[发明专利]膝关节假体

说明书

技术领域

本发明涉及膝关节假体。

具体地，本发明涉及能高度屈膝的膝关节假体。

更具体地，本发明涉及替代股骨与胫骨的铰接面/接合面的膝关节假体。

背景技术

如附图中图1、2和3所示的人类膝关节60用于实现人类个体正常生活的基本功能。膝关节是人体中最大的和结构最复杂的关节之一，以及用于运动的主要关节。这是因为这样的事实：它是下肢(股骨和腿骨)的最长杆的连接点，其特点是行走中的运动范围最大。与髋关节不同，膝关节由于多骨连接以及其稳定性基于软组织从而缺少固有稳定性。膝关节包括重要的韧带，例如前后十字韧带、内侧和外侧半月板以及内侧和外侧侧突。膝关节的附加稳定性和运动性由环绕的软组织提供，所述软组织包括四头肌机构、内侧和外侧腿筋、以及包括膝后弯筋膜的后囊。

正确形成膝关节的三个骨头是：股骨的下端61、63、69和70、胫骨的上端64、68、以及髌骨79，如图3所示。与胫骨67结合的股骨髁63、69的关节面在横向和纵断面上凸出，并且是椭圆体段。与股骨髁63、69接合的胫骨上关节面由两个浅的小面组成，小面上覆盖有透明的半月形软骨半月板74、78。

各半月板74、78都是沿着边缘弯曲的C形三面体板；加厚的周缘连接到关节囊中，而插入关节内的尖锐边缘是自由的。外侧半月板比内侧半月板更加弯曲。半月板用作振动吸收器，并有助于膝关节的旋转运动。此外，它们降低了胫骨平台的深浅。近端胫腓关节76执行三个功能：消散作用于踝上的扭转应力、消散外侧胫骨弯曲运动以及拉伸的重量支撑。

关节囊连接在距离股骨、胫骨和膝盖骨关节面一定距离处。因此，在股骨上，其通过髌面而在前面向上拉伸。在侧面上，其在髁和上髁之间通过，后者保持在囊的外侧，用于连接肌肉和韧带，在后面，其下降到髁关节面的边缘。在胫骨67上，囊连接到髁的关节面的边缘。在髌骨上，囊连接到软骨面的边缘，结果看上去象被插入由囊前部形成的“框架”中。从股骨的内侧和外侧上髁出发的内侧和外侧韧带在关节的侧面垂直于它们的额轴延伸：胫骨侧突韧带73从股骨70的内侧上髁到胫骨的边缘在内侧延伸，并且与囊和内侧半月板结合；腓骨侧突韧带77在侧面上经过外侧上髁61和腓骨头65之间。腓骨侧突韧带77不连接到关节囊上，而是通过脂肪垫与其隔开。在膝关节囊的后面是两个与其后壁融合在一起的韧带，即，膝的弧形韧带84和膝的斜韧带86。

图2所示的侧突韧带73和77赋予膝关节双横向的稳定性，避免了开口过度内翻和外翻。

四头肌机构包括大腿的四头肌肌肉的腱，其位于膝关节的前侧。其将髌骨79围成籽骨，然后与厚且强的髌骨韧带83接续在一起，如图3所示，髌骨韧带从髌骨79的顶点向下经过并连接到胫骨的结节上。从所述四头肌机构中，内侧和外侧韧带扩展部展开以提供额外的稳定性。膝关节还具有两个关节内的韧带，称作十字韧带72、75。前、后十字韧带分别将胫骨的髁间隆起连接到外侧髁的内侧表面以及将髁间隆起的后部连接到内侧股骨髁的外侧表面。这些韧带赋予稳定性以防止胫骨在股骨上前后平移，还在屈膝时提供稳定性。

外侧和内侧腿筋肌肉80和82提供了内侧和外侧稳定性。此外，它们辅助膝关节的弯曲功能。

膝关节发生两种运动：(i)弯曲和伸展，以及(ii)旋转。弯曲和伸展发生在经过股骨髁的额轴上。弯曲运动是多中心的，即，围绕不同的中心，中心不是固定在一个位置而是处于有点螺旋状或多中心的通道中。

在弯曲过程中，股骨髁和胫骨髁彼此相对旋转和滑动，其中，关节的旋转中心(瞬心轨迹)在股骨的髁上向后移动，随着弯曲程度的增大给出一“J”形曲线。弯曲的范围很大，角度甚至可能达到140度。在股骨和胫骨对准之前发生伸展。因为股骨髁紧邻胫骨髁，进一步的运动(过伸/伸展过度)不再可能。

在伸展过程中，胫骨和股骨沿着相反的路径运动，随着关节的伸展，旋转中心现在向前移动。结果，半月板受压，侧突韧带73、77以及十字韧带72、75强力绷紧，小腿和大腿锁定成单一结构。弯曲时半月板变直，而侧突韧带则因为其连接点相互靠近而松弛。因此，当膝盖弯曲时，在纵轴上的旋转成为可能。十字韧带72、75约束小腿的内转，但与此相反，侧旋则不受约束，此时由外侧韧带限制运动。在旋转过程中，最大的运动范围发生在外侧髁区域，因为不与关节囊融合的腓骨侧突韧带77比胫骨侧突韧带73更松弛。在旋转过程中，半月板在胫骨的关节面上滑动。除了指出的十字韧带72、75在旋转运动中的作用外，它们也通过将骨头保持在确定位置以及同时限制运动来影响弯曲和伸展。膝关节的韧带的结构和布置有助于长时间维持直立位置。