从自然的骨外髁22的材料至植入物10的材料的平滑过渡。如果其不遭受不合适的植入物10或骨表面突出或植入物10和骨之间的非连续性的影响，那么可认为过渡部分62是平滑的。另外，过渡部分62在其带角度的骨的切除下并不需要切除任何前十字韧带或后十字韧带。这一情况的理由包括在最低侵入性的外科手术或其它过程期间，植入物10所需要的切除并不需要切割那些组织，并且当在最低侵入性的外科手术期间当将植入物10插入到膝关节18中，并定位在股骨14上时，没有植入物10的部分干扰那些组织。从图2D(以及其它图和本文的其它部分)中，植入物10的结构和形状的其它优势对于本领域中的普通技术人员是明显的，并记住在外科手术期间如何安装植入物10。另外，如上面提到的那样，过渡部分62的特征提供了一种植入物10的结构，其中外侧半月板优选不与股骨植入物相接触，而是优选只接合在外髁22的自然骨上。
因此，图2D显示了股骨植入物远侧视图，该植入物不同于例如双间室膝关节成形术中使用的传统的植入物的植入物，(尤其是)因为其省略了外髁远侧部分和近侧部分，并替代截去带过渡部分62的外侧结构。
图2E显示了从另一透视方向看去的图1的植入物10的透视图，其有助于理解本发明某些实施例的过渡部分62以及其它几何和方位的方面及特征。其中，植入物10的内表面以这样的方式成形和定向，该方式容许植入物10在股骨14上的精密且精确的定位，以便尤其复制自然膝关节的运动，并利用过渡部分62或相似的构造和相关的几何形状及结构来优化保留外髁22中的自然骨的好处，同时在过渡部分62上产生从骨至植入物的平滑过渡。
图2E显示了方位图，其有助于理解植入物10的各种表面的定向。前侧接合面46、远侧接合面58和后内侧接合面60是明显的。包括过渡部分62的植入物10的过渡部分也是明显的。图2E中显示了许多表面，它们协作以形成植入物10的内表面。如设计和安装股骨植入物的人员已知的那样，这些表面形成与股骨14的远侧区域相匹配的样子，这些远侧区域已经切除以对应于这些表面。这些表面中的一些或全部都可粘接到骨上，或者可包含骨生长材料，例如烧结的球珠或线或其它多孔材料或相似材料，这些材料增强骨在植入物的表面中的生长，或者其可具备任何所需的表面特征。在图2E中所显示的特定的植入物中，所有位于植入物10内侧上的这些表面基本上都是平的，其在在平面形状上大致是平的，但包括可能的非连续性，例如骨向内生长的材料、缺口、突出区域、销钉、开口以及其它表面非连续性，另外可从技术上而言，它们是从基本处于平面中或基本平的严格范畴除去表面。然而，根据本发明的植入物特征还可在于具有一个或多个弯曲的内表面，以吻合已经由本发明的切除导向器形成的切除面，切除导向器通过利用碾磨、研磨、走刀、机械加工或相似的装置来切除骨上的弯曲的表面，这些装置(后文中称为“碾磨”设备或装置)能够在材料上形成弯曲表面。
在图2E所显示的特定的植入物10中，前侧内表面64、远侧内表面66、后侧斜面68和后侧内表面70意图基本上与相应的切除的骨部分或垫片或插入物相邻接，垫片或插入物介于骨和植入物之间，以补偿骨损失或用于其它原因。前侧内斜面72设置在远侧内表面66和前侧内表面64之间，优选以线的形式与前侧交叉线74相交。
另外，优选但不一定是基本平的过渡表面76沿着植入物10的外侧部分而延伸，以便优选以直线形式，如外侧交叉线78而与前侧内斜面72相交。在图2E中所显示的本发明这个实施例的这种特定的结构中，前侧内表面64、前侧内斜面72和过渡表面76在植入物10的外侧部分的点，即收敛点80处相交。作为这种结构的推论，前侧交叉线74和外侧交叉线78在收敛点80处相交。按照相似的方式，前侧内表面64、过渡表面76和远侧内表面66的平面在植入点83处相交。当植入物10安装在股骨14上时，植入点83在某些实施例中定位在过渡点82的外侧。
在图2E所显示的特定的植入物中，过渡表面76和其它内表面一样是平的，尽管根据本发明的其它实施例，该过渡表面76在其它植入物中可以是弯曲的。本发明一些实施例的主要目的是限定和使用骨上的基准点或方位点，以便使切除部位定位和定向，并因而使植入物10定位和定向。只要骨上的方位点例如过渡点可被指定以恰当地形成切除部位，这将允许植入物恰当地定位和定向在股骨上以达到良好的膝关节运动性能，那么切除面以及相应的植入物表面的具体形状，无论是弯曲的或是平的，并且不论如何形成切除部位，无论通过锯割、碾磨或其它方式，都无关紧要，并且都可包含在本发明的原理中。
