專利名稱：具有可控骨節(jié)曲率的后固定膝關(guān)節(jié)矯形假體的制作方法
具有可控骨節(jié)曲率的后固定膝關(guān)節(jié)矯形假體相關(guān)美國專利申請(qǐng)的 引用
0001交叉引用序列號(hào)為xx/xxxxxx，題目為《具有可控骨節(jié)曲率
的股骨矯形組件》("Orthopaedic Femoral Component Having Controlled CondylarCurvature"),由John L.Williams等在2008年6月30日申請(qǐng)的美國實(shí)用專利申請(qǐng)；序列號(hào)為XX/XX^XXX,題目為《具有可控骨節(jié)曲率的后十字保持膝關(guān)節(jié)矯形假體》("Po就erior Cruciate-Retaining Orthopaedic Knee Prosthesis HavingControlled Condylar Curvature"),由Christel M.Wagner在2008年6月30日申請(qǐng)的美國實(shí)用專利申請(qǐng)；序列號(hào)為XX/XXX^XXX，題目為《后部固定的矯形假體》("Posterior Stabilized Orthopaedic Prosthesis"),由Joseph G Wyss在2008年6月30日申請(qǐng)的美國實(shí)用專利申請(qǐng)；以及序列號(hào)為XX/)OOCXXX，題目為《具有可控骨節(jié)曲率的膝關(guān)節(jié)矯形假體》("Orthopaedic Knee Prosthesis HavingControlled Condylar Curvature"),由Joseph G Wyss在2008年6月30日申請(qǐng)的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)，上述全部中的每一個(gè)在此結(jié)合作為參考。
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0002
本發(fā)明的公開內(nèi)容通常涉對(duì)喬形假體，特別涉^ffl于膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)的矯形假體。
背景技術(shù)：
0003關(guān)節(jié)成型術(shù)是公知的用關(guān)節(jié)假體置換患病的和/或損傷的天然關(guān)節(jié)的外科手術(shù)過程。經(jīng)典的膝關(guān)節(jié)假體包括脛骨盤、股骨組件以及皿骨盤和股骨組件之間的聚合體插入件或固定軸承。根據(jù)患者關(guān)節(jié)的損傷嚴(yán)重性，可采用靈活性可變的矯形假體。例如，在例如出現(xiàn)了重大軟組織損傷或流失的時(shí)候，膝關(guān)節(jié)假體可包括"固定的"脛骨軸承，這種情況下就需要限制膝關(guān)節(jié)假體的運(yùn)動(dòng)?？蛇x地，膝關(guān)節(jié)假體可包括"活動(dòng)的"脛骨軸承，這種情況下會(huì)需要較大程度的運(yùn)動(dòng)自由度。另外，膝關(guān)節(jié)假體可以是整個(gè)的膝關(guān)節(jié)假體，它設(shè)計(jì)用于謝奐患者股骨雙骨節(jié)的股骨-脛骨界面，或是單側(cè)的(或單骨節(jié))膝關(guān)節(jié)假體,設(shè)計(jì)用于#^患者股骨的單#節(jié)的股骨-脛骨界面。
0004
用于替換患者天然膝關(guān)節(jié)的膝關(guān)節(jié)矯形假體的種類還要看手術(shù)過程中是否將患者的后十字韌帶保留或者犧牲掉了 (也就是去掉了)。例如，如果患者的后十字韌帶受損，壞了，禾0/#手術(shù)過程中被去除了，就需要使用后固定的膝關(guān)節(jié)假體，供 卜的支撐稱或之后的屈曲度?？蛇x地，如果后十字韌帶是^ 子的，就會(huì)用到十字保持膝關(guān)節(jié)假體。
0005
典型的膝關(guān)節(jié)矯形假體通常設(shè)計(jì)為復(fù)制患者關(guān)節(jié)的自然運(yùn)動(dòng)。隨著膝關(guān)節(jié)的屈曲和伸展，股骨和脛骨部#^接并進(jìn)行相對(duì)的前后運(yùn)動(dòng)和相對(duì)的內(nèi)外側(cè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合。然而，患者的周圍軟組織也會(huì)貫穿整個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍對(duì)膝關(guān)節(jié)矯形假體的運(yùn)動(dòng)及穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。那就是說，由患者軟組織外加于假體組件的作用力可能會(huì)引繊關(guān)節(jié)矯形假體發(fā)生不希望或不必要的運(yùn)動(dòng)。例如，膝關(guān)節(jié)矯形假體隨著股骨組件在屈曲范圍內(nèi)移動(dòng)會(huì)表現(xiàn)出一定量不自然的(不合理的)前向平移。
0006
在典型的膝關(guān)節(jié)矯形假體中，不合理的前向平^發(fā)生在幾^M壬意角度的屈曲過程中，但特別是發(fā)生在屈曲角度的中后位置。不合理的前向平移可以通常被定義成股骨組件在脛骨軸承上的異常相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其中股骨組件和脛骨軸承之間的接觸"點(diǎn)"相對(duì)于脛骨軸承向前"滑動(dòng)"了。這種不合理的前向平移會(huì)導(dǎo)致關(guān)節(jié)穩(wěn)定性流失，加鵬損，膝關(guān)節(jié)異常運(yùn)功，和/或弓胞患者在一些,過程中經(jīng)歷不穩(wěn)的感覺。

發(fā)明內(nèi)容
0007
依照一個(gè)方面，后固定膝關(guān)節(jié)矯形假體包括股骨組件和脛骨軸承。股骨組件可包括一對(duì)間隔分開的骨節(jié)，,骨節(jié)在它們之間限定了骨節(jié)內(nèi)凹槽。該對(duì)間隔分開的骨節(jié)中的至少一個(gè)可具有在矢狀面中彎曲的骨節(jié)表面。股骨組件還可包括定位在骨節(jié)內(nèi)凹槽中的后凸輪。脛骨軸承可包括平臺(tái)和從平臺(tái)向上延伸的隆凸，平臺(tái)具有軸承表面，所述軸，面構(gòu)造成與股骨組件的骨節(jié)表面鉸接。
0008
在一些實(shí)施方式中，股骨組件的骨節(jié)表面可與軸承表面以第一屈曲角度在骨節(jié)表面上的第一接觸點(diǎn)接觸；可與軸承表面以第二屈曲角度在骨節(jié)
5表面上的第二接觸點(diǎn)接觸；以及可與軸，面以第三屈曲角度在骨節(jié)表面上的 第三撤蟲點(diǎn)接觸。另外，股骨組件的后凸輪可與脛骨軸承的隆凸在第四屈曲角 度跳
0009
第二屈曲角度可以比第一屈曲角度更大，并且在一些實(shí)施例中可處 于約為0度到約為50之間的范圍內(nèi)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，第二屈曲角度可 不大于約30度。第三屈曲角度可以比第二屈曲角度大并小于約90度。例如， 例如，在一個(gè)實(shí)施例中，第三屈曲角度至少是30度。在另一個(gè)實(shí)施例中,第三 屈曲角度至少是50度。在又一個(gè)實(shí)施例中，第三屈曲角度至少是70度。在一 些實(shí)施例中，第四屈曲角度比第三屈曲角度大不艦10度。例如，在一彿定 的實(shí)施例中，第四屈曲角度不大于第三屈曲角度。另外地，在一些實(shí)施例中， 第四屈曲角度至少是50度。在另一個(gè)實(shí)施例中，第四屈曲角度至少是70度。
