CN102614036A - 膝关节假体衬垫、胫骨基座元件及膝关节假体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种膝关节假体及膝关节假体衬垫和胫骨基座元件。膝关节胫骨基座元件，用于与胫骨结合，包括基座，基座上面设有凸台，凸台与基座上贯穿有供前交叉韧带穿过的引导通道。本发明的膝关节假体衬垫，设有容纳本发明的胫骨基座元件的凸台的衬垫开口或衬垫通孔。本发明的膝关节假体包括本发明的胫骨基座元件、膝关节假体衬垫及与股骨结合的股骨元件。本发明中前交叉韧带相对于胫骨基座元件的附着位置能够与解剖学中人体前交叉韧带在胫骨上的附着位置保持一致，所以使用本发明的膝关节假体不但能够重建前交叉韧带，而且能使患者在置换膝关节假体后恢复本体感觉，运动良好。

Description

膝关节假体衬垫、胫骨基座元件及膝关节假体

技术领域

本发明涉及一种膝关节假体，尤其涉及一种保留后交叉韧带同时重建前交叉韧带的膝关节假体，以及膝关节假体衬垫和胫骨基座元件。

背景技术

膝关节假体设计的理念一般基于同一原则，即以植入的膝关节元件提供类似于正常膝关节的生物力学运动模式，并借助植入物本身及膝关节韧带和软组织平衡获得静态及动态的稳定性。这些膝关节元件设计都试图通过恢复自然的人类膝关节的运动，以及调整和控制在膝关节屈伸运动中产生的力量。但目前所有的膝关节假体设计都未到达这个标准。

传统的膝关节假体，主要包括用于与股骨结合的股骨元件、用于与胫骨结合的胫骨基座元件、以及设置于胫骨基座元件上面的衬垫。其中胫骨基座元件与衬垫的高度之和大约等于患者胫骨近端骨被截掉部分的高度和胫骨上软骨的高度之和。

目前市售的后交叉韧带保留型膝关节假体(CR)和后方稳定型膝关节假体(PS)大多数都属于切除前交叉韧带型的设计，因而前交叉韧带的功能也随之消失。研究发现膝关节置换的患者在一些需要发挥膝关节生物力学作用的活动(如下跪、下蹲、外侧移动、转身、提重物、打网球、跳舞等)时，明显不如年龄和性别相似的正常人。尽管膝关节置换可以明显缓解疼痛和改善功能，但是膝关节的运动学特征明显改变，没有前交叉韧带的膝关节假体还可能导致股四头肌力的功能下降，并导致关节稳定性下降。

基于上述问题，出现了保留前交叉韧带型的膝关节假体和重建前交叉韧带型的膝关节假体。由于前交叉韧带的解剖学附着位置在胫骨脊附近，在使用保留前交叉韧带型的膝关节假体时，为了能够保留前交叉韧带，膝关节假体的胫骨基座元件及衬垫需要做成马蹄形，绕开胫骨脊，即胫骨基座元件及衬垫需要一个很大的开口，以给前交叉韧带留出足够的活动空间。这样就减小了胫骨基座元件与胫骨的固定面积，从而可能导致元件的早期松动和沉陷，缩短了膝关节假体的使用寿命，而且由于手术时前交叉韧带始终附着在胫骨上，因此手术暴露极为困难，很容易造成膝关节假体旋转及对线不良等失误。

因此患者置换现有的重建前交叉韧带型膝关节假体后不能恢复本体感觉，甚至影响功能；由于膝关节活动过程中，前交叉韧带会有长度和角度的变化，所以会造成前交叉韧带在胫骨基座元件或衬垫内的磨损，严重时可使前交叉韧带断裂，这不但缩短了膝关节假体的使用寿命，而且还给置换者带来痛苦。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的为提供一种使患者置换假体后能恢复本体感觉的膝关节假体，以及膝关节假体衬垫和胫骨基座元件。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明的膝关节胫骨基座元件，用于与胫骨结合，包括基座，所述基座上面设有凸台，所述凸台与所述基座上贯穿有供前交叉韧带穿过的引导通道。

