受约束膝关节假体的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年1月27日提交且名称为“constrainedkneeprosthesis”的美国临时申请序号61/436,788的优先权和完整权益，其全部内容被通过引用结合到本文中。

本公开涉及膝关节假体。

背景技术：

整个膝关节替换系统常常包括替换膝关节的关节面的胫骨植入物和股骨植入物。后稳定的膝关节替换系统可以用来替换前十字韧带（acl）和后十字韧带（pcl）两者的功能。在某些情况下，后稳定的膝关节替换系统包括内翻/外翻约束以便也替换内侧侧副韧带（mcl）和外侧侧副韧带（lcl）的功能。虽然受约束膝关节替换系统可以提供所需的稳定性，但其常常引入生物力学低效。

技术实现要素：

在一个一般方面，一种胫骨植入物提供内翻/外翻约束并允许胫股旋转。胫骨插入件包括具有壁的柱，其被构造成在从伸展到约90至120度弯曲的弯曲/伸展范围内接合股骨部件。该柱具有滚圆边缘，其在柱与股骨部件接触时允许胫骨旋转。

在另一一般方面，一种胫骨插入件包括底座和沿着纵向轴线从底座伸展的柱。该柱具有内侧表面、外侧表面以及沿着纵向轴线的高度。该内侧表面具有内侧区段，并且该外侧表面具有基本平行于内侧区段定向的外侧区段。内侧区段和外侧区段每个在基本前后的方向上具有宽度，该宽度足以使得能够在胫骨插入件与股骨部件配合时在从伸展到约90至120度弯曲的弯曲/伸展范围内实现内翻/外翻约束。

实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。例如，股骨部件在基本平行的壁之间限定用于接收柱的开口，并且所述开口在柱被接收在开口中时在柱与基本平行的内壁之间提供约0.005英寸至约0.030英寸的间隙。内侧区段与外侧区段每个伸展使得沿着柱的高度的至少一半，沿着纵向轴线在给定轴向位置处在基本前后方向上的内侧区段的宽度和外侧区段的宽度在该轴向位置处的基本前后方向上的柱的最大宽度的约六分之一与约三分之二之间。该柱具有基本平坦的近侧表面和在柱的前上部分中限定的凹口。凹口的至少一部分是沿着内侧－外侧方向完全通过柱限定的。内侧区段和外侧区段基本是平坦的，并且沿着基本前后方向定向。对于基本柱的整个高度而言，在给定轴向位置处，在基本前后方向上的内侧表面的宽度与外侧表面的宽度在该轴向位置处的基本前后方向上的柱的最大宽度的约六分之一和三分之二之间。在轴向方向上的内侧表面的平均长度超过在基本前后方向上的内侧表面的平均长度的两倍，并且在轴向方向上的外侧表面的平均长度超过在基本前后方向上的外侧表面的平均长度的两倍。柱沿着柱的轴线扭转，使得柱的上部分旋转地偏离柱的下部分。柱旋转地偏离底座，使得内侧表面和外侧表面相对于底座的内侧和外侧以一角度定向。柱具有前表面和后表面，并且前表面和后表面每个具有凸起部分。柱在前表面和内侧及外侧表面且在后表面和内侧及外侧表面之间具有滚圆边缘。该滚圆边缘具有在约0.030和0.090英寸之间的半径。

在另一一般方面，一种膝关节假体的操作方法包括允许膝关节假体在约0至150度的弯曲/伸展范围内的弯曲/伸展，在从伸展到约90至120度弯曲的受约束弯曲/伸展范围内约束膝关节假体的内翻/外翻对准，并且使膝关节假体的胫骨插入件在受约束弯曲/伸展范围的至少一部分内绕着胫骨插入件的基本上下轴线相对于膝关节假体的股骨部件旋转。

在另一一般方面，一种试验膝关节假体的胫骨插入件的方法包括将第一胫骨插入件联接到制备胫骨或胫骨托盘，评定膝关节假体的适合性，并将第一胫骨插入件从制备胫骨或胫骨托盘去除。该方法包括将第二胫骨插入件联接到制备胫骨或胫骨托盘。第二胫骨插入件被构造成允许膝关节假体在约0至150度的弯曲/伸展范围内的弯曲/伸展，当胫骨插入件与股骨部件配合时允许在从伸展到约90至120度弯曲的受约束弯曲/伸展范围内的膝关节假体的内翻/外翻对准，并且使膝关节假体的胫骨插入件在受约束弯曲/伸展范围的至少一部分内绕着胫骨插入件的基本上下轴线相对于股骨部件旋转。

