CN103118633B - 具有内侧髌骨沟的股骨假体 - Google Patents

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Abstract

一种用于骨科假体的假体股骨组件(10)，具有适于最佳髌骨/组件相互作用的倾斜髌骨沟，其中组件可根据植入方法而构造为具有内侧或外侧斜面。股骨组件限定了远端的“组件横切面”，其为与组件髁(12，14)的最远点相切的平面。在“机械”植入中，在植入组件以后，组件横切面基本垂直于股骨的股骨机械轴。在股骨组件构造为以这种方式“机械定向”的情况下，组件具有内侧倾斜髌骨沟。另一方面，“解剖”植入为，在植入组件之后，组件横切面基本与“解剖”横切面平行。从矢状视图解剖横切面与股骨的解剖轴垂直，并且包括在切除之前连接自然股骨髁的最远点的线。在股骨组件构造为以这种方式“解剖定向”的情况下，组件具有非倾斜或稍向外侧倾斜的髌骨沟。

Description

具有内侧髌骨沟的股骨假体
技术领域
本发明涉及骨科假体，并且更具体地涉及具有增强的髌-股关节(patello-femoral articulation)特征的股骨假体组件。
背景技术
骨科假体普遍用于修复及/或置换人体中受损骨头或组织。例如，膝盖假体可包括置换一个或两个自然股骨髁的关节面及/或自然股骨沟(femoral sulcus)的股骨组件。在膝盖屈曲和伸展期间股骨沟(也称之为髌骨或滑车沟(patellar或trochlear groove))与髌骨关节连接。
在一些局部膝关节置换(PKA)术中，可仅在髌骨沟(patellargroove)区域切除自然骨，并且可将人造股骨沟组件插入来代替被切除骨以与自然或假体髌骨关节连接。在全膝关节置换(TKA)术中，切除自然股骨的前、远及后侧部分。然后安装膝关节假体来代替被切除骨，所述膝关节假体包括由前髌骨凸缘连在一起的远侧及后侧髁。在TKA术中，髌骨凸缘包括人造髌骨沟。
PKA和TKA术的共同目标是为了使用相关联的假体组件再现自然膝盖的运动能力，并且，更普遍地，产生膝盖假体的运动学特征，其促进了良好的医疗成效：包括最小化疼痛、增强的生物力学效率、再现完整膝盖髌-股(PF)和胫-股(TF)运动能力、恢复时间短、关节脱位风险降低以及假体组件表面寿命长。为了这些目的，大量的设计工作集中在提供假体组件，其考虑例如性别、种族、患者大小等等的不同患者群体中自然骨结构和关节运动学的不同。列入假体膝盖组件的设计和功能的其它考虑例如包括靠近假体组件的软组织(即，韧带，肌腱等)的平衡、膝盖的特殊关节特征(诸如内部/外部旋转和股骨外侧后滚，lateral rollback)，和伸展过度和深屈考虑。
设计工作包括制作用于膝盖假体的“非对称”股骨组件，其中组件的特别非对称性力求提供增强的关节PF和TF特征。关于这种非对称组件的髌骨沟，以前已使用关于股骨的中平面轴在外侧上向上成角度的沟。
发明内容
本公开提供了用于骨科假体的可替代假体股骨组件，具有适于最佳髌骨/组件相互作用的倾斜髌骨沟，其中组件可根据植入方法而构造为具有内侧或外侧斜面。
股骨组件限定了远端的“组件横切面(component transverse plane)”，其为与组件髁的最远点相切的平面。
在“机械”植入(″mechanical″implantation)中，在植入组件以后，组件横切面基本垂直于股骨的股骨机械轴。在以这种方式将股骨组件构造为“机械定向”的情况下，组件具有内侧倾斜髌骨沟。
另一方面，“解剖”植入(anatomic″implantation)为，在植入组件之后，组件横切面与“解剖”横切面基本平行。从矢状位观察，这些解剖横切面与股骨的解剖轴垂直，并且包括在切除之前连接自然股骨髁的最远点的线。在以这种方式将股骨组件构造为“解剖定向”的情况下，组件具有非倾斜或稍微外侧倾斜的髌骨沟。
在此使用术语“垂直”(perpendicular)以描述平面和线或轴之间的关系，意味着只有二维关系，其中从特定的透视看线与平面成直角。因此，轴与平面可在一个视角中垂直(即，当面对矢状面时观察)，但从另一视角可倾斜(即，当面对冠状面时观察)。而在此使用术语“正交”(normal)以描述平面和线或轴之间的关系，意味着从所有视角线与平面成直角的三维关系。
本公开基于以下基本概念：定向股骨组件的髌骨沟使得寻找到自然股骨形态的再现和自然膝盖PF和TF运动能力的再现，并且同时考虑植入方法，即“机械”或“解剖”。特别地，根据本公开的与植入方法相关的髌骨沟定向将股骨组件与股骨的股骨头有利地对齐。特别地，髌骨轴(如下限定)可被基本定向为使得髌骨轴位于穿过股骨头(特别地因此至少基本贯穿股骨头的几何中心)的平面中。换言之，髌骨轴“对准”或“指向”股骨头的中心。为了达到这个目标，可根据各植入方法选择髌骨沟的定向，尤其是适当地限定髌骨轴的斜面。
