專(zhuān)利名稱：膝面代換假體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括一個(gè)配有鎖定銷(xiāo)的股骨構(gòu)件和一個(gè)置于一個(gè)通過(guò)銷(xiāo)或螺釘固定在脛骨上的金屬托中的塑料脛骨的膝面代換假體。
可以用人造膝關(guān)節(jié)代替受傷的膝關(guān)節(jié)。在需要矯正高度變形的情況下，只能通過(guò)一個(gè)拉緊的雙面機(jī)械連接機(jī)構(gòu)來(lái)確保必須的運(yùn)動(dòng)。為此使用了各種分別鉸接的軸向總假體。這種公知假體的缺點(diǎn)是在取出碎骨片后，只用薄薄的一層人體組織即人皮覆蓋大量的金屬。另一個(gè)缺點(diǎn)是不能符合生理學(xué)地定位提供連接的支架，這可能導(dǎo)致假體松動(dòng)。
如果提供繩索系統(tǒng)功能并限制兩個(gè)表面的相對(duì)滑動(dòng)的韌帶系統(tǒng)是未受損傷的，則它只替代參與運(yùn)動(dòng)的表面是足夠的。在這樣的情況下，采用了所謂的“表面代換假體”。
在所謂的“表面代換假體”的情況下，只必須取出較少部分的骨頭端。它們沒(méi)有任何機(jī)械連接結(jié)構(gòu)。
已知的表面代換假體的股骨構(gòu)件包括位于髁上的兩個(gè)滑動(dòng)部一個(gè)與金屬托組合在一起的塑性體與上述髁相對(duì)地安裝在脛骨上。
股骨構(gòu)件主要包括兩個(gè)如菲克在本世紀(jì)初提出的大致平行的滾珠，這種結(jié)構(gòu)在技術(shù)文獻(xiàn)中被稱為所謂的“菲克”原理。這些滾珠的形狀近似于橢圓球，并且基體曲線的中心位于一條螺旋形的所謂漸開(kāi)線上。這確保了根據(jù)屈伸膝蓋時(shí)的膝關(guān)節(jié)部分而將兩塊骨頭牢固地連接在一起。
大多數(shù)已知膝蓋假體的股骨構(gòu)件是與為單個(gè)髁而設(shè)計(jì)的假體相對(duì)應(yīng)的假體的鏡面對(duì)稱復(fù)制品，但是它無(wú)法適應(yīng)于膝蓋的正常三維運(yùn)動(dòng)。
已知的膝蓋假體的一個(gè)重要部件具有一個(gè)致使構(gòu)件相對(duì)滑動(dòng)的平面對(duì)置件，而這損壞了膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。同時(shí)，彎曲的股骨構(gòu)件和該平面之間的單點(diǎn)連接造成塑料脛骨構(gòu)件的過(guò)度摩損。
在已知的解決方案中，對(duì)置部件是呈槽形的塑料件，但是因其幾何形狀的緣故，它不允許端部轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，在假體和骨頭之間產(chǎn)生了轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)力，這可能造成假體構(gòu)件的錯(cuò)位。為克服這一缺點(diǎn)，通過(guò)一個(gè)位于金屬托中的可轉(zhuǎn)動(dòng)的塑料插入件如轉(zhuǎn)動(dòng)座確保了上述轉(zhuǎn)動(dòng)。在這種情況下，由瓦爾德瑪·林克制成的假體可能因?yàn)槿梭w的連接組織而阻礙轉(zhuǎn)動(dòng)，這使人感覺(jué)到疼痛。限制運(yùn)動(dòng)并傳遞力的鎖銷(xiāo)可能造成在其最終位置上、在骨頭邊界處的錯(cuò)位。
例如，通過(guò)采用在CH66555、UK2150441、UK2219942、US4659331、US4714473、US4731086的專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)中所述的固定程序就可以消除錯(cuò)位。
在最常見(jiàn)的假體中，在對(duì)置件的弧矢平面內(nèi)的槽的深度基本上是不變的。這樣的解決方案在DE2550774的專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)中有所記載。此實(shí)施例的缺點(diǎn)是膝蓋可能在伸腿時(shí)向后扭轉(zhuǎn)。
