CN101431968A - 假体装置和用于植入假体的方法和系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种被配置为形成关节至少一部分的假体装置(5)的植入方法。方法包括选择被配置植入体内的假体装置的第一组件(10)，确定第一组件相对于体内骨要固定的位置，选择被配置植入体内的假体装置的第二组件(12)，和确定第二组件相对于骨要固定的位置。第二组件位置的确定不受与第一组件连接的约束。

Description

假体装置和用于植入假体装置的方法和系统

背景技术

技术领域

[0001]本发明涉及整形外科的关节置换和，更特别的，涉及被用于整形外科关节置换来整修骨关节面表面的假体装置以及植入其的系统和方法。

相关领域

[0002]如图1所示，传统的全膝关节成形术(TKA)系统典型地包括被植入到股骨远端并代替股骨支承面的股骨组件500，被植入到胫骨近端并代替胫骨和半月板支承面的胫骨组件502，和代替髌骨关节面的髌骨组件(没有显示)。股骨组件500是一个典型地单个固态组件。胫骨组件502可以包括被附着到骨的胫骨基板(或盘)502a和被放置在胫骨基板502a上并形成胫骨组件502支承面的胫骨插入物502b。可选择地，胫骨支承面可以被直接粘合到骨上。在运行中，当膝关节移动通过关节活动范围时，股骨组件500的支承面与胫骨组件502的支承面相对结合。

[0003]传统全膝关节成形术系统的一个缺点是切口必须足够大以允许股骨组件500和胫骨组件502的植入。另一个缺点是股骨组件500和胫骨组件502具有标准、固定的几何形状和仅在有限范围的尺寸内是可用的。因此，外科医生可能不能得到适用于各个病人独特的解剖结构、韧带稳定性和运动学的接头。另外，由于传统植入物几何结构是固定的，外科医生可能被强迫移除健康以及患病的骨来适应植入物。因此，传统的全膝关节成形术系统缺乏使外科医生能够选择可以被定制的植入物组件来适应病人独特的解剖结构和/或疾病状态的灵活性。

[0004]在努力克服传统全膝关节成形术系统缺点的过程中，已经开发了模块化全膝关节成形膝修复术，其包括多个被分别植入并在手术位点内装配的组件。模块化系统的实例被描述在2005年12月30日提交的美国专利申请号11/312,741中，以公开号US2006/0190086公开，和其在此全文引入作为参考。这种系统的一个缺点是模块化组件虽然是分别插入的，但在病人体内会被连接在一起。因此，模块化组件模拟了传统的全膝关节成形术系统，和因此，具有类似于传统全膝关节成形术系统的局限性。另外，由于模块化组件被固定在一起，组件彼此之间是相互依赖的，其中一个模块化组件的选择和位置是由另一个模块化组件的选择和位置确定的(或受其约束)。例如，每个模块化组件必须包括连接机构(例如，插脚、螺杆等等)，其被设计为与另一个模块化组件上的相应连接机构相配合。由于两个组件必须配合在一起，组件的选择和位置受配合组件选择和位置的约束和由其确定。因此，每个模块化组件的自由度、互换性和设计可变性都受到限制，和装配好的组件的最终几何形状是固定的。因而，传统的模块化植入物不能使外科医生改变每个模块化组件的位置和几何形状，以最适应每个病人独特的解剖结构、韧带稳定性、运动学和疾病状态。

[0005]存在包括多个非连接组件600的传统膝关节成形术系统(例如，如图2所示的双髁膝关节成形术系统)，但这种系统仅能应用于在膝的两个腔室内的疾病-中央腔室(the medial compartment)和侧面腔室(the lateral compartment)。另外，这些系统被设计为非约束植入物，和因此被限制用于韧带无损伤的病人。因此，这种系统不能适应于疾病进展到股骨中央(例如，前)腔室或缺乏韧带的病人。例如，当病人缺乏膝后交叉韧带(PCL)时，膝后交叉韧带不能对关节提供必要的约束。因此，膝后交叉韧带可能需要被切除。在这种情况下，可以通过引入来自于植入物的机械约束来提供膝后交叉韧带的功能(例如，限制股骨在胫骨表面上的平移)。在传统的膝系统中，这种功能由后部稳定(PS)植入物来提供，其是在植入物的中央部分包括约束元件的全膝关节成形术系统。例如，如图3(a)-3(c)所示，传统后部稳定植入物400包括有在股骨组件中央部分内的孔402和在胫骨组件中央部分内的柱404。在运行中，孔402容纳柱404并约束柱404的运动，因此股骨通过胫骨表面的平移被限制。由于传统的非连接全膝关节成形术系统仅包括用于膝的中央和侧面腔室的组件，这种植入物不适合于需要后部稳定或整修表面的膝的中央腔室。

[0006]这种传统系统的另一个缺点是非连接组件600彼此之间需要精确的定位。单髁植入物(即，仅包含关节的中央或侧面腔室)可以很好的运行，因为关节的生物力学不仅受植入物控制，而且还受健康髁的无损伤关节面和无损伤韧带控制。然而，对于双髁植入物(图2中所示)，植入物包含关节的中央和侧面腔室两者。因此，腿胫关节被完全替换。为了维持关节的正常运动和与无损伤的韧带协同工作，组件600必须彼此之间并与韧带以高度的精确性排列。然而，传统的徒手造型方法需要高度的手术技巧和训练，和就可重复性、可预测性来说不能够足够精确。

[0007]基于上述内容，存在如下对技术和植入物的需求，使假体装置的单一组件能被选择并以高度的精确性和以任意组合植入到关节的一个、两个或三个腔室，其使外科医生能够改变植入物的几何形状和结构，以创造适合于病人独特解剖结构、韧带稳定性、运动学和疾病状态的定制假体装置。

发明概要

[0008]本发明的一个方面涉及一种植入假体装置的方法，所述假体装置被配置为形成关节的至少一部分。所述方法包括选择被配置植入体内的假体装置的第一组件，确定第一组件相对于体内骨固定的位置，选择被配置植入体内的假体装置的第二组件，和确定第二组件相对于骨要固定的位置。第二组件位置的确定不受与第一组件连接的约束。

[0009]本发明的另一个方面涉及一种假体装置，所述假体装置被配置为形成关节的至少一部分。假体装置包括大量被配置植入体内的组件。大量组件的每一个都被配置为相对于体骨固定。大量组件的每一个还被配置为组件相对于骨将被固定的位置不受与另一个组件的连接的约束。

[0010]本发明的另一个方面涉及一种假体装置。所述假体装置包括大量的被配置形成关节至少一部分的分段组件。大量分段组件的每一个被配置为，在关节中一个分段组件的位置不受与另一个分段组件的连接的约束。