在使用中，具有适于指向股骨头7中心的髌骨轴的组件被植入到被合适地切割的平面上，其中组件的选择和切割技术的选择相协作确保髌骨轴将朝着股骨头7的中心正确地定向(例如，在正负2至3度之间)。为了找到股骨头7的中心，外科医师可将患者的腿大范围地移动，同时通过皮肤触诊股骨头。基于所探测到的股骨头7的移动，外科医师能估计股骨头7的尺寸和位置并且因此能估计股骨头7的中心的位置。可选地，外科医师可使用术前成像(pre-operative imagine)(如上所讨论)以通过视觉估计股骨头7的中心位置。
通过提供根据本公开制作的股骨组件并植入如在此所述的这种股骨组件，可能是第一次将这种股骨组件用于补偿所谓的股骨“外旋转(external rotation)”的影响(外旋转为此领域内公知的现象)。更具体地，股骨组件的髌骨沟可关于股骨头定向，考虑股骨组件所用的植入方法，使得股骨组件适应股骨的“外旋转”。有利地，这种适应促进了自然的PF和TF膝盖运动能力。
在示出的本公开的实施方式中，在冠状面(coronal plane)中测得的内翻/外翻角或“膝盖斜角”等于在横切面中测得的膝盖的内/外旋转角。并且，股骨假体和相关的骨切除可协作以在整个屈曲范围中维持这样的角度相等性，从而使得股骨组件在整个移动范围中促进平衡的韧带张力。
在其一个形式中，本发明提供了一种适于安装在股骨上的股骨组件，股骨限定了机械轴和解剖轴，所述组件具有骨接触面和相反的关节面，所述组件还具有近端部、远端部、前部和后部，所述组件包括：包括内侧髁和外侧髁的一对髁，每个所述髁限定了各自的最远点和最后面的点；接近所述组件前部的髌骨沟；与所述髁的每个所述最远点相切的组件横切面；与所述组件横切面垂直并与所述髁的至少一个所述最后面的点相切的冠状面；与所述组件横切面垂直并且位于所述外侧髁和所述内侧髁之间的矢状面(sagittal plane，简称SP)，所述矢状面包含所述髌骨沟的最远点，所述矢状面包含组件中线，所述组件中线与所述组件横切面正交并且包含所述髌骨沟的所述最远点，所述髌骨沟限定了当从所述组件的前侧观察时向内侧倾斜的髌骨轴，随着所述髌骨轴向近端延伸，所述髌骨轴向内侧偏离所述组件中线，从而限定了所述髌骨轴与所述组件中线之间的内侧倾斜角。
在其另一个形式中，本发明提供了一种适于安装在股骨上的股骨组件，股骨具有机械轴、解剖轴以及限定了最远点的内侧和外侧髁，解剖横切面与股骨的内侧和外侧髁的最远点相切，组件具有骨接触面和相反的关节面，组件包括：包括内侧髁和外侧髁的一对髁，当组件安装在股骨上时每个髁限定了各自的最远点，当组件安装在股骨上时髁进一步限定了各自最后面的点；包括连接髁最远点的直线的横切面，横切面定向为当组件安装在股骨上时与解剖横切面平行；与所述横切面垂直并与髁的至少一个最后面的点相切的冠状面，与所述横切面垂直并且将组件一份为二(bisect)的矢状面，所述矢状面在冠状面中限定了组件中线，组件中线到外侧髁的外边缘和到内侧髁的内边缘等距离；并且当从组件的前侧观察时髌骨沟限定了向外侧倾斜的髌骨轴，其中随着髌骨轴向近端延伸，髌骨轴向外侧偏离组件中线，从而限定了位于髌骨轴与组件中线之间的外侧倾斜角度，外侧倾斜角度在大约0度和大约4度之间。
在其另一个形式中，本发明提供了适于安装在股骨上的成套股骨组件，其具有解剖轴和机械轴，股骨具有在切除之前带有各自最远点的外侧和内侧髁，股骨限定了与机械轴正交的机械横切面和与每个最远点相切的解剖横切面，所述成套组件包括：第一股骨组件，具有第一外侧髁、与第一外侧髁相反的第一内侧髁，使得从第一外侧髁朝向第一内侧髁的路径限定了内侧方向，以及将第一外侧髁与第一内侧髁连接的第一前凸缘，第一前凸缘限定了向内侧倾斜的髌骨沟，随着向内侧倾斜的髌骨沟向近端延伸，向内侧倾斜的髌骨沟在内侧方向上延伸；以及第二股骨组件，具有第二外侧髁、与第二外侧髁相反的第二内侧髁，使得从第二内侧髁朝向第二外侧髁的路径限定了外侧方向，以及将第二外侧髁与第二内侧髁连接的第二前凸缘，第二前凸缘限定了向外侧倾斜的髌骨沟，随着向外侧倾斜髌骨沟向近端延伸，外侧倾斜髌骨沟在外侧方向上延伸。
仍然在其另一个形式中，本发明提供了一种根据机械植入方法或根据解剖植入方法的适于安装在股骨上的股骨组件，股骨限定了机械轴和解剖轴，组件具有骨接触面和相反的关节面，所述组件还具有近端部、远端部、前部和后部，组件包括：包括内侧髁和外侧髁的一对髁，每个髁限定了各自的最远点和最后面的点；接近组件前部的髌骨沟；与髁的每个最远点相切的横切面；与所述横切面垂直并与所述髁的至少一个最后面的点相切的冠状面；与所述横切面垂直并位于外侧髁和内侧髁之间的矢状面，矢状面包含髌骨沟的最远点，矢状面包括组件中线，组件中线与所述横切面正交并且包含髌骨沟的最远点，当从组件的前侧观察时所述髌骨沟限定了内侧倾斜的髌骨轴，随着髌骨轴向近端延伸，髌骨轴向内侧偏离组件中线，从而限定了位于髌骨轴与组件中线之间的内侧倾斜角度，或者当从组件的前侧观察时髌骨沟限定了向外侧倾斜的髌骨轴，随着髌骨轴向近端延伸，髌骨轴向外侧偏离组件中线，从而限定了在髌骨轴与组件中线之间的向外侧倾斜的角度，内侧或外侧倾斜的髌骨轴位于与股骨的股骨头相交的平面中，特别地其近似与股骨的股骨头中心相交，此时股骨组件分别根据机械植入方法或解剖植入方法正确地安装在股骨上。
