CN104203161B - 柔顺的抗吸收植入物 - Google Patents

Abstract

描述了用于提供减少应力遮挡对周围骨结构的负面效应的骨科植入物的系统、装置和方法。所述骨科植入物由两部分构成：形成关节连接界面的外壳部分和形成骨界面的中间部分。外壳部分设计成减少对关节连接力的吸收并将易出现的力均匀地分布到中间部分。中间部分设计用于与自然骨形成强交接并将力从外壳传递到骨内。

Description

柔顺的抗吸收植入物

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年1月18日提交的美国临时申请号61/587,854的优先权，该申请全文以引用方式并入本文中。

背景技术

骨科植入物用来加强或置换通常经历高应力水平和磨损的关节。在初次置换手术中，已经历创伤或已磨损至抑制关节的正常功能的程度的关节被置换或用更结实的耐磨植入物增强。在翻修手术中，或者不成功或者已磨损至抑制其功能的程度的初次植入物被用翻修植入物补充或置换。在置换关节处持续不断的每日应力和磨损(尤其是对于承重的膝关节置换来说)需要初次植入物和翻修植入物两者均足够结实以经受显著的滥用。

常规的膝关节植入物由刚性的高模量金属制成，该金属用来提供足够的支撑并经受在膝关节处存在的高应力。诸如钛、不锈钢、锆、钴-铬合金和其它金属合金的高强度金属常常在股骨和胫骨植入物中使用以实现所需强度和稳定性。这些金属部件表现出比其所植入到的骨结构更高的刚度和更高的弹性模量，以便经受在日常活动过程中膝关节上易出现的显著应力。植入物和用来制造它们的金属材料的尺寸导致患者必须调整以适应的较重植入部件，并且患者可能在植入后因“感受到金属部件的重量”而不适。

就传统膝关节植入物部件的刚性材料和大型植入物设计而言，膝关节置换物承受在植入后患者的关节上易出现的大部分应力。结果，植入物周围的骨往往经受比正常情况更低的应力。减小的应力造成骨吸收，因为骨分解以调整和适应对来自关节处的骨的支撑的减少的需求。响应于正常负载中的变化，骨重建自身以积累更大的质量来加强骨或者分解骨质量来削弱骨。该过程被称为沃夫定律，并且其造成正常骨在骨上的负载增加时变得更强或者在骨上的负载减少时变得更弱。

植入物周围的骨吸收可具有显著的负面效应，因为它降低骨的完整性及其将植入物牢固地保持就位的能力。这种并发症被称为应力遮挡，因为高强度植入物将周围的骨从造成骨保持其强度所需的应力和负载“遮挡”开。所产生的骨吸收造成患者在其日常活动期间经受疼痛并感受到其膝关节植入物的重量。在一些情况下，由应力遮挡导致的骨吸收甚至可造成植入物完全失效，从而需要二次翻修膝关节置换术。

发明内容

本文公开了用于提供减少应力遮挡对周围骨结构的负面效应的骨科（orthopedic）植入物的系统、装置和方法。特别地，所述系统、装置和方法提供将在植入物上易出现的力传递至周围骨结构的骨科植入物。所述系统、装置和方法减少装置应力集中的点并且提供传递到周围骨的应力的均匀分布。

在某些实施例中，一种骨科植入物包括具有外部关节表面的外壳区域和具有骨界面和与外壳区域不同的机械特性的中间区域。在某些实施中，中间区域具有与外壳区域不同的弹性模量、密度或孔隙度。在某些实施中，中间区域由与外壳区域不同的材料构成。

在某些实施中，外壳区域包括加强肋。加强肋可设置在外壳的前部处、外壳的髁部分上、外壳的髁部分之间的接头处、或它们的组合。肋可设置在外壳区域的表面上，或者可以设置在外壳区域的内部部分中。