附图说明

[0011]附图图解了发明的实施方案并与说明书一起用来解释发明的原理，其被引入和构成申请文件的一部分。

[0012]图1是传统全膝关节成形术系统的透视图。

[0013]图2是传统双髁膝关节成形术系统的透视图。

[0014]图3(a)-3(d)是传统后部稳定的全膝关节成形术系统的透视图。

[0015]图4是膝关节的冠状视图(coronal view)。

[0016]图5(a)是植入到膝关节中的根据本发明假体装置的一个实施方案的透视图。

[0017]图5(b)是图5(a)假体装置的股骨组件下侧的透视图。

[0018]图5(c)是在双腔室(中央的和髌股的)结构中图5(a)假体装置的股骨组件的透视图。

[0019]图5(d)是根据本发明假体装置的一个实施方案的透视图。

[0020]图6是植入到膝关节的根据本发明假体装置的一个实施方案的透视图。

[0021]图7(a)是图6假体装置与在伸展状态的膝关节的正面透视图。

[0022]图7(b)是图6假体装置与在伸展状态的膝关节的侧面透视图。

[0023]图7(c)是图6假体装置与在弯曲状态的膝关节的顶部透视图。

[0024]图7(d)是图6假体装置与在弯曲状态的膝关节的侧面透视图。

[0025]图8是根据本发明后部稳定假体装置的一个实施方案的股骨组件的透视图。

[0026]图9(a)-9(c)是图8a组件的透视图，显示各种固定装置。

[0027]图10是根据本发明后部稳定假体装置的一个实施方案的胫骨组件的图解。

[0028]图11是根据本发明假体装置的一个实施方案的股骨组件的图解。

[0029]图12是径向、横向和冠状解剖平面的图解。

[0030]图13是膝关节股骨和胫骨的截面径向视图。

[0031]图14是传统全膝关节成形术系统的截面径向视图。

[0032]图15(a)是根据本发明假体装置的实施方案的内侧胫骨组件的截面径向视图。

[0033]图15(b)是根据本发明假体装置的实施方案的外侧胫骨组件的截面径向视图。

[0034]图16是根据本发明假体装置实施方案的股骨组件和胫骨组件的截面冠状视图。

[0035]图17是根据本发明假体装置实施方案的胫骨组件的截面径向视图。

[0036]图18是根据本发明假体装置实施方案的胫骨组件的截面冠状视图。

[0037]图19是根据本发明假体装置实施方案的胫骨组件的截面径向视图，图解了位于前-后正中平面上的低点。

[0038]图20是根据本发明假体装置实施方案的低点如何随着内侧胫骨组件和外侧胫骨组件的斜度变化而变化的截面径向视图。

[0039]图21(a)-21(c)是截面径向视图，图解了根据本发明假体装置实施方案的内侧胫骨组件和外侧胫骨组件的低点。

[0040]图22是根据本发明实施方案植入到胫骨近端上的内侧胫骨组件和外侧胫骨组件的截面冠状视图。

[0041]图23(a)是根据本发明假体装置实施方案的内侧和外侧胫骨组件的截面径向视图，图解了自由度。

[0042]图23(b)是图23(a)胫骨组件的顶视图。

[0043]图24是触觉引导系统的透视图。

[0044]图25是根据本发明外科导航屏幕的视图。

优选方案详述

[0045]发明目前的优选实施方案被图解在附图中。尽量在整个附图中使用相同或类似的引用数字来代表相同或类似的部分。

[0046]图4是膝关节的图，包括股骨230的远端，胫骨240、腓骨260的近端，和髌骨250。当膝关节接合时，髌骨250相对于股骨230和胫骨240移动。通过内侧副韧带272、后交叉韧带(PCL)278和前交叉韧带(ACL)276股骨230被连接到胫骨240。通过外侧副韧带(LCL)274股骨230被连接到腓骨260。

[0047]股骨230的远端被概念性的分成外侧(即，外面)髁区域A、中央(或髌股的)区域C(其包含具有反向U形的髌骨凹槽232)和内侧髁(即，内部)区域E。类似地，胫骨240的近端被概念性的分成外侧B、中央D和内侧F区域，其分别地对应于股骨230的外侧A、中央C和内侧E区域。最后，髌骨250和股骨230或胫骨240之间的空间(依赖于腿的弯曲状态)被定义为髌骨区域G。

[0048]图5(a)显示了根据本发明假体装置5的实施方案。在这个实施方案中，假体装置5是膝植入物。然而，本发明不限于膝植入物。假体装置5可以是任意整形外科关节植入物，例如，举例，全膝植入物；单腔室、双腔室或三腔室膝植入物；用于其他关节，包括臀部、肩部、肘、腕、踝和脊柱的植入物；和/或任意其他整形外科和/或肌肉骨骼植入物，包括传统材料植入物和特殊植入物，例如原生物产品(orthobiologics)、传递药物植入物和传递细胞植入物。可选择地，假体装置是试验植入物。

[0049]假体装置5包括大量的组件，所述组件被配置植入病人体内以形成关节的至少一部分，例如如图5(a)所示的膝关节。在这个实施方案中，假体装置5包括第一组件10、第二组件12和第三组件14，每个都被相对于身体的第一骨1装配固定。假体装置5还包括第四组件11和第五组件13，每个都被相对于身体的第二骨2装配固定。假体装置5还可以包括另外的组件，例如第六组件15，如图6所示，其被相对于第二骨2装配固定。在这个实施方案中，组件10、12和14包含股骨组件，并且第一骨1是股骨。组件11和13包含胫骨组件，并且第二骨2是胫骨。

[0050]假体装置5的组件优选是分段组件。如图5(a)和5(b)所示，分段组件是植入到关节中作为单独、整装、独立组件的单一组件，其不受任意其他分段组件的物理约束(在本文中，术语物理约束是指组件通过物理连接和/或物理接触来联结，用这种方式组件之间的联结对任一组件的定位或位置给予了限制)。因此，组件10、11、12、13和14全部是分段组件。虽然分段组件是单独、独立的组件，分段组件本身也可以是通过把多个组件连接在一起形成的(例如，通过机械连接、粘接、模制等等)。例如，分段组件11可以是内侧胫骨组件，是通过连接模块化胫骨基板11a和模块化胫骨插入物11b来形成的单独、独立的内侧胫骨组件11。虽然是由多个零件形成的，根据本发明胫骨组件11还是分段组件，因为当植入到关节时，其不受假体装置5的任意其他分段组件的物理约束，例如组件13(显示于图5(a))或组件15(显示于图6)。为了确保分段组件不受其他组件的物理约束，分段组件可以被植入关节以致组件不与任意其他分段组件连接和/或接触。例如，在一个实施方案中，假体装置5的组件被配置为可以被植入来不通过连接而形成假体装置5，如图5(a)和6所示。在这个实施方案中，组件10、12和14相对于第一骨1固定时是相互不连接的。类似地，组件11、13和15相对于第二骨2固定时是相互不连接的。在另一个实施方案中，假体装置5的组件被配置为可以被植入来不通过接触而形成假体装置5，如图5(a)和6所示。在这个实施方案中，组件10、12和14相对于第一骨1固定时彼此物理分离。类似地，组件11、13和15相对于第二骨2固定时彼此物理分离。

[0051]具有不相互连接和/或物理非连接组件的假体装置的一个优点是，外科医生无须考虑特定组件是否是被设计为与假体装置5其他组件相配合的。替代地，外科医生可以基于特定病人的解剖结构和其将被植入的关节特定区域的期望性能，来选择各个组件。因此，外科医生可以创建定制的假体装置，例如，通过选择各个组件以使其具有将要被安装入的关节特定部分的最适性能特征(例如，尺寸、几何形状、适合度、方向、角度等等)。相反，对于传统的模块化植入物，外科医生必须使用具有相应连接机构的模块化组件。因此，外科医生将被限制到植入物生产商的预定组件组合和/或被强迫选择具有较少期望性能特征的组件，仅仅是为了确保组件可以被成功的配合在一起。

[0052]具有不相互连接和/或物理非连接组件的假体装置的另一个优点是，每个组件在骨上的位置不被骨上任意其他组件的位置所约束或阻碍。因此，每个组件相对于骨固定的姿态(即，定位与定向)或位置不被与另一个组件的连接或接触所约束。因此，当放置组件时，可用的自由度不被任意其他组件限制或约束。因此，外科医生有可能去定制假体装置5每个组件的安置(例如，定位、方向、转动、平移等等)，以满足病人的特定需要(例如，基于独特的解剖结构、韧带稳定性、运动学和/或疾病状态)的自由度。相反，传统的全膝关节成形术植入物包括具有固定几何形状的整体式的组件。类似地，传统的模块化植入物包括模块化的零件，所述的模块化零件在插入躯体后被固定在一起以得到固定的几何形状。因为几何形状是固定的，外科医生没有独立布置各个模块化零件的自由度。