在其又一形式中，本发明提供了一种将股骨组件植入至股骨的远端上的方法，方法包含：确定股骨的股骨头中心的位置；切除股骨远端以产生远端切除表面；提供股骨组件，其包括接近组件前部的髌骨沟，当从组件的前侧观察时髌骨沟限定了髌骨轴；以及将股骨组件植入到远端切除表面使得髌骨轴被定向为朝向股骨头的中心，以使得髌骨轴基本与股骨头的中心相交。
在其又一形式中，本发明提供一种将股骨组件植入至股骨的远端上的方法，该方法包含：确定股骨机械轴的方位(alignment)和定向；提供股骨组件，该组件包括：包括内侧髁和外侧髁的一对髁，其中内侧髁和外侧髁每个都限定各自最远端的点；接近组件前部的髌骨沟，当从组件的前侧观察时髌骨沟限定了髌骨轴；以及植入股骨组件使得髌骨轴限定了位于髌骨轴与机械轴之间的投影在冠状面上的内侧倾斜角度。
仍在其另一形式中，本发明提供一种将股骨组件植入至股骨的远端上的方法，该方法包含：确定股骨解剖轴的方位和定向；定位股骨的解剖股骨髁的最远点；标识解剖横切面，所述解剖横切面i)从矢状位观察时与股骨的解剖轴垂直以及ii)保护连接解剖股骨髁的最远点的直线；提供股骨组件，该组件包括：包括内侧髁和外侧髁的一对髁，其中内侧髁和外侧髁每个都限定各自最远端的点；接近组件前部的髌骨沟，当从组件的前侧观察时髌骨沟限定了髌骨轴；以及植入股骨组件使得髌骨轴相对于正交于解剖横切面的直线形成投影在冠状面上的外侧倾斜角。
附图说明
通过结合附图参考本发明以下对实施方式的描述，本发明的上述及其他特征与优势，以及获得它们的方式，将变得更明显并且将更好地理解发明本身，其中：
图1为根据本公开的股骨组件的透视图，示出了植入坐标系的平面；
图2为图1所示的股骨组件的侧视图，示出了投影在矢状面上以形成髌骨曲线的滑车沟；
图3为根据本公开的适于与机械横切面对齐的股骨组件的正视图；
图4为根据本公开的适于与解剖横切面对齐的股骨组件的正视图；
图5为股骨的正视图，示出了根据本公开的机械和解剖横切面；
图6A为带有附连上的股骨组件的股骨的正视图，其中股骨在延伸位置；以及
图6B为图6A中的股骨和股骨组件的正视图，其中股骨在屈曲位置。
相应的附图标记在贯穿几个示图中都指示相应的部件。在此陈述的范例示出了发明的示例性实施方式，并且这种范例不会解释为以任何一种方式限制本发明的范围。
具体实施方式
1.介绍
本发明提供了一种用于矫形膝盖假体的假体股骨组件。假体股骨组件限定了与假体髁的最远点相切的横切面，在此称之为“组件横切面”。组件可以“机械定向”植入，在机械定向中，组件横切面与垂直于股骨机械轴的平面(在此称之为“机械横切面(mechanical transverseplane)”)基本平行。以机械定向安装的股骨组件包括向内侧倾斜的髌骨沟，使得当髌骨沟向近端延伸时髌骨沟向内侧偏离将所述组件一份为二(bisect)的中线。
可选地，组件可以“解剖定向”植入，在解剖定向中，组件横切面与接触自然股骨髁的两个最远点的前后平面基本平行，在此称之为“解剖横切面”。以解剖定向安装的股骨组件包括i)向外侧倾斜的髌骨沟，使得当髌骨沟向近端延伸时髌骨沟向外侧偏离将所述组件一份为二的中线，或者ii)非倾斜沟，使得髌骨沟并不向内侧或向外侧偏离组件的中线。
除了髌骨沟的向内侧或向外侧倾斜，沟也可向内侧或向外侧“移位”，如以下详细所述。更具体地，髌骨沟在冠状面中的投影(如以下所述在此称之为“股骨轴”)与组件横切面的交点可从将所述组件一份为二的中线处向内侧或向外侧移位。髌骨沟的向内侧或向外侧“移位”可独立于髌骨沟角度的向内侧或向外侧倾斜。
有利地，根据本公开的股骨组件的髌骨沟可提供增强的关节特征，包括最小化在膝盖关节造形术后患者前部膝盖中的不舒适感，最小化在膝盖延伸和屈曲期间髌骨半脱位的风险，并且延长了假体股骨组件和自然或假体髌骨的使用寿命。
2.定义和词汇
参考图1，股骨组件10位于植入坐标系ICS内，植入坐标系ICS包括矢状面SP、组件横切面TPc和冠状面CP。为了本公开的目的，植入坐标系ICS参考股骨F(图5)示出，使得可认为平面TPc、SP和CP以下描述的方式关于股骨F固定它们各自的方向和位置，而不考虑患者身体其他部分的移动。横切面TPc、冠状面CP和矢状面SP大致相应地对应于解剖横切面、冠状面和矢状面，但不是必须与相应的面共面。根据这里的讨论限定平面TPc、CP、SP的具体定向。
组件横切面TPc与股骨组件10的髁12、14的最远点相切，并且大致内外地和前后地延伸。当组件10正确地安装在股骨F上时(如下所述)，横切面TPc与股骨F的解剖轴AA垂直。此外，当股骨组件10安装在股骨F上时，髁12、14的最远点理论上将大致对应于髁12、14关于解剖轴AA的最远点。
尽管知道外科医师在股骨组件10植入至股骨F的方式和方法上具有一定的灵活性，但在组件植入后，髁12、14的实际最远点将仅会有略微的不同。例如，外科医师被限制在自然股骨髁3、4向后延伸经过股骨皮质的一范围上进行股骨F上的后部切割，这是因为外科医师将习惯地力求避免切除股骨干的任何部分。前部切割也类似地受到限制，并且典型地基本与后部切割平行。最后通常执行远端切割以切除必须切割的骨。考虑到在股骨F的切除上的这些物理限制，由于在股骨组件10植入过程中外科医师的谨慎，产生的任何在髁12、14的实际最远点上的变化，不会对整个向内侧或向外侧倾斜和/或移位产生负面影响。在示出的实施方式中，横切面TPc与组件10(图1和2)的骨接触面13平行，尽管能想到表面13会具有任意角度的布置。
