CN105263447A - 用于整形外科植入物的股骨头、移动插件、髋臼部件和模块式接合部以及使用用于整形外科植入物的股骨头、移动插件、髋臼部件和模块式接合部的方法 - Google Patents

用于整形外科植入物的股骨头、移动插件、髋臼部件和模块式接合部以及使用用于整形外科植入物的股骨头、移动插件、髋臼部件和模块式接合部的方法 Download PDF

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M·P·达菲
T·祖穆布朗
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    • A61F2002/365—Connections of heads to necks

Abstract

本发明提供用于诸如髋置换植入物等整形外科植入物的股骨头、移动插件、髋臼部件和模块式接合部以及使用用于整形外科植入物的股骨头、移动插件、髋臼部件和模块式接合部的方法。本发明提供能缓解软组织撞击、减轻植入物磨损和/或减轻摩擦扭矩的假体股骨头、移动插件和髋臼部件。本发明提供这样的模块式接合部，即该模块式接合部能最小化可能在整形外科植入物的模块式接合部处出现的松动和微动的发生。

Description

用于整形外科植入物的股骨头、移动插件、髋臼部件和模块式接合部以及使用用于整形外科植入物的股骨头、移动插件、髋臼部件和模块式接合部的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求保护在2012年9月27日提交的名称为“DualMobilityHipReplacementImplantsAndMethodsOfUsingDualMobilityHipReplacementImplants(双移动髋置换植入物和使用双移动髋置换植入物的方法)”美国临时专利申请第61/706,439号、在2012年9月27日提交的名称为“ModularJunctionsForOrthopedicImplantsAndMethodsOfUsingModularJunctionsForOrthopedicImplants(用于整形外科植入物的模块式接合部和使用用于整形外科植入物的模块式接合部的方法)”的美国临时专利申请第61/706,449号、在2012年9月27日提交的名称为“FemoralHeadsForHipReplacementImplantsAndMethodsOfUsingFemoralHeadsForHipReplacementImplants(用于髋置换植入物的股骨头和使用用于髋置换植入物的股骨头的方法)”的美国临时专利申请第61/706,426号以及在2013年3月14日提交的名称为“FemoralHeadsAndModularJunctionsForHipReplacementImplantsAndMethodsOfUsingFemoralHeadsAndModularJunctionsForHipReplacementImplants(用于髋置换植入物的股骨头和模块式接合部和使用用于髋置换植入物的股骨头和模块式接合部的方法)”的美国临时专利申请第61/784,272号的优先权，这些专利申请以全文引用的方式并入到本文中。
技术领域
本发明涉及用于整形外科植入物的股骨头、移动插件、髋臼部件和模块式接合部以及使用用于整形外科植入物的股骨头、移动插件、髋臼部件和模块式接合部的方法。
背景技术
髋关节脱位是髋关节成形术失败的主要原因。所报道的髋关节脱位的发生率对于初次手术在0.5％至5.8％的范围内，并且对于翻修手术在4.8％至13％的范围内(参看Burroughs等人，“RangeOfMotionAndStabilityInTotalHipArthroplastyWith28-,32-,38-,and44-mmFemoralHeadSizes,(在使用28、32、38和44mm股骨头的全髋成形术中的运动范围和稳定性)”JArthroplasty2005年1月，20(1):11-9.)。此外，这些脱位中较大比例(30％至65％)变得复发(参看先前提到的Burroughs等人的文章)。为了减轻髋关节脱位的风险，大直径(大于约32mm)股骨头和配合的髋臼部件用于多种髋关节成形植入物中，这些植入物诸如是全髋关节植入物、表面重修髋关节植入物和双移动性(DM)髋关节植入物。
如在图1中示出，常规总髋关节植入物通常包括：髋臼壳10，其安装于原生骨盆上并且置换原生髋臼；髋臼内衬12，其不可移动地固结到髋臼壳10；假体股骨头14，其置换原生股骨头；以及，股骨柄16，其经由股骨颈18附连到假体股骨头14。某些髋关节成形术植入物，诸如金属对金属植入物和表面重修植入物，并不具有髋臼内衬并且股骨头与髋臼壳直接铰接。图2A和图2B示出了用于髋关节表面重修的常规大直径股骨头(图2A)和全髋关节植入物(图2B)。股骨头直径等于2*R，其中R是股骨头的总球面几何形状22的半径。直径为大约32mm或更大的假体股骨头被定义为大直径，并且这个直径接近患者原生股骨头的直径。相比而言，具有约28mm或更小直径的股骨头被定义为小直径，并且这个直径小于原生股骨头的直径。
如在图3A和图3B中所示，常规双移动性髋关节植入物通常包括髋臼壳24、移动插件26和附连到股骨柄30上的小直径股骨头28。髋臼壳24安装到原生骨盆上并且置换原生髋臼，并且股骨柄30经由股骨颈32附连到股骨头28上。移动插件26的外表面与髋臼壳24铰接以形成外铰接部。移动插件26的内表面与固持在插件26中的小直径股骨头28铰接以形成内铰接部。移动插件26的外径通常为约36mm或更大。相比而言，固持在移动插件26内的股骨头28通常具有约28mm或更小的直径。在髋臼壳24与移动插件26之间的较大直径(2*R)外铰接部提供对抗脱位的稳定性并且提供较大运动范围。在移动插件26与股骨头28之间的小直径(2*Rj)内铰接部提供低磨损铰接部。通过将头28固位在移动插件26内来防止从内铰接部提取小直径头28或使小直径头28脱位。通过具有被设计用于覆盖和俘获股骨头的超过半球形部分的移动插件26的内关节表面来实现这种固位。在图2A和图2B中的参数β表征了股骨头的外关节表面30的角范围，并且在图4中的参数β表征了移动插件的外关节表面32的角范围。
虽然大直径股骨头和移动插件提供髋关节脱位增加的阻力，常规设计的问题之一是与原生软组织诸如髋关节肌肉和髂腰肌/肌腱的可能撞击(参看图5A、图5B、图6A和图6B)。这些软组织撞击可能会导致严重的腹股沟疼痛。图5A示出了在原生髋关节中的髂腰肌腱34经过原生股骨头36和股骨颈38插入于小转子40内。图5B示出了在尸体人髋关节中抵靠原生股骨头44铰接的髂腰肌腱42(参看Yoshio等人，"TheFunctionOfThePsoasMajorMuscle:PassiveKineticsAndMorphologicalStudiesUsingDonatedCadavers,(腰大肌的作用：通过使用捐赠尸体进行的被动动力学和形态学研究)"JOrthopSci.2002,7:199-207)。箭头43指示髂腰肌抵靠原生股骨头44铰接的位置。图6A和图6B示出了安装在包括股骨47和盆骨49的尸体样本的基于计算机射线断层摄影(CT)的骨骼模型上的常规大直径股骨头或移动插件46。假体股骨头或移动插件的关节表面可以在图6A和图6B中看出在原生股骨头的关节表面上垂悬48，特别是在前侧-远侧/前侧-内侧和后侧-远侧/后侧-内侧区域中。提出了髋臼壳和髋臼内衬以解决可能的软组织撞击(参看在2004年9月9日提交名称为“ProstheticAcetabularCupAndProstheticFemoralJointIncorporatingSuchACup(假体髋臼杯和合并有此类假体髋臼杯的假体股骨关节)”的美国专利公开第2005/0060040号、在2009年3月20日提交的名称为“CotyloidalProsthesisOfTheSo-Called'DualMobility'Type(称为“双移动性”类型的髋臼杯假体)”的国际专利第WO2009118673号、在2011年7月29日提交的名称为“HipResurfacing(髋表面修复)”美国专利公开第2011/0301654号和在2002年5月15日提交的名称为“MonopolarConstrainedAcetabularComponent(单极约束的髋臼部件)”的美国专利第7,169,186号)。
与使用大直径股骨头和移动插件有关的另一并发症是在股骨头-髋臼铰接部或移动插件-髋臼铰接部增加的磨损和/或摩擦扭矩(参看Lachiewicz等人，“FemoralHeadSizeandWearofHighlyCross-linkedPolyethyleneat5to8Years,(5至8年股骨头尺寸和高交联聚乙烯的磨损)”ClinOrthopRelatRes.2009年12月，467(12):3290-3296；Livermore等人。"EffectofFemoralHeadSizeonWearofthePolyethyleneAcetabularComponent,(股骨头尺寸对聚乙烯髋臼部件磨损的作用)"JBoneJointSurgAm.1990年4月,72-A:518-528.)
使用大直径股骨头和移动插件的又一并发症是在许多现代髋关节植入物中使用的模块式接合部失效的增加的风险。这种模块式接合部用于匹配患者解剖结构的增加的灵活性并且实现最佳的部件定位(参看，例如图1的模块式锥形接合部20)。模块式股骨头-颈接合部例如意味着股骨头是组装到股骨颈上的单独部件。如在图7A和图7B中所示，股骨头52与股骨颈54的常规模块式接合部通常是圆锥形接合部50，其中在锥形接合部50一端小直径d1圆形轮廓到在锥形接合部50的相对端的直径为d2的圆形轮廓尺寸增大。参数L表示沿着锥形接合部轴线50A测量的锥形接合部50的长度，并且参数λ表示锥形接合部的配合表面的锥角。在常规股骨头-颈锥形接合部中，锥形接合部轴线通常也平行于假体股骨颈轴线，如在图7A和图7B中。
近来的研究表明锥形接合部易于因配合表面处的微动而腐蚀(参看Lieberman等人，“AnAnalysisOfTheHead-NeckTaperInterfaceInRetrievedHipProstheses，(在取回的髋假体中的头-颈锥形界面的研究)”ClinOrthopRelatRes.1994年3月,(300):162-7；Rehmer等人“InfluenceOfAssemblyProcedureAndMaterialCombinationOnTheStrengthOfTheTaperConnectionAtTheHead-NeckJunctionOfModularHipEndoprostheses，(组装程序和材料组合对在模块式髋内置假体的头-颈接合部处的锥形连接的强度的影响)”ClinBiomech.2012年1月,27(l):77-83.)。而这会导致模块式接合部松动并且形成不合需要的金属碎屑。由于增加的杠杆臂和植入物直径，带有大直径股骨头和移动插件的髋关节植入物特别易于出现这种情况，而这会导致在接合部更大的摩擦扭矩和力矩负荷。(参看Meyer等人“CorrosionattheCone/TaperInterfaceLeadstoFailureofLarge-diameterMetal-on-metalTotalHipArthroplasties,(在锥形界面处的腐蚀导致大直径金属对金属全髋成形术的失效)”ClinOrthopRelatRes.2012年8月3日.[Epubaheadofprint]；Langton等人"TaperJunctionFailureInLarge-DiameterMetal-On-MetalBearings(大直径金属对金属支承中的锥形接合部失效)".BoneJointRes.2012年9月，1(4):56-63.)