[0053]具有不相互连接和/或物理非连接组件的假体装置的另一个优点是，假体装置5的配置是可变的。例如，由于组件不彼此约束，形成假体装置5的组件结合可以是变化的(例如，混合和相配)，以包括适合特定病人的任何数目、类型和/或结合的组件。合适数目、类型和/或结合的组件可以基于病人的特定因素来确定，例如，举例，病人的独特解剖结构、韧带稳定性、运动学和/或疾病状态。从而，通过改变组件的数目、类型和/或组合，外科医生能定制经由关节腔室针对骨关节炎疾病的假体装置5。相反，对于传统全膝关节成形术系统，每个组件典型地至多有八种不同的植入物尺寸，并且平均的尺寸增量在3-5mm之间。这些植入物在前-后和内侧-外侧尺寸之间有固定比例，因此就约束了植入物的其他几何形状。由于每个病人的骨通常不能完全匹配提供的全膝关节成形术植入物的尺寸，外科医生必须通过缩小或扩大组件来进行折衷。另外，传统的全膝关节成形术设计需要去除大量的骨，以消除病人关节几何形状的不同并确保可用植入物中的一个是合适的。因此，韧带平衡可能比期望的稍微更松或紧，或者某些腔室可能被过度填充(即，添加了比去除的骨更多的金属或塑料)。另外，股骨全膝关节成形术组件的通常对称的髁和胫骨全膝关节成形术组件的通常对称的髁可能不是完全适合病人自然的非对称的解剖结构。另一个问题是全膝关节成形术方法之后的关节运动学典型地不同于正常的运动学。因此，虽然病人感受到了显著的改进(例如，减少的疼痛、增加的活动范围等等)，关节的全部功能没有恢复。相反，本发明有益地提供了具有组件的分段植入物系统，所述组件具备多种尺寸、形状、几何结构和适合度来能够构造为特定病人独特的解剖结构、韧带稳定性、运动学和/或疾病状态定制的假体装置5。

[0054]在操作中，为了针对病人独特的疾病状态，外科医生可以配置假体装置5以处理在关节任意腔室内的疾病。特别地，外科医生可以混合和搭配假体装置5的组件来提供期望的覆盖度。例如，假体装置5可以包括配置为植入膝关节第一腔室(例如，内侧腔室)上的组件，配置为植入膝关节第二腔室(例如，外侧腔室)上的组件，和/或配置为植入膝关节第三腔室(例如，中央腔室)上的组件。因此，假体装置5可以被配置为单腔室、双腔室或三腔室植入物。因而，外科医生可以改变组件的配置来形成针对病人独特的解剖结构、疾病状态、韧带稳定性和运动学定制的假体装置。

[0055]在一个实施方案中，假体装置5的组件被配置为形成三腔室植入物。在这个实施方案中，假体装置5包括至少三个分段组件，每个都被配置为对关节相应的骨相对固定。对于膝后交叉韧带(PCL)和前交叉韧带(ACL)是健康的和无损伤的病人三腔室植入物可以是交叉保持的(如图5(a)所示)，或者对于膝后交叉韧带损害和/或必须切除的病人三腔室植入物可以是后部稳定的(如图6所示)。在图5(a)交叉保持的实施方案中，组件10、12和14形成了三腔室植入物的股骨部分，和组件11和13形成了三腔室植入物的胫骨部分。对于股骨部分，组件10可以是内侧股骨组件，被配置为相对于第一骨1的内侧股骨区域E固定，组件12可以是外侧股骨组件，被配置为相对于第一骨1的外侧股骨区域A固定，和组件14可以是髌股组件，被配置为相对于第一骨1的中央股骨区域C固定。对于胫骨部分，组件11可以是内侧胫骨组件(例如，包括基板11a和插入物11b)，被配置为相对于第二骨2的内侧胫骨区域F固定，和组件13可以是外侧胫骨组件(例如，包括基板13a和插入物13b)，被配置为相对于第二骨2的外侧胫骨区域B固定。假体装置5还可以包括髌骨组件P。

[0056]如图6和7(a)至7(d)所示，通过添加组件15和用组件14a替换组件14，图5(a)的三腔室交叉保持实施方案可以被容易的转变为三腔室后部稳定实施方案。组件14a是髌股的组件，被配置为相对于第一骨1的中央股骨区域C固定，和组件15是内侧胫骨组件，被配置为相对于第二骨2的内侧胫骨区域D固定。在运行中，组件14a和15交互作用以通过给予约束力来替换被切除的膝后交叉韧带的功能，所述约束力是由于韧带缺陷而在正常关节中缺乏的。因此，组件14a和15包含约束机构。所述约束机构可以是任意合适的约束机构，例如被用于传统后部稳定植入物的任意约束机构。在一个实施方案中，组件14a包括用于约束胫骨组件15部分的部件20(显示于图8)，和组件15包括相应部件22(显示于图10)来啮合部件20。在优选的实施方案中，部件20包括凹座20a和阻遏部件20b。阻遏部件20b可以是，例如，由凹座20a的一个或多个内表面组成的凸轮，和起到刚性约束的作用。例如，阻遏部件20b可以包括凹座20a的前、后、内侧和/或外侧表面。部件22包括如图10所示的凸出物(例如，柱或棘)，其被容纳于组件14a的凹座20a中，如图6、7(a)和7(c)所示。在一个实施方案中，在凹座20a的表面和部件22的表面之间的间隙是在大约0.5mm至大约1.5mm之间。在运行中，当膝关节移动完成大范围动作并且组件14a和15接合时，部件22(在胫骨组件15上)移动入(股骨组件14a的)凹座20a，并接触和受阻遏部件20b的约束。例如，部件22的前、后、内侧和/或外侧区域可以接触和被凹座20a的一个或多个表面约束。因此，组件15相对于至少部分组件14a的运动(例如，前-后，内侧-外侧)被约束。用这种方式，部件20和22相互作用以在关节内产生约束力，所述约束力模仿切除的膝后交叉韧带的功能。

[0057]就象假体装置5的其他组件，组件15可以由一个或多个零件构成。在一个实施方案中，如图10所示，组件15包括盘15a(具有柱15b和柄15c)和插入物15d，所述插入物15d可以被以任何已知方式例如，举例，锁扣接头或机械性紧固件附着到盘15a。类似地，组件14a可以包括多个零件。例如，在一个实施方案中，如图11所示，组件14a可以包括第一部件24a和第二部件24b。在这个实施方案中，第一部件24a可以是适合用于交叉保持植入物的髌股组件，例如图5(a)所示的植入物。为了创建解决关节中央腔室疾病的交叉保持植入物，外科医生可以仅植入髌股组件的第一部件24a到第一骨1的中央股骨区域C中，如图5(d)所示。通过向第一骨1的中央股骨区域C添加第二部件24b和向第二骨2的内侧胫骨区域D添加组件15，这种交叉保持植入物可以被容易地转变为后部稳定植入物。为了提供后部稳定，髌股组件的第二部件24b可以包括部件20(显示于图8中)，所述部件20啮合组件15的部件22以产生模仿被切除膝后交叉韧带功能的约束力。

[0058]在结构上，部件24a和24b可以被连接以形成单节组件14a。可选择地，部件24a和24b可以是独立的分段组件，当植入到关节中时其不与假体装置5的任意其他组件连接和/或接触。例如，在一个实施方案中，第一和第二部件24a和24b可以被这样配置：使得在第一和第二部件24a和24b的一个将被相对于第一骨1的中央区域C固定的位置，不被与第一和第二部件24a和24b中另一个的连接所约束。在这个实施方案中，如图11所示，第一和第二部件24a和24b没有连接，且不包括用于连接第一部件24a和第二部件24b的部件。

[0059]本发明的后部稳定实施方案的一个优点是髌股组件(例如，组件14a，第一和第二部件24a和24b)是分段组件，其独立于内侧和外侧股骨组件10和12。类似地，内侧胫骨组件15是分段组件，其独立于内侧和外侧胫骨组件11和13。因此，后部稳定的髌股组件和内侧胫骨组件可以被独自使用或与假体装置5的内侧和/或外侧组件结合，以应用于关节中央腔室内的疾病。因而，外科医生可以改变组件的组合来形成针对病人独特的解剖结构、疾病状态、韧带稳定性和运动学定制的植入物。相反，传统的后部稳定植入物(显示于图3(a)-3(d))仅能有效用作具有股骨和胫骨组件的全膝关节成形术系统，所述股骨和胫骨组件每个都具有不能改变的固定几何形状和分别覆盖股骨的全部远端面和胫骨的全部近端面。