0010
矢狀面中的骨節(jié)表,在第一接觸點(diǎn)具有第一曲率半徑，在第二接 觸點(diǎn)具有第二曲率半徑，以及在第三接觸點(diǎn)具有第三曲率半徑。在一些實(shí)施伊J 中，第三曲率雜比第二曲率^g大至少0.5毫米。例如，在一些實(shí)施例中，第 三曲率半徑比第二曲率半徑大至少2毫米，或在另外的實(shí)施例中大5毫米。另 外，在一些實(shí)施例中，第二半徑與第三雜的比率處于0.75到0.85的范圍內(nèi)。
0011
在一些實(shí)施方式中，股骨組件在矢狀面內(nèi)的骨節(jié)表面可包括第1 曲表面部和第二彎曲表面部。第一彎曲表面部可被限定在第一接觸點(diǎn)和第二接 觸點(diǎn)之間。第二彎曲表面部可被限定在第二接觸點(diǎn)和第三接觸點(diǎn)之間。在這樣 的實(shí)施例中，第一彎曲表面部具有基本不變的曲率半徑，它基本等于第二曲率 半徑。另外，第二彎曲表面部具有基本不變的曲率半徑，它基本等于第三曲率 半徑。
0012
依照另一方面，后固定膝關(guān)節(jié)矯形假體可包括股骨組件和脛骨軸 承。股骨組件可包括一對(duì)間隔分開的骨節(jié)，^f骨節(jié)在它們之間限定了骨節(jié)內(nèi) 凹槽。艦間隔分開的骨節(jié)中至少一個(gè)可具有在矢狀面中彎曲的骨節(jié)表面。股 骨組件還可包括定位在骨節(jié)內(nèi)凹槽中的后凸輪。脛骨軸承可包括平臺(tái)和從平臺(tái) 向上延伸的隆凸，平臺(tái)具有軸承表面，所述軸，面構(gòu)造成與股骨組件的骨節(jié) 表面鉸接。
0013
在一些實(shí)施方式中，股骨組件的骨節(jié)表面可與軸承表面以第一屈曲 角度在骨節(jié)表面上的第一接觸點(diǎn)接觸。第一屈曲角度可小于約30度。另外，骨
6節(jié)表面與軸承表面以第二屈曲角度在骨節(jié)表面上的第二接觸點(diǎn)接觸。第二屈曲
角度可處于35度到90度的范圍內(nèi)。股骨組件的骨節(jié)表面還與軸承表面以第三 屈曲角度在骨節(jié)表面上的第三接觸點(diǎn)撤蟲。第三屈曲角度可以大于第二屈曲角 度。另外，當(dāng)股骨組件從第一屈曲角度移動(dòng)到第二屈曲角度時(shí)，骨節(jié)表面與軸 承表面在第一接觸點(diǎn)和第二接觸點(diǎn)之間的多個(gè)接觸點(diǎn)上接觸。進(jìn)一步說，在一 些實(shí)施例中，股骨組件的后凸輪可與脛骨軸承的隆凸以第四屈曲角度接觸。第 四屈曲角度可小于，或基本等于，或略大于第三屈曲角度，其中，后凸輪與隆 凸在所述角度接觸。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，第四屈曲角度比第三屈曲角度大 不ffi大約10度。
0014
在一些實(shí)施例中，這多個(gè)接觸點(diǎn)中的每一個(gè)接觸點(diǎn)由從共同起點(diǎn)延 伸到這多個(gè)接觸點(diǎn)的相應(yīng)接觸點(diǎn)的射線限定。每條射線可具有由下列多項(xiàng)式定 義的長度re=(a + ("0 + (c"2) + (^。)，其中，^為在e度屈曲時(shí)接觸點(diǎn)限
定的射線的長度，a為處于20-50之間的系數(shù)值，b為處于從由-03(KbO.0， 0.0(Kb<0.30和1)=0組成的組中選擇的區(qū)間中的系數(shù)值。如果b處于-0,3(KbO.00 區(qū)間，則c為在0.00到0.012間的系數(shù)值，而d為在-0.00015到0.00之間的系 數(shù)值?？蛇x擇地，如果b處于0輛,30的區(qū)間中，貝ijc為在-0.010到0.00之間 的系數(shù)值，而d為在-0.00015到0.00之間的系數(shù)值。還可選擇，如果b等于0， 則c為處于從由-0.002(KcO.00和0.(KXc<0.0025組成的組中選擇的區(qū)間中的系 數(shù)值，且d為在-0.00015到0.00間的系數(shù)值。在一些實(shí)施例中，第一曲率， 的起點(diǎn)和射線的共同起點(diǎn)之間的距離在0到10毫米的范圍內(nèi)。0015
在一些實(shí)施例中，第一屈曲角度可處于0度到10度的范圍內(nèi)，第 二屈曲角度可處于45度到55度的范圍內(nèi)，并且第三屈曲角度可處于約65度到 約75度的范圍內(nèi)。例如，在一^t定的實(shí)施例中，第一屈曲角度約為10度， 第二屈曲角度約為50度，而第三屈曲角度約為70度。另外，第四屈曲角度約 為70度。
0016
在一些實(shí)施例中，矢狀面中的骨節(jié)表面可在第一接觸點(diǎn)具有第一曲 率半徑，在第二接觸點(diǎn)具有第二曲率半徑，以及在第三接觸點(diǎn)具有第三曲率半 徑。在這樣的實(shí)施例中，第三曲率，比第二曲率半徑大至少0.5毫米。在一些 實(shí)施例中，第三曲率半徑比第一曲率雜大至少2就。另外，在一些實(shí)施例 中，第三曲率半徑比第一曲率，大至少5毫米。
0017
另外，在一些實(shí)施例中，股骨組件在矢狀面內(nèi)的骨節(jié)表耐包括限 定在第二接觸點(diǎn)和第三接觸點(diǎn)之間的彎曲表面部。在這樣的實(shí)施例中，彎曲表 面部具有基本不變的曲率半徑，該曲率半徑基本等于第三曲率半徑。
0018
根據(jù)又另一方面，后固定J^節(jié)矯形假體可包括含有股骨組件和脛 骨軸承的后固定膝關(guān)節(jié)矯形假體。股骨組件可包括一對(duì)間隔分開的骨節(jié)， 骨節(jié)在它們之間限定了骨節(jié)內(nèi)凹槽。，間隔分開的骨節(jié)中至少一個(gè)可具有在 矢狀面中彎曲的骨節(jié)表面。股骨組件還可包括定位在骨節(jié)內(nèi)凹槽中的后凸輪。 脛骨軸承可包括平臺(tái)和從平臺(tái)向上延伸的隆凸，平臺(tái)具有軸承表面，所述軸承 表面構(gòu)造成與股骨組件的骨節(jié)表面鉸接。
0019
在一些實(shí)施例中，股骨組件的骨節(jié)表面可與軸承表面以第一屈曲角 度在骨節(jié)表面上的第一織蟲點(diǎn)接觸。第一屈曲角度可小于約30度。另外，骨節(jié) 表面與軸承表面以第二屈曲角度在骨節(jié)表面上的第二接觸點(diǎn)接觸。第二屈曲角 度可處于35度到90度的范圍內(nèi)。股骨組件的骨節(jié)表面還與軸承表面以第三屈 曲角度在骨節(jié)表面上的第三接觸點(diǎn)接觸。第三屈曲角度可以大于第二屈曲角度。 在一些實(shí)施例中，股骨組件的后凸輪可與脛骨軸承的隆凸以第四屈曲角度接觸。 另外，當(dāng)股骨組件從第一屈曲角度移動(dòng)到第二屈曲角度時(shí)，骨節(jié)表面與軸棘 面在第一接觸點(diǎn)和第二接觸點(diǎn)之間的多個(gè)接觸點(diǎn)上接觸。進(jìn)一步說，在一些實(shí) 施例中，股骨組件的后凸輪可與脛骨軸承的隆凸以第四屈曲角度接觸。第四屈 曲角度可小于或等于第三屈曲角度。
0020
在一些實(shí)施例中，矢狀面中的骨節(jié)表面可在第一接觸點(diǎn)具有第一曲 率半徑，在第二接觸點(diǎn)具有第二曲率半徑，以及在第三接觸點(diǎn)具有第三曲率半 徑。在這樣的實(shí)施例中，第三曲率半徑比第二曲率半徑大至少2.0毫米。
