人工膝关节的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请号为200980159511. 5、申请日为2009年03月27日、名称为"人工 膝关节"的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本公开设及一种可用于置换损坏或磨损的膝部的人工膝关节。尤其是，诸如关节 炎或风湿病的情况会导致对膝关节的损坏，运可W通过用人工关节进行置换来减轻。同样， 显然遭受意外事故的人也可W得益于运种置换关节。
【背景技术】
[0003] 在本领域中通常提供一种包括两个部件的膝关节。第一个部件旨在附接到患者的 股骨，第二部件附接到患者的腔骨。在运两个部件之间设置支承表面，使得股骨部件的下部 位于腔骨部件上部上并且可W在其上滑动。显然，膝关节需要腔骨与股骨可W相对彼此旋 转和弯曲，运通常是通过使股骨部件的外侧具有弯曲表面而实现。通过在股骨部件上提供 运个弯曲的支承表面，允许股骨能够与正常膝关节发挥作用的同样方式在腔骨部件的支承 表面上旋转和弯曲。
[0004] 显然，必须限制股骨部件与腔骨部件之间的可能的相对旋转和弯曲的量，运常常 是通过在股骨部件的一部分中提供沟槽和间隙并在腔骨部件上提供适当的柱来实现。 阳〇化]通过将柱定位于该间隙中，允许股骨部件能够在两个设定的旋转和弯曲止动器之 间运动，因而可用于反映并复制膝部的正常运动。目P，所述柱将股骨部件的运动限制在设置 于股骨部件中的间隙的程度，因而能够允许修整并适当限制运两个部件之间相对旋转和弯 曲的量。
[0006] 美国专利5, 549, 686描述了一种置换膝关节，其中如上所述柱与间隙相互作用。 为了使膝关节能够进行高度的弯曲，在股骨部件的最后部部分设置股骨凸轮。此股骨凸轮 与所述柱的后部侧相互作用，因而可允许股骨部件与腔骨部件之间的高角度弯曲和旋转。 阳007] 在美国专利6, 123, 729中，也描述了一种类似W上现有技术的结构。该专利文件 进一步讨论了股骨部件内的内部接受腔，用W与股骨的端部相互作用。此外，股骨部件的外 表面的弯曲结构允许股骨部件与腔骨部件之间能够相对旋转，股骨凸轮提供用于与腔骨部 件上的柱相互作用从而增加运两个部件之间的高弯曲角度。
[0008] 未被上述现有技术置换膝部中的任意一个所描述的一个方面，是膝部中的许多腫 与初带之间的一般的不对称。通常情况是患者的腫与初带具有不同的强度和长度，运在高 弯曲角度的膝关节中是特别明显的。运将易于努力将膝关节的取向从完全对准拉出，使得 在患者腔骨与股骨之间发生一定程度的扭曲，然后被转移至膝关节。本公开设及一种对此 问题的解决方案，并且本公开提供一种适合于允许股骨部件和腔骨部件能够W非常高的弯 曲角度旋转和/或摆动（特别是受控制的相对旋转/摆动）的膝关节。
【发明内容】
[0009] 为了解决上述问题，本公开设及一种置换或人工膝关节，该置换或人工膝关节包 括分别附接到患者腔骨和股骨的腔骨部件和股骨部件。特别是，运两个部件是分开的，并且 分别附接到患者的腿骨。优选地，股骨部件是由通常从部件前部延伸至部件后部的两个裸 所组成。运些裸（外侧裸和内侧裸）在前部侧被连接到一起并形成骸骨板。在运两个裸之 间提供了间隙，该间隙在向前方向延伸至骸骨板，并且在后部方向延伸至裸的后面。侧向凸 轮将两个裸的后部端部桥连并形成间隙的端部，侧向凸轮用来控制股骨部件相对于腔骨部 件的弯曲的范围。
[0010] 优选地，本公开的股骨凸轮中设置了是环的一部分的结构。换句话说，将两个裸的 后部端部桥连的股骨凸轮具有把运两个裸之间的间隙桥连的弯曲轮廓，该弯曲轮廓更优选 地易于延伸至略微高于各裸的上端。环的运个部分通常将但不必与竖直面对准，当股骨部 件附接到股骨上时竖直面顺着股骨的中屯、轴线。换句话说，当从股骨部件的后面看时，股骨 凸轮被看成是环的一部分，并且股骨凸轮从各裸的后部端部略向上延伸并且将两个裸桥 连。然而，只要轮廓是属于环的部分，股骨凸轮不必延伸至高于裸的高度。
[0011] 人工膝关节的腔骨部件包括旨在位于股骨部件的间隙内的中屯、柱。运两个部件中 的柱与间隙之间的相互作用将提供并控制膝关节的运动范围。腔骨部件的此中屯、柱的任一 侧包括内侧和外侧的支承表面，运两个支承表面优选地是对称形成的。由于具有与腔骨部 件的对称结构，因此对于左膝部置换和右膝部置换来说只需制作一个腔骨部件。然而，如有 需要，内侧支承表面与外侧支承表面也可W具有不对称设计。此外，运些支承表面可通过插 入腔骨部件而提供。支承表面的作用是接收股骨部件的外裸，因而在膝关节的股骨部件与 腔骨部件之间提供支承表面和延伸面（runningsurface)。