已知的上述膝蓋假體的公有缺點(diǎn)是不可能毫無(wú)困難地確保在人類(lèi)正常生活中所必需的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)或摩擦可能導(dǎo)致很快地發(fā)生磨損或假體的結(jié)構(gòu)松動(dòng)。
本發(fā)明的目的是構(gòu)造一種用于代替人體膝關(guān)節(jié)的表面的假體，它包括用于通過(guò)相對(duì)滑動(dòng)和滾動(dòng)而實(shí)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)的理想功能所必需的正常運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。
在制造本發(fā)明的膝蓋假體時(shí)，先假定已經(jīng)根據(jù)活動(dòng)的需要而研制出了人體關(guān)節(jié)和動(dòng)物關(guān)節(jié)，并且它們的最終形狀確保了實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的理想功能。
因此，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是形成參與運(yùn)動(dòng)的假體的表面形狀，這明顯有別于目前已知的和已獲得專(zhuān)利的膝面代換假體。
本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí)(這已經(jīng)得到了三維分析的支持)在機(jī)械領(lǐng)域中公知的“剛性體的球面運(yùn)動(dòng)”必須通過(guò)新型假體來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的目的是通過(guò)這樣一種膝面代換假體實(shí)現(xiàn)的，即它包括一個(gè)配有鎖定銷(xiāo)的股骨構(gòu)件和一個(gè)置于一個(gè)通過(guò)螺釘或銷(xiāo)固定在脛骨上的金屬托內(nèi)的塑料脛骨構(gòu)件，其中，其運(yùn)動(dòng)由錐面決定的股骨構(gòu)件的外表面由參與運(yùn)動(dòng)的對(duì)數(shù)螺旋母線構(gòu)成，而其內(nèi)表面對(duì)應(yīng)于錐形螺旋母線。
在本發(fā)明膝面代換假體的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在外表面的情況下，其走向沿著股骨構(gòu)件的基體的圓弧(弧段)垂直于對(duì)數(shù)螺旋母線成形，而在內(nèi)表面的情況下，可沿錐形螺旋母線轉(zhuǎn)動(dòng)地且根據(jù)人體膝關(guān)節(jié)的局部弧度地形成了所述圓弧。
在本發(fā)明的膝面代換假體的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，脛骨構(gòu)件的表面配有槽形凹口，此槽形凹口的外弧表面是根據(jù)股骨構(gòu)件的對(duì)數(shù)螺旋母線的滾落段形成的，而其內(nèi)表面的表面對(duì)應(yīng)于股骨構(gòu)件的錐形螺旋母線的滾落段。
在本發(fā)明的又一個(gè)膝面代換假體的優(yōu)選實(shí)施例中，脛骨構(gòu)件的槽形曲面高于股骨構(gòu)件的曲面。
以下將參見(jiàn)附圖來(lái)舉例描述本發(fā)明的膝面代換假體，其中

圖1表示本發(fā)明的膝面代換假體的不等角投影圖；圖2表示如圖1所示的膝面代換假體的股骨構(gòu)件的不等角投影圖，它示出了外表面和內(nèi)表面的母線；圖3表示如圖2所示的股骨構(gòu)件的后視圖，它示出了圓弧段；圖4表示如圖1所示的膝面代換假體的脛骨構(gòu)件的不等角投影圖；圖5表示另一個(gè)用于如圖2所示的股骨髁的單側(cè)實(shí)施例的俯視圖；以及圖6表示另一個(gè)用于內(nèi)脛坪的如圖4所示膝面代換假體的單側(cè)實(shí)施例的不等角投影圖。
