CN104271078A - 适用于患者的后侧稳定型膝植入物、设计及相关方法和工具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开关节修复植入物、植入部件、系统、方法和工具。多种实施方式提供用于设计为后侧稳定的膝关节关节修复系统的改善特征，包括深盘构造和箱、凸轮和/或柱特征。另外，多种实施方式包括适用于患者(例如，患者特异性和/或患者工程化)的特征。

Description

适用于患者的后侧稳定型膝植入物、设计及相关方法和工具
相关申请
本申请要求Slamin等人于2012年3月2日提交的题为“Patient-Adapted Posterior Stabilized Knee Implants,Designs AndRelated Methods And Tools”的美国临时专利申请No.61/606284的权益，该临时申请的全部内容整体通过引用合并在此。
技术领域
本申请涉及例如像2012年2月15日提交的题为“Patient-Adapted and Improved Orthopedic Implants,Designs AndRelated Tools”并公开为美国专利公开文献No.2012-0209394的美国专利申请序列No.13/397457中描述的关节修复系统(例如切除切口策略、引导工具和植入部件)，该美国申请整体通过引用合并在此。特别地，这里公开的多种实施方式提供用于针对后侧稳定设计的膝关节关节修复系统的改善特征，包括适用于患者(例如患者特异性和/或患者工程化)的特征。
背景技术
一般来说，患病、受伤或有缺陷的关节，例如具有骨关节炎的关节已使用标准的成品植入物和其他外科装置来修复。具体的成品植入物设计这几年有所改变以解决特定问题。例如，若干现有设计包括具有转动部分以增强关节运动的植入部件。但是，在改变设计以解决特定问题时，历史设计频繁改变已经产生一个或多个另外问题，要未来的设计来解决。总体上，许多这些问题源自患者的现有或健康关节解剖结构和植入部件的对应特征之间的一个或多个差异。
历史上，对植入物设计采用一个大小匹配所有(或者一些大小匹配所有)的方法的关节植入物造成患者的现有或健康生物学结构和在患者关节中得到的植入部件特征之间具有显著差异。因此，需要解决各个患者需要的先进的植入物设计和有关装置和方法。
附图说明
通过参考以下描述、结合附图，实施方式的前述和其他目的、方面、特征和优点将变得明白并可得到更好的理解，其中：
图1A和1B显示患者的远侧股骨(图1A)和股骨植入部件(图1B)的冠状平面中的示意表示；
图2是包括选择和/或设计初步适用于患者的植入物的过程的流程图；
图5A-5C示意性表示植入物和/或植入部件的三个说明性实施方式；
图6A-6C描绘具有6个骨切口(图6A)、7个骨切口(图6B)和其中1个为曲线骨切口的3个骨切口(图6C)的植入部件的设计；
图16示出具有可用于在膝置换中纠正下肢对准的示例性切除切口的膝的冠状平面；
图17描绘膝的冠状平面，其被显示包括具有不同厚度以帮助纠正肢体对准的股骨植入物内侧/外侧髁；
图19A示出针对两种不同骨切除切口深度的两个骨表面区域的周边和面积；图19B是应用两种不同切除切口的股骨的远侧视图；
图22A和22B描绘使用成像数据或者从成像数据导出的形状选择和/或设计的植入部件的后侧边沿，使得植入部件不与患者的PCL干涉并避开患者的PCL；
图23A和23B示意性显示使关节线离开原位的传统植入部件；图23C示意性显示其中保留现有或天然关节线的患者特异性植入部件；
图27是显示从业者在评估关节和选择和/或设计合适的置换植入部件中采取的示例性步骤的流程图；
图28A至28K显示具有可被选择和/或设计的示例性特征(例如从患者特异性导出并适用于特定患者以及包括在库中)的植入部件；
图49A和49B示出包括髁间壳体(有时称为“箱”)的股骨植入部件；
图50A和50B示出包括髁间箱(图50A)或髁间杆(图50B)的股骨植入部件和接合的胫骨植入部件；
图51示出包括模块化髁间杆或模块化髁间箱的股骨植入部件；
图52A至52K显示十字消耗(cruciate-sacrificing)股骨植入部件的各种实施方式和方面，图52L至52P显示髁间箱的不同内表面的侧向视图；
图60A和60B显示不具有(图60A)和具有(图60B)聚乙烯层或插件的示例性单间室内侧和外侧胫骨植入部件；
图61A至61C描绘分离患者的近侧胫骨上的内侧和外侧切除切口小面的3种不同类型的阶梯切口；
图62A和62B显示用于导出用于胫骨植入部件的内侧和/或侧外胫骨部件斜率的示例性流程图；
图63A-63J显示胫骨托设计的示例性组合；
图64A至64F包括十字保留型的胫骨植入部件的另外实施方式；
图65显示2、3和4mm的近侧胫骨切除切口深度；
图66显示示例性的小、中和大毛坯胫骨托；
图67显示用于胫骨托的示例性A-P和栓角；
图68A显示用于胫骨植入部件的6个示例性工具头聚乙烯插件，图68B显示从不同距离扫入聚乙烯插件中的两个示例性工具的矢状视图；
图69A显示一种实施方式，其中胫骨插件的面向关节表面的内侧上的凹入凹槽的形状通过插件的相对表面上的凸出形状并通过胫骨托的接合表面上的凹度匹配；图69B示出胫骨植入部件的支承表面的两个示例性凹度尺寸；
图70示出具有倾斜的矢状J曲线的胫骨植入部件的两种实施方式；
图71A和71B描绘具有从植入部件的面向骨表面突出的柱(或龙骨或突出部)的胫骨植入部件的示例性横截面；
图72A是用于使毛坯植入部件适应特定患者的流程图；图72B示出各种胫骨切口和对应的表面特征；
图73A从俯视图描绘内侧平衡片插件以显示片的上侧表面；图73B描绘一组4个内侧平衡片插件的侧视图；图73C描绘插入股骨和胫骨间的屈曲中的内侧平衡片；图73D描绘膝伸展时就位的内侧平衡片插件；图73E描绘附接到内侧平衡片的切割引导件；图73F显示内侧平衡片的下侧表面可用作切除胫骨的内侧部分的切割引导表面；
图74A描绘具有递进增加厚度的一组3个内侧间隔块插件；图74B描绘具有递进增加厚度的一组2个内侧股骨试验件；图74C描绘就位的内侧股骨试验件和插入以评价屈曲和伸展中的膝平衡的间隔块；
图75A描绘具有递进增加厚度的一组3个内侧胫骨部件插件试验件；图75B描绘放置和添加各种胫骨部件插件试验件的过程；图75C描绘放置选择的胫骨部件插件的过程；
图87是示出用于选择和/或设计适用于患者的全膝植入物的示例性过程的流程图；
图143A示出可被选择和/或设计为在患者胫骨平台上的特定位置下方一定距离的胫骨近侧切除切口；图143B示出覆盖患者胫骨平台的解剖草图(例如使用CAD程序来操纵患者生物学结构的模型)；图143C示出用来识别结节的中心和外侧和内侧平台中的一者或两者的中心的草拟覆图；
图144A至144C示出可从解剖草图导出的一个或多个轴线；
图145A描绘在具有匹配A-P斜率的A-P斜切口的患者内侧胫骨平台的最低点下方2mm处作出的近侧胫骨切除；图145B和145C示出被选择和/或设计为具有患者的切割胫骨表面90％覆盖率的植入物；
图146A至156C描绘使用上面所述的解剖参考对胫骨执行切除切口的示例性步骤；
图157A至157E示出胫骨植入部件的一种实施方式的多个方面，包括胫骨托底部的视图(图157A)、胫骨托顶部的视图(图157B)、胫骨插件底部的视图(图157C)、胫骨托的顶部前部(即，近侧-前侧)透视图(图157D)和胫骨插件的底部前部(即，远侧前侧)透视图(图157E)；
图158A至158C显示包括胫骨托和一件式插件的胫骨植入部件的一种实施方式的方面；
图159A至159C显示包括胫骨托和两件式插件的胫骨植入部件的一种实施方式的方面；
图160A至160C显示改变毛坯胫骨托和毛坯胫骨插件以各自包括适用于患者的外形，例如从而基本匹配患者的切除胫骨表面的外形的示例性步骤；
图161A和161B显示针对患者建立合适的胫骨转动的示例性策略；
图162示出胫骨托的示例性柄部设计选项；
图163A和163B显示基于近侧胫骨切除的深度和角度识别胫骨植入物周边外形的某些实施方式中的方法，其可应用于胫骨托周边外形和/或胫骨插件周边外形的选择和/或设计；
图164A和164B显示与图163A和163B描述的相同方法，但应用于具有较小胫骨(例如，较小直径和周边长度)的不同患者；
图165A至165D显示例如具有不同的内侧和外侧髁周边形状的4个不同的示例性胫骨植入物外形；
图176A描绘未切割状态下的患者天然胫骨平台；
图176B描绘用于治疗图176A的胫骨的金属衬底部件和插件的预期位置的一种实施方式；
图176C描绘用于治疗图176A的胫骨的金属衬底部件和插件的预期位置的替代实施方式；
图176D描绘用于治疗图176A的胫骨的金属衬底部件和插件的预期位置的替代实施方式；
图191描绘合意地实现类似运动学动作的髁J曲线偏移；
图192至198描绘患者特异性/适用于患者的深盘胫骨植入物和对应的股骨部件/解剖结构的矢状横截面视图；
另外的附图描述包括在下面的文字中。除非说明书中针对每个图另外注释，某些图中的“M”和“L”分别表示视图的内外侧；某些图中的“A”和“P”分别表示视图的前后侧，某些图中的“S”和“I”表示视图的上下侧。
具体实施方式
引言
这里公开的各种实施方式包括一个或多个适用于患者的特征。适用于患者的特征可包括患者特异性和/或患者工程化的特征。患者特异性(或匹配患者的)植入部件或者引导工具特征可包括适于匹配患者的一个或多个生物学特征，例如一个或多个生物学/解剖学结构、对准、运动学和/或软组织特征的特征。植入部件的患者工程化(或者患者导出)的特征可基于患者特异性数据设计和/或制造(例如，术前设计和制造)以显著增强或改善一个或多个患者解剖学和/或生物学特征。
这里描述的适用于患者(例如患者特异性和/或患者工程化)的植入部件和引导工具可被选择(例如从库)、设计(例如术前设计，包括任选地制造部件或工具)和/或选择和设计(例如，通过选择具有某些毛坯特征的毛坯部件或工具且接着改变毛坯特征以成为适用于患者的)。而且，还可以选择和/或设计有关的方法，例如用于切除患者的生物学结构的设计和策略。例如，可一起选择和/或设计植入部件面向骨表面和用于相应面向骨表面的切除策略，使得植入部件的面向骨表面匹配切除的表面。另外，可任选地选择和/或设计一个或多个引导工具以有助于根据切除策略和植入部件选择和/或设计预先确定的切除切口。
在某些实施方式中，植入部件、引导工具或有关方法的适用于患者的特征可通过分析成像测试数据并选择和/或设计(例如术前从库选择和/或设计)具有对于特定患者的生物学来说匹配和/或优化的特征的植入部件、引导工具和/或程序来实现。成像测试数据可包括来自患者关节的数据，例如从诸如x射线成像、锥束CT、数字断层合成、超声、MRI或CT扫描或者PET或SPECT扫描的关节图像产生的数据，成像测试数据被处理以产生关节或者关节部分或者关节内的表面部分的变化的或者修正的版本。某些实施方式提供基于从现有关节获得的数据形成关节或关节部分或关节表面的希望模型的方法和装置。例如，所述数据也可用于形成模型，该模型可用来分析患者的关节并设计和评价修正行为的过程。所述数据和/或模型也可用来设计具有一个或多个患者特异性特征(例如表面或曲率)的植入部件。
如这里描述的，植入物(也称为“植入系统”)可包括一个或多个植入部件，其可各自包括一个或多个患者特异性特征、一个或多个患者工程化特征和一个或多个标准(例如成品)特征。而且，植入系统可包括一个或多个适用于患者(例如患者特异性和/或患者工程化)的植入部件和一个或多个标准植入部件。
例如，膝植入物可包括具有一个或多个适用于患者的特征和标准特征的股骨植入部件和只具有标准特征的成品胫骨植入部件。在该例子中，整个胫骨植入部件可以是成品的。替代地，金属衬底的植入部件(或者植入部件的一部分)可以是患者特异性的，例如在A-P尺寸或者M-L尺寸上匹配患者的胫骨皮质骨，而对应的塑料插件植入部件(或者植入部件的对应部分)可包括标准成品构造。
成品构造可意味着胫骨插件具有固定的、标准尺寸以例如配合在标准胫骨托中。成品构造还可意味着胫骨插件在两个胫骨盘或曲率之间具有固定的、标准尺寸或距离以适应股骨支承表面。后一构造能够特别应用于使用在M-L尺寸上患者特异性地匹配到患者骨的远侧股骨的股骨植入部件，但在股骨部件上使用标准化的髁间窝宽度以实现与对应胫骨插件的最佳配合的植入系统。例如，图1A和1B显示患者的远侧股骨(图1A)和股骨植入部件(图1B)的冠状平面的示意表示。如图所示，植入部件M-L尺寸100(例如上髁M-L尺寸)患者特异性地匹配患者股骨102的对应M-L尺寸。但是，植入部件104的髁间M-L尺寸(即，窝宽度)可以是标准的，它在该图中比患者的髁间M-L尺寸106短。这样，植入部件的上髁M-L尺寸是患者特异性的，而髁间M-L尺寸(即，窝宽度)被设计为标准长度，例如使得它能够在关节运动过程中合适地接合在与股骨植入部件的髁接合的其盘或曲率之间具有标准距离的胫骨插件。
改善的植入物、引导工具和有关方法
某些实施方式涉及植入物、引导工具和/或有关的方法，它们可用来为患者提供初始程序和/或初始植入物，使得随后的置换植入物能够用第二个(并且，可选地第三个，以及可选地第四个)适用于患者的预初始植入物或者传统的初始植入物来进行。在某些实施方式中，预初始的植入程序可以包括3、4、5、6、7或者更多的对患者骨的切除或者外科切口，预初始的植入物可以在其相应的面向骨表面上包括匹配数量和取向的骨切口小面或者表面。
图2是示出包括选择和/或设计例如初始植入物的适用于患者的第一植入物的过程的流程图。首先，使用在此描述的技术或者那些适合的且在本领域已知的技术，获得目标关节的测量值210。这个步骤可以如所期望地重复多次。可选地，可以产生关节的虚拟模型，例如以确定适当的关节对准并且基于确定的适当对准确定相应的切除切口和植入部件特征。该信息可以收集并储存212在数据库213中。一旦获得目标关节的测量值并对其进行分析以确定切除切口和适用于患者适的植入物特征，则可以选择适用于患者的植入部件214(例如从虚拟库中选择并且可选地在没有进一步设计变更215的情况下进行制造，或者从植入部件的实体库中进行选择)。作为替代或者附加，具有最佳配合和/或优化特征的一个或者多个植入部件可以(例如从库中)进行选择214，然后进一步进行设计(例如设计和制造)216。作为替代或者附加，具有最佳配合和/或优化特征的一个或多个植入部件可以在不从库中进行初始选择的情况下进行设计(例如设计和制造)218、216。使用虚拟模型评估选择的或者设计的植入部件，这个过程也可以如所期望地重复(例如在选择和/或产生一个或者多个实体部件之前)。关于选择和/或设计的植入部件的信息可以收集并储存220、222在数据库213中。一旦获得所期望的适用于患者的第一植入部件或植入部件组，外科医生可以准备植入部位并且安装第一植入物224。关于植入部位准备和植入物安装的信息可以收集并储存226在数据库213中。如此，与第一预初始植入部件有关的信息可以用于外科医生使用以便以后植入第二预初始植入物或者初始植入物。
因此，这里描述的某些实施方式涉及解决与传统植入物相关的许多问题的植入物、植入部件、引导工具和有关方法，例如植入部件和患者生物学特征(例如，生物学结构的特征、两个生物学结构之间的距离或空间、和/或与解剖功能相关的特征)间的不匹配，以及限制传统初始植入物后面的随后修正的大量骨去除。
示例性植入系统和适用于患者的特征
在这里描述的某些实施方式中，植入物或植入系统可以包括1个、2个、3个、4个或者更多的部件，其具有与患者的一个或多个生物学特征基本匹配的一个或多个患者特异性特征，例如解剖/生物学结构的一个或多个尺寸和/或测量值，像骨、软骨、腱或肌肉；两个或多个生物学结构方面之间和/或两个或多个不同生物学结构之间的距离或空间；和患者生物学的生物力学和/或运动学质量或测量值。另外或替代地，植入部件可包括被工程化以优化或增强一个或多个患者的生物学特征的一个或多个特征，例如：(1)变形修正和肢体对准(2)骨、软骨和/或韧带保存，(3)保存和/或优化患者解剖结构的其他特征，例如滑车和滑车形状，(4)恢复和/或优化关节运动学或生物力学，以及/或者(5)恢复和/或优化关节线位置和/或关节间隙宽度。另外，植入部件可被设计和/或制造成包括一个或多个标准(即，非适用于患者的)特征。
这里描述的植入部件的示例性的适用于患者的(即，患者特异性和/或患者工程化)特征在表1中认定。一个或多个这些植入部件特征可基于例如图像数据的患者特异性数据选择和/或设计。
表1：基于患者特异性测量值可以是适用于患者的示例性植入物特征
表1中描述的适用于患者的特征也可应用于这里描述的适用于患者的引导工具。
这里描述的适用于患者的植入部件和引导工具可包括任何数量的患者特异性特征、患者工程化特征和/或标准特征。表2中提供了植入部件的患者特异性、患者工程化和标准特征的说明性组合。具体地，该表示出了具有至少13个不同特征的植入物或植入部件。每个特征可以是患者特异性的(P)、患者工程化的(PE)或者标准的(St)。如所示，具有105个独特组合，其中13个中的每个是患者
特异性、患者工程化或者标准的特征。
表2：植入物中患者特异性(P)、患者工程化(PE)和标准(St)特征1的示例性组合
1：S＝标准、成品，P＝患者特异性，PE＝患者工程化(例如恒定冠状曲率，从沿着关节表面的患者冠状曲率导出)
2：13个编号的植入物特征中的每个表示不同的示例性植入物特征，例如对于膝植入物，13个特征可包括：(1)股骨植入部件M-L尺寸，(2)股骨植入部件A-P尺寸，(3)股骨植入部件骨切口，(4)股骨植入部件矢状曲率，(5)股骨植入部件冠状曲率，(6)股骨植入部件髁间距离，(7)股骨植入部件窝位置/几何结构，(8)胫骨植入部件M-L尺寸，(9)胫骨植入部件A-P尺寸，(10)胫骨植入部件插件髁间距离，(11)胫骨植入部件插件锁定件，(12)胫骨植入部件金属衬底锁定件，以及(13)胫骨植入部件金属衬底周边。
这里使用的术语“植入部件”可以包括：(i)在植入物或植入系统中一起工作的两个或更多装置中的一个；或者(ii)例如植入物是单个一体装置的实施方式中的完整植入物或植入系统。这里使用的术语“匹配”用来包括负匹配(例如凸出表面与凹入表面配合)和正匹配(例如一个表面与另一表面相同)中的一种或两种。
植入物和/或植入部件的三种说明性的实施方式示意性地在图5A至图5C中示出。在图5A中，说明性的植入部件500包括内部、面向骨表面502和外部、面向关节表面504。内部面向骨表面502与第一生物学结构512的如骨或软骨的第一关节表面510在第一分界面510处接合。关节表面510可以是天然的表面、被切除的表面、或两者的结合。外部、面向关节表面504在关节分界面524处与第二生物学结构522的第二关节表面520对立。穿过每幅附图的虚线表示患者的关节线。在某些实施方案中，植入部件的一个或多个特征，例如M-L、A-P、或S-I尺寸、内部、面向骨表面502的特征、和/或外部、面向关节表面504的特征是适用于患者的(也就是包括一个或多个患者特异性的和/或根据患者工程化特征)。
在图5B中示出的说明性的实施方案包括两个植入部件500、500'。每个植入部件500、500'包括内部、面向骨表面502、502’和外部、面向关节表面504、504'。第一内部、面向骨表面502在第一分界面510处与第一生物学结构512(例如骨或者软骨)的第一关节表面510接合。第一关节表面510可以是天然的表面、被切除的表面、或两者的结合。第二面向骨表面502'在第二分界面514'处与第二生物学结构522的第二关节表面520接合。第二关节表面520可以是天然的表面、被切除的表面、或两者的结合。附加地，在第一部件500上的外部、面向关节表面504与在第二部件500'上的第外部面向关节表面504'在关节分界面524处对立。在某些实施方案中，植入部件的一个或多个特征(例如内部、面向骨表面502、502'中的一个或者两个和/或外部、面向关节表面504、504'中的一个或者两个)是适用于患者的(也就是包括一个或多个患者特异性的和/或患者工程化的特征)。
如针对在图5B中示出的实施方案所描述的，在图5C中表示的说明性实施方案包括两个植入部件500、500'、两个生物学结构512、522、两个分界面514、514'、和关节分界面524、以及相应的表面。然而，图5C也包括结构550，该结构在某些实施方案中可以是植入部件，或者在某些实施方案中可以是生物学结构。因此，除了关节分界面524之外，在关节中的第三结构550表面的存在形成第二关节分界面524'，并且可能形成第三关节分界面524″。作为上述部件500、500'的适用于患者特征的替代或者附加，部件500、500'可以包括一个或多个特征，如在附加的关节分界面524、524″处的表面特征，以及其他整体或者部分适用于患者的尺寸(例如高度、宽度、深度、轮廓、和其他尺寸)。此外，当结构550是植入部件时，其也可以具有一个或多个适用于患者的特征，如一个或多个适用于患者的表面和尺寸。
传统的植入物和植入部件可以包括与特定患者的生物学特征匹配很差的表面和尺寸。在此描述的适用于患者的植入物、引导工具和相关方法在这些不足之处进行了改进。下面的两个分段描述了两种特殊的关于植入部件的面向骨表面和面向关节表面的改进；然而，在此描述的原理可用于植入部件的任何方面。
植入部件的面向骨表面
在某些实施方式中，植入物的面向骨表面可以设计成大体上与一个或多个骨表面负匹配。例如，在某些实施方案中，适用于患者的植入部件的面向骨表面的至少一部分可以被设计用于大体上与软骨下骨、皮质骨、骨内膜骨和/或骨髓的形状负匹配。植入物的一部分也可以被设计用于表面重修，例如通过使植入部件的面向骨表面的部分与软骨下骨或者软骨负匹配。因此，在某些实施方案中，植入部件的面向骨表面可以例如通过具有与未切割的软骨下骨或者软骨负匹配的表面，包括被设计用于与表面重修的骨接合的一个或多个部分，并且例如通过具有与被切割的软骨下骨负匹配的表面，包括被设计用于与被切割的骨接合的一个或多个部分。
在某些实施方式中，植入部件的面向骨表面包括许多表面，在此也被称为骨切口。在植入部件的面向骨表面上的骨切口中的一个或多个可以被选择和/或被设计成大体上与患者骨的一个或多个表面负匹配。患者骨的表面可以包括骨、软骨或者其他生物学表面。例如，在某些实施方案中，在植入部件的面向骨表面上的骨切口中的一个或者多个可以被设计用于大体上与患者骨的一个或者多个被切除的表面负匹配(例如切口的数量、深度和/或角度)。植入部件的面向骨表面可以包括任意数量骨切口，例如2、3、4、少于5、5、多于5、6、7、8、9或更多骨切口。在某些实施方案中，植入部件的骨切口和/或对患者骨的切除切口在植入部件相应的部分上可以包括一个或多个小面。例如，小面可以通过空间或通过连接位于平行或不平行平面中的两个相应的小面的阶梯切口分开。这些面向骨表面特征可以用于各种关节植入物，包括膝、髋、脊椎、和肩关节植入物。
