[发明专利]用于微创整体关节更换的装置和方法

说明书

相关申请的交叉参照

本申请是2005年9月28日提交的美国临时专利申请系列no.60/721,450的部分继续申请并要求对其的优先权，上述申请是2003年5月5日提交的美国专利申请系列no.10/429,435的部分继续申请，美国专利申请系列no.10/429,435是2002年2月12日提交的美国专利申请系列10/075,829现为美国专利No.6,723,120的分案，在此以参见的方式引入这些专利申请的全文。

背景技术

关节通常由两个相对刚性的骨质结构组成，它们彼此保持一定的关系。跨越骨质结构的软组织结构将骨质结构保持在一起，并帮助形成一个骨质结构相对于另一个的运动。诸如韧带、腱、半月板和被膜之类的软组织对骨质结构提供支承。由关节软骨组成的光滑和弹性的表面覆盖住骨质结构。骨质结构的关节表面与软组织结构合作地工作以形成一种机构，该机构形成结构之间的运动包络。当完全关节连接时，运动形成骨质结构之间的总的运动包络。在典型的运动包络内，骨质结构相对于彼此以预定的型式移动。在髋关节的实例中，该关节是位于天生稳定的关节座内的球。跨越髋关节的被膜和韧带提供稳定性，同时肌肉提供运动。

骨质结构的关节表面可因为各种疾病、事故和其它原因而损坏。关节的普通的病症是退行性关节炎。退行性关节炎造成渐进性疼痛、肿大和关节僵硬。由于关节炎推进关节表面磨损，导致提供关节稳定性的周围软组织挛缩。此外，疾病过程的进展加重病痛和降低活动功能。

治疗受病痛折磨的关节骨质表面首先取决于关节表面损坏的严重程度和病人的年纪和身体的健壮程度。一般来说，对于严重的关节炎，需要实施关节更换手术，其中，关节的关节连接元件用人工元件替换，该人工元件通常由与超高分子量的聚乙烯(UHMWPE)制成的部分与由金属制成的部分进行关节连接来组成。

髋关节有中等至严重程度退变的相对年轻的患者通常用药物进行治疗。尽管药物治疗可暂时减轻病痛，但随着病情发展会导致变形和功能减退，最后必须进行手术治疗。诸如非甾族的消炎类药物和可的松(cortisone)注射之类的其它替代治疗同样只临时缓解病症。因此，存在一种需要，从根源上永久缓解与中等至严重髋关节退行性相关的病症。

在严重的情形中，显现得必须作手术治疗，其中，与关节相关的一个或多个骨头的关节表面用人工表面部分地或全部地进行更换，例如，在以下的情形中，髋臼座和股骨头用包括UHMWPE支座的假体装置替换，以重新形成髋臼表面，以及抛光的金属或陶瓷股骨头安装到延伸到近端股骨的骨髓通道内的茎杆上以更换股骨头。关节更换的外科手术已经成为减轻病痛和恢复关节功能的已经证明的有效方法。

目前制备关节的刚性元件以接受关节更换手术中的部件的各种方法包括外科手术中很大的暴露。这种暴露必须足够大以允许引入钻子、扩孔钻、钻孔器和其它器械，以切割或去除韧带和其后要用人工表面更换的骨头。对于整体髋关节更换，髋臼关节表面和软骨下的骨头用半球形磨头去除，股骨头用摆动式锯进行切除，用钻孔器使近端的骨髓通道成形。整体髋关节更换术的困难之处在于，手术的侵入性创伤造成手术过程中大量的出血损失和漫长的康复过程，因为肌肉和腱必须从近端股骨中释放出来，以动用股骨并获得髋臼窝的暴露和进入髋臼窝。

对于髋关节疼痛性的关节炎必须进行传统的整体髋关节造形术。手术包括通过大创口暴露出髋关节以使外科医生全面看清髋关节和髋臼区域并可提供外科动力器械进入通路。为了合适地制备髋关节的骨质结构，跨越关节的主要肌肉通常被切开而充分地暴露出关节。手术步骤包括去除股骨头，其后钻孔和扩孔近端的股骨头通道以制备骨质表面来支承髋关节茎杆。该茎杆植入并可粘胶到位置上，或用压配方法使骨质生长。髋臼通常使用顺序规格的磨头进行制备以将软骨下移到出血的骨头上。一旦制备好髋臼，就可植入髋臼部件，或粘胶在位置上或用压配方法以使骨质生长。必须要有大的外科手术暴露来容纳部件的体积和几何形状以及骨头制备所使用的器械。外科手术的暴露可以在六和十二英寸之间的长度，它对包围髋关节的软组织连同释放插入到近端股骨内的肌肉都造成大的创伤。手术的暴露增加出血、病痛和肌肉阻滞；所有这些促使较长时间的住院治疗和康复，此后，病人才可安全地出院回家或到中间的康复机构。

制备好的骨质表面在技术上称之为髋臼窝、股骨通道和股骨干骺端区域。在将最后的植入物放置到制备好的空间内之前，将试用的股骨(在某些系统中其可以是扩孔)连同试用的股骨头和颈放置到近端股骨内，并将试用的髋臼放置到髋臼内以便于试验运动范围和评价髋关节的稳定性，然后才可将最后的整体髋关节移植物放入。