而且，外科医师将意识到，由于高度的确定性和准确性，假体股骨组件上的那些点将对应于植入后的最远点和最后部的点。考虑结合由这样的组件的生产者提议的外科手术技术，可更准确地确定组件上最远点和最后部点的位置。
冠状面CP大致垂直于横切面TPc和矢状面SP，并且前后地定位成与组件10(图2)的髁12、14上的至少一个最后面的点重合。冠状面CP与股骨F的解剖轴AA(下面描述)平行，如图2所示出。当组件10正确地安装在股骨F上时(如下所述)，冠状面CP大致对应于股骨F的自然髁3、4的最后部的点(之前未切除)。
可想到冠状面CP可限定为解剖冠状面CP或机械冠状面CP。解剖冠状面CP与自然膝盖中的髁3、4的两个最后部的点相切，并且与已植入组件10的膝盖中的髁12、14的最后部的点相切。解剖面因此在膝盖在90度屈曲的方位关节连接时包括关节线LA(图6A)，。当膝盖屈曲至90度时，机械冠状面CP仅仅与髁3、4(或髁12、14)的其中之一相切，并且与横断胫骨面TPT平行。如下所述，当股骨F处于延伸位置时，横断胫骨面TPT为关于胫骨T固定的横切面并且与机械横切面TPM平行。
矢状面SP大致垂直于横切面TPc并且内外侧地定位以便将髁12、14一份为二。在图3和4的所示出实施方式中，矢状面SP形成中线LM，其与髁12、14的边缘等距并且与组件横切面TPc正交。当组件10正确地安装在股骨F上时(如下所描述)，髁3、4也被矢状面SP大体上一份为二，使得矢状面SP基本与股骨F的髌骨-股骨沟6(图5)的“顶部”或最近点5重合，如在冠状面CP中所观察的那样。
现在参考图5，自然股骨F限定了机械轴MA和解剖轴AA。机械轴MA从股骨头(femoral head)7的中心延伸至膝关节的中心并且作为股骨F的重量承载轴。解剖轴AA沿着股骨F的骨干8的纵轴延伸。外科医师可通过例如获得术前图像(例如CT扫描、核磁成像、X射线等)并根据观看到的和外观估计股骨F的骨干的纵轴的方式，找到解剖轴AA。在外科手术过程期间，外科医师可通过将髓内棒插入至股骨F的髓内通道而找到解剖轴AA。一旦这样插入髓内棒，髓内棒的轴基本与股骨F的轴重合。为了找到机械轴MA，外科医师可再次使用术前图像以通过观看来估计轴MA的位置。可选地，外科医师可使用基于棒的系统结合腿的操纵而找到轴MA。于2011年1月28日提交、序列号12/695,804且名称为“用于股骨机械轴的髓外定位的设备和方法(APPARATUS AND METHOD FOR THE EXTRAMEDULLARYLOCATION OF THE MECHANICAL AXIS OF A FEMUR)”的美国专利申请中描述了一种示例性的用于找到股骨机械轴的基于棒的系统和方法，其与本申请共同受理，其整个公开在此专门引入作为参考。
一旦确定了机械轴MA或解剖轴AA，外科医师可通过经验推断出另一个的位置，当在冠状面(例如，图5的平面)中观察时，轴MA与轴AA分开的角度θ(图5)典型地大约为6度。
股骨F限定了两个横切面，每个用于被由股骨限定的不同的解剖结构参考。机械横切面TPM与股骨F的机械轴MA正交。尽管能想到其他竖直位置，在示出的实施方式中，机械横切面TPM与髁4的最远点2重合。
股骨F的另一横切面为解剖横切面TPA，其包括从外侧髁3的最远点1延伸至内侧髁4的最远点2的直线并且垂直于冠状面CP。如以下所提及，冠状面CP平行于股骨F的解剖轴AA，使得从矢状位角度观察时解剖横切面TPA垂直于解剖轴AA。可选地，解剖横切面TPA可限定为与髁3、4的最远点1，2相切的平面。对于以上限定平面TPA的方法，最远端的点1，2可限定为在未损伤股骨F上的最远端的点。而在另一可惜实例中，对于患者群体的统计学实质性部分(即，基于经验的患者数据分析)，横切面TPA可限定为具有与机械横切面TPM之间的固定角度，选择该固定角度以使平面TPA几乎与最远端的点1、2相切。
在一个示例性实施方式中，股骨F的切除可遗留下与机械横切面TPM平行的远端切除表面以有利于组件10植入后的“机械定向”。这种“机械”切除允许使用股骨组件，其具有位于远端骨接触面和内侧髁12和外侧髁14的关节面之间的均一的厚度。另一方面，股骨F的切除可遗留下与解剖横切面TPA平行的远端切除表面。这种“解剖”切除有利于具有类似恒定髁厚度的组件的“解剖定向”。但是，能想到对于根据本公开制作的股骨组件可进行任何切除，如特定设计所要求或所期望的那样。
仍然参考图5，股骨F限定了植入坐标系ICS的框架中的解剖内翻/外翻角(anatomic varus/valgus angle)α。为了本公开的目的，解剖内翻/外翻角α为机械横切面TPM和解剖横切面TPA之间的角度。角α形成了用于确立和/或分类自然股骨(特别是在各性别群体中)之间的差别的基础。解剖内翻/外翻角α的变化是确定在股骨组件10中的髌骨股骨沟16的内偏或外偏的角度的因数。