在某些实施中，外壳区域的横截面积为基本上均匀的。在这样的实施中，外壳区域的厚度在整个外壳上变化。在其它实施中，外壳区域的厚度为基本上均匀的。

在某些实施中，中间区域为相对于外壳区域可移动的。中间区域也可为多孔的，其中骨界面形成多孔的骨长入表面。骨界面成形为使用标准已切割骨的几何形状，并且骨界面的轮廓不同于外壳的内部轮廓。

在某些实施例中，一种制造骨科植入物的方法包括形成骨科植入物的外壳区域和形成骨科植入物的中间区域，中间区域具有与外壳区域不同的机械特性。在某些实施中，外壳区域和中间区域通过快速制造形成，并且中间区域可由与外壳区域不同的材料形成，或者可具有与外壳区域不同的密度或孔隙度。

附图说明

从参照附图的以下进一步描述，将更充分地理解上述的和其它的目的和优点。这些所描绘的实施例应理解为示例性的，而绝不应理解为限制性的：

图1示出示例性股骨植入物的透视图；

图2示出图1中所示股骨植入物的横截面的透视图；

图3示出具有内部通道的示例性股骨植入物的透视图；

图4A和图4B示出两个示例性植入物部件的有限元分析；

图5示出图1中所示股骨植入物的外壳部分的透视图；

图6A-C示出具有基本上均匀的横截面积的示例性股骨植入物外壳的剖视图；

图7A-C示出具有基本上均匀的厚度的示例性股骨植入物外壳的剖视图；

图8示出具有前部增强肋的示例性股骨植入物外壳的透视图；以及

图9示出具有髁增强肋的示例性股骨植入物外壳的透视图。

具体实施方式

为了提供对本文所述系统、装置和方法的总体理解，现在将描述某些示例性实施例。为了在图示中清楚起见，将结合骨科膝关节植入物描述所述系统和方法。本领域的普通技术人员应理解，本文所述系统、装置和方法可被适当地调适和修改，并且本文所述系统、装置和方法可用于其它合适的应用，例如用于其它类型的关节和骨科植入物，并且其它这样的添加和修改将不脱离本发明的范围。

图1示出膝关节置换植入物的股骨部件100。相比由实心的金属块制成的常规植入物，股骨部件100由两部分构成：外壳102和中间部分104。这两部分一起形成具有关节表面106和骨界面的单个植入物部件，关节表面106接触胫骨植入物部件并抵靠胫骨植入物部件而关节连接（articulate），骨界面接触并固结到患者的股骨。

特别地，外壳102形成股骨部件100的外部，其与胫骨植入物部件交接。外部关节表面106成形为允许股骨在屈曲期间的自然移动以及患者的股骨和胫骨在植入后的伸展。外壳102的内部部分设计用于减少可由常规的膝关节置换物造成的应力遮挡并发症。特别地，外壳102具有一定程度的柔顺性和柔韧性以允许将股骨部件100上易出现的力传递到股骨部件所植入进的骨，从而减少骨吸收并且促进植入物周围结实的骨的保持。外壳102的内表面的轮廓设计成使得应力集中点减少，以便将在膝关节上易出现的应力和载荷更均匀地散布到植入物周围的骨。外壳102虽然在一定程度上是适形的，但也是足够刚性和结实的以保持其完整性，并且在由膝关节的正常屈曲和伸展造成的磨损和应力下保持股骨远端的解剖形状。

股骨部件100的中间部分104在外壳102和股骨部件100所植入进的患者的骨之间形成界面。中间部分104可与外壳102一体地形成或可形成为单独的部件，该部件结合到外壳102的内表面。在某些实施中，中间部分104是单独的部件，其与外壳102以允许中间部分104和外壳102之间的少量相对移动的方式结合。例如，中间部分104可间断地结合到外壳102以允许结合的区域之间的少量屈曲或移动。中间部分104也可包括在与外壳102的界面处的通道或其它切口区域，该区域在例如高弯曲区域处形成小间隙，以允许外壳和中间部分相对于彼此屈曲和移动。