0021
仍進(jìn)一步說，這多個(gè)接觸點(diǎn)中的旨接觸點(diǎn)是由從各個(gè)接觸點(diǎn)的共 同起點(diǎn)延伸到該多個(gè)接觸點(diǎn)的對(duì)應(yīng)接觸點(diǎn)的射線。每條射線可具有由下列多項(xiàng) 式定義的長度..~=(" + (6") + (c*W) + (W。)，其中，^為p艮定e度屈曲處的
接觸點(diǎn)的射線的長度，a為處于20-50之間的系數(shù)值，以及b為處于從由 ■0.3(Kb<0.0, 0.0(KbO.30和M)組成的組中選擇的區(qū)間中的系數(shù)值。如果b處 于-0,3(KbO.00區(qū)間，貝ijc為在0.00至IJ 0.012之間的系數(shù)值，而d為在-0.00015 到0.00之間的系數(shù)值?？蛇x^i也，如果b處于(KbO,30區(qū)間，貝iJc為在-0.010 到0.00之間的系數(shù)值，而d為在-0.00015到0.00間的系數(shù)值。還可選擇，如果b等于0，貝lj c為處于從由力.002(XcO.00和0.0(Kc<0.0025組成的組中選擇的區(qū)間中的系數(shù)值，且d為在-0.00015到0.00間的系數(shù)值。在一些實(shí)施例中，第一曲率半徑的起點(diǎn)和射線的共同起點(diǎn)之間的距離在O到10毫米內(nèi)。0022
另外，在一些實(shí)施例中，每對(duì)間隔分開的骨節(jié)的每一個(gè)可包括骨節(jié)表面。在這樣的實(shí)施例中，骨節(jié)表面可以為大^Wt稱的或者不對(duì)稱的。


0023
具體描述特別參考下面的附圖，其中0024
圖1是膝關(guān)節(jié)矯形假體的一個(gè)實(shí)施方式的，透視圖；0025
圖2是圖1的股骨組{牛和月5#軸承大致沿剖面線2—2的才繊面視圖，其中股骨組j鞭接至悌一屈曲角度；
0026
圖3是圖2的股骨組件和^f軸承的，纖面視圖，其中股骨組j憤接至條二屈曲角度；
0027
圖4是圖2的股骨組件和脛骨軸承的橫截面視圖，其中股骨組《條接至l傑三屈曲角度；
0028
圖5是圖1的股骨組件一個(gè)實(shí) 式的橫截面視圖；0029
圖6是圖1的股骨組件另一個(gè)實(shí)施方式的橫截面視圖；0030
圖7是圖1的股骨組件另一個(gè)實(shí)施方式的橫截面視圖；0031
圖8是圖1的股骨組件另一個(gè)實(shí) 式的橫截面視亂0032
圖9是模擬位于各種不同屈曲角度下具有遞增的曲率舉陘的股骨組件的前后平移0033
圖10是另一個(gè)模擬位于各種不同屈曲角度下具有遞增的曲率，的股骨組件的前后平移0034
圖11是另一個(gè)模擬位于各種不同屈曲角度下具有遞增的曲率，的股骨組件的前后平移0035
圖12是另一個(gè)模擬位于各種不同屈曲角度下具有遞增的曲率半徑的股骨組件的前后平移0036
圖13是圖1的股骨組件另一個(gè)實(shí) 式的，纖面視圖；0037
圖14是針對(duì)股骨組件尺寸分類的P艮定圖13的股骨組件曲率的多項(xiàng)式的系數(shù)值一個(gè)實(shí)施方式的表格；
90038
圖15是針對(duì)股骨組件尺寸集合的曲率，長度值和比值的一個(gè)實(shí)
施方式的表格；以及
0039
圖16是圖1的股骨組件另一個(gè)實(shí) 式的另一骨節(jié)的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
0040
本發(fā)明公開的概念允許多種變型和替換形式，而在附圖中則以示例的形式示出了其特別實(shí)施例并將在此詳細(xì)描述。然而應(yīng)理解的是，這并不是將本發(fā)明公開的概念限定為公開的特殊形式，相反的，其目的在于覆蓋所有的變型、類似物、替換物，使其落入由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
0041
本發(fā)明通篇細(xì)的表滴剖參照的術(shù)語，諸如前、后、內(nèi)側(cè)、外側(cè)、上、下等等，將參考此處描述的矯形植入物和患者的自然解剖結(jié)構(gòu)兩者。這些術(shù)語具有在解剖學(xué)和矯形領(lǐng)域內(nèi)所有公知的含義。并認(rèn)為在說明書和權(quán)利要求書中細(xì)的這些解剖相關(guān)術(shù)語與其公知含義一致，除非標(biāo)明其它含義。
0042
現(xiàn)在參見圖1 ，在一個(gè)實(shí)施例中，后固定膝關(guān)節(jié)矯形假體10包括股骨組件12、脛骨軸承14以^JE骨盤16。股骨組件12和脛骨盤16示例性地由諸如鈷鉻合金或鈦的金屬材料構(gòu)成，但在其它實(shí)施例中也可由其它材料構(gòu)成，諸如陶瓷材料、聚^/t才料、生物工程材料或其它類似物。脛骨軸承14示例性地由諸如超高^ 量的聚乙烯(UHMWPE)的聚^t)材料構(gòu)成，但在其它實(shí)施例中也可由其它材料構(gòu)成，諸如陶瓷材料、金屬材料、生物工程材料或其它類似物。
0043
如下面將詳細(xì)介紹的，股骨組件12設(shè)置為與脛骨軸承14鉸接，該脛骨軸承設(shè)置為與，盤16聯(lián)接。.畫出的脛骨軸承14具體為可旋轉(zhuǎn)或活動(dòng)的脛骨軸承并被設(shè)置為在應(yīng)用時(shí)相對(duì)脛骨盤16旋轉(zhuǎn)。然而，在其它實(shí)施例中，脛骨軸承14可具體為固定的脛骨軸承，其被限制或禁止相對(duì)蹄盤16旋轉(zhuǎn)。
0044
蹄盤16設(shè)置為固定在經(jīng)過外科處理的患者脛骨的近端(未示出)。脛骨盤16可M^用骨膠或其它附著工具固定在患者的脛骨上。脛骨盤16包括具柳面20和底面22的平臺(tái)18。示意性的，頂面20通常是平的，在一些實(shí)施例中，可經(jīng)過高度拋光。脛骨盤16還包括從平臺(tái)18的底面22向下延伸的柄桿24。洞或孔26限定在平臺(tái)18的頂面20中并向下延伸到柄桿24。如下文詳細(xì)介紹的，孔26被形自于接收皿插入物14的互補(bǔ)柄桿。0045
如上所述，脛骨軸承14設(shè)置為與脛骨盤16聯(lián)接。脛骨軸承14包括具有上軸承表面32和底面34的平臺(tái)30。在畫出的實(shí)施例中，脛骨軸承14體現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)的蹄軸承，軸承14包括從平臺(tái)30的底面32向下延伸的柄桿36。當(dāng)脛骨軸承14聯(lián)接至脛骨盤16時(shí)，柄桿36被脛骨盤16的孔26接收。在使用中，脛骨軸承14設(shè)置為繞由柄桿36限定的軸線相對(duì)脛骨盤16旋轉(zhuǎn)。在脛骨軸承14配置為固定的脛骨軸承的實(shí)施方式中，軸承14可包括跡包括柄桿36禾口/或可包括其它設(shè)備或特征從而將脛骨軸承14以非旋轉(zhuǎn)方式固定到脛骨盤18上。
0046
