CN102458310A - 外科用假体 - Google Patents

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Abstract

一种假体布置成与骨联接。该假体包括具有表面(6)的基底(2)。基底(2)的表面(6)具有第一区域和第二区域，该第一区域经处理使得比在第二区域中更加促进了骨整合。第一区域与第二区域之间的分界面(12)形成用以帮助相对于骨对准该假体的对准标记。该假体布置成至少部分地插入骨腔中，使得对准标记相对于骨腔的位置指示假体的插入角度或者对准标记提供用于确定假体在该腔内的植入位置的位置基准。还提供了制造该假体的方法和植入该假体的方法。

Description

外科用假体
技术领域
本发明涉及外科用假体。本发明特别适合诸如髋臼杯的旋转对称的外科用假体。
背景技术
众所周知，通过植入假体构件以替换自然骨关节的一部分或全部来修复由于疾病或伤害而受损的骨关节。例如，髋关节的外科手术重建可能需要在股骨端部处植入以利用假体支承头替换自然股骨头的股骨假体构件，以及在经绞扩的髋臼腔或自然髋臼内植入以接纳假体支承头的假体髋臼杯。
已知一定范围的用于将假体固定到骨表面上或骨腔内的不同固定技术。此外，这些固定技术可相结合地使用。通常，通过使用从假体延伸到骨中的螺钉、钉子、丝线或类似的紧固件固定假体来提供机械固定。还已知的是向假体表面提供涂层，该涂层在植入时与骨相接触，或者紧邻骨，其中该涂层选择为用以促进骨整合。骨整合是指活骨与假体表面之间的直接结构和功能连接。
骨整合可由机械保持产生，由此骨向内生长到假体、特别是金属假体的表面特征中而将假体固定在骨上，或者可由生物活性保持产生，由此植入物涂覆有生物活性材料，该生物活性材料刺激骨形成而引起植入物与骨长合的化学连结。
对于诸多普遍在可植入假体内使用的金属(例如钛或钛合金)而言，会发生机械固定引起的骨整合。通过在假体与骨相接触的表面上设置拓扑特征如通气孔、槽缝和凹窝能够促进骨整合。不存在假体的化学保持并且这种保持取决于假体的表面积。
通过处理假体的表面部分以增加其表面积，例如蚀刻该表面，可促进通过机械固定的骨整合。作为备选，已知对金属基底涂覆多孔涂层使得骨向内生长到孔内而在假体与骨之间形成牢固连结。多孔涂层可由在它们的接触点连结在一起的金属材料的多个小的分散颗粒组成，以在涂层中限定多个连接的间隙孔。US-3855638中记载了这种涂层材料和形成该涂层的方法。优选的是，上述颗粒为与基底相同的金属材料。涂层可通过对基底的待涂覆部分涂敷粘合剂并将颗粒施加到粘合剂上而形成。作为备选，悬浮在水溶液中的金属粉末浆状物可形成并涂敷到基底上。然后烧结假体，以去除粘合剂或水溶液并且将颗粒熔合在一起并熔合到基底上。这种多孔涂层可从DePuy Orthopaedics公司购得，品名为Porocoat。
当涂层刺激骨形成时会发生生物活性骨整合。适当的涂层材料是羟磷灰石(HA，也称为羟基磷灰石)。羟磷灰石是组成自然骨高达70％的天然矿物形式的钙磷灰石。羟磷灰石通常用作填料以代替切除的骨或作为假体涂层来促进骨整合。
植入的假体相对于自然骨且特别是在骨内布置成用以接纳假体的任何经绞扩的腔的正确对准对于确保与骨的强力连结并实现重新组装关节的正确活动性非常关键。例如，对于髋臼杯，在成形为用以接纳该杯(其一般具有半球形外表面)的髋臼(或者在合适的情况下，可使用自然髋臼腔)中形成腔。杯将偏心地定位在该腔内使得杯的一部分突出高于腔的边沿。然而，经验不足的外科医生可能错误地认为杯应该座置并固定在与髋臼边沿平齐的位置以便使杯再现自然取向。这是不正确的，并且会约束髋部的运动。