圖1所示的膝面代換假體主要由股骨構(gòu)件1、脛骨構(gòu)件2以及一個(gè)用于固定脛骨構(gòu)件2的本身已公知的金屬托3構(gòu)成。
圖1示出了一個(gè)雙側(cè)安裝型實(shí)施例。
圖2是圖1所示的股骨構(gòu)件1的不等角投影圖，它示出了參與運(yùn)動(dòng)的對(duì)數(shù)螺旋母線4的外表面和錐形螺旋母線5的內(nèi)表面。
圖3是圖1所示的股骨構(gòu)件的后視圖，它示出了垂直于對(duì)數(shù)螺旋母線4的圓弧段6，圓弧段7沿股骨構(gòu)件的錐形螺旋母線5以適當(dāng)?shù)慕嵌攘Ⅲw轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖4是根據(jù)股骨構(gòu)件1的對(duì)數(shù)螺旋母線4和錐形螺旋母線5的滾落段實(shí)現(xiàn)的槽形表面8、9的不等角投影圖。它還具有一個(gè)明顯的弧矢面彎曲部，前部的凸起防止了膝蓋向后扭轉(zhuǎn)。在前平面內(nèi)的脛骨構(gòu)件2的曲面10高于股骨構(gòu)件1的曲面，從而允許自由地活動(dòng)并同時(shí)抵消了所有作用于人體的外部機(jī)械影響。
為實(shí)現(xiàn)剛性體的球面運(yùn)動(dòng)，參與運(yùn)動(dòng)的股骨構(gòu)件1的表面是根據(jù)所謂的“瞬心軌跡線錐”形成的。外表面的母線是對(duì)數(shù)螺旋母線4，而內(nèi)表面的母線是錐形螺旋母線5。
匹配部件即位于傳統(tǒng)金屬托3內(nèi)的脛骨構(gòu)件2被制成槽形。
脛骨構(gòu)件2的槽形外弧部的表面8是根據(jù)股骨構(gòu)件1的對(duì)數(shù)螺旋母線4的滾落段形成的，而其內(nèi)弧部的表面9對(duì)應(yīng)于股骨構(gòu)件1的錐形螺旋母線5的滾落段。
p=cekφ(π/6≤φ≤2π/3)其中，“c”是髁曲率的固定特征值；根據(jù)群體?！発”是在弧矢平面內(nèi)髁的正切的余切值，它也是群體特征值并且是避免自鎖的檢驗(yàn)值。
股骨構(gòu)件1的錐形螺旋母線5的公式為x=aekφ×cosφ；y=aekφ×sinφ；k=bekφ其中，a、b是根據(jù)在前平面內(nèi)測(cè)定的股骨寬度和最大髁“半徑”而定的常數(shù)，它們是群體特征值。
如此構(gòu)成的股骨構(gòu)件1和脛骨構(gòu)件2構(gòu)成了一對(duì)假體。在這對(duì)假體的構(gòu)件之間，即使在屈膝過(guò)程中，沿錐體上的弧線的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了對(duì)應(yīng)于生理運(yùn)動(dòng)(球面運(yùn)動(dòng))的轉(zhuǎn)動(dòng)即關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。
股骨構(gòu)件1的內(nèi)表面被五個(gè)平面包圍。這與通常已知的通過(guò)模型在生產(chǎn)中產(chǎn)生的骨表面相匹配。
脛骨構(gòu)件2是一個(gè)塑料體，它的槽形曲面10高于股骨構(gòu)件1的圓弧段6、7的曲面，從而提供了有一定自由度的運(yùn)動(dòng)并靈活地抵消了非生理力。
股骨構(gòu)件1的外表面的帶兩個(gè)參數(shù)的公式為x=([cekφ-R]+R×cosθ)×cosφy=([cekφ-R]+R×cosθ)×sinφz=±R×sinθ其中，θ是半徑R為35mm的圓弧段的中心角。
股骨構(gòu)件1的內(nèi)表面的帶兩個(gè)參數(shù)的公式為x=([aekφ-R]+R×cosθ)×cosφy=([aekφ-R1+R×cosθ)×sinφz=aekφ±R×sinθ其中，θ是半徑R為35mm的圓弧段的中心角。
除了雙側(cè)安裝型假體外，還必須使用單側(cè)安裝型假體。這樣的單側(cè)安裝型假體構(gòu)成具有外曲線和內(nèi)曲線的雙側(cè)膝假體的一半。于是，其功能允許相應(yīng)的生理運(yùn)動(dòng)。