回到图1和2，股骨组件10包括髌骨沟16，其限定了髌骨轴18(图3和4)和髌骨曲线20(图2)。髌骨轴18和髌骨曲线20为沿由髌骨沟16形成的类似山谷的凹面的“最深”的部分而形成的“谷线”的投影，即，由在髌骨沟16中离组件10的外表面最远的点形成的直线。这个“谷线”投影在冠状面CP上以产生髌骨轴18，投影在矢状面SP上以产生髌骨曲线20。
参考图3和4，髌骨轴18具有大致线性外形，尽管能想到对特定的设计所要求或所期望的髌骨轴18可为非线性的。正如在此详细所述的，对特定的应用，髌骨轴18可向内侧或外侧倾斜和/或移位。在一个示例性实施方式中，如以下描述，对于性别特定应用和/或种族特定应用而言，髌骨轴18的定位和定向可是不同的。
参考图2，髌骨曲线20具有包括最远点22的大致“J”形状，最远点22是当股骨组件10安装在股骨F上时从组件横切面TPc至髌骨曲线20具有最小高度E的点。最远端的点22限定了前后距离DA，其为从点22至组件10上的最前面的点的距离。类似地，最远点22限定了前后距离Dp，其为从点22至组件10上的最后面的点(即，在图2所示的实施方式中的冠状面CP)的距离。
3股骨组件构造
再次参考图1，股骨组件10包括内侧髁12、外侧髁14和前凸缘15。沿着组件10的内边缘形成包含远端骨接触面13的多个骨接触面。在组件10的外边缘上，与骨接触面大致相反地布置关节面。例如，髁12、14包括远端和后面关节面用于与自然胫骨或假体胫骨组件关节连接。这些关节面能具有针对特定应用所要求或所期望的几何体和形状。
前凸缘15包括髌骨沟16，其形成了组件10的前面的关节面用于与自然或假体髌骨关节连接。髌骨沟16从大致前面和最近的起始点延伸至大致后面的和远端的终点。髌骨沟16适于在膝盖屈曲的早期阶段与自然髌骨或假体髌骨组件关节连接，之后髌骨在髁间窝(intercondy-lar fossa)24附近与髁12、14的内表面关节连接。为了本公开的目的，髌骨沟16的后端和远端与形成于内侧和外侧髁12、14之间的髁间窝24前端大致重合。因为在深度屈曲中自然或假体髌骨与髁12、14的内表面关节连接，但是，可以说髌骨沟16可延伸进入接近髁间窝24的股骨组件10远端部分。
在示出的实施方式中，根据“后面稳定化”股骨组件设计，股骨组件10还包含固定钉26和后部凸轮28。但是能想到可针对特定的应用所要求或所期望而去除或修改这些结构，例如，不带有后面凸轮的“十字保留(cruciate retaining)”股骨组件设计。
股骨组件10具有若干潜在的结构以适应和应对不同患者股骨之间的自然差异。这种差异可能源于不同的骨骼尺寸和几何形状，以及相应的在不同的性别、大小、年龄、种族、体格等的患者之中的不同的自然膝盖关节特征。另外，股骨组件10，尤其是髌骨沟16的结构，可以进行改变以应对和/或纠正在特定患者中的内翻足或外翻足畸形。
如图3所示，股骨组件10包括髌骨沟16，其可限定向内侧倾斜的女性髌骨轴18A或向内侧倾斜的男性髌骨轴18B，这取决于股骨组件10构造为供男性或女性患者使用。向内侧倾斜女性髌骨轴18A限定了关于组件中线LM(如上描述)的角度βF，而内侧倾斜男性髌骨轴18B限定了关于组件中线LM(如上描述)的角度βM。如图3所示并且如上所描述，轴线18A、18B为“向内侧倾斜”，其中当这些轴线18A、18B向近端延伸时他们向内侧偏离组件中线LM。图3中示出的股骨组件10的实施方式对于“机械”组件定向是合适的，即，在此处在组件10植入之后组件横切面TPc基本与机械横切面TPM(图5)平行和/或重合。在这样的“机械植入”的示范性实施方式中，股骨F可通过切除自然髁3、4的至少远端部分以形成与机械横切面TPM基本平行的切除表面来准备接收股骨组件10。但是，能想到股骨F的切除表面可具有关于机械横切面TPM的任何定向，在植入后组件10的骨接触面(例如远端骨接触面13)被调整以实现组件10的所期望的机械定向。
对于带有机械定向股骨组件10(图3并如上所述)的女性患者，股骨组件10包括髌骨沟16，其限定女性向内侧倾斜的髌骨轴18A，髌骨轴18A与冠状面CP中的组件中线LM形成了角度βF。在示例性实施方式中，角度βF可为小到大约3度和大到大约7度之间的任何角度。在图3的示例性实施方式中，βF为大约6.8度。有利地，角度βF大约为6.8度的值提供了对大量的女性患者而言位于自然或假体髌骨和髌骨沟16之间的优选的髌骨/股骨的相互作用。
对于带有机械定向股骨组件10(图3)的男性患者，股骨组件10包括髌骨沟16，其限定男性向内侧倾斜髌骨轴18B，其在男性向内侧倾斜髌骨轴18B与组件中线LM之间形成了角度βM。在一个示例性实施方式中，角度βM一般小于女性患者的相应角度βF，尽管男性内侧倾斜角度βM也可小到大约3度和大到大约7度。在图3示出的实施方式中，βM为大约4.5度。类似于角度βF为6.8度的值，角度βM为4.5度的值提供了对大量的男性患者而言位于自然或假体髌骨和髌骨沟16之间的优选的髌骨/股骨的相互作用。