除了外壳102和中间部分104以及部件10的这两部分之间的界面的形状之外，用于这两部分的材料被选择以减小应力遮挡效应。在某些实施中，所用材料被选择成使得股骨部件100的总模量接近该部件所植入进的自然骨的模量。外壳102由这样的材料制成：该材料能够在关节连接力下保持完整性，同时仍将这些力传递到中间部分。例如，外壳102可由钛、钛合金、不锈钢、钴-铬合金、钽、锆合金、其它金属合金、或任何其它合适的材料制成。中间部分104由这样的材料制成：该材料不显著吸收传递通过外壳的力，而是将这些力传送到周围的骨中。该材料还具有保持其完整性的强度并且提供与骨的坚实交接。例如，中间部分104可由聚乙烯、聚醚醚酮(PEEK)、聚氨酯、多孔金属(例如，钽、钛、钴-铬合金、不锈钢)、淀粉、陶瓷、羟基磷灰石、玻璃、或任何其它合适的材料制成。聚合物中间部分可由聚醚醚酮(PEEK)(也称为聚酮)、聚-α-羟基酸、聚己内酯(polycapropactones)、聚对二氧环己酮、聚酯、聚乙醇酸、聚乙二醇、聚交酯、聚乳酸、聚-D,L-乳酸、聚-L,L-乳酸、聚原酸酯、聚磷酸盐、聚磷酸酯、聚膦酸酯、多糖、聚己内酯、聚丙烯、延胡索酸盐、聚酪氨酸碳酸酯、或聚氨酯制成。在某些情况下，可能希望骨以生物方式直接固结到植入物，而不使用骨水泥。在这些情况下，可能希望由金属粉末或线材形成中间部分，该粉末或线材结合或烧结在一起以形成合适的长入表面。

选择用于外壳102和中间部分104的材料可提供一种植入物，其具有与该植入物所置换的自然骨的特性基本上类似的机械特性。自然骨由两种类型的骨构成：致密的外部皮质骨和海绵状的内部松质骨。用来制造外壳102和中间部分104的材料被选择成分别匹配皮质骨和松质骨的机械特性，以提供比常规植入物更接近地模仿被置换骨的特性的植入物。除了匹配机械特性之外，所用材料也可提供比大的金属常规植入物更轻的植入物，并可减轻患者的不适感，尤其是在植入手术之后的早期阶段。

在一些实施例中，外壳102和中间部分104被制造为两个单独的部件，这两个部件结合到一起以形成股骨部件100。在一些实施例中，股骨部件100形成为一体部件，其具有形成外壳102和中间部分104的两个不同的区域。例如，快速制造过程可用来将股骨部件100形成为具有不同部分的一体部件，这些部分具有不同的特性并可由不同材料制成。快速制造机器可通过改变沉积形成外壳102和中间部分104的材料的密度或材料的类型而形成不同的部分。在一些实施例中，更结实的材料被沉积在外壳区域中，而不同的更弱的材料被沉积在中间部分中。在一些实施例中，使用相同的材料，但该材料在外壳区域中比在中间部分中更密集地沉积。在这些方案中的任一种中，外壳102可形成为实心区域，而中间部分104形成为促进骨长入的更弱的多孔区域。

外壳102和中间部分104也可通过激光烧结或类似过程用金属粉末形成。激光烧结可利用多种金属粉末材料或利用以不同密度沉积在植入物的不同区域中的金属粉末制备外壳或中间部分。该方案使以下植入物设计成为可能：该设计被定制以提供在微观尺度上变化的局部机械特性，例如通过将较高模量或更致密的材料沉积在经受较高应力的外壳的区域中，同时保持植入物的宏观尺度设计和应力传递特性。