所述凸台与基座的高度之和等于置换膝关节假体手术中切除的胫骨近端骨与软骨的高度之和。

所述引导通道的中心线在所述基座端面的投影与人体矢状面之间的夹角为10°-30°。

所述引导通道的中心线在人体矢状面的投影与所述基座端面之间的夹角为60°-80°。

所述凸台横截面呈矩形。

所述引导通道一端开口位于所述凸台的上表面，另一端开口位于所述基座的下表面。

所述基座下面形成有茎部，所述引导通道一端开口位于所述凸台的上表面，另一端位于所述茎部的侧面。

所述引导通道位于凸台上表面的开口位置与前交叉韧带在胫骨的附着位置相一致。

其中，还包括将所述前交叉韧带固定到所述引导通道的固定结构。

所述固定结构包括固定螺钉，所述凸台侧面设有与所述引导通道连通的螺纹孔，所述固定螺钉上设有与所述螺纹孔配合的螺纹。

所述引导通道侧壁上与所述螺纹孔相对位置设有凹槽。

本发明的膝关节假体衬垫，所述衬垫上表面设有关节面，所述衬垫设有容纳本发明的胫骨基座元件的凸台的衬垫开口或衬垫通孔。

所述通孔形状与所述凸台横截面形状相匹配。

所述衬垫的上表面与所述凸台的上表面平齐或有1-5mm的距离差。

本发明的膝关节假体，其包括本发明的胫骨基座元件、本发明的膝关节假体衬垫，以及与股骨结合的股骨元件，所述股骨元件设有与所述衬垫关节面匹配的股骨关节面。

所述胫骨基座元件由金属材料制成和/或所述衬垫由高分子聚合物材料制成。

由上述技术方案可知，本发明的膝关节假体具有如下优点和积极效果：本发明中，由于胫骨基座元件的基座上设有凸台以及容置前交叉韧带的引导通道。当前交叉韧带容置于引导通道时，膝关节假体在活动过程中，前交叉韧带的角度改变、扭转等活动方式主要是以凸台上表面引导通道上开口的位置为界点，所以使用本发明的膝关节假体不但能够重建前交叉韧带，而且能使患者在置换膝关节假体后恢复本体感觉，运动良好，尤其是较现有技术更能实现一些需要发挥膝关节生物力学作用的活动，如下跪、下蹲、外侧移动、转身、提重物、打网球、跳舞等。同时避免了前交叉韧带在假体内的磨损，确保了患者的运动安全性，延长了假体的使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明的膝关节假体的立体结构示意图；

图2为本发明的膝关节假体中的股骨元件的立体结构示意图；

图3为本发明的胫骨基座元件的立体结构示意图；

图4为沿图3中A-A线所作的剖视图；

图5为本发明的胫骨基座元件中的引导通道内无固定结构的剖视结构示意图；

图6为图3的俯视图；

图7为本发明的衬垫的结构示意图；

图8为本发明的衬垫与本发明的胫骨基座元件组装后的立体结构示意图；

图9为本发明胫骨基座元件与马蹄形衬垫配合状态示意图；

图10为本发明的膝关节假体中的固定钉的立体结构示意图；

图11表示将前交叉韧带固定到胫骨基座元件中的剖视结构示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明中，所称的“前”、“后”、“上”、“下”方向与膝关节假体植入人体以后人站立时的前、后、上、下方向相一致，并且本发明以左腿膝关节假体为例进行描述。

如图1所示，本发明的膝关节假体包括股骨元件1、胫骨基座元件2和衬垫3。

如图2所示，股骨元件1用于固定到人体股骨远端，包括股骨元件本体11、由股骨元件本体11一端延伸的内髁部12和外髁部13。其中内髁部12和外髁部13上分别设有用于固定到人体股骨的股骨固定部121、131，内髁部12和外髁部13之间具有髁间槽14。本发明中，股骨元件1也可采用现有的普遍使用的结构。股骨元件1上设有股骨关节面。

如图3至图9所示，本发明的胫骨基座元件2用于固定在胫骨近端。胫骨基座元件2包括基座21、茎部22和凸台23。基座21与胫骨截去顶端部分后的外轮廓形状相吻合，为避让后交叉韧带，基座21上设置一个基座开口211。茎部22位于基座21下面，茎部22下面形成有延伸部24，基座21下面还设有胫骨固定部26。置换假体时，将茎部22和延伸部24插入胫骨的骨髓腔内，将胫骨固定部26固定到人体胫骨。

凸台23形成于基座21上部，凸台23的高度和基座21的高度之和大致等于胫骨侧切除的骨和软骨的高度之和。凸台23和茎部22位于同一中心线上，当然为适应某些特殊的膝关节假体结构，凸台23和茎部22也可以不在同一中心线上。凸台23的横截面形状可以是任意形状，优选为矩形等多边形，在本实施例中使用矩形。在凸台23和茎部22内贯穿有引导通道25，引导通道25的一端开口于凸台23的上表面，另一端开口于茎部22的侧面。又由于凸台23上表面引导通道25上开口的位置与解剖学中人体前交叉韧带在胫骨上的附着位置相一致，因此，本发明中前交叉韧带相对于胫骨基座元件的附着位置能够与解剖学中人体前交叉韧带在胫骨上的附着位置保持一致。引导通道25的中心线在基座21上表面的投影a′与人体矢状面(按前后方向将人体纵切为左，右两部分的所有断面)c之间的夹角α(见图6)为20°。引导通道25的中心线在人体矢状面的投影a与基座21上表面b之间的夹角β(见图4)为60°-80°，本实施例中采用70°最佳。