再次参考图4，对于解剖定向的股骨组件10，根据本公开制作的男性和女性组件可具有相同的髌骨轴/机械轴角度。在图4中，股骨组件10构造为以解剖方位植入在股骨F上(即，“解剖植入”)，并且包括限定向外侧倾斜髌骨轴18C的髌骨沟16。向外侧倾斜髌骨轴18C倾斜以使得当18C向近端延伸时轴18C向外侧偏离组件中线LM。
当股骨组件10构造为解剖植入时，可在向外侧倾斜髌骨轴18C和组件中线LM之间形成中性的(gender-neutral)或“通用的”角度βU。有可能使βU具备通用性，这是因为已发现在自然或假体髌骨和股骨组件10的髌骨沟16之间的期望的关节型面对男性和女性患者而言是相对角度无关的。更具体地，对于女性而言，位于轴18和机械轴MA之间的优选的角度相比于男性仅稍微不同(如下详细讨论)，其差异足够小以使得股骨组件10对男性和女性组件而言具有同样的向外侧倾斜髌骨轴，而不影响适用性、功能或其他优势，这些是通过将股骨组件10的向外侧倾斜髌骨轴18C与基于组件10植入的解剖方位匹配而给予的。在一个示例性实施方式中，βU可小到0度(即，髌骨沟16限定了与组件中线LM平行或重合的髌骨轴18C)并可大到例如4度。在图4示出的实施方式中，βU大约为2度。
带有向外侧倾斜髌骨沟16的组件10的性别中性与解剖内翻/外翻角α相关。如上所讨论，角α为机械横切面TPM与解剖横切面TPA之间的角度差异，并且在膝盖的延伸方位测量。因此，参考图5，角α可认为是与髁3、4的关节面(其当然也是最远端的点1，2)相切的直线和机械横切面TPM之间的角度。
但是，当组件10以解剖方位安装在股骨F上时，α也是膝盖整个屈曲的相关角度值。现在参考图6和6A，关节线LA与横断胫骨面TPT形成角α，当股骨F处于伸展位置时，横断胫骨面TPT是固定于胫骨T并且平行于机械横切面TPM的横切面。关节线LA在组件10和胫骨T(或胫骨组件，未示出)之间的关节界面上以给定的屈曲度数与髁12、14的关节面相切。另外，如图6A所示，关节线LA与组件横切面TPc重合。当膝盖屈曲时，关节线LA沿着髁12、14的关节面向后移位。例如如图6B所示，当膝盖屈曲至近似90度时，关节线LA已移位至股骨组件10的最后部的点。但是，关节线LA和横断胫骨面TPT之间的角度保持不变(即，等于角α)。已经发现整个屈曲期间没有角度变化，从而模仿自然膝盖的关节特征。而且，股骨组件10的解剖植入与髌骨轴18C轻微向外侧倾斜相协作以使得组件10性别中性。
考虑到本公开下的一般概念并且如以上所解释，可注意的是解剖内翻/外翻角α至少大致与在此所公开的倾斜角度的特定值相关，并且其已发现为有利的。特别地，已经发现有利的内侧倾斜角度(例如，大致在3度和7度之间)和有利的向外侧倾斜角度(例如，大致在0度和4度之间)的平均和(average sum)粗略地相当于解剖内翻/外翻角α。股骨组件10的示例性实施方式包括向内侧或外侧倾斜的髌骨沟18A、18B、18C，其对应于一个等于大约7度的这样的平均和。这些示例性组件代表了理想的假体/解剖匹配，其期望对应于在患者群体中发现的解剖结构的最大可能的比例。
参考回图2，髌骨曲线20包括最远点22，其限定了位于组件横切面TPc和最远点22之间的高度E。另外，距离DA限定为最远点22和前部凸缘15的前表面之间的距离，而后部距离Dp限定为最远点22和内侧和/或外侧髁12、14的后表面之间的距离。
可想到的是，股骨组件10的其他特征可根据股骨组件10是否适于解剖植入或机械植入而不同。例如，可想到的是，对于适于解剖植入(图4)的股骨组件10，其高度E与适于机械植入(图3)的股骨组件10相比可能更小。进一步地，当从前侧观察时(如图3和4)，与适于机械植入的股骨组件相比，适于解剖植入的股骨组件10的前凸缘15可更低和更窄，即大致更小。
除髌骨轴18(其可为如上所提及的髌骨轴18A、18B、18C其中之一)的向内侧或外侧倾斜之外，髌骨轴18也可向内侧或外侧移位或在股骨组件10的前部凸缘15上“平移”。例如，参考图3，男性向内侧倾斜髌骨轴18B限定了向外侧移位距离DL，其为在冠状面CP中测量的、向内侧倾斜轴18B与组件横切面TPc的交点与组件中线LM之间的距离。在一个示例性实施方式中，向外侧移位距离DL可例如在0至4mm之间，其例如取决于轴18B的所期望位置和股骨组件10的特性，例如植入尺寸、植入厚度等。尽管向外侧移位距离DL相对于股骨组件10的男性内侧倾斜髌骨轴18B示出，可想到的是股骨组件10的其他结构可具有可向外侧移位以限定向外侧移位距离DL的其他结构的髌骨轴18，即，向内侧倾斜髌骨轴18A或向外侧倾斜髌骨轴18C。
另一方面，图4所示的实施方式包括限定向内侧移位距离DM的向外侧倾斜髌骨轴18C，DM为在冠状面CP中所测量的、向外侧倾斜轴18C与解剖横切面TPA的交点与组件中线LM之间的距离。在一个示例性实施方式中，向内侧移位距离DM可例如在0mm至大约4mm之间，其取决于轴18C的所期望位置和股骨组件10的特性，例如植入尺寸、植入厚度等。类似于向外侧移位距离DL，向内侧移位距离DM可由向内侧倾斜或向外侧倾斜的髌骨轴18A、18B或18C中的任一个来限定。