图3是股骨14的远侧部分的正视图，其显示了骨上指定的前切84和过渡点82，它们可用于使股骨14的远切100(以下论述)定位和定向，该远切结合前切最终容许例如图1和图2中所示的植入物在骨上的定位。因此，尤其可使植入物相对于解剖学的机械轴线进行恰当地定位和定向，并此外用于膝关节的合适的弯曲/伸展以及其它运动性能和功能，并且还容许跨越过渡部分62从骨至植入物10的过渡平滑，从而例如使其遭受最小的非连续性，例如植入物或骨的突出。
在图3所显示的股骨14中，如以下更完整论述的那样，利用与图1和图2中所示植入物相对应的器械已经切除了股骨14的前侧部分，以形成前切84。当植入物10安装在股骨14上时，前切84将与植入物10的前侧部分内表面64相对应。前切84在形状上常为沙漏状，带有外侧叶瓣86和内侧叶瓣88。过渡点82可选择为前切84的外侧部分的最远点，该过渡点在图3中为前切84的外侧叶瓣86上的最远点。最远点用于确定骨上过渡点82的位置的目的，该过渡点可被认为是直线的交会处，该直线与连接内髁和外髁20,22的最远侧部分的直线平行。备选地，过渡点82的位置可处于前切内部或外部的另一位置，或者处于骨上任何其它所需的点。主要关心的是在股骨14上以前侧/后侧尺寸和内部/外部旋转角度(见图6A-6F)恰当地形成前切84，而且可指定过渡点，相对于该过渡点，可恰当地相对于前切84在上侧/下侧尺寸上形成远切100(如下所述)，并恰当地以内翻/外翻旋转进行定向。这样可实现植入物10及相应的表面的恰当定位，使得尤其可使植入物相对于解剖学的机械轴线进行恰当地定位和定向，并另外用于膝关节的合适的弯曲/伸展以及其它运动性能和功能，并且还容许跨越过渡部分62的从骨至植入物10的过渡平滑，从而例如使其遭受最小的非连续性，例如植入物或骨的突出。
图4显示了根据本发明一个实施例的前切器械90，其用于在股骨14上执行前切84，以容纳图1和图2的植入物10。器械90联接在髓内棒92上，该髓内棒已经插入到股骨14的远侧部分12中。可使用髓外棒来替代髓内棒。在将器械90联接到髓内棒92上之前，可采用模板或其它装置在股骨14上标记几何形状，例如前侧-后侧线和/或垂直它的直线。装置90可联接在髓内棒上，并与这种标记对准，以确保前切84被恰当地定向和定位。图4和图5中所显示的器械90包括主体94，该主体94可以滑动方式连接在前切导向面96上，以用于在前侧-后侧方向上进行调整。主体94可利用项圈或其它所需的结构而连接在髓内棒92或髓外棒上，以容许所需的平移和/或旋转自由度。在图4中所示的实施例中，主体94可以可控制地受到相对于棒的任何方向上的旋转约束，但棒本身可在骨中旋转，以使主体94与标记在股骨14上的标记对准。但是，主体94可在前侧-后侧方向上相对于棒移动，并且导向面96可相对于主体94沿相同方向移动。主体94还能够相对于棒以上侧/下侧方向滑动。在图4和图5中所示的特定的实施例中，主体94受到在内侧/外侧方向上的平移约束，尽管情况并不一定如此。桨叶98具有或没有连接到主体94上的其它构件，该桨叶98可用于确定植入物10的合适尺寸，并因而在本发明的一些方面，在一些情况下，将使用一些器械的尺寸来安装植入物10。一旦器械90和尤其主体94及前切导向面96已经被恰当地定位，导向面96可用于产生前切84。
图6A-6F显示了导向面96在前侧-后侧方向上的移动对执行前切84的影响。图6A和图6B显示了使导向面96定位在前侧-后侧“中间”位置的前切84。如果导向面96定位在“中间”位置之后，图6D显示了前切84的形状和尺寸分别如何变化和放大。如果导向面96定位在“中间”位置之前，图6F显示前切84减小了尺寸并改变了形状。虽然图6B，6D和6F中所显示的各个特定的前切84的形状是沙漏状，并且特征在于具有外侧叶瓣86和内侧叶瓣88，但是在某些点上，该形状可能并非沙漏状，例如导向面96定位在离“中间”位置足够后的位置，使其更像心形，或者将其定位在离“中间”位置足够前的位置，以使前侧区域84呈两个椭圆形或其它圆形封闭区域的形状。