中间部分104包括由面108a-e形成的骨界面。如图1所示，该骨界面成形为在使用膝关节置换的普通技术制备骨之后适应患者的已切割股骨的标准形状。相比已制备的骨的形状，外壳102的内轮廓为平滑和连续的，并且因此中间部分104用作中间物，其有利于平滑的成轮廓外壳102与在手术期间被切割的患者的骨的连接。股骨部件100可被水泥固定到患者的骨或在无水泥程序中植入。在无水泥实施中，中间部分104为多孔的并且形成长入表面，该表面允许周围的骨生长到中间部分104内以形成股骨部件100与周围骨的牢固固定。

除了提供所需的应力传递特性之外，外壳102和中间部分104形成植入物，其在植入期间在面108a-e和患者的骨之间形成牢固的固定。因为股骨部件100的模量低于常规的实心植入物，所以部件100比常规的实心植入物更柔顺。部件100的柔顺性允许植入物在其压力配合到患者的已制备骨上时更容易屈曲。这种柔韧性允许骨切割的精度的更宽松公差，因为植入物可屈曲以适应患者的骨，而不需要常规植入物可能要求的高压力配合力。由于适应骨并提供更好的初始配合，部件100在骨和部件之间提供更强的永久固定，例如通过将促进骨向植入物内的长入的“挤压”压力提供至自然骨。

图1中所示股骨部件100的两个部分102和104有助于减少应力遮挡效应并且在股骨部件100上分布负载力和应力。特别地，柔性外壳102的内表面的形状和轮廓设计成避免应力可能集中的急剧过渡部和点，应力集中导致易出现的力在周围骨上的不均匀分布。外壳102的平滑的连续轮廓在图2中示出，该图描绘了股骨部件100的剖视图。外壳102和中间部分104的内部被示出，从而暴露在中间部分104的表面110和外壳102的表面112之间的界面。在某些实施中，外壳102和中间部分104例如通过使用快速制造技术而一体地形成，并且在表面110和表面112之间的界面是从材料的一种类型或设计向另一种的过渡部。在某些实施中，外壳102和中间部分104不是一体地形成的，而是在这些表面110和112的界面处结合在一起的两个单独的部件。

在一些实施中，在外壳102和中间部分104之间的界面允许部件100的这两个部分之间的少量的相对移动。这种相对移动可通过在外壳102和中间部分104的界面处并入开放通道来适应，如图3所示。图3描绘了部件100的剖视图，其揭示了在外壳102和中间部分104的界面处的可选的内部通道103a-f。通道103a-f设置在中间部分104的内角的区域附近，但可位于沿外壳102和中间部分104之间的界面的任何合适的位置处。

通道103a-f允许部件100吸收外壳和中间部分之间的相对移动，而不妨碍两部件之间的结合或形成可损害植入物的显著的磨损颗粒。中间部分104能够在通道103a-f的区域中略微屈曲，而不向外壳102施加力或在屈曲的区域中使外壳102弯曲。通道103a-f中的每一个可由施加到中间部分104的内表面的力压缩，直到通道关闭并且在通道103a-f周围的中间部分104的材料接触外壳102为止。因为通道103a-f吸收了中间部分104和外壳102的这种屈曲，可能优选的是将通道定位在外壳与中间部分之间的界面的区域处，该区域在正常使用期间经历最高的应力或最高的弯曲。

外壳102的表面112有助于外壳将负载应力散布在植入物周围的骨上的能力，并且减少这些力在沿外壳102的一个或多个位置中的集中。表面112是平滑的连续表面，其不具有急剧的点或拐角。缺少急剧的点和拐角允许易出现的应力散布在外壳102的广阔区域上，而不是将这些力集中在点或拐角处。