尽管上面股骨组件10作为具有许多不同结构的单个组件进行描述，但可想到的是可提供成组或成套股骨组件10以在其植入后在组件10的机械或解剖定向中使用。每个成套工具可包括针对股骨F的不同尺寸的多个植入尺寸，其可在不同的个体患者身上碰到。在适合用于机械植入的股骨组件10的情况中，第一整组或成套工具可提供给女性患者，而第二整组或成套工具可提供给男性患者。提供这两种性别特有的成套工具，是因为当机械定向时对男性和女性患者而言股骨组件10结构不同(即，如图3所示并且如上所讨论，股骨组件10包括男性内侧倾斜髌骨轴18A或女性内侧倾斜髌骨轴18B)。
另一方面，在股骨组件10具有适于用在解剖植入中的外侧髌骨轴18C的情形中，可对男性和女性患者二者提供单套工具。这种单个、性别中性的成套解剖定向组件与性别特定的成套机械定向组件相比可一般包括更多组件，因为性别中性的成套工具将包括更大范围的组件尺寸以适应男性和女性股骨群体之间的尺寸差异。
有利地，根据本公开制成的股骨组件可提供为成套或成组，其为性别特定的，特别是在准备机械植入时，然而也集成了任意数量的现在已知或后来发现的其他技术和特征。而且，根据本公开的髌骨沟可被集成到广泛的其他现存股骨组件设计中，使得组件提供如上所述的向内侧倾斜或外侧倾斜髌骨沟16的优点，同时也提供了其他独特的特征、关节特点和/或运动学属性。因此，可对各种各样的患者群体获得如上所述的髌骨-股骨的优点和优势，同时也获益于其他矫形技术，诸如特别髁设计、组件附加设计和方法、改进的材料等。
同样有利地，股骨组件10分别适于以机械和解剖定向植入，以基本再现或模仿在自然膝盖中健康股骨/髌骨相互作用的自然运动学属性。如下描述，健康患者髌骨沟分析和健康患者股骨的其他特征确认了与股骨组件10的机械植入共同使用的内侧倾斜髌骨轴，其可用于获得膝盖假体中增强的关节特性(例如，髌骨-股骨关节特性)。类似地，这种分析进一步确认能通过使用具有与股骨组件10解剖植入共同使用的外侧倾斜髌骨轴的股骨组件而获得增强的膝盖特性。在每种情况中，在以与在矫形股骨假体领域中的传统知识相反的方式使用倾斜的和/或定向的髌骨沟时，已发现根据本公开制成的股骨组件能够产生所期望的关节特性。
有利地，除了其他优点，由股骨组件10提供的加强髌骨-股骨关节可包括：使TKA手术后的前部膝盖疼痛最小化；维持韧带中合适的张力，从而使外科手术过程中相同的风险最小化；促进关于外侧股骨髁的相对尺寸和几何形状的合适/最优术中方案确定；最小化或消除了股骨组件关于股骨的外部旋转；最小化了在膝关节矫形期间髌骨半脱位风险，特别地在运动的极度延伸或极度屈曲的范围中；以及增长了诸如股骨组件10、自然或假体髌骨和/或胫骨组件的膝盖假体中组件的寿命。
根据本公开的股骨组件10另外一个优势是位于自然或假体髌骨和股骨组件10的髌骨沟之间的关节有利于股骨在深屈曲中侧反转。
现在将描述将带有内侧倾斜髌骨轴18A或18B的股骨组件10安装至股骨F的过程。在切除股骨F之前，确定并注明了对股骨F的机械轴MA和解剖轴AA的方位和定向。使用传统方法和仪器完成切割。在一个示例性实施方式中，切除产生与机械轴MA垂直(以及，附随地，与机械横切面TPM平行)的远端切割表面，尽管可使用其他切割几何形状。如有必要也可做出相应前部、后部、前斜和/或后斜切割。
接着外科医师提供股骨组件10用于植入至股骨F上。在此所用的“提供”股骨组件10指的是例如从成套工具或操作间容器或存储容器中取得它。在提供组件10的步骤之前，外科医师可以参与或者不参与来自生产者的获得、运输的接收、盘点或发生在操作室环境外的其他获得活动。
接着将具有内侧沟18A或18B其中之一(取决于患者的性别，如在此描述)的股骨组件10安装在股骨F上使得组件横切面TPc与机械横切面TPM平行和/或重合。使用传统固定方法和结构实现将股骨组件10固定至股骨F，例如骨接合剂、骨生长材料和/或固定钉26。也可植入假体髌骨组件以与股骨组件10共同作用，或保留自然髌骨用于这种关节。可分析运动范围，包括观察和分析髌骨-股骨运动学和关节特点。当外科医师对股骨组件10和任何其他膝盖假体的关联组件的位置和放置满意时，根据传统方法完成手术。
将带有外侧倾斜髌骨轴18C的股骨组件10安装至股骨F的过程类似于上述对于带有内侧倾斜髌骨轴18A、18B的组件10的相应过程。但是，并不选择带有内侧倾斜轴18A、18B的组件10并植入这种组件10使得组件横切面TPc与机械横切面TPM平行和/或重合，而是选择并植入带有外侧倾斜髌骨轴18C的组件10使得组件横切面TPc与解剖横切面TPA平行和/或重合，如上所述的那样。
尽管本发明已描述为具有示例性设计，但是本发明能在本公开的精神和范围内进一步修改。本申请因此意为覆盖使用它的一般原则的本发明的任何变化、用途或改造。另外，本申请意为覆盖位于本公开所属领域已知或惯例内而实现的对本公开的这种偏离，并且其落入随附权利要求的限制内。

Claims (14)

1.一种适于安装在股骨(F)上的股骨组件(10)，股骨限定了机械轴(MA)和解剖轴(AA)，所述组件具有骨接触面(13)和相反的关节面，所述组件还具有近端部、远端部、前部和后部，所述组件包括：