图7A-7F显示了导向面96相对于髓内棒或髓外棒92的内旋转和外旋转对执行切除的影响。图7B显示了当导向面96定位在内-外旋转中间定向时形成的前切84。图7D显示了当导向面96相对于髓内棒92已经定位在两度内旋转角度上时的前切84。外侧叶瓣86的尺寸已经减小，并且内侧叶瓣88的尺寸已经增加。如图7F中所示，导向面96相对于髓内棒92的两度外旋转角度以形成前切84导致相反的效果：外侧叶瓣86增加尺寸，并且内侧叶瓣88减小尺寸。
图6和图7显示了前切导向面96的定位以及前侧-后侧平移和内-外旋转方向可以改变前切84的尺寸和形状，并因此在某些实施例中，骨过渡点82的位置用于产生右边远切100/前切84的位置和定向，以容许图1和图2中所示的植入物10进行恰当的定位。
在已经利用本发明的这个特定的实施例执行前切84之后，可从髓内棒92处除去器械90，并将远切器械102联接到髓内棒92上，用于对股骨14的内髁执行远切100。图8A和图8B显示了根据本发明这个实施例的一个这种远切器械102。
图8A和图8B中所显示的远切器械102包括远切导向面104和用于将该器械连接到髓内棒92上的结构。该结构优选容许远切导向器104至少在内翻/外翻旋转角度和上侧/下侧平移方向上相对于棒92进行调整。连接远切导向面104和髓内棒92的结构可包括例如，筒夹106和主体108。筒夹106可以以滑动关系定位在髓内棒92上，并直接或间接地连接在主体108上，主体108可直接或间接地连接在切除导向面104上。例如，导向面104可以以滑动关系而连接在主体108上，使该导向面104可相对于主体108而在前侧/后侧方向上移动，但在相对于主体108的其它自由度上受到约束。筒夹106可包括标记，以选择和/或指示导向器104在内翻/外翻方向上的旋转量。在筒夹106的顶面上和图8B中可看到这种标记110的一种形式。备选地，可提供一系列筒夹，以备外科医生选择，以适应各种内翻/外翻角度。远切导向面104还可包含多个开口112，以容纳销，以便在恰当定位时将该导向面104固定在骨上，例如将其固定在前切84上。
如下通过利用例如器械102可在内髁20上执行远切100。还可使用其它器械，并且可以够用，如果其容许对内髁20进行远切，该远切基本上穿过过渡点82或相对于过渡点82定位，并恰当地定向在内翻/外翻方向上。参照图8A和图8B，远切器械102可放置在髓内棒92上，并通过滑动进行定位，使得主体108恰当地定位，以使远切导向面104定位，从而可使该导向面104可以相对于骨过渡点82进行定位和定向，并在内翻/外翻方向上旋转，从而可利用切除导向面104进行远切100，远切100穿过，靠近或恰当地相对于过渡点80进行定位，并恰当地定向在内翻/外翻方向上。可能需要定位切除导向面104，使得远切100可靠近过渡点82穿过，或者如果需要可远离过渡点82穿过。一旦远切导向面104已经相对于髓内棒、髓外棒或其它棒92进行恰当的定位，那么如果需要可将该导向面104固定到前切84上，以执行远切100。因此，可从骨上除去棒92、主体108和筒夹106，以便使远切导向面104通过销保持就位。如果需要，还可在没有销的条件下执行切除，在执行切除100的同时通过依赖于棒92和器械102的其它结构而使切除导向面104保持就位。
为了用作远切导向面104的指针114，可采用切除导向面104的平坦表面的一部分，以便在视觉上使远切导向面104与过渡点82对准，或者将切除导向面104的这部分放置在附近，例如相对于过渡点82的近侧或远侧，使得远切100将穿过、靠近或恰当地相对于过渡点82定位。备选地，指针114可包括物理标记(未显示)，例如远切导向面104的任何部分上的标志、雕刻记号、突出部分或其它所需的标记。
在已经执行远切100之后，可从骨中除去远切导向面104(如果器械102和髓内棒92保留在原位上，则可除去器械102和髓内棒92)。
图9显示了利用图8A和8B中所示器械对股骨14的内髁20执行了远切100的远侧视图。在这个阶段，在已经执行远切100之后，根据上面公开的本发明的一些实施例，通过切除已经在至少四个自由度上限定了植入物10的位置和定向：