[0060]在另一个实施方案中，假体装置5的组件被配置为形成单腔室植入物。例如，根据图5(a)和11，对于交叉保持实施方案，单腔室植入物可以仅由(a)组件10和11(内侧腔室)、(b)组件12和13(外侧腔室)、(c)组件14(中央腔室)或(d)第一部件24a(中央腔室)形成。另外，如果髌骨P有显著的骨关节炎，外科医生可以决定重修髌骨P的表面。在此情况下，(c)和(d)可以包括髌骨组件。由于组件是分段的，单腔室实施方案可以被容易地转变为双腔室或三腔室实施方案。例如，双腔室植入物可以由以上(a)、(b)、和(c)或(d)的任意两个结合形成。例如，图5(c)图解了由(a)和(c)结合的双腔室植入物的股骨部分。类似地，三腔室植入物可以由以上(a)、(b)、和(c)或(d)的任意三个结合形成。例如，图5(a)图解了由(a)、(b)和(c)结合的三腔室植入物。

[0061]类似地，根据图6和11，对于后部稳定实施方案，单腔室植入物可以仅由(e)组件10和11(内侧腔室)、(f)组件12和13(外侧腔室)、(g)组件14a和15(中央腔室)、或(h)第一部件24a、第二部件24b和组件15形成。另外，如果髌骨P有显著的骨关节炎，外科医生可以决定重修髌骨P的表面。在此情况下，(g)和(h)可以包括髌骨组件。由于组件是分段的，单腔室实施方案可以被容易地转变为双腔室或三腔室实施方案。例如，双腔室植入物可以由以上(e)、(f)、和(g)或(h)的任意两个结合形成。类似地，三腔室植入物可以由以上(e)、(f)、和(g)或(h)的任意三个结合形成。例如，图6图解了由(e)、(f)和(g)结合的三腔室植入物。

[0062]在一个实施方案中，假体装置5是双腔室植入物，包括被配置为相对于关节的骨(例如，股骨或胫骨)的中央部分固定的第一分段组件，和被配置为相对于骨的内侧部分和外侧部分中的至少一个固定的第二分段组件。因此，在这个实施方案中，假体装置5包围关节的中央腔室和关节的内侧或外侧腔室。例如，对于交叉保持实施方案的股骨部分，组件10和14可以被植入到第一骨1上(如图5(c)所示)，和组件12可以被省略。类似地，对于后部稳定实施方案的胫骨部分，组件11和15可以被植入到第二骨2上(如图6所示)，和组件13可以被省略。

[0063]假体装置5的组件可以由适合用于整形外科植入物的任意材料或材料的组合来制成。合适的材料包括，例如，生物相容的金属(例如，钴铬合金、钛合金或不锈钢)；陶瓷(例如，基于矾土或氧化锆的陶瓷)；高性能聚合物(例如，超高分子量聚乙烯)；低摩擦、低磨损聚合物/聚合物复合材料；和/或如美国专利申请号10/914,615、美国专利申请号11/140,775和/或国际申请号PCT/US2005/028234(国际公开号WO 2006/020619)记载的聚合物复合材料，上述每个都在此全部引入作为参考。

[0064]假体装置5的组件可以用任何已知方式，例如，使用粘合剂、粘固剂、髓内柱、压配式、机械性紧固件、凸出物(例如，柄、柱、长钉)等等植入关节。还可以经由生物学的或向骨内生长来实现固定。为了促进生物学的向内生长，假体装置5的组件可以被用羟磷灰石(HA)覆盖，具有多孔的构造(例如，小球，等等)，包括一个或多个由多孔金属制成(例如，目前由Zimmer，Inc.生产的TRABECULARMETAL^TM)的表面，和/或包括一个或多个具有细胞工程结构(例如，目前由Tecomet生产的TRABECULITE^TM)的表面。在一个实施方案中，假体装置5的每个组件都使用最适合于待植入组件的腔室的固定装置来进行植入。例如，用于特别组件的固定装置可以根据植入特定位点的骨品质来选择。例如，如果植入位点具有致密健康的骨，外科医生可以选择由多孔敷层或多孔金属的植入物，以允许向骨内生长固定。关节中一个腔室的一个固定装置或方法的选择不会决定另一个腔室的固定装置或方法。因此，假体装置5的组件可以用类似的或不同的固定方法和装置来植入。

[0065]在一个实施方案中，假体装置5包括被配置为插入骨髓腔内的固定装置。例如，如图8和9(a)所示，组件可以包括针对股骨的凸出物或髓腔固定柱26和在相应胫骨组件上的类似柱。在另一个实施方案中，如图9(c)所示，固定装置包括表面部件28(例如，凸出物、柱、紧固件、长钉、生物学向内生长位点，等等)，其促进组件与骨的固定。在另一个实施方案中，假体装置5的组件被配置为仅附着到病人的解剖结构(例如，通过压配式、机械性紧固件、粘合剂、髓内柱等等)，而不附着到假体装置5的其他组件。在这个实施方案中，每个组件都缺少用于把组件与另一个组件连接的部件(例如，销、螺栓、安装孔、燕尾榫接合等等)。因此，组件的位置不受与另一个组件连接的约束。在另一个实施方案中，假体装置5包括被配置为压配式到骨上的组件。例如，组件可以具有相对应于骨上相应表面几何结构的几何结构(显示于图9(b))。因此，组件可以被压配式到骨上。骨上的相应表面可以是，例如，机械制备的表面，具有工程上允许组件被压配式到表面的容许量。例如，表面可以用提交日2006年2月21日的美国专利申请号11/357,197，公开号为US 2006/0142657描述的方式制备其在此全部引入作为参考。

[0066]如图12所示，躯体的解剖平面包括径向平面S、横向平面T和冠状平面C。躯体的前面被称为前部，和躯体的后面被称为后部。因此，径向平面S是前部-后部(AP)平面。在膝关节中，股骨F的内侧髁与股骨F的外侧髁相比具有不同的径向几何形状。股骨F的径向形状通常被称为j-曲线，因为它由几个不等半径的弧组成，远侧的大和后部的小，如图13所示其轮廓类似“J”的形状。内侧和外侧弧的半径是不同的，而且从一个弧到下一个弧半径转变的地方的角也是不同的。类似地，内侧胫骨坪的径向横截面形状不同于外侧胫骨坪的径向横截面形状。内侧胫骨面通常被描述为更凹(或杯形的或相容的)。相反地，外侧胫骨面通常被描述为凸的(或平坦的或非相容的)。在股骨F和胫骨T的内侧和外侧面之间的这些形状的差异影响接触区域的净法向力(net normal force)。例如，当在内侧和外侧面之间的接触矢量不平行时，在腔室之间产生力矩，包括在股骨F和胫骨T之间给予轴性旋转的轴性旋转力矩。另外，胫骨关节面形状中的这些差异使关节全范围的活动成为可能，包括转动、骨的平移、和在步态周期期间发生的内旋转，相反，大多数传统全膝关节成形术系统对于股骨F和胫骨T的内侧和外侧腔室具有对称或者呈镜像的径向形状。典型地，与关节的自然几何形状相反，对于两个腔室植入物的胫骨形状都是凹形的。因此，在股骨F和胫骨T之间的轴性旋转被限制，并导致异常的膝运动。

[0067]另外，在正常的关节中，内侧胫骨坪的径向形状具有低点或槽L，位于大约前部-后部方向(前-后)坪的中点。当完全伸展时，股骨F保持在槽L中，如图13所示。当在径向平面S中查看时，如同在图13中通过线Q-Q指示的，后部股骨髁几乎与后部胫骨T齐平。在这个位置，前部股骨F与胫骨T相比更靠前。因此，髌韧带29是向前部指向的。在弯曲期间，由于四头肌的活动在髌韧带29中产生了作用力，并导致胫骨T先前移动或股骨F向后移动。这被称为股骨的反转。与正常关节几何形状相比，在传统全膝关节成形术系统中，胫骨内侧径向低点L位于胫骨坪的后部三分之一区域中。在完全伸展时，股骨F保持在槽L中，其导致后部股骨髁使胫骨T向后伸出量0，如图14所示。在这个位置，前部股骨F几乎与前部胫骨T齐平，因此髌韧带29被指向几乎垂直。在弯曲期间，由于股骨的形状，髌骨P快速向后移动。因此，髌韧带29被指向后部。产生的力导致胫骨T向后移动或者股骨F向前移动。这被称为矛盾运动。因此，胫骨径向低点L的位置可以影响膝活动或运动。依赖于韧带稳定性，对于特定病人，低点L可能需要被调节以提供恰当的膝运动。