结合图4A和图4B中所示有限元分析来描述部件100的应力分布和传递特性。该分析比较了由钴铬钢制成的图4A所示常规植入物150a和图4B所示两区域植入物150b的特性，植入物150b类似于部件100并且具有图4B所示钴铬外壳和聚合物中间部分。5mm的位移被施加到两种植入物，使实心钢植入物150a的后端从初始位置152a移置到移置后位置152a'，并且使两区域植入物150b从初始位置152b移置到移置后位置152b'。在图4A和图4B中的球指示在移置期间在植入物中形成的内应力，并且球的尺寸与应力的大小成正比。实心植入物150a和两区域植入物150b分别被锚固在前点153a和153b处以用于移置，并且在这些区域中的外表面处存在的应力是锚固而不是在移置期间生成的部件中的内应力的结果。

在图4A和图4B中的应力球的位置和尺寸突出了两个植入物150a和150b的不同的应力集中和传递特性。植入物150a具有由图4A中的应力球的数目和较大尺寸指示的较高的总内应力。内应力在正常使用期间由植入物自身吸收并且不会传递到周围的骨中，从而引起应力遮挡的负面效应。由于构成植入物150a的刚性金属和植入物中的急剧的拐角过渡部，内应力不均匀地分布，并且应力集中在拐角154a、156a和158a处。集中的力在较大的位移的区域附近较大，因为应力从拐角154a到后部的拐角156a和158a增加。沿植入物150a的外表面160a也存在显著量的内应力，如由散布在该表面上的应力球所示。在外表面处的应力的分布突出了内轮廓和外轮廓之间的差异，因为应力在植入物150a的外侧上的外表面160a上散开，但集中在内侧上的拐角154a、156a和158a处。

植入物150b显示具有比植入物150a低的内应力量，如由图4B中较少的球和较小的球尺寸所示。植入物150b也不表现出在植入物150a中可见的应力集中，因为在聚合物中间部分上的内拐角154b、156b和158b在变形状态下不具有任何可量测的集中的应力。在植入物150b的外壳区域中存在由植入物的外表面160b上的球显示的内应力，但这些球和它们所表示的应力低于在植入物150a上的外应力并且也基本上均匀地散布在外表面160b上。显著低的内应力突出了植入物150b将力传递到周围的骨中并减少力的内部吸收的能力，从而减小可由诸如植入物150a的实心钢植入物造成的应力遮挡的负面效应。

图4B中示出的植入物的应力传递和分布特性由外壳部件的形状和设计形成，特别是由与中间部分干涉的外壳的内表面的轮廓以及用于外壳和中间部分两者的材料形成。植入物部件100的外壳102在图5中显示为中间部分104被从部件移除，以暴露外壳102的内表面114。该构型显示了内表面114的基本上连续且平滑的轮廓。内表面114不具有在外壳102的关节连接期间会使应力集中的急剧的过渡部和拐角，从而允许膝关节植入物外壳102在关节连接期间均匀地分布易出现在外壳102上的力。特别地，外壳102的内表面114显示具有在外壳102的后部段、下部段和前部段之间的平滑的过渡部，而不是在这些部段之间的急剧的拐角。

除了内表面114的连续轮廓之外，外壳102的不同区域的厚度影响易出现在外壳102上的应力的分布和外壳材料的完整性的保持。外壳的横截面区域可被构造成提供所需的应力分布。在某些实施例中，外壳102的厚度贯穿外壳从后端113到前端115保持均匀，以减少易出现的应力的不均匀分布。在某些实施中，外壳102的厚度从前端113到后端115变化，以便沿外壳102的不同位置保持均匀的横截面积，从而有助于保持外壳的强度和刚度。

具有基本上均匀的横截面积或基本上均匀的厚度的外壳的某些实施例通过观看在沿外壳的不同位置处(例如，在由图5中所示线A-A、B-B和C-C所指示的位置处)的股骨植入物部件外壳的横截面轮廓而示出。图6A-C示出一种方案，其中外壳202的横截面积通过改变外壳的厚度而保持基本上均匀。外壳202的基本上均匀的横截面积有助于外壳保持其形状和材料完整性的能力，因为它影响外壳的第二惯性矩阻力，其为对在施加到外壳的力下弯曲的阻力。具体地，在外壳中保持基本上均匀的横截面积可帮助形成对在具有不同的外部几何形状(例如，不同宽度)的外壳的不同区域处受力弯曲的基本上相同的阻力。均匀的横截面积和阻力因此提供这样的外壳：该外壳不具有相比外壳内的其它点显著地更柔顺且易于出现不期望的弯曲的点。除了横截面积，外壳的厚度可变化以便为诸如惯性矩和截面模量的另一合适的机械特性保持均匀性。