脛骨軸承14的上軸承表面32包括內(nèi)側(cè)軸棘面42和夕剛軸棘面44，以及從平臺(tái)16向上延伸的隆凸60。內(nèi)側(cè)和夕卜側(cè)軸棘面42、 44體為接收或以其它形式^i蟲股骨組件14的相應(yīng)的內(nèi)側(cè)和夕剛骨節(jié)52， 54,將在下文對(duì)jthiS行詳細(xì)的介紹。這樣，每一M由承表面42、 44可具有內(nèi)凹的輪廓。隆凸60位于軸棘面42， 44之間并包括前側(cè)62和后側(cè)64,所述后側(cè)具有凸輪表面66。在畫出的實(shí)船式中，凸輪表面66具有基本內(nèi)凹的曲率。然而，包括具有其他幾何形沃的凸輪表面66的隆凸60可以在其他實(shí)施方式中用到。例如，脛骨軸承，它包括具有基本為"S"形橫截輪廓的隆凸，可以在其他實(shí) 式中用至ij，比如，列號(hào)為XX/XXX,XXX，題目為《后部固定矯形假體》("PosteriorStabilized Orthopaedic Prosthesis"),由Joseph G Wyss等申請(qǐng)的美國專利申請(qǐng)中介紹的脛骨軸承，其中全 31引用結(jié)合于此。
0047
股骨組件12體為與患者股骨末端鄉(xiāng)^卜科預(yù)處理的表面(未示出)聯(lián)接。股骨組件12可通艦用骨膠或其它附著工具固定在患者股骨上。股骨組件I2包括外側(cè)的鉸接表面50，鉸接表面50具有一對(duì)內(nèi)側(cè)和夕Ktt節(jié)52、 54。在使用時(shí)，骨節(jié)52、 54替代患者股骨的天然骨節(jié)并且設(shè)置為與脛骨軸承14的平臺(tái)30的相應(yīng)軸，面42、 44、g連接。
0048
骨節(jié)52、 54間隔分開，從而在它們之間限定出骨節(jié)內(nèi)凹槽或凹進(jìn)56。后凸輪80和前凸輪82 (看圖2)布置在內(nèi)凹槽56中。后凸輪80朝向股骨組件12的后側(cè)定位并包括凸輪表面86,該凸輪表面被構(gòu)造成在屈曲過程中與脛骨軸承12的隆凸60的凸輪表面66接合或其他方式的撤蟲，這在圖24中畫出并在接下來會(huì)詳細(xì)介紹。
ii0049
應(yīng)理解的是，畫出的膝關(guān)節(jié)矯形假體10設(shè)置為替換患者的右J^節(jié)，照此，認(rèn)為軸承表面42和骨節(jié)52是位于內(nèi)側(cè)，而認(rèn)為軸承表面44和骨節(jié)54是位于外側(cè)。然而，在其他實(shí)施例中，膝關(guān)節(jié)矯形假體10可被體為替換患者的左膝關(guān)節(jié)。在這樣的實(shí)施例中，應(yīng)理解為，軸承表面42和骨節(jié)52是位于外側(cè)，而軸承表面44和骨節(jié)54是位于內(nèi)側(cè)。不管怎樣，此處描述的特征和概念應(yīng)結(jié)合設(shè)置為替換患者的兩個(gè)膝蓋關(guān)節(jié)中的哪一個(gè)的膝關(guān)節(jié)矯形假體。
0050
現(xiàn)在參見附圖2-4，股骨組件12被構(gòu)it^^ffl中與脛骨軸承14鉸接。股骨組件12的每辨節(jié)52， 54包括骨節(jié)表面100，所述骨節(jié)表面在矢狀面中夕卜凸彎曲并與各自的軸承表面42， 44接觸。另夕卜地，在預(yù)定的屈曲范圍之內(nèi)，股骨組件12的后凸輪80與麟軸承14的隆凸60接觸。例如，圖2中所示的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)麟節(jié)矯形假體10處于伸展?fàn)顟B(tài)或不處于屈曲狀態(tài)(如屈曲約O度角)時(shí)，骨節(jié)52的骨節(jié)表面100與軸自面42 (^t骨節(jié)54來說的軸承表面44)在骨節(jié)表面100上的一個(gè)或多個(gè)接觸點(diǎn)100撤蟲。另夕卜地，在這^H寺定的屈曲角度處，后凸輪80不與隆凸60接觸。然而，在之后的(也就是更大的)屈曲角度處，后凸輪80被構(gòu)造成與隆凸60接觸，從而對(duì)矯形假體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行一定量的控制。
0051
隨著膝關(guān)節(jié)矯形假體10在中間屈曲角度中發(fā)生鉸接，股骨組件12與脛骨軸承14在骨節(jié)表面100上的一個(gè)或多個(gè)撤蟲點(diǎn)接觸。例如，在圖3中所示的一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)膝關(guān)節(jié)矯形假體10皿中間屈曲角度(如在約45度處)發(fā)生鉸接時(shí)，骨節(jié)表面100與軸承表面42在骨節(jié)表面100上的一個(gè)或多個(gè)接觸點(diǎn)104接觸。如下面針對(duì)特定實(shí) 式所詳細(xì)討論到的，后凸輪80在特定的屈曲角度處與隆凸60可能發(fā)生接觸也可能不發(fā)生接觸。無論如何，隨著0^節(jié)矯形假體10在稍后的屈曲角度(如，在約70度屈曲角度處)發(fā)生鉸接，如圖4中所示，骨節(jié)表面100與軸承表面42在骨節(jié)表面100上的一個(gè)或多個(gè),點(diǎn)106接觸。另外地，后凸輪80現(xiàn)在與隆凸60相接觸。當(dāng)然，這應(yīng)當(dāng)理解為，股骨組件12與脛骨軸承14可以以任意一個(gè)待定屈曲角度在骨節(jié)表面100上的多個(gè)接觸點(diǎn)接觸。然而，為了說明清楚，在圖24中，僅分別畫出了接觸點(diǎn)102，104， 106。
0052
后凸輪80開始接觸隆凸60的特定屈曲角度是由股骨組件12的骨節(jié)表面100的特定幾何皿決定的。例如，在圖24畫出的實(shí)施例中，^^節(jié)矯形假體10被構(gòu)造成使得后凸輪80開始與隆凸60接觸的屈曲角度約為70度。然而，在其他實(shí) 式中，后凸輪80開始接觸隆凸60的屈曲角度可以是其他角度，如下詳述。
0053
膝關(guān)節(jié)矯形假體10被構(gòu)皿使得股骨組{牛12相對(duì)于脛骨軸承14的不合理前向平移量減小或拖延到之后的(也就是駄的)屈曲角度。特別地，如下詳述，骨節(jié)52， 54之一或兩者的骨節(jié)表面100都具有特定的幾何形狀或曲率，鼬多減小和/或艦前向平移，并且在一些實(shí) 式中還會(huì)辦鵬股骨組件12發(fā)生"回滾"(roll-back) ^M向平移。應(yīng)當(dāng)理解，ffl31將股骨組件12的不合理前向平移的開始拖EM較大的屈曲角度，在患者進(jìn)行那些不涉及深度屈曲的活動(dòng)時(shí)不合理前向平移的,發(fā)生情7J^尤會(huì)M^。
0054
在典型的膝關(guān)節(jié)矯形假體中，不合理的前向平移可能 關(guān)節(jié)假體定位于大于0度的屈曲角度的任意時(shí)刻發(fā)生。前向平移的可能性隨著膝關(guān)節(jié)矯形假體鉸接的屈曲角度軟而增加，特別是在中期屈曲角度下。在這種定位下，股骨組件在脛骨軸承上不合理的前向平移會(huì)出現(xiàn)在以下任意時(shí)刻，該時(shí)亥卿在股骨組件和脛骨軸承之間的切線(牽引)力未能滿足下列等式的任意時(shí)刻，等式為
0055
(1)
0056
其中，"T"為切線(牽引)力，為股骨組件和脛骨軸承的摩擦系數(shù)，"N"為股骨組件和脛骨軸承之間的法向九作為普遍原則，股骨組件和脛骨軸承之間的切線(牽引)力定義為
0057
T = M/R (2)
0058
