具有内侧枢转股骨部件和插入物的整形外科系统的制作方法

具有内侧枢转股骨部件和插入物的整形外科系统
1.相关申请的交叉引用
2.本专利申请要求2019年3月12日提交的，名称为“orthopaedic system with medial pivoting femoral component and insert”的美国临时专利申请序列号62/817,173的优先权和权益，该专利申请全文以引用方式明确地并入本专利申请中。
技术领域
3.本发明涉及整形外科系统，并且更具体地讲，涉及用于执行膝关节置换外科手术的整形外科系统。


背景技术：

4.关节成形术是一种熟知的外科手术，可通过关节成形术来用假体关节置换患病和/或损坏的自然关节。典型的膝关节假体包括胫骨托、股骨部件和定位在胫骨托和股骨部件之间的聚合物插入物或支承件。取决于患者关节损伤的严重性，可以使用不同活动性的整形外科假体。例如，在其中期望限制膝关节假体的运动的情况下，诸如当存在显着的软组织损伤或损失时，膝关节假体可包括“固定的”胫骨插入物。另选地，在其中需要更大运动自由度的情况下，膝关节假体可包括“活动的”胫骨插入物。另外，膝关节假体可以为被设计成置换患者股骨的两个髁的股骨
‑
胫骨界面的全膝关节假体或被设计成置换患者股骨的单个髁的股骨
‑
胫骨界面的单室(或单髁)膝关节假体。
5.用于置换患者自然膝关节的整形外科膝关节假体的类型还可取决于患者的后十字韧带在外科手术期间是保留还是牺牲(即，去除)。例如，如果患者的后十字韧带在外科手术期间被损坏、患病和/或以其他方式去除，则后稳定的膝关节假体可用于在稍后的屈曲度处提供附加的支撑和/或控制。另选地，如果后十字韧带是完整的，则可使用保留十字韧带的膝关节假体。
6.典型的整形外科膝关节假体一般被设计成复制患者关节的自然运动。随着膝关节弯曲和伸展，股骨部件和胫骨部件进行关节运动并且经历相对前后运动和相对内外旋转的组合。然而，患者的周围软组织也影响整形外科膝关节假体在整个关节运动范围内的运动学和稳定性。即，由患者的软组织施加在整形外科部件上的力可导致整形外科膝关节假体的不希望的或不可取的运动。例如，当股骨部件移动穿过屈曲范围时，整形外科膝关节假体可表现出不自然(反常)的前向平移量。


技术实现要素：

7.本公开提供了一种整形外科系统，该整形外科系统具有胫骨插入物，该胫骨插入物被构造成允许支承在胫骨插入物上的股骨部件的不对称枢转；适形于股骨部件的凸起的前内侧表面；以及提供稳定性的几何形状。
8.根据本公开的一个方面，整形外科系统可包括胫骨插入物和股骨部件。胫骨插入物可包括内侧关节表面和外侧关节表面。内侧关节表面和外侧关节表面可相对于彼此不对
称地成形。股骨部件可包括被构造成在胫骨插入物的内侧关节表面上进行关节运动的内侧髁和被构造成在胫骨插入物的外侧关节表面上进行关节运动的外侧髁。股骨部件的内侧髁包括股骨关节表面，该股骨关节表面具有向后延伸至70度或更小的第一屈曲度的第一曲率半径和从第一屈曲度向后延伸至大于第一屈曲度的第二屈曲度的多个减小的曲率半径。
9.在一些实施方案中，股骨部件的股骨关节表面在第二屈曲度处具有第二曲率半径。在此类实施方案中，第二曲率半径可大于多个减小的曲率半径中的最后半径。除此之外或另选地，股骨部件的股骨关节表面可具有在减小的曲率半径后面的第二曲率半径，该第二曲率半径大于多个减小的曲率半径中的最后半径。
10.另外，在一些实施方案中，胫骨插入物的内侧关节表面和股骨部件的内侧髁的股骨关节表面比该胫骨插入物的外侧关节表面和该股骨部件的外侧髁的股骨关节表面更适形。例如，内侧关节表面和内侧髁的股骨关节表面在零屈曲度处可具有至少96％的前后适形性。除此之外或另选地，胫骨插入物的内侧关节表面和内侧髁的股骨关节表面可具有至少93％的内外适形性。除此之外或另选地，胫骨插入物的外侧关节表面和外侧髁的股骨关节表面可具有至少93％的内外适形性。