由于不同型号膝关节假体中胫骨侧骨道(穿前交叉韧带时在胫骨上开设的通道)的长度不同，为了适应不同长度的胫骨侧骨道，使引导通道25的中心线在基座21上表面的投影与人体矢状面之间的夹角α在10°-30°范围内均是可行的。引导通道25用于供前交叉韧带4穿过。在凸台23的侧面并邻近凸台23上表面位置设有与引导通道25连通的螺纹孔231，螺纹孔231可以沿着由外到内方向向茎部22倾斜，进一步地，在引导通道25的侧壁上正对着螺纹孔231的位置设有凹槽232。

在胫骨基座元件2也可以不使用茎部22插入髓腔内的结构，例如可采用无茎部只有加强翼或其它类似结构将胫骨基座元件2安装在胫骨近端，此时，引导通道25贯穿凸台23和基座21，并和凸台23的中心线倾斜10°-30°。

如图7所示，本发明的衬垫3形状与基座21的形状相吻合，衬垫3上具有一个容纳凸台23的衬垫通孔31，衬垫通孔31可以是任意形状，优先的，衬垫通孔31是与凸台23横截面相匹配的矩形等多边形，当多边形的凸台23容纳于相应形状的衬垫通孔31内时，便可以限止衬垫3相对于基座21转动。凸台23的上表面可以与其周围的衬垫3的上表面平齐，当然也可以高于或低于衬垫3的上表面1-5mm。衬垫3上表面为关节面，衬垫3与股骨元件1之间通过相匹配的关节面配合。衬垫3也可采用现有的其他结构，例如，如图9所示，本发明中也可以使用马蹄形衬垫3’，衬垫3’上设有衬垫开口31’，以容置凸台23。

相比于传统的保留前交叉韧带型的膝关节假体，本发明的膝关节假体中的基座21上的基座开口211比较小，因此基座21与胫骨的接触面积比较大，提高了基座21与胫骨的连接强度。本发明中，基座21与衬垫3的高度之和大约等于患者胫骨近端骨被截掉的部分的骨和软骨高度之和。

如图3、图4、图10和图11所示，本发明的膝关节假体进一步优选的技术方案是：为避免前交叉韧带4在引导通道25内因扭转、拉伸等活动时发生磨损，在本发明中用于再次固定的固定螺钉5(见图10)，其一端部呈球面形状，当然也可以是其他形状；固定螺钉5的另一端沿圆周方向设有螺纹51。将前交叉韧带4穿过引导通道25后，将固定螺钉5通过螺纹51拧入螺纹孔231内并抵顶前交叉韧带4并锁紧，对前交叉韧带4进行再次固定，这样就能有效防止前交叉韧带4在引导通道25内扭动或者窜动，因此能够减小前交叉韧带4的磨损，有利于延长前交叉韧带4的使用寿命，进而延长整个膝关节假体的使用寿命；特别是前交叉韧带4在引导通道25内再次固定的位置在邻近凸台23的上端部，从而使得前交叉韧带4的长度接近于患者原前交叉韧带的长度，这进一步使置换膝关节的患者恢复本体感觉，并使膝关节假体更好地发挥作用。需要说明的是，以上使用固定螺钉5和螺纹孔231的固定方式只是一个具体的举例，实际上可以使用其他任何方法在引导通道25内对前交叉韧带4进行二次固定，例如，使用环状卡锁紧，使用门型钉固定，使用膨胀自锁方式固定，等等。当然，如图5所示，在引导通道25内不对前交叉韧带4进行任何固定也是可行的。

本发明在保留后交叉韧带的情况下，能对前交叉韧带进行重建，本发明的膝关节假体手术流程：

1、在股骨、胫骨上做好截骨准备后，在股骨相应部位上定位前交叉韧带的骨道，并用钻扩大隧道，再在胫骨相应部位上定位前交叉韧带的骨道，并用钻扩大隧道。

2、分别将股骨元件1和胫骨基座元件的基座21安装在截好的股骨骨平面和胫骨骨平面上，其中基座21的茎部22及延伸部24插入胫骨的髓腔内。

3、将前交叉韧带4安装到胫骨基座元件2上。前交叉韧带4下端固定(可采用现有的任何方式固定)在胫骨髓腔的前侧，上端穿过插在胫骨髓腔内的胫骨基座元件2茎部22及凸台23内的引导通道25，从凸台23顶端伸出；再用固定螺钉5将前交叉韧带4固定到引导通道25的凹槽232。