在某些实施方式中，保持植入部件的不同部分上的某些特征同时改变某些其他特征会是有利的。例如，植入部件的两个或更多个对应部分可包括相同的植入物厚度。作为具体例子，对于股骨植入部件，植入物髁的内侧和外侧部分(例如，远侧内侧和外侧髁和/或后侧内侧和外侧髁)可被设计为包括相同的厚度或者至少阈值厚度，特别是骨切口交叉点。替代地或另外地，内侧和外侧髁的每一部分可被设计成包括相同厚度或至少阈值厚度。这种方法在对应的植入物部分暴露于类似应力并因此需要类似最小厚度以响应于这些应力时尤其有用。替代地或另外地，植入物设计可包括规则，使得一个部分的可量化特征始终大于、大于或等于、小于、或者小于等于植入部件的另一部分的相同特征。例如，在某些实施方式中，植入物设计可包括厚度大于或等于对应的内侧远侧和/或后侧髁部分的外侧远侧和/或后侧髁部分。类似地，在某些实施方式中，植入物设计可包括高度大于或等于对应的内侧后侧髁高度的外侧远侧后侧髁高度。
植入部件的面向关节表面
在此描述的各种实施方式中，植入部件的外部、面向关节表面包括一个或多个适用于患者的(例如患者特异性的和/或患者工程化的特征)。例如，在某些实施方案中，植入部件的面向关节表面可以被设计用于与患者生物学结构的形状匹配。面向关节表面可以包括例如植入部件的支承表面部分，该支承面部分与在关节中的相对的生物结构或者植入部件接合以使关节通常的运动变得更加容易。患者的生物学结构可以包括例如软骨、骨和/或一个或多个其他生物学结构。
例如，在某些实施方案中，植入部件的面向关节表面被设计用于与患者的特定软骨的形状匹配。例如，面向关节表面可以大体上与患者现有的软骨表面和/或健康的软骨表面和/或计算出的软骨表面中的一个或多个特征在部件置换的关节表面上正匹配。替代地，该面向关节表面可以大体上与患者现有的软骨表面和/或健康的软骨表面和/或计算出的软骨表面中的一个或多个特征在关节中的相对的表面上负匹配。如下面所描述的，可以通过设计外科手术的步骤(以及，可选地，适用于患者的外科手术工具)对患病软骨的形状进行修正以重新建立正常的或接近正常的软骨形状，然后该正常的或接近正常的软骨形状可以与部件的面向关节表面的形状结合。可以执行这些修正，并且可选地，在虚拟的二维和三维模型中对这些修正进行测试。修正和测试可以包括运动学分析和/或手术步骤。
在某些实施方案中，植入部件的面向关节表面可以被设计用于与软骨下骨的形状正匹配。例如，植入部件的面向关节表面可以大体上与患者现有的软骨下骨表面和/或健康的软骨下骨表面和/或计算出的软骨下骨表面在部件附接在其面向骨表面上的关节表面上正匹配。替代地，该植入部件的面向关节表面可以大体上与患者现有的软骨下骨表面和/或健康的软骨下骨表面和/或计算出的软骨下骨表面在关节中的相对的关节表面上负匹配。可以对软骨下骨的形状进行修正以重新建立正常的或接近正常的关节形状，该正常的或接近正常的关节形状可以与部件的面向关节表面的形状结合。标准厚度可以添加至面向关节表面，例如以反映平均的软骨厚度。替代地，可变的厚度可以应用于部件。可以对可变的厚度进行选择以反映患者实际的或健康的软骨厚度，例如，如同在单个患者中测量的或从标准参考数据库中选择的软骨厚度。
在某些实施方案中，植入部件的面向关节表面可以包括一个或多个标准特征。部件的面向关节表面的标准形状可以至少部分地反映典型的健康软骨下骨或软骨的形状。例如，植入部件的面向关节表面可以包括在一个或多个方向上具有标准半径或曲率的曲率。作为替代或者附加，植入部件可以在选择的区域中具有标准厚度或标准最小厚度。标准厚度可以添加至部件的面向关节表面的一个或多个部分中，或者替代地，可变的厚度可以应用于植入部件。
某些实施方案，如在图5B和图5C中所示的实施方案，除了第一植入部件之外还包括具有相对的面向关节表面的第二植入部件。第二植入部件的面向骨表面和/或面向关节表面可以如上面所描述的那样进行设计。此外，在某些实施方案中，第二部件的面向关节表面可以至少部分被设计用于与第一部件的面向关节表面匹配(例如，大体上负匹配)。对第二部件的面向关节表面进行设计以补足第一部件的面向关节表面能够帮助降低植入物磨损和优化运动学。因此，在某些实施方案中，第一和第二植入部件的面向关节表面可以包括不与患者现有的解剖结构匹配的特征，但替代地与相对的植入部件的面向关节表面负匹配或者接近负匹配。
然而，当第一植入部件的面向关节表面包括与患者的生物学特征适应的特征时，具有被设计用于与第一植入部件那个特征相匹配的特征的第二植入部件与患者的相同生物学特征也是适应的。通过说明，当第一部件的面向关节表面与患者的一部分软骨形状适应时，第二部件的被设计用于与第一植入部件那个特征相匹配的相对的面向关节表面也与患者的软骨形状适应。当第一部件的面向关节表面与患者软骨下骨形状的一部分适应时，第二部件的被设计用于与第一植入部件那个特征相匹配的相对的面向关节表面也与患者的软骨下骨形状适应。当第一部件的面向关节表面与患者皮质骨形状的一部分适应时，第二部件的被设计用于与第一植入部件那个特征相匹配的面向关节表面也与患者的皮质骨形状适应。当第一部件的面向关节表面与患者骨内膜骨形状的一部分适应时，第二部件的被设计用于与第一植入部件那个特征相匹配的相对的面向关节表面也与患者的骨内膜骨形状适应。当第一部件的面向关节表面与患者骨髓形状的一部分适应时，第二部件的被设计用于与第一植入部件那个特征匹配的相对的面向关节表面也与患者的骨髓形状适应。
第二部件的相对的面向关节表面可以在一个平面或一维中、在两个平面或两维中、在三个平面或三维中或在多个平面或多维中大体上与第一部件的面向关节表面负匹配。例如，第二部件的相对的面向关节表面可以仅在冠状平面中、仅在矢状平面中或在冠状和矢状平面两者中大体上与第一部件的面向关节表面负匹配。
在第二部件的相对的面向关节表面上创建大体上负匹配的轮廓的过程中，几何上的考虑可以改善第一和第二部件之间的磨损。例如，可以对第二部件的相对的面向关节表面上的凹入曲率的半径进行选择以匹配或在一维或多维中比在第一部件面向关节表面上的凸出曲率的半径略大。类似地，可以对第二部件的相对的面向关节表面上的凸出曲率的半径进行选择以匹配或在一维或多维中比第一部件面向关节表面上的凹入曲率的半径略小。如此，可以使第一和第二植入部件各自表面上用关节连接的凸出曲率和凹入曲率之间的接触表面面积最大化。
第二部件的面向骨表面可以被设计用于至少部分地与关节软骨、软骨下骨、皮质骨、骨内膜骨或骨髓的形状(例如被切除的或天然的生物学结构的表面轮廓、角度、或周边形状)负匹配。对于第一部件的面向骨表面，它可以具有上面所描述的任一特征，如具有一个或多个适用于患者的骨切口以与一个或多个预定的切除切口匹配。
第一部件和第二部件面向骨表面和面向关节表面可以有多种组合。表3提供了说明性的可能会使用的组合。
表3：植入部件的说明性的组合
多部件植入物和植入系统
这里描述的植入物和植入系统包括任何数量的适用于患者的植入部件和任何数量的非适用于患者的植入部件。在某些实施方式中，这里描述的植入物和植入系统可包括植入部件的组合，例如传统单间室装置与患者特异性双间室装置或者患者特异性单间室装置与标准双间室装置的组合。这种植入物组合允许灵活设计包括标准和患者特异性特征和部件的植入物或植入系统。这种灵活性和患者特异性水平允许多种工程化优化，例如韧带保留、最大化骨保存和/或恢复正常或接近正常的患者运动学。
这里描述的实施方式可应用于部分或全关节置换系统。这里描述的骨切口或者对植入部件尺寸的改变可应用于所述尺寸的一部分或者所述整个尺寸。
患者特异性数据的收集和建模
如上面提及的，某些实施方案包括利用手术之前收集的患者特异性数据进行设计和制作的植入部件。患者特异性数据可以包括点、表面、和/或界标，在此总体称为“参考点”。在某些实施方案中，可以对参考点进行选择以及使用以得到变化的或改变的表面例如像(没有限制地)理想的表面或者结构。例如，参考点可以用于创建患者相关生物学特征的模型和/或一个或多个适用于患者的手术步骤、工具、和植入部件。例如，参考点可以用于设计适用于患者的植入部件，该植入部件具有至少一个患者特异性或患者工程化的特征，例如像表面、尺寸、或其它特征。
测量生物学特征
可以使用任何合适的技术获得参考点和/或用于获得患者关节测量值的数据，例如相对位置测量值、长度或距离测量值、曲率测量值、表面轮廓测量值、厚度测量值(在一个位置或者整个表面上)、体积测量值(填充的或者空的体积)、密度测量值和其他测量值。例如，可以使用从机械装置、激光装置、电磁或者光学追踪系统、模具、应用于被硬化为表面轮廓的负匹配的关节表面的材料和/或上面公开和/或本领域已知的一个或多个成像技术获得一维、二维和/或三维测量值。数据和测量值可非侵入地和/或术前获得。替代地，测量值可在术中获得，例如在手术过程中使用探针或其他外科装置。
在某些实施方案中，从患者收集的成像数据(例如来自一个或多个X光成像、数字断层合成、锥束CT、非螺旋或螺旋CT、非各向同性或各向同性MRI、SPECT、PET、超声、激光成像、光声成像的成像数据)用于定性地和/或定量地测量一个或多个患者生物学特征、一个或多个正常软骨、患病软骨、软骨缺陷、剥去软骨的区域、软骨下骨、皮质骨、内膜骨、骨髓、韧带、韧带附接或起点、半月板、上唇、关节囊、关节结构和/或任何这些结构之间或之内的空隙或空间。定性和/或定量测量的生物学特征可包括但不限于：一个或多个长度、宽度、高度、深度和/或厚度；曲率，例如二维的曲率(例如平面中或者投射到平面上的曲率)、三维的曲率和/或半径或曲率半径；形状，例如二维形状或三维形状；区域，例如表面区域和/或表面轮廓；周边形状；和/或体积，例如患者软骨、骨(软骨下骨、皮质骨、内膜骨和/或其他骨)、韧带和/或它们之间的空隙或空间的体积。
在某些实施方案中，生物学特征的测量值可包括表4中所述的任何一个或多个说明性的测量值。
表4:可以用来创建模型和/或选择和/或设计植入部件的生物学特征的示例性患者特异性测量值
根据临床应用，可使用表4中描述和/或本领域已知的测量值的单个或者任何组合或者全部。在评价中可以使用的另外的患者特异性测量值和信息可包括例如关节运动测量值、骨密度测量值、骨孔隙率测量值、损害或变形组织或结构的认定以及例如患者年龄、体重、性别、种族、活动水平和整体健康状态的患者信息。而且，可基于一个或多个“标准化”患者模型，或者通过参考感兴趣的解剖结构特征的希望数据库比较、分析或者以其他方式修改患者特异性测量值。例如，一系列患者特异性股骨测量值可以编制并与来自库或“正常”股骨测量值的其他数据库的一个或多个示例性股骨或胫骨测量值比较。其比较和分析可涉及但不局限于以下尺寸的一个、多个或任何组合：股骨形状、一个或两个髁的长度、宽度、高度，髁间形状和尺寸、滑车形状和尺寸、冠状曲率、矢状曲率、皮质/松质骨体积和/或质量等，并且可完成一系列推荐和/或修改。本说明书中和说明书中的各个表中提到的任何参数(包括解剖的、生物力学的、运动学的参数)不仅能够在膝中利用，还能在髋、肩、踝、肘、腕、脊柱和其他关节中利用。这种分析可包括修改植入物的一个或多个患者特异性特征和/或设计标准，以解释患者特异性测量值中反映的任何潜在畸形。如果希望，修改的数据可接着用来选择或设计合适的植入物，以匹配修改的特征，并且可完成最终核实操作以确保选择的植入物对于原始的未修改患者特异性测量值是可接受的和合适的(即，选择的植入物将最终“配合”原始的患者解剖结构)。在替代实施方式中，各个解剖结构特征可基于其相对重要性或者由设计者、程序员和/或医生选择的其他标准在比较过程中区别地“加权”(利用各种公式加权和/或数学算法)。
产生关节的模型
在一些实施方式中，可以产生患者关节的至少一部分的一个或多个模型。具体地，上面描述的患者特异性数据和/或测量值可用来产生包括患者关节的至少一部分的模型。任选地，一个或多个患者工程化切除切口、一个或多个钻孔、一个或多个适用于患者的引导工具和/或一个或多个适用于患者的植入部件可包括在模型中。在一些实施方式中，患者关节的至少部分的模型可用来直接产生用于外科手术的患者工程化切除切口策略、适用于患者的引导工具设计和/或适用于患者的植入部件设计(即，不是模型自身包括一个或多个切除切口、一个或多个钻孔、一个或多个引导工具和/或一个或多个植入部件)。在一些实施方式中，包括至少患者关节的一部分的模型也可包括或显示(作为模型的部分)使用该模型针对特定患者设计的一个或多个切除切口、一个或多个钻孔(例如在患者股骨的模型上)、一个或多个引导工具和/或一个或多个植入部件。而且，一个或多个切除切口、一个或多个钻孔、一个或多个引导工具和/或一个或多个植入部件可以与特定患者的生物学特征的模型分开地建模和选择和/或设计。多种方法可以用来产生模型。
可变形分段和模型
在一些实施方式中，患者生物学结构的单独图像可被单独地分段，并且接着在稍后的步骤中，来自每个图像的分段数据可以进行组合。被单独分段的图像可以是一系列图像、例如患者关节的一系列冠状断层片(例如前到后)和/或一系列矢状断层片(例如，侧到侧)和/或一系列轴向断层片(例如上到下)中的一个。将每个图像单独分段会在组合的分段数据中形成噪音。作为说明性例子，在独立的分段过程中，单个图像的分段中的改变不改变一系列中的连续图像中的分段。因此，单独的图像可被分段以显示看起来与来自连续图像的数据不连续的数据。为了解决该问题，一些实施方式包括用于例如同时从图像集合而不是从单独分段的图像产生模型的方法。一种这样的方法称为可变形分段。
建模和解决关节缺陷
在一些实施方式中，以上描述的参考点和/或测量值可使用数学函数处理，以便导出虚拟、修正的特征，这些特征可代表恢复的、理想或希望的特征，从中可以设计适用于患者的植入部件。例如，诸如生物学结构的表面或尺寸的一个或多个特征可以被建模、改变、添加、变化、变形、消除、修正和/或通过其他方式操控(这里总体称为关节内的现有表面或结构的“变型”)。虽然在膝中描述，但这些实施方式可应用于身体中的任何关节或关节表面，例如膝、髋、踝、脚、趾、肩、肘、腕、手和脊柱或脊椎关节。
关节或关节的各部分的变型可包括(没有限制)外表面、内表面、面向关节表面、未切表面、已切表面、改变表面和/或局部表面以及骨赘、软骨下囊肿、晶洞或骨质象牙化、关节扁平、轮廓不规则和失去正常形状区域中的一种或多种的变型。表面或结构可以是关节内的任何表面或结构或反映这些表面或结构，包括(没有限制)骨表面、凸脊、平台、软骨表面、韧带表面或其他表面或结构。导出的表面或结构可以是近似的健康关节表面或结构，或者可以是另一变型。可使得该表面或结构包括关节的病理变化。还可使该表面或结构使得关节的病理变化被整体或部分地虚拟移除。
例如，胫骨部件可在胫骨骨的各个特征的虚拟去除完成之前或之后设计。在一种实施方式中，胫骨托和相关部件的初步设计和放置可利用从患者的天然解剖结构直接摄取的信息计划和实现。在各种其他实施方式中，胫骨部件的设计和放置可在各个骨部分的虚拟去除之后计划和实现，包括一个或更多切割平面的去除(以适应胫骨植入物)以及各种潜在干涉结构(即，悬置的骨赘等)的虚拟去除和/或空隙的虚拟填充等。这种结构的先前虚拟去除/填充可促进和改善胫骨部件的设计、计划和放置，并防止解剖扭曲显著影响胫骨部件的最终设计和放置。例如，一旦一个或多个胫骨切割平面被虚拟去除，与从这种切口之前的天然胫骨解剖结构确定植入物的大小、形状和/或胫骨转动角相比，胫骨植入部件的大小、形状和转动角可更准确地从虚拟表面确定。以类似的方式，例如悬置骨赘的结构可以被虚拟去除(单独地或者除了胫骨切割平面的虚拟去除之外)，随后计划胫骨植入物结构和放置(即，胫骨植入物大小、形状和/或胫骨转动等)。当然，几乎任何不希望的解剖特征或变形(包括但不限于改变的骨轴线、变平、坑洼、囊肿、疤痕组织、骨赘、肿瘤和/或骨刺)可以类似地虚拟去除，接着可计划植入物设计和放置。类似地，为了解决软骨下空隙，可以在虚拟地去除(例如，填充)空隙后导出植入部件的面向骨表面的选择和/或设计。替代地，软骨下空隙可集成到植入部件的面向骨表面的形状中。
除了骨赘和软骨下空隙之外，这里描述的方法、外科策略、引导工具和植入部件可用来解决多种其他的患者特异性关节缺陷或现象。在一些实施方式中，修正可包括组织的虚拟移除，以例如解决关节缺陷、移除软骨下囊肿和/或移除病变或损坏的组织(例如软骨、骨、或其他类型的组织)，例如软骨炎组织、坏死组织和/或撕裂组织。在这种实施方式中，修正可包括组织的虚拟移除(例如对应于缺陷、囊肿、疾病或损坏的组织)，并且植入部件的面向骨表面可在组织被虚拟移除之后导出。在一些实施方式中，植入部件可被选择和/或设计成包括与被移除组织大致匹配和/或使得关节的一个或多个参数最佳的厚度或其他特征。任选地，外科策略和/或一个或多个引导工具可被选择和/或设计，以便反映该修正，并对应于植入部件。
可在设计和放置植入部件之前利用更准确建模目标解剖结构部位的各种方法。例如，在设计和放置胫骨植入物的情况下，可能希望在设计和放置胫骨植入部件之前将另外的虚拟标准结合入目标解剖结构的虚拟解剖结构模型中。(以下项的一个或多个可以任何组合结合，得到不同的结果。)
–胫骨平台(不切割，或者沿着模型中的一个或多个平面虚拟地切割)
–骨赘(原封不动，或者在模型中虚拟去除)
–空隙(原封不动，或者在模型中虚拟填充)
–胫骨结节(结合到虚拟模型中或者忽视该解剖结构)
–股骨解剖界标(结合到虚拟模型中或忽视)
–解剖学或生物力学轴线(结合到虚拟模型中或忽视)
–股骨部件取向(结合到虚拟模型中或忽视)
在形成虚拟解剖学模型、以各种组合结合一个或多个之前的虚拟变量后，胫骨植入物(即，大小、形状、厚度和/或胫骨托转动角和取向)的设计和放置可更加准确地确定。类似地，股骨植入物(即，大小、形状、厚度和/或股骨部件转动角和取向)的设计和放置可更加准确地确定。同样，例如用于髋臼或股骨头表面重修或置换、关节窝或肱骨头表面重修或置换、肘表面重修或置换、腕表面重修或置换、手表面重修或置换、踝表面重修或置换、用于表面重修或置换的其他植入部件(即，大小、形状、厚度和/或部件转动角和取向)的设计和放置可更加准确地确定。
在一些实施方式中，修正可包括组织或材料的虚拟添加，例如以解决关节缺陷、韧带稳定性损失和/或骨存量缺陷，例如应当为圆的变平关节表面。在一些实施方式中，可使用例如骨水泥、骨移植材料和填充材料和/或其他骨填料虚拟地添加(可选地，接着在手术中添加)另外的材料。替代地或另外地，例如通过使用匹配修正的面向骨表面和/或部件厚度或者通过以其他方式将修正集成到植入部件的形状，另外的材料可虚拟地添加为植入部件的部分。接着，可以导出植入物的面向关节和/或其他特征。这种修正可被设计为为患者重新建立接近正常的形状。替代地，修正可被设计成为患者建立标准化的形状或表面。
在一些实施方式中，患者的异常或者变平的关节表面可被集成到植入部件的形状中，例如，植入部件的面向骨表面可被设计为基本上至少部分负匹配异常或变平的表面，植入物的厚度可被设计为在关节中建立患者的健康的或者最佳位置的患者结构。而且，植入部件的面向关节表面也可被设计为重新建立例如至少部分反映正常软骨或软骨下骨的形状的接近正常的解剖形状。替代地，它可被设计为建立标准化形状。
建模合适的肢体对准
合适的关节和肢体功能取决于正确的肢体对准。例如，在用一个或更多膝植入部件修复膝关节时，新膝的最佳功能取决于下肢的解剖结构和/或机械轴线的正确对准。因此，设计和/或用一个或更多植入部件置换天然关节的重要考虑是合适的肢体对准，或者在功能不全的关节导致不对准时，肢体的合适重新对准。
一旦虚拟地确定患者四肢的合适对准，可计划和/或完成一个或更多外科步骤(例如，切除切口)，这可包括外科工具(例如引导切除切口的工具)和/或植入部件(例如，具有可变厚度以解决不对准的部件)的使用。
建模关节软骨
一个间室中的软骨损失会导致渐进的关节变形。例如，膝的内侧间室中的软骨损失会导致内翻变形。在一些实施方式中，软骨损失可从受影响的间室评估。软骨损失可使用超声MRI或CT扫描或其他成像形态，任选地利用静脉内或关节内对比来进行评估。软骨损失的评估可以像测量或评估x射线上看见的关节空间损失量那样简单。对于后者来说，通常优选立式x射线。如果使用关节空间损失从x射线测量软骨损失，可例如通过将测量或评估的关节空间损失除以2以反映一个关节表面上的软骨损失来评估一个或两个相对的关节表面上的软骨损失。根据关节或关节内的位置可应用其他比值或计算。接着，可通过模拟正常软骨厚度在一个或多个关节表面上虚拟建立正常软骨厚度。以此方式，可以导出正常或接近正常的软骨表面。正常软骨厚度可使用计算机例如根据计算机模型、例如使用相邻正常软骨、对侧关节中的软骨的厚度或者包括软骨下骨形状或其他关节几何形状的其他解剖信息来虚拟地模拟。软骨模型和软骨厚度的评估也可从可与例如患者的重量、生理性别、高度、种族、心理性别或关节几何结构匹配的解剖参考数据库导出。
在一些实施方式中，患者的肢体对准可在通过移动例如股骨和胫骨的关节体，使得包括任何添增或派生或虚拟软骨表面的相对软骨表面通常在优选接触区域中彼此接触而在受影响的间室中建立正常软骨厚度或形状后通过重新对准膝关节来虚拟地修正。这些接触区域可针对各种程度的屈曲或伸展来模拟。
用于选择和/或设计适用于患者的植入物的参数
一些实施方式的适用于患者的植入物(例如具有一个或多个患者特异性和/或患者工程化特征的植入物)可根据患者特异性数据设计以优化一个或多个参数，包括但不限于：(1)变形修正和肢体对准(2)最大限度地保存骨、软骨或韧带，(3)保存和/或优化患者生物学的其他特征，例如滑车和滑车形状，(4)恢复和/或优化关节运动学，以及(5)恢复和/或优化关节线位置和/或关节间隙宽度。植入部件的多个特征可根据患者特异性数据设计或工程化，以帮助满足针对这些参数的任何数量的使用者限定的阈值。可以针对患者特异性地设计和/或工程化的植入物的特征可包括但不限于：(a)植入物外部和内部形状，(b)植入物大小，以及(c)植入物厚度。
变形修正和优化肢体对准
有关患者肢体不对准和合适机械对准的信息可用来术前设计和/或选择关节植入物和/或植入过程的一个或多个特征。例如，根据患者的不对准和合适机械轴线之间的差别，可术前设计和/或选择膝植入物和植入过程以包括基本上使得患者肢体重新对准的植入物和/或切除尺寸以修正或改善患者的对准变形。另外，该过程可包括选择和/或设计一个或多个外科工具(例如引导工具或者切割夹具)以根据术前设计和/或选择的切除尺寸指导临床医生切除患者的骨。