11.在一些实施方案中，胫骨插入物包括具有第一高度的前内侧唇缘和具有第二高度的前外侧唇缘。在此类实施方案中，前内侧唇缘的第一高度大于前外侧唇缘的第二高度。另外，胫骨插入物的内侧关节表面可包括停留点，并且前内侧唇缘相对于停留点的第一高度可以为至少9毫米。除此之外或另选地，胫骨插入物的内侧关节表面可包括停留点，当在横向平面上观察时该停留点具有弓形或椭圆形形状。
12.在一些实施方案中，胫骨插入物的内侧关节表面包括停留点和前内侧唇缘。在此类实施方案中，前内侧唇缘相对于停留点具有至少9毫米的高度。另外，在一些实施方案中，胫骨插入物的内侧关节表面可包括停留点，当在横向平面上观察时该停留点具有弓形或椭圆形形状。另外，在一些实施方案中，第一曲率半径具有介于胫骨插入物的前后长度的41％至47％之间的长度。在一些实施方案中，胫骨插入物的内侧关节表面包括停留点，并且外侧关节表面提供弓形路径以用于使该股骨部件围绕该停留点枢转。另外，在一些实施方案中，第一曲率半径可向前延伸至30度或更小的过伸屈曲度。
13.根据另一个方面，膝关节置换系统的胫骨插入物包括外侧关节表面和内侧关节表面。外侧关节表面可被构造成与股骨部件的外侧髁一起进行关节运动。相似地，内侧关节表面可被构造成与股骨部件的内侧髁一起进行关节运动。另外，内侧关节表面相对于外侧关节表面不对称地成形并且包括停留点和前内侧唇缘，该前内侧唇缘相对于停留点具有至少九毫米的高度。
14.在一些实施方案中，内侧关节表面和股骨部件的内侧髁比外侧关节表面和股骨部件的外侧髁更适形。另外，在一些实施方案中，当在横向平面上观察时停留点具有弓形或椭圆形形状。此外，在一些实施方案中，外侧关节表面可包括前外侧唇缘，该前外侧唇缘的高度小于前内侧唇缘的高度。
15.根据又一方面，整形外科系统可包括胫骨插入物和股骨部件。胫骨插入物可包括外侧关节表面和内侧关节表面。股骨部件可包括被构造成在胫骨插入物的内侧关节表面上进行关节运动的内侧髁和被构造成在胫骨插入物的外侧关节表面上进行关节运动的外侧髁。股骨部件的内侧髁可包括股骨关节表面，该股骨关节表面具有向后延伸至70度或更小
的第一屈曲度的第一曲率半径和从第一屈曲度向后延伸至大于第一屈曲度的第二屈曲度的多个减小的曲率半径。另外，胫骨插入物的内侧关节表面相对于外侧关节表面不对称地成形，并且包括停留点和前内侧唇缘，停留点具有弓形或椭圆形形状，前内侧唇缘相对于停留点具有至少九毫米的高度。
16.在一些实施方案中，胫骨插入物可包括前外侧唇缘，并且在此类实施方案中，前内侧唇缘的高度大于前外侧唇缘的高度。另外，在一些实施方案中，股骨部件的股骨关节表面在第二屈曲度处具有第二曲率半径。第二曲率半径可大于多个减小的曲率半径中的最后半径。在一些实施方案中，第二曲率半径可在减小的曲率半径后面。
17.另外，在一些实施方案中，胫骨插入物的内侧关节表面和股骨部件的内侧髁的股骨关节表面可比该胫骨插入物的外侧关节表面和该股骨部件的外侧髁的股骨关节表面更适形。例如，胫骨插入物的内侧关节表面和内侧髁的股骨关节表面可具有至少93％的内外适形性。在一些实施方案中，外侧关节表面可提供弓形路径以用于使股骨部件围绕停留点枢转。另外，在一些实施方案中，第一曲率半径可向前延伸至30度或更小的过伸屈曲度。
18.根据又一方面，整形外科系统包括胫骨插入物和股骨部件。胫骨插入物可具有关节表面，并且股骨部件可具有被构造成在胫骨插入物的关节表面上进行关节运动的髁。股骨部件的髁可包括股骨关节表面，该股骨关节表面具有向后延伸至70度或更小的第一屈曲度的第一曲率半径和从第一屈曲度向后延伸至大于第一屈曲度的第二屈曲度的多个减小的曲率半径。胫骨插入物的关节表面可包括停留点和前唇缘，当在横向平面上观察时该停留点具有弓形或椭圆形形状，该前唇缘相对于停留点具有至少九毫米的高度。