其中，"T"為股骨組件和脛骨軸承之間的切線(牽引)力，"M"為膝關(guān)節(jié)力矩，"R"為在特定屈曲角度下與脛骨軸承接觸的骨節(jié)表面的矢狀面內(nèi)的曲率^^。應(yīng)離的是，等式(2)是支配實(shí)際瞎況等式的簡化，其不考慮諸如慣性和加速度的其他因素。不管怎樣，等式(2) ^供了下列見解，即SM控制股骨組件的骨節(jié)表面的曲率半徑，可減少或者延遲膝關(guān)節(jié)矯形假體的不合理的前向平移。也就是說，通過控制骨節(jié)表面的曲率半徑(如，增加或保持曲率半徑)，等式(2)的右手邊可被減少，從而降低切線(牽引)力的值并滿足等式(1)。如上論述的，通過確保切線(牽引)力滿足等式(1)，可減少股骨組件在脛骨軸承上的不合理前向平移或以其他方式將股骨組件在脛骨軸承上的
13不合理前向平移延:ifiS較大的屈曲角度。
0059
基于戰(zhàn)分析，為了M^或拖延不合理前向平移的發(fā)生，要對(duì)股骨 組件12的骨節(jié)52, 54之一或兩者的骨節(jié)表面100的幾何形)yUS行控制。例如， 在一些實(shí)肺式中，艦控制骨節(jié)表面100的曲率雜，使得曲率半徑在一定 的屈曲角度范圍內(nèi)保持恒定不變和/或在早期到中期屈曲的范圍內(nèi)增加。與M 照地，典型的股骨組件具有從遠(yuǎn)端曲率半徑(也就是處于屈曲角度約為O度處) 開始遞減的曲率半徑。然而，已經(jīng)確定的是，通過在早期到中期屈曲角度的預(yù) 定范圍內(nèi)保持曲率半徑的相對(duì)恒定(也就是曲率半徑不減小)和/或在屈曲角度 的預(yù)定范圍內(nèi)增加曲率半徑,會(huì)減小或拖延股骨組件12發(fā)生不合理的前向平移。
0060
另外地，在一些實(shí)施方式中，骨節(jié)表面100構(gòu)造或設(shè)計(jì)成使得骨節(jié) 表面100離散的曲率半t經(jīng)間的轉(zhuǎn)變是漸變的。那就是說，fflil漸變地在離散 曲率^&^'司變換，而不是突變，可減小或拖M骨組件12發(fā)生的不合理前向 平移。進(jìn)一步說，在一些實(shí)施方式中，骨節(jié)表面在早期到中期屈曲范圍(例如， 從約0度到約90度)內(nèi)曲率半徑的變化率^flj控制，從而使得變化率小于預(yù)定 閾值。那就是說，已經(jīng)確定的是如果骨節(jié)表面100曲率半徑的變化率大于予腕 閾值，就可能發(fā)生不合理的前向平移。
0061
相應(yīng)地，在圖5-8中畫出的一些實(shí)施例中，股骨組件12的骨節(jié)表面 IOO在早期到中期屈曲角度中具有增加的曲率半徑。通過增加曲率半徑，就將不 合理的前向平移減小，延到了之后的屈曲角度，如下詳述。特別地，不合理 的前向平移可被拖延到一屈曲角度自過該屈曲角度，該屈曲角度為股骨組件 12的后凸輪80開始與^f軸承14的隆凸60接觸的屈曲角度。 一旦后凸輪80 接觸到隆凸60,不合理的前向平移就受到后凸輪80與隆凸60接合清況的控制。 那就是說，后凸輪80可被隆凸60限帶壞能向前移動(dòng)。
0062
曲率半徑R2和曲率半徑R3之間的增加量，以^^ 述增加發(fā)生的 位于骨節(jié)表面100上的屈曲角度，都已經(jīng)被確定為肯嫩影響至杯合理前向平移 的發(fā)生。在序列號(hào)為XX/XXX,XXX，題目為《具W^T控骨節(jié)曲率的股骨矯形組 件》("Orthopaedic Femoral Component Having Controlled Condylar Curvature"), 與本發(fā)明同時(shí)申請(qǐng)并i!31引用結(jié)合于此的美國專利申請(qǐng)中更詳細(xì)地介紹過，采 用LtfeMOD/Knee Sim， 1007丄0 Beta 16版本的軟件禾將實(shí)砂樹各種股骨組件設(shè) 計(jì)的多種仿真，皿件禾聘可從加利福利亞的San Clemente公司，LifeModeler供應(yīng)的市場上買到，用來分析股骨組件在早期和中期屈曲時(shí)增加股骨組件的骨節(jié) 表面的曲率半徑的效果?；谶@一分析，其能確，過下列方式增加骨節(jié)表面 的曲率半徑，可以減少或者以其他方^遲股骨組件相對(duì)脛骨軸承的不合理的
向前平移，下列方式為更多地處于約30度屈曲到約90度屈曲的范圍中的屈曲 角度下以增長約0.5毫米到約5毫米范圍內(nèi)的量增加骨節(jié)表面的曲率半徑。0063
例如，圖9中畫出的曲線圖200 ^^OT股骨組件的深度屈曲的膝 關(guān)節(jié)模擬的結(jié)果，其中，骨節(jié)表面的曲率半徑在屈曲30度、屈曲50度、屈曲 70度以及屈曲90度下增加0.5毫米(如，從25.0毫米到25.5毫米)。對(duì)M， 圖10所示的曲線圖300 f^^頓股骨組件的深度屈曲的膝關(guān)節(jié)模擬的結(jié)果，其 中，骨節(jié)表面的曲率半徑在屈曲30度、屈曲50度、屈曲70度以及屈曲90度 下增長1.0毫米(如，從25.0毫米到26.0毫米)。圖11所示的曲線圖40(H餓
<柳股骨組件的深度屈曲的膝關(guān)節(jié)模擬的結(jié)果，其中，骨節(jié)表面的曲率半徑在 屈曲30度、屈曲50度、屈曲70度以及屈曲90度下增加2.0毫米(如，從25.0 毫米到27.0毫米)。再者，圖12所示的曲線圖500 ^^M股骨組件的深EiS 曲的膝關(guān)節(jié)模擬的結(jié)果，其中，骨節(jié)表面的曲率雜在屈曲30度、屈曲50度、 屈曲70度以及屈曲90度下增加5.0^ (如，從25.0 ^到26.0毫米)。
0064
在曲線圖200、 300、 400、 500中，股骨組件的內(nèi)側(cè)骨節(jié)("med") 和夕HPPJ骨節(jié)("lat")的關(guān)節(jié)最低或者最遠(yuǎn)的點(diǎn)(CLP)是以圖形的方式^/示股骨 組件對(duì)于脛骨軸承的相關(guān)定位。照此，下滑的線g股骨組件在脛骨軸承上的 滾回，而上升的^^股骨組件在脛骨軸承上的向前平移。
0065
如曲線圖200、 300、 400、 500所示，在每個(gè)實(shí)施例中股骨組件的 向前滑動(dòng)被延遲至約100度屈曲，而向前平移的總量被限定小于約1毫米。特
定的，通過在早期屈曲角度下較大地增加骨節(jié)表面的曲率半徑，可ISW:骨組
件在脛骨軸承上的回滾。當(dāng)然，弓l導(dǎo)曲率半徑和屈曲角度以這種增長的增加總 量受到其他因素的限制，諸如患者膝關(guān)節(jié)的天然關(guān)節(jié)間隙、脛骨軸承的尺寸以
及類似物。不管怎樣，根據(jù)曲線圖200、 300、 400、 500中記錄的模擬，在早期 到中期屈曲過程中，皿增加股骨組件的骨節(jié)表面的曲率半徑，能減少或以其 他方^遲股骨組件在脛骨軸承上的不合理的向前平移。0066
因此，回頭參見圖5-8，矢狀面中的骨節(jié)表面100部分地由許多彎 曲表面部102， 104， 106, 108形成，其中所述^h^面部的矢狀端部與骨節(jié)表
15面100的相鄰彎曲表面部的矢狀端部正切。^m曲表面部102, 104， 106， 108 由曲率半徑限定。具體地，彎曲表面部102由曲率雜R2限定，彎曲表面部 104由曲率半徑R3限定，彎曲表面部106由曲率半徑R4限定。
0067
股骨組件12的骨節(jié)表面100構(gòu)造成使得彎曲表面部104的曲率半 徑R3大于彎曲表面部102的曲率半徑R2。在一個(gè)實(shí)施例中，曲率半徑R3比曲 率，R2大0.5毫^^多。在另一個(gè)實(shí)施例中，曲率半徑R3比曲率半徑R2 大2就頗多。在特定的實(shí)施例中，曲率判5R3比曲率雜R2娃少5毫 ^M多。然而，應(yīng)當(dāng)離的是，在一些實(shí)駄式中，R2和R3之間曲率雜 的特定增加量是由股骨組件12的特定尺寸大小決定，或與之成比例的。
0068