实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。例如，第一胫骨插入件和第二胫骨插入件每个具有柱，并且第一胫骨插入件和第二胫骨插入件具有不同的柱尺寸。

在另一一般方面，一种假体包括限定基本平行的内壁之间的开口的股骨部件和具有底座和从底座伸展的柱的胫骨插入件。该柱具有内侧表面和外侧表面，并被构造成被接收在开口中。该内侧表面具有内侧区段，并且该外侧表面具有基本平行于内侧区段定向的外侧区段。内侧区段和外侧区段每个在基本前后方向上具有宽度，该宽度足以在胫骨插入件与股骨部件配合时在从伸展到约90至120度弯曲的弯曲/伸展范围内约束假体的内翻/外翻对准，使得该柱被接收在开口中，并且内侧区段和外侧区段每个接合基本平行的内壁中的一个。胫骨插入件和股骨部件的接合使胫骨插入件在受约束弯曲/伸展范围的至少一部分内相对于股骨部件旋转。

实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。例如，柱尺寸被确定为在柱被接收在开口中时在柱与基本平行的内壁之间提供约0.005至约0.030英寸的总间隙。该柱具有后表面和前表面，并且柱在前表面和内侧及外侧表面之间且在后表面和内侧及外侧表面之间具有滚圆边缘。底座具有内侧支承表面和外侧支承表面，内侧支承表面具有凹陷部分，外侧支承表面具有凹陷部分。内侧支承表面的凹陷部分被定位成在前面偏离底座的中心，并且在上下方向上具有最大深度，该最大深度超过在上下方向上的外侧支承表面的凹陷部分的最大深度。所述柱具有后表面，并且所述股骨部件具有不对称后凸轮，其被构造成接合后表面以驱动胫骨插入件相对于股骨部件的旋转。后凸轮被构造成以大于在约60和约90度弯曲之间的第一角度的弯曲角接合后表面，并且后凸轮被构造成不以小于第一角度的弯曲角接合后表面。

在附图和下面的描述中阐述的一个或多个实施方式的细节。根据该描述和附图以及根据权利要求，本公开的其他特征、目的和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是左膝关节假体的胫骨插入件和股骨部件的分解透视图。

图2是胫骨插入件和股骨部件的分解后视图。

图3是伸展的胫骨插入件和股骨部件的矢面剖视图。

图4是伸展的胫骨插入件和股骨部件的顶视图。

图5是弯曲的胫骨插入件和股骨部件的顶视图。

图6是示出了外侧支承表面的横截面的胫骨插入件的外侧视图。

图7是示出了内侧支承表面的横截面的胫骨插入件的内侧视图。

图8是胫骨插入件的顶视图，示出了跨越图6和7的线8-8的胫骨柱的剖视图。

图9是用于具有外侧旋转胫骨柱的左膝关节的胫骨插入件的顶视图。

具体实施方式

参考图1和2，膝关节假体100提供内翻/外翻约束，并且还允许胫骨相对于股骨的内部和外部旋转。为此，膝关节假体100包括胫骨插入件300，其被成形为接合股骨部件200以（i）限制胫骨距离其与股骨的适当对准的内翻－外翻偏差，以及（ii）促进胫骨在弯曲期间相对于股骨的旋转。可以将胫骨插入件300称为受约束插入件，其被组装好的膝关节假体100中的股骨部件200约束。

在健康膝关节的弯曲期间，胫骨绕着其纵向轴线少量旋转（内部－外部旋转）。膝关节假体100使得此旋转能够帮助保持对重构膝关节的自然感觉。胫骨相对于股骨的内部旋转（胫股旋转）使四头肌的作用线与胫骨对准，与未对准膝关节系统相比改善了四头肌的效率。适当的对准还减小了膝关节盖骨上的绝对力，并且能够改善膝关节假体100的寿命。胫骨随着膝关节弯曲而相对于股骨在内部旋转，并且随着膝关节伸展而相对于股骨在外部旋转。除acl和pcl的功能之外，膝关节假体100还可以替换mcl和/或lcl的功能，胫骨插入件300限制膝关节上的内翻/外翻力。

