[发明专利]髌骨构件

说明书

本申请要求享有于2006年1月23日提交的题名为“Low Shear Force Patella”序列号No.60/761,296的美国临时申请、于2006年1月 23日提交的题名为“Controlled Constraint Anatomic Patella”序列号 No.60/761,297的美国临时申请、以及于2006年1月23日提交的题名 为“Convex Oval Patella”序列号No.60/761,298的美国临时申请的权 益，上述各申请的完整内容通过引用而结合在本文中。

发明背景

本发明大致涉及髌骨构件，其设计成形成可置换自然的髌骨或膝 盖骨的一部分的髌骨部分(或膝盖骨)，并且具体地涉及如下髌骨构件， 其设计成与全膝关节假体的股骨构件协作并与之形成关节连接。还提 供了用于植入所述髌骨构件的方法。

关节置换，尤其是膝关节置换已经变得日益普及了。已经发展出 各种膝关节假体和疗法来治疗膝关节劣化(例如，由于关节炎、损伤或 疾病而引起)的虚弱作用(debilitating effect)。用于修补患者膝关节的相 当普遍的疗法是全膝关节置换，其中胫骨被切除，并利用胫骨构件进 行置换，而且股骨被切除，并利用股骨构件进行置换。在某些情况下， 外科医生还将置换髌骨与股骨构件接合处的髌骨后侧的关节面，其可 帮助改善全膝关节置换或部分膝关节置换的效果。

髌骨的主要功能是提高四头肌的效率，并且用作四头肌腱和髌腱 之间的连接。髌骨在其后侧具有隆起部位，其在股骨髁之间的凹槽内 滑动，被称为髌骨轨迹(patellar track)。髌骨、髌骨轨迹和骨髁一起充 当四头肌腱的低摩擦滑轮和杠杆。

如图1中所示，在膝关节置换手术期间，修复髌骨构件2可附在 自然的髌骨4上，以便髌骨构件2的后侧6在膝关节的弯曲和伸展期 间与股骨构件8接触。因而在膝关节的弯曲和伸展期间，髌骨构件2 顺股骨构件的滑车沟(trochlear groove)9中(将股骨髁分开的线)移动。

为了植入髌骨构件2，要除去自然髌骨的一部分，并将植入物固 定在髌骨上。某些植入物是“嵌入的”，意味着在骨中利用埋头钻钻 出浅孔，以便使植入物大约与骨齐平。其它类型的植入物是“上置的”， 其意味着髌骨背部被刨平，并将植入物放置在平坦骨的顶面上。本申 请中所描述的本发明胜过这些类型的植入物，并且可用于这两种植入 物。

自然膝关节的最大运动范围大约为150-160度。对比而言，大多 数膝关节置换仅能获得大约110-120度的弯曲。此差距可部分归因于 膝关节中的疤痕和其它物理状态，但其余部分可主要归因于现有的植 入物未能提供考虑到膝关节的自然运动的合适的修复构件几何形状。

因而，尽管市场上的某些产品相对成功，但是许多髌骨构件会在 大约五到十五年之后失效。其失效的一部分原因是由于在构件某些区 域的过度磨损或在骨/构件界面处的松动。例如，对于圆顶形髌骨构件， 失效的一个原因是在弯曲期间股骨构件作用在髌骨构件上的向下的 作用力可能造成从髌骨构件中延伸出来，并将该构件连接在自然髌骨 上的钉被削弱和断裂。直接作用于植入物上的剪力在膝关节运动期间 发生变化，并且其随着膝关节移动到更深弯曲状态而增加。例如，在 不同的弯曲角度下，髌骨-股骨界面上的接触应力向外朝界面的周边移 动，并随着膝关节弯曲增加而增加。在膝关节弯曲期间，髌骨本身弯 曲，并且接触点在构件关节面上高出地移动。在此位置上，接触力(垂 直于构件的关节面)产生了背面压缩力和背面剪力。

例如，当人站直时，股骨构件8施加于钮扣形或圆顶形髌骨构件 2的压力的法线指向或靠近圆顶形构件的中心。图2中用箭头A显示 了压力线的一个示例。在弯曲期间(例如，当人蹲坐时)，膝关节的弯 曲增加并造成股骨构件和髌骨构件之间的接触点在滑车沟中滚动更 深并进入到骨髁中。压力线还从圆顶的中心朝着部件的上面部分摆 动。在完全弯曲的状态下，压力线不再垂直于自然的髌骨，而是向下 定向，向下指向髌骨部件的上面部分，如图3中用箭头B所示。在完 全弯曲的状态下，力矢量对髌骨的上面部分施加压力。其本质上试图 将钮扣形髌骨构件“推”离髌骨表面。这种作用力将被称为剪力。发 生这种情况的部分原因是因为钮扣形髌骨轴对称的圆顶形形式。