为了保持均匀的横截面积，植入物外壳的厚度可贯穿植入物变化，并且部件的较宽区域比部件的较窄区域更薄。图6A示出在外壳202上对应于图5中的外壳102的线A-A的位置处截取的横截面轮廓。该横截面轮廓具有面204，其包括在该位置处的外壳202的厚度“A”。面204的面积相比在外壳202的其它区域处截取的横截面为基本上均匀的。

图6B示出在对应于图5中的外壳102的线B-B的第二位置处截取的外壳202的横截面轮廓。该横截面轮廓包括面206，其具有在该位置处的外壳202的厚度“B”。由于外壳202在该位置处较宽，厚度B小于在图6A中的面204上示出的厚度A。在该位置处较小的厚度保持面206和面204基本上均匀的面积。

图6C示出在对应于图5中外壳102的线C-C的外壳202的位置处截取的外壳202的第三横截面轮廓。所示横截面轮廓包括两个面：在对应于外壳102的髁部分116的髁部分上的面208和在对应于外壳102的髁部分118的髁部分上的面210。两个面208和210具有相同的厚度“C”，该厚度大于分别在面204和206上示出的厚度A和B两者。厚度C被选择成使得面208和210的面积之和基本上等于面206的横截面积和面204的面积。

在某些实施中，可能优选的是贯穿植入物外壳保持均匀的厚度，而不是均匀的横截面积。因为外壳的宽度和其它尺寸不同，所以均匀的厚度形成变化的横截面积和潜在地变化的对弯曲力的阻力。然而，一些植入物材料足够结实，使得横截面积上的微小变化不存在对弯曲力的显著的阻力，并且因此均匀的厚度不导致显著的弯曲风险。均匀的厚度可能对于这样的植入物是优选的，以保持在植入物上易出现的力向周围的骨结构的均匀传递。在植入物上的力在一定程度上由植入物材料吸收，并且由于在较厚的区域中增加的材料，植入物的较厚区域可吸收比较薄区域更多的力。保持植入物的均匀厚度使所吸收的力贯穿植入物外壳保持基本上相同，并且优选地足够低，以将正常作用的力的大部分传递到周围的骨内以保持其完整性。

图7A-C示出在具有基本上均匀的厚度的外壳302中的该方案。图7A示出在对应于图5中所示线A-A的位置处截取的外壳302的横截面轮廓。该横截面积包括具有厚度“D”的面304，并且该厚度贯穿外壳为基本上恒定的。

图7B示出在对应于图5中所示线B-B的外壳上的位置处截取的外壳302的第二横截面轮廓。该横截面轮廓包括面306以及与在图7A中所示面304相同的厚度D。在该实施中，虽然植入物的厚度是均匀的，但横截面积不是均匀的，因为面306具有比面304大的面积。然而，均匀的厚度使易出现的力的吸收率保持基本上恒定，因为沿横截面304或306在外表面312和内表面314之间的外壳材料的量中不存在显著的差异。

图7C示出在对应于由图5中的线C-C示出的位置的位置处截取的外壳302的第三横截面轮廓。同样，该横截面轮廓示出在外壳302的髁部分的面308和310上的厚度D。这些面308和310中的每一个具有与面304和306的面积不同的面积，但均匀的厚度同样允许力类似于面304和306那样通过面308和310的传递。