因此，仍然需要改进的整形外科植入物。
发明内容
本发明涉及用于整形外科植入物的股骨头、移动插件、髋臼部件和模块式接合部以及使用用于整形外科植入物的股骨头、移动插件、髋臼部件和模块式接合部的方法。
在一方面，本发明提供一种整形外科植入物，其在一实施例中包括：股骨头植入物，包括其外表面的外围部分，外围部分的外形修整为实现外表面相对于股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移。通过改变曲率半径而实现向内转移，曲率半径是一个或多个凸半径。向内转移绕股骨头植入物的股骨头轴线成轴对称并且以大于约80°并且小于约115°的角度发生。向内转移在最大向内转移的位置处为至少大约1mm。
在另一实施例中，一种整形外科植入物，包括：股骨头植入物，其外表面的外围部分的外形修整为实现外表面相对于股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移。向内转移减少了软组织撞击和摩擦扭矩中的至少一种。
整形外科植入物可以以多种方式变化。例如，通过曲率半径变化实现外表面相对于股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移，该曲率半径包括凸半径、凹半径和斜面中的一个或多个。对于另一示例，通过曲率中心变化实现外表面相对于股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移。对于又一示例，通过形成凹槽、切口或凹部而实现外表面相对于股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移。对于再一示例，外表面相对于股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移绕股骨头植入物的股骨头轴线成轴对称。该部分可以是外围部分，并且外表面相对于股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移是在最大向内转移位置为至少约1mm，外表面相对于股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移能以上述角度发生，外表面相对于股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移通过使用凸半径、凹半径和斜面中的一个或多个实现，该外表面的向内转移通过使用紧随非外形修整表面的一个或多个凸半径而实现，外表面的向内转移可以构造成靠近锥形接合部的边缘，和/或外表面的向内转移构造成与锥形接合部的延伸部分汇合。一个或多个凸半径之后可以是凹半径或斜面，或者一个或多个凹半径和斜面的组合。对于另一示例，外表面相对于股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移绕股骨头植入物的股骨头轴线是非轴对称的。外表面的向内转移可以构造成在围绕股骨头植入物的股骨头轴线测量的有限范围的方位角中发生，从而导致产生局部切口和局部凹部中的至少一个。外表面的向内转移能绕不与股骨头轴线一致的另一轴线轴对称。外表面相对于股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移通过使用凸半径、凹半径斜面中的一个或多个实现。
在另一实施例中，一种整形外科植入物，包括：股骨头植入物，其外表面的一部分具有根据绕股骨头植入物的股骨头轴线测量的方位角变化的角范围。
在另一实施例中，一种整形外科植入物包括：股骨头植入物，其外表面的部分被移除以便减少与配合表面的接触面积，配合表面包括髋臼部件的关节表面。
在另一实施例中，一种整形外科植入物包括：股骨头植入物，其外表面的部分通过纹理化被移除以便减少与配合表面的接触面积。配合表面可以包括髋臼部件的关节表面。
整形外科植入物可以以多种方式不同。例如，外表面被纹理化以便减少与配合表面的接触面积。
在另一实施例中，一种整形外科植入物，包括：移动插件，其内表面或外表面的一部分的外形修整为实现内表面或外表面相对于移动插件的总球面几何形状的向内转移，从而减少软组织撞击和摩擦扭矩中的至少一个。
整形外科植入物可以以多种方式不同。例如，内表面或外表面相对于移动插件的总球面几何形状的向内转移通过改变曲率半径来实现。曲率半径可包括凸半径、凹半径和斜面中的一个或多个。对于另一示例，内表面或外表面相对于移动插件的总球面几何形状的向内转移通过改变曲率中心来实现。对于又一示例，内表面或外表面相对于移动插件的总球面几何形状的向内转移是通过产生凹槽、切口或凹部而实现的。
在另一实施例中，一种整形外科植入物，包括：移动插件，其内表面或外表面的一部分具有根据绕所述移动插件的移动插件轴线测量的方位角变化的角范围。
在另一实施例中，一种整形外科植入物，包括：移动插件，在移动插件和髋臼部件与股骨头之一之间沿着一方向的可允许的运动范围不同于沿着另一方向的可允许的运动范围。
在另一实施例中，一种整形外科植入物包括：移动插件，其中，移动插件的内表面或外表面的部分被移除以便减小与配合表面的接触面积。配合表面包括股骨头或髋臼部件的关节表面。
整形外科植入物可以以多种方式不同。例如，内表面或外表面被纹理化以便减少与配合表面的接触面积。
在另一方面，提供一种模块式锥形接合部，在一实施例中其构造成将形成整形外科植入物的多个单独部件连接在一起。模块式锥形接合部可包括：具有内表面的第一部件和具有外表面的第二部件。第一部件的内表面和第二部件的外表面在垂直于模块式锥形接合部的锥形接合部轴线的平面中具有非圆形截面几何形状。第一部件可包括腔。
在另一实施例中，构造成将形成整形外科植入物能的多个单独部件连接在一起的模块式锥形接合部可包括：具有内表面的第一部件和具有外表面的第二部件。第一部件和第二部件中至少一个的部分由一种或多种形状记忆材料构成。第一部件可包括腔。
在另一实施例中，构造成将形成整形外科植入物的多个单独部件连接在一起的模块式锥形接合部可包括：具有内表面的第一部件；具有外表面的第二部件；以及套筒，其具有内表面和相对的外表面。套筒可至少部分地由一种或多种形状记忆材料构成，并且套筒可以插置于第一部件的内表面与第二部件的外表面之间。套筒的外表面构造成与第一部件的内表面配合，并且套筒的内表面构造成与第二部件的外表面配合。第一部件可包括腔。
在另一实施例中，构造成将形成整形外科植入物的多个单独部件连接在一起的模块式锥形接合部可包括：具有内表面的第一部件和具有外表面的第二部件。第一部件的内表面和第二部件的外表面中的至少一个可具有部分正锥角和部分负锥角。部分正锥角和部分负锥角相对于模块式锥形接合部的锥形接合部轴线能在相反方向上成角度。第一部件可包括腔。
附图说明
联系附图，通过下文的详细描述，将更全面地理解本发明，在附图中：
图1(现有技术)是常规固定轴承髋关节成形术植入物的示意图。
图2A(现有技术)是常规股骨头的示意图；
图2B(现有技术)是另一常规股骨头的示意图；
图3A(现有技术)是常规双移动性植入物的侧部透视图；
图3B(现有技术)是图3A的植入物的示意图；
图4(现有技术)是常规双移动性植入物的移动插件的示意图；
图5A(现有技术)是原生髋关节解剖结构的透视图；
图5B(现有技术)是尸体样本的髋关节的侧视图，示出了抵靠原生股骨头关节铰接的髂腰肌腱；
图6A(现有技术)是安装到髋关节的计算机X线断层摄影(CT)骨骼模型上的常规股骨头的透视图；
图6B(现有技术)是图6A的常规股骨头和股骨模型的另一透视图；
图7A(现有技术)是带有模块式股骨头-颈接合部的常规髋关节植入物的示意图，模块式接合部是圆锥形接合部；
图7B(现有技术)是图7A的模块式股骨头-颈接合部的另一示意图；
图8A(现有技术)是原生股骨头的示意冠状平面图；
图8B(现有技术)是图8A的原生股骨头的示意截面图，示出了表征关节表面的角范围的测量变量；
图8C(现有技术)是图8A的原生股骨头的示意横向平面图；
图8D(现有技术)是图8C的原生股骨头的示意截面图，示出了表征关节表面的角范围的测量变量；
图9(现有技术)是相对于绕原生股骨头轴线测量的原生股骨头和假体常规股骨头或移动插件的角范围的曲线图；
图10为叠加于股骨头的实施例上的常规股骨头的示意图，示出了第一组测量变量；
图11A(现有技术)是安装于原生股骨上的图10的常规股骨头的示意图；
图11B是安装于图11A的原生股骨上的图10的股骨头实施例的示意图；
图12A为叠加于移动插件的实施例上的常规移动插件的示意图，其示出了第一组测量变量；
图12B是叠加于图12A的移动插件上的图12A的常规移动插件的示意图，其示出了第二组测量变量；
图12C是叠加于图12A的移动插件上的图12A的常规移动插件的示意图，其示出了第三组测量变量；
图13A(现有技术)是安装于原生股骨上的图12A-12C的常规移动插件的示意图；
图13B是安装于图13A的原生股骨上的图12A至图12C的移动插件的示意图；
图14A(现有技术)是安装到尸体样本的计算机X线断层摄影(CT)基骨骼模型上的常规股骨头的透视图；