[0068]有益地，本发明能适合于解决这些问题。例如，能够从多种分段组件中选择，以混合和搭配组件，并按照期望来放置组件(即，没有被其他组件施加的物理约束)，外科医生可以配置假体装置5以符合健康关节的自然几何形状，以便产生更接近于反映正常关节活动的运动。因此，胜过固定构型可用的有限数量的组件，如同传统全膝关节成形术和连接模块化植入物系统的，多种分段组件(例如，不同尺寸、几何形状、适合度等等)可以由外科医生进行设计和改变，来创建精确适于每个病人的假体装置。

[0069]例如，假体装置的组件可以被配置为，在植入期间通过改变一个或多个组件的位置和选择中的至少一个，来改变假体装置5的几何形状、适合度和配置中的至少一个。因为组件是彼此不相互连接和/或接触的，减少了对外科医生按期望选择和放置组件的能力的约束。因此，在植入期间，一个组件的选择参数(例如，尺寸、形状、几何形状、适合度)和安置参数(例如，方向、位置、定位)不决定另一个组件的选择和/或安置参数(在这里使用时，术语决定是指一个组件的选择或安置参数必定会要求另一个组件的特定选择或安置参数)。因此，外科医生可以通过更换他选择的组件和/或这些组件的安置来改变假体装置5的几何形状、适合度和/或配置，以符合病人定制的需要。因此，每个组件的选择和安置能适合于创建定制的假体装置5，所述假体装置5在关节的各个区域满足病人的独特需求。

[0070]关于位置，每个组件能以最适合病人独特解剖结构、韧带稳定性、运动学和/或疾病状态的方向、位置和排列来植入关节。例如，在一个实施方案中，假体装置5的组件可以包括被配置为相对于骨定位的第一组件和第二组件，以便在植入期间第一组件的定位不决定第二组件的定位。例如，在植入设计和安置期间，组件10(显示于图5(a)和5(b)中)可以根据病人的需要在关节内侧腔室内定位。类似地，组件12和14可以分别根据病人的需要在外侧和中央腔室内定位。由于组件是分段的，每个都可以独立的定位。因此，一个组件的定位不依赖于和不受另一个组件定位的约束。因此，在植入设计和安置期间，外科医生在组件被植入的关节区域内有改变各个组件排列和其他安置参数的自由，以最适合病人的需要。用这样的方式，假体装置5的植入组件能够基于病人解剖结构来最佳恢复关节的运动学和上述关节功能。另外，在病人存在畸形需要外科手术和通过植入物校正的状况中，能按期望排列组件的能力使在畸形校正之后关节能够最佳平衡。

[0071]在一个实施方案中，假体装置第一组分的自由度不决定假体装置第二组件的自由程度。因此，在设计植入物安置和在关节内安置假体装置5的各个组件时，外科医生具有最大的灵活性。当植入关节时，由于假体装置5的组件不连接和/或接触到假体装置5的其他组件，每个组件都可以在一个或几个自由度中进行独立定位。在优选实施方案中，组件能在6个自由度被独立的定位。例如，如图23(a)和23(b)所示，内侧胫骨组件32能以角度θ1和角度θ2独立于外侧胫骨组件34取向。在内侧和外侧组件32和34之间的距离d也可以被调整。内侧和胫骨组件能被独立地定位于前部-后部、内侧-外侧和上-下方向中的可能的不同位置。类似地，组件能被定向于内翻/外翻、内部/外部和屈/伸(或后倾斜)中可能的不同旋度。改变组件之间距离d的能力使其能够针对独特的病人几何形状进行调整，或者甚至用于解决存在于男性和女性形态学之间、以及不同人群(例如，亚洲人、欧洲人、非洲人等)之间的不同。由角θ1和θ2定义的组件倾斜可以被外科医生用于依赖存在的韧带先决条件来调整植入物的倾斜，直至他认为能产生更好的植入物稳定性和或寿命的角度。

[0072]尽管图23(a)和23(b)图解了胫骨组件，假体装置5的股骨组件还可以被在一个或多个(例如，六)自由度独立定位。在一个实施方案中，在髌股组件14和内侧组件10或外侧组件12之间的距离x(显示于图5(a))是小于或等于约5mm。当组件之间的距离x(或缝隙)大于5mm时，髌骨可能从组件14滑落进入缝隙，于是弹到组件10或12上，而不是流畅的从一个组件到另一个的转变。

[0073]对于选择，每个组件都可以被选择以具有最适合病人独特解剖结构、韧带稳定性、运动学和/或疾病状态的大小、形状、几何形状和适合度，并且以外科医生对病人外科结果的期望为根据。适合度是指组件之间的适合，例如股骨组件关节面适合或符合相应胫骨组件关节面的方式。适合度的程度依赖于每个关节面的形状和/或当植入关节时表面怎么相对彼此放置。例如，适合度可以由股骨关节面半径对相应胫骨关节面半径的比例来代表(例如，1:1.05)。在一个实施方案中，在内侧腔室中假体装置5的适合度可以不同于在外侧腔室中的适合度。这可以通过为外科医生提供具备大量几何形状(例如，外形、轮廓、尺寸、倾斜等等)的分段组件的选择来完成。然后外科医生选择和安装在内侧腔室中提供期望适合度的组件和在外侧腔室中提供期望适当度的组件。

[0074]例如，在一个实施方案中，假体装置5可以被配置为具有包括第一轮廓的第一组件和包括第二轮廓的第二组件。每个轮廓可以包含一种或多种半径和还可以包括基本上直线的部分。如图15(a)所示，一部分轮廓的半径是包括了轮廓的圆的半径r。第一和第二轮廓可以是组件的任意轮廓，例如，举例，径向或冠状轮廓。第一和第二轮廓可以是类似的或不同的。在一个实施方案中，如图15(a)和15(b)所示，第一组件是具有第一径向轮廓33的内侧胫骨组件32，第二组件是具有第二径向轮廓35的外侧胫骨组件34。内侧胫骨组件32可以被设计和制造为有多种轮廓，例如轮廓33a、轮廓33b和轮廓33c。类似地，外侧胫骨组件34可以被设计和制造为有多种轮廓，例如轮廓35a、轮廓35b、轮廓35c、轮廓35d和轮廓35e。轮廓可以包括任意合适的形状。例如，轮廓可以基本上是凹形(例如，轮廓33a和35a)，基本上是凸形(例如，轮廓35e)或基本上是平面(例如，轮廓35c)。当外科医生选择用于假体装置5的组件时，他可以选择具有类似(例如，对称的)或不同(例如，不对称的)轮廓的内侧和外侧组件，潜在组合数目仅受可用分段组件数目的限制。因此，根据韧带状况、存在的解剖结构、关节运动学、关节活动范围和/或期望的病人结果，假体装置5可以被调试或调节来适应各个病人的特殊需要。