图16表示具有可以用来在膝置换过程中修正下肢对准的示例性切除切口的膝的冠状平面。如图所示，选择和/或设计的切除切口可包括患者的生物学结构的不同部分上的不同切口。例如，内侧和外侧股骨髁上的切除切口小面可以是非共面和平行的切口1602、1602’、倾斜的切口1604、1604’或者不共面和不平行的切口，例如切口1602和1604’或切口1602’和1604。类似地，胫骨的内侧和外侧部分上的切除切口小面可以是不共面和平行的切口1606、1606’、倾斜和平行的切口1608、1608’或不共面和不平行的切口，例如切口1606和1608’或者切口1606’和1608。切除切口的不共面小面可包括阶梯形切口1610，以便连接不共面的切除小面表面。选择和/或设计的切除尺寸可以使用一个或多个选择和/或设计的引导工具(例如切割夹具)来实现，引导工具引导患者生物学结构的切除(例如引导切割工具)，以便产生预定的切除表面尺寸(例如切除表面、角度和/或取向)。在一些实施方式中，植入部件的面向骨表面可被设计成包括与一个或多个切除切口或切口小面大致匹配的一个或多个特征(例如骨切口表面区域、周边、角度和/或取向)，这些切除切口或切口小面被预定增强患者的对准。如图16所示，切除切口的一些组合可有助于使得股骨机械轴线1612和胫骨机械轴线1614对准1616。
替代或另外，例如不同植入物厚度和/或其中机械轴线1612、1614不对准的平面两个不同侧上的表面曲率的一些植入物特征也可有助于修正肢体对准。例如，图17描绘膝的冠状平面，其被显示具有不同厚度的股骨植入物内侧和外侧髁1702、1702’以帮助修正肢体对准。这些特征可与上面描述的任何切除切口1704、1704’组合和/或与胫骨部件的对应部分上的不同厚度组合使用。如下面更加完整描述，独立的胫骨植入部件和/或独立的胫骨植入部件的内侧和外侧上的独立的胫骨插件可用来增强患者膝关节的对准。植入部件可在植入物的两个或更多部分内包括恒定但不同的厚度(例如不同于恒定的外侧胫骨平台厚度的恒定的内侧胫骨平台厚度)、植入物或植入物一部分上的逐渐增加的厚度、或者恒定和逐渐增加厚度的组合。
在一些实施方式中，术前设计和/或选择以修正患者对准的植入部件也可被设计或选择成包括附加的患者特异性或患者工程化特征。例如，植入物或植入部件的面向骨表面可被设计和/或选择成与切除的骨表面大致负匹配。如图19A所示，两个骨表面区域的周边和区域1910对于两个不同的切除切口深度1920是不同的。类似地，图19B表示其中采用两个不同切除切口的股骨的远侧视图。如所示，用于两个远侧小面切除深度的切除周边和表面区域对于每个内侧髁远侧切口小面1930和外侧髁远侧切口小面1940是不同的。
如果切除尺寸例如在冠状平面和/或矢状平面内是倾斜的，植入部件的例如部件的面向骨表面的多种特征可根据进入关节的倾斜取向来设计和/或选择，而不是根据垂直取向设计和/或选择。例如，根据切口的角度，胫骨植入物或植入部件的与患者切割胫骨骨的周边大致正匹配的周边具有不同的形状。类似地，对于股骨植入部件，内侧和/或外侧髁上的远侧髁切除深度或角度可以被设计和/或选择成修正患者对准变形。但是，在此过程中，植入物或植入部件髁宽度、长度、曲率和冲击胫骨的角度的一个或多个可以改变。因此，在一些实施方式中，例如植入物周边、髁长度、髁宽度、曲率和角度的一个或多个植入物或植入部件特征相对于倾斜和/或不共面的切除切口来设计和/或选择。
保留骨、软骨或韧带
在一些实施方式中，基于患者关节解剖结构和几何形状的一系列二维图像或三维表示以及期望的肢体对准和/或期望的变形修正，对切除切口进行最佳化，以便为每个单独的患者保留最大的骨量。两个相对关节表面上的切除切口可以被优化以实现从一个或两个关节表面上的最小骨切除量。
通过适应例如股骨头和髋臼、一个或两个股骨髁和胫骨平台、滑车和髌骨、关节窝和肱骨头、距骨圆顶和胫骨平台、远侧肱骨和桡骨头和/或尺骨、或桡骨和舟状骨的两个相对关节表面上的一系列二维图像或三维表示中的切除切口，一些实施方式允许患者个性化的、保留骨的植入物设计，这种植入物设计可以帮助适当韧带平衡且可以帮助避免关节“装填过度”，同时实现了在每个患者中的一个或多个关节表面上最佳化的骨保留量。
植入物设计和建模也可以用于实现节约韧带，例如关于PCL和/或ACL。成像测试可以用于识别例如在股骨和胫骨上的PCL和ACL的起点和/或插入。起点和插入可以通过采用MRI或螺旋CT关节照相术直接观察例如韧带或通过观察公知为如内侧胫骨棘和外侧胫骨棘的韧带的起点或插入的骨界标来识别。
植入系统可以接着基于图像数据进行选择或设计，使得例如股骨部件保留ACL和/或PCL起点，并且胫骨部件保留ACL和/或PCL附属物。植入物可以被选择或设计使得与ACL或PCL附属物或起点邻接的骨切口不会削弱骨而引起潜在的断裂。
对于ACL保留，植入物可以具有可以利用图像数据来选择或设计并放置的两个单间室胫骨部件。替代地，植入物可以具有前侧桥部件。前侧桥部件在前后维度上的宽度、其在上下维度上的厚度或其在内外维度上的长度可以利用成像数据以及特别地利用已知的ACL和/或PCL插入来选择或设计。
如图22A和22B所示，例如具有聚乙烯插件的聚乙烯或金属衬底托的植入部件的后侧边沿可使用成像数据或从成像数据导出的形状选择和/或设计，使得植入部件不能与PCL干涉，并避开PCL。这可例如通过在植入物的被具体设计或选择或调整以避免韧带插入的轮廓内包含凹部来实现。
任何植入部件的形状可被选择和/或适应，使其避开重要的韧带结构。成像数据可有助于识别或导出这种韧带结构的形状或位置信息。例如，单间室、双间室或全膝系统的外侧股骨髁可包括凹度或凹部，以避让肌腱。成像数据可用来设计避免前侧和/或后侧十字韧带的附接的胫骨部件(全为聚乙烯或者其他塑料材料或金属衬底的)；具体地，植入物的轮廓可被成形为使得其将避开这些韧带结构。例如2mm或3mm或5mm或7mm或10mm的安全边沿可应用于部件边缘的设计以给予外科医生更多的术中灵活性。
构建正常或接近正常的关节运动学
在一些实施方式中，包括植入物的至少一个面向骨表面或面向关节表面的骨切口和植入物形状可被设计或选择成实现正常的关节运动学。
包括在前述的优化(例如肢体对准、变形修正、一个或更多关节表面上的骨保留)中产生的相关骨切口的植入物形状可引入模型。表6包括可在患者特异性生物运动模型中测量的参数的示例性列表。
表6：在用于各种植入物的患者特异性生物运动模型中测量的参数
上面的列表不是穷尽的而仅是示例性的。本领域中的任何其他已知的生物力学参数都可以包括到分析中。
得到的生物运动数据可以用于进一步优化目标为建立正常或接近正常的运动学的植入物设计。植入物优化可以包括一个或多个植入部件。在患者特异性的数据(包括基于生物动作的数据)的基础上的植入物优化包括但不局限于:
·改变冠状平面中外部、面向关节的植入物形状
·改变矢状平面中外部、面向关节的植入物形状
·改变轴向平面中外部、面向关节的植入物形状
·改变在多个平面或三维中外部、面向关节的植入物形状
·改变冠状平面中内部、面向骨的植入物形状
·改变矢状平面中内部、面向骨的植入物形状
·改变轴向平面中内部、面向骨的植入物形状
·改变在多个平面或三维中内部、面向骨的植入物形状
·改变一个或多个骨切口，例如关于切口的深度、切口的取向
以上的优化或所有以上的优化的任意单独一个或组合可以在至少一个关节表面或植入部件或多个关节表面或植入部件上进行。
当在多个关节表面或植入部件上做出改变时，这些改变相互参照或相互联系。例如，在膝中，基于患者特异性的生物运动数据对股骨骨切口作出的改变可以参照或联系伴随的对在相对的胫骨表面上的骨切口的改变，例如，如果被切除股骨骨变少，那么计算机程序可能选择切除更多的胫骨骨。
类似地，如果股骨植入物形状例如在外表面上改变，那么这可能伴随着胫骨部件形状的改变。例如当至少部分胫骨支承表面与股骨面向关节表面负匹配时，这是特别适用的。
类似地，如果股骨植入物的足迹扩宽，那么这可能伴随着胫骨部件的支承表面的变宽。类似地，如果胫骨植入物形状例如在外表面上改变，那么这可能伴随着股骨部件形状的改变。例如当至少部分股骨支承表面与胫骨面向关节表面负匹配时，这是特别适用的。
通过以此方式优化植入物形状，可以建立正常的或接近正常的运动学。此外，可以避免植入物相关的并发症，包括但不局限于前侧刻痕、刻痕冲击、后侧股骨部件在高屈曲下的冲击、和与现有植入物设计相关的其他并发症。例如，传统膝植入物的股骨部件的一些设计尝试通过改变股骨植入部件的远侧和/或后侧髁的厚度或通过改变股骨植入部件的后侧髁的高度解决与高屈曲中的传统膝植入物相关的限制。由于这种传统植入物遵循一个大小配合所有的方法，它们局限于仅改变植入物设计的一个或两个方面。但是，对于这里描述的设计方法，植入部件的各个特征可针对个人设计以解决多种问题，包括与高度屈曲运动相关的问题。例如，这里描述的设计可改变植入部件的面向骨表面(例如，骨切口的数量、角度和取向)、面向关节表面(例如表面轮廓和曲率)和其他特征(例如，植入物高度、宽度和其他特征)以解决高度屈曲的问题以及其他问题。
用于特定患者的生物运动模型可以用患者特异性的有限元建模或本领域已知的其他生物机械模型进行增补。可以为每个特定患者的每个部件计算膝关节中的结果产生的力。可以根据患者的负荷和力要求对植入物进行工程化。例如，1251b患者可能不需要像2801b的患者那么厚的胫骨平台。类似地，可以针对每个患者调整聚乙烯的形状、厚度和材料特性。例如，3mm聚乙烯插件可以用于重量轻且力量小的患者，而较重的或进行更多活动的患者可能需要8mm聚乙烯插件或类似设备。
恢复或优化关节线位置和关节间隙宽度
传统的植入物常常会改变患者现有或天然的关节线位置。例如，利用传统的植入物，患者的关节线与相应肢体上的相应关节线相比会向近侧或远侧偏移。这会造成肢体之间的机械不对称以及在肢体一起使用时会造成不均衡的运动或者机械不稳定性。利用传统植入物引起的偏移的关节线也会造成患者的身体看上去是对称的。
传统的植入物常常改变患者现有或天然的关节线的位置，因为它们具有比它们置换的骨和/或软骨厚或薄的标准厚度。例如，传统植入部件的示意图显示在图23A和23B中。在所述图中，虚线代表患者现有或天然的关节线2340，点线代表插入传统植入部件2350后偏移的关节线2342。如图23A所示，具有标准厚度的传统植入部件2350在第一生物学结构2354和第二生物学结构2356之间的关节处置换第一生物学结构2354的切除件2352。生物学结构的切除件2352可包括例如骨和/或软骨，生物学结构2354可包括骨和/或软骨。在所述图中，传统植入部件2350的标准厚度与切除件2352的厚度不同。因此，如图23B所示，用传统植入部件2350置换切除件2352形成较宽的关节间隙2358和/或偏移的关节线。外科医生可通过将第二生物学结构2356朝着第一生物学结构2354拉动并收紧与关节相关的韧带来处理变宽的关节间隙2358。然而，尽管这种改变恢复了由变宽的关节间隙形成的一些机械稳定性，但它也加剧了关节线的位移。
一些实施方式涉及植入部件及有关的设计和方法，其具有根据患者特异性数据工程化以恢复或优化特定患者的关节线位置的一个或多个方面。另外或替代地，一些患者特异性植入部件及有关的设计和方法可具有根据患者特异性数据工程化以恢复或优化特定患者的关节间隙宽度的一个或多个方面。
在一些实施方式中，植入部件可基于患者特异性数据设计以在其面向关节表面和其面向骨表面之间包括厚度外形，从而恢复和/或优化特定患者的关节线位置。例如，如图23C示意描绘的，患者特异性植入部件2360的厚度外形(显示为A)可至少部分被设计为与从患者现有或天然的关节线2340到接合植入物2360的生物学结构2354的关节表面的距离基本上正匹配。在示意性描绘的附图中，患者关节间隙宽度也得以保持。
匹配的厚度外形可根据一个或多个以下考虑因素来设计：植入物置换的生物学结构的切除件的厚度(在图23C中显示为A’)；植入物置换的缺失或腐烂的生物学结构的厚度；植入物置换的植入物材料和生物材料的相对可压缩性；以及用于切除的锯片的厚度和/或去除切除件时的材料损失。
对于涉及根据患者特异性数据工程化以优化关节线位置(和/或其他参数，例如保存骨)的植入部件厚度的实施方式来说，植入物的最小可接受厚度是重要的考虑因素。最小可接受厚度可根据任何标准确定，例如根据由例如FEA确定的最小机械强度来确定。相应地，在一些实施方式中，植入物或植入物设计包括具有最小厚度外形的植入部件。例如，在一些实施方式中，预初始或初始股骨植入部件可在植入部件的面向关节表面和面向骨表面之间包括小于5mm、小于4mm、小于3mm和/或小于2mm的厚度。
胫骨植入物的一个或多个部件可被设计成较薄以保持、恢复和/或优化患者的关节线和/或关节间隙宽度。例如，胫骨托和胫骨托插件(例如聚合物插件)中的一个或两个可被设计和/或选择(例如术前选择)成在一个或多个位置中较薄以解决针对特定患者的关节线和/或关节间隙问题。在一些实施方式中，胫骨植入部件的相应部分的胫骨骨切口和/或厚度可以小于大约6mm、小于大约5mm、小于大约4mm、小于大约3mm和/或小于大约2mm。
在一些实施方式中，一个或多个植入部件可根据患者特异性数据设计以包括可保留或改变特定患者的关节间隙宽度从而保留或修正另一患者特异性特征的厚度外形。例如，患者特异性数据可包括有关患者相应肢体(例如左和右肢)的长度的数据，且植入部件可至少部分被设计为改变一个肢体的长度以更好地匹配相应肢体的长度。
选择和/或设计植入部件和，可选地，有关手术步骤和引导工具
一个或更多上述参数和/或一个或更多另外参数的任何组合可在适用于患者(例如患者特异性和/或患者工程化)的植入部件的设计和/或选择中使用，并且在一些实施方式中，在对应的适用于患者的切除切口和/或适用于患者的引导工具的设计和/或选择中使用。在特定的评估中，患者的生物学特征和特征测量值用来选择和/或设计一个或更多植入部件特征和特征测量值、切除切口特征和特征测量值和/或引导工具特征和特征测量值。
使用参数来评估和选择和/或设计植入部件
上述参数以及任选地一个或更多另外参数的评估可使用各种格式来进行。例如，一个或更多参数的评估可以串行、并行或者以串行和并行步骤的组合任选地利用软件指导的计算机进行。例如，一个或更多选择的植入部件特征和特征测量值以及任选地一个或多个选择的切除切口特征和特征测量值和一个或多个选择的引导工具特征和特征测量值可以串行、并行或者组合的格式改变和评估，以评估选择的参数阈值和选择的特征和特征测量值之间的配合。任何一个或多个参数和特征和/或特征测量值可以是首先被选择和/或设计。替代地，一个或多个或者所有的参数和/或特征可以同时评估。
设定和加权参数
如在此所描述的，某些实施方案可以应用建模，例如，虚拟建模和/或数学建模，以确认最佳植入部件特征和测量值，并且可选地确认切除特征和测量值，以实现或发展一个或多个参数目标或阈值。例如，相对于针对植入部件选择的参数以及可选地针对相应切除切口和/或引导工具选择的参数，患者关节或肢体的模型可以用来确认、选择和/或设计一个或多个最佳特征和/或特征测量值。在某些实施方案中，内科医师、临床医生、或其他使用者可以选择一个或多个参数、参数阈值或目标、和/或用于模型中所包含的参数的相对权重。作为替代或附加，例如从临床试验中获得的临床数据或手术发生时的数据可以包含在选择参数目标值或阈值和/或为植入部件、切除切口和/或引导工具确定最佳特征和/或特征测量值的过程中。
不同阈值可以被限定在不同解剖区域中并且用于不同参数。例如，在膝植入物设计的一些实施方式中，内外侧胫骨植入部件覆盖的量可以被设置为90％，而前后胫骨植入部件覆盖的量可以被设置为85％。在另一示例性例子中，髁间窝形状的一致性可以被设置为要求的80％，而要求的内外侧髁覆盖可以被设置为95％。
计算机辅助优化
这里描述的任何方法可以至少部分使用计算机可读介质执行，计算机可读介质上存储有指令，该指令在被一个或更多处理器执行时造成一个或更多处理器执行与方法中的一个或更多步骤对应的一个或更多操作。任何方法可包括接收来自装置或使用者的输入并为使用者产生输出的步骤，使用者例如是内科医生、临床医生、技术人员或者其他使用者。计算机可读介质(例如，软件程序)上的执行指令可例如用来接收作为输入的患者特异性信息(例如，患者生物学结构的图像)并提供患者生物学结构的虚拟模型作为输出。类似地，计算机可读介质上的执行指令可用来接收作为输入的患者特异性信息和使用者选择和/或加权的参数并接着为使用者提供这些参数和/或切除切口特征、引导工具特征和/或植入部件特征的值或者值范围作为输出。例如，在一些实施方式中，患者特异性信息可输入计算机软件程序用于选择和/或设计一个或更多切除切口、引导工具和/或植入部件，并且一个或更多以下参数可在设计过程中优化：(1)关节变形的修正；(2)肢体对准变形的修正；(3)关节处骨、软骨和/或韧带的保留；(4)患者生物学的一个或多个特征(例如，滑车和滑车形状)的保存、恢复或增强；(5)关节运动学的保存、恢复或增强，包括例如韧带功能和植入物冲击；(6)患者关节线位置和/或关节间隙宽度的保存、恢复或增强；以及(7)其他目标特征的保存、恢复或增强。
选择和/或设计植入部件
使用患者特异性特征和特征测量值以及选择的参数和参数阈值，可以选择(例如从库)和/或设计(例如虚拟地设计和制造)植入部件、切除切口策略和/或引导工具以具有一个或多个适用于患者的特征。在一些实施方式中，植入部件的一个或多个特征(以及，任选地切除切口策略和/或引导工具的一个或多个特征)可基于患者特异性数据和希望的参数目标或阈值针对特定患者选择。例如，植入部件或植入部件特征可从植入部件和/或部件特征的虚拟库中选择以包括一个或多个患者特异性特征和/或针对特定患者优化的特征。替代地或另外地，植入部件可从植入部件的实际库选择以包括一个或多个患者特异性特征和/或针对特定患者优化的特征。
在另一实施方式中，选择植入部件的过程也包括选择优化与另一植入部件配合的一个或多个部件特征。特别是，对于包括例如在关节界面处接合的第一植入部件和第二植入部件的植入物，第二植入部件的选择可包括选择具有提供最佳配合到第一植入部件的接合表面的表面的部件。例如，对于包括股骨植入部件和胫骨植入部件的膝植入物，部件的一个或两个可至少基于外部、面向关节表面与另一部件的外部面向关节表面的配合选择。配合评估可包括例如选择胫骨部件上的内侧和外侧胫骨凹槽的一个或两个和/或股骨部件上的内侧和外侧髁的一个或两个，其基本在例如冠状和/或矢状维度的一个或多个维度上负匹配配合或者优化接合。例如，非金属部件的表面形状最佳匹配适合植入部件的相对金属或陶瓷或其他硬材料的尺寸和形状。通过执行这种部件匹配，可以减少部件磨损。
例如，如果金属衬底的胫骨部件与聚乙烯插件一起使用或者如果使用全聚乙烯胫骨部件，聚乙烯将通常具有一个或两个弯曲部分，其通常被设计为与股骨部件以低摩擦的形式配合。这种配合可通过选择被优化或者就以下一个或多个而言实现最佳配合的聚乙烯插件来优化：凹度的深度、凹度的宽度、凹度的长度、凹度的半径或曲率半径和/或两个(例如，内侧和外侧)凹度之间的距离。例如，内侧胫骨凹度和外侧胫骨凹度之间的距离可被选择成使得其匹配或接近内侧和外侧植入物髁部件之间的距离。
不仅两个凹度之间的距离，而且半径/曲率半径可被选择或设计成使得其最佳匹配股骨部件上的半径/曲率半径。内侧和外侧股骨髁和相对的胫骨部件可在例如冠状平面的一个或多个维度上具有单个曲率半径。它们也可具有多个曲率半径。内侧髁和/或外侧胫骨部件上的半径或曲率半径可与外侧髁和/或外侧胫骨部件上的那个/那些不同。
聚乙烯或其他塑料形状与相对的金属或陶瓷部件形状的类似匹配可在肩中(例如对于关节窝部件)或者在髋中(例如对于髋臼杯)或者在踝中(例如对于脚翼部件)执行。
图27是显示从业者在评估关节和选择和/或设计合适的置换植入部件时采取的示例性步骤的说明性流程图。首先，从业者获得目标关节的测量值2710。获得测量值的步骤可例如基于关节的图像实现。这个步骤可以根据需要重复2711以例如从患者关节的一个或多个图像获得多个测量值，以进一步精炼关节评估过程。一旦从业者获得了必要的测量值，信息可用来产生被评估的目标关节的模型表示2730。这种模型表示可以是地形图或图像的形式。关节的模型表示可以是一维、二维或三维的。它可包括虚拟模型和/或实体模型。如果希望，可以形成多于一个模型2731。可以使用原始模型或者随后形成的模型的任一者或两者。
在产生关节的模型表示2730后，从业者可任选地产生修正条件下目标关节的投射模型表示2740，例如基于患者的关节健康时的之前的图像，基于患者的对侧健康关节的图像、基于负匹配相对表面的表面的投射图像或者其组合。根据需要或者根据希望，这个步骤可以重复2741。使用关节的形貌条件和关节的投射图像之间的差别，从业者能够接着选择适合实现修正关节解剖结构的关节植入物2750。如本领域技术人员将认识的，选择和/或设计过程2750可根据希望地常常重复2751，以实现希望的结果。另外，可以设想，从业者能够通过获得例如X射线获得目标关节1710的测量值，并接着选择合适的关节置换植入物2750。
这些步骤的一个或多个可迭代地重复2724、2725、2726。而且，从业者能够从产生目标关节的模型表示的步骤2730直接进行到选择合适的关节植入部件的步骤2750。另外，在选择和/或设计合适的关节植入部件2750后，获得目标关节的测量值2710、产生目标关节的模型表示2730和产生投射模型40的步骤可以如流程2724、2725、2726所示地串行或并行地重复。
库
如本文描述的，可以选择和/或设计和制造各种大小、形状、曲率和厚度的植入物与各种类型、位置、取向和数量的骨切口。植入物设计和/或植入部件可从库选择、被编目和/或储存在库中。所述库可以是植入物、或部件或可被组合和/或改变以形成最终植入物的部件特征的虚拟库。所述库可包括实体植入部件的目录。在一些实施方式中，实体植入部件可使用库来识别和选择。所述库包括具有一个或多个适用于患者的特征的预先生成的植入部件，和/或具有可被改变成适用于患者的标准或毛坯特征的部件。因此，植入物和/或植入物特征可从库选择。
图28A-28K显示具有可包括在库中并基于患者特异性数据选择为患者特异性和/或患者工程化的示例性特征的植入部件。
虚拟或实体植入部件可根据与优先或基线参数优化的相似性从库选择，如以下的一个或多个：(1)变形修正和肢体对准，(2)最大程度保存骨、软骨或韧带，(3)患者生物学的其他特征的保存和/或优化，例如滑车和滑车形状，(4)恢复和/或优化关节运动，和(5)恢复或优化关节线位置和/或关节间隙宽度。因此，一个或多个植入物特征，例如(a)部件外部和内部形状，(b)部件大小和/或(c)部件厚度可准确地确定和/或确定为在从库里选择出的一个范围内。接着，选择的植入部件可被进一步设计或工程化以包括一个或多个患者特异性特征。例如，可以在特定对象中对关节进行评估，并从库中选择具有最接近的形状和大小和性能特征的预先存在植入物设计以用于植入前的进一步操纵(例如成型)和制造。对于包括实体植入部件的库，选择的实体部件可被改变以通过添加材料(例如，激光烧结)和/或去除材料(例如加工)来包括患者特异性特征。
因此，在一些实施方式中，植入物可包括患者特异性地设计的一个或多个特征和从一个或多个库源生成的一个或多个特征。例如，在设计用于全膝置换的包括股骨部件和胫骨部件的植入物时，一个部件可包括一个或多个患者特异性特征，另一个部件可从库选择。表7包括可能组合的示例性列表。
