[发明专利]用于膝假体系统的胫骨组件无效
申请号: | 201110029784.7 | 申请日: | 2011-01-21 |
公开(公告)号: | CN102133137A | 公开(公告)日: | 2011-07-27 |
发明(设计)人: | D·L·德芬鲍夫;S·A·黑兹布劳克 | 申请(专利权)人: | 德普伊产品公司 |
主分类号: | A61F2/38 | 分类号: | A61F2/38 |
代理公司: | 中国专利代理(香港)有限公司 72001 | 代理人: | 朱铁宏;曹若 |
地址: | 美国印*** | 国省代码: | 美国;US |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 体系 胫骨 组件 | ||
背景技术
本公开总体上涉及外科手术装置和手术,更具体地讲,涉及可植入的全膝置换假体。
在全膝置换(TKR)手术中植入患者体内的被最广泛使用的类型的膝假体包括三个组件:金属股骨组件,其附着于股骨远端;金属胫骨组件(或托盘),其附着于胫骨近端;以及聚合物(UHMWPE)插入物(还被称作支承件或镶嵌物),其安装于股骨组件和胫骨组件之间。还可获得与这些膝假体的一些结合使用的各种类型的髌骨置换物。膝假体的两种类型为:用于当后交叉韧带不再有活力时使用的后稳定型(PS)假体以及(后)交叉韧带保留型(CR)膝假体。这两种类型的膝假体的每一种可作为固定支承膝假体提供,其中插入物不相对于胫骨组件运动,或者作为活动支承膝假体提供,其中插入物在胫骨组件的光滑平台上旋转。使用活动插入物还是固定插入物很大程度上取决于患者的膝韧带和其它软组织的状况。
膝假体系统可包括多种尺寸的股骨、胫骨和插入物组件,以适应全世界TKR患者群体中患者解剖结构的不同。膝假体系统的设计需要许多重要因素之间的平衡,所述因素涉及(仅例举一些)运动性能、临床结果、植入物保质期、花费和使用容易性。关于膝假体的运动性能和寿命二者的重要考虑是股骨组件支承表面和插入物支承表面之间的型合度。
研究人员通常将冠状面或矢状面的型合度表征为股骨组件的股骨髁的凸面半径与相连的插入物表面的凹面半径的比率。型合率为零代表平坦的插入物表面,对应于高负载下的非常高的接触应力。型合率为0.99代表高型合度,通常对应于高接触面积、相对低的接触应力,以及随之而来的插入物的聚乙烯表面的降低的磨损速率。
研究人员已经发现冠状面的型合度对假体寿命的影响可能会大于矢状面的型合度对假体寿命的影响。例如,在Kuster等人的论文“The effectsof conformity and load in total knee replacement(在全膝置换中型合度和负载的影响)”(Clinical Orthopaedics and Related Research(临床整形外科和相关研究),第375期、302-12页,2000年6月)中,作者发现压缩表面应力、剪切应力和von Mises应力受到型合率的变化的影响,而受负载变化的影响程度较小。在Berend等人的更新的论文“Effects of coronal planeconformity on tibial loading in TKA:a comparison of AGC flat versusconforming articulations(在TKA中冠状面型合度对胫骨负载的影响:AGC平坦与型合关节连接的比较)”(Surgical Technology Int(外科手术技术),第18期,第207-212页,2009年)中,作者研究了型合度对患者的胫骨近端负载的影响。胫骨近端的不合适的负载会导致胫骨组件在胫骨中的无菌性松动,并最终导致假体失效从而需要修复手术。作者发现冠向凹形扭曲组件造成胫骨前内侧的应变增大,同时造成胫骨后侧的应变显著减小。他们还发现在型合与平坦关节连接中胫骨近端应变减小并集中。
但是,已知在本领域中,非常高的型合度也会引起(例如)插入物表面的不良负载状况,或者引起对股骨组件的过度限制,从而抑制了对于关节性能和患者舒适度而言重要的关节运动。因此,只要应力低于插入物材料的屈服强度,则用接触面积的中间值来设计会是最佳的,从而得到关节松弛和型合率的最佳组合。
使膝假体设计者面对的挑战复杂化的因素是全世界的TKR患者群体的患者解剖结构的不同。具有较小股骨的体型较小的患者明显需要较小的膝假体。与用于体型大的患者的大股骨组件相比,小股骨组件的股骨组件内外髁均具有更小的冠状半径。为了保持合适的型合率以及包括髁间距在内的其它几何关系,小股骨组件必须与合适尺寸的插入物匹配。然而,除了大范围的患者尺寸之外,股骨和胫骨之间的尺寸比例也变化很大。例如,对于给定尺寸的胫骨近端,一些患者具有比其它患者更大的股骨远端。在这种情况下,当使用目前可用的膝假体系统时,医生可能需要选择植入与股骨稍微不匹配而与插入物匹配的股骨组件,或者与股骨匹配而与插入物稍微不匹配的股骨组件。
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