由于外科医生观察角度而难以定位杯会引起常规的髋臼杯安放的第二个问题。为了定位髋臼杯，典型的是相对于患者纵向轴线以40°倾斜插入该杯。然后，通常需要施加20°前倾(绕患者纵向轴线旋转)而呈正确的解剖结构位置。然而，如果外科医生在前-后平面上观察患者，则当施加手术前倾时，该倾角看上去增大。这种复角效应可能导致经验不足的外科医生通过减小倾斜来进行补偿。然而，这会引起不正确的杯植入，从而加快了杯的磨损速度。
第三个问题在于，对于常规的髋臼杯而言当正确地安放在腔内时，杯从该腔突出的部分可由于对基底进行表面处理以促进骨整合而包括粗糙表面。该粗糙表面可能会磨损周围的软组织。
本发明的实施例的一个目的是消除或减轻与现有技术相关的不论是在文中还是其它所确定的一个或多个问题。具体而言，本发明的实施例的一个目的是提供一种假体，该假体帮助外科医生通过参照局部骨标志(bone landmark)而正确地定位植入的假体。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种布置成与骨联接的假体，该假体包括具有表面的基底：其中该基底的表面具有第一区域和第二区域，第一区域经处理使得比在第二区域中更加促进了骨整合；其中第一区域与第二区域之间的分界面形成对准标记以帮助相对于骨对准假体；并且其中该假体布置成至少部分地插入骨腔中，使得对准标记相对于骨腔的位置指示假体的插入角度或者该对准标记提供了用于确定假体在腔内的植入位置的位置基准。
本发明的第一方面的优点在于，该对准标记帮助外科医生相对于局部骨标志对准假体。例如，对于本发明与髋臼杯有关的实施例而言，该对准标记可指示杯相对于髋臼腔的正确对准。更具体而言，该对准标记可有利于外科医生确定杯从骨腔突出的正确比例。这降低了由于从外科医生视角的复角效应而以与髋臼边沿平齐的方式不正确地插入杯或者不正确地设定倾角的风险。该表面处理可包括对基底涂敷涂层以促进骨整合。作为备选，该表面处理可包括对表面进行喷丸处理或以其它方式处理表面以去除材料，从而增加基底的孔隙率或表面积。该表面处理可仅对第一区域进行。作为备选，可对第一区域和第二区域两者都进行处理，但处理的量或处理的类型在这两个区域之间可有所变化。例如，涂层材料的深度在第一区域内可以较大。
对准标记相对于骨腔的位置可指示假体从腔延伸的部分。
该假体可包括至少在第一区域内涂敷到基底表面以促进骨整合的涂层，第二区域包括在涂层中用以形成对准标记的间断部。
根据本发明的一个实施例，提供了一种布置成与骨联接的假体，该假体包括基底和涂敷到该基底的表面以促进骨整合的涂层；其中在该涂层中提供了至少一个间断部，该间断部形成帮助相对于骨对准假体的对准标记；并且其中该假体布置成至少部分地插入骨腔中，使得涂层中的间断部相对于骨腔的位置指示该假体或该假体从该腔延伸的部分的插入角度。
该涂层的至少一部分可布置成在使用中与骨组织相接触。该涂层可包括比下方的基底具有更大表面积的多孔涂层。作为备选，该涂层可包括用以促进骨生长的生物活性材料。涂层中的间断部可以作为假体表面的粗糙度差异和/或假体表面中的阶跃不连续性(stepdiscontinuity)来检测。
该假体可围绕延伸到腔内的第一轴线旋转对称。具体而言，该假体可包括布置成插入骨腔中以形成假体球窝关节的窝构件的杯。涂层中的间断部可从杯的边沿到跨越凸起杯表面延伸的分隔线而跨越杯的凸起表面的一部分延伸，该分隔线相对于杯的边沿成预定角度延伸使得涂层中的间断部与杯的一部分相对应，当杯在骨腔内倾斜时该部分将从骨腔突出。作为备选，涂层中的间断部可沿相对于杯的边沿以预定角度延伸跨越杯的凸起表面的至少一条线形成。