一般地，可以认为胫骨相对于股骨的可能移动包括绕着三个不同轴线的移动。由于膝关节的弯曲和伸展，胫骨绕着通过膝关节的内侧－外侧轴线相对于股骨移动。内翻/外翻运动指的是胫骨和股骨绕着通过膝关节的前后轴线的移动，例如促使腿在内侧或外侧地弯成弓形的移动。股骨的轴向旋转可以相对于胫骨的纵向轴线发生（例如，平行于胫骨体的轴线，诸如沿着基本上下方向的轴线）。

本文所使用的胫骨旋转指的是股骨相对于胫骨的纵向轴线的轴向旋转，一般地称为内部和外部旋转。在使用中，膝关节假体100在促使胫骨旋转在弯曲和伸展期间发生的同时限制内翻/外翻移动（例如，将内翻/外翻移动约束于特定的运动或松弛范围）。

用于左膝关节的膝关节假体100包括用于安装到股骨的远端的股骨部件200和用于附着于胫骨的近端的胫骨插入件300。可以通过已知方法将胫骨插入件300附着于胫骨。

股骨部件200包括内侧和外侧壁210、211，其在股骨部件200中限定开口212。壁210、211包括基本平坦的、基本平行的内表面213、215。位于壁210、211的前部分224处，股骨部件200包括前凸轮214（图2）。股骨部件200还包括位于壁210、211的后上部分226处的后凸轮216。后凸轮216包括不均匀厚度，使得后凸轮216的外侧部分222比内侧部分220更厚。

股骨部件200包括具有内侧髁表面202的内侧髁部分201。股骨部件还包括外侧髁部分203和外侧髁表面204。内侧髁表面202和外侧髁表面204是滚圆的，并且在某些实施方式中可以是不对称的。在内侧髁表面202与外侧髁表面204之间，股骨部件200限定滑轮状凹槽206，在其上面，膝关节盖骨或膝关节盖骨植入物能够在膝关节的弯曲期间滑动。

胫骨插入件300包括底座301和凸起区段或柱302，其从胫骨插入件300的近侧表面303的基本中心位置延伸。柱302沿着纵向轴线x从底座延伸，例如在基本上下方向上延伸的轴线。柱302包括内侧表面304、外侧表面306、前表面308、后表面310和近侧表面312。当股骨部件200和胫骨部件300被联接时，柱302被接收在前凸轮214与后凸轮216之间的开口212内。内侧表面304和外侧表面306包括基本平行的、基本平坦的接触区段322、320（图6和7）以接触股骨部件200的壁210、211的内表面213、215。前表面308在向前方向上凸起，并且后表面310在向后方向上凸起。

近侧表面312是基本平坦的，并且柱302在其前上部分处限定凹口314或膝关节盖骨突起。凹口314在深弯曲中提供用于膝关节盖骨或膝关节盖骨植入物的间隙。凹口314可以具有与可供在植入物系统中使用的膝关节盖骨植入物的球形半径类似的球形半径。凹口314的至少一部分是完全通过柱302沿着基本内侧－外侧方向、例如从内侧表面304至外侧表面306限定的。

胫骨插入件300还包括内侧支承表面316和外侧支承表面318，内侧支承表面316和外侧支承表面318分别具有接合内侧髁表面202和外侧髁表面204的倾斜、凹陷部分。

胫骨插入件300可以由例如高分子量聚乙烯形成。胫骨试验插入件可以由可杀菌塑料制成，例如诸如聚甲醛（乙缩醛）的热塑塑料。胫骨试验插入件近似用于植入的相应胫骨插入件的形状和尺寸。一般地，可以将胫骨试验插入件杀菌以便再使用。

如下面进一步描述的，在某些实施方式张，膝关节假体100允许约0至150度弯曲的弯曲/伸展范围内的弯曲/伸展。膝关节假体100在从伸展（或过度伸展）到约90至120度弯曲的受约束弯曲/伸展范围内约束膝关节假体100的内翻/外翻对准。在使用中，胫骨插入件300相对于股骨部件200旋转，导致受约束弯曲/伸展范围的至少一部分内的胫骨旋转。胫骨插入件300和股骨部件200可以在受约束弯曲/伸展范围的一个或多个部分内或整个受约束弯曲/伸展范围内相互之间旋转。胫骨旋转可选地在约0至150度弯曲的弯曲/伸展范围内发生。选择呢换绕着胫骨的轴线发生，其在绕着胫骨插入件的基本上下轴线、诸如柱302的纵向轴线x的方向上。胫骨插入件300相对于股骨部件200的平移也可以在旋转期间发生，如下面所述。