由前切84限定的前侧/后侧平移；
由远切100限定的上侧/下侧平移；
由前切84限定的内/外旋转；和
由远切100限定的内翻/外翻旋转。
因而，基本上对于确定植入物10在股骨14上的合适位置和定向的所有剩下的事情是关于前切84和远切100的内侧/外侧定位。
对于这种内侧/外侧定位，可使用如图10-13中所示的根据本发明一个实施例的过渡切除导向器116或其它所需的器械。尤其是那些图中所显示的切除导向器116可用于产生过渡切除118和前侧斜切120。本质上，如果利用使植入物10或根据本发明的其它植入物的过渡表面76相对于前切84和远切100的位置和定向而恰当定位的器械可执行过渡切除118，那么任何结构都足以执行这些切除。
如图10-13中所示的切除导向器116可包括用于使导向器116与过渡点82对准的指状物或其它指针122。指针122可与植入物10上的相关界标相对应，例如植入物10的外侧外端，或者离相对于植入点81定位的一个点具有预定的外侧/内侧和/或上侧/下侧偏移距离。指针122可具有任何特定的结构或形状，包括如果需要虚拟的而非物理的结构或形状。指针可通过凸缘126连接在切除导向器116的主体124上，如在图13中最佳可见，凸缘126在其后侧上具有前切对准面128。通过使对准面128平靠在前切84上，前切对准面128可用于使切除导向器116定位。
主体124或切除导向器116的任何其它所需部分可包括远切对准面130，该远切对准面130可通过将其平靠着远切100定位而用于使切除导向器116定位。因而可通过移动前切84上的前切对准面128和远切112上的远切对准面130而使切除导向器116贴靠着股骨14定位，以便对过渡切除部位118和斜切部位120进行恰当的切除，同时使指针122于内侧或外侧对准或定位，以使过渡切除导向器134恰当定位，用于跨越过渡部分62从骨至植入物的平滑过渡，该平滑过渡的特征在于例如最小的非连续性，如植入物或骨的突出。利用图10-12中所示的导向器116取得那种结果的一种方法是使指针122在外侧/内侧定位至一个程度，该程度为外科医生显示了在导向器116处于该位置的条件下，如果利用导向器116上的过渡切除导向面134执行过渡切除120，植入物10的外侧末端将相对于骨定位在何处。为此目的，导向器116的后侧表面(见图12)上与例如骨髁宽度相对应的骨髁标记125还可结合指针122一起使用。标记125或指针122可独立使用，或者导向器116可包括任何其它标志或标记，用于帮助外科医生确定哪里最好定位导向器116，以及因此从外侧/内侧定位植入物10，以便在跨越位于植入物10和骨之间的过渡部分62上造成最小表面非连续性的位置处执行过渡切除118。
过渡切除导向器116还可包含斜切导向面132和钻孔导向孔136，斜切导向面132用于在骨上形成与植入物10的斜面72(见图2E)相对应的前侧斜面，钻孔导向孔136与斜切导向面132和过渡切除导向面134成切向，或者与它们的交会部对应。如果需要，导向器116可包括钻孔导向孔136，其可如下运行：一旦如上面公开的那样已经恰当地将切除导向器116定位在股骨14上，可使钻头对准通过钻孔导向孔136，以便在股骨14的骨中形成孔138，该孔138将与植入物10的内表面上的外侧交会部78相对应，该外侧交会部78从收敛点80以成角度的方式延伸，以有助于在植入物的过渡表面76和植入物10的前侧内斜面72之间形成交会(见图2E)。然后可利用过渡切除导向面134执行过渡切除118，并且然后可利用斜切导向面132执行斜切120。如果需要可在不利用钻孔导向孔136形成孔138的条件下执行这些切除，并且可从导向器116上省略钻孔导向孔136。
前切/后切导向器116还可包括后切导向面137，以形成与植入物10的内表面70相对应的后切139。类似地，切除导向器116可包括后侧斜切导向面140，用于在骨上形成与植入物10的后侧斜面内表面68相对应的后侧斜切142。这些切除(后切139和后侧斜切142)如图13中所示。