根据本发明的第二方面，提供了一种制造假体的方法，该方法包括：提供基底；确定第一区域和第二区域；以及处理第一区域使得比在第二区域内更加促进了骨整合，在第一区域与第二区域之间的分界面形成用以帮助相对于骨对准该假体的对准标记；其中该假体布置成至少部分地插入骨腔中，使得对准标记相对于该骨腔的位置指示假体的插入角度或者该对准标记提供用于确定假体在腔内的植入位置的位置基准。
所述处理第一区域的步骤可包括：掩蔽基底表面的第二区域；以及在第一区域内对基底表面涂敷用以促进骨整合的涂层使得该涂层附着到基底的未经掩蔽的第一区域上并且基底经掩蔽的第二区域包括在涂层中形成对准标记的间断部。
根据本发明的一个实施例，提供了一种制造假体的方法，该方法包括：提供基底；掩蔽基底表面的一部分；以及对基底表面涂敷用以促进骨整合的涂层使得该涂层附着到基底未经掩蔽的部分上并且经掩蔽的部分包括在涂层中形成用以帮助相对于骨对准假体的对准标记的间断部；其中该假体布置成至少部分地插入骨腔中使得涂层中的间断部相对于该骨腔的位置指示该假体或该假体从该腔延伸的部分的插入角度。
根据本发明的第三方面，提供了一种植入假体的方法，该方法包括：将假体插入骨腔中，该假体包括具有表面的基底，其中该基底的表面具有第一区域和第二区域，该第一区域经处理使得比在第二区域中更加促进了骨整合；并且其中第一区域与第二区域之间的分界面形成对准标记以帮助相对于骨对准假体；以及通过使假体在骨腔内旋转而相对于局部骨特征对准对准标记，使得该对准标记相对于骨腔的位置指示假体的插入角度或者该对准标记提供用于确定该假体在该腔内的植入位置的位置基准。
根据本发明的一个实施例，提供了一种植入假体的方法，该方法包括：将假体插入骨腔中，该假体包括基底和涂敷到基底表面上以促进骨整合的涂层，该涂层具有形成对准标记的至少一个间断部；以及通过使假体在骨腔内旋转而使涂层中的间断部与局部骨特征对准，使得涂层中的间断部相对于骨腔的位置指示假体或假体从该腔延伸的部分的插入角度。
附图说明
现将参考附图仅举例描述本发明，在附图中：
图1示出根据本发明的第一实施例的髋臼杯；
图2示出植入经绞扩的骨腔中的图1的髋臼杯的局部截面；以及
图3示出根据本发明的第二实施例的髋臼杯。
具体实施方式
首先参照图1，该图示出一种髋臼杯，其包括中空、大致半球形金属基底2和在凸起表面6的一部分上的涂层4，该涂层在植入时至少部分地与骨相接触。涂层4将促进骨整合并且可为诸如Porocoat的多孔涂层或诸如羟磷灰石的生物活性涂层，或者任何其它类似的可涂敷到假体表面的涂层材料。该杯可具有另外的骨固定装置，例如大致定位在半球体的极点处的螺孔(未示出)。涂层4在大部分凸起表面6上延伸，但通过从杯边沿10的一个边缘延伸的未涂覆部分8而间断。未涂覆部分8沿分隔线12与涂层分开，该分隔线12沿跨越凸起表面6的圆弧延伸。该圆弧可开始和终止于边沿10附近的分立点，或者可起始终止于边沿10上的单个点而延伸。作为备选，分隔线12可大体上包括绕该杯延伸的圆。
现参照图2，该图以局部截面示出了图1的杯在插入形成在患者髋臼内的骨腔14期间。能够看到，分隔线12与边沿10成大约20°跨越凸起表面6延伸。该杯定位成使得分隔线12与髋臼边沿16大致对准，使得杯的未涂覆部分8从经绞扩的髋臼腔或自然髋臼14突出。分隔线12相对于边沿10的角度选择为用以允许外科医生清楚地确定杯应当从腔14突出的比例。应理解，在本发明的其它实施例中，分隔线12与边沿10之间的角度可以变化。