19.在一些实施方案中，股骨部件的股骨关节表面在第二屈曲度处具有第二曲率半径。在此类实施方案中，第二曲率半径可大于多个减小的曲率半径中的最后半径。另外，在一些实施方案中，第二曲率半径在减小的曲率半径后面。此外，在一些实施方案中，胫骨插入物的关节表面和髁的股骨关节表面可具有至少93％的内外适形性。
附图说明
20.具体实施方式具体是指以下附图，其中：
21.图1为具有不对称的关节表面的胫骨插入物的前透视图；
22.图2为具有对称的关节表面的已知胫骨插入物的前透视图；
23.图3a为图2的已知胫骨插入物的顶面图；
24.图3b为图1的整形外科插入物的顶面图；
25.图4为包括图1和图3b的股骨部件和胫骨插入物的整形外科系统的侧透视图；
26.图5a为图1和图3b的胫骨插入物的顶面图；
27.图5b为图1和图3b的胫骨插入物的后正视图；
28.图5c为图1和图3b的胫骨插入物的内侧视图；
29.图5d为图1和图3b的整形外科插入物的侧面；并且
30.图5e为图1和图3b的胫骨插入物的前正视图。
具体实施方式
31.虽然本公开的概念易于具有各种修改形式和替代形式，但其具体示例性实施方案
已在附图中以举例的方式示出，并且将在本文中进行详细描述。然而应当理解，无意将本公开的概念限制为所公开的特定形式，而是相反，意图在于涵盖所附权利要求限定的本发明的实质和范围内的所有修改型式、等同型式和替代型式。
32.在整篇说明书中，当提及整形外科植入物和本文所述的整形外科器械以及患者的自然解剖结构时，可使用表示解剖学参考的术语，例如前、后、内侧、外侧、上、下等等。这些术语在解剖学研究和矫形外科领域都具有公知的含义。除非另外说明，否则在书面具体实施方式和权利要求中使用的这些解剖参考术语旨在与其熟知的含义一致。
33.现在参见附图，并且更具体地参见图1，示出了根据本公开提供的胫骨插入物100的示例性实施方案。为了比较，在图2中示出了已知的胫骨插入物200。每个胫骨插入物100、200限定相应的前后中心线cl1、cl2和分别在中心线cl1、cl2的一半上的内侧关节表面102、104，以及分别在中心线cl1、cl2的另一半上的外侧关节表面104、114。与已知的胫骨插入物200不同，胫骨插入物100的关节表面102、112不对称地成形，以提供支承在胫骨插入物100上的股骨部件的不对称枢转。胫骨插入物100的内侧关节表面102比胫骨插入物200的内侧关节表面104更适形于(例如)股骨部件的髁部分，如本文将进一步描述的。与胫骨插入物200(前内侧唇缘高度144)相比，胫骨插入物100还具有在胫骨插入物100的内侧上的相对凸起的前表面(前内侧唇缘高度122)。
34.继续参见图1，并且现在也参见图3b，胫骨插入物100的外侧310提供由弯曲箭头表示的弓形路径312，以用于使股骨部件围绕延伸穿过内侧关节表面102的内侧枢转点314枢转。弓形路径312可在内侧枢转点314上侧向居中。该枢转运动不同于支承在胫骨插入物200上的股骨部件的运动路径302、304，该运动路径是对称的，如图3a所示。因此，与胫骨插入物200不同，胫骨插入物100为支承在胫骨插入物100上的股骨部件提供内侧枢转点。
35.现在参见图4，示出了整形外科系统400，该整形外科系统包括支承在图1和图3b中所示的胫骨插入物100上的股骨部件410。股骨部件410包括被构造成在胫骨插入物100的内侧关节表面102上进行关节运动的内侧股骨髁412和被构造成在外侧关节表面112上进行关节运动的外侧股骨髁414。股骨髁412、414中的一者或两者可限定在10度和30度之间向前延伸的曲率半径。股骨髁412、414中的一者或两者可限定向前延伸30度或更小的延伸度的曲率半径418。另外，如图4所示，股骨部件410还可限定恒定曲率半径420，在开始逐渐减小限定股骨部件410在屈曲度422之后的矢状形状的剩余部分的曲率半径之前，该恒定曲率半径向后延伸至介于30度和70度之间的屈曲度422。股骨部件410可限定恒定曲率半径，在始逐渐减小限定股骨部件的矢状形状的剩余部分的曲率半径开之前，该恒定曲率半径可向后延伸至70度或更小的屈曲度422。