表7：患者特异性部件和从库导出部件的示例性组合
在一些实施方式中，在患者需要关节植入物之前，库可以生成，以包括来自于一个或多个年龄的特定患者的图像。例如，一种方法可包括识别具有一个或多个关节问题的危险因素的患者，例如骨矿物密度分值低，并将患者关节的一个或多个图像收集到库中。在一些实施方式中，可以扫描一定年龄以下的所有患者(例如40岁以下的所有患者)，从而收集患者关节的一个或多个图像。从患者收集的图像和数据可存放或存储在患者特异性数据库中。例如，患者的一个或多个关节的关节形状可被存储在电子数据库内，直到患者需要植入物的时候。然后，患者特异性数据库内的图像和数据可被访问，并且可以使用尚未受关节变形影响的患者原始解剖结构生成患者特异性和/或患者工程化的部分或全关节置换植入物。这种过程的结果是更具功能性和更符合解剖结构的植入物。
产生关节修复系统
这里描述的关节修复系统(例如，切除切口策略、引导工具和植入部件)可被形成或选择以实现各种参数，包括与周围或者相邻软骨、软骨下骨、半月板和/或其他组织的几乎解剖学配合或匹配。修复系统的形状可基于电子图像(例如，MRI、CT、数字体层合成、光学相干断层扫描)的分析。如果关节修复系统打算置换患病软骨或损失软骨的区域，使用在电子图像中提供健康软骨的形状的虚拟重建的方法，可实现几乎解剖学配合。
除了上面和美国专利公开No.2012-0209394中描述的植入部件特征，一些实施方式可包括用于十字替代的特征和设计。这些特征和设计例如可以包括如图49A和49B中所示的髁间壳体(有时称为“箱”)4910和/或如图50A和50B所示的一个或多个髁间杆5010、用于胫骨柱或突出部的容座。髁间壳体、容座和/或杆可以结合胫骨部件上的突出部或柱用作患者的后侧十字韧带(“PCL”)的替代，其在植入过程中会被消耗。特别地，如图50A和50B所示，髁间壳体、容座或杆接合胫骨部件上的突出部或柱，以在屈曲过程中、尤其在高度屈曲过程中稳固关节。
在一些实施方式中，股骨植入部件可被设计和制造成包括作为植入部件的永久一体化特征的壳体、容座和/或杆。但是，在一些实施方式中，壳体、容座和/或杆可以是模块化的。例如，壳体、容座和/或杆可与股骨植入部件分开设计和/或制造，并任选地在植入过程之前(例如术前)或植入过程中与该部件结合在一起。用于将模块化的髁间壳体结合到植入部件的方法在本领域中有所描述，例如在美国专利No.4850298中。例如，如图51所示，模块化杆5110和/或模块化的箱5120可在外科医生或从业者的选择下例如使用模块化杆的一个或两个端部处的弹簧加载销5130结合到植入部件。弹簧加载销能够可滑动地接合股骨植入部件中的对应孔或洼处。
股骨部件的将适应壳体、容座和/或杆的部分可以是标准的，即不是患者匹配的。这样，壳体、容座和/或杆的库存可在手术室可用并在医生消耗PCL的情况下添加。在该情况下，胫骨插件可更换为具有与后侧稳定设计的壳体、容座和/或杆配合的柱的胫骨插件。
髁间壳体、容座和/或一个或多个髁间杆可包括适用于患者(例如患者特异性或者患者工程化)的特征。在一些实施方式中，髁间壳体、容座和/或一个或多个髁间杆包括基于包括成像数据的患者特异性数据术前设计和/或选择的一个或多个特征以基本上匹配一个或多个患者生物学特征。例如，壳体或杆的髁间距离可被设计和/或选择成患者特异性的。替代地或另外地，髁间壳体和/或一个或多个髁间杆的一个或多个特征可基于患者特异性数据工程化以为患者提供关于一个或多个参数的最佳配合。例如，壳体或杆的材料厚度可被设计和/或选择为患者工程化的。壳体、容座和/或杆的一个或多个厚度可与患者特异性测量值匹配。壳体、容座和/或杆的一个或多个厚度可基于可以是患者特异性、患者工程或或标准的一个或多个植入物尺寸而适应。壳体、容座和/或杆的一个或多个厚度可基于患者体重、身高、性别和体质指数的一个或多个适应。另外，壳体和/或杆的一个或多个特征可以是标准的。
壳体、容座或杆的不同尺寸可以基于不同的患者尺寸和植入物尺寸被成形、适应或选择。表11中提供了不同技术实施的例子。这些例子决不是限制性的。本领域技术人员基于包括图像数据的患者几何结构将认识到成形、适应或选择壳体、容座或杆的其它方式。
表11：十字消耗股骨植入部件的不同技术实施的例子
髁间窝的高度或M-L宽度或A-P长度不仅能影响杆或髁壁的长度，而且影响其位置或取向。
壳体、容座或杆的尺寸不仅可以基于不同的患者尺寸和植入物尺寸，而且可以基于指定的植入技术(例如指定的股骨部件屈曲或旋转)来成形、适应或选择。例如，如果植入物被指定以相对于0度屈曲的7度屈曲植入，则可以调节前后侧长度或上下侧高度中的至少一个，表明当股骨部件以屈曲植入时患者或滑车或髁间窝或股骨几何结构中的相对变化。
在另一例子中，如果植入物打算以内部或外部转动植入，则内外侧宽度可被调节，从而例如反映选择转动的植入方法时内髁尺寸的有效延长。壳体、容座或杆可包括倾斜或弯曲的表面，典型地反映患者解剖结构的倾斜或曲率。例如，壳体、容座或杆的上部可以是弯曲的，从而反映内髁顶的曲率。在另一例子中，壳体或容座的至少一个侧壁可以是倾斜的，从而反映一个或更多髁壁的倾斜。
壳体、容座或杆的内部形状可以包括与一个或多个解剖或生物力学轴线或平面基本平行或垂直的一个或多个平坦表面。壳体、容座或杆的内部形状可以包括在一个或两个或三个维度上斜向的一个或多个平坦表面。壳体、容座或杆的内部形状可以包括在一个或两个或三个维度上弯曲的一个或多个弯曲表面。斜度或曲率可以基于患者尺寸(例如，股骨窝尺寸或形状或者包括髁形状的其他股骨形状)或胫骨突出部或柱尺寸中的至少一个来适应。内表面可以基于在一个、两个、三个或更多个维度上的通用或从患者导出的或患者希望的或植入物希望的运动学来确定。内表面可以与例如在ML平面中的基本直的胫骨突出部或柱配合。替代地，胫骨柱或突出部可以具有在一个、两个或三个维度上的曲率或斜度，其可选地至少部分反映在箱的内部形状中。一个或多个胫骨突出部或柱尺寸可以基于一个或多个患者尺寸或测量值匹配、设计、适应或选择。平坦表面和弯曲表面的任意组合是可以的。
在一些实施方式中，胫骨平台的柱或突出部的位置和/或尺寸和/或形状可以根据患者特异性尺寸来适应。例如，柱可以与后侧十字韧带或PCL起点和/或插件的位置或取向匹配或者相对于该位置或取向适应或者基于该位置或取向选择。它可以放置在距内侧或外侧胫骨棘或其他骨或软骨的界标或部位、距前侧或后侧十字韧带或韧带插入部预定距离处。柱的形状可与例如骨界标匹配或者相对其适应或者基于其选择，骨界标例如股骨髁形状、窝形状、股骨髁尺寸、窝尺寸、胫骨脊形状、胫骨脊尺寸、胫骨平台尺寸。通过将柱的位置与患者解剖结构匹配，可以实现更好的功能结果，更好地复制患者原始的解剖结构。
类似地，箱或容座或杆在股骨部件上的位置可被设计、适应或选择为靠近PCL起点或插入或者距PCL或ACL起点或插入或者其他骨或解剖界标预定距离。箱或容座或杆的取向可基于患者解剖结构设计或适应或选择，例如窝宽度或ACL或PCL位置或ACL或PCL起点或插入。
图52A-52K显示了十字消耗股骨植入部件的多种实施方式和方面。图52A显示适应于髁间窝的上下侧高度的箱高度。虚线轮廓指示支承表面和后侧髁表面以及植入物的远侧切口的部分。图52B显示较高髁间窝空间填充有例如用于宽髁间窝的较高箱或容座的设计。图52C显示宽髁间窝填充有宽的箱或容座的设计。箱的内外侧宽度被设计、适应或选择为宽的髁间窝。图52D显示具有设计用于窄的髁间窝的箱的植入部件的例子。箱的内外侧宽度被设计、适应或选择用于窄的髁间窝。图52E显示具有用于正常大小髁间窝的箱的植入部件的例子。箱或容座被设计、适应或选择用于其尺寸。(窝轮廓：虚线&点划线；植入物轮廓：虚线)。图52F显示用于长的髁间窝的植入部件的例子。箱或容座被设计、适应或选择用于其尺寸(仅箱，未示出整个植入物)。图52G是箱或容座可具有一个或多个斜向壁以便改进与髁间窝的适配的例子。图52H是箱或容座具有弯曲和斜向的壁的组合以便改进与髁间窝的适配的例子。图52I是在A-P方向上的曲线箱设计以便改进与髁间窝的适配的例子。图52J是箱或容座可具有在M-L方向上的曲线设计以便改进与髁间窝的适配的例子。曲线设计可以在任何希望的方向上以及结合任何平坦或斜向的平坦表面。图52K是斜向表面和弯曲表面以便改进与髁间窝的适配的例子。图52L至52P显示箱的不同内表面的侧向视图。
胫骨植入部件
在这里描述的多种实施方式中，胫骨植入部件的一个或多个特征被设计和/或选择，任选地与植入过程相结合，使得胫骨植入部件与患者配合。例如，在一些实施方式中，根据患者特异性数据，胫骨植入部件和/或植入过程的一个或多个特征被设计和/或选择，使得胫骨植入部件基本上与一个或多个患者生物结构匹配(例如大致负匹配和/或大致正匹配)。替代或另外，胫骨植入部件和/或植入过程的一个或多个特征可以根据患者特异性数据来术前工程化，以便相对于一个或多个参数(例如一个或多个所述参数)为患者提供最佳配合。例如，在一些实施方式中，保留胫骨植入部件的工程化的骨可以根据由例如CT扫描或MRI扫描生成的一系列二维图像或三维表示上看到的一个或多个患者关节尺寸来设计和/或选择。替代或另外，工程化的胫骨植入部件可至少部分被设计和/或选择，以便相对于相应股骨植入部件的接合面向关节表面为患者提供最佳的配合。
一些实施方式包括具有一个或多个适用于患者(例如患者特异性或患者工程化)特征以及任选的一个或多个标准特征的胫骨植入部件。任选地，一个或多个适用于患者特征可被设计和/或选择以配合患者的被切除胫骨表面。例如，根据患者的解剖结构和希望的术后几何结构或对准，患者的外侧和/或内侧胫骨平台可被独立切除和/或例如以不同深度切除，使得外侧平台的被切除的表面高于(例如高1mm、大于1mm、2mm和/或大于2mm)或低于(例如低1mm、大于1mm、2mm和/或大于2mm)内侧胫骨平台的被切除表面。
因此，在一些实施方式中，胫骨植入部件可针对每个外侧和/或内侧胫骨平台来独立设计和/或选择。例如，外侧胫骨植入部件的周边和内侧胫骨植入部件的周边可独立设计和/或选择，以便与每个外侧和内侧胫骨平台的被切除表面的周边大致匹配。图60A和60B表示示例性的单间室内侧和外侧胫骨植入部件，不具有聚乙烯层或插件(图60A)和具有聚乙烯层或插件(图60B)。如所示，外侧胫骨植入部件和内侧胫骨植入部件具有不同的周边形状，每个周边形状与相应的被切除表面(见箭头)的周边大致匹配。另外，用于外侧胫骨植入部件和内侧胫骨植入部件的聚乙烯层或插件6010具有对应于相应的植入部件周边形状的周边形状。在一些实施方式中，一种或两种植入部件可完全由塑料或聚乙烯制成(而不是具有聚乙烯层或插件)，并且每个整体的植入部件可包括与相应切除表面的周边大致匹配的周边形状。
此外，外侧胫骨植入部件的高度和内侧植入部件的高度可独立设计和/或选择，以便保持或改变每个外侧和内侧胫骨平台的不同切除表面产生的相对高度。例如，外侧胫骨植入部件可以比内侧胫骨植入部件厚(例如厚1mm、大于1mm、2mm和/或大于2mm)或薄(例如薄1mm、大于1mm、2mm和/或大于2mm)，以便根据需要保持或改变每个外侧和内侧胫骨植入部件的面向关节表面的相对高度。如图60A和60B所示，外侧和内侧切除表面的相对高度6020使用具有相同厚度的外侧和内侧植入部件(以及外侧和内侧聚乙烯层或插件)来保持。替代地，外侧植入部件(和/或外侧聚乙烯层或插件)可具有不同于内侧植入部件(和/或内侧聚乙烯层或插件)的厚度。对于内侧和外侧植入部件中的一个或者两个完全由塑料或聚乙烯(而不是具有聚乙烯层或插件)制成的实施方式，一个植入部件的厚度可以不同于另一植入部件的厚度。
不同的内侧和外侧胫骨切口高度也可适用于单件植入部件，例如整体形成的胫骨植入部件。在这种情况下，胫骨植入部件和患者股骨的相应被切除表面可具有连接内侧和外侧表面小面的倾斜表面或阶梯形切口。例如，图61A-61C描述在患者近侧胫骨上将内侧和外侧切除切口小面分开的三种不同类型的阶梯形切口。在一些实施方式中，胫骨植入部件的面向骨表面被选择和/或设计，以便与这些表面深度和阶梯形切口角度以及例如周边形状的其它任选特征匹配。
胫骨部件也可包括相同的内侧和外侧切口高度。
在一些实施方式中，内侧胫骨平台小面可以不同于外侧胫骨平台小面的角度定向，或者可以相同角度定向。内侧和外侧胫骨平台小面中的一个或两个可处于患者特异性的角度上，例如在矢状平面内类似于内侧和/或外侧胫骨平台的一个或多个原始斜率。此外，内侧斜率可以是患者特异性的，而外侧斜率可以是固定或预定的，或者反之亦然，如表13所示。
表13：胫骨斜率的示例性设计
表13所示的示例性组合适用于使用具有或不具有金属衬底的两个单间室胫骨植入部件(一个内侧和一个外侧)的植入物。它们还可适用于使用单个胫骨植入部件的植入系统，单个胫骨植入部件包括全塑料设计或通过插件(任选地，对于内侧和外侧平台的单个插件，或者两个插件，例如一个内侧和一个外侧)衬有金属的设计，例如PCL保持、后侧稳定或ACL和PCL保持植入部件。
在一种实施方式中，ACL和PCL(双十字保留)全膝置换或表面重修装置可包括具有内侧植入物斜率和外侧植入物斜率的胫骨部件，该内侧植入物斜率匹配或适应患者的天然内侧胫骨斜率，外侧植入物斜率匹配或适应患者的天然外侧胫骨斜率。以此方式，能够重建接近正常的运动学。胫骨部件可具有单个金属衬底部件，例如具有连接内侧和外侧部分的前侧脊，前侧脊可定位在ACL前部。胫骨部件可包括两个金属衬底件(没有脊)，一个内侧件，一个外侧件，具有对应的塑料插件。在后一实施方式中，金属脊可任选地能够附接或能够去除。金属脊的宽度可以是匹配患者或者适用于患者的，例如匹配内侧和外侧胫骨脊的距离或者添加到或从该距离减除的偏移量或者从髁间距离或髁间窝宽度导出的值。金属脊的宽度可基于胫骨平台的ML尺寸估计。
在一种实施方式中，斜率可经过金属衬底部件的对准设置。替代地，金属衬底部件可在其对准时基本不具有斜率，同时内侧和/或外侧斜率或者两者经过插件形貌或形状包含或设置。这种植入物的一种实施方式在图176D中公开。
图176A描绘未切状态下的患者的天然胫骨平台。
图176B显示金属衬底部件17200和插件17210的预期位置的一种实施方式。金属衬底部件和插件在该实施方式中都不具有显著斜率。
图176C显示金属衬底部件的一种实施方式，其中骨以类似于患者斜率的角度例如在内侧胫骨平台或外侧胫骨平台或两者上切割，以与患者的天然胫骨平台的斜率类似的斜率放置金属衬底部件17200。插件17210不具有显著斜率但遵循切口和金属衬底部件的斜率。
图176D描绘一种替代实施方式，其中通过不显著的斜率植入金属衬底部件17200。但是，胫骨插件形貌是不对称的，并且在该情况下被选择或设计成紧密接近患者的天然胫骨斜率。在该例子中，这通过选择或设计与后侧相比是远远更厚的前侧的胫骨插件17215来实现。插件高度在前侧和后侧的差别造成类似于患者斜率的斜率。
这些实施方式及其派生能够应用于内侧平台、外侧平台或者其组合或两者。在各种替代实施方式及其派生中，倾斜和/或未倾斜的插件和/或倾斜和/或未倾斜的金属衬底部件的各种组合可用来实现各样各样的外科修正和/或说明各种各样的患者解剖结构和/或治疗患者所需的外科切口。例如，当患者胫骨的天然斜率要求不一致的切除(即，切口在骨上不是平面的或者是倾斜的，并相对于骨的机械轴线不垂直，不论是内侧-外侧、前侧-后侧或者其任意组合)或者外科修正形成这种不一致或倾斜切除，一个或多个修正因素可被设计到金属衬底部件、胫骨插件或者两者的任何组合中。而且，斜率可天然或人工地形成为从膝的一侧到另一侧、从前侧到后侧改变，或者植入部件可说明这种变化。
各种描述的实施方式将最佳适用于治疗不一致或倾斜的天然解剖结构和/或部分或全膝的切除，而另一些更适于治疗不一致或倾斜的天然解剖结构和/或其他关节的切除，包括脊柱、脊椎关节、椎间盘、小面关节、肩、肘、腕、手、指、髋、踝、脚或趾关节。
斜率优选在0-7度之间，但是可以使用具有该范围之外的其它斜率角度的其它实施方式。斜率可以在一个或两个胫骨小面上从前侧到后侧变化。例如，前侧可以使用较小的斜率，例如0-1度，后侧可使用较大的斜率，例如4-5度。内侧或外侧胫骨小面中的至少一个上的可变斜率可以通过例如使用磨具(例如通过机器人引导)或通过使用至少一个胫骨小面上的两个或更多的骨切口来实现。在一些实施方式中，可以在内侧和外侧使用两个单独斜率。独立的胫骨斜率设计可用来实现骨的保留。另外，独立斜率设计可有利于实现更加天然并更接近正常膝或患者膝的功能的植入物活动能力。
在一些实施方式中，斜率可以固定，例如在矢状平面内固定在3、5或7度。在一些实施方式中，内侧或外侧或两者的斜率可以是患者特异性的。患者的内侧斜率可用来导出单个或两件式胫骨植入部件中的内侧胫骨部件斜率以及任选的外侧部件斜率。患者的外侧斜率可用来导出单个或两件式胫骨植入部件中的外侧胫骨部件斜率以及任选的内侧部件斜率。患者斜率通常在0-7度之间。在进行选择的情况下，患者会显示大于7度的内侧或外侧斜率。在这种情况下，如果患者的内侧斜率具有大于7度的较高数值或一些其它的预选阈值，患者的外侧斜率可应用于内侧胫骨植入部件或单件式胫骨植入部件的内侧。如果患者的外侧斜率具有大于7度的较高数值或一些其它的预选阈值，患者的内侧斜率可适用于外侧胫骨植入部件或单件式胫骨植入部件的外侧。替代地，如果患者的内侧或外侧的一个或两者上的斜率超过预选阈值，例如7度或8度或10度，固定斜率可应用于内侧部件或内侧、应用于外侧部件或外侧或两者。固定斜率可等于阈值，例如7度，或者可以是不同的数值。图62A和62B表示导出胫骨植入部件的内侧胫骨部件斜率(图62A)和/或外侧胫骨部件斜率(图62B)的示例性流程图。如果希望，固定胫骨斜率可在这里描述的任何实施方式中使用。
在另一实施方式中，数学函数可用来导出内侧植入物斜率和/或外侧植入物斜率或两者(其中两者可以是相同的)。在一些实施方式中，数学函数可包括从例如CT扫描或MRI扫描生成的一系列二维图像或三维表示看到的一个或多个患者关节尺寸导出的测量值。例如，数学函数可以包括患者股骨的几何测量值和患者胫骨斜率之间的比率。替代或另外，数学函数可以是或包括除以固定数值的患者胫骨斜率。在一些实施方式中，数学函数可包括从患者的相应植入部件(例如股骨植入部件)导出的测量值，植入部件本身可以包括患者特异性、患者工程化和/或标准的特征。本领域的普通技术人员可采用使用数学函数来导出患者斜率的许多不同可能性。
在一些实施方式中，内侧和外侧胫骨平台可以相同角度切除。例如，单个切除切口或相同的多个切除切口可在两个平台上使用。在其它实施方式中，内侧和外侧胫骨平台可以不同的角度切除。多个切除切口可在以不同角度切除内侧和外侧胫骨平台时使用。任选地，内侧和外侧胫骨还可以相对于胫骨平台以不同距离切除。在这种情况下，内侧和外侧的两个水平平面胫骨切口可具有不同的斜率，和/或伴随有通常在胫骨平台部件内侧放置的一个或两个竖直或倾斜的切除切口。图16和图61A-61C表示了可通过内侧和外侧平台的任何组合使用的多个示例性胫骨切除切口。
内侧胫骨植入部件平台可具有平坦、凸出、凹入或盘形表面，和/或它可具有不同于外侧胫骨植入部件平台的厚度。外侧胫骨植入部件平台可具有平坦、凸出、凹入或盘形表面，和/或它可具有不同于内侧胫骨植入部件平台的厚度。不同的厚度可使用不同的材料厚度来实现，例如任一侧上的金属厚度或聚乙烯或插件厚度。在一些实施方式中，外侧和内侧表面被选择和/或设计，使其极为类似患有关节炎之前的患者解剖结构。
内侧和/或外侧胫骨植入部件平台(例如只有金属、只有陶瓷、衬有聚乙烯或其它插件的金属、具有单或双插件以及单或双托的构型)的高度可以例如使用成像测试根据患者的胫骨形状来确定。
替代地，内侧和/或外侧胫骨部件平台(例如只有金属、只有陶瓷、衬有聚乙烯或其它插件的金属、具有单或双插件以及单或双托的构型)的高度可以根据患者的股骨形状来确定。例如，如果患者的外侧髁具有小于内侧髁的半径，和/或相对于其支承表面比内侧髁更加定位在上侧，那么胫骨部件平台的高度可以适应和/或选择，以确保与股骨支承表面的最佳关节运动。在此例子中，外侧胫骨部件平台的高度可以适应和/或选择，使其高于内侧胫骨部件平台的高度。由于聚乙烯通常在标准x射线上不直接可见，金属或其它标记可任选地包含在插件内，以便指示插件的位置或高度，特别是在使用具有不同内侧和外侧厚度的一个或多个不对称内侧和外侧插件时。
替代地，内侧和/或外侧胫骨部件平台(例如只有金属、只有陶瓷、衬有聚乙烯或其它插件的金属、具有单或双插件以及单或双托的构型)的高度可以根据相应植入部件的形状来确定，例如根据患者的股骨植入部件的一些特征的形状来确定。例如，如果股骨植入部件包括具有小于内侧髁的半径并且/或者相对于其支承表面比内侧髁更加定位在上侧的外侧髁，那么胫骨植入部件平台的高度可以被适应和/或选择，以确保与股骨植入部件的支承表面的最佳关节运动。在此例子中，外侧胫骨植入部件平台的高度可以被适应和/或选择成高于内侧胫骨植入部件平台的高度。
此外，胫骨插件的例如内外侧或前后侧曲率或两者的表面形状可反映股骨部件的形状。例如，内侧插件形状可与股骨部件的内侧股骨髁上的一个或多个半径匹配。外侧插件形状可与股骨部件的外侧股骨髁上的一个或多个半径匹配。外侧插件还可任选地与内侧髁匹配。匹配在例如冠状平面内进行。这有利于磨损最佳化。预制插件可选择用于内侧胫骨，其在冠状平面内以例如1:5或1:7或1:10的预选比例与内侧股骨髁半径匹配。任何组合也是可以的。预制插件可选择用于外侧胫骨，其在冠状平面内以例如1:5或1:7或1:10的预选比例与外侧股骨髁半径匹配。任何组合也是可以的。替代地，外侧插件也可与内侧髁匹配，或者内侧插件形状也可与外侧髁匹配。这些组合对于具有金属衬底的单插件系统和双插件系统也是可以的。本领域普通技术人员将认识到这些匹配也可适用于使用完全聚乙烯的胫骨部件的植入物，即完全聚乙烯的胫骨部件上的半径可以类似的方式与股骨半径匹配。
半径的匹配也可出现在矢状平面内。例如，切割器可用来在胫骨插件或完全聚乙烯胫骨内切出与股骨植入物或患者几何形状匹配或从中导出的固定冠状曲率。切割器所采用的路径和/或深度可根据股骨植入物几何形状或根据外科手术之前患者的股骨几何形状导出。胫骨插件或完全聚合物胫骨上的内侧和外侧矢状几何形状可以是相同的。替代地，每个可单独切割。通过根据股骨部件或股骨髁的矢状几何形状来适应或匹配胫骨聚合物几何形状，可以实现更好的功能结果。例如，可以实现更加生理的胫股骨运动和活动能力。替代地，切割器所采用的路径和/或深度可根据外科手术之前患者的胫骨几何形状导出，任选地包括半月板形状的评估。胫骨插件或完全聚合物胫骨上的内侧和外侧矢状几何形状可以是相同的。替代地，每个可单独切割。通过根据患者胫骨平台的矢状几何形状来适应或匹配胫骨聚合物几何形状，可以实现更好的功能结果。例如，可以实现更加生理的胫股骨运动和活动能力。在后一实施方式中，股骨矢状J曲线的至少一部分可匹配到或基于其选择：胫骨植入物几何形状或患者胫骨曲率、内侧、外侧或其组合。