涂层4与未涂覆部分8之间的差异可由外科医生作为在表面粗糙度差异和在杯表面的阶跃变化(等于涂层4的厚度)两者而清楚地辨认。因此，用作相对于局部骨标志(也即，髋臼边沿16)定位杯的对准标记的未涂覆部分8即使在被血液或其它流体遮住的情况下也可清楚地辨认。对准标记的清楚辨认对于确保它们在手术期间易于辨认来说很重要。由此，采用有差别的涂覆技术来形成对准标记优先于可能更容易被遮住的通过激光刻标或对假体表面着色而形成的对准标记。
通过首先使杯绕其极轴旋转使得未涂覆部分指向杯将从其突出的腔的边缘且然后使杯倾斜直到分隔线平行于髋臼边沿，可轻松地将杯插入准备好的腔中。当杯的未涂覆部分并未与骨相接触时，不会由于涂层面积的减少而损失强度。
现参照图3，该图示出了根据本发明的第二实施例的髋臼杯。对于图1和图2相同的特征使用相同的参考标号来表示。虽然图1和图2示出了将插入骨腔中使得杯的固定部分以固定角度从腔中突出的杯，但可能希望由外科医生在术中选择突出角度。代替凸起表面6的单个未涂覆部分，图3示出在涂层4内从杯上不存在涂层的区域形成的一系列线20。线20包括在涂层内的长形间隙使得在线20之间存在涂层。尽管存在四条线20可以如图所示那样成5°、10°、15°和20°与边沿10间隔开，但线的数量及其间距可以变化，例如，在相对于边沿的相同角位置可仅有单条线，如图1中所示的分隔线12。这些线可如图3中所示那样延伸到杯的边沿，但作为备选它们也可在未达到边沿而停止或者不与边沿相交。
有利的是，如果仅需从腔的有限的角向突出，则通过定位在骨腔内的线20所代表的涂层面积的减少是最小的。相反，对于图1和图2的杯而言，如果外科医生决定在比通过未涂覆部分的全部范围所示更小的角向突出植入杯，则与对整个凸起表面进行涂覆的根据现有技术的杯相比，与骨接触的涂层可显著减少。
应理解，在本发明的备选实施例中，不同大小和形状的凸起表面可未经涂覆以用作对准标记。例如，未涂覆线可由虚线、未完全延伸到边沿的短线或仅涂层中的单个小圆形间断部来代替。更一般而言，涂层中能够传送用于假体相对于局部骨标志的对准信息的任何间断部都在本发明的范围内。
涂层中的间断部可通过在涂覆涂层之前掩蔽假体表面的各部分来提供，如对于与特定涂层材料有关的技术人员所周知的那样。
尽管上文主要参考假体髋臼杯描述了本发明，但本发明并不限于这种应用。例如，本发明可应用于布置成与肩关节的肩臼联接的杯。更一般而言，本发明可应用于任何假体构件并特别适合如下应用：其中可相对于骨成可变角度或使用假体从骨腔突出的变化比例而植入假体构件，使得涂层中的间断部有助于正确对准假体构件。特别的是，涂层中的间断部有助于确定假体构件将从骨腔突出的比例。
上文已将涂层中的间断部描述为在假体表面中涂敷了涂层的部分与在假体表面中不存在涂层的部分之间的差异。然而，在本发明的备选实施例中，间断部可包括涂层厚度的差异或者其它涂层材料层的有无。在本发明的其它实施例中，可以不对基底表面涂敷涂层材料。代替的是，可对基底的选定部分进行处理，以例如通过增加材料的孔隙率或表面积来促进骨整合。例如，选定部分可进行喷丸处理或以其它方式处理以增加它们的粗糙度。对准标记包括已进行不同处理以不同程度地促进骨整合的相邻表面区域之间的分界面。例如，一个区域可完全不进行处理，或者以较低的程度进行处理，或者以不同方式进行处理。
本发明的更多改型和应用对合适的技术人员来说将显而易见而不脱离所附权利要求的范围。

Claims (14)

1.一种布置成与骨联接的假体，所述假体包括具有表面的基底：
其中，所述基底的表面具有第一区域和第二区域，所述第一区域经处理使得比在所述第二区域中更加促进骨整合；