约束膝关节假体100的内翻/外翻对准包括例如抵抗膝关节假体100上的内侧和外侧力。以这种方式，膝关节假体100补充或替换mcl和/或lcl的功能。膝关节假体100可以使内翻/外翻对准局限于一定范围的可接受对准，或者使与特定内翻/外翻对准的偏差局限于预定范围。在使用中，例如，膝关节假体100将胫骨和股骨约束于预定的位置范围或相互之间的角度范围。膝关节假体100可以在允许膝关节在预定范围内的某些内翻/外翻移动的同时提供约束。膝关节假体100可以约束内翻/外翻对准或内翻/外翻移动至与健康膝关节的典型内翻/外翻对准或内翻/外翻移动的范围相同或类似的范围。在某些实施方式中，膝关节假体100将胫骨和股骨的内翻/外翻偏差限制于与期望松弛相距总共约5度或以下或者总共1度或以下。期望内翻/外翻松弛运动范围可以是约5度。在某些实施方式中，可以完全不允许内翻/外翻移动。

在用以植入膝关节假体100的外科手术期间，医生将胫骨试验插入件联接到制备胫骨或胫骨托盘。医生例如通过联接和去除各种胫骨试验插入件以识别最适合于病人的胫骨插入件300来评定胫骨试验插入件的尺寸的适合性。医生可以使用胫骨试验插入件来执行膝关节假体100的试验运动范围。这允许医生评定胫骨试验插入件的性能和稳定性，并评估韧带和与膝关节假体100合作的其他组织的行为和功能。医生可以例如评定胫骨试验插入件在与股骨部件接合时是否充分地约束用于病人的内翻/外翻对准以及胫骨试验插入件是否允许足够范围的胫股旋转。

作为示例，医生可以试验胫骨试验插入件，其并不约束内翻/外翻运动或位置，但是允许约0至150度的弯曲/伸展范围内的弯曲/伸展，并且使胫骨插入件在约0至150度的弯曲/伸展范围的一部分或全部内相对于股骨部件旋转。

通过试验过程，医生可以确定附加约束是适当的。例如，医生可以确定病人呈现出松弛或过度释放的内侧侧副韧带（mcl）。作为响应，医生可以试验多种胫骨试验插入件，其能够约束内翻/外翻对准，并且还允许胫股旋转。胫骨试验插入件可以具有变化柱302尺寸或接触部分320、322的变化尺寸，提供变化水平的内翻/外翻约束和胫股旋转的变化范围。例如，医生可以试验一个或多个不同的胫骨试验插入件，其每个在从伸展（或过度伸展）到约90至120度弯曲的受约束弯曲/伸展范围内约束内翻/外翻对准，允许约0至150度的弯曲/伸展范围内的弯曲/伸展，并且当被配合到股骨部件时在受约束范围的至少一部分内相对于股骨部件旋转。

在胫骨试验插入件已经被确定为具有适当尺寸和性能特性之后，医生去除胫骨试验插入件并在其位置上将具有与胫骨试验插入件相同的尺寸和特征的胫骨插入件300联接到胫骨或胫骨托盘。

在某些实施方式中，提供了胫骨试验插入件库（例如，一组的多个胫骨试验插入件）以供在手术期间使用。库中的胫骨试验插入件可以具有不同的柱尺寸。例如，不同的胫骨试验插入件可以具有相对于股骨部件200的不同间隙，导致不同水平的稳定性和胫股旋转。另外或替换地，不同的胫骨试验插入件还可以具有在柱的拐角处的不同曲率半径、不同的柱高度、内侧和外侧表面的不同宽度或形状（例如，不同的接触区段322、320）、不同的内侧和外侧支承表面以及其他变化。关于库中的胫骨试验插入件的稳定性和胫股旋转特性的信息被提供给外科医生。外科医生从库中选择试验插入件以实现用于特定病人的稳定性和胫股旋转的适当平衡。例如，外科医生选择一个或多个胫骨试验插入件，其具有与病人数据所指示的需要匹配的稳定性和胫股旋转特性。