图14B(现有技术)是安装于CT基骨骼模型上的图14A的常规股骨头的另一透视图；
图14C是安装于图14B的CT基骨骼模型上的股骨头的实施例的透视图；
图14D是叠加于图14A的常规股骨头上的图14C的股骨头的透视图；
图14E是安装于图14B的CT基骨骼模型上、包括股骨的冠状截面的图14C的股骨头和图14A的常规股骨头的示意图；
图15是在患者的侧位射线照片中示出的叠加于常规股骨头上的股骨头的实施例的透视图；
图16A是股骨头的实施例的示意图，示出了一组测量变量，该股骨头具有使用多个凸半径形成的外形修整外围表面；
图16B是股骨头的实施例的示意图，示出了一组测量变量，该股骨头具有使用斜面形成的外形修整外围表面；
图16C是股骨头的实施例的示意图，示出了一组测量变量，该股骨头具有使用凹半径形成的外形修整外围表面；
图17A是股骨头的实施例的示意图，示出了一组测量变量，该股骨头具有使用多个凸半径和斜面的组合形成的外形修整外围表面；
图17B是股骨头的实施例的示意图，示出了一组测量变量，该股骨头具有使用多个凸半径和凹半径的组合形成的外形修整外围表面；
图17C是股骨头的实施例的示意图，示出了一组测量变量，表征外形修整外围表面相对于头的总球面几何形状的向内转移；
图18A是移动插件的实施例和俘获于移动插件内的股骨头的实施例的示意图，股骨头具有施加于其上的竖直提取力以从移动插件提取股骨头；
图18B是示出常规移动插件和移动插件的实施例插入后所需的头提取力的曲线图；
图19A是叠加于常规移动插件上的移动插件实施例的示意图，移动插件实施例带有外形修整外围表面；
图19B是叠加于常规移动插件上的移动插件的实施例的示意图，移动插件的实施例带有外形修整外围表面和支承金属环；
图19C是图19B的支承金属环的示意图；
图20A是移动插件的实施例的示意图，示出了一组测量变量，移动插件具有使用多个凸半径形成的外形修整外围表面；
图20B是移动插件的实施例的示意图，示出了一组测量变量，移动插件具有使用斜面形成的外形修整外围表面；
图20C是移动插件的实施例的示意图，示出了一组测量变量，移动插件具有使用凹半径形成的外形修整外围表面；
图21A是移动插件的实施例的示意图，示出了一组测量变量，移动插件具有使用多个凸半径和斜面的组合形成的外形修整外围表面；
图21B是移动插件的实施例的示意图，示出了一组测量变量，移动插件具有使用多个凸半径和凹半径的组合形成的外形修整外围表面；
图22A是股骨头的一实施例的示意图，其具有相对于股骨头轴线始于约80°的θ角(θ)的外围表面外形修整；
图22B是股骨头的一实施例的示意图，其具有相对于股骨头轴线始于约90.5°的θ角(θ)的外围表面外形修整；
图23是示出在髋臼部件的显著脱位点处股骨头和常规股骨头的两个不同实施例的示意图；
图24是示出与常规股骨头相比，股骨头的两个不同实施例的跳跃距离的曲线图；
图25是总结了在对应于日常生活的不同活动的负荷下，与常规股骨头相比，股骨头的不同实施例的股骨头和髋臼内衬之间的接触面积的表；
图26A(现有技术)是现有技术股骨头设计的示意图；
图26B(现有技术)是另一现有技术股骨头设计的示意图；
图26C是图26B的现有技术股骨头设计和图22A的优选实施例的示意覆盖图；
图26D(现有技术)是带有外围斜面的现有技术股骨头设计的示意图；
图26E是图26D的现有技术股骨和图22A的优选实施例的示意叠覆图；
图27示出了在超高分子量聚丙烯髋臼内衬与各种股骨头之间的接触应力，所述股骨头包括常规股骨头和带有通过使用不同轮廓进行外形修整的外围关节表面的股骨头实施例；
图28A是叠加于股骨头的不同实施例上的常规股骨头的示意图；
图28B是图28A的股骨头的一实施例的示意图。在此实施例中，使用2个凸半径实现了外围外形修整，导致锥形接合部长度与常规设计相比减小。
图28C是图28A的股骨头的一实施例的示意图。在此实施例中，使用2个凹半径实现了外围外形修整，同时保持常规设计的锥形接合部长度。
图28D是图28A的股骨头的一实施例的示意图。在此实施例中，使用凸半径和凹半径实现了外围外形修整，以保持常规设计的锥形接合部长度。
图28E是图28A的股骨头的一实施例的示意图。在此实施例中，使用凸半径和斜面实现了外围外形修整，以保持常规设计的锥形接合部长度。
图28F是图28A的股骨头的一实施例的示意图。在此实施例中，使用凸半径，斜面和凹半径的组合，实现了外围外形修整，相对于常规设计，锥形接合部长度增加了。
图29A(现有技术)是涉及股骨头-颈锥形接合部的常规股骨头的透视图；
图29B是叠加于图29A的常规股骨头上的股骨头的实施例的透视图；
图29C(现有技术)是涉及股骨头-颈锥形接合部的延伸部分的常规股骨头的透视图；
图29D是叠加于图29C的常规股骨头上的股骨头的实施例的透视图；关节表面的外形修整部分汇合到锥形接合部的延伸部分上；
图30是带有局部切口或凹部的非轴对称股骨头/移动插件的实施例的透视图；
图31A是非轴对称的股骨头的实施例的透视图，其中θ角标记根据绕股骨头轴线测量的方位角从较大半径到较小外围半径变化的过渡位置；
图31B是非轴对称的移动插件的实施例的透视图，其中θ角标记根据绕移动插件轴线测量的方位角从较大半径到较小外围半径变化的过渡位置；
图32A是非轴对称股骨头的实施例的透视图，其中内侧关节表面被修整以匹配原生股骨头几何形状，并且具有曲线图，该曲线图示出了绕股骨头轴线测量的方位角与关节表面的角范围；
图32B是非轴对称股骨头的实施例的透视图，其中内侧和外侧关节表面被修整(一定形式的外形修整)以匹配原生股骨头几何形状，并且具有曲线图，该曲线图示出了绕股骨头轴线测量的方位角与关节表面的角范围；
图33A是非轴对称移动插件的实施例的透视图，其中内侧关节表面被修整(一定形式的外形修整)以匹配原生股骨头几何形状，并且示出了绕移动插件轴线测量的方位角与关节表面的角范围；
图33B是非轴对称移动插件的实施例的透视图，其中内侧和外侧关节表面被修整以匹配原生股骨头几何形状，并且具有曲线图，该曲线图示出了绕移动插件轴线测量的方位角与关节表面的角范围；
图34A是上面形成有凹槽的移动插件的实施例的透视图；
图34B是髋臼壳的实施例的透视图，其中形成有引导轨道，引导轨道构造成与图34A的凹槽配合；
图35A是移动插件的实施例和髋臼壳的实施例的分解透视图，移动插件具有从它延伸的突起，髋臼壳中形成有凹部或凹陷，凹部或凹陷构造成接合突起；
图35B是坐置于图35A的髋臼壳中的图35A的移动插件的透视图，突起坐置于凹部或凹陷中；
图35C是图35B的移动插件和壳的截面图，示出了在移动插件上的突起坐置于髋臼凹部或凹陷内；
图36A是双移动性植入物的实施例的示意图，在髋臼壳与植入物的移动插件之间具有非球形配合表面；
图36B是双移动性植入物的另一实施例的示意图，在移动插件与植入物的股骨头之间具有非球形配合表面；
图37是股骨头的一实施例的示意图，股骨头具有关于轴线d-d'轴对称、但关于轴线e-e'非轴对称的关节表面。
图38A是移动插件的一实施例的示意图，其中内铰接中心相对于外铰接中心朝向极点偏移；
图38B是移动插件的一实施例的示意图，其中内铰接中心相对于外铰接中心远离极点偏移；
图38C是移动插件的一实施例的示意图，其中内铰接中心相对于外铰接中心朝向极点并且远离插件轴线偏移；
图39A示出了从移动插件的中性取向旋转的移动插件的两个不同实施例；
图39B是示出了在压缩力的作用下图39A的移动插件的两个不同实施例的旋转的曲线图；
图40A是移动插件的一实施例的示意图，其中内铰接中心相对于外铰接中心朝向极点偏移；
图40B是移动插件的一实施例的示意图，在内铰接中心与外铰接中心之间并无偏移。这个插件具有小于图40A的插件的缘厚度11的边缘厚度12；
图41A是股骨头的一实施例的透视图，其具有围绕股骨头轴线切刻的关节表面的非外围部分；
图41B是股骨头的另一实施例的透视图，其具有围绕股骨头轴线切刻的关节表面的非外围部分；切刻的关节表面的深度小于图41A的切刻关节表面；
图42A是沿着纵向方向，诸如围绕垂直于股骨头轴线的轴线切刻的股骨头关节表面的实施例的透视图；
图42B是沿着纵向方向，诸如围绕垂直于股骨头轴线的轴线切刻的股骨头关节表面的另一实施例的透视图；切刻的关节表面的深度小于图41A的切刻关节表面；
图43是围绕多个斜轴线切刻的股骨头关节表面的实施例的透视图；
图44是具有围绕多个斜轴线切刻的关节表面的髋臼内衬的实施例的透视图；
图45A是移动插件的一实施例的透视图，其具有围绕股骨颈/插件轴线切刻的关节表面的非外围部分；
图45B是移动插件的另一实施例的透视图，其具有围绕股骨颈/插件轴线切刻的关节表面的非外围部分；切刻的关节表面的深度小于图41A的切刻关节表面；
图46A是移动插件的实施例的透视图，其具有沿着纵向方向(诸如围绕垂直于插件轴线)切刻的关节表面；
图46B是移动插件的另一实施例的透视图，其具有沿着纵向方向(诸如围绕垂直于插件轴线)切刻的关节表面；切刻的关节表面的深度小于图46A的切刻关节表面；
图47是具有围绕多个斜轴线切刻的关节表面的移动插件的实施例的透视图；