用来切割内侧的支承表面形状和外侧的支承表面形状的切割器路径之间的距离可从例如髁间距离或髁间窝宽度的股骨几何结构选择或者导出或者与其匹配(见图28G-K)。以此方式，胫骨部件可适应股骨几何结构，确保股骨支承表面的最低点将与得到的胫骨支承表面的最低点配合。
这种构造可例如通过设计患者特异性股骨部件并接着基于股骨部件上的设计将胫骨部件上的对应支承表面的位置匹配来建立。类似地，支承表面的位置可基于患者胫骨的天然解剖结构构造，且股骨部件可接着被患者工程化，使得股骨髁表面的承重部分匹配胫骨部件上的位置。对于全膝置换装置，这种构造可基于结合图28的设置所示的任何距离或者与股骨或胫骨部件相关的其他距离。
类似地，这种构造可例如通过从可用的设计、部分设计或实体植入物的库选择最佳配合部件。该部件可整体或部分基于结合图28的设置所示的任何距离或者与股骨或胫骨部件相关的其他距离选择。股骨部件的承重部分和胫骨部件的承重部分的位置可匹配到使用最佳配合和/或对应设计的位置。替代地，支承表面的位置可基于患者的天然解剖结构构造，例如髁的位置或者胫骨平台的承重部分的位置或者其组合，接着可选择最佳配合部件。例如，最佳配合胫骨部件或设计可与患者特异性股骨部件或设计匹配。同样，最佳配合股骨部件可与患者特异性胫骨部件或设计匹配。在髁的承重表面的放置如图28的设置所示时，股骨髁表面的承重部分可被制成为匹配或紧密匹配胫骨部件。
与关节表面的构造相关的这些概念也适用于膝假体的其他方面，例如匹配髌骨和滑车凹槽，并应用于其他关节，例如髋、肩、肘、踝和其他关节中的承重或其他关节表面的放置。这些概念还适用于装置的非关节部件的选择，此时多个部件可基于患者特异性设计、最佳配合的选择或其组合彼此有关地设计。
内侧和/或外侧部件可包括沟槽。内侧部件可以是盘形的，而外侧部件包括沟槽。外侧部件可以是盘形的，而内侧部件包括沟槽。外侧部件可以是凸出的，而内侧部件包括沟槽。内侧或外侧部件的形状可以在一维、二维或三维上根据患者导出或与患者匹配，例如这与其周边及其表面形状相关。外侧部件的凸出形状在一维、二维或三维上根据患者导出或与患者匹配。沟槽可以是直的。沟槽也可以是弯曲的。沟槽的曲率可具有恒定的曲率半径，或者可以包括多个曲率半径。半径可以例如根据股骨几何形状或患者活动能力与患者匹配或从患者导出。这些设计可以适用于单件式胫骨聚乙烯或其他塑料插件，或者适用于两件式胫骨聚乙烯或其他塑料插件。图63A-63D表示胫骨托设计的示例性组合。图64A-64F包括为十字保留的胫骨植入部件的另外实施方式。
胫骨植入表物面形貌可针对一个或多个股骨几何形状选择、或与其适应或匹配。例如，内侧盘或沟槽的最低点到外侧盘或沟槽的最低点的距离可从股骨几何形状(例如，髁间距离或者髁间窝宽度)(见图28G-K)选择或者从其导出或与其匹配。以此方式，胫骨部件可适应股骨几何形状，确保股骨支承表面的最低点将与得到的胫骨支承表面的最低点配合。例如，可确定或导出一种示例性的股骨几何结构，接着可从股骨几何形状(即，从股骨的矢状和/或冠状平面中的解剖学或生物力学或运动学特征)或从股骨几何形状与胫骨几何形状的组合导出匹配或合适的胫骨植入物几何形状和表面几何形状。在这种组合的情况下，可能希望基于胫骨和股骨解剖学或生物力学或运动学特性的加权组合优化胫骨植入物几何形状以形成混合植入物，该混合植入物实现希望的修正，但适应关节的每个单独部分的各种结构性、生物力学和/或运动学特征和/或限制。以类似方式，具有三个或更多部件支承结构，例如膝(即，髌骨、股骨和胫骨)、肘(肱骨、桡骨和尺骨)、腕(桡骨、尺骨和腕骨)和踝(腓骨、胫骨、距骨和跟骨)的多重复合关节植入物可用结合两个或更多个配合表面和天然关节的潜在支承结构的特征的建模、导出和制造的部件来建模和修复/置换。
胫骨部件(衬有金属，任选地聚合物插件或全塑料或其它材料)的周边可以与患者胫骨形状匹配和/或从中导出，并且可对于不同的切口高度和/或胫骨斜率进行最佳化。在优选实施方式中，该形状与切口表面的皮质骨匹配。胫骨支承表面的表面形貌可以被设计或选择，以便在例如矢状平面或冠状平面或两者的一个或多个平面内与胫骨几何形状的至少一部分匹配或反映该几何形状。内侧胫骨植入物表面形貌可被选择或设计，以便在例如矢状平面和冠状平面的一个或多个平面内与内侧胫骨几何形状的全部或部分匹配或反映该几何形状。外侧胫骨植入物表面形貌可以被选择或设计，以便在例如矢状平面和冠状平面的一个或多个平面内与外侧胫骨几何形状的全部或部分匹配或反映该几何形状。内侧胫骨植入物表面形貌可被选择或设计，以便在例如矢状平面和冠状平面的一个或多个平面内与外侧胫骨几何形状的全部或部分匹配或反映该几何形状。外侧胫骨植入物表面形貌可以被选择或设计，以便在例如矢状平面和冠状平面的一个或多个平面内与内侧胫骨几何形状的全部或部分匹配或反映该几何形状。
在多种实施方式中，胫骨部件的设计和/或放置可受股骨几何形状的各种因素影响(或以其他方式“受驱动”)。例如，可能希望在一定程度上转动胫骨部件的一些或全部的设计(即，部件及其支承结构的整体或其一些部分，包括胫骨托和/或关节聚乙烯插件和/或仅仅胫骨插件的关节表面的表面取向)以适应股骨几何形状的各种特征，例如股骨上髁轴线、后侧髁轴线、内侧或外侧矢状股骨J曲线或者其他股骨轴线或界标。以类似方式，股骨部件(即，股骨部件及其支承结构的整体或其一些部分，包括一个或多个髁的取向和/或放置、髁表面和/或滑车凹槽)的设计和/或放置可受胫骨几何形状的各种因素影响(或“驱动”)，包括各种胫骨轴线、形状、内侧和/或外侧斜率和/或界标，例如胫骨结节、Q-角度等。股骨和胫骨部件的形状或取向都会受髌骨关节的形状、尺寸、生物力学或运动学影响，包括例如滑车角度和Q-角度、矢状滑车几何形状、冠状滑车几何形状等。
胫骨支承表面的表面形貌可以被设计或选择,以便在例如矢状平面或冠状平面或两者的一个或多个平面内与股骨几何形状或股骨植入物几何形状的至少部分匹配或反映该几何形状。内侧植入物表面形貌可被选择或设计，以便在一个或多个平面内与内侧股骨几何形状或内侧股骨植入物几何形状的全部或部分匹配或反映该几何形状。外侧植入物表面形貌可被选择或设计，以便在一个或多个平面内与外侧股骨几何形状或外侧股骨植入物几何形状的全部或部分匹配或反映该几何形状。内侧植入物表面形貌可被选择或设计，以便在一个或多个平面内与外侧股骨几何形状或外侧股骨植入物几何形状的全部或部分匹配或反映该几何形状。外侧植入物表面形貌可被选择或设计，以便在一个或多个平面内与内侧股骨几何形状或内侧股骨植入物几何形状的全部或部分匹配或反映该几何形状。内侧和/或外侧表面形貌可以在一维、二维或所有维中固定。后者可通常用于至少一个股骨几何形状(例如冠状曲率)同样固定时。
例如，股骨髁的矢状曲率的一部分可用来导出和制造胫骨平台支承表面的矢状曲率的一部分。在一种实施方式中，CNC机器可具有对应于股骨矢状曲率的至少一部分的经过聚乙烯支承表面的矢状掠过平面。切割器工具的冠状半径可与股骨冠状曲率的至少部分匹配或者从其导出，或者它可以是应用于股骨曲率的比率或其他数学函数。需要注意的是，股骨冠状曲率可沿着髁变化，从而在不同位置允许较小和较大半径。这些半径可以是患者特异性或工程化的。例如，两个或多个工程化半径可在一个或多个位置应用于单个股骨髁，就第二髁而言可以相同或不同。
如果希望，股骨支承表面的一个或多个尺寸可以使用相同或类似的方法从胫骨形状导出。同样，股骨头或肱骨头支承表面可在一个或多个方向上从髋臼或肩臼导出，或相反。
植入物表面形貌可包括以下一种或多种情况：
·矢状平面内的凸面曲率，任选地从患者导出或与患者匹配，例如根据胫骨或股骨几何形状
·冠状平面内的凸面曲率，任选地从患者导出或与患者匹配，例如根据胫骨或股骨几何形状
·矢状平面内的凹面曲率，任选地从患者导出或与患者匹配，例如根据胫骨或股骨几何形状
·冠状平面内的凹面曲率，任选地从患者导出或与患者匹配，例如根据胫骨或股骨几何形状
·单个矢状曲率半径，任选地从患者导出或与患者匹配，例如根据胫骨或股骨几何形状
·多个矢状曲率半径，任选地从患者导出或与患者匹配，例如根据胫骨或股骨几何形状
·单个冠状曲率半径，任选地从患者导出或与患者匹配，例如根据胫骨或股骨几何形状
·多个冠状曲率半径，任选地从患者导出或与患者匹配，例如根据胫骨或股骨几何形状
·盘深度，任选地从患者导出或与患者匹配，例如根据胫骨或股骨几何形状
·盘深度，任选地与完好的前侧和/或后侧十字韧带的存在或缺失适应
·盘位置，任选地从患者导出或与患者匹配，例如根据胫骨或股骨几何形状
·盘的AP长度，任选地从患者导出或与患者匹配，例如根据胫骨或股骨几何形状
·盘的ML宽度，任选地从患者导出或与患者匹配，例如根据胫骨或股骨几何形状
·沟槽的深度，任选地从患者导出或与患者匹配，例如根据胫骨或股骨几何形状
·沟槽的深度，任选地与完好的前侧和/或后侧十字韧带的存在或缺失适应
·沟槽的位置，任选地从患者导出或与患者匹配，例如根据胫骨或股骨几何形状
·沟槽的AP长度，任选地从患者导出或与患者匹配，例如根据胫骨或股骨几何形状
·沟槽的ML宽度，任选地从患者导出或与患者匹配，例如根据胫骨或股骨几何形状
·沟槽的曲率，任选地从患者导出或与患者匹配，例如根据胫骨或股骨几何形状
所描述的所有胫骨设计可适用于：
·单件胫骨聚乙烯插件，例如具有单个金属衬底部件
·单件其它材料的胫骨插件，例如具有单个金属衬底部件
·两件胫骨聚乙烯插件，例如具有单个金属衬底部件
·两件其它材料胫骨插件，例如具有单个金属衬底部件
·单件全聚乙烯胫骨植入物
·两件全聚乙烯胫骨植入物，例如内侧和外侧
·单件金属胫骨植入物(例如金属上的金属，或陶瓷上的金属)
·两件金属胫骨植入物，例如内侧和外侧(例如金属上的金属，或陶瓷上的金属)
·单件陶瓷胫骨植入物
·两件陶瓷胫骨植入物，例如内侧和外侧
可以使用本领域目前已知的以及将来开发的任何材料或材料组合。
虽然其它实施方式也是可以的，胫骨托的一些实施方式可具有以下特征：模块化插件系统(聚合物)；铸造钴铬合金；标准毛坯(钴部分和/或模块化插件)可以预先制成，接着根据患者特异性定制成形；基于大小的厚度(节约骨，最佳化强度)；允许1件或2件插件系统；和/或不同内侧和外侧翅片。
在一些实施方式中，胫骨托由毛坯设计或切制，使得托周边与被切割的胫骨边缘匹配，例如与患者匹配的周边几何形状实现>70％、>80％、>90％、或>95％的皮质覆盖率。在一些实施方式中，托周边被设计成具有大致相同的形状，但是略微小于皮质区域。
一些实施方式的适用于患者的胫骨植入物允许设计灵活性。例如，插件可被设计成补偿相应的股骨植入部件的相关髁，并且尺寸可以变化，以最佳化设计，例如高度、形状、曲率(优选为平的到凹入)以及适应天然或特异化磨损形式的曲率的位置中的一个或多个。
在膝中，胫骨切口可以被选择成使其相对于胫骨机械轴线或胫骨解剖轴线成90度垂直。切口可以通过例如找到与平台上的最下面内侧或外侧点的交叉部来参考。
胫骨切口的斜率在矢状平面内通常在0-7度或0-8度之间。外科医师很少会选择以更为陡峭的斜率切割胫骨。使用术前成像测试，斜率可被选择或设计到患者专属切割夹具内。该斜率可类似于患者术前的至少一个内侧或一个外侧上的斜率。内侧和外侧胫骨可以切成不同斜率。该斜率也可以不同于患者术前的至少一个内侧或一个外侧上的斜率。
内侧和外侧的胫骨切口高度可以是不同的，如图16和图61A-61C所示。在一些患者中，未切外侧胫骨可以位于不同高度，例如比未切内侧胫骨高或低。在这种情况下，内侧和外侧胫骨切口可以置于距未切内侧和未切外侧胫骨平台恒定距离处，造成切口的不同的内侧或外侧高度。替代地，它们可相对于未切内侧和外侧胫骨平台以不同距离切割，在剩余胫骨上形成相同的切口高度。替代地，在这种设置下，在剩余胫骨上得到的切口高度可以被选择成内侧和外侧是不同的。在一些实施方式中，内侧和外侧胫骨切除高度、切除斜率和/或植入部件(例如胫骨托和/或胫骨托插件)的独立设计可以增加近侧胫骨的内侧和/或外侧以及相对股骨髁上的骨保留量。
如图63B-63J所示，胫骨植入物的内侧部分可以高于或低于外侧胫骨部分以补偿内侧和外侧股骨髁的不同大小。这种方法可促进患者的正常J曲线并由此帮助保存正常的膝活动能力。替代地，此效果可以通过将较高的胫骨关节表面偏移成与其他间室相同高度来实现。如果髁J曲线偏移相同的量，可实现相同的运动学运动，如图191所示。在该实施方式中，第一轮19500(股骨髁)和轨道19510(胫骨植入物表面)被偏移与第二轮19520和轨道19530相同的量。当在轨道19510上滚动第一轮19500时，得到与第二轮19520和轨道19530类似的运动路径19540。由于在该情况下，胫骨植入物表面理想地垂直于该表面偏移，这将造成可以与其他间室的不同的新表面曲率。偏移股骨J曲线相应的量理想地减小要从股骨髁去除的骨量。
在一些实施方式中，患者特异性近侧胫骨切口(以及胫骨部件的相应面向骨表面)通过如下方式设计：(1)找到胫骨轴线垂直平面(“TAPP”)；(2)将TAPP例如降低到内侧胫骨平台的最低点下方2mm；(3)将降低的TAPP向后侧倾斜5度(在插件的近侧表面不需要附加的斜率)；(4)将部件后侧斜率固定在例如5度；以及(5)使用从Cobb或用于胫骨植入物转动对准的其它测量技术导出的胫骨解剖轴线。如图65所示，比患者的未切内侧或外侧平台(例如内侧平台)的最低点下方2mm更深的切除切口深度可被选择和/或设计，例如如果患者的解剖结构在此点以下包括异常或病变组织，或者如果外科医师偏好较低的切口的话。例如，2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm的切除切口深度可被选择和/或设计，并且任选地，一个或多个相应胫骨和/或股骨植入物厚度可以根据此患者特异性信息来选择和/或设计。
在一些实施方式中，患者特异性的近侧胫骨切口(以及胫骨部件的相应面向骨表面)采用前面的设计，除了确定切口的A-P斜率之外。在一些实施方式中，例如如果患者的解剖斜率在0-7度之间，或者在0-8度之间，或在0-9度之间，可以使用患者特异性的A-P斜率；如果患者解剖斜率在7-10度之间，可以使用7度的斜率；并且如果患者的解剖斜率大于10度，可以使用10度的斜率。
在一些实施方式中，如果患者的解剖斜率在0-7度之间，则使用患者特异性A-P斜率，并且如果患者的解剖斜率在7度以上，则使用7度的斜率。本领域的普通技术人员将理解到确定胫骨斜率并在植入物和夹具设计过程中调整该胫骨斜率的其它方法以实现所需植入物斜率。
不同的胫骨斜率可在内侧和外侧上采用。固定斜率可在一侧采用，而另一侧的斜率可以根据患者解剖结构适应。例如，内侧斜率可以固定在5度，而外侧斜率与患者胫骨的斜率匹配。在这种情况下，可以使用两个单髁胫骨插件或托。替代地，可以使用单个胫骨部件(任选地具有金属衬底)，其中所述部件不具有平坦的面向骨表面，而是包括例如将内侧连接到外侧的倾斜部分，以便如图16和图61A-61C所示与被切除的外侧和内侧胫骨表面基本上负匹配。
在一些实施方式中，胫骨植入物的轴向外形(例如周边形状)可被设计成与患者的被切割胫骨的轴向外形匹配，如美国专利申请公开文献No.2009/0228113描述。替代或另外，在一些实施方式中，胫骨植入物的轴向外形可被设计成相对于患者被切割胫骨的轴向外形在其周边形状中保持一定百分比或距离。替代或另外，在一些实施方式中，胫骨植入物的轴向外形可被设计成相对于患者的被切割胫骨的轴向外形在其周边形状中保持一定的百分比或悬置。
上面描述的任何胫骨植入部件可从被切成包括一个或多个患者特异性特征的毛坯导出。
胫骨托设计可包括患者特异性、患者工程化和/或标准特征。例如，在一些实施方式中，胫骨托可具有需要最小的冲击力座落的前部加载设计。托可以多种标准或标准毛坯设计形成，例如可以提供小、中和大标准或标准毛坯胫骨托。图66表示示例性的小、中和大毛坯胫骨托。如所示，胫骨托的周边包括可以根据患者被切除近侧胫骨表面的设计来设计的毛坯周边形状。在一些实施方式中，小和中托可包括2mm的基部厚度(例如如果在疾病状况之前患者在近侧胫骨上具有2-3mm的软骨，可以使得患者天然关节线升高3-4mm)。大托可以具有3mm的基部厚度,使得在一些实施方式中有利于切除另外的1mm的骨，从而关节线升高不大于2-3mm(假设疾病状况之前患者的近侧胫骨上具有2-3mm的软骨)。
在多种实施方式中，胫骨植入物设计可结合一个或多个锁定机构以将胫骨插件固定到胫骨托。图66中描绘不同大小的一种示例性的锁定机构。在该机构中，胫骨插件上的相应下表面接合胫骨托的表面上的一个或多个凸脊，由此将胫骨插件相对于托锁定在希望位置。锁定机构可预先构造和/或是可用的，例如在两个或三个不同的几何结构或大小。任选地，使用者或计算机程序可具有CAD文档或子程序的库，其中不同大小和几何结构的锁定机构可用。例如，在第一步骤，使用者或计算机程序可限定、设计或选择最佳匹配患者的切割(或任选地，未切)胫骨、髋臼或肩臼的胫骨、髋臼或肩臼植入物外形。在第二步骤中，使用者或计算机程序可接着选择最佳适合给定的胫骨或髋臼或肩臼周边或者其他形状或位置或大小的预先构造的CAD文档或子程序。而且，锁定机构的类型(例如，卡扣、燕尾等)可基于例如体重、高度、性别、种族、活动水平等的患者特异性参数选择。
患者特异性栓对准(例如与患者机械轴线对准或与另一轴线对准)可以与患者特异性的A-P切割平面相结合。例如，在一些实施方式中，栓对准可以A-P斜率所设计的相同角度向前侧倾斜。在一些实施方式中，栓可相对于患者的矢状机械轴线对准，例如相对于患者的机械轴线以预定角度对准。图67显示用于胫骨托的示例性A-P和栓角度。
胫骨植入部件的面向关节表面包括内侧支承表面和外侧支承表面。类似于所述的股骨植入物支承表面，胫骨植入物上的支承表面(例如胫骨表面上的接收来自股骨部件髁的接触的凹槽或凹入部或凸部(外侧))可以是标准设计，例如有6或7种不同形状，在一维或多维上具有单个曲率半径或多个曲率半径。替代地，支承表面可以在一维或多维上是标准化的，并且在一维或多维上是适用于患者的。可以在一维或多维上选择单个曲率半径和/或多个曲率半径。一些半径可以是适用于患者的。
胫骨植入部件的聚乙烯插件的接合股骨内侧和外侧髁表面的两个接触区域的每个可以具有任何形状，例如凸出、平坦或凹入的，并且可以具有任何曲率半径。在一些实施方式中，内侧或外侧接触区域的任何一个或多个曲率可包括患者特异性的曲率半径。特别地，内侧接触区域的冠状曲率、内侧接触区域的矢状曲率、外侧接触区域的冠状曲率和/或外侧接触区域的矢状曲率中的一个或多个可至少部分包括一个或多个患者特异性的曲率半径。在一些实施方式中，胫骨植入部件被设计成包括内侧和外侧支承表面的一种或两者，内侧和外侧支承表面具有至少部分带有一个或多个患者特异性曲率半径的矢状曲率以及标准的冠状曲率。在一些实施方式中，内侧和外侧胫骨表面中的一个或两者的支承表面可包括从相应股骨髁上的曲率半径导出的曲率半径(例如相同的长度或略微较大，例如大0-10％)。具有至少部分适用于患者的矢状曲率半径可有助于在全部活动范围内实现正常的活动能力。
替代地，冠状曲率可例如通过从一系列标准曲率中选取具有最类似于患者未切股骨髁的冠状曲率的曲率半径或者具有最类似于股骨植入部件的冠状曲率的曲率半径的那个标准曲率来选择。
在优选实施方式中，胫骨内侧和外侧接触区域中的一种或两者具有比相应股骨部件上的凸出冠状半径大(例如略微大)的标准凹入冠状半径，例如大0-1mm、0-2mm、0-4mm、1-2mm和/或2-4mm。通过在股骨髁上使用标准或恒定的冠状半径，在胫骨插件上使用匹配的标准或恒定的冠状半径或略微大的冠状半径，例如胫骨曲率半径是相应的股骨植入物冠状曲率的大约1.05倍到大约2倍、或大约1.05倍到大约1.5倍、或大约1.05倍到大约1.25倍、或大约1.05倍到大约1.10倍、或大约1.05倍到大约1.06倍、或大约1.06倍。相对的凸出股骨冠状曲率和略微大的凹入胫骨冠状曲率可被选择和/或设计成各自关于股骨髁中心对中。
在矢状平面内，胫骨内侧和外侧凹入曲率中的一种或两者可具有比相应的凸出股骨髁曲率略微大的标准曲率，例如比相应股骨部件上的凸出矢状半径大0-1mm、0-2mm、0-4mm、1-2mm和/或2-4mm。例如，用于内侧和外侧的一种或两者的胫骨曲率半径可以是相应股骨植入物矢状曲率的大约1.1倍到大约2倍、或大约1.2倍到大约1.5倍、或大约1.25倍到大约1.4倍、或大约1.30倍到大约1.35倍、或大约1.32倍。在一些实施方式中，进入胫骨表面材料的曲率深度可以取决于进入关节间隙的表面高度。如所述，内侧和外侧胫骨部件面向关节表面的高度可以被独立选择和/或设计。在一些实施方式中，内侧和外侧胫骨高度可根据患者的内侧和外侧髁高度差别来独立选择和/或设计。另外或替代，在一些实施方式中，可以使用阈值最小或最大胫骨高度和/或胫骨插件厚度。例如在一些实施方式中，采用6mm的阈值最小插件厚度，从而使用不小于6mm的内侧胫骨插件。
通过使用根据相应股骨髁或其一部分(例如支承部分)的曲率选择和/或设计的胫骨接触表面矢状和/或冠状曲率，植入物的活动能力和磨损可以得到最佳化。例如，这种方法可增强聚乙烯胫骨插件的耐磨性能。这种方法还具有一些制造优点。任何上面的实施方式能够应用于其他关节和有关的植入部件，包括髋臼、股骨头、肩臼、肱骨头、踝、脚关节、包括肱骨小头和肘突和桡头的肘以及腕关节。
例如，可以制造一组不同大小的工具，其中每个工具对应于预选标准冠状曲率中的一个。那么相应的工具可以用于胫骨植入部件的聚乙烯插件的制造，例如在聚乙烯插件中形成曲率。图68A在冠状视图中以截面图表示六个示例性的工具尖端6810和聚乙烯插件6820。所选的工具尺寸可用来生成具有所需冠状曲率的聚乙烯插件。另外，图68A表示具有由两种不同工具尖端形成的两种不同冠状曲率的示例性聚乙烯插件6820。所选工具在聚乙烯插件上的作用(例如工具在插件上方的固定点处的掠过弧形运动)可以用来制造标准或患者特异性矢状曲率。图68B表示从不同距离掠过进入胫骨植入部件的聚乙烯插件6820以便在聚乙烯插件6820中形成不同矢状曲率的两种示例性工具6830、6840的矢状视图。
在一些实施方式中，胫骨接触区域的一种或两者包括具有沿着其矢状轴线增加或减小的半径的凹入凹槽，例如具有从前侧到后侧减小的半径的凹槽。