[0012] 人工膝关节可进一步具有设置在柱下后部端的支承表面。运个关节支承表面可 构造成具有与股骨凸轮外表面匹配的凹入，使得股骨凸轮将紧密地适合运个凹入的关节表 面。在股骨部件与腔骨部件之间的高水平弯曲处，股骨凸轮将被接收于运个高弯曲的关节 表面或凹入中，因而将在运两个部件之间提供适当的支承。
[0013] 为了允许股骨部件与腔骨部件之间适当的旋转和弯曲，而使股骨部件的裸具有外 弯曲表面。因此，运个弯曲表面将允许股骨部件与腔骨部件之间的适当的旋转和弯曲。优 选地，运两个部件的弯曲表面具有两种曲率半径；从骸骨支承表面朝向股骨部件的后部延 伸的第一较大曲率半径。在相邻于侧向凸轮的裸附近，可提供第二较小曲率半径，W允许运 两个部件之间的高角度的弯曲并进一步使侧向凸轮接触高弯曲关节表面。
[0014] 更有利的是，设置在腔骨部件上的支承表面具有大于裸的第一曲率半径的预期曲 率、大致与裸的第一曲率半径相同的预期曲率、或者实际上与裸的第一曲率半径相同的预 期曲率。目P，腔骨部件的支承表面的凹入具有与在股骨部件上的第一较大曲率半径相匹配 的曲率半径。
[0015] 当股骨部件与腔骨部件借助于裸的第一曲率半径部分与腔骨部件上的支承表面 相互接触时，运两个部件将良好地匹配对准。在股骨部件相对于腔骨部件而旋转和弯曲时， 侧向凸轮（更具体地是其内弯曲表面）将撞击柱的后部侧。在运个第一接触点，优选的是 侧向凸轮位于股骨部件内的位置是使撞击柱的位置是在柱的上面，而不是在最底部。当侧 向凸轮与柱第一次接触时，优选地是侧向凸轮不定位在凹入的高弯曲关节表面中。此外，优 选地裸应借助于它们的第一曲率半径部分与腔骨部分的支承表面接触。目P，优选地，裸仅在 第一曲率半径的部分而不是在具有第二较小曲率半径的部分与支承表面接触。
[0016] 股骨部件与腔骨部件之间已经进行的W到达侧向凸轮与柱之间的第一接触点的 弯曲角度或者旋转角度位于约55°至75°之间。更优选地，其位于60°与70°之间、最优 选其为65°。运个旋转和弯曲角度是基于零点的旋转（股骨部件与腔骨部件的对准，使得 患者的腿可W是直立的）。目P，将运两个部件对准，使得患者腿的股骨与腔骨可W大致为线 性对准，或者换句话说患者的腿将会处于完全延伸。
[0017] 如果股骨部件相对于腔骨部件进行了进一步地旋转和弯曲，接触点将从具有第一 较大曲率半径的裸的部分前进至具有第二较小曲率半径的部分。运个过程将易于使侧向凸 轮向下至柱的后部侧并且与高弯曲关节表面匹配对准。目P，提供裸的第二较小曲率半径，将 使侧向凸轮向下至轴的后部侧并且进入高弯曲关节表面的凹入。
[0018] 如果零点的旋转和弯曲被再一次定义为患者腿的完全延伸，即直立的腿，则股骨 凸轮与高弯曲关节表面的匹配对准的点将发生约95°与115°之间、优选运发生在100° 与110°之间、最优选在105°的旋转和弯曲。
[0019] 通过使股骨部件进一步旋转，侧向凸轮的环状结构将易于相对于腔骨部件提升股 骨部件。目P，侧向凸轮环状部分的形状导致股骨部件提升出一定程度而不与腔骨部件接触。 股骨部件将经由侧向凸轮和凹入的高弯曲关节表面而保持与腔骨部件的接触，但是裸将升 高超过支承表面并且将不保持接触。因为接触点仅在侧向凸轮与关节支承表面之间，所W 将允许股骨部件摆动和旋转从而使裸中的一个接触支承表面。股骨部件与腔骨部件之间运 种摆动是环状结构对股骨凸轮的直接结果，并且可用W适应人膝部的腫和初带的不同的强 度。
[0020] 摆动的量可W位于约Γ与8°之间的任何处、更优选在约2°与5°之间的任何 处。最优选地，股骨部件与腔骨部件之间的摆动量为3°。
[0021] 当股骨部件和腔骨部件被构造成使得它们可W相对于彼此摆动时，侧向凸轮的外 径向表面或者其环状部分具有不同于其所接触的高弯曲关节表面的不同曲率半径。换句话 说，股骨部件与腔骨部件之间的接触点仅仅在股骨凸轮和高弯曲关节表面，并且因为股骨 凸轮具有环状结构所W可W围绕高弯曲关节表面的凹入部分滑动，运允许股骨部件与腔骨 部件之间的摆动。另外，环状股骨凸轮的外径向表面可W略微不同于高弯曲关节表面的凹 入，然后运也将允许股骨部件与腔骨部件之间发生摆动。
[0022] 也可W提供在截面的方向具有两个曲率半径的股骨凸轮。目P，股骨凸轮的下内径 向部分具有第一较小曲率半径，在运点上股骨凸轮与柱之间进行第一接触。围绕股骨凸轮 的外表面在径向上进行，曲率半径在股骨凸轮的上侧发生变化。在股骨凸轮上部的曲率半 径可W大于在下部的曲率半径，并且将易于使