图48是具有围绕多个斜轴线切刻的关节表面的双移动性髋臼壳的实施例的透视图；
图49A是具有棋盘图案的纹理化关节表面的股骨头/移动插件关节表面的实施例的示意图；
图49B是具有平行弧图案的纹理化关节表面的股骨头/移动插件关节表面的实施例的示意图；
图49C是具有平行对角线图案的纹理化关节表面的股骨头/移动插件关节表面的实施例的示意图；
图49D是具有平行水平线图案的纹理化关节表面的股骨头/移动插件关节表面的实施例的示意图；
图49E是具有对角线棋盘图案的纹理化关节表面的股骨头/移动插件关节表面的实施例的示意图；
图50是与常规植入物相比，整形外科植入物的较大锥形接合部的一实施例的示意图；
图51是具有非圆形截面的锥形接合部的各种实施例的示意图；
图52A是包括形状记忆材料套筒的整形外科植入物的一实施例的示意图，套筒处于第一状态；
图52B是处于第二状态的图52A的套筒的示意图；
图53A是包括处于第一状态的形状记忆材料套筒的整形外科植入物的另一实施例的示意图；
图53B是处于第二状态的图53A的套筒的示意图；
图53C是图53A的植入物的锥形接合部的示意图；
图54A是包括处于第一状态的形状记忆材料股骨颈的整形外科植入物的一实施例的示意图；
图54B是处于第二状态的图54A的股骨颈的示意图；
图55A是包括处于第一状态的形状记忆材料股骨颈的整形外科植入物的另一实施例的示意图；
图55B是处于第二状态的图55A的股骨颈的示意图；
图56是示出在髋臼部件的显著脱位点处移动插件的两个不同实施例和常规移动插件的示意图；
图57是示出与图56的常规移动插件相比图56的两个移动插件的跳跃距离的曲线图；
图58A是示出与常规股骨头相比股骨头的实施例的示意图；
图58B是示出与常规股骨头相比股骨头的另一实施例的示意图；股骨头具有与图58A的头相同的总球半径、与图58A的头不同的外形修整的外表面几何形状和与图58A的头不同的凹型锥长；
图59A是示出与图58A的常规股骨头相比的股骨头的实施例的示意图；
图59B是示出与图58B的常规股骨头相比的股骨头的另一实施例；股骨头具有与图59A的头相同的总球半径、与图59A的头不同的外形修整的外表面几何形状和与图59A的头相同的凹型锥长；
图60A是摆式比较机器的侧部示意图，其包括构造成施加压缩负荷的气动活塞1、陶瓷头-内衬2、角度传感器3、内衬块4、块夹具3、重块6和摆轴线A-A；
图60B是摆式比较机器的透视图，其包括构造成施加压缩负荷的气动活塞、陶瓷头-内衬、角度传感器、内衬块、块夹具、重块和摆锤轴线AA；
图61示出了比较抵靠陶瓷髋臼内衬铰接的陶瓷股骨头和抵靠陶瓷髋臼内衬铰接的常规陶瓷股骨头的摆锤摆动次数的摆式比较器测试的结果。
具体实施方式
现将描述某些示例性实施例以提供对本文所公开的装置和方法的结构、功能、制造和用途的原理的全面理解。在附图中示出了这些实施例的一个或多个示例。本领域技术人员将了解在本文中具体描述和在附图中示出的装置和方法是示例性实施例并且本发明的范围仅由权利要求限定。关于一示例性实施例示出或描述的特征可以与其它实施例的特征组合。这些修改和变化预期包括于本发明的范围内。在下文中提供用于描述本发明的各个术语的定义。
定义
术语“原生”在本文中用于暗示在体内天生的或天生存在的。原生结构的示例包括肌肉骨骼结构，诸如盆骨(或骨盆)、股骨(或大腿骨)、肌腱、肌肉、韧带、关节囊等。例如，“原生股骨头”表示在股骨的近端处存在的自然解剖结构。
术语“植入物”在本文中用于指被设计成增加或置换身体的一个或多个原生结构的假体部件。例如，整形外科植入物指设计成增加或置换身体的一个或多个原生的肌肉骨骼结构的假体部件。
本文所用的术语“模块式接合部”指标记各离散的植入物部件之间的界面并且被设计成刚性地保持部件在一起的植入物的一部分。术语“锥形接合部”在本文中用于指包括第一部件和第二部件的模块式接合部，第一部件具有与第二部件的外表面(例如，凸型锥表面)配合的内表面(例如，凹型锥表面)。如本文所用的术语“圆锥形接合部”指下面这样的锥形接合部：其配合表面具有圆锥形几何形状，包括在接合部的一端的小直径圆形轮廓，该轮廓到接合部的另一相对端的较大直径的圆形轮廓尺寸增加。这种圆锥形接合部也被称作锥、莫氏锥、莫氏锥形接合部、耳轴、锥形连接部等。如本文所用的“锥形接合部轴线”指联结锥形接合部的两端几何中心的线。例如，在圆锥形接合部中，锥形接合部轴线是联结接合部两端圆形轮廓中心的线。锥形接合部的“延伸部分”在本文中指延伸超过假体主体并且包括锥形接合部的表面(凸型或凹型锥表面)的假体部件的一部分。例如，在股骨头植入物中，凹型锥表面大体上由在股骨头的主球形/半球形主体内的腔的内表面形成。然而，在某些股骨头植入物中，圆柱形突起从股骨头的基部延伸。在此植入物中，凹型锥表面从股骨头的主球形主体中的腔延伸到此圆柱形突起中的腔。在此情况下，包含凹型锥表面的圆柱形突起被称作锥形接合部的延伸部分。
术语“铰接”、“铰接部”和“关节连接”在本文中用于指示各配合表面之间相对运动的可能性。对于假体部件，这种相对运动是预期的或者是设计意图的部分。例如，短语“部件A与部件B铰接”指示在配合表面或界面处可以发生部件A与部件B之间的相对运动。在某些实施例中，在铰接表面处的相对运动量可能小于约1mm。在其它实施例中，相对运动量可以大于约1mm，例如大于约2mm，大于约5mm，大于约10mm等。
如本文所用的术语“关节表面”指原生肌肉骨骼结构或假体部件的一部分，其中，相对于另一原生结构或假体部件可能发生相对运动(或铰接)。
如本文所用的术语“股骨头”或“头”指形成原生髋关节的部分的原生股骨或者设计成置换或增加原生股骨头或者原生股骨头的一部分的、假体部件的一部分的球形顶部。在某些实施例中，假体股骨头呈帽形式，其构造成主要置换原生股骨头的外表面，并且由此最小化将部件固结到原生股骨上所需的骨骼移除量。在其它实施例中，假体股骨头是球形的、半球形的或圆球状。在其它实施例中，假体股骨头构造成置换原生股骨头。假体股骨头可以通过假体股骨-颈和/或假体股骨柄而固结到原生股骨上。假体股骨头和股骨颈可以是单个植入物的部分(单块部件)或者可以是独立/离散部件。在假体股骨头与股骨颈之间的界面可以是模块式接合部(股骨头-颈接合部)，诸如圆锥形接合部。
如本文所用的术语“股骨颈”或“颈部”指在原生股骨头与原生股骨轴(股骨主体)之间的原生股骨的一部分，或者将假体股骨头联结到原生股骨或假体股骨柄的假体部件的一部分。假体股骨颈和股骨柄可以是单个植入物的部分(单块部件)或者可以是独立/离散部件。假体股骨颈与股骨柄之间的界面可以是模块式接合部(股骨颈-柄接合部)，诸如圆锥形接合部。
如本文所用的“股骨颈轴线”指与股骨颈的圆柱形近似部的轴线平行的轴线。原生股骨颈轴线也经过原生股骨头的中心。在常规植入物中，假体股骨颈轴线通常穿过假体股骨头中心，并且在理想的外科手术放置下，假体股骨颈轴线预期平行于原生股骨颈轴线。然而，在多种手术情况下，假体股骨颈轴线并不平行于原生股骨颈轴线。
如本文所用的术语“股骨柄”或“柄”指假体部件或假体部件的部分，其具有细长远端，细长远端设计成固结到原生股骨，诸如固结在原生股骨的髓内管内。
术语“髋臼”指原生骨盆的杯形腔，其接纳原生股骨头并且形成原生髋关节的一部分。
如本文所用的术语“髋臼部件”指假体部件，假体部件构造成置换或增加原生髋臼或原生髋臼的一部分。髋臼部件可以包括一个或多个子部件，诸如髋臼壳、髋臼内衬和移动插件。如本文所用的术语“髋臼壳”指假体部件，其外表面配置成不可移动地固结到原生髋臼上。当髋臼壳与原生髋臼配合时，在两个主体之间可以存在有限的相对运动。通常，这种有限的相对运动被称作微动并且为大约1mm的量级或更小。髋臼壳的内部表面可以与原生股骨头铰接，或者其可以与假体股骨头铰接，或者与髋臼内衬配合，或者与移动插件铰接。当髋臼壳体与髋臼内衬配合时，在两个主体之间存在有限的相对运动。通常，这种有限的相对运动被称作微动并且为大约1mm的量级或更小。髋臼壳通过诸如螺钉、骨水泥、骨骼向内生长到部件表面内等各种方法而不可移动地固结到盆骨上，或者髋臼壳通过压缩力而在髋关节中保持就位。如本文所用的术语“髋臼内衬”指假体部件，假体部件的外表面构造成不可移动地固结到另一髋臼部件(例如，髋臼壳)的内表面上。髋臼内衬的内表面可以构造成与假体股骨头铰接、与原生股骨头铰接、与另一髋臼内衬配合或者与移动插件铰接。当髋臼内衬与另一髋臼内衬配合时，在两个主体之间存在有限的相对运动。通常，这种有限的相对运动被称作微动并且为大约1mm的量级或更小。
髋臼内衬可以通过诸如螺钉、锁定机构、俘获机构等各种方法而刚性地固定到髋臼壳上，或者髋臼内衬能通过压缩力而能在髋关节中保持就位。髋臼内衬和髋臼壳可以是单个单块部件。
单块部件，诸如髋臼内衬和髋臼壳组合，能通过植入物制造设施处的组装过程而形成。如本文所用的术语“移动插件”或“插件”指假体部件，其外表面构造成与原生髋臼的内表面、髋臼壳或髋臼内衬铰接。移动插件的内表面可以构造成与假体股骨头铰接、与原生股骨头铰接、与另一移动插件铰接或者与髋臼内衬配合。因此，如本文所限定和使用的术语“移动插件”指具有内关节表面和外关节表面的假体部件。