[0075]例如，外科医生可以选择创建假体装置5的组件，其在内侧腔室内高度适合和在外侧腔室内适度适合或是平面的。相反，假体装置5可以被构造为在内侧腔室内适度适合和在外侧腔室内高度适合。可选择的，内侧和外侧腔室可以具有类似的适合度。在一个实施方案中，内侧轮廓是基本上凹形的。在另一个实施方案中，与内侧轮廓相比外侧轮廓是基本上较轻度凹形的。在另一个实施方案中，内侧轮廓是基本上凹形的，而外侧轮廓是基本上平坦的。在另一个实施方案中内侧轮廓是基本上凹形的，和外侧轮廓是基本上凸形的。在优选实施方案中，内侧轮廓包括具有半径在大约20mm至大约75mm之间凹形的部分。在另一个实施方案中，内侧轮廓包括具有半径在大约20mm至大约75mm之间凹形的部分，和外侧轮廓包括以下的至少一个：(a)具有半径在大约76mm至大约200mm之间凹形的部分，(b)具有半径大于内侧半径的部分，(c)具有半径在大约76mm凹形和200mm凸形之间的部分，(d)具有基本上平坦的半径的部分，和(e)具有半径从基本上平坦到大约200mm凸形的部分。

[0076]虽然图15(a)和15(b)的实施方案仅图解了径向的适合度，其他适合度，例如冠状适合度也可以用类似的方式调整。例如，图16图解了股骨组件36和具有轮廓39的胫骨组件38。轮廓39可以包含一种或多种半径和还可以包括基本上直线的部分。就象径向轮廓，组件38可以被设计和制造为具有各种适合度(例如，基本上凹形的，基本上平坦的，基本上凸形的等等)，就象轮廓39a、39b和39c所图解的。另外，假体装置5可以被构造为具有类似或不同冠状轮廓的内侧和胫骨组件。例如，为了提供内侧-外侧稳定性，可以选择组件以便，在冠状平面C中，在股骨组件36和胫骨组件38之间的冠状适合度是非常适合。需权衡之处是增加的适合度导致增加的约束。通过改变假体装置5的组件，外科医生可以调整在关节一个或两个腔室内的冠状适合度。

[0077]改变组件之间曲率的能力是有益的。例如，在一个实施方案中，胫骨组件表面的形状可以被弯曲，以允许控制在关节活动范围(ROM)期间股骨的受控内部/外部旋度。在另一个实施方案中，根据外科医生选择的参数，内侧和外侧组件上的曲线形状可以选自具有不同曲线的不同组件，以允许约束运动或较少约束运动，来适合病人的解剖结构和需要。在另一实施方案中，冠状曲率是基本上符合股骨的曲率，而径向曲率是较低符合的，以能够有额外的关节内侧-外侧稳定性和修正侧副韧带的缺陷。在另一实施方案中，冠状曲率是适度符合的，而径向曲率是高度符合的，以修正交叉韧带缺失的功能，其可能没有严重到需要后部稳定植入物。

[0078]除能够改变假体装置5的适合度之外，内侧和外侧胫骨低点可以被改变以符合病人的独特稳定性需要和/或匹配股骨组件。例如，如图17所示，胫骨组件40可以被设计和制造为有各种径向低点Ls₁、Ls₂和Ls₃。类似地，如图18所示，胫骨组件40可以被设计和制造为有各种冠状低点Lc₁、Lc₂和Lc₃。除提供有不同低点的形状的组件之外，能在植入期间通过改变组件的方向来调整低点位置。例如，如图21(a)至21(c)所示，通过在植入期间旋转或改变组件32和34的之一或两者的斜度，内侧胫骨组件32的低点43的位置、外侧胫骨组件34的低点45的位置和在低点43和45之间的距离d可以被改变。

[0079]在一个实施方案中，假体装置5包括具有第一低点的第一轮廓的第一组件和具有第二低点的第二轮廓的第二组件。第一和第二低点可以具有类似或不同的前部-后部(前-后)位置。在一个实施方案中，第一和第二低点的至少一个(例如，胫骨径向轮廓的内侧低点)是基本上位于前部-后部的正中平面W。图19图解了位于前部-后部正中平面W的低点L，其是位于胫骨组件前部边缘e1和后部边缘e2中间的平面。在另一个实施方案中，第一和第二低点的至少一个(例如，胫骨径向轮廓的内侧低点)位于基本上在前部-后部正中平面内的位置至在前部-后部正中平面之后10mm的位置。在另一个实施方案中，第一和第二组件被配置为相对于骨固定，使得第一低点和第二低点(例如胫骨径向轮廓的内侧和外侧低点)是基本上在不同的前部-后部位置。例如，根据图15(a)和15(b)，内侧胫骨组件32的轮廓33可以包括低点43，和外侧胫骨组件34的轮廓35可以包括低点45。如图20所示，通过改变胫骨组件的斜度可以改变低点的位置。例如，通过改变组件34的斜度(例如，通过向下倾斜组件34的后部边缘)，低点45与组件32的低点43相比定位更靠后。

[0080]本发明分段组件的另一个优点是能够改变胫骨插入物厚度，从而调整插入物的高度。例如，通过提供不同厚度的胫骨组件和/或通过把胫骨组件放置在骨的不同高度上，能在内侧和外侧腔室获得不同的插入高度(例如，h1、h2、h3、h4、h5、h6、h7、h8等等)，如图22所示。例如，在胫骨和股骨预加工后，胫骨和股骨实验品被放置在骨的末端。如果韧带太松了，厚的插入物被放置在胫骨基板上。如果内侧腔室是平衡的而外侧的松，外科医生可能不得不增加胫骨插入物厚度、释放韧带、和/或重新切割胫骨或股骨以获得韧带平衡。对于双髁分段胫骨关节成形术，仅内侧和胫骨腔室被重修表面，留下胫骨髁间隆起并保留胫骨前部和后部交叉韧带附着。为了获得韧带平衡，在每个内侧和外侧腔室可以使用不同的插入物厚度。另外，臀部-膝-踝(Hip-Knee-Ankle)角(内翻/外翻)能通过选择不同的插入物厚度来改变。如果腿是内翻的，增加至内侧腔室的插入物厚度来减少内翻角度。类似地，如果腿是外翻的，增加至外侧隔室的插入物厚度来减少外翻角度。

[0081]为了在病人体内安装假体装置5，外科医生优选使用计算机辅助手术(CAS)系统来实现外科设计和导航。例如，在骨预加工期间由外科医生来使用计算机辅助手术系统，以获得期望的骨切除。优选，计算机辅助手术系统是机器人外科导航系统，其能使外科医生在设计假体装置5的组件安置中和在接受组件的骨的预加工中能够获得足够的精确性、可预测性和可重复性。相反，传统的徒手和基于钻模(jig-based)的骨加工方法不能获得足够紧的容许量，以使假体装置5能够成功安装。

[0082]例如，尽管传统的全膝关节成形术系统包含具有固定几何形状的固体部分和传统模块化系统包含在体内被连接在一起产生固定几何形状的模块化部件，假体装置5的组件是分别地放置的分段组件。改变一个或多个组件的安置参数导致假体装置5几何形状的改变。因此，依赖于外科医生的安置，假体装置5的几何形状和配置是分段组件相对于病人解剖结构和/或相对于彼此的变量。为了确保获得每个组件期望的安置并建立与病人解剖结构和分段组件之间的期望的几何关系(例如，距离、方向、排列等等)，每个分段组件必须以高度的精确性安装(或安置)在关节中。实现这种必须的精确性要求显著的外科技巧和专门的工具和技术。由于外科医生具有不同的熟练程度和经验，使用传统徒手和基于钻模的骨预加工方法，病人之间的手术结果不是足够可预测和/或可重复的。因此，在优选方案中，假体装置5的组件被配置为相对于关节相应的骨固定，所述骨包括至少一个机器人预加工表面。例如，骨的表面可以用提交日2006年2月21日的美国专利申请号11/357,197描述的方式制备，公开号为US2006/0142657，和其在此全部引入作为参考。例如，另外，利用提交日2006年12月28日的美国专利申请号11/617，44描述的特征和方法，可以获得分段组件的相对定位，和其在此全文引入作为参考。