图14-16显示了切除器械144的一种备选形式，其使用单个器械144用于执行前切84和远切100两者。前切导向面147可用于在已经调整了器械144使得前切导向面147恰当地定位在前侧/后侧尺寸和内/外旋转上之后执行前切100。远切导向面146通过容许该远切定向面146相对于髓内棒或髓外棒92定位的结构进行连接，使得切除导向面146可相对于骨上的过渡点82进行恰当的定向，并在内翻/外翻角度上进行恰当的定向以形成远切100。图14-16所示实施例中的这种结构包括筒夹148和主体150。筒夹包括标记152，以指示切除导向面146所需的内翻/外翻定向。类似于可使用远切器械102的方式，通过使筒夹148在棒上滑动可将备选的远切导向面146相对于髓内棒92在上侧/下侧方向上进行定位。通过利用筒夹148上的标记可在内翻/外翻方向上对远切导向面146进行调整。如同远切导向面104的情形，本身没有任何标志或特别的物理差别的备选的远切导向面146的表面可用作指针154，用于定位备选的远切导向面146，从而使远切100穿过或靠近或根据需要相对于过渡点82进行定位。如同远切导向面104的情形，备选的远切导向面146或备选的远切器械144的其它部分可包含标记(未显示)或其它所需的标志或特征，以用作用于这种恰当对准的指针154，使得远切100穿过、靠近或相对于过渡点82恰当定位，并恰当地定位在内翻/外翻方向上。
还可包含植入物尺寸标志156，如图14-16中所示，以容许这种器械144按照与前切器械90和/或远切器械102相似的方式，为外科医生显示或提示将需要什么尺寸的植入物10和什么尺寸的过渡切除导向器116。
图17显示了在执行了根据本发明一个实施例的过渡切除118和斜切120之后，带有前切84剩余部分的股骨14的远侧部分12。该视图是在执行后切138和后侧斜切142之前所取的视图。
图18显示了安装在股骨14上的植入物10，其中膝关节处于大约65度的弯曲状态下。植入物10的后内侧接合面60接合在膝关节内侧间室52的胫骨插入物40上，同时股骨14的外髁22的自然骨和胫骨平台24形成了膝关节18的外侧间室42。
图19-25显示了根据本发明一个备选实施例的切除导向器158，其可切除骨，从而可安装具有一个或多个弯曲的内表面的植入物10。因此，利用例如上面论述的任何所需的切除装置或导向器，或带有恰当定位的导向器的碾磨器械，可形成前切84，其可以是平的或弯曲的。如同上面论述的装置中那样，根据需要可指定骨过渡点82，包括位于前切84的外侧部分上的最远点。在指定过渡点82后，可将导向器158定位在股骨12的远侧部分上。在图19-25中所显示的结构中，导向器158以前侧桨叶160为特征，该前侧桨叶160可基本上是平的或弯曲的，适合与前切84相对应。导向器158的桨叶或其它部分还可包括过渡点指针162，用于帮助导向器158相对于过渡点82进行定位。根据需要，过渡点指针162可以是导向器158上任何所需的物理标志或其它标志或结构。另外，筒夹164帮助导向器158相对于股骨14定位，该筒夹164优选以可调整的关系而连接在髓内棒或髓外棒166上。筒夹164也可呈可调整的结构的形式，该结构具有如同上面论述的切除导向器的情况一样的标记，或者可采用一系列各与特定的所需内翻/外翻角度相对应的筒夹164，对于一种特定的应用选择其中一个筒夹164。因而，可利用过渡点82使导向器158相对于股骨12的远侧部分进行恰当地操纵和定位，以帮助调整由相对于导向器158而操作的碾磨装置所形成的远切或远侧表面的深度，以及在内翻/外翻方向上的恰当的转向和位置，且此外促使导向器158恰当地引导碾磨装置或其它切除装置以形成在恰当的定向和位置上的弯曲表面、平直表面或其组合，以达到重构膝关节的合适的运动性能。
图20显示了导向器158，该导向器158恰当地定位在股骨14上以形成弯曲的远切112和后切139以及过渡切除部位118(图20-25中未显示，但在位置和定向上类似于结合上面所公开的切除导向器所论述的过渡切除部位118)。如图20-23中所示，通过导向器158可引导一个或多个内髁碾磨装置168，以形成远切112和后切139，这两者在图20-23所示特定的实施例中都是弯曲的，并优选以连续弯曲的方式相遇。导向器158可构造成只使用一个内髁碾磨装置168、多个这种装置或所需的其它装置。导向器158还可构造成容许装置168定位，以便围绕内侧/外侧轴线旋转，而非图20-23中所示。过渡切除碾磨装置170可用于在导向器158中沿轨道移动，以形成过渡切除部位118。图24和图25显示了垫片172，该垫片172可联接在导向器158上，以帮助导向器158相对于内髁20进行定位。