可以使用手术前松弛数据来预测在重构膝关节中所需的稳定性水平（例如，稳定或约束程度），例如指示施加负荷与结果得到的膝关节的内翻－外翻旋转之间的关系。可以例如由被附着于病人的设备或由具有手持式负荷测量仪表的医学专业人员来施加负荷。还可以使用手术前数据来确定用于重构膝关节的期望量的胫股旋转。例如，可以使用诸如磁共振成像（mri）、计算机断层成像（ct）和x射线成像的成像技术来测量膝关节的不同位置处的胫骨和股骨之间的距离变化。还可以使用基于图像的运动捕捉技术、电磁运动捕捉技术或被附着于膝关节以测量膝关节位置的角度变化的机械联杆来跟踪膝关节的运动。

在组装好的膝关节假体100中，柱302和壁210、211之间的接合通过限制胫骨插入件300的内侧和外侧偏差、亦即限制胫骨插入件300在箭头b的方向上相对于股骨部件200的倾斜来约束内翻/外翻对准。为了提供有效约束，内侧表面304和外侧表面306的接触区段322、320具有例如在约0.550和约0.870英寸之间的长度l1。股骨部件200的壁210、211在上下方向上具有高度，亦即例如至少长达长度l1。

另外，接触区段322、320在例如约0.125和约0.225英寸之间的前后方向上具有宽度w。接触区段322、320具有略微矩形的形状，使得柱302的上部分307处的接触区段322、320的宽度w基本与柱302的下部分305处的宽度相同。宽度w足以使得能够在胫骨插入件300与股骨部件200配合时实现从伸展（或过度伸展）到约90至120度弯曲的弯曲/伸展范围内实现内翻/外翻约束。

接触区段322、320可选地具有略为梯形形状。例如，可以将接触区段322、320的最大前后宽度定位于接触区段322、320的下部分，并且前后宽度可以在上方向上从最大宽度减小。接触区段322、320的后边界或边缘可以在基本上下方向上延伸，使得变化的前后宽度导致倾斜的前边界或边缘。

柱302的高度h和接触区段322、320的长度l1影响实现的内翻/外翻约束的程度。较高柱302沿着柱302的长度在较大距离内与壁210、211接触，提供更有效的约束。因此，在某些实施方式中，柱302基本与壁210、211相同高度。在某些实施方式中，柱302的高度h在约0.720和0.990英寸之间。

在膝关节的伸展中，柱302的前表面308可以接合前凸轮214以提供前稳定性。并且，在伸展中，接触区段322、320可以接触臂210、211以提供处于伸展或过度伸展以及约90至120度之间的弯曲角度的内翻/外翻约束。相反，在膝关节的弯曲中，例如，在约125度及更高的弯曲角度处，内侧表面304和外侧表面306将不再被完全约束在壁210、211之间。

伸展对应于其中腿伸直、例如处于零度弯曲的位置。过度伸展是膝关节在相反弯曲方向上的弯曲，例如使腿向后弯曲超过完全伸展一定的量。如上所述，假体可以在包括过度伸展（例如1度、5度或更多的过度伸展）的范围内提供内翻/外翻约束。

如图3中所示，柱302在下部分305处具有比上部分307更宽的宽度w2。增加的前后宽度加强底座301到柱302的连接。宽度w2还使得前表面308能够接合前凸轮214。

图4示出了伸展的膝关节假体100的顶视图。从此位置开始，随着膝关节弯曲，内侧髁表面202和外侧髁表面204转动，并且还分别在内侧支承表面316和外侧支承表面318上滑动。在约60至90度的弯曲下，后凸轮216接触柱302的后表面310以提供后稳定性。通过持续弯曲，后凸轮216接合柱302的后表面310。

因此，在某些实施方式中，后凸轮216被构造成以在约60和90度弯曲之间的角度且以大于第一角度的弯曲角度接合后表面310。后凸轮216被构造成并不以小于第一角度的弯曲角度接合后表面310。

胫骨相对于股骨的内部旋转随着膝关节在完全伸展与约130度的弯曲之间弯曲而发生。胫股旋转是通过外侧髁部分203与内侧髁部分201相比相对于胫骨插入件300的不对称平移而实现的。一般地，外侧髁部分203在比内侧髁部分201更大的范围内平移，导致股骨部分200相对于胫骨插入件300的旋转。