彎曲表面部102， 104， 106， 108中的每一個(gè)在貫穿屈曲角度的不 同范圍中接角鵬骨軸承14的軸承表面42 (或44)。例如，彎曲表面部102從較
早的屈曲角度ei延伸到之后的屈曲角度e2。彎曲表面部104從屈曲角度e2延 伸到之后的屈曲角度e3。彎曲表面部106細(xì)曲角度e3延伸到之后的屈曲角度64。
0069
例如，在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5中所示，彎曲表面部102從約0度 屈曲的屈曲角度ei延伸至喲5O度屈曲的屈曲角度02。彎曲表面部104^^勺50 度屈曲的屈曲角度02延伸到約70度屈曲的屈曲角度63。彎曲表面部106從約 70度屈曲的屈曲角度63延伸到約120度屈曲的屈曲角度04。在圖5畫出的實(shí) 施例中，股骨組件12的后凸輪80構(gòu)造成與J諧軸承14的隆凸60在約70度屈 曲的屈曲角度6C處接合或接觸。然而，在其他實(shí)施方式中，后凸輪80可構(gòu)造 成與隆凸60在早于或晚于70度的屈曲角度,合。為了確保后凸輪80在曲率 半徑從R3減小到R4之前^t后馬上與隆凸60接合或接觸，對(duì)，喬形假體運(yùn)動(dòng) 的控制可從骨節(jié)表面100的幾何皿轉(zhuǎn)，后凸輪80與隆凸60的相互作用， 這可進(jìn)一步M^、股骨組件12的前向平移量。例如，在一偉定的實(shí)施例中，后
凸輪so可構(gòu)造成與隆凸60在屈曲角度ec處接合或接觸，所述屈曲角度ec比
屈曲角度03大不超過10度，在該角度骨節(jié)表面100的曲率，從曲率半徑R3 減小到曲率半徑R4。
0070
在另一個(gè)實(shí)施例中，如圖6中所示，彎曲表面部102從約0度屈曲 的屈曲角度61延伸到約10度屈曲的屈曲角度02。彎曲表面部104從約10度屈 曲的屈曲角度62延伸到約30度屈曲的屈曲角度03。彎曲表面部106從約30度屈曲的屈曲角度e3延伸到約120度屈曲的屈曲角度04。在圖6畫出的實(shí)施例 中，股骨組件12的后凸輪80構(gòu)造成與脛骨軸承14的隆凸60在約30度屈曲的 屈曲角度ec處接合或接觸。又然而，在其他實(shí)施方式中，后凸輪80可構(gòu)皿 與隆凸60在早于30度(也就是早于將曲率半徑R3減小到R4)或晚于30度不 久(例如，0-10度以內(nèi))的屈曲角度處接合。
0071
在另一個(gè)實(shí)施例中，如圖7中所示，彎曲表面部102從約0度屈曲 的屈曲角度ei延伸到約30度屈曲的屈曲角度62。彎曲表面部104從約30度屈 曲的屈曲角度02延伸到約50度屈曲的屈曲角度63。彎曲表面部106從約50 度屈曲的屈曲角度e3延伸到約120度屈曲的屈曲角度64。在圖7畫出的實(shí)施例 中，股骨組件12的后凸輪80構(gòu)m^脛骨軸承14的隆凸60在約50度屈曲的 屈曲角度ec處接合或,。又然而，在其他實(shí) 式中，后凸輪80可構(gòu)艦 與隆凸60在早于50度(i^就是早于將曲率半徑R3減小到R4)或晚于50度(例 如，0-10度以內(nèi))不久的屈曲角度處接合。
0072
在另一個(gè)實(shí)施中，如圖8中所示，彎曲表面部102從約0度屈曲的 屈曲角度61延伸到約70度屈曲的屈曲角度02。彎曲表面部104從約70度屈曲 的屈曲角度02延伸到約90度屈曲的屈曲角度03 。彎曲表面部106從約90度屈 曲的屈曲角度03延伸到約120度屈曲的屈曲角度G4。在圖8畫出的實(shí)施例中， 股骨組件12的后凸輪80構(gòu)造成與脛骨軸承14的隆凸60在約90度屈曲的屈曲
角度ec處接合或接觸。又然而，在其他實(shí)lte式中，后凸輪80可構(gòu)造成與隆
凸60在早于90度(也就是早于將曲率半徑R3減小到R4)或晚于90度(例如， 0-10度以內(nèi))不久的屈曲角度處接合。
0073
應(yīng)當(dāng)理解的是，圖5-8的實(shí)施例^意性的實(shí)施例，而在其他實(shí)施 方式中，彎曲表面部102， 104， 106中的每一個(gè)可以不同于圖5-8中所示的屈曲 角度延伸。例如，在圖5-8的每一個(gè)實(shí)施例中，盡管彎曲表面部102題屈曲約 O度開始畫的，在其他實(shí)施方式中，彎曲表面部102可以位于屈曲0度之前的屈 曲角度(也就是伸展過度)。
0074
另外地，應(yīng)當(dāng)理解的是，后凸輪80與隆凸60接觸的屈曲角度9C 可小于，基本等于，或略大于屈曲角度63，曲率半徑R3在屈曲角度63處減小
到曲率半徑R4。在一些實(shí)施方式中，屈曲角度ec在屈曲角度的的預(yù)定閾值內(nèi)。 例如，在一個(gè)具體的實(shí)施例中，屈曲角度ec處于約io度的屈曲角度e3內(nèi)。例如，曲率半徑R3可在約為7O度的屈曲角度03處減小到曲率半徑R4，后凸輪 80可構(gòu)造成在屈曲角度6C處于屈曲約60度至購80度的范圍內(nèi)開始接觸隆凸 60。
0075
現(xiàn)在參見圖13-15，在一些實(shí)施方式中，骨節(jié)表面100包括在早期 到中期曲率范圍中的離散曲率半徑之間的漸變過渡，使得骨節(jié)表面在屈曲角度 范圍內(nèi)的曲率半徑改變量變小。例如，如圖13中所示， 一些實(shí)施方式中的彎曲 表面部102設(shè)計(jì)成具有從第一曲率半徑R1至悌二曲率半徑R2的漸M;渡。為 了做到這種效果，彎曲表面部102是由多條射線120而非頃定不變的曲率半徑 限定而成，如圖5-8中所畫出和如上所述。多條射線120的每一條都從公共起點(diǎn) O起始。另外，多條射線120的每一條都在彎曲表面部120上限定出各自的接 觸點(diǎn)130。盡管為了附圖清晰，僅在圖13中示出了三條射線120，但應(yīng)理解的 是，可采用無窮多條射線120來限定彎曲表面部102。
0076
集合限定出彎曲表面部102的 點(diǎn)130的位置可由在每個(gè)屈 曲角度下的每條射線120的長度來決定。特別地和意外地，己經(jīng)確定出股骨組 件12 ^5#軸承14上的不合理前向平移可M;依照下面的多項(xiàng)式限定彎曲表 面部102而減小或拖延
0077
rfl=(a + (6*0) + (c"2) + (￡/*O， ①0078
其中，"為在屈曲"0"度下界定彎曲表面部104上接觸點(diǎn)130
的射線120 (十進(jìn)制單位)的長度，"a"是20至50間的標(biāo)量值，"b"縣數(shù)值，
其被選擇成使得
0079
~0.30<4)<0,00， (4)
0080
0.00<b<0.30，或者
0081
b = 0
0082
如M擇的系數(shù)"b"在-0.30<1><0.00范圍內(nèi)，貝係數(shù)"c"和"d"
如llti^擇，即
0083
0.0CXt<0.012，以及 (5)
0084
-0.00015<d<0.00。
0085
可選擇地，如果選擇的系數(shù)"b"在0.0(KbO.30范圍內(nèi)，則系數(shù)"c" 和"d"如 擇，艮P:
0086
-0.010<c<0.0，以及 (6)0087
-0.00015<d<0.00。
0088
再者，如鵬擇的系數(shù)"b"等于0，貝係數(shù)"c"和"d"如雌擇， 即
0092