术语“总球面几何形状”在本文中涉及诸如股骨头或髋臼部件等假体部件的表面，或者涉及诸如原生股骨头或髋臼等原生结构的表面。如本文所用的术语“总球面几何形状”指能完全包围该表面并且在极位置(或极点或顶点)处正切于该表面的最小半径的球。该球的半径被称作“总球半径”。例如，股骨头的外表面的总球面几何形状是能完全包围该表面并且在极位置处正切于该表面的最小半径的球。常规假体股骨头的关节表面或者移动插件通常超过其总球面几何形状的半球部分。股骨头直径或头直径通常等于其外关节表面的总球半径的二倍。同样，移动插件外径通常等于其外关节表面的总球半径的二倍。
如本文所用的“股骨头缘”指标记股骨头关节表面端部的边缘或表面。假体股骨头缘也可以标记从股骨头关节表面到模块式接合部的过渡。一旦植入了假体部件，假体股骨头缘能标记从假体股骨头到原生股骨头的过渡、从假体股骨到原生股骨颈的过渡或者从假体股骨头到假体股骨颈的过渡。原生股骨头缘标记原生股骨头关节表面的端部和到原生股骨颈的过渡。
如本文所用的术语“移动插件缘”指标记移动插件的内关节表面或外关节表面的端部的边缘或表面，并且标记通向移动插件的内腔或内表面的开口。
如本文所用的术语“髋臼缘”指标记髋臼部件的内表面或外表面端部的髋臼部件(内衬或壳)的边缘或表面。
如本文所用的术语“股骨头轴线”指穿过股骨头的总球面几何中心并且到股骨头的股骨头缘的几何中心的线。通常，股骨头轴线也穿过股骨头的极位置或极点或顶点。原生股骨头轴线与原生股骨颈轴线重合。在常规植入物中，股骨头轴线通常平行于假体股骨颈轴线，并且在理想的外科手术放置下，假体股骨头轴线预期平行于原生股骨颈轴线。
如本文所用的术语“移动插件轴线”指穿过移动插件的总球面几何中心并且到移动插件的移动插件缘的几何中心的线。通常，移动插件轴线也穿过移动插件的极位置或极点或顶点。在常规植入物中，在中性取向和在理想外科手术放置下，移动插件轴线通常平行于假体股骨颈轴线，并且预期平行于原生股骨颈轴线。
如本文所用的术语“外围”指与假体部件的假体缘相邻的假体部件的一部分。例如，股骨头或移动插件的外围部分指分别与股骨头缘或移动插件缘相邻的股骨头或移动插件的一部分。
如本文所用的术语“非外围”指与假体部件的假体缘不相邻的假体部件的一部分。例如，股骨头或移动插件的非外围部分指分别与股骨头缘或移动插件缘不相邻的股骨头或移动插件的一部分。
如果在与如本文所用的一轴线重合的平面中截取的原生结构或假体部件的截面在围绕该轴线的截面平面的任何位置具有相同几何形状，原生结构或假体部件被描述为关于该轴线“轴对称”。在本文中，短语“围绕轴线”暗示在绕轴线绕转的方向，诸如沿着假体部件或原生结构的边缘或圆周。
如果在与如本文所用的一轴线重合的平面中截取的原生结构或假体部件的截面在围绕轴线的截面平面的不同角位置具有不相同几何形状，原生结构或假体部件被描述为关于该轴线“非轴对称”。在本文中，“围绕轴线”暗示在绕轴线绕转的方向，诸如沿着假体部件或原生结构的边缘或圆周。
如本文所用的术语“角范围”表征假体部件或原生结构的表面(诸如股骨头或移动插件的关节表面)的范围。在股骨头或移动插件中，在与股骨头轴线或移动插件轴线重合的平面中测量角范围，并且角范围是在该轴线与将表面的总球几何中心联结到该表面的端点的线之间的角度。
术语“外形修整”在本文中用于指以本文所公开的具体方式成形、形成、设计或成型的表面。术语“外形修整”在本文中用于指以具体方式使表面成形、形成、设计或成型的过程。这些外形修整可以采取改变半径、改变曲率中心、形成凹槽、形成切口、形成凹部、切刻或修整表面等形式。术语“未经外形修整”当参考股骨头或移动插件的表面使用时暗示该表面具有与头或插件的总球面几何形状匹配的球面几何形状。
如本文所用的术语“向内”表示朝向内侧或者朝向内部，诸如朝向或更靠近总球面几何中心。例如，假体股骨头的外表面的一部分可以经过外形修整以使表面相对于植入物的总球面几何形状向内移动。这意味着股骨头的外表面的一部分朝向股骨头的内部并且更靠近总球面几何形状的几何中心移动。术语“向内转移”在本文中使用时涉及植入物的表面，该植入物的表面经过外形修整以使表面相对于植入物的总球面几何形状向内移动，并且“向内转移”涉及外形修整的表面与总球面几何形状之间的径向距离。沿着总球面几何形状的径向线测得这个径向距离。
术语“θ角”指在将股骨头或移动插件的总几何中心联结到股骨头或移动插件的表面上的一点之间的线与股骨头或移动插件轴线之间的角度。在某些实施例中，该点标记其中股骨头或移动插件表面的几何形状发生变化的位置。在与股骨头轴线或移动插件轴线重合的平面中测得该θ角。
如本文所用的术语“方位角”指在垂直于轴线的平面中测量的角度。关于移动插件或股骨头，方位角是在从移动插件或股骨头轴线到移动插件或股骨头的表面上的点的线与从移动插件或股骨头轴线到移动插件或股骨头表面上的参考位置的另一线之间的角度。
如本文所用的术语“斜面”指一平面表面或边缘，其不垂直于另一平面表面或边缘。斜面也等效于具有非常大半径的凸/凹表面或边缘。
术语“纹理化”在本文中使用时是参考表面的。“纹理化”表面指示在表面上存在网状或系列凸出和/或凹陷的特征，或者存在网络或系列的凹槽、凹陷或沟槽。如本文所用的术语“纹理化”指形成这种纹理化表面的过程。
术语“极位置”、“极点”和“顶点”在本文中可互换地使用，其使用时是参考大体上球面几何形状(诸如股骨头或移动插件)的。假体股骨头的极位置、极点或顶点是在部件上距离股骨头的股骨头缘的几何中心最远的点。假体移动插件的极位置、极点或顶点是在部件上距离插件的移动插件缘的几何中心最远的点。通常，股骨头或移动插件的极位置、极点或顶点与股骨头或插件轴线重合。
术语“形状记忆”在本文中用于指在可以人工施加或可能自然发生的外部刺激的作用下能改变其密度、体积、几何形状和/或其它物理或化学性质的材料。
如本文所用的术语“边际”指某物的边缘或边界。
如本文所用的术语“摩擦扭矩”指由摩擦力造成的扭矩，该摩擦力发生于两个物体相对于彼此接触移动时，诸如当两个表面相对于彼此铰接时。在髋关节植入物中，在股骨头与髋臼内衬之间的铰接部、在股骨头与移动插件之间的铰接部、在移动插件与髋臼壳之间的铰接部、在移动插件与原生髋臼之间的铰接部等处产生摩擦扭矩。
概述
本发明提供了用于整形外科植入物，例如髋关节置换植入物的股骨头、髋臼部件、移动插件和模块式接合部的各种实施例。此外，本发明提供了使用模块式接合部例如髋关节置换植入物的股骨头、髋臼部件、移动插件和假体植入物的方法的各种实施例。在本文中描述的股骨头、移动插件和髋臼部件可以构造成减轻软组织撞击、减轻植入物磨损和/或减少摩擦扭矩。各种股骨头实施例在本文中关于较大直径股骨头描述，例如具有大于约32mm直径。然而，本文所描述的股骨头设计可适用于所有直径的假体股骨头，包括仅置换原生股骨头而不置换原生髋臼的植入物(例如，半关节成形植入物)。关于双移动性植入物描述了各种移动插件实施例。然而，这些移动插件也适用于采用移动髋臼部件的任何髋关节假体。本文所描述的模块式接合部能构造成最小化在这些接合部处可能出现的松动和微动的发生。在本文中关于髋关节植入物的模块式股骨头-颈接合部描述了各种实施例。然而，这种模块式接合部可以用于其中需要联结两个部件的任何类型的整形外科植入物内的任何位置。
假体材料和结构
本文所描述的植入物能以各种方式构造并且能由一种或多种材料制成。植入物部件(例如，髋臼壳、髋臼内衬、移动插件、股骨头、股骨柄、股骨颈和模块式接合部)可以由诸如钴镍合金、钛合金、不锈钢陶瓷等医疗级生理学上可接受的材料经机械加工、铸造、锻造、模制或以其它方式构成。用于植入物的材料的其它示例包括聚烯烃、聚乙烯、超高分子量聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高交联超高分子量聚乙烯(UHMWPE)等。UHMWPE假体材料和制造过程的示例性实施例描述于在1996年2月13日提交的名称为“Melt-IrradiatedUltraHighMolecularWeightPolyethyleneProstheticDevices(熔融-已辐照超高分子量聚乙烯假体装置)”的美国专利第5,879,400号，2008年12月12日提交的名称为“RadiationAndMeltTreatedUltraHighMolecularWeightPolyethyleneProstheticDevices(经辐照和熔融处理的超高分子量聚乙烯假体装置)”的美国专利公开第2009/0105364号；在2006年11月29日提交的名称为“MethodsForMakingOxidation-ResistantCross-LinkedPolymericMaterials(用于制造抗氧化铰链聚合材料的方法)”的美国专利第7,906,064号；在2010年4月5日提交的名称为“MethodsForMakingOxidation-ResistantCross-LinkedPolymericMaterials(用于制造抗氧化铰链聚合材料的方法)”的美国专利第8,293,811号；在2005年1月7日提交的名称为“HighModulusCrosslinkedPolyethyleneWithReducedResidualFreeRadicalConcentrationPreparedBelowTheMelt(在熔点下制造的具有减小的剩余自由基浓度的高模量交联聚乙烯)”美国专利第7,166,650号；在2008年3月3日提交的名称为“Cross-LinkingOfAntioxidant-ContainingPolymers”的美国专利公开第2008/0215142号中，这些专利以其全文引用的方式并入到本文中。