通过两个机制促进了驱动胫股旋转的不对称平移：第一，支承表面316、318与髁表面202、204的接合；以及第二，不对称形状的后凸轮216与柱302的后表面310的接合。这些机制导致股骨部件的外侧髁部分203相对于胫骨插入件300在后方向上比内侧髁部分201更远地滑动。相反，当朝着伸展移动时，股骨部件的外侧髁部分203相对于胫骨插入件300在前方向上比内侧髁部分201更远地滑动。伸展期间的此前平移使得柱302的前表面308接近于前凸轮214，在那里其在必要时接触柱302以提供前稳定性。在某些实施方式中，提供了间隙，使得前凸轮214在正常站立（例如腿在0度弯曲的情况下伸直）期间不接触柱302。

内侧支承表面316与外侧支承表面318之间的差异引起内侧髁表面202与外侧髁表面204的不对称平移。例如，内侧支承表面316比外侧支承表面318更加凹陷（例如，朝着胫骨插入件300的下端更深地延伸）。换言之，外侧支承表面318包括大于内侧支承表面316的曲率半径，并且外侧支承表面318的通常较浅的斜率促进了外侧髁部分203的行程比内侧髁部分201的行程更大。

后凸轮216的不对称还驱动外侧髁部分203的增加的平移。在0约至约60至90度之间的弯曲下，在后凸轮216接合柱302的后表面310之前，通过髁表面202、204与支承表面316、318的接合而促进胫股旋转。如上所述，后凸轮216的外侧部分222比后凸轮216的内侧部分220更厚。一旦后凸轮216接合了后表面310（例如，以约60至90度的弯曲），后凸轮216的较厚外侧部分222与柱302的后表面310的接合在股骨部件200的外侧上在后方向上指引更多的力，导致外侧髁部分203的平移，该外侧髁部分203的平移大于内侧髁部分201的平移。

参考图5，以约150度弯曲示出了膝关节，外侧髁部分203已经比内侧髁部分201更向下平移，导致胫股旋转。后平移的差用距离d示出，其例如可以对应于股骨部件200相对于胫骨插入件300的约6度或更多的旋转。如所示，内侧表面304和外侧表面306不再接触壁210、211，并且因此在此位置处不提供膝关节的内翻/外翻约束。

参考图6和7，胫骨插入件300的几何结构允许并促进内翻/外翻约束的胫股旋转。如上所述，外侧表面306包括接触区段320（图6）且内侧表面304包括接触区段322（图7）。这些接触区段320、322接合股骨部件200的壁210、211以提供内翻/外翻约束。为了提供内翻/外翻约束且仍允许例如在伸展（或过度伸展）以及约90至120度之间的弯曲角度的胫股旋转，在壁与接触区段320、322之间提供了约0.005至约0.030英寸的总间隙。间隙的增加允许更多的旋转，但是减少了内翻/外翻约束。

柱302包括滚圆边缘324，作为从内侧表面304和外侧表面306到前表面308和后表面310的过渡（还参见图8）。滚圆边缘324基本沿着上下方向延伸，并且在横断面中基本是滚圆的。当柱302在提供于柱302与壁210、211之间的间隙内旋转式，滚圆边缘324及前表面308和后表面310的各部分接触壁210、211。滚圆边缘的半径可以例如在约0.030和0.090英寸之间。较大的半径允许更多的内部－外部胫股旋转，但是减小了接触区段320、322的宽度w和相应的内翻/外翻约束。较小的半径具有相反的效果。

接触区段320、322的尺寸还允许内翻/外翻约束与胫股旋转的有效平衡。接触区段320、322在前后维度上的宽度越大，内翻/外翻约束越大，但是胫股旋转越小。为了实现适当的平衡，在沿着柱302的轴向长度的各种点处，接触区段320、322的宽度w可以在柱302的宽度w2的约六分之一和三分之二之间。宽度w2在特定轴向高度处在前后方向上可以是柱302的最大宽度。因此，在某些实施方式中，接触区段320、322延伸成使得，沿着柱302的高度h的至少一半，给定轴向位置处的接触区段320、322的宽度w在该轴向位置处的柱302的最大宽度（例如，w2）的六分之一和三分之二之间。

在某些实施方式中，给定轴向位置处的前后宽度与该轴向位置处的最大宽度之间的关系在除接触区段320、322之外的内侧表面304和外侧表面306的各部分处继续。例如，在前后方向上的内侧表面304的宽度和外侧表面306的宽度可以在沿着内侧表面304和外侧表面306沿着柱302的纵向轴线x的基本整个长度的位置处在前后方向上在柱302的最大宽度的约六分之一和三分之二之间。