保持植入物外壳的均匀的横截面积或均匀的厚度的图示方案有助于减少应力梯级并且提供易出现的应力在骨的面积上的均匀传递。根据在特定应用中植入物、材料或易出现的力的类型，横截面积和厚度两者均可设计成适应对植入物的具体需求。设计在提供抵抗弯曲的厚植入物外壳和减少易出现的力的吸收的薄植入物外壳之间面临取舍。在某些实施中，通过略微改变贯穿植入物外壳的横截面积和厚度两者以提供足够的弯曲阻力和在外壳的不同区域中均匀的力传递，来满足对特定植入物的要求。

在膝关节的关节连接期间在诸如外壳102的植入物外壳上易出现的外应力可能由于膝关节的解剖结构运动而不均匀地分布在外壳的外表面上。例如，在外壳的关节连接期间，前部区域117、髁部分116和118、以及在图5中所示外壳102的这两个髁部分之间的接头119可在各个点处经历较高的应力。为了保持外壳102在这些增加的力下的完整性和形状，同时仍保持外壳102的基本上均匀的横截面积或厚度，在某些实施中可能希望为经历较高应力的这些区域提供增强物。

图8示出外壳402，其在由易出现在外壳上的不均匀正常应力造成的较高应力的区域中包括增强物。外壳402具有基本上连续且平滑的内表面404，如上文结合外壳102的内表面114所讨论的。内表面404具有前部417，在外壳402的正常关节连接期间在前部417上易出现提高的应力。作为例如当患者的足部在行走过程中冲击地面时来自接触力的膝关节的正常运动的结果，提高的应力可存在于前部417处。为了解决这种提高的应力，前部417具有增强肋406a-c以提供对这部分内表面404增加的支撑。这些增强物允许外壳402在不均匀的力下关节连接，而不在前部417的区域中弯曲或变形。

增强肋406a-c在图8中示出为沿外壳402的内表面404延伸。在这样的实施中，中间部分可基本上类似于图1中所示中间部分104，其结合到外壳402并且具有外壳界面表面，该界面表面适应增强肋406a-c以保持与内表面404紧密接触。因为肋仅覆盖前部417，外壳402的基本上平滑且连续的轮廓大部分保持在整个表面404上。增强肋406a-c可设计有弯曲边缘，以免引入可潜在地充当应力集中点的急剧过渡部。在某些实施中，增强肋设置在外壳402的内部部分中，例如通过将外壳402的材料更密集地沉积在内部中，或者通过为内部部分使用更结实的材料，而不将任何变化引入到平滑的内表面404。

除了肋406a-c之外，外壳402可包含附加的增强物，以便在后髁部分408和410处以及这两个髁部分之间的接头412处提供增加的支撑。在髁部分处额外的支撑可能由于在这些区域中外壳402的减小的宽度和材料质量而为所需的。代替提供贯穿这些部分具有较厚材料的植入物外壳，增强肋可能对于提供增加的支撑而不显著影响力向骨内的传递而言是理想的。

图9示出在外壳的后部517上具有一系列增强物的外壳502的透视图。增强物包括髁肋508a-b和510a-b、侧肋516a-b和接头肋514。髁部分504上的髁肋508a-b和髁部分506上的髁肋510a-b为这些髁部分提供增加的支撑，以便在膝关节接近完全屈曲时抵抗髁部分的变形或扭转。纵向肋516a-b在植入物的屈曲过程中抵抗外壳502的后部517的弯曲和变形。接头肋514补充这种支撑并且在髁部分504和506之间的接头512处提供额外的增强物，以抵抗髁部分504和506中的一个相对于另一个的扭转或变形。

应当理解，以上描述仅仅是示例性的，并且不限于本文给出的细节。虽然已本公开中提供了若干实施例，但应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，所公开的系统、装置和方法及其部件可以许多其它具体形式具体化。