如图69A所示，在一些实施方式中，胫骨插件6920的面向关节表面的外侧和/或内侧上的凹入凹槽6910的形状可以通过插件的相对侧表面上的凸出形状6930以及任选地通过胫骨托6950的接合表面上的凹面6940匹配。这可使得部件的厚度保持恒定6960，即使该表面不平坦，并由此可有助于保持例如聚乙烯塑料的材料的最小厚度。例如，植入物插件可保持恒定材料厚度(例如小于5.5mm,5.5mm、5.6mm、5.7mm、5.8mm、5.9mm、6.0mm、6.1mm或大于6.1mm)，即使插件包括面向关节表面上的凹槽。恒定的材料厚度可有助于减小总体最小植入物厚度，同时实现或保持一定的机械强度(与较厚的植入物相比)。金属衬底上的匹配形状可用于保持最小聚乙烯厚度的目的。但是也可包括在聚乙烯或其他插件和金属衬底之间提供锁定机构的设计特征。这种锁定特征可包括凸脊、边缘或干涉配合。在干涉配合的情况下，聚乙烯可在下表面凸面处具有比金属托上的匹配凹面略微大的尺寸。这可以贴靠金属衬底的中心或侧部内的轨道或燕尾锁定机构稳定。其他设计选择也是可以的。例如，聚乙烯延伸部可以具有可以卡扣到金属衬底上的匹配凹口内的托盘形状。另外，如图69A所示，部件的任何相应件(例如金属托)还可包括匹配凹槽，以便接合塑料材料的弯曲表面。两个示例性凹部尺寸在图69B中表示。如附图所示，根据R42.4mm的冠状几何形状，凹部或扇形凹口具有1.0和0.7mm的深度。在1.0mm深度，足迹宽度是18.3mm。在0.70深度，足迹宽度是15.3mm。这些尺寸只是示例性的。许多其他构造也是可以的，包括在胫骨托上具有变化厚度的构造。
在多种替代实施方式中，胫骨托可包括不同厚度的部分。如果希望，建模软件可对胫骨托进行FEA或其他负荷分析(结合各种患者特异性信息，包括患者重量和预期活动水平等等因素)并确定预期植入物设计的具体区域是否处于不希望的失效或疲劳风险。这种区域可被加强、加厚或者以其他方式重新设计(如果希望)以适应和/或消除这种风险(理想地在实际制造植入物之前)。以类似方式，较低应力/破裂风险的区域可以各种方式通过去除材料等重新设计(如果希望)，这可改善植入物的配合和/或性能。当然，胫骨托的上下表面的任一者或两者可以此方式处理和/或重新设计。
在一些实施方式中，股骨部件的矢状曲率可以被设计成倾斜的，如图70所示。胫骨表面的相应曲率可以相同的斜率倾斜，这可允许相应胫骨植入物上具有较厚的材料，例如在胫骨植入物的前侧或后侧具有较厚聚合物。股骨部件的J曲线以及任选的胫骨部件的相应曲率可在内侧和外侧髁内、仅在内侧髁内或仅在外侧髁内或以单独或联接的方式在两者内以相同的曲率倾斜。在一些实施方式中，一些另外的材料可以被移除，或者材料厚度可从股骨和/或胫骨曲率的后侧适应，以允许转动。
除了上面描述的植入部件特征外，一些实施方式可包括用于十字替代的特征和设计。这些特征和设计可包括例如龙骨、柱、或从胫骨植入部件的面向骨表面突出的突出部以接合相应股骨植入部件上的髁间壳体、容座或杆。
图49A和49B、50A和50B以及52A-52P描绘了用于十字替代股骨植入部件的髁间杆或髁间壳体的各种特征。另外，图50A和50B显示具有可以与作为患者PCL(会在植入过程中消耗)的替代的股骨植入部件上的髁间壳体、容座和/或杆结合使用的柱或突出部的胫骨植入部件。具体地，胫骨部件上的柱或突出部接合股骨植入部件上的髁间壳体、容座或杆以在屈曲期间，特别是高度屈曲期间稳定关节。
图71A和71B描述了具有从植入部件的面向骨表面伸出的柱(或龙骨或突出部)的胫骨植入部件的示例性截面图。特别是，图71A表示(a)具有直柱或突出部的胫骨植入部件，以及(b)-(d)具有外侧定向并具有变化厚度、长度和曲率的柱或突出部的胫骨植入部件。图71B表示(a)-(e)具有内侧定向并具有变化厚度、长度和曲率的柱或突出部的胫骨植入部件。
如附图所示，托部件的上表面具有在被构造成与股骨植入物的股骨髁表面配合的凹入表面之间的“龙骨式”结构。这种“龙骨式”结构可被构造成在股骨植入物的凹槽内滑动。凹槽可包括位于凹槽的每个端部处以将“龙骨式”结构保持在凹槽的轨道内的停止机构。这种“龙骨式”结构和凹槽配置可用于患者的后侧十字韧带作为外科手术过程的一部分被移除并需要在关节内对植入物进行后侧稳定的情况。
在一些实施方式中，胫骨植入部件可被设计和制造成包括作为植入部件的永久一体化特征的柱或突出部。但是，在一些实施方式中，柱或突出部可以是模块化的。例如，柱或突出部可与胫骨植入部件分开设计和/或制造，并任选地在植入过程之前(例如术前)或植入过程中与该部件结合在一起。例如，模块化的柱或突出部以及胫骨植入部件可以使用一体化机构配合，一体化机构例如是相应的凸螺纹和凹螺纹、其它的凸形或凹形锁定机构或能够将柱或突出部一体化地形成到胫骨植入部件内或上并在正常磨损过程中为柱或突出部提供稳定性的其它机构。模块化柱或突出部可以在外科医师或医师的选择下例如通过移除覆盖一体化机构的插塞或其它装置并将模块化柱或突出部附接到未覆盖的一体化机构上来结合到胫骨植入部件。
柱或突出部可包括适用于患者(例如患者特异性或患者工程化)的特征。在一些实施方式中，柱或突出部包括根据包括成像数据的患者特异性数据术前设计和/或选择的一个或多个特征，以便与一个或多个患者生物特征大致匹配。例如，柱或突出部的一个或多个部分的长度、宽度、高度和/或曲率可例如相对于患者的髁间距离或深度、股骨形状和/或髁形状设计和/或选择成患者特异性的。替代或另外，柱或突出部的一个或多个特征可根据患者特异性数据来特异化，以提供给患者最佳配合。例如，柱或突出部的一个或多个部分的长度、宽度、高度和/或曲率可被设计和/或选择成患者工程化的。壳体、容座或杆的一个或多个厚度可与患者特异性的测量值匹配。柱或突出部的一个或多个尺寸可根据一个或多个植入物尺寸(例如相应股骨植入部件上的壳体、容座或杆的一个或多个尺寸)来适应，这些尺寸可以是患者特异性、患者工程化或标准的。柱或突出部的一个或多个尺寸可以根据患者重量、高度、性别和身体质量指数来适应。另外，柱或突出部的一个或多个特征可以是标准的。
任选地，参考图71A和71B，示例性“龙骨式”结构或柱可根据患者解剖结构来适应。例如，柱可被成形，使得股骨相对于胫骨的生理滑动路径更加正常。因此，柱可以在从其基部延伸到其尖端时向内侧或外侧偏移。这种内侧或外侧偏移可被设计成实现膝关节的接近生理滚动和转动动作。柱的内侧和外侧弯曲可以根据患者专属成像数据来适应。例如，柱或龙骨的内外侧柔曲或弯曲可以是从患者导出或与患者匹配的(例如与PCL或ACL的物理或力的方向匹配)。替代或另外，柱或龙骨可以特定AP角度或弯曲偏移，例如柱或龙骨的矢状曲线可以是PCL位置和取向或者ACL和PCL位置和取向的组合的反映。柱可任选地渐缩，或者在离开其基部的不同高度处具有不同的直径和截面轮廓，例如圆形、椭圆形、卵形、方形、矩形。
柱或突出部的不同尺寸可以根据不同患者尺寸和植入物尺寸来成形、适应或选择。不同技术应用的例子在表14中提供。这些例子绝不具有限制含义。本领域的普通技术人员将理解到基于包括成像数据的患者几何形状来成形、适应或选择胫骨植入柱或突出部的其它方式。
表14：十字消耗胫骨植入部件的不同技术实施的例子
髁间窝的高度或M-L宽度或A-P长度不仅能影响从胫骨植入部件的柱或突出部的长度，而且影响其位置或取向。
柱或突出部的尺寸不仅可以基于不同的患者尺寸和植入物尺寸，而且可以基于指定的植入技术(例如指定的胫骨部件斜度或旋转和/或指定的股骨部件屈曲或旋转)来成形、适应或选择。例如，如果植入物被指定以相对于0度斜度的7度斜度植入，则可以调节前后长度或上下高度中的至少一个，表明当胫骨部件植入时患者或滑车或髁间窝或股骨几何结构中的相对变化。而且，如果股骨植入物被指定以相对于0度屈曲的7度屈曲植入，则可以调节前后长度或上下高度中的至少一个。柱或突出部尺寸中的对应改变可设计或选择成反映在股骨部件屈曲植入时患者或滑车或髁间窝或股骨几何结构中的相对变化。
在另一例子中，如果胫骨和/或股骨植入部件的一个或两者预期以内侧或外侧转动方式植入时，内外侧宽度可被调节，以反映例如选择转动植入方法时髁间尺寸的有效延长。柱或突出部的特征可以是倾斜或弯曲的，以便与股骨部件壳体、容座或杆的相应特征匹配。例如，柱或突出部的上侧部分可以弯曲，以反映股骨部件壳体、容座或杆的顶部的曲率，而其本身可反映髁间顶部的曲率。在另一例子中，柱或突出部的侧部可以倾斜，以反映股骨部件的壳体或容座的侧壁的倾斜，其本身可反映一个或多个髁壁的倾斜。因此，柱或突出部的倾斜或曲率可以根据患者尺寸或股骨植入物尺寸中的至少一个来适应。替代地，胫骨植入部件的柱或突出部可根据一维、二维或三维或更多维上的通用或从患者导出或患者所希望或植入物所希望的活动能力设计和/或选择。那么股骨植入物壳体或容座的相应表面可被设计和/或选择，以便例如在ML平面内与胫骨柱或突出部配合。替代地，股骨容座或箱或杆或壳体的柱或突出部可以根据一维、二维或三维或更多维上的通用或从患者导出或患者所希望或植入物所希望的活动能力设计和/或选择。那么，胫骨植入物的柱或突出部的相应表面可被设计和/或选择，以便例如在ML平面内与胫骨柱或突出部配合。
胫骨柱或突出部可以是直的。替代地，胫骨柱或突出部可以在一维、二维或三维上具有曲率或斜率，这任选地至少部分以箱的内部形状反映。一个或多个胫骨突出部或柱尺寸可以根据一个或多个患者尺寸或测量值来匹配、设计、适应或选择。平面或弯曲表面的任何组合也是可以的。
在一些实施方式中，胫骨植入部件的柱或突出部的位置和/或尺寸可以根据患者特异性尺寸来适应。例如，柱或突出部可以与后侧十字韧带或PCL插入部的位置匹配。它可以放置在距内侧或外侧胫骨棘或其他骨或软骨的界标或部位、距前侧或后侧十字韧带或韧带插入部预定距离处。通过将柱的位置与患者解剖结构匹配，可以实现更好的功能结果，更好地复制患者原始的解剖结构。
托部件可以经由例如激光烧结或电子束熔化或其他方式的添加技术来加工、模制、铸造、制造，且由金属或例如钴铬的金属合金构造。类似地，插件部件可以经由快速原型制作或添加技术或其它方式来加工、模制、制造，且由例如超高分子重聚乙烯的塑料聚合物构造。例如包括陶瓷涂层的陶瓷材料的其它公知材料也可用于一种或两者部件，或者与所述的金属、金属合金和聚合物结合使用。本领域普通技术人员可以理解到植入物可以由任何所述或其它材料构成单件，或者由材料组合构成多件。例如，由聚合物构成的托部件具有两件式插件部件，该两件式插件部件具有由金属合金构成的一件和由陶瓷构成的另一件。
每个部件可构造成不同大小的“标准”或“毛坯”，或者根据患者的成像数据和解剖结构针对每个患者特别形成。计算机建模可以使用，并且虚拟标准库可以针对每个部件构建。实际标准库也可针对每个部件收集。
包括形状和例如M-L、A-P和S-I尺寸的几何形状的成像数据接着可用来选择标准部件，例如最接近患者的解剖结构的选择特征的股骨部件或胫骨部件或肱骨部件和关节窝部件。通常，这些部件被选择成使其略微大于要在至少一维或多维上更换的患者的关节结构。标准部件接着按照患者独特的解剖结构来适应，例如通过移除悬置的材料，例如使用加工。
因此，参考图72A所示的流程图，在第一步骤，成像数据手动或经由计算机帮助下分析，从而确定有关放置植入部件的患者特异性参数。这些参数可包括患者特异性关节尺寸和几何形状，以及有关韧带位置、尺寸、取向和可能的软组织冲击的信息和任选的活动能力信息。
在第二步骤，选择例如股骨部件或胫骨部件或胫骨插件的一个或多个标准部件。这些部件被选择成使其至少略微大于导出的患者特异性关节尺寸中的一个或多个，并使其根据患者特异性关节尺寸成形。替代地，这些部件被选择成使其不与任何相邻的软组织结构干涉。两者的结合也是可以的。
如果所使用的植入部件包括例如聚乙烯插件的插件以及金属或陶瓷基的锁定机构，锁定机构可以根据患者特异性解剖结构在至少一维或多维上适应。锁定机构也可在所有维度上是适用于患者的。锁定特征的位置可以是适用于患者的，同时例如股骨部件和胫骨部件之间的锁定特征的尺寸可以是固定的。替代地，锁定机构可以预制；在此实施方式中，锁定机构的位置和尺寸也可在预制部件的选择中考虑，使得金属或陶瓷衬底相对于患者关节解剖结构的任何适应不损害锁定机构。因此，该部件可被选择成使得在根据患者独特解剖结构进行适应之后，靠近锁定机构保持最小的金属或陶瓷衬底的材料厚度。
由于胫骨具有香槟杯的形状，即，由于它从膝关节间隙向远侧渐缩，向远侧运动胫骨切口会造成被切胫骨平台的所得截面更小，例如被切胫骨的ML和/或AP尺寸更小。例如，参考图72B，增加切口的斜率会造成被切表面的AP尺寸延长，这需要与患者匹配的胫骨部件的相应延长。因此，在一种实施方式中，对于给定切除高度和/或斜率，可以选择最佳的标准、预制胫骨毛坯。这种选择可涉及(1)适应患者的金属和标准聚合物插件；或者(2)金属和聚合物插件，其中两者都根据患者解剖结构适应。金属可被选择成根据被切胫骨尺寸，在根据患者适应之后，保证具有一定的最小金属周边(在一维、二维或三维)，使得锁定机构不失效。任选地，可以根据有限元建模(FEA)确定最小金属周边(在标准锁定特征的初始设计过程中，或者每次例如经由患者特异性FEA建模进行患者特异性设计)。
胫骨托可被选择成(或者用于其它关节的金属基部)以最佳化切除高度处的皮质骨百分比覆盖率。这种选择可以(1)根据一维，例如ML；(2)根据二维，例如ML和AP；和/或(3)根据三维，例如ML、AP、SI或斜率。
这种选择可以用来实现切除高度处(例如AP、ML、周边)的被切除骨(例如区域)或皮质边缘或边界的目标百分比覆盖率，例如85％、90％、95％、98％或100％。任选地，平滑函数可以用于患者的被切除骨的导出轮廓或相应选择、设计或适应的植入物轮廓，使得植入物不延伸到虚拟以及随后外科切割的骨周边的所有不规则部或缝隙内。
任选地，可以包含函数来导出所需植入物形状，如果植入物在凸出外轮廓部分或凹入外轮廓部分(例如“缝隙”)内悬置在皮质边缘上，可以改变胫骨植入物的周边。这些变化可随后包含在植入物形状内，例如通过将所选特征加工到外周边内。
本领域普通技术人员将理解到标准和定制部件的组合可以彼此结合使用。例如，标准托部件可以与根据患者解剖结构和关节信息针对特定患者单独构造的插件部件一起使用。
另一实施方式结合有托部件，其中两件式插件部件的一半与托部件一体形成，只留下两件式插件的一半在外科手术过程中插入。例如，托部件和插件部件的内侧可以一体形成，其中插件部件的外侧保留，以便在外科手术过程中插入托部件。当然，可以相反地使用，其中插件部件的外侧与托部件一体形成，留下插件部件的内侧在外科手术过程中插入。
这些替代例的每个造成托部件和插件部件成形为使得一旦组合，它们形成与患者特定关节的几何形状匹配的一致成形的植入物。
以上的实施方式适用于身体的所有关节，例如踝、脚、肘、手、腕、肩、髋、脊柱或其它关节。
例如，在膝中，胫骨部件厚度可基于患者股骨或胫骨AP或ML尺寸、股骨或胫骨矢状曲率、股骨或胫骨冠状曲率、评估的接触区域、评估的接触应力、生物力学载荷的一个或多个任选地针对不同屈曲和伸展角度等选择、适应或设计。金属厚度以及任选插件的厚度都可使用这种或类似的信息选择、适应或设计。股骨部件厚度可基于患者股骨或胫骨AP或ML尺寸、股骨或胫骨矢状曲率、股骨或胫骨冠状曲率、评估的接触区域、评估的接触应力、生物力学载荷的一个或多个任选地针对不同屈曲和伸展角度等选择、适应或设计
因此，可针对在身体的任何关节中使用的植入物进行边缘匹配、设计、选择或适应(任选地包括锁定特征)植入物。可用于边缘匹配、设计、选择或适应植入物的成像测试包括CT、MRI、放射线照相术、数字断层合成、锥束CT、超声、激光成像、基于同位素的成像、SPECT、PET、针对任何形态的对比增强成像和本领域已知且将来发展的任何其他成像形态。
植入部件可包括固定支承设计或活动支承设计。采用固定支承设计，植入部件的平台被固定，并且不转动。但是，采用活动支承设计，植入部件的平台被设计成例如响应于运动过程中关节上的动态力或应力来转动。
活动支承在胫骨植入部件上的转动平台使得植入物在关节运动过程中在另外维度上调节和适应。但是，另外的运动程度可造成软组织冲击和脱位。活动支承例如另外在美国专利公开文献No.2007/0100462中描述。
在一些实施方式中，植入物可包括具有一个或多个患者特异性特征、一个或多个患者工程化特征和/或一个或多个标准特征的活动支承植入物。例如，对于膝植入物，膝植入物可包括股骨植入部件，其具有患者特异性股骨髁间距离；胫骨部件，其具有标准活动支承和基于患者被切胫骨周边尺寸的患者工程化周边，并可以在没有超过患者被切胫骨周边的显著伸展的情况下进行转动；以及胫骨插件或顶表面，其至少对于胫骨插件盘之间的患者髁间距离来说是患者特异性的，从而适应股骨植入物的患者特异性专属股骨髁间距离。
作为另一例子，在一些实施方式中，膝植入物可包括：股骨植入部件，其相对于特定患者的M-L尺寸是患者特异性的，并相对于患者的股骨髁间距离是标准的；胫骨部件，其具有标准活动支承和基于患者的被切胫骨周边尺寸的患者工程化周边，并可以在没有超过患者被切胫骨周边的显著伸展的情况下进行转动；以及胫骨插件或顶表面，其包括胫骨插件盘之间的标准髁间距离，从而适应股骨植入物的标准股骨髁间距离。
优化软组织拉伸、韧带拉伸、平衡、屈曲和伸展间隙
任选地，医生可进行植入物位置和/或取向的调整，例如转动、骨切口、切口高度和选择的部件厚度、插件厚度或者选择的部件形状或插件形状。以此方式，优化妥协可在例如生物力学对准和关节放松或者生物力学对准和关节功能之间找到，例如在膝关节屈曲间隙和伸展间隙之间。因此，存在多种用于优化软组织拉伸、韧带拉伸、韧带平衡和/或屈曲和伸展间隙的方法。这些包括例如表15中描述的一个或更多示例性选项。
表15：用于优化软组织拉伸、韧带拉伸、韧带平衡和/或屈曲和伸展间隙的示例性方法选项
表15中描述的任何一个选项可以单独或者与表中所述和/或本领域已知的一个或多个其他选项结合地优化，以实现不同的屈曲伸展、外展或内收、内外位置和不同的运动学要求。
在一种实施方式中，医生可初步优化股骨和胫骨切除。优化可通过在任何骨被切除前、一旦在第一关节表面上进行第一骨切除和在第一或第二关节表面上进行第二骨切除之后(例如胫骨、肱骨和肩臼、股骨和髋臼)针对不同屈曲和伸展角度或者其他关节位置测量软组织拉伸或韧带拉伸或平衡来执行。
第一植入部件和第二、相对植入部件或者第一关节表面和试验植入物或者第一试验植入物和第二试验植入物或者对准引导件和器械引导件及其任何组合之间的位置和取向可通过使用例如插入的间隔件、楔形件、螺钉和本领域已知的其他机械或电方法来优化。医生可能希望影响关节放松以及关节对准。这可针对不同屈曲和伸展、外展或内收、内部和外部转动角来优化。为此，间隔件可在植入过程的一个或多个步骤或之间引入。一个或多个间隔件可附接一个或多个器械、试验件或者任选的患者特异性模子或者与其接触。医生可使用具有不同厚度的间隔件或者具有相同厚度的一个或多个间隔件在手术进行时评估关节的放松或者紧致。例如，间隔件可在一个或多个试验件或器械或患者特异性模子存在时应用于膝关节中，且可对于屈曲中的膝关节评估屈曲间隙。膝关节可接着伸展，可评估伸展间隙。最终，医生针对给定的关节选择间隔件和试验件或器械或患者特异性模子的最佳组合。外科切口引导件可应用于试验件或器械或患者特异性模子，其中间隔件任选地插入在试验件或器械或患者特异性模子和切口引导件之间。以此方式，外科切口的确切位置可被影响且可被调节以实现最佳结果。本领域一些技术人员将认识到用于优化外科切口位置的其他方式。例如，可利用可插入关节或者可附接或可接触试验件或器械或患者特异性模子的可膨胀或棘轮式装置。铰链式机构是可应用的。类似地，千斤顶式机构是有用的。原则上，可以使用对于切口引导件相对于试验件或器械或患者特异性模子的位置的精细协调有用的任何机械或电装置。
医生可能希望影响关节放松以及关节对准。这可针对不同屈曲和伸展、外展或内收、内部和外部转动角来优化。为此，例如可引入间隔件，其可附接一个或多个试验件、器械或者患者特异性模子或者与其接触。医生可使用具有不同厚度的间隔件或者具有相同厚度的一个或多个间隔件在手术进行时评估关节的放松或者紧致。例如，间隔件可在一个或多个器械或试验件或模子存在时应用于膝关节中，且可对于屈曲中的膝关节评估屈曲间隙。可以使用不同厚度的试验件。术语间隔件或插件可与术语试验件互换使用。
在一些实施方式中，医生可选择在膝中的内侧和/或外侧关节间隙中插入不同厚度的不同试验件或间隔件或器械。这可在任何骨被切除之前、一旦在第一关节表面上进行第一骨切除和在第一或第二关节表面上进行第二骨切除后(例如，股骨和胫骨或者内侧和外侧髁或者内侧和外侧胫骨)完成。关节可例如在不同的屈曲和伸展角度使用不同的内侧和外侧试验件或间隔件厚度针对不同取向或运动学要求对于软组织张紧、韧带张紧、韧带平衡和/或屈曲或伸展间隙进行测试。外科骨切口可随后任选地被适应或改变。替代地，不同的内侧和外侧插件厚度或外形或合成高度可针对胫骨部件选择。例如，可插入具有不同厚度的内侧和外侧间隔件或试验件的组合。
通过使用单独的内侧和/或外侧间隔件或试验件或插件，可以确定内侧或外侧胫骨部件的优化组合，例如关于内侧和外侧合成厚度、插件厚度或内侧和外侧植入物或插件外形。因此，内侧和/或外侧胫骨植入物或部件或插件厚度可针对不同屈曲和伸展角度和其他关节姿势的希望软组织或韧带张紧或韧带平衡进行优化。这提供超出使用骨切口和软组织释放的传统平衡的独特好处。在一种实施方式中，医生可完全经由内侧或外侧胫骨插件或合成厚度和/或外形的选择设置胫骨和股骨外科骨切口并执行合适的软组织或韧带张紧或平衡。骨切口和软组织释放的另外适应和优化是可行的。
图73A-75C显示用于在膝植入手术期间调节和优化对准、张紧、平衡和位置(例如如上面的表15中描述)的各种示例性间隔件或试验件或插件。特别是，图73A从俯视图描绘内侧平衡片插件以显示片的上侧表面。图73B描绘厚度递增地增加1mm的一组4个内侧平衡片插件的侧视图。一组相应的外侧平衡片插件(具有一定范围的厚度)可与一组内侧平衡片插件结合使用。这样，关节可使用具有不同厚度的独立的内侧和外侧平衡片插件优化。如图中的第一片所示，平衡片插件的上侧表面7302接合股骨，且下侧表面7304接合胫骨。在一些实施方式中，上侧表面7302和/或下侧表面7304的一个或两个可以是适用于患者的以配合特定患者。在一些实施方式中，平衡片可包括切除表面以引导随后的外科骨切口。
图73C描绘在股骨和胫骨之间的屈曲中插入的内侧平衡片。图73D描绘在膝被伸展时就位的内侧平衡片插件。任选地，外侧平衡片也可放置在股骨和胫骨的外侧部分之间。具有不同厚度的内侧和外侧平衡片可如图73C和73D所示放置，直到在患者的运动范围上在内侧和外侧观察到希望的张紧。如图73E所示，在一些实施方式中，切割引导件可附接到内侧平衡片插件、外侧平衡片插件或者两者，使得基于选择的内侧和外侧平衡片插件进行切除切口。任选地，一个或两个平衡片的一个或多个表面也可用作切割引导件。如图73F所示，内侧平衡片的下侧表面可用作切除胫骨的内侧部分的切割引导表面。
图74A描绘了具有递增地增加厚度，例如增加1mm、增加1.5mm或增加2mm的厚度的一组3个内侧间隔件块插件。一组对应的外侧内侧间隔件块插件(具有一定范围的厚度)可与一组内侧间隔件块插件结合使用。间隔件块插件可例如用于在随后的植入步骤过程中和胫骨植入部件放置之前提供胫骨植入部件的厚度(任选地具有或不具有胫骨植入部件插件的另外厚度)。在一些实施方式中，间隔件块插件可包括用于附接试验件胫骨植入部件插件的部分，使得胫骨植入部件和部件插件的不同组合的精确厚度可以评估。通过使用不同厚度的内侧和外侧间隔件块插件，关节的平衡、张紧、对准和/或定位可在植入过程上优化。在一些实施方式中，间隔件块插件的一个或多个特征可以是适用于患者的以配合特定患者。在一些实施方式中，间隔件块插件可包括用于附接或稳定切割引导件的特征和/或用于引导切割工具的特征。