接触区段320、322是基本矩形的，以提供与壁210、211的大体上均匀的接触区域。接触区段320、322的轴向长度越大，提供的内翻/外翻控制越大。在某些实施方式中，接触区段320、322沿着接触区段320、322的轴向方向的长度为接触区段320、322的宽度w的至少两倍。例如，接触区段320、322的平均长度可以大于接触区段320、322的平均宽度或最大宽度的两倍。同样地，内侧表面304的平均长度可以大于内侧表面304的平均宽度或最大宽度的两倍，并且外侧表面306的平均长度可以大于外侧表面306的平均宽度或最大宽度的两倍。

外侧支承表面318与内侧支承表面316之间的差促进胫股旋转。外侧支承表面318的凹陷部分的最大深度或总深度r1（图6）小于内侧支承表面316的凹陷部分的最大深度或总深度r2（图7）。换言之，内侧支承表面316（图6）比外侧支承表面318（图7）更向下延伸。因此，对于后方向上的相等量的力而言，平移的阻力比在外侧支承表面316的一侧小，导致比内侧髁部分201的平移更大的外侧髁部分203的平移。

另外，外侧支承表面318包括在前后方向上沿着外侧支承表面318延伸的连续凹陷部分330，一般以胫骨插入件300为中心。另一方面，内侧支承表面316的凹陷部分332在前后方向上偏离胫骨插入件的中心，使得凹陷部分332更多地朝着胫骨插入件300的前面定位。内侧支承表面316在内侧支承表面316的后部分325处包括平台或提高部分。邻近于后部分325，内侧支承表面316包括具有相对陡的斜率的倾斜区段326。例如，内侧凹陷部分332可以在倾斜区段326处具有一定斜率，其比胫骨插入件300上的相同前后位置处的外侧凹陷部分330的斜率更陡。倾斜部分326可以比内侧凹陷部分332的邻近部分更陡，并且可以是沿着前后方向的内侧凹陷部分332的最陡部分。倾斜部分326可以接合内侧髁表面202以限制内侧髁表面202在弯曲期间的后行程。

为了进一步促进外侧髁部分201的外侧行程，底部点或平衡点327（图6）（例如，指示外侧支承表面318的最平面区段）在外侧支承表面318上的柱302的中心前面定位。内侧支承表面316的平衡点328（图7）大体上位于与外侧平衡点327相同的前面位置处。髁部分201、203一般遵循支承表面316、318的斜率，其在没有其他力的情况下将引导髁部分201、203至各平衡点327、328。平衡点327、328的前后位置之间的此关系在膝关节伸展时将股骨髁部分201、203引导至大致相同的前后位置。并且，平衡点327、328的位置允许外侧股骨髁部分203随着膝关节伸展而比内侧髁部分201更多地向前移动，如由于“拧到头”机制而在原来的膝关节中发生的那样。

参考图9，在胫骨插入件400的替换实施方式中，胫骨插入件400包括沿着柱402的纵向轴线扭转的柱402。结果，内侧表面404和外侧表面406偏离前后对准，并且柱402的上部分旋转地偏离柱402的下部分。替换地，柱402可以被旋转而不是扭转。例如，柱可以旋转地偏离底座，使得内侧表面和外侧表面相对于底座的内侧和外侧以一角度定向，柱从所述底座延伸。扭转的或被旋转的柱可以允许比未旋转实施方式更多的弯曲中的内部胫骨旋转，而不如内翻/外翻约束的减少那么多。

内侧表面404和外侧表面406可以包括基本平坦的部分或其他部分，其被构造成接触上述股骨部件200的壁210、211，以在允许胫股骨旋转的同时提供内翻/外翻约束。例如，内侧表面404和外侧表面406基本相互平行。作为另一示例，随着股骨部件200相对于胫骨插入件400弯曲，壁210、211遵循内侧表面404和外侧表面406的扭转以提供胫股旋转。在伸展中，内侧后边缘408和外侧前边缘410接触壁210、211以提供内翻/外翻约束。内侧表面404和外侧表面406的其他部分也接合壁210、211以提供内翻/外翻约束。

已描述了许多实施方式和替换。无论如何，将理解的是在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以实现各种修改。因此，其他实施方式在以下权利要求的范围内。