在浏览本公开之后，本领域的技术人员将会想到各种变型和修改形式。所公开的特征可以用本文所描述的一个或多个其它特征以任何组合和子组合(包括多个从属的组合和子组合)实现。上文所描述或示出的各种特征，包括其任何部件，可以结合或集成在其它系统中。此外，某些特征可被省略或不实现。

更改、替换和改型的示例可由本领域技术人员弄清并在不脱离本文所公开的信息的范围的情况下进行。本文引用的所有参考文献全文以引用方式并入并且构成本申请的一部分。

Claims (23)

1.一种骨科植入物，包括：

外壳区域，其由第一材料制成，且具有外部关节表面和内表面，所述内表面包括基本上平滑且连续的轮廓；以及

中间区域，其由另外材料制成，且具有骨界面表面和外壳界面表面，

其中，所述第一材料和所述另外材料被选择成基本上分别匹配皮质骨和松质骨的机械特性，

其中，所述中间区域和所述外壳区域构造成减小所述植入物的应力遮挡效应。

2.根据权利要求1所述的骨科植入物，其中，所述外壳区域的横截面积为基本上均匀的。

3.根据权利要求2所述的骨科植入物，其中，所述外壳区域的厚度是变化的。

4.根据权利要求1所述的骨科植入物，其中，所述外壳区域的厚度是基本上均匀的。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的骨科植入物，其中，所述另外材料具有与所述第一材料不同的弹性模量。

6.根据权利要求1-4中的任一项所述的骨科植入物，其中，所述另外材料具有与所述第一材料不同的密度。

7.根据权利要求1-4中的任一项所述的骨科植入物，其中，所述另外材料具有与所述第一材料不同的孔隙度。

8.根据权利要求1-4中的任一项所述的骨科植入物，其中，所述第一材料与所述另外材料不同。

9.根据权利要求1-4中的任一项所述的骨科植入物，其中，所述中间区域相对于所述外壳区域是可移动的。

10.根据权利要求1-4中的任一项所述的骨科植入物，其中，所述骨界面表面包括多孔的骨长入表面。

11.根据权利要求1-4中的任一项所述的骨科植入物，其中，所述骨界面表面的轮廓不同于所述外壳的内轮廓。

12.根据权利要求1-4中的任一项所述的骨科植入物，其中，所述骨界面表面成形为适应标准的切除骨几何形状。

13.根据权利要求1-4中的任一项所述的骨科植入物，其中，所述外壳界面表面与所述内表面的轮廓匹配。

14.根据权利要求1-4中的任一项所述的骨科植入物，其中，所述外壳区域还包括设置在所述内表面上的加强肋。

15.根据权利要求14所述的骨科植入物，其中，所述肋设置在所述外壳区域的前部处。

16.根据权利要求14所述的骨科植入物，其中，所述肋设置在所述外壳区域的髁部分上。

17.根据权利要求14所述的骨科植入物，其中，所述肋设置在所述外壳区域的髁部分之间的接头处。

18.根据权利要求14所述的骨科植入物，其中，所述肋设置在所述外壳区域的后部处。

19.一种制造骨科植入物的方法，包括：

形成所述骨科植入物的外壳区域，所述外壳区域由第一材料制成，且包括外部关节表面和内表面，所述内表面包括基本上平滑且连续的轮廓；以及

形成所述骨科植入物的中间区域，所述中间区域由另外材料制成，且包括骨界面表面和外壳界面表面，

所述方法还包括选择所述第一材料和所述另外材料以使其基本上分别匹配皮质骨和松质骨的机械特性，

其中，所述中间区域和所述外壳区域构造成减小所述植入物的应力遮挡效应。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述外壳区域和中间区域通过快速制造形成。

21.根据权利要求19或20所述的方法，其中，所述第一材料与所述另外材料不同。

22.根据权利要求19所述的方法，其中，所述中间区域通过将材料以与所述外壳区域不同的密度沉积而形成。

23.根据权利要求19或20所述的方法，其中，所述中间区域形成为多孔区域，并且所述外壳区域形成为实心区域。