4、安装衬垫3。将衬垫3的衬垫通孔31对准胫骨基座元件2的凸台23，安装在胫骨基座元件2的基座21上，安装配合方法可以采用现有的任何衬垫和基座元件的配合方法；前交叉韧带4的上端插入股骨元件的前交叉韧带骨道中，调试前交叉韧带4的长度，合适后将前交叉韧带4的上端固定到股骨上。

患者在置换膝关节假体后，股骨元件1与胫骨基座元件2、衬垫3相互配合，使得胫骨可通过膝关节假体支撑股骨。股骨元件1和胫骨基座元件2通常由金属材料制成，当然也可以为陶瓷等其他材料，衬垫可以由高分子聚合物材料制成，股骨元件1与衬垫3之间还能够配合运动，以模仿人体膝关节的屈伸动作。而且，本发明中，重建了前交叉韧带，特别是，前交叉韧带4的长度接近患者原前交叉韧带长度，前交叉韧带4与胫骨基座元件2的附着点与患者生物解剖附着点的位置非常接近，因此，患者不但能准确模拟膝关节屈伸动作，而且能够最大限度地恢复本体感觉。

本发明的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种膝关节假体胫骨基座元件，所述胫骨基座元件用于与胫骨结合，包括基座(21)，其特征在于，所述基座(21)上面设有凸台(23)，所述凸台(23)与所述基座(21)上贯穿有供前交叉韧带(4)穿过的引导通道(25)。

2.如权利要求1所述的胫骨基座元件，其特征在于，所述凸台(23)与基座(21)的高度之和等于置换膝关节假体手术中切除的胫骨近端骨与软骨的高度之和。

3.如权利要求1所述的胫骨基座元件，其特征在于，所述引导通道(25)的中心线在所述基座(21)上表面的投影与人体矢状面之间的夹角α为10°-30°。

4.如权利要求1所述的胫骨基座元件，其特征在于，引导通道(25)的中心线在人体矢状面的投影与所述基座(21)上表面之间的夹角β为60°-80°。

5.如权利要求1所述的胫骨基座元件，其特征在于，所述凸台(23)横截面呈矩形。

6.如权利要求1所述的胫骨基座元件，其特征在于，所述引导通道(25)一端开口位于所述凸台(23)的上表面，另一端开口位于所述基座(21)的下表面。

7.如权利要求1所述的胫骨基座元件，其特征在于，所述基座(21)下面形成有茎部(22)，所述引导通道(25)一端开口位于所述凸台(23)的上表面，另一端位于所述茎部(22)的侧面。

8.如权利要求6或7所述的胫骨基座元件，其特征在于，所述引导通道(25)位于所述凸台(23)上表面的开口位置与前交叉韧带(4)在胫骨的附着位置相一致。

9.如权利要求1所述的胫骨基座元件，其特征在于，还包括将所述前交叉韧带(4)固定到所述引导通道(25)的固定结构。

10.如权利要求9所述的胫骨基座元件，其特征在于，所述固定结构包括固定螺钉(5)，所述凸台(23)侧面设有与所述引导通道(25)连通的螺纹孔(231)，所述固定螺钉(5)上设有与所述螺纹孔(231)配合的螺纹。

11.如权利要求10所述的胫骨基座元件，其特征在于，所述引导通道(25)侧壁上与所述螺纹孔(231)相对位置设有凹槽(232)。

12.一种膝关节假体衬垫，所述衬垫(3)上表面为关节面，其特征在于，所述衬垫(3)设有容纳权利要求1至11中任意一项所述胫骨基座元件中的凸台(23)的衬垫开口(31′)或衬垫通孔(31)。

13.如权利要求12所述的膝关节假体衬垫，其特征在于，所述衬垫(3)通孔(31)的形状与所述凸台(23)横截面形状相匹配。

14.如权利要求12或13所述的膝关节假体衬垫，其特征在于，所述衬垫(3)的上表面与所述凸台(23)的上表面平齐或有1-5mm的距离差。

15.一种膝关节假体，其特征在于，其包括如权利要求1至11中任意一项所述的胫骨基座元件(2)、如权利要求12至14中任意一项所述的膝关节假体衬垫(3)，以及与股骨结合的股骨元件(1)，所述股骨元件(1)设有与所述衬垫关节面匹配的股骨关节面。

16.如权利要求15所述的膝关节假体，其特征在于：所述胫骨基座元件(2)由金属材料制成和/或所述衬垫(3)由高分子聚合物材料制成。

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