取决于用于不同假体部件的材料的选择，假体可以涉及金属对金属铰接部、金属对聚乙烯铰接部、陶瓷对聚乙烯铰接部、陶瓷对陶瓷铰接部、陶瓷对金属铰接部、聚乙烯对聚乙烯铰接部、金属对原生组织、聚乙烯对原生组织、陶瓷对原生组织等。
假体部件可以被构造为各种尺寸以适应典型患者的范围，或者部件可以基于外科医生提供的数据针对具体患者定制，所述数据例如是在对具体患者物理和放射检查之后得到的。此外，在某些植入物中，诸如在涉及陶瓷对陶瓷铰接部或金属对金属铰接部的那些植入物中，髋臼壳能与股骨头直接铰接，而没有中间髋臼内衬。在其它植入物中，髋臼内衬和髋臼壳可以是单个单块部件。同样，在某些植入物中，股骨头和股骨柄可以是不同部件。在其它植入物中，股骨头和股骨柄可以是单个单块部件。
股骨头或移动插件可以具有蘑菇形状，如在下文所讨论的各种实施例中所示，例如在图10、图11B、图12A、图12B、图13B、图14D和图15至图17B中示出的实施例。股骨头或移动插件也可以是球形、半球形或圆球状，并且股骨头和移动插件可以一起具有蘑菇形状，如在下文所讨论的各种实施例中所示，例如在图12A至图12C和图20A至图21B所示的实施例中。
防止软组织撞击
常规大直径股骨头和移动插件(诸如在图2A、图2B和图4中示出的那些)具有球形外关节表面，球形外关节表面绕股骨头或移动插件轴线成轴对称，并且包括具有约120°角范围β的单个半径R。相比而言，原生股骨头的关节表面并不关于股骨头轴线轴对称。此外，原生股骨头关节表面的某些部分的角范围显著小于常规股骨头和移动插件的角范围。如在图8A至图8D中所示，股骨头60的原生股骨头关节表面56的角范围β(图8B和图8D)可以在围绕股骨头轴线58以方位角ф表征的不同位置进行测量，图8A和图8B示出了原生股骨头60的冠状平面图和穿过股骨头中心62的冠状截面图。股骨头关节表面56的近侧-外侧边际或边缘对应于ф＝0°和360°，并且远侧-内侧边际或边缘对应于ф＝180°。图8C和图8D示出了原生股骨头56的横向视图和经过股骨头56的几何中心62的横截面图。股骨头关节表面56的最前侧边际或边缘对应于ф＝90°，并且远最后侧边际或边缘对应于ф＝270°。在前或冠状视图中观察髋关节，并且腿相对于骨盆为直的情况下，股骨头关节表面的最内侧的边际位于最外侧的边际远侧，如在图5A和图6A中所示。
图9示出了根据绕原生股骨头轴线62的方位角ф变化的角范围的情形，以黑实线表示原生股骨头关节表面56的角范围的曲线，并且以黑虚线表示常规大直径股骨头假体或移动插件的外关节表面的角范围的曲线(在图9中的数据从下面的文献中修改：Cobb等人“WhyLarge-HeadMetal-On-MetalHipReplacementsArePainful:TheAnatomicalBasisOfPsoasImpingementOnTheFemoralHead-NeckJunction,(大头金属对金属髋置换会疼痛的原因：基于股骨头-颈接合部的腰大肌撞击的解剖学基础)”JBoneJointSurgBr.2011年7月,93(7):881-5)。在本文中，假体股骨头或移动插件轴线58平行于原生股骨头(或原生股骨颈轴线)。如图9所示，原生股骨头关节表面的角范围并非恒定的。在最前侧和最后侧边际，原生股骨关节表面的角范围β为约120°。然而，在近侧-外侧和远侧-内侧边际，原生股骨关节表面的角范围仅为约100°。相比而言，常规大直径股骨头和移动插件具有关节表面56，关节表面56由匹配原生股骨头半径的单个固定半径和绕股骨头或移动插件轴线58大约120°的恒定角范围β组成。假体部件的单半径设计，与恒定角范围组合，导致在图9中示出的阴影区域上的植入物垂悬(也参看图6A和图6B)。在组合的髋关节屈曲和外展或者组合的髋关节屈曲和外旋下，前侧-内侧(或前侧-远侧)垂悬特别地能撞击髂腰肌或肌腱。植入物的这些垂悬部分也在髋关节延伸期间撞击髂腰肌，因为在插入到股骨头的小转子之前，髂腰肌围绕原生股骨头的远侧部缠绕(参看图5A)。由于植入物大小设定的任何误差、植入物定位变化和可用植入物大小范围的限制，这个问题进一步加剧。例如，由于来自较大直径股骨头假体的前侧髂腰肌和囊撞击，较大金属对金属的总髋关节植入物可能会失效(参看Browne等人，“FailureOfLarger-DiameterMetal-On-MetalTotalHipArthroplastyResultingFromAnteriorIliopsoasImpingement,(由前侧髂腰肌撞击导致的较大直径金属对金属的总髋关节成形术的失效)”JArthroplasty2011年9月，26(6):978.e5-8.)。
本文所公开的假体的各种实施例可以解决上述问题。在某些实施例中，假体股骨头或移动插件的外表面的一部分的外形修整为使表面向内或朝向内部移动，诸如移动地更靠近表面的总球面几何中心。在其它实施例中，股骨头或移动插件的外表面的一部分被修整或切刻以从可能会与原生软组织发生撞击的区域移除材料。在其它实施例中，在移动插件和/或髋臼壳上的特征帮助引导部件的相对移动以最小化与原生软组织的可能撞击。
轴对称实施例
在整形外科植入物的轴对称实施例中，股骨头或移动插件的外表面的外形可以被修整为避免在原生关节表面上的显著垂悬。换言之，假体股骨头或移动插件的外表面的一部分可以经过外形修整以使表面相对于植入物的总球面几何形状向内移动。
在某些实施例中，这种轴对称外形修整的关节表面可以包括多个曲率半径。如在图10所示的示例性实施例中，股骨头64的股骨头关节表面可以是部分球形以便具有总球面几何形状68，总球面几何形状68具有匹配等效大小的原生股骨头的总球半径的半径R并且具有形成股骨头64的外围部分的较小半径r。图10还示出了常规股骨头66以便于在轴对称股骨头与常规股骨头之间进行比较。轴对称股骨头64和常规股骨头66的总球半径相同，并且等于R。如在图10的截面图中看出，外形修整的股骨头64和常规股骨头66具有相同几何形状直到相对于股骨头轴线74测量的θ角。之后，外形修整的头64的关节表面半径减小，并且这种减小的半径部分70延伸到植入物的外围边际、边沿或边缘。股骨头关节表面的总角范围β近似等于常规植入物的股骨头关节表面的总角范围β'。外形修整的几何形状最小化股骨头64超过原生关节表面的垂悬，和因此软组织撞击的可能性，如在图11B中所示。与图11B比较，图11A示出了相对于原生股骨头几何形状，常规股骨头66的垂悬72。
如在图12A至图12C中示出的示例性实施例中，移动插件80的关节表面可以是部分球形，其具有近似匹配等效大小的原生股骨头的半径R的总球面几何形状82的半径R并且具有形成移动插件80的外围部分的较小半径r。图12A至图12C还示出了常规移动插件84以便于轴对称移动插件80与常规移动插件84之间的比较。如在图12B的截面图中看出，外形修整移动插件80和常规移动插件84具有相同几何形状直到相对于移动插件轴线88测量的θ角。之后，外形修整的移动插件80的关节表面半径减小，并且这种更小的半径部分延伸到植入物的外围边际或缘。移动插件的关节表面的总角范围β近似等于常规植入物总角范围β'。外形修整的表面几何形状最小化插件80超过原生关节表面的垂悬，和因此最小化软组织撞击的可能性，如在图13B中所示。与图11B比较，图13A示出了相对于原生股骨头几何形状，常规插件80的垂悬86。
图14A至图14E不同地示出了常规股骨头/移动插件90和安装于尸体样本的基于计算机断层摄影(CT)的骨骼模型上的在本文中公开的股骨头/移动插件92的示例性实施例。如在图14A至图14E中看出，常规股骨头或插件(图14A、图14B、图14D和图14E)在前侧-内侧(或前侧-远侧)和后侧-内侧(或后侧-远侧)区域中在原生股骨头关节表面上垂悬94，本文所公开的股骨头和移动插件92(图14C、图14D和图14E)完全包含于原生股骨头的关节表面内。常规股骨头/移动插件90的垂悬94可以是3mm，如在图14E中所示。
图15示出了覆盖在患者的侧位射线照片上的股骨头96的示例性实施例和常规较大直径股骨假体98。如在图15中看出，股骨头96具有外形修整的外围关节表面，与常规大直径股骨假体98相比，其构造成减小软组织撞击的可能性。在此图示实施例中，股骨头96具有36mm的直径，并且常规大直径股骨假体98具有36mm的直径。