包括内侧髁(12)和外侧髁(14)的一对髁，每个所述髁限定了各自的最远点和最后面的点；
接近所述组件前部(15)的髌骨沟(16)；
与所述髁的每个所述最远点相切的组件横切面(TPC)；
与所述组件横切面垂直并与所述髁的至少一个所述最后面的点相切的冠状面(CP)；
与所述组件横切面垂直并且位于所述外侧髁和所述内侧髁之间的矢状面(SP)，所述矢状面包含所述髌骨沟的最远点(22)，所述矢状面包含组件中线(LM)，所述组件中线(LM)与所述组件横切面正交并且包含所述髌骨沟的所述最远点，
所述髌骨沟限定了当从所述组件的前侧观察时向内侧倾斜的髌骨轴(18A、18B)，随着所述髌骨轴向近端延伸，所述髌骨轴向内侧偏离所述组件中线，从而限定了所述髌骨轴与所述组件中线之间的内侧倾斜角(βF、βM)。
2.权利要求1的股骨组件(10)，其中所述内侧倾斜角(βF、βM)包括在3度至7度之间的角度。
3.权利要求1或2的股骨组件(10)，其中所述股骨组件包括尺寸和形状设定为用于男性患者的股骨组件，并且所述内侧倾斜角(βM)包括大约为4.5度的角度。
4.权利要求1或2的股骨组件(10)，其中所述股骨组件包括尺寸和形状设定为用于女性患者的股骨组件，并且所述内侧倾斜角(βF)包括大约为6.8度的角度。
5.权利要求1或2的股骨组件(10)，其中所述组件中线(LM)和所述髌骨轴(18A、18B)在同一点与组件横切面(TPC)相交。
6.权利要求1或2的股骨组件(10)，其中所述组件中线(LM)和所述髌骨轴(18A、18B)在一对不同的点处与组件横切面(TPC)相交，所述一对不同的点之间彼此隔开内外距离(DL)。
7.权利要求6的股骨组件(10)，其中所述内外距离处于0mm和4mm之间。
8.适于安装在具有解剖轴(AA)和机械轴(MA)的股骨(F)上的成套股骨组件(10)，股骨在切除之前具有带有各自的最远点(1,2)的外侧髁和内侧髁(3,4)，股骨限定了与机械轴正交的机械横切面(TPM)和与每个所述最远点相切的解剖横切面(TPA)，所述成套股骨组件包括：
第一股骨组件(10)，具有
第一外侧髁(14)，
与所述第一外侧髁相反的第一内侧髁(12)，使得从所述第一外侧髁朝向所述第一内侧髁的路径限定了内侧方向，以及
将所述第一外侧髁与所述第一内侧髁连接的第一前凸缘(15)，所述第一前凸缘具有限定了向内侧倾斜髌骨轴(18A,18B)的髌骨沟(16)，随着所述内侧倾斜髌骨沟向近端延伸，所述向内侧倾斜髌骨轴(18A,18B)在所述内侧方向上延伸；以及
第二股骨组件(10)，具有
第二外侧髁(14)，
与第二外侧髁相反的第二内侧髁(12)，使得从所述第二内侧髁朝向所述第二外侧髁的路径限定了外侧方向，以及
将所述第二外侧髁与所述第二内侧髁连接的第二前凸缘(15)，所述第二前凸缘具有限定了向外侧倾斜髌骨轴(18C)的髌骨沟(16)，随着所述外侧倾斜髌骨沟向近端延伸，所述向外侧倾斜髌骨轴(18C)在所述外侧方向上延伸。
9.权利要求8的成套股骨组件(10)，其中所述第一外侧及内侧髁(14,12)和所述第二外侧及内侧髁(14,12)每个都限定了各自的最远点及各自的最后面的点，所述第一股骨组件(10)和所述第二股骨组件(10)每个包括：
与每个所述最远点相切的组件横切面(TPC)；
与所述组件横切面垂直并与至少一个所述最后面的点相切的冠状面(CP)；以及
与所述组件横切面垂直并且位于所述第一外侧髁和所述第一内侧髁之间的矢状面(SP)，所述矢状面包含所述髌骨沟(16)的最远点(22)，所述矢状面包含组件中线(LM)，所述组件中线(LM)与所述组件横切面正交且包含所述髌骨沟的所述最远点，
所述第一前凸缘(15)的所述向内侧倾斜髌骨沟(16)限定了当从所述第一股骨组件的前侧观察时向内侧倾斜的髌骨轴(18A、18B)，所述向内侧倾斜的髌骨轴限定了相对于所述组件中线的内侧倾斜角(βF、βM)，以及
所述第二前凸缘(15)的所述向外侧倾斜的髌骨沟(16)限定了当从所述第二股骨组件的前侧观察时向外侧倾斜的髌骨轴(18C)，所述向外侧倾斜的髌骨轴限定了相对于所述组件中线的外侧倾斜角(βU)。
10.权利要求9的股骨组件(10)，其中所述内侧倾斜角(βF、βM)包括在3度至7度之间的角度。
11.权利要求9或10的股骨组件(10)，其中所述第一股骨组件包括尺寸和形状设定为用于男性患者的股骨组件，并且所述内侧倾斜角(βM)包括大约为4.5度的角度。
12.权利要求9或10的股骨组件(10)，其中所述第一股骨组件包括尺寸和形状设定为用于女性患者的股骨组件，并且所述内侧倾斜角(βF)包括大约为6.8度的角度。
13.权利要求9或10的股骨组件(10)，其中所述第二股骨组件是男性和女性股骨组件中的其中之一，并且所述外侧倾斜角(βU)大约为2度。
14.权利要求8或9的股骨组件(10)，其中所述第二股骨组件包括中性股骨组件。
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