[0083]在一个实施方案中，骨表面可以使用由MAKO SurgicalCorp.制造的和显示于图24中的被称为the Haptic Guidance System^TM(HGS)的机器人外科导航系统300来制备。外科导航系统300包括联合有触觉装置的外科设计和导航系统，所述触觉装置在外科步骤期间提供触觉指引以指导外科医生。如同提交日2006年2月21日的美国专利申请号11/357,197描述的，公开号为US 2006/0142657，和其在此全文引入作为参考，触觉装置是交互式的外科机器人臂，其持有外科工具(例如，外科钻孔器(surgical burr)并由外科医生操作以在病人上执行操作，例如在用于植入物安置的预加工中切割骨的表面。当外科医生操作机器人臂来移动工具和造型骨时，外科导航系统300通过提供力反馈来指导外科医生，约束工具不能刺入虚拟的边界。例如，外科工具被与机器人臂联合在一起，并记录到病人的解剖结构。外科医生通过操作机器人臂来操作工具，以移动工具和执行切割操作。当外科医生切割时，外科导航系统300跟踪工具的位置和病人的解剖结构，和在大多数情况下，允许外科医生在工作区内自由移动工具。然而，当工具接近于虚拟边界(其已经被记录到病人的解剖结构)时，外科导航系统300控制触觉装置来提供触觉指引(例如，力反馈)，其趋于约束外科医生不用工具刺入虚拟的边界。

[0084]虚拟边界可以代表，例如，定义了将被移除的骨区域的切割边界或用于指引外科工具达到外科位点而不接触临界解剖结构的虚拟通道。虚拟边界可以被定义为触觉对象，和触觉指引可以是力反馈的形式(即，力和/或扭矩)，其被对应到触觉对象上，并当工具进一步在虚拟边界的方向内移动时被外科医生感受为阻力。因此，外科医生可以感觉到工具遇到了物理对象，例如墙壁。用这样的方式，虚拟边界起到了高度精确虚拟切割指导的作用。在一个实施方案中，外科导航系统300包括了在切割步骤期间显示骨移除数值的视觉显示，如图25所示。由于外科导航系统300利用触觉力反馈，外科导航系统300能补充或直接替代外科位点的可见性，并增强外科医生的正常触觉和身体灵巧性。来自触觉装置的指引和计算机辅助手术结合，使外科医生能够主动地和精确地控制外科行为(例如，骨切割)，以获得容许量和复杂的骨切除形状，其使假体装置5组件的最优和定制安装成为可能。

[0085]除骨预加工之外，计算机辅助手术系统使外科医生能够定制组件的位置，以基于病人独特的解剖结构、韧带稳定性、运动学和/或疾病状态构建适合病人特定需要的假体装置。植入物设计可以在手术前或手术中完成，和可以在外科步骤进行期间实时评价和调整。在优选实施方案中，植入物设计是使用由MAKO Surgical Corp.制造的被称为Haptic Guidance System^TM(HGS)的外科导航系统300来实现的，和如在提交日2006年2月21日的美国专利申请11/357,197中所述，公开号US 2006/0142657，和其在此全文引入作为参考。例如，外科医生可以使用外科导航系统300的外科设计功能部件来设计每个组件相对于外科手术前CT图像(或其他图像或解剖模型)的位置。软件使外科医生能够查看每个组件相对于解剖结构和相对于其他组件的位置。软件也可以被配置为图解当关节移动通过关节活动范围时组件怎样相互作用。基于由外科医生选择的组件安置，外科导航系统300软件产生一个或多个触觉对象，其创造一个或多个虚拟边界，例如，代表骨将被移除的部分或需要避开的临界解剖结构。在手术期间，触觉对象被记录到病人的解剖结构。通过提供力反馈，外科导航系统300使外科医生能够与虚拟环境中的触觉对象相互作用。用这样的方式，在骨预加工至造型或制作骨的适当位置轮廓期间，外科导航系统300触觉地指导外科医生，以便骨的形状基本上适合假体装置5组件的相配表面。

[0086]在优选方案中，外科导航系统300被外科医生使用，以利用计算机模拟工具来手术前设计植入物位置，确定是否手术前设计将产生期望的临床结果。然后，在手术期间，外科医生可以利用众所周知的适当测试设备和传感器在关节活动范围期间调查软组织和韧带。这些信息可以与外科导航系统300的计算机模拟信息结合来调整植入物设计，并向外科医生建议对能获得期望临床结果的植入物安置的可能改变和调整。

[0087]根据一个实施方案，植入假体装置5的外科方法包括步骤S1至S4。在步骤S1中，外科医生选择被配置为植入体内的第一组件。在步骤S2中，外科医生确定第一组件将被相对于体内骨固定的位置。在步骤S3中，外科医生选择被配置为植入体内的第二组件。在步骤S4中，外科医生确定第二组件将被相对于体内骨固定的位置。第二组件位置的确定不受与第一组件连接的约束。这个实施方案的方法可以进一步包括步骤S5至S11的一个或多个。

[0088]在步骤S5中，通过改变第一组件的选择、第二组件的选择、第一组件的位置和第二组件的位置中的至少一个，假体装置的几何形状、适合度和配置的至少一个被改变。在步骤S6中，第一和第二组件被相对于骨放置，其中第二组件的定位不决定第一组件的定位，第二组件的自由度不决定第一组件的自由度，和/或第一组件的选择不决定第二组件的选择。在步骤S7中，第一和第二组件被植入，以致它们不连接。在步骤S8中，第一和第二组件被植入，以致它们不接触。在步骤S9中，第一组件和第二组件各自仅附着到病人的解剖结构(例如，骨)，而不彼此附着。第一和第二组件可以用任何已知的方式附着到解剖结构，例如压配式、紧固件、髓内柱、粘固剂、粘合剂、生物学向内生长等等。在步骤S10中，外科医生选择被配置为植入体内的第三组件。在步骤S11中，外科医生确定第三组件将被相对于体内骨固定的位置。外科医生对第三组件位置的确定不受第三组件与第一组件或第二组件连接的约束。另外，第一组件的选择和第二组件的选择不决定第三组件的选择。

[0089]所述的外科方法仅是打算用作典型的说明。在其他实施方案中，方法步骤的顺序可以重新以任何适合特定外科应用的方式来安排。另外，其他实施方案可以包括外科方法步骤的全部、大部分或仅少部分，和可以把方法的步骤与现存和/或以后开发的外科方法结合。

[0090]因此，根据本发明的实施方案，提供了能够根据每个病人独特的解剖结构、韧带稳定性、运动学和/或疾病状态，来定制植入物安装和性能的整形外科的关节修复术和方法。

[0091]考虑到本发明公开的说明书和实施方案，其他实施方式对本领域技术人员是显而易见的。说明书和实施方案的意图仅被认为是典型的示例。

Claims (64)

1、一种被配置为形成关节至少一部分的假体装置的植入方法，包括步骤：

选择被配置为植入体内的假体装置的第一组件；

确定第一组件相对于体骨将被固定的位置；

选择被配置为植入体内的假体装置的第二组件；和

确定第二组件相对于骨将被固定的位置，

其中第二组件位置的确定不受与第一组件连接的约束。

2、如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：

通过改变第一组件选择、第二组件选择、第一组件位置和第二组件位置的至少一个，来改变假体装置几何形状、适合度和配置的至少一个。

3、如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：

相对骨放置第一和第二组件，其中第二组件的定位不决定第一组件的定位。

4、如权利要求1所述的方法，其中第二组件的自由度不决定第一组件的自由度。

5、如权利要求1所述的方法，其中第一组件的选择不决定第二组件的选择。

6、如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：

植入第一和第二组件，以致第一和第二组件不连接。

7、如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：

植入第一和第二组件，以致第一个和第二组件不接触。

8、如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：

仅将第一组件和第二组件附着到病人的解剖结构。

9、如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：

把第一和第二组件的每一个附着到骨。

10、如权利要求9所述的方法，其中

用压配式、紧固件、髓内柱、粘固剂、粘合剂和生物学向内生长中的至少一个将第一组件和第二组件的每一个附着到骨。

11、如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：

选择被配置为植入体内的假体装置的第三组件；和

确定第三组件相对于骨将被固定的位置，

其中第三组件位置的确定不受与第一组件和第二组件连接的约束。

12、如权利要求11所述的方法，其中第一组件的选择和第二组件的选择不决定第三组件的选择。

13、如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：

加工骨以接纳第一组件和第二组件的至少一个，其中加工骨的步骤包括用机器人外科系统造型骨。

14、如权利要求13所述的方法，其中加工骨的步骤包括约束外科机器人系统的至少部分不刺入虚拟边界。

15、如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：

用计算机辅助手术系统来设计第一组件和第二组件的至少一个的位置。

16、一种配置为形成关节至少一部分的假体装置，包括：

大量被配置为植入体内的组件，

其中大量组件的每一个都被配置为相对于体骨固定，大量组件的每一个都被配置，使得组件相对于骨固定的位置不受与另一个组件连接的约束。

17、如权利要求16所述的假体装置，其中大量组件的至少一个被配置为相对于在相应骨上的至少一个机器人加工表面固定。

18、如权利要求16所述的假体装置，其中大量组件的至少一个被配置，以便组件相对于骨固定的位置可使用计算机辅助手术系统设计。

19、如权利要求16所述的假体装置，其中大量组件包括第一组件和第二组件，被配置为在组件的植入期间通过改变第一组件位置、第二组件位置、第一组件选择和第二组件选择的至少一个，假体装置的几何形状、适合度和配置的至少一个能被改变。