圖5示出了單側(cè)安裝型股骨構(gòu)件1，其母線具有對(duì)應(yīng)于股骨構(gòu)件1內(nèi)表面的錐形螺旋母線5的曲率。
圖6表示單側(cè)安裝型膝面代換假體的脛骨構(gòu)件2，其槽形表面的滾落段對(duì)應(yīng)于圖5所示股骨構(gòu)件1的滾落段。
單側(cè)安裝型股骨構(gòu)件1(圖5)具有所謂的“解剖組織內(nèi)表面”。它具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即只應(yīng)該取出很少部分的骨表面而且髁保留有其解剖形狀并由此保留了其骨組織結(jié)構(gòu)。
骨架形托座保證了即使在不使用任何粘結(jié)劑的情況下，也能使現(xiàn)有技術(shù)所述的固定程序變得多余。
本發(fā)明的膝面代換假體的優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)闃?gòu)成膝關(guān)節(jié)的骨頭的解剖組織的緣故，所以它提供了有可能的正常生理運(yùn)動(dòng)，這是由股骨構(gòu)件1外表面的對(duì)數(shù)螺旋母線、其內(nèi)表面的錐形螺旋母線以及與其運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的脛骨構(gòu)件2的槽形曲面確保的。
附圖標(biāo)記一覽表1-股骨構(gòu)件；2-脛骨構(gòu)件；3-金屬托；4-對(duì)數(shù)螺旋母線；5-錐形螺旋母線；6-圓弧段；7-圓弧段；8-表面；9-表面；10-曲面。
權(quán)利要求
1．一種膝面代換假體，它包括一個(gè)配有鎖定銷(xiāo)的股骨構(gòu)件(1)和一個(gè)置于一個(gè)通過(guò)螺釘或銷(xiāo)固定在脛骨上的金屬托(3)內(nèi)的塑料脛骨構(gòu)件(2)，其特征在于，其運(yùn)動(dòng)由錐面決定的股骨構(gòu)件(1)的外表面是根據(jù)其參與運(yùn)動(dòng)的對(duì)數(shù)螺旋母線(4)形成的，而其內(nèi)表面對(duì)應(yīng)于錐形螺旋母線(5)。
2．如權(quán)利要求1所述的假體，其特征在于，在外表面的情況下，其走向沿股骨構(gòu)件的母線的圓弧即圓弧段(6,7)垂直于對(duì)數(shù)螺旋母線(4)地成形，而在內(nèi)表面的情況下，根據(jù)人體膝關(guān)節(jié)的局部弧度可沿錐形螺旋母線(5)轉(zhuǎn)動(dòng)地構(gòu)成所述的圓弧段。
3．如權(quán)利要求1或2所述的假體，其特征在于，脛骨構(gòu)件(2)的表面配有槽形凹口，此槽形凹口的外弧部的表面(8)是根據(jù)股骨構(gòu)件(1)的對(duì)數(shù)螺旋母線(4)的滾落段形成的，而其內(nèi)弧部的表面(9)對(duì)應(yīng)于股骨構(gòu)件(1)的錐形螺旋母線(5)的滾落段。
4．如權(quán)利要求1-3之一所述的假體，其特征在于，脛骨構(gòu)件(2)的槽形曲面高于股骨構(gòu)件(1)的曲面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種漆面代換假體,它包括一個(gè)配有鎖定銷(xiāo)的股骨構(gòu)件(1)和一個(gè)置于一個(gè)通過(guò)螺釘或銷(xiāo)固定在脛骨上的金屬托(3)內(nèi)的塑料脛骨構(gòu)件(2)。所述的漆面代換假體的特征在于:其運(yùn)動(dòng)是由錐形表面決定的股骨構(gòu)件(1)的外表面是根據(jù)其對(duì)數(shù)螺旋母線(4)形成的,而其內(nèi)表面對(duì)應(yīng)于錐形螺旋母線(5)。
文檔編號(hào)A61F2/38GK1211909SQ97192548
公開(kāi)日1999年3月24日 申請(qǐng)日期1997年2月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月26日
發(fā)明者加博爾·克拉科維奇, 佐爾坦·尤哈爾斯, 陶馬什奈·巴爾多希 申請(qǐng)人:加博爾·克拉科維奇, 佐爾坦·尤哈爾斯, 陶馬什奈·巴爾多希