图74B描绘具有递增地增加厚度，例如增加1mm、增加1.5mm或增加2mm的厚度的一组2个内侧股骨试验件。一组对应的外侧股骨试验件(具有一定范围的厚度)可与一组内侧股骨试验件结合使用。股骨试验件可例如用于在植入步骤过程中在胫骨植入部件放置之前测试股骨植入部件的各种厚度和/或特征。通过使用不同厚度的内侧和外侧股骨试验件，关节的平衡、张紧、对准和/或定位可在植入过程中继续优化。在一些实施方式中，股骨试验件的一个或多个特征可以是适用于患者的以配合特定患者。在一些实施方式中，股骨试验件可包括用于附接或稳定切割引导件的特征和/或用于引导切割工具的特征。
图74C描绘就位的内侧股骨试验件和插入的间隔件块以平价屈曲和伸展中的膝平衡。具有不同厚度的间隔件块可插入和评估，直到优化的厚度被认定。任选地，外侧股骨试验件也可放置在股骨和胫骨的外侧部分和插入的外侧间隔件块之间并与内侧间隔件块一起评估。具有不同厚度的内侧和外侧间隔件块可被放置和去除，直到在患者的运动范围上内侧和外侧地观察到希望的张紧。接着，胫骨植入部件和/或胫骨植入部件插件可被选择为具有基于使用股骨试验件和间隔件块评估认定的厚度的厚度。这样，选择的内侧胫骨植入部件(和/或胫骨植入部件插件)和外侧胫骨植入部件(和/或胫骨植入部件插件)可具有不同厚度。
图75A描绘具有递增地增加厚度，例如增加0.5mm、增加1mm、增加1.5mm或增加2mm的厚度的一组3个内侧胫骨部件插件试验件。一组对应的外侧胫骨部件插件试验件(具有一定范围的厚度)可与一组内侧胫骨部件插件试验件结合使用。胫骨部件插件试验件可例如用于在最终植入步骤过程中确定胫骨部件插件的最佳插件厚度和/或特征。通过使用不同厚度和/或构造的内侧和外侧胫骨部件插件试验件，关节的平衡、张紧、对准和/或定位可甚至在过程的最终步骤中优化。在一些实施方式中，胫骨部件插件试验件的一个或多个特征可以是适用于患者的以配合特定患者。图75B描绘放置和添加各种胫骨部件插件试验件的过程，图75C描绘放置选择的胫骨部件插件的过程。
结合图73A-75C描述的示例性间隔件、试验件和插件的组可扩张以包括具有各种中间厚度(例如0.5mm、0.25mm和/或0.1mm的增量)和/或具有各种其他选择特征的间隔件、试验件和/或插件。例如，股骨和/或胫骨插件试验件的组可包括不同的面向骨和/或面向关节表面，医生可从其选择用于过程的进一步步骤的优化可用表面。
使用上面描述的各种间隔件、试验件和插件，膝关节可以屈曲，并且可以评估屈曲间隙。另外，膝可以伸展，并且可以评估伸展间隙。最终，医生将选择用于给定关节、器械、试验件或模子的间隔件或试验件的最佳组合。外科切口引导件可应用于试验件、器械或模子，其中间隔件任选地插入在试验件、器械或模子和切口引导件之间。以此方式，外科切口的确切位置可被影响并且可被调节以实现最佳结果。本领域技术人员将认识到用于优化外科切口的位置的其他方式。例如，可利用能够插入关节或者能够附接或者能够接触试验件、器械或模子的可膨胀或棘轮式装置。铰链式机构是能够应用的。类似地，千斤顶式机构是有用的。原则上，可以使用对于切口引导件相对于试验件或器械或模子的位置的精细协调有用的任何机械或电装置。试验件或器械或模子以及诸如间隔件或棘轮的任何有关器械可与张力计组合以提供关节的更好手术间评估。张力计可用来进一步优化解剖结构对准和关节的张紧或放松并改善术后功能和结果。任选地，可以在进行手术时例如使用像Tekscan，SouthBoston，MA制造的传感器评价局部接触压力。
例子：胫骨植入物设计和骨切口
此例子说明胫骨植入部件和相关设计。此例子还描述了用于实施一系列胫骨骨切口以准备患者胫骨从而接收胫骨植入部件的方法和装置。可以使用例如患者关节扫描的患者数据，来定位用于识别与患者关节相关的平面、轴线和斜率的点和特征。如图143A所示，胫骨近侧切口可被选择和/或设计成在患者胫骨平台的特定位置下方的一定距离处。例如，胫骨近侧切口高度可被选择和/或设计成在患者胫骨平台的最低点下方或患者内侧胫骨平台的最低点下方或患者外侧胫骨平台的最低点下方的1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm或4mm或更多。在此例子中，胫骨近侧切口高度被选择和设计成在患者内侧胫骨平台的最低点下方2mm处。例如，如图143B所示，解剖结构草图(例如使用CAD程序来操控患者生物结构的模型)可用患者胫骨平台覆盖。如图143C所示，这些草图的覆盖图可用来确认结节的中心以及外侧和内侧平台的一个或两者的中心。另外，如图144A-144C所示，例如患者解剖胫骨轴线14420、后侧髁轴线14430和/或矢状轴线14440的一个或多个轴线可例如根据患者外侧髁中心和内侧髁中心之间的限定的中心线14450而从解剖结构草图导出。
如图145A所示，通过与患者内侧胫骨平台上的A-P斜率匹配的A-P倾斜切割，在患者内侧胫骨平台的最低点下方2mm处进行近侧胫骨切除。如图145B和145C所示，植入物外形14500被选择和/或设计成具有患者被切胫骨表面的90％的覆盖率。在一些实施方式中，胫骨植入物外形可被选择和/或设计成使得胫骨植入物通过皮质骨完全或基本上支承，和/或使得被切胫骨表面的植入物覆盖率超过100％，和/或者在皮质骨上没有支承。
图146A-156C描述用于使用所述的解剖结构参照物对胫骨实施切除切口的示例性步骤。例如，如图146A和146B所示，一个步骤可包括将胫骨夹具触针的顶部与患者内侧和外侧脊柱的顶部对准(看箭头)。如图147A和147B所示，第二步骤可包括钻制和销接胫骨轴线(看箭头)。如图148所示，第三步骤可包括钻制和销接内侧销(看箭头)。如图149所示，第四步骤可包括移除触针。如图150所示，第五步骤可包括以患者内侧AP斜率从患者的胫骨平台锯掉2mm的胫骨。如图151所示，第六步骤可包括移除患者胫骨平台的被切除部分。如图152所示，第七步骤可包括将柄部和龙骨引导件组装到胫骨切口引导件上。如图153所示，第八步骤可包括使用14mm钻头(13mmX40mm柄部)钻孔，以便在近侧胫骨表面内钻出中心孔。如图154所示，第九步骤可包括使用锯或骨刀形成龙骨狭槽，例如3.5mm宽的龙骨狭槽。图155表示完成的胫骨平台，其中引导工具仍然就位。图156A－156C表示在膝内位于对准位置上的引导工具(图156A)、胫骨植入部件(图156B)以及胫骨和股骨植入部件(图156C)。
此实例表示使用患者关节轴线(例如从患者特异性数据以及任选从患者关节模型识别)选择和/或设计切除切口，例如胫骨，并且相应的引导工具可根据患者内侧AP斜率形成垂直于患者胫骨轴线的切除切口。另外，相应植入部件的一个或多个特征(例如胫骨托植入物厚度)可被选择和/或设计成将胫骨轴线与股骨轴线对准，并由此修正患者的对准。
例子：胫骨托和插件设计
此例子表示用于这里描述的一些实施方式的胫骨托和插件的示例性设计和植入部件。特别是，此例子描述了标准毛坯胫骨托和插件以及根据患者特异性数据改变标准毛坯以包括适用于患者的特征(例如与患者的被切除胫骨的周边基本匹配的适用于患者的托的插件周边)的方法。
图157A-157E表示标准毛坯胫骨植入部件的实施方式的多种方面，包括标准毛坯胫骨托的底视图(图157A)、标准毛坯胫骨托的顶视图(图157B)、标准毛坯胫骨插件的底视图(图157C)、标准毛坯胫骨托的顶部-前部(即近侧-前侧)透视图(图157D)以及适用于患者的胫骨插件的底部前部(即远侧前侧)透视图(图157E)。在此例子中，并在一些实施方式中，胫骨托的顶表面可接收一件式胫骨插件或两件式胫骨插件。胫骨插件可包括一个或多个适用于患者的特征(例如与患者匹配或患者工程化的周边外形、厚度和/或面向关节表面)和/或一个或多个标准特征，除了标准锁定机构来接合胫骨托之外。参考图157D和157E，在一些实施方式中，托和插件上的锁定机构可包括例如一个或多个如下部件：(1)后侧互锁件，(2)中央燕尾互锁件，(3)前侧卡扣，(4)前侧互锁件，以及(5)前侧楔形件。
如果希望，用于将胫骨插件固定到胫骨托的锁定机构可设计和制造为胫骨托的一体部分。在一些实施方式中，锁定机构可以远小于托的上表面，以允许托的周边匹配，由此胫骨托(与患者匹配的尺寸)的外周边和上部的随后加工和/或处理将不显著使锁定机构退化或者以其他方式影响锁定机构(即，植入物的最终的患者匹配的周边并不切入锁定件)。在替代实施方式中，锁定机构可沿着胫骨托的整个上表面延伸，由此托的周边匹配造成锁定机构的一些部分的去除，而锁定机构的剩余部分仍能够将胫骨插件保持在胫骨托上(即，植入物的最终患者匹配周边切入一些锁定机构，但充分的锁定机构保留以将插件保持在托中)。这种实施方式可具有预先成型在预成型胫骨托毛坯库中的锁定机构。作为又一替代，一个或更多锁定机构设计可结合在植入物设计程序中，其中在植入物设计的时候选择合适的锁定机构设计和大小，并在设计、制造和/或修改植入物如以与特定患者一起使用的过程中最终形成为(或以其他方式附接到)胫骨托(被选择或设计为匹配患者解剖结构)。这种设计文档可包括CAD文档或者各种大小、形状和/或锁定特征的锁定机构的子程序，其中在合适的时候选择合适的锁定机构。如果希望，设计程序可最终分析选择/设计的锁定件和锁定机构以确认最终锁定件将能够在加载和疲劳条件下将插件保持在托内，并且如果FEA或者其他分析在当前选择的设计中识别出薄弱和/或问题区域进行警报(或者选择替代设计)。
标准毛坯胫骨托和/或插件可被制备成多种大小，例如具有多个AP尺寸、ML尺寸和/或柄部和龙骨尺寸和构造。例如，在一些大小设置实施方式中，柄部的直径可以是13mm，长度是40mm，龙骨的宽度可以是3.5mm，在外侧偏移15度，并且在内侧偏移5度。但是，在其他大小设置的实施方式中(例如具有更大或小的托ML和/或AP尺寸)，柄部和龙骨可以更大、更小或具有不同构造。
如上所述，在此例子中，并在一些实施方式中，胫骨托可接收一件式胫骨插件或两件式胫骨插件。图158A-158C表示包括胫骨托和一件式插件的胫骨植入部件的实施方式的多个方面。图159A-159C表示包括胫骨托和一件式插件的胫骨植入部件的一种实施方式的多个方面。替代地，两件式胫骨插件可与两件式胫骨托一起使用。替代地，一件式胫骨插件可与两件式胫骨托一起使用。
图160A-160C表示用于改变毛坯胫骨托和毛坯胫骨插件以便各自包括与患者被切除胫骨表面的外形大致匹配的适用于患者的外形的示例性步骤。特别是，如图160A所示，标准铸造胫骨托毛坯和标准加工插件毛坯(例如具有标准锁定机构)可得以完成，例如使用CAM加工技术，从而改变毛坯以包括一个或多个适用于患者的特征。例如，如图160B所示，毛坯托和插件可根据患者特异性数据而被最终加工成与一个或多个患者特异性特征匹配或使其优化。被加工到毛坯内的适用于患者特征可以包括例如患者特异性周边外形和/或一个或多个内侧冠状、内侧矢状、外侧冠状、外侧矢状面向骨插件曲率。图160C表示包括患者特异性周边外形和/或一个或多个适用于患者的面向骨插件曲率的最终胫骨植入部件。
例子：胫骨植入部件设计
此例子表示胫骨植入部件的选择和/或设计以解决胫骨转动。图161A至161B描述用于确定患者的胫骨转动的示例性技术。
多种胫骨植入部件特征可被优化以确保适当的胫骨转动。例如，图162说明用于胫骨托的示例性柄部设计选择，其包括使用根据胫骨植入部件的大小(例如ML和/或AP尺寸)而增加或减小的柄部和龙骨尺寸。此外，填塞(cement)袋口可用来增加植入时的稳定性。另外，患者特异性柄部和龙骨引导工具可被选择和/或设计成使得患者近侧胫骨内的准备柄部和龙骨孔被适当设置大小，这可减小转动(例如龙骨在过大龙骨孔内的转动)。
可用来解决胫骨转动的另一胫骨植入部件是选择和/或设计胫骨托周边外形和/或胫骨插件周边外形，这减小了从患者骨的悬置(会卡住和造成转动)，并且任选地减小植入部件在皮质骨上的座落。因此，在一些实施方式中，胫骨托周边外形和/或胫骨插件周边外形可被术前选择和/或设计成与患者被切除的胫骨表面的周边外形大致匹配。图163A和163B表示用于根据近侧胫骨切除深度和角度来确认患者的胫骨植入物周边外形的方法，该方法适用于胫骨托周边外形和/或胫骨插件周边外形的选择和/或设计。如底视图所示，被切表面的周边内的线表示在患者胫骨表面的不同深度截取的顶视图中的多种切口的周边。图164A和164B表示与图163A和163B所示相同的方法，但是适用于具有更小胫骨(例如更小直径和周边长度)的不同患者。
类似地，图165A-165D表示四种不同的示例性胫骨植入物外形，例如具有与多种不同的相对内侧和外侧髁周边尺寸大致匹配的不同的内侧和外侧髁周边形状。在一些实施方式中，胫骨托和/或插件可从特定患者的植入物集合或库(例如与患者被切胫骨表面的周边最为匹配)中选择(例如术前或术中)，并被植入而不进一步改变周边外形。但是，在一些实施方式中，这些不同胫骨托和/或插件周边外形可用作毛坯。例如，这些胫骨托和/或插件外形中的一个可从特定患者的库(例如实际或虚拟库)中术前选择，以便与患者被切胫骨表面的周边最为匹配。接着，所选植入物周边可根据患者特异性数据来设计或进一步改变，以例如与患者被切胫骨表面的周边基本上匹配。
如此例子所述，胫骨植入部件的多种特征可根据患者特异性数据来设计或改变。例如，胫骨植入部件设计或改变可用来使得覆盖率最大，并延伸到皮质边界；使得内侧隔室覆盖率最大；使得从内侧隔室的悬置最小；避免胫骨部件的内部转动以避免髌骨脱位；以及避免过多的外部转动，以避免横向悬置和腘肌键上的冲击。
全膝置换设计
如这里公开的，若干不同的全膝置换设计是可行的。这些包括例如：
-十字保持设计(bCR)
–后侧十字保持设计(CR)(消耗ACL、除非它已经撕裂)
-后侧稳定设计(PS)(十字消耗、置换ACL和PCL)
例子：后侧稳定全膝置换
大部分后侧稳定植入物使用源自胫骨部件的中心柱，其与股骨部件的髁间区域中的箱、杆或支柱状结构配合。这种后侧稳定系统(通常在这里称为箱-柱(PSBP)构造)能够至少部分替代和/或补偿去除的PCL和/或ACL。
如这里公开的，替代PCL和/或ACL功能的另一方法可以是使用“深盘”胫骨植入物(例如，胫骨部件、托和/或插件)。在这种深盘构造中，胫骨植入物的上侧表面的部分(例如，前侧部分和任选的后侧部分)的高度可大于与用于bCR、CR和PSBP植入物的标准胫骨插件或胫骨部件一起使用的。上侧表面的部分的这种增加高度可提供增加的“跳越高度”。如这里使用的，“跳越高度”指的是膝股骨部件在从胫骨表面脱位前需要运动的竖直(即，在上侧方向上)行程的量。例如，在一些实施方式中，跳越高度可通过胫骨植入物的上侧表面的最低(即，最下侧)部分和上侧表面的最高(即，最上侧)部分的高度差确定。此外，在一些实施方式中，深盘部件的上侧表面的前侧部分的高度可以比后侧部分的高度大。更大的前侧高度可帮助防止股骨部件在各种类型的运动(例如，爬楼)过程中比通常希望的向前侧更远平移，由此至少部分替代PCL的功能。
通常，包括一些PSBP构造的标准胫骨植入物被构造成具有在大约3mm和6mm之间的前侧跳越高度和略小的后侧跳越高度。在不需要箱和柱式构造的一些深盘实施方式中，如这里所述，胫骨植入物可提供至少大约5mm、至少大约7mm或至少大约10mm的前侧跳越高度。在这里公开的一些实施方式中，胫骨植入物可被构造成提供在大约5mm和大约10mm之间的前侧跳越高度。任选地，这里公开的一些实施方式可被构造成提供大于大约4mm、大于大约6mm或者大于大约10mm的后侧跳越高度。在一些实施方式中，胫骨植入物可被构造成提供在大约4mm和大约8mm之间的后侧跳越高度。
一些深盘胫骨植入物实施方式可以是适用于患者的。例如，胫骨植入物深盘实施方式的一个或多个部件可具有一个或多个患者特异性或患者工程化的特征(例如，尺寸、曲率)。例如，胫骨植入物可包括被构造成与一个或多个适用于患者的深盘插件一起使用的金属托。在一些实施方式中，金属托也可具有患者特异性和/或患者工程化的特征。深盘植入系统可包括的可能适用于患者的特征的示例性列表可包括本文的表1中提供的。此外，深盘植入物和系统(包括各个植入部件)可具有标准特征、适用于患者的特征和/或其组合，如本文的表2所示。
各种深盘实施方式的适用于患者的特征可至少部分基于各个特征和测量值(包括例如本文的表4中提供的那些)确定。
一些深盘实施方式可包括适用于患者的部件、件或特征和从如表7描述的库选择的部件、件或特征的组合。在一些实施方式中，与患者的相关关节相关的成像数据可以获得，且由其导出的患者特异性信息(例如，形状、尺寸、曲率)可用来从用于该特定患者的库选择部件、件或特征。
这里描述的各种深盘实施方式可被构造用于各种标准和/或适用于患者的胫骨斜率，包括例如本文的表13中描述的那些。在这种实施方式中，一个或多个胫骨斜率可经过近侧胫骨切口的方向和/或取向实现。另外或替代地，胫骨植入物的一个或多个部件(例如，胫骨托、插件)可被选择或适应或设计有一个或多个预定胫骨斜率。一些实施方式可包括不同的内侧和外侧斜率。在一些实施方式中，一个或多个斜率可被设计成使得和/或鼓励一个或多个髁相对于胫骨的更正常回卷。
在一些实施方式中，深盘植入物可被选择、适应或设计为实现一个或多个以下的希望和/或预定状态：韧带张紧、韧带平衡和屈曲和/或伸展间隙。在一些实施方式中，成像可用于此目的，其任选地可与适用于患者的夹具的调节机构组合。另外或替代地，外科导航或机器人技术可用于此目的，单独或与患者特异性夹具组合。
如上面讨论的，在一些实施方式中，深盘胫骨植入物可包括胫骨托和一些或多个插件。例如，胫骨托可被设置大小、形状和构造为放置在近侧胫骨表面上，一个或多个插件可被构造为接合胫骨托的上侧表面。在一些实施方式中，深盘植入物可包括用于膝的内侧和外侧间室的单个插件。在其他实施方式中，深盘植入物可包括多个插件，例如具有用于内侧间室的内侧插件和用于外侧间室的单独的外侧插件。在一些实施方式中，内侧和外侧厚度或高度可变化，并且可任选地基于内侧和外侧关节线的位置和/或内侧和外侧髁的远侧或后侧偏移。此外，在一些实施方式中，内侧插件可具有深盘构造，而外侧插件形状可具有常规构造，没有增加的高度。替代地，外侧插件形状可具有深盘构造，而内侧插件形状可具有常规构造，没有增加的高度。例如，图192描绘胫骨植入物的外侧部分的矢状横截面，图193描绘相同胫骨植入物的内侧部分的矢状横截面。如所示，图193中显示的内侧部件具有深盘构造，具有最大高度h3。图192显示的外侧部分具有标准(即，非深盘)构造，具有小于h3的最大高度h2。
这里公开的各种深盘实施方式可使用本领域已知或者将来发展、包括例如本文的表18中描述的制造技术制造。
深盘实施方式的一个或多个部分的支承(例如上侧)表面或支承几何形状可以是标准的，例如与标准的股骨支承表面几何形状匹配，或者可以在一个或多个平面中是适用于患者的，例如像表3中描述的矢状平面或冠状平面。
一个或多个深盘胫骨部件，例如内侧、外侧或其组合的曲率可以至少部分基于一个或多个生物力学和/或运动学参数是适用于患者的。“曲率”在这里用来概括地指属性，包括形状、表面轮廓、外形和/或相对于一个或多个平面的斜率，并可包括基本直的特征和/或具有一个或多个曲率半径的曲线特征。生物力学和/或运动学参数可以是例如从参考数据库，例如具有类似人体测量特征的患者的数据库获得的生物力学或运动学数据。另外或替代地，至少一个或多个生物力学和/或运动学参数可从特定患者导出并可用来选择、适应或设计用于特定患者的深盘植入部件。可用于这里公开的深盘实施方式的示例性生物力学和/或运动学参数可包括表6中提供的那些。例如，在一些实施方式中，患者股骨髁或者适用于患者的股骨部件的矢状几何结构可用来选择、适应或设计深盘部件。在一些实施方式中，例如，可以测量或确定以下中的一项或多项：远侧股骨(髁或部件)矢状曲率、后侧股骨(髁或部件)矢状曲率、远侧和后侧区域之间的过渡区域中的股骨(髁或部件)矢状曲率或形状、前侧股骨(髁或部件)矢状曲率和所有股骨髁或部件的曲率。另外地或替代地，股骨髁或部件的冠状曲率可以在沿着髁的一个或多个位置处测量。一个或多个前面测量和/或确定的曲率可用来选择、适应或设计具有适用于患者的前侧和/或后侧高度和/或植入物的前侧和/或后侧部分的适用于患者的高度差(例如跳越高度)的深盘植入物。另外地或替代地，一个或多个前面测量和/或确定的曲率可以用来选择、适应或设计部件的上侧表面上的最低点和部件的上侧表面上的最高或任何其他点或区域之间的预定曲率(包括例如斜率)。这种预定曲率可包括矢状和/或冠状曲率，例如朝着胫骨脊。
图194-198描绘示例性的适用于患者的深盘胫骨植入物和相应的股骨部件曲率和/或天然股骨曲率的矢状截面视图。可以针对特定患者选择、适应和/或设计上侧方向上的最大前侧和/或后侧高度(其在一些实施方式中可位于植入物的各自的前侧和后侧边缘，而在另一些实施方式中可位于前侧和/或后侧边缘向内)、植入物的上侧表面的最低点和最高点之间的高度差和/或一个或多个曲率(例如，前侧曲率、后侧曲率)，例如通过分析包括软骨或软骨下骨的例如矢状半径的骨形状的股骨和/或胫骨形状。如所示的，前侧和后侧高度和曲率可在不同患者间不同。
例如，比较图194和198中的胫骨部件，特别是比较图194和198中的曲率4X1和4X2，可以看到对于具有总体上更宽的远侧矢状曲率的股骨髁来说，对应的深盘胫骨植入物的后侧部分的曲率4X2可总体上较少凹入，可具有相对较低的最大高度，并且胫骨植入物的周边的至少一部分可延伸超过(例如，向后)切割胫骨表面的周边，如图198所示。
另外地或替代地，在一些实施方式中，胫骨部件的前侧高度、后侧高度、上侧表面的最低和最高点之间的高度差和/或一个或多个曲率可以基于与患者的PCL(和/或ACL)相关的一个或多个属性，包括例如起点位置、插入位置、长度和弹性。
在一些实施方式中，可以针对屈曲和/或伸展对ACL应力、PCL应力和前侧、后侧、内侧和/或外侧加载应力的一个或多个进行建模，任选地在模型中具有不胜任的ACL、PCL、MCL、LCL或其组合。模拟可例如基于例如MRI或CT的术前图像或者捕获术前膝运动的动态图像。模拟也可以基于通用模型。通用模型可用来模拟不同类型的实体活动或生物运动。模拟的结果可用来选择、适应或设计如上所述的一个或多个深盘部件特征，包括例如插件或部件的前侧高度、后侧高度、最低和最高点之间的高度差或者一个或多个曲率。类似的模拟可针对包括标准的、从库选择的或者适用于患者的或者患者特异性的插件或部件的胫骨部件的其他类型的非深盘胫骨部件执行。