图26-32显示了一种导向器158的变体，其带有适合与弯曲的前切84相对应的桨叶160。
图33-38显示了根据本发明另一实施例的导向器174，其适合于相对于平的或弯曲的前切84上的过渡点82进行转向，并用于在内髁20上形成平的后切139。利用上面公开的已经被指定的股骨14上的过渡点82可使导向器174相对于股骨14进行转向，并利用筒夹176相对于髓内棒或髓外棒166进行转向。筒夹176可为如同上面结合导向器158所公开的筒夹相同的种类。一旦导向器174已经被恰当地转向和定位，包括如果需要，类似于导向器158，以传统的方式销定在骨上时，就可利用内髁碾磨装置以类似于结合导向器158所公开的方式而形成远切112。备选地，可使用导向器174的表面来引导碾磨装置，该研磨装置的旋转轴线处于内侧外侧方向上，例如图38中所示。如果需要，内侧/外侧旋转碾磨装置176可比图38中所示更宽，并且与导向器174一起使用，导向器174使用槽或其它所需的结构以容许碾磨装置176抵靠着内髁20上的骨而旋转，以对其进行恰当地成形，并用于使装置176相对于导向器174被引导和操纵。未显示的过渡碾磨装置170可如在导向器158中一样使用，以形成过渡切除部位118。
导向器158或174可根据需要进行配置和构造，以便引导一个或多个内髁碾磨装置168或176，从而以连续弯曲的方式形成远切112和/或后切139，带有或没有平的部分，或其它所需部分。如同导向器158，导向器174可结合平的或弯曲的前切84一起使用，该切除可利用切块或碾磨导向器而形成。
图39-49显示了根据本发明另一备选实施例的切除导向器180。这种导向器可结合不仅用于形成远切112、过渡切除部位118和后切139，而且还用于形成前切84的功能。这些图中所显示的特定的导向器180适合于定位在通常管状的筒夹182上。筒夹182可定位在髓内棒或髓外棒92上，从而根据需要可使筒夹182和导向器180相对于棒92恰当地定位和锁定在合适位置上。可使用任何其它筒夹，无论是否是可调整的或一连串提供的，以适应各种内翻/内翻。在这些图39-49所显示的特定的结构中，导向器180可在前侧/后侧方向上相对于筒夹180滑动并而后锁定就位，并且相对于筒夹182旋转并而后锁定就位，从而在内翻/外翻旋转上根据需要相对于股骨14而调整导向器180。因此，导向器180可在内翻/外翻和内侧/外侧旋转方向上以及在上侧/下侧和前侧/后侧平移方向上相对于髓内棒或髓外棒92进行定位，而后根据需要锁定在这些旋转或平移方向的各方向的合适位置上。导向器180包含前切导向面184、远切导向面186、后切导向面188、过渡切除导向面190、前侧斜面导向面192和后侧斜面导向面194。垫片196可用于帮助定位导向器180，以用于恰当的远切以及其它切除。垫片196如图43中所示。
在使用过程中，放置髓内棒或髓外棒92，并根据结合图5-8中所示的实施例而论述的原理使图39-49的导向器190相对于棒92恰当地定位在筒夹182上，以形成前切84。然后指定过渡点82，并可将图43中所示的定位器198连接在导向器190上，以与前切84邻接或以其它方式参照该前切84，并且还相对于过渡点82参照定位器198和导向器180，使得远切112可在合适的深度形成，以取得重构的膝关节的合适的弯曲和/或伸展性能。定位器198还可包含用于形成远切112的远切导向面186。图中显示导向器180和定位器198被恰当地转向和定位至股骨14上的合适位置，以用于形成远切112。其它切除部位，包括过渡切除部位118、后切139、前侧斜切120、后侧斜切142都可利用相应的导向面188,190,192和194而形成。图49A和49B显示了利用导向器180在骨上形成的切除部位：前切84、远切112、后切139、前侧斜切120和后侧斜切142以及过渡切除部位118。
如图1和图2中所示的植入物可安装在如此切除后的股骨14上。