在股骨头的示例性实施例中，股骨头(参看图10)的外表面的总球半径R为约18mm，但总球半径R可以在约10mm至40mm、约15mm至35mm、约20mm至30mm的范围等。股骨头(参看图7)的较小外形修整的半径r为约11mm，但较小外形修整的半径r可以在约1mm至38mm、约5mm至25mm、约10mm至20毫米的范围等。两个半径的比例，r/R，为约0.6，但可以在约0.025至0.95、约0.3至0.7、约0.4至0.6的范围等。标记从较大半径R到小半径r(参看图10)的过渡的θ角为约75°，但其可以在约1°至115°、约45°至90°、约60°至75°的范围等。外关节表面的总角范围β(参看图10)是约125°，但可以在约50°至150°、约100°至130°、约110°至约120°的范围等。
在图10和图11B的示例性股骨头实施例中，股骨头关节表面的外形修整的外围部分70包括小于总球半径R的单个半径r。在某些实施例中，外围部分可以包括多个半径r1至rn，其中n可以是大于或等于一的任何数，诸如两个半径(r1和r2)、三个半径(r1至r3)、四个半径(r1至r4)等，它们每一个与总球半径R相比更小、更大或相等。在某些实施例中，外围部分可以持续地改变半径r1至rn，诸如逐渐减小的半径，其中“n”是大于一的整数。这些更小半径的弧角可以由附加参数θ1至θn限定。半径r1至rn可以在约1mm至100mm、约10mm至40mm、约20mm至30mm的范围等。弧角θ1至θn可以在约1°至120°、约20°至90°、约45°至60°的范围等。图16A示出了包括两个半径r1和r2的股骨头100的实施例。图16A还示出了股骨头100的总球面几何形状104，球具有半径R。在某些实施例中，如图16B所示，股骨头106的股骨头关节表面的外形修整的外围部分可以呈斜面的形式，具有约15°的斜角γ，但斜角γ可以在约1°至80°、约15°至60°、约45°至50°的范围等。图16B还示出了股骨头106的总球面几何形状108，球具有半径R。在某些实施例中，如图16C所示，股骨头110的外形修整的外围部分可以呈约45mm的凹半径r'的形式，但凹半径r'可以在约1mm至100mm、约15mm至80mm、约45mm至60mm的范围等。图16C还示出了股骨头108的总球面几何形状112，该球具有半径R。
在某些实施例中，凸半径、凹半径和斜面的组合可以用于修整股骨头的关节表面的外形，如在图17A和图17B的实施例中所示。在图17A所示的实施例中，股骨头114的外形修整的关节表面可以包括直到θ角的匹配头的总球面几何形状116的总球半径的半径R、从θ角延伸到θ1的更小凸半径以及从θ1延伸到外围边缘或植入物缘的斜角γ。在图17B所示的另一实施例中，股骨头118的外形修整的外关节表面可以包括匹配头的总球面几何形状120的总球半径并且延伸到θ角处的半径R、从θ角延伸到θ1的较小凸半径r以及从θ1延伸到外围边缘或植入物缘的凹半径r'。在另一实施例中，可以利用样条曲线来实现股骨头外关节表面的外形修整。因此，股骨头的外表面的一部分可以以多种方式进行外形修整以便相对于植入物的总球面几何形状向内移动表面。外形修整的表面相对于总球面几何形状的最大向内转移可以是至少约1mm。然而，最大向内转移可以大于约1.5mm、大于约2mm、大于约8mm等。例如，在图17C所示的股骨头的一实施例中，向内转移从角位置ω1的δ1逐渐增加到对应于股骨头缘的角位置ωi的最大值δi。
如在图12A中所示，对移动插件80的外形修整导致与常规插件84相比，在植入物80缘处插件厚度以量dt1减少。这种厚度减小可能导致对抗俘获于内铰接部内的小直径股骨头的提取或移除的约束减小(参看图3B)。为了补偿这种对抗提取的约束减小，在示例性实施例中，通过将内关节表面的角范围从α'增加到α，可以增加移动插件80对小直径股骨头的覆盖，如在图12C中所示。这也可以与外关节表面的总角范围从β'到β的略微增加相关联，如在图12B中所示。
图18A和图18B示出了从常规移动插件126和从图12A至图12C和图13B的插件80提出(或移除/拉出)小直径股骨头124的实施例所需的提取力的比较。在结构分析软件中模拟将小直径股骨头插入到双移动性插件和从双移动性插件提出的一个循环。调节图12A至图12C和图13B的移动插件80的设计以便实现与常规植入物126相同的对抗提取的阻力。如在图18B中所示，插件(深灰色柱条，在右边的柱条)和常规插件126(浅灰色条，在左边的条)具有相同的从内铰接部提取小直径股骨头的阻力。在其它实施例中，如图和图19A至图19C所示，可以通过添加支承环130(在图19B和图19C中示出)来增强移动插件128的外形修整的外围部分的强度，支承环130由刚度和强度比形成插件128的材料(诸如聚丙烯)更强的材料(诸如不锈钢)制成。图19A和图19B还示出了与移动插件128配合的髋臼壳134。出于比较目的，图19A和图19B还示出了常规移动插件132。
在示例性实施例中，移动插件(参看图12A)的外表面的总球半径R为约22mm，但总球半径R可以在约10mm至40mm、约15mm至35mm、约20mm至30mm的范围等。在示例性实施例中，插件(参看图12A)的较小外形修整半径r为约14mm，但它可以在约1mm至38mm、约5mm至25mm、约10mm至20毫米的范围等。在一示例性实施例中，两个半径的比例r/R为约0.6，但它可以在约0.025至0.95、约0.3至0.7、约0.4至0.6的范围等。在一示例性实施例中，标记从较大半径R到较小半径r(参看图12B)的过渡的θ角为约75°，但其可以在约2°至120°、约45°至90°、约60°至75°的范围等。在一示例性实施例中，内关节表面的总角范围α(参看图12C)是约116°，但可以在约91°至125°、约95°至120°、约100°至约110°的范围等。在一示例性实施例中，外关节表面的总角范围β(参看图12B)是约125°，但它可以在约91°至150°、约100°至130°、约110°至约120°的范围等。
图12A-12C和13B的示例性实施例中，移动插件80外形修整的外围部分包括小于总球半径R的单个半径r。在某些实施例中，外围部分可以包括多个半径r1至rn，其中n可以是大于或等于一的任何数，诸如两个半径(r1和r2)、三个半径(r1至r3)、四个半径(r1至r4)等，它们比总球半径R更小。在某些实施例中，外围部分可以持续地改变半径r1至rn，诸如逐渐减小半径。这些较小半径的弧角可以由附加参数θ1至θn限定。半径r1至rn可以在约1mm至38mm、约5mm至25mm、约10mm至20mm的范围等。弧角θ1至θn可以在约1°至120°、约20°至90°、约45°至60°的范围等。图20A示出了包括两个半径r1和r2的插件136的实施例。在某些实施例中，诸如在图20B所示的实施例中，移动插件138外形修整的外围部分可以呈斜面的形式，该斜面具有约15°的斜角γ，但斜角γ可以在约2°至80°、约15°至60°、约45°至50°的范围等。在某些实施例中，诸如在图20C所示的实施例中，插件140的外形修整的外围部分可以呈约45mm的凹半径r'的形式，但凹半径r'可以在约1mm至100mm、约15mm至80mm、约45mm至60mm的范围等。
在某些实施例中，较小凸半径、凹半径和斜面的组合可以用于修整移动插件的关节表面的外形，如在图21A和图21B的实施例中所示。在图21A所示的实施例中，移动插件142的外形修整的关节表面可以包括直到θ角处的匹配总球半径的半径R、从θ角延伸到θ1的较小凸半径以及从θ1延伸到外围边缘或植入物缘的斜角γ。在图21B所示的另一实施例中，移动插件144的外形修整的外关节表面可以包括匹配总球半径并且延伸到θ角的半径R、从θ角延伸到θ1的较小凸半径r以及从θ1延伸到外围边缘或植入物缘的凹半径r'。在其它实施例中，可以利用样条曲线来实现移动插件外关节表面的外形修整。因此，移动插件的一部分可以以多种方式进行外形修整以便相对于插件的总球面几何形状的表面向内移动插件关节表面。外形修整的表面相对于总球面几何形状的最大向内转移可以至少为约1mm，例如大于约1.5mm、大于约2mm、大于约8mm等。在某些实施例中，外形修整的表面相对于总球面几何形状的最大向内转移可以是少于约1mm。
用于外围外形修整开始的角位置
在某些实施例中，对股骨头或移动插件关节表面的外形进行修整，诸如曲率半径变化使得θ角为至少约80°，但不大于约115°(参看图10和图12)。分别在图22A和图22B中示出了具有θ角90.5°和θ角80°的股骨头146、148的示例性实施例。在下文中描述了在这个θ角范围进行外围外形修整的(多个)原因。
髋关节成形植入物的设计考虑之一可以是使脱位阻力最大。通常在植入物的股骨颈撞击髋臼缘时发生脱位，造成植入物的股骨头或移动插件通过连续的髋关节旋转而从植入物髋臼部件移出。可以关于跳跃距离描述脱位阻力。这种跳跃距离指示在从髋臼部件侧向脱位出来之前股骨头或移动插件可能经历的移位量。一般而言，股骨头或移动插件的总球半径越大，跳跃距离和脱位阻力就越大。然而，如果股骨头或移动插件的外形修整太快开始，使得θ角小于约60°，可以减小植入物的脱位阻力。这点关于股骨头在图23中示意性地示出并且关于移动插件在图56中示意性地示出。