在一些实施方式中，胫骨部件的前侧高度、后侧高度、上侧表面的最低点和最高点之间的高度差和/或一个或多个曲率(例如，一个或多个矢状曲率、一个或多个冠状曲率)可基于不仅一个，而是多个参数选择、适应或设计，参数包括例如以下中的一个或多个：矢状股骨髁或部件几何结构或曲率；冠状股骨髁或部件几何结构或曲率；髁宽度；髁间宽度；和一个或多个生物力学或运动学模拟。本申请中使用的任何参数可以非限制的形式包括。
在一些实施方式中，胫骨植入物或插件的深盘构造可与在进行屈曲时允许股骨回卷的矢状形状组合。例如，胫骨植入物的内侧间室可具有深盘设计，而外侧间室的胫骨表面约束较小或者是凸出的。在一些实施方式中，这种构造能够通过允许外侧股骨髁在屈曲中回卷产生具有胫骨相对于股骨的正常内部/外部转动的更加天然的膝运动学。另外或替代地，在一些实施方式中，深盘和回卷特征可以在相同间室中例如与升高的前侧高度和降低的后侧高度、较小凹入的后侧部分和/或凸出的后侧部分组合(即，组合相同间室中的凸出后侧部分和凹入前侧部分)。凸出和凹入区域的合适组合可以用来在缺少十字韧带时重建正常或接近正常的膝运动学。不同形状的这种合适组合可例如通过使用运动学模拟来预测各种设计和形状组合的效果来找到。
另外或替代地，在一些实施方式中，如上所述的至少一个间室中的适用于患者的深盘构造可以是股骨和胫骨植入系统中的也如上所述的组合的箱、柱和/或凸轮特征。
例子：设计植入物的示例性方法
如图87描绘的示例性过程可包括四个概括步骤，以及可选地，可以包括第五个概括步骤。每个概括步骤包括如下描述的各种特定步骤。这些步骤可以例如通过使用一个或多个计算机虚拟地执行，这些计算机具有或者可以接收患者特异性数据和特殊设定的软件或指令以执行这些步骤。
在概括步骤(1)中，根据特定的患者情况，确定是否需要进行肢体对准和变形修正。
在概括步骤(2)中，基于例如从患者膝的图像数据获得的患者特异性数据，确定植入部件的必不可少的胫骨和股骨尺寸。
在概括步骤(3)中，通过虚拟地确定针对患者股骨和/或胫骨的切除切口策略使骨保存最大化，可选地，该切除切口策略提供最少的骨损失同时也满足其他用户限定的参数例如保持最小植入物厚度、使用特定的切除切口以帮助修正患者的未对准、移除患者骨或解剖结构的患病或不期望的部分、和/或其他参数。该概括步骤可以包括下列步骤中的一个或多个(ⅰ)模拟在一个或两个关节侧上的切除切口(例如在股骨和/或胫骨上)，(ⅱ)应用穿过一个或两个关节侧的优化切口，(ⅲ)允许不共面和/或不平行的股骨切除切口(例如在股骨的内侧和外侧相应的部分上)以及可选地，不共面和/或不平行的胫骨切除切口(例如，在胫骨内侧和外侧相应的部分上)，以及(ⅳ)维持和/或确定最小材料厚度。用于植入物选择和/或设计的最小材料厚度可以是一个已制定的阈值，例如如在之前由植入物标准特性和特征的有限元分析(“FEA”)所确定的。替代地，可以为特定植入物确定最小材料厚度，例如由植入物的标准和患者特异性的特性和特征的FEA所确定的。如果希望，FEA和/或其他承载/建模分析可用来进一步优化或通过其他方式修改各个植入物设计，例如当植入物比适应患者的生物力学需要所需的工程化不足或者过度工程化，或者植入物在一个或更多方面以其他方式相对于这种分析是不希望的。在这种情况下，植入物设计可进一步修改和/或重新设计以更加准确地适应患者的需要，其可具有增加/减少植入物特性(即，大小、形状或厚度)或者以其他方式修改植入物的当前设计特征目前适应的一个或更多各种设计“约束”或限制的副作用。如果希望，该步骤也可为医生辅助确认骨切除设计以在手术室中执行，并且它也确认植入部件的面向骨表面的设计，这些面向骨表面至少部分地大体上与患者被切除的骨表面负匹配。
在概括步骤(4)中，股骨和胫骨上的正常的和/或优化的关节几何形状被虚拟地重新建立。对于股骨，这个概括步骤可以包括，例如下列步骤：(ⅰ)选择标准的矢状外形，或选择和/或设计患者工程化或患者特异性的矢状外形；以及(ⅱ)选择标准的冠状外形，或选择和/或设计患者特异性的或患者工程化的冠状外形。可选地，一个或多个相应的内侧和外侧部分(例如内侧髁和外侧髁)的矢状和/或冠状外形可以包括不同的曲率。对于胫骨，这个概括步骤包括下列步骤中的一者或两者：(ⅲ)选择标准的前侧-后侧斜率，和/或选择和/或设计患者特异性的或患者工程化的前侧-后侧斜率，其中任一斜率可从内侧到外侧变化；以及(ⅳ)选择标准的多关节表面，或选择和/或设计患者特异性的或患者工程化的多关节表面。患者特异性的多关节表面可以被选择和/或设计例如用于模拟患者胫骨关节表面的正常或优化的三维几何形状。患者工程化的多关节表面可以被选择和/或设计例如用于通过胫骨植入部件的支承表面来优化运动学。这个步骤可以用于限定植入部件面向关节外表面(也就是关节表面)的支承部分。
在可选的概括步骤(5)中，虚拟的植入物模型(例如，利用特别地配置有评估和显示这种模型的软件和/或指令的计算机生成和显示的虚拟植入物模型)被评估并且可以改变，以实现对于患者正常或优化的运动学。例如，一个或多个植入部件的面向关节外表面或关节表面可以被评估并且被适应以改进对于患者的运动学。这个概括步骤可以包括下列步骤中的一个或多个：(ⅰ)虚拟地模拟模型的生物运动，(ⅱ)适应植入物设计以实现对于患者正常或优化的运动学，以及(ⅲ)适应植入物设计以避免潜在的冲击。
以上描述的示例性的过程产生用于在手术期间改变患者骨的关节表面的预定外科手术切除设计以及针对例如在骨头切除手术之后特别地与患者适应的植入物的设计。特别地，植入物选择和/或设计(其可以包括利用已知的技术将植入物制造或加工成选择和/或设计的规格)包括一个或多个患者工程化的面向骨表面，该表面与患者被切除的骨表面负匹配。植入物也可以包括其他适用于患者的特征，如最小植入物厚度、关节几何形状、和运动学设计特征。这个过程可以应用于各种关节植入物和各种类型的关节植入物，例如，全膝、十字保留、后侧稳定、和/或ACL/PCL保留的膝植入物、双间室膝植入物、单间室膝植入物。
制造
设计如这里描述的植入部件和/或引导工具的步骤可包括构造植入物和/或引导工具的一个或多个特征、测量值和/或尺寸(例如，从来自特定患者的患者特异性数据导出并修改以适应特定患者)以及制造植入物。在某些实施方式中，制造可包括从例如固体(例如粉末或块)或液体形式的金属和/或聚合物或其他材料的起始材料制作植入部件和/或引导工具。另外或替代地，在某些实施方式中，制造可包括改变(例如加工)现有的植入部件和/或引导工具，例如标准的毛坯植入部件和/或引导工具或者现有的植入部件和/或引导工具(例如从库中选择的)。制作或改变植入部件和/或引导工具的制造技术可包括本领域中现在和将来已知的任何技术。这种技术包括但不限于添加以及删减方法，即，例如向标准毛坯添加材料的方法，和例如从标准毛坯去除材料的方法。
适用于此目的的多种技术在本领域中是已知的，例如从网站www.wohlersassociates.com访问的Wohlers Report 2009,State of the Industry Annual Worldwide Progress Report on Additive Manufacturing,Wohlers Associates,2009(ISBN 0-9754429-5-3)；Pham and Dimov,Rapid manufacturing,Springer-Verlag,2001(ISBN 1-85233-360-X)；Grenda,Printing the Future,The 3D Printing and Rapid Prototyping Source Book,Castle Island Co.,2009；Virtual Prototyping&Bio Manufacturing in Medical Applications,Bidanda and Bartolo(Eds.),Springer,December 17,2007(ISBN:10:0387334297；13:978-0387334295)；Bio-Materials and Prototyping Applications in Medicine,Bártolo and Bidanda(Eds.),Springer,December 10,2007(ISBN:10:0387476822；13:978-0387476827)；Liou.Rapid Prototyping and Engineering Applications:A Toolbox for Prototype DevelopmentCRC,2007年9月26日(ISBN:10:0849334098；13:978-0849334092)；Advanced Manufacturing Technology for Medical Applications:Reverse Engineering,Software Conversion and Rapid Prototyping,Gibson(Ed.),Wiley,2006年1月(ISBN:10:0470016884；13:978-0470016886)；以及Branner等的"Coupled Field Simulation in Additive LayerManufacturing,"3rd International Conference PMI,2008(10页)中所描述的。
用于使植入物适应于患者解剖结构的示例性技术包括但不限于表18中显示的。
表18：用于形成或改变患者解剖结构的患者特异性和/或患者工程化植入部件的示例性技术
通过不同的制造方法产生的植入部件
通过不同技术产生的植入部件可以针对相对于指定形状设计的形状准确性、机械强度以及其它因素被估计并比较。这样，不同的制造技术可以为实现具有一个或多个目标特征的植入部件设计提供其它的考虑。例如，如果相对于指定形状设计的形状准确性对于特定患者的植入部件设计是重要的，那么可以选择提供最准确形状的制造技术。如果最小植入物厚度对于特定患者的植入部件设计是重要的，那么可以选择提供最高机械强度并由此允许最小植入部件厚度的制造技术。Branner等人描述了一种基于有限元分析(FEA)通过数字耦合场模拟来设计并优化添加材料层制造的方法。Branner的方法可以用于估计并比较通过例如SLM、DMLS和LC的不同的添加层制造技术产生的产品机械强度。
在一些实施方式中，植入物可以包括经由多种方法产生的部件和/或植入部件部分。例如，在用于膝植入物的一些实施方式中，膝植入物可以包括通过铸造或通过添加材料制造技术产生并且具有患者特异性股骨髁间距离的金属股骨植入部件、从毛坯切割并且患者的切口胫骨的周边被加工成患者特异性的胫骨部件、以及具有标准锁定件和顶表面的胫骨插件，该顶表面至少针对胫骨插件盘之间的患者髁间距离是患者特异性的以适应股骨植入物的患者特异性股骨髁间距离。
作为另一例子，在一些实施方式中，膝植入物可以包括通过铸造或通过添加材料制造技术产生并且关于特定患者的M-L尺寸是患者特异性的且关于患者的股骨髁间距离是标准的金属股骨植入部件、从毛坯切割并且患者的切口胫骨的周边被加工成患者特异性的胫骨部件、以及具有标准锁定件和顶表面的胫骨插件，该顶表面包括胫骨插件盘之间的标准髁间距离以适应股骨植入物的标准股骨髁间距离。
修复材料
各种各样的材料可以在这里描述的实施方式的实践中找到应用，包括但不限于塑料、金属、晶体游离金属、陶瓷、生物材料(例如胶原质或其它细胞外基质材料)、羟基磷灰石材料、细胞(例如干细胞、软骨细胞等)、或它们的组合。可以基于有关缺损和关节表面和/或软骨下骨获得的信息(例如测量值)形成或选择修复材料。此外，利用这里描述的这些技术中的一项或多项，具有将适配在特定软骨缺损中的曲率的软骨置换或再生材料将遵循关节表面的轮廓和形状，并且将与周围软骨的厚度匹配。修复材料可以包括材料的任意组合，并且通常包括至少一种非柔韧材料，例如不易弯曲或改变的材料。
当前，关节修复系统通常采用金属和/或聚合物材料，包括例如锚固到位于下方的骨(例如在膝关节置换术的情况下为股骨)中的假体。参照例如于2001年3月20日授予Afriat等人的美国专利No.6203576和于2001年11月27日授予Ogle等人的美国专利No.6322588，并且作为参考引用在此。各种各样的金属用在这里描述的实施方式的实践中，并且可以基于任何标准来选择。例如，材料选择可以基于弹性以施加希望的刚度。适当的金属的非限制性例子包括银、金、铂、钯、铱、铜、锡、铅、锑、铋、锌、钛、钴、不锈钢、镍、铁合金、钴合金(诸如)、钴-铬-镍合金、和MP35N、镍-钴-铬钼合金、和镍钛诺TTM、镍钛合金、铝、锰、铁、钽、晶体游离金属(诸如合金)(从LiquidMetalTechnologies,www.liquidmetal.corn得到)、能够慢慢形成多价金属离子例如用以阻止植入的基质与患者的体液或组织接触而钙化的其它金属、以及它们的组合。
适当的合成聚合物包括但不限于聚酰胺(例如尼龙)、聚酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、乙烯聚体(例如聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯)、聚碳酸酯、聚氨酯、聚二甲硅氧烷、醋酸纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮、乙烯乙酸乙烯酯、聚砜、硝化纤维素、类似共聚物以及它们的混合物。还可以使用生物相容的合成聚合物，诸如右旋糖酐、羟乙基淀粉、凝胶的衍生品、聚乙烯毗咯烷酮、聚乙烯醇、聚[N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺]、聚(羟基酸)、聚(ε-已内酯)、聚乳酸、聚羟基乙酸、聚(二甲基乙醇酸)、聚(羟基丁酸)、以及类似共聚物。
其它适当的材料例如包括已知为聚醚醚酮(PEEKT)的聚酮。这包括材料PEEK 450G，其为被批准用于从英国兰开夏郡的Victrex(Victrex网址www.matweb.com或查阅Boedeker www.boedeker.com)获得的医疗植入的未填充的PEEK。这种材料的其它来源包括位于印度Panoli的Gharda(www.ghardapolymers.com)。
应当注意到，所选择的材料也可以是填充的。例如，其它级别的PEEK也可用并且想到诸如填充30％玻璃或填充30％碳，假设这些材料由FDA或其它监察机构通过可以在可植入装置中使用。填充玻璃的PEEK相对于未填充的部分减小了PEEK的扩张率并且增大了弯曲模量。得到的产品由于改进的强度、刚度或稳定度而被认为是理想的。填充碳的PEEK被认为用以增强PEEK的压缩强度和刚度，并且降低其扩张率。填充碳的PEEK提供耐磨性和承载能力。
如将意识到的，可以使用抗疲劳、具有良好记忆性、柔韧的、可挠曲、具有非常低的吸湿性和/或具有良好耐磨和/或耐耗性的其它适当的类似地生物相容的热塑性塑料或热塑性缩聚物材料，而不脱离本发明的范围。植入物还可以包括聚醚醚酮(PEKK)。
可以使用的其它材料包括聚醚酮(PEK)、聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)和聚醚醚酮酮(PEEKK)以及通常的聚醚醚酮。此外，可以使用其它聚酮以及其它热塑性塑料。
对可以用于植入物的适当聚合物的引用可以涉及下面的文献，它们通过引用结合在此。这些文献包括：2002年1月10日的题为“Bio-Compatible Polymeric Materials”的PCT公开文献WO02/02158A1；2002年1月3日的题为“Bio-Compatible PolymericMaterials”的PCT公开文献WO 02/00275A1；以及2002年1月3日的题为“Bio-Compatible Polymeric Materials”的PCT公开文献WO02/00270A1。
聚合物可以通过包括传统的聚合物加工方法在内的多种方式中的任意方式来制备。优选的方式例如包括适合于生产具有显著结构特征的聚合物部件的注射模制以及诸如反应注射模制和立体光刻的快速成型方式。基质可以通过物理磨损或化学改变来具有纹理或制成多孔的，以利于金属涂层的结合。其它工艺也是适当的，诸如挤压、注射、压缩模制和/或加工技术。通常，聚合物是针对其物理和机械性能来选择的，并且适用于承载和展布关节表面之间的物理载荷。
可以结合彼此地使用多于一个金属和/或聚合物。例如，一个或多个含金属基质可以在一个或多个区域中涂有聚合物，或者替代地，一个或多个含聚合物基质可以在一个或多个区域中涂有一种或多种金属。
系统或假体可以是多孔或多孔涂覆的。多孔表面部件可以由包括金属、陶瓷和聚合物的多种材料制成。这些表面部件又可以通过多种方式紧固到由多种金属形成的众多结构用芯中。适当的多孔涂层包括但不限于金属、陶瓷、聚合物(例如生物中性弹性体，诸如硅橡胶、聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或其组合)、或者它们的组合。参照，例如于1971年9月20日授予Hahn的美国专利No.3605123、于1974年5月7日授予Tronzo的美国专利No.3808606和于1974年10月29日授予Tronzo的美国专利No.3843975；于1967年4月18日授予Smith的美国专利No.3314420；于1976年10月26日授予Scharbach的美国专利No.3987499；以及德国公开文献2306552。可以有多于一个涂层，并且层可以具有相同或不同的性能。参照，例如于1976年2月17日授予Kahn等人的美国专利No.3938198。
涂层可以通过环绕芯施加粉末聚合物和热量直到固化以形成具有互连孔的内部网络的涂层。孔的弯曲度(例如经过孔的路径的长径测量值)对于评定这种涂层用在假体装置上的成功可能性是重要的。还参照于1980年7月22日授予Morris的美国专利No.4213816。多孔涂层可以以粉末的形式施加，并且制品整体经受升高的温度以将粉末结合到基质。适当的聚合物和/或粉末涂层的选择可以鉴于这里引用的教导和参考(例如基于每个的熔化指数)来确定。
本领域已知的任何材料可以用于前面的实施方式中描述的任何植入系统和部件，例如包括但不限于金属、金属合金以及金属、塑料、聚乙烯、交联聚乙烯或者聚合物或塑料、热解碳、奈米管和碳以及生物材料的组合。
本领域已知的任何固定技术及其组合可用于前面的实施方式中描述的任何植入系统和部件，例如包括但不限于粘合技术、植入部件的至少部分的多孔涂覆、植入物的至少一部分的压配合技术、内成长技术等。
通过援引加入
出于所有目的，这里提到的出版物、专利文件和其他参考文献的每个的整体披露通过引用整体结合于此，其程度与每个单独来源通过引用单独结合的程度相同。
等同
本发明可以其他具体形式实施，而不偏离其精神或本质特征。以上的实施方式因此在所有方面认为对这里描述的本发明是示例性的，而不是限制性的。本发明的范围因此通过权利要求而不是通过以上说明书指明，并且落入权利要求等同的含义和范围内的所有变化都认为包含其中。

Claims (10)

1.一种用于治疗患者的膝关节的胫骨植入物，该胫骨植入物包括：
上侧表面，其大体与下侧表面相对，上侧表面具有第一曲率并具有最下侧点；
前侧部分，其大体与后侧部分相对；和
内侧部分，其大体与外侧部分相对，
其中，第一曲率至少部分基于关于患者的膝关节的患者特异性信息，并且
其中，上侧表面的最下侧点和上侧表面的最上侧点之间在上侧方向上的高度差在所述前侧部分中在大约5mm和大约10mm之间。
2.一种用于治疗患者的膝关节的胫骨植入物，该胫骨植入物包括：
上侧表面，其大体与下侧表面相对，上侧表面具有相对于下侧表面的第一高度并具有最下侧点；
前侧部分，其大体与后侧部分相对；和
内侧部分，其大体与外侧部分相对，
其中，第一高度至少部分基于关于患者的膝关节的患者特异性信息，并且
其中，上侧表面的最下侧点和上侧表面的最上侧点之间在上侧方向上的高度差在所述前侧部分中在大约5mm和大约10mm之间。
3.一种用于治疗患者的膝关节的系统，该系统包括：
股骨植入物，其具有面向关节表面，面向关节表面包括至少部分基于关于患者的膝关节的患者特异性信息的第一曲率；和
胫骨植入物，包括：
上侧表面，其大体与下侧表面相对，上侧表面具有第一曲率并具有最下侧点；
前侧部分，其大体与后侧部分相对；和
内侧部分，其大体与外侧部分相对，
其中，第一曲率至少部分基于关于患者的膝关节的患者特异性信息，并且
其中，上侧表面的最下侧点和上侧表面的最上侧点之间在上侧方向上的高度差在所述前侧部分中在大约5mm和大约10mm之间。
4.一种制作用于治疗患者的膝关节的如权利要求1所述的胫骨植入物、如权利要求2所述的胫骨植入物或如权利要求3所述的系统的方法，该方法包括：
获得关于患者的膝关节的图像数据和/或运动学数据；
基于所述图像数据和/或运动学数据获得关于患者的膝关节的患者特异性信息；和
至少部分基于所述患者特异性信息指定胫骨植入物的一个或多个参数。
5.根据权利要求2所述的胫骨植入物，其中，第一高度包括从包括以下项的组选择的高度：上侧表面的最下侧点的高度、上侧表面的最上侧点在前侧部分中的高度和上侧表面的最上侧点在后侧部分中的高度。
6.根据权利要求1所述的胫骨植入物、根据权利要求2所述的胫骨植入物或者根据权利要求3所述的系统，其中，患者特异性信息包括从包括以下项的组选择的信息：远侧股骨矢状曲率、后侧股骨矢状曲率、股骨冠状曲率、PCL插入位置、PCL起点位置、ACL插入位置、ACL起点位置、胫骨斜率、股骨斜率及其组合。
7.根据权利要求1所述的胫骨植入物、根据权利要求2所述的胫骨植入物或者根据权利要求3所述的系统，其中，上侧表面的最下侧点和上侧表面的最上侧点之间在上侧方向上的高度差在所述前侧部分中在大约4mm和大约8mm之间.
8.根据权利要求1所述的胫骨植入物、根据权利要求2所述的胫骨植入物或者根据权利要求3所述的系统，其中，胫骨植入物包括：
胫骨托，其具有周边，周边的大小和形状被设置成在预定深度处基本匹配切割胫骨平台的周边。
9.根据权利要求1所述的胫骨植入物、根据权利要求2所述的胫骨植入物或者根据权利要求3所述的系统，其中，胫骨植入物包括：
胫骨托，其能够放置在切割胫骨平台上并具有上侧表面；
内侧插件，其能够接合内侧部分中的所述胫骨托的上侧表面；
外侧插件，其能够接合外侧部分中的所述胫骨托的上侧表面，
其中，内侧插件的高度与外侧插件的高度不同。
10.根据权利要求1所述的胫骨植入物、根据权利要求2所述的胫骨植入物或者根据权利要求3所述的系统，其中，胫骨植入物包括：
胫骨托，其能够放置在切割胫骨平台上并具有上侧表面；
一个或多个插件，其能够接合胫骨托的上侧表面并具有周边，
其中，所述至少一个或多个插件的周边的至少一部分在从包括以下项的方向组中选择的至少一个方向上延伸超过切割胫骨平台：前侧、后侧、内侧和外侧。
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