20、如权利要求16所述的假体装置，其中大量组件包括第一组件和第二组件，被配置为在植入期间第一组件的定位不决定第二组件的定位。

21、如权利要求16所述的假体装置，其中大量组件的每一个被配置为相对于骨确定位置，以便组件的定位不决定另一个组件的定位。

22、权利要求16所述的假体装置，其中组件被配置为组件被植入体内不需要连接就能形成假体装置。

23、权利要求16所述的假体装置，其中组件被配置为组件被植入体内不需要接触就能形成假体装置。

24、如权利要求16所述的假体装置，其中大量组件的每一个被配置为仅附着到病人的解剖结构。

25、如权利要求16所述的假体装置，其中大量组件的每一个都缺乏用于把组件与另一个组件连接的部件。

26、如权利要求16所述的假体装置，其中大量组件包括被配置用于植入到膝关节第一腔室上的第一组件，被配置用于植入膝关节第二腔室上的第二组件，和被配置用于植入膝关节第三腔室上的第三组件。

27、如权利要求16所述的假体装置，其中大量组件包括被配置为植入到股骨中央区域上的第一组件和被配置为植入到股骨外侧区域和股骨内侧区域的至少一个上的第二组件。

28、如权利要求27所述的假体装置，其中第一组件包括第一和第二零件，被配置在第一和第二零件的一个相对于股骨中央区域固定的位置，不被与第一和第二零件的另一个的连接所约束。

29、如权利要求28所述的假体装置，其中第一和第二零件不包括用于连接第一和第二零件的部件。

30、如权利要求27所述的假体装置，其中第一组件包括用于约束胫骨组件一部分的部件。

31、如权利要求30所述的假体装置，其中所述部件包括阻遏部件。

32、如权利要求31所述的假体装置，其中阻遏部件包括凹座的至少一个表面。

33、如权利要求27所述的假体装置，其中大量组件包括被配置为植入到股骨外侧区域和股骨内侧区域的至少一个上的第三组件。

34、如权利要求27所述的假体装置，其中第一组件被配置为仅附着到病人的解剖结构。

35、如权利要求27所述的假体装置，其中第一组件的至少一部分被配置为用压配式、紧固件、髓内柱、粘固剂、粘合剂和生物学向内生长中的至少一个附着到股骨的中央区域。

36、如权利要求16所述的假体装置，其中大量组件包括被配置为植入到胫骨中央区域上的第一组件和被配置为植入到胫骨外侧区域和胫骨内侧区域的至少一个上的第二组件。

37、如权利要求36所述的假体装置，其中第一和第二组件不包括用于连接第一和第二组件的部件。

38、如权利要求36所述的假体装置，其中第一个组件包括被配置为约束第一组件相对于股骨组件至少一部分运动的部件。

39、如权利要求38所述的假体装置，其中所述部件包括被配置为与安排在股骨组件上的阻遏部件接触的凸出物。

40、如权利要求39所述的假体装置，其中凸出物被配置为凸出物的前部、后部、内侧或外侧区域的至少一个与阻遏部件接触。

41、如权利要求36所述的假体装置，其中大量组件包括被配置为植入到胫骨外侧区域和胫骨内侧区域的至少一个上的第三组件。

42、如权利要求36所述的假体装置，其中第一组件被配置为仅附着到病人的解剖结构。

43、如权利要求36所述的假体装置，其中第一组件的至少一部分被配置为压配式到胫骨的中央区域上。

44、如权利要求36所述的假体装置，其中第一组件的至少一部分包括被配置为插入到胫骨髓腔内的凸出物。

45、一种假体装置，包括：

大量被配置为形成关节至少一部分的分段组件，

其中大量分段组件的每一个被配置为关节中一个分段组件的位置不受与另一个分段组件的连接所约束。

46、如权利要求45所述的假体装置，其中大量分段组件的至少一个被配置为相对于关节相应的骨固定，所述相应的骨包括至少一个机器人加工的表面。

47、如权利要求45所述的假体装置，其中大量分段组件的至少一个被配置，以便在关节中分段组件的位置能使用计算机辅助手术系统来设计。

48、如权利要求45所述的假体装置，其中所述大量分段组件包括至少三个分段组件，每个被配置为相对于关节相应的骨固定。

49、如权利要求45所述的假体装置，其中大量分段组件包括第一分段组件和第二分段组件，被配置为在分段组件的植入期间通过改变第一组件位置、第二组件位置、第一组件选择和第二组件选择的至少一个，假体装置的几何形状、适合度和配置的至少一个能被改变。

50、如权利要求45所述的假体装置，其中大量分段组件包括被配置为相对于关节的骨中央部分固定的第一分段组件和被配置为相对于关节的骨内侧部分和外侧部分的至少一个固定的第二分段组件。

51、如权利要求45所述的假体装置，其中大量分段组件包括第一分段组件和第二分段组件，所述第一分段组件包括第一轮廓，所述第二分段组件包括第二轮廓。

52、如权利要求51所述的假体装置，其中第一轮廓和第二轮廓是不对称的。

53、如权利要求51所述的假体装置，其中第一和第二分段组件的一个包括内侧胫骨组件，和第一和第二分段组件的另一个包括外侧胫骨组件。

54、如权利要求51所述的假体装置，其中第一和第二轮廓是径向轮廓或冠状轮廓。

55、如权利要求51所述的假体装置，其中第二轮廓与第一轮廓相比是显著较小凹形的。

56、如权利要求51所述的假体装置，其中第一轮廓包括具有半径大约20至大约75mm的凹形的一部分，和第二轮廓包括半径在大约76至大约200mm凹形的一部分。

57、如权利要求51所述的假体装置，其中第一轮廓包括具有半径在大约20至大约75mm的凹形的一部分，和第二轮廓包括具有大于第一轮廓半径的一部分。

58、如权利要求51所述的假体装置，其中第一轮廓包括具有半径在大约20至大约75mm的凹形的一部分，和第二轮廓包括半径在大约76凹形至大约200mm凸形的一部分。

59、如权利要求51所述的假体装置，其中第一轮廓包括凹形部分和第二轮廓包括平坦部分。

60、如权利要求51所述的假体装置，其中第一轮廓包括具有半径在大约20至大约75mm的凹形的一部分，和第二轮廓包括平坦部分。

61、如权利要求51所述的假体装置，其中第一轮廓包括第一低点和第二轮廓包括第二低点。

62、如权利要求61所述的假体装置，其中第一和第二分段组件被配置为相对于关节的骨固定，以致第一低点和第二低点位于基本上不同的前部-后部位置。

63、如权利要求61所述的假体装置，其中第一分段组件被配置为相对于关节的骨固定，以致第一低点是基本上位于前部-后部的正中平面。

64、如权利要求61所述的假体装置，其中第一分段组件被配置为相对于关节的骨固定，以致第一低点位于基本上在前部-后部正中平面内至前部-后部正中平面之后10mm的位置。

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