應(yīng)理解的是，標(biāo)量"a"和系數(shù)"b"、 "c"和"d"的值的范圍是針 對(duì)多項(xiàng)式(3)的無窮多個(gè)可能解的子集。即，可從無窮多個(gè)可育獬中確定上面 提供的特定集合范圍從而得出曲線集合(如，彎曲表面部102)，其具有從曲率 半徑R1到曲率半徑R2的骨節(jié)表面100的漸M;渡，這樣可^^^EM骨組 件12相對(duì)脛骨軸承14的向前平移。財(cái)卜，應(yīng)理解的是，參考以上實(shí)施例指定 的數(shù)值，是利用十進(jìn)制單位提供^系數(shù)"a"、 "b"、 "c"和"d"的數(shù)值范圍。 然而，可采用諸如英制單位系統(tǒng)的其他單位系統(tǒng)將系數(shù)值的上述范圍轉(zhuǎn)換為在 實(shí)施例中所4OT的系數(shù)值范圍。
0093
還可3I31多條射線120的共同起點(diǎn)0的設(shè)置來改變彎曲表面部102 的*形狀。通過限制多條射線120的共同起點(diǎn)0和曲率半徑R1的起點(diǎn)122 之間的距離124，可以M^或者拖延股骨組件12 ffi骨軸承14上發(fā)生的不合理 前向滑動(dòng)。另外，可通過確保多條射線120的公共起點(diǎn)0與遠(yuǎn)端曲率雜R1 的起點(diǎn)122之間的距離在預(yù)定距離124之內(nèi)，^ 關(guān)節(jié)矯形假體10的穩(wěn)定性。 這樣，在一個(gè)實(shí)施例中，多條射線120的共同起點(diǎn)O的位置選擇成傲耕同起 點(diǎn)O和曲率半徑Rl的起點(diǎn)120之間的距離124小于大約10毫米，從而減小或 拖延股骨組件前向平移的發(fā)生和/或?yàn)橄リP(guān)節(jié)矯形假體10 ,改進(jìn)的穩(wěn)定性。
0094
應(yīng)理解的是，共同起點(diǎn)O和曲率半徑R1的起點(diǎn)122之間的距離124 以及特定的系數(shù)值依賴于一些實(shí)施例中股骨組件12的特定尺寸。例如，如圖14 所示，表格700示出了對(duì)于上面定義的多項(xiàng)式(3)的一，定實(shí)施例的系數(shù)值 以M于共同起點(diǎn)O和曲率半徑R1的起點(diǎn)122之間的距離124的一個(gè)特定實(shí) 施例的數(shù)值。如表格700所示，共同起點(diǎn)0和曲率舉陘R1的起點(diǎn)122之間的 距離124和標(biāo)量"a"的數(shù)值相對(duì)股骨組件尺寸而變化。然而，在這彿定的 實(shí)施例中，相對(duì)股骨組件尺寸，系數(shù)"b"、 "c"和"d"的數(shù)值是度定的。然而， 應(yīng)理解的是，在其他的實(shí)施例中，系數(shù)值"b"、 "c"和"d"可相對(duì)股骨組件的
0089
0090
0091
-O搬(KcO.OO，或者 0.00<c<0.0025，以及
-0.00015<ii<0.00。
19尺寸而變化。
0095
如上所述，在一些實(shí) 式中，骨節(jié)表面100進(jìn)j設(shè)計(jì)或構(gòu)誠 使得骨節(jié)表面100在早期和中期的屈曲范圍內(nèi)曲率半徑的變化不太大或不，IJ 烈(如曲率半徑變似呈度與屈曲角度變化量之比過大)。也就是說，如果曲率半 徑R1與曲率半徑R2， R3，或R4的比率過大，股骨組件12就可能發(fā)生不合理 的前向平移。這樣，M:將股骨組件12的骨節(jié)表面100設(shè)計(jì)成使得遠(yuǎn)端,曲率半 徑R1與(i)彎曲表面部102的曲率半徑R2的比率，與(ii)彎曲表面部104 的曲率半徑R3的比率，以及與(iii)之后屈曲的彎曲表面部106的曲率， R4的比率，都小于預(yù)定的閾值，就能意外地減小或拖延不合理前向平移的發(fā)生。
0096
相對(duì)應(yīng)地，在一個(gè)特定的實(shí)施方式中，股骨組件12的骨節(jié)表面100 設(shè)計(jì)成使得曲率，R1與曲率半徑R2的比率處于約1.10到約1.30之間，曲率 半徑R1與曲率半徑R3的比率處于約1.001到約1.100之間，而曲率半徑R1與 曲率半徑R4的比iMb于約1.25到約2.50之間。進(jìn)一步說，在一些實(shí) 式中， 曲率半徑R2與曲率半徑R3的比值處于約0.74到約0.85之間。
0097
應(yīng)理解到，股骨組件12的骨節(jié)表面100的曲率半徑R2到R3的具 ,長量和/或確定所述增長在骨節(jié)表面100上的定位還可由股骨組件12的尺寸 大小決定，與之成比例，或受其影響。也就是說，應(yīng)理解到，與尺寸較大的股 骨組件相比，骨節(jié)表面100的曲率半徑R2到R3這0.5毫米的增長量在小尺寸 的股骨組件中是相對(duì)較大的增長量。這樣，股骨組件12的骨節(jié)表面100的曲率 判5R2到R3增長的幅度可根據(jù)股骨組件的大小而改變。然而，在一個(gè)實(shí)施例 中，貫穿股骨組件尺寸的集合，曲率雜R1與曲率半徑R2、 R3和R4的比率 保持在基本恒定的數(shù)值。
0098
例如，如圖15中所示，表格800定義了對(duì)于股骨組件尺寸集合1 到10的每個(gè)曲率半徑R1、 R2、 R3、 R4的長度。如表格800中所示，對(duì)于股骨 組件12的*尺寸1-10的齡曲率半徑R1、 R2、 R3、 R4的長度可選擇成使 得R1/R2及R1/R3的比斜目對(duì)于貫穿股骨組件的尺寸基本恒定。在畫出的實(shí)施 方式中，如前所述，針對(duì)股骨組件大小從I至IJIO，曲率報(bào)R1與曲率半徑R2 的比率維持在大約1.25至吠約1.27的數(shù)值，而針對(duì)股骨組件大小從1到10,曲 率半徑R1與曲率半徑R3的比率保持在大約1.005的數(shù)值。
0099
股骨組件12的骨節(jié)表面100的,皿和設(shè)計(jì)已經(jīng)在上面相對(duì)于
20股骨組件12的單骨節(jié)52, 54介紹過了。應(yīng)當(dāng) 在一些實(shí) 式中股骨組件 12的兩傳節(jié)52， 54可以劍稱的并具有相似的骨節(jié)表面100。然而，在其他 的實(shí) 式中，股骨組件12的骨節(jié)52， 54可以是不對(duì)稱的。例如，如圖16中 所示，股骨組件12可包括具有骨節(jié)表面300的第二骨節(jié)52， 54，所述骨節(jié)表面 部分地由多辨曲表面部302， 304, 306所限定。彎曲表面部302從較早的屈 曲角度05延伸到之后的屈曲角度66。彎曲表面部304從屈曲角度66延伸到之 后的屈曲角度67。彎曲表面部306從屈曲角度07延伸到之后的屈曲角度e8。 骨節(jié)表面300還包括遠(yuǎn)端半徑R5，該遠(yuǎn)端半徑R5經(jīng)由彎曲表面部302漸^61 渡到曲率半徑R6。另外地，彎曲表面部304由曲率半徑R7限定，而彎曲表面 部306由曲率半徑R8限定。
00100這樣，在骨節(jié)52， 54^f爾的實(shí)駄式中，屈曲角度e5基本等于屈 曲角度ei，屈曲角度96 等于屈曲角度02，屈曲角度e7基本等于屈曲角度 03，以及屈曲角度68基本等于屈曲角度G4。另外地，曲率半徑R5基本等于曲 率半徑R1，曲率半徑R6基本等于曲率半徑R2，曲率半徑R7基本等于曲率半 徑R3，曲率半徑R8基本等于曲率半徑R4。進(jìn)一步說，對(duì)于兩個(gè)骨節(jié)，，的 等式(4)的系數(shù)值"a"、 "b"、 "c"和/或"d"的集合是基科目同的。
00101然而，在其他實(shí)施例中，骨節(jié)52、 54是不對(duì)稱的。這樣，屈曲角 度05可能會(huì)不同于屈曲角度ei。另外，屈曲角度06可能會(huì)不同于屈曲角度e2。 逸就是說，曲率判5在R2和R3之間的增加可肖撥生于骨節(jié)52， 54之間的不 同屈曲角度。進(jìn)一步說，屈曲角度e8可能會(huì)不同于屈曲角度04。然而，應(yīng)當(dāng)理