其中，所述第一区域与所述第二区域之间的分界面形成对准标记以帮助相对于骨对准所述假体；以及
其中，所述假体布置成至少部分地插入骨腔中，使得所述对准标记相对于所述骨腔的位置指示所述假体的插入角度或者所述对准标记提供用于确定所述假体在所述腔内的植入位置的位置基准。
2.根据权利要求1所述的假体，其特征在于，所述对准标记相对于所述骨腔的位置指示所述假体从所述腔延伸的部分。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的假体，其特征在于，所述假体包括至少在所述第一区域内涂敷到所述基底的表面以促进骨整合的涂层，所述第二区域包括在所述涂层中用以形成所述对准标记的间断部。
4.根据权利要求3所述的假体，其特征在于，所述涂层的至少一部分布置成在使用中与骨组织相接触。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的假体，其特征在于，所述涂层包括比下方的基底具有更大表面积的多孔涂层。
6.根据权利要求3或权利要求4所述的假体，其特征在于，所述涂层包括用以促进骨生长的生物活性材料。
7.根据权利要求3至权利要求6中任一项所述的假体，其特征在于，所述涂层中的所述间断部能够作为所述假体表面的粗糙度差异和/或在所述假体表面中的阶跃不连续性来检测。
8.根据任一项前述权利要求所述的假体，其特征在于，所述假体围绕第一轴线旋转对称。
9.根据任一项前述权利要求所述的假体，其特征在于，所述假体包括布置成插入骨腔内以形成假体球窝关节的窝构件的杯。
10.当从属于权利要求3时根据权利要求9所述的假体，其特征在于，所述涂层中的所述间断部从所述杯的边沿到跨越凸起杯表面延伸的分隔线跨越所述杯的凸起表面的一部分延伸，所述分隔线相对于所述杯的所述边沿成预定角度延伸，使得当所述杯在骨腔内倾斜时所述涂层中的所述间断部与所述杯的将从骨腔突出的部分相对应。
11.根据权利要求10所述的假体，其特征在于，所述涂层中的所述间断部沿相对于所述杯的边沿以预定角度延伸的跨越所述杯的凸起表面的至少一条线形成。
12.一种制造假体的方法，包括：
提供基底；
确定第一区域和第二区域；以及
处理所述第一区域使得比在所述第二区域内更加促进骨整合，所述第一区域与所述第二区域之间的分界面形成用以帮助相对于骨对准所述假体的对准标记；
其中，所述假体布置成至少部分地插入骨腔中，使得所述对准标记相对于所述骨腔的位置指示所述假体的插入角度或者所述对准标记提供用于确定所述假体在所述腔内的植入位置的位置基准。
13.一种根据权利要求12所述的制造假体的方法，其特征在于，所述处理所述第一区域的步骤包括：
掩蔽所述基底的表面的所述第二区域；以及
在所述第一区域中对所述基底的表面涂敷用以促进骨整合的涂层，使得所述涂层附着到所述基底的未经掩蔽的第一区域上并且所述基底经掩蔽的第二区域包括在所述涂层中形成所述对准标记的间断部。
14.一种植入假体的方法，包括：
将假体插入骨腔中，所述假体包括具有表面的基底，
其中，所述基底的表面具有第一区域和第二区域，所述第一区域经处理使得比在所述第二区域中更加促进骨整合；以及
其中，所述第一区域与所述第二区域之间的分界面形成用以帮助相对于骨对准所述假体的对准标记；以及
通过使所述假体在所述骨腔内旋转而相对于局部骨特征对准所述对准标记，使得所述对准标记相对于所述骨腔的位置指示所述假体的插入角度或者所述对准标记提供用于确定所述假体在所述腔内的植入位置的位置基准。
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