36.对于具有一系列曲率半径的内侧适形设计，适形性的选择对于限定抵抗反常平移的能力是重要的。股骨部件410的一些实施方案可具有恒定曲率半径420，该恒定曲率半径延伸至30度或更小的屈曲度并且随后在此后的屈曲度范围内具有减小的曲率半径。一些实施方案可具有曲率半径420，该曲率半径可延伸至70度或更小的屈曲度，然后包括一些尺寸小得多的曲率半径以限定深屈曲下的后髁矢状形状。对于自然内侧枢转运动而言，一些实施方案可在内侧上具有一系列更高的适形性以获得稳定性，加上一系列更小的曲率半径以在更深屈曲角度下恢复正常步态。与内侧股骨髁412的关节表面相比，外侧股骨髁414的关节表面一般在矢状上较不适形。外侧胫骨表面具有弓形形状，该弓形形状一般以内侧适形
表面的最低位置或停留点/区域为中心。以这种方式，停留点充当支承在胫骨插入物100上的股骨部件的内侧枢转点。
37.胫骨插入物100的前后(ap)长度430与股骨部件410的曲率半径418的尺寸的关系是重要的。如果曲率半径418和/或曲率半径420太大(取决于特定屈曲度)，则在中间屈曲下可发生预定或铰链效应。如果曲率半径420太小，则该曲率半径系列可能需要在某个点处增加以获得植入物的所需前后尺寸。在一些实施方案中，曲率半径420可介于胫骨插入物100的前后长度的41％和47％之间。限定股骨部件410的该部分的曲率半径的冠状曲率与矢状曲率的比率可在例如41％至100％之间。
38.现在参见图5a
‑
5e，示出了胫骨插入物100的几何形状。如前所述，胫骨插入物100的内侧关节表面102适形于股骨部件410。内侧关节表面102的前后表面适形性可以为股骨部件410的曲率半径420的至少96％(例如，在零屈曲度处)。例如，内侧关节表面102与股骨部件410的对应股骨关节表面之间的前后适形性可以为96％或更大(例如，在零屈曲度处)。内侧关节表面102和外侧关节表面112的内外适形性可为股骨部件410的内外髁曲率半径的至少93％。例如，内侧关节表面102和外侧关节表面112与股骨部件410的对应股骨关节表面之间的内外适形性可以为93％或更大。
39.为了实现最佳内侧稳定性，必要的是将延伸半径向前延伸20
‑
30度。尽管自然膝关节不过伸至这些程度，但胫骨表面上的匹配适形性产生比大多数设计更高的内侧前表面。前内侧唇缘502的最小高度(参见图5e)可具有比内侧关节表面102上的最低停留点506(参见图5a)高至少9mm的高度504。如果该表面的高度为9mm或大于最低关节表面区域或停留点506，则该较高表面增加内侧关节表面102的整体适形性性并且可降低脱臼的可能性。中间停留点506可为具有弧形形状的弯曲停留点或者可为具有在两个弯曲表面之间不超过1mm的平坦表面的椭圆形。
40.胫骨插入物100的另一个特征是停留点506在内侧关节表面102上的位置。如果内侧停留点506向前太远，则在不去除胫骨表面上的后适形性的情况下，人工膝关节可能无法达到更深的屈曲角度。如果内侧关节表面102上的停留点506向后太远，则内侧关节表面102的前表面将难以获得人工膝关节的必要延伸，并且穿过胫骨的过度后负载可引起胫骨插入物100从骨水泥的一些松动。内侧关节表面102和外侧关节表面112两者上的停留位置可与股骨部件410的相应髁部分一致。
41.关于股骨部件410的内侧髁表面和外侧髁表面的适形性的比率，该比率对于限定枢转运动是重要的。如果冠状半径太平坦，则植入物或整形外科系统旋转并保持前部稳定性的能力受到损害。
42.尽管本发明关于至少一个实施方案进行描述，但可在本公开的实质和范围内进一步修改本发明。因此，本技术旨在涵盖使用本发明的一般原理的本发明的任何变型、用途或改型。此外，本专利申请旨在涵盖本发明所属领域中在已知或习惯做法范围内的与本公开的此类背离。