解到，屈曲角度e7可能會(huì)基本等于屈曲角度e3，從而使后凸輪80恰當(dāng)?shù)囟ㄎ?br> 于骨節(jié)內(nèi)凹槽56內(nèi)。
00102另外，在骨節(jié)52、 54不)^爾的那些實(shí)施例中，曲率半徑R5可以不 同于曲率舉徑Rl,曲率舉徑R6不同于曲率舉gR2，曲率半徑R7不同于曲率 判5R3，和/或曲率半徑R8不同于曲率半徑R4。進(jìn)一步說，JL^的等式(3) 的系數(shù)值"a"、 "b"、 "c"禾P/或"d"的集合在骨節(jié)表面100和300之間是不同 的。
00103雖然在附圖和前面的描述中對(duì)本發(fā)明做了詳細(xì)的圖示和描述，但這 些圖示和描述應(yīng)理解作為范例而不對(duì)特征有限定作用，應(yīng)當(dāng)理解到所畫出和介 紹的僅是示意性實(shí)施方式，并且所有本發(fā)明公幵內(nèi)容的精神以內(nèi)的改變和變型
21都應(yīng)得到傲戶。
00104本發(fā)明的多個(gè)阮點(diǎn)來自于在此描述的設(shè)備和組件的各種特征。需要 說明的是本發(fā)明的設(shè)備和組件的替換實(shí)施例可不包括所描述的全部特征，雖然 仍然得益于至少這些特征的部分優(yōu)勢。本領(lǐng)域技術(shù)人員可結(jié)合本發(fā)明的一個(gè)或 多，征實(shí)現(xiàn)他們自己的設(shè)備或組件的發(fā)明，這些發(fā)明都落入附加權(quán)利要求書 所限定的本發(fā)明的樹申和范圍內(nèi)。
2權(quán)利要求
1.一種后固定膝關(guān)節(jié)矯形假體，包括股骨組件，包括(i)一對(duì)間隔分開的骨節(jié)，在這對(duì)骨節(jié)之間限定了骨節(jié)內(nèi)凹槽，該對(duì)間隔分開的骨節(jié)中的至少一個(gè)具有在矢狀面中彎曲的骨節(jié)表面以及(ii)定位在骨節(jié)內(nèi)凹槽中的后凸輪；以及脛骨軸承，包括(i)平臺(tái)，所述平臺(tái)具有軸承表面，所述軸承表面構(gòu)造成與股骨組件的骨節(jié)表面鉸接以及(ii)從平臺(tái)向上延伸的隆凸；其中，股骨組件的骨節(jié)表面(i)與軸承表面以第一屈曲角度在骨節(jié)表面上的第一接觸點(diǎn)接觸，第一屈曲角度小于30度，(ii)與軸承表面以第二屈曲角度在骨節(jié)表面上的第二接觸點(diǎn)接觸，第二屈曲角度處于約35度到約90度的范圍內(nèi)，(iii)與軸承表面以第三屈曲角度在骨節(jié)表面上的第三接觸點(diǎn)接觸，所述第三屈曲角度大于第二屈曲角度，以及(iv)當(dāng)股骨組件從第一屈曲角度移動(dòng)到第二屈曲角度時(shí)，與軸承表面在第一接觸點(diǎn)和第二接觸點(diǎn)之間的多個(gè)接觸點(diǎn)上接觸，股骨組件的后凸輪與脛骨軸承的隆凸以第四屈曲角度接觸，第四屈曲角度比第三屈曲角度大不超過10度。所述多個(gè)接觸點(diǎn)中的每個(gè)接觸點(diǎn)由從共同起點(diǎn)延伸至該多個(gè)接觸點(diǎn)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的射線限定，每條射線具有由下列多項(xiàng)式定義的長度rθ＝(a+(b*θ)+(c*θ2)+(d*θ3))，其中，rθ為在θ度屈曲時(shí)限定接觸點(diǎn)的射線的長度，a為處于20-50間的系數(shù)值，以及b為處于從由-0.30＜b＜0.00，0.00＜b＜0.30和b＝0組成的組中選擇的范圍內(nèi)的系數(shù)值，其中，如果b處于-0.30＜b＜0.00區(qū)間，則(i)c為在0.00到0.012之間的系數(shù)值，而(ii)d為在-0.00015到0.00間的系數(shù)值，其中，如果b處于0＜b＜0.30區(qū)間，則(i)c為在-0.010到0.00之間的系數(shù)值，而(ii)d為在-0.00015到0.00之間的系數(shù)值，其中，如果b等于0，則(i)c為處于從由-0.0020＜c＜0.00和0.00＜c＜0.0025組成的組中選擇的范圍內(nèi)的系數(shù)值，且(ii)d為在-0.00015到0.00之間的系數(shù)值。
2. 如權(quán)利要求1所述的后固，關(guān)節(jié)矯形假體，其特征在于 矢狀面中的骨節(jié)表面在第一,點(diǎn)具有第一曲率半徑，所述第一曲率半徑具有起點(diǎn)，以及第一曲率半徑的起點(diǎn)和射線的公共起點(diǎn)之間的距離處于O到10毫米的范圍內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求1所述的后固定膝關(guān)節(jié)矯形假體，其特征在于第一屈曲角 度處于0度到10度的范圍內(nèi)，第二屈曲角度處于45度到55度的范圍內(nèi)，而第 三屈曲角度處于約65度到約75度的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的后固定膝關(guān)節(jié)矯形假體，其特征在于 (0矢狀面中的骨節(jié)表面在第一接觸點(diǎn)具有第一曲率半徑，SB二接觸點(diǎn) 具有第二曲率半徑，且錢三接觸點(diǎn)具有第三曲率半徑，以及 (ii)第三曲率半徑比第二曲率半徑大至少0.5毫米。
5. 如權(quán)利要求4所述的后固定膝關(guān)節(jié)矯形假體其特征在于第三曲率半 徑比第一曲率半徑大至少2毫米。
6. 如權(quán)利要求4所述的后固^l^節(jié)矯形假體，其特征在于第一曲率半 徑與第三曲率半徑的比率小于第一曲率，與第二曲率，的比率。
7. 如權(quán)利要求4所述的后固定膝關(guān)節(jié)矯形假體，其特征在于第一曲率半 徑與第二曲率半徑的比率在約1.1 O到約1.30之間。
8. 如權(quán)利要求4所述的后固定膝關(guān)節(jié)矯形假體，其特征在于第一曲率半 徑與第三曲率半徑的比率在約1.001到約1.100之間。
9. 如權(quán)禾腰求4所述的后固^J^節(jié)矯形假體，其特征在于矢狀面中的 股骨組件的骨節(jié)表面包括限定在第二接觸點(diǎn)和第三接觸點(diǎn)之間的彎曲表面部， 所述彎曲表面部具有基本恒定不變的曲率半徑，該曲率半徑基本上與第三曲率 雜相等。
10. 如權(quán)利要求1所述的后固定膝關(guān)節(jié)矯形假體，其特征在于第四屈曲 角度不大于第三屈曲角度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具有可控骨節(jié)曲率的后固定膝關(guān)節(jié)矯形假體，包括脛骨軸承和股骨組件，所述股骨組件構(gòu)造成與脛骨軸承鉸接。股骨組件包括后凸輪，所述后凸輪構(gòu)造成與脛骨軸承的隆凸接觸，股骨組件還包括在矢狀面中彎曲的骨節(jié)表面。骨節(jié)表面的曲率半徑在早期屈曲和中期屈曲之間逐漸變小。此外在一些實(shí)施例中，骨節(jié)表面的曲率半徑可在中期屈曲過程中增加。
文檔編號(hào)A61F2/38GK101683290SQ200910166939
公開日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者C·M·沃納, D·索科洛夫, J·G·威斯, J·L·威廉斯, J·M·阿馬科斯特, J·S·李, S·T·戈馬 申請(qǐng)人:德普伊產(chǎn)品公司