在显著的脱位点，如在图23中所示，髋臼壳/内衬156的髋臼缘在头150、152的非外形修整的区域上的相同位置接触第一股骨头150(具有θ＝90.5°)和常规股骨头152。因此，第一股骨头150和常规股骨头152的跳跃距离是相同的。然而，在具有50°的θ角的第二股骨头154的显著脱位点，髋臼缘将接触在外形修整的区域上的股骨头154。因此，相对于等效总球半径的常规股骨头152和相对于第一股骨头150，第二股骨头154的跳跃距离可以减小。如在图24中所示，第一股骨头150的跳跃距离与等效总球半径的常规股骨头152的跳跃距离(在此图示实施例中R＝18mm)相同。然而，与等效总球半径的常规股骨头152的跳跃距离相比并且相对于第一股骨头150，第二股骨头154的跳跃距离更小，例如小约2mm。
同样，在显著脱位点，如在图56的双移动性植入物脱位示意图中所示，髋臼壳/内衬158的髋臼缘在插件160、162的非外形修整的区域上的相同位置接触第一移动插件160(具有θ＝90°)和常规移动插件162。因此，第一移动插件160和常规移动插件162的跳跃距离是相同的。然而，在具有60°的θ角的第二移动插件164的显著脱位点，髋臼缘将接触在外形修整的区域上的移动插件164。因此，相对于等效总球半径的常规移动插件162和相对于第一可移动插件160，第二移动插件164的跳跃距离减小。如在图57中所示，第一移动插件160的跳跃距离与等效总球半径的常规移动插件162(在此图示实施例中R＝22mm)的跳跃距离相同。然而，与等效总球半径的常规移动插件162的跳跃距离相比并且相对于第一移动插件160，第二移动插件164的跳跃距离更小，例如小约1.7mm。
确保在股骨头与髋臼壳/内衬或者在移动插件与髋臼壳/内衬之间的充分接触面积能最小化植入物部件的损毁或加速损坏的风险。对于移动插件的外形修整的股骨头而言，太快开始外形修整(例如，θ角<约80°)可能导致接触面积相对于常规设计减小，这可能是不合需要的。图25示出了对于抵靠髋臼内衬铰接的股骨头而言系列有限元分析的结果。在这些模拟中，使用由Bergmann等人确定的峰值体内关节负荷和相对应的体内关节动力学(参看Bergmann等人，“HipContactForcesAndGaitPatternsFromRoutineActivities,”JBiomech.2001年7月，34(7):859-71.)。股骨头和髋臼壳被处理为刚性的，并且髋臼内衬利用弹塑性材料模型被模制为UHMWPE。图25中的表以mm2为单位示出了在股骨头与髋臼内衬之间的接触面积，和相对于图23的常规股骨头152，图22B和图23的外形修整的股骨头148、150的接触面积的百分比变化。如在图25中所示，与常规股骨头152相比(也参看具有θ角90°的图22A的股骨头146，结果与第一股骨头150相当)，θ角为90°的第一股骨头150并未示出接触面积变化。然而，与常规股骨头152相比，具有80°的θ角的股骨头148示出了接触面积显著减小。
虽然股骨头或移动插件关节表面可以进行外形修整使得θ角至少约80°，θ角可以小于约115°。这可以实现显著的软组织松解(参看图9)。
现有技术轴对称股骨头
为了与本文所公开的轴对称股骨头进行比较，在下文中简要描述常规轴对称股骨头。在髋关节植入物中，由在股骨头关节表面的有限部分上延伸的植入物股骨头与髋臼部件之间的接触面积来支承关节负荷。在现有技术中描述了更改关节表面几何形状以减小这种承载接触面积的轴对称股骨头设计。例如，在1998年8月3日提交名称为“LowWearBallAndCupJointProsthesis”的美国专利第6,059,830号描述了一种金属对金属的股骨头，其中股骨头关节表面的一部分具有密切匹配髋臼部件半径的半径R。在这个密切接触区外侧，股骨头半径从R略微减小到r"，使得对于R＝18mm，17.68mm<r"<17.98mm。这在髋臼部件与股骨头表面之间形成空隙，从而限制了到半径R区域的关节接触面积。在这种现有技术中，股骨头的成形构造成使得θ角小于约80°(优选地小于约50°)，并且在常规股骨头的承载区域内良好地发生。这样做以便减小关节接触表面和因此关节磨损。因此，在这种现有技术中，股骨头的成形导致材料从植入物的外围部分可忽略的移除以提供任何有意义的软组织松解。图26A和图26B示出了美国专利第6,059,830号的现有技术股骨头设计，其中θ角在20°至80°的范围，并且外形修整的半径为r"＝17.68mm(对于R＝18mm而言，17.68mm<r"<17.98mm可能范围的最小值)。在图26A中，存在相对于总球面几何形状可忽略的向内转移(δi＝0.44mm)。在图26B中，存在相对于总球面几何形状可忽略的向内转移(δi＝0.12mm)。因此，现有技术描述了外围关节表面相对于股骨头的总球面几何形状小于0.44mm的向内转移。相比而言，在本文所公开的整形外科植入物的实施例中，外围外形修整构造成使得θ角大于约80°。这导致对常规股骨头的承载区域外侧的股骨头的外形修整，并且因此不减小承载接触面积。在本文所公开的整形外科植入物中，股骨头的外形修整构造成造成外围关节表面的显著向内转移(例如，大于约1mm)以便提供有意义的软组织松解。图26C示出了图22B的股骨头148实施例和图26B的现有技术股骨头的覆盖图。如在图26C中所示，与股骨头148相比，现有技术头导致股骨头的外围部分相对于股骨头的总球面几何形状可忽略的向内转移。
许多常规股骨头使用短斜角将股骨头关节表面联结到股骨头缘。常常，这种斜面被提供为激光标记植入物的表面，诸如图26D所示的常规股骨头。然而，与常规植入物中的这种斜角相关联的θ角θ大于约118°。因此，由于这种斜角造成的任何外围表面外形修整远超过原生股骨头的关节边际发生以提供任何有意义的软组织松解(参看图9)。图26E示出了图22B的股骨头148实施例和图26D的现有技术股骨头的覆盖图，斜角导致118°的θ角。如在图26E中所示，与图22B的股骨头相比，由于图26D的股骨头中的斜角造成的外围表面外形修整导致关节表面相对于股骨头的总球面几何形状的向内转移，并且远超过原生股骨头的关节边际发生以提供任何有意义的软组织松解。
使用凸半径开始外围外形修整
虽然股骨头或移动插件的外围部分能以多种方式进行外形修整，在半径R的非外形修整区域之后紧邻的外形修整始于凸半径r(参看图10、图16A和图17A至图17C)。这个凸半径r可以大于约2mm，例如，大于约5mm、大于约8mm、大于约12mm等。凸半径r平稳地融合到半径R的非外形修整的部分并且具有约35°的弧角θ1，但可以在约2°至100°、约30°至80°、约45°至65°的范围(参看图17A和图17B)。使用凸半径，而不是斜面或凹半径，防止从股骨头非外形修整的非外围部分到的外形修整的外围部分的尖锐过渡(参看图16B和图16C)。在髋关节运动的极端情况下，这个过渡区域可能接触髋臼部件，并且尖锐过渡可能导致高接触应力。图27示出了在UHMWPE髋臼内衬与各种钴镍股骨头之间的接触压力，包括由单个半径R(对于图示常规股骨头而言18mm)组成的常规股骨头166和由具有各种外形修整的外围轮廓的半径R(对于具有至少10.3MPa的最大接触压力的四个图示实施例中的每一个而言为18mm)组成的股骨头实施例。在外形修整为具有凸半径的股骨头实施例中，外围外形修整始于凸半径并且由两个凸半径组成。在外形修整为具有斜面的股骨头实施例中，利用斜面实现了外形修整。在外形修整为具有凹半径的股骨头实施例中，利用凹半径实现了外围外形修整。在关节表面的陡止的股骨头实施例中，通过陡止股骨关节表面，导致正交边缘而实现了周围外形修整。如在图27中所示，在外形修整为具有凸半径的股骨头与髋臼内衬之间的接触压力类似于在常规股骨头与髋臼内衬之间的接触压力。然而，在图27中示出的其它三个股骨头实施例的接触压力显著更高。
在模块式植入物中股骨关节表面的外形修整
如上文所描述那样，外围外形修整能始于凸半径。在凸半径之后，能以任何方式完成外围部分的其余部分，诸如利用凸半径(ri)，凹半径或斜面任何组合(参看图16A至图17C)。在具有模块式锥形接合部的股骨头中，使用系列凸半径ri可能导致凹型锥表面减小和因此锥形接合部的长度减小。一种这样的实施例(I)在图28A和图28B中示出。可能不需要锥形接合部长度的显著减小，因为这能影响锥形接合部的强度和稳定性。相比而言，使用一系列凸半径诸如在图28A和图28C中示出的实施例(II)中，能帮助保持凹型锥表面的长度H。然而，由于股骨头的外围表面减小的向内转移，这可能导致不充分的软组织松解。为了平衡软组织松解的外形修整和使锥形接合部长度最大或维持锥形接合部长度的竞争性要求，在图28A、图28D和图28E示出的实施例(III)和(IV)中，外围外形修整借助于一个或多个凹半径或斜面168(图28E)、170(图28F)完成。使用凹半径(对于图28A和图28F的实施例(iii)r'2a和实施例(V)的r'2b)或斜面使始于初始凸半径r1的曲率半径相反，允许更大量的外围外形修整同时使锥形结合长度最大。凹型锥表面也可以延伸直到头的总球面几何形状，诸如在实施例(V)中，其中H小于H'。
在给定模块式植入物系统中，具有相同总球半径的外形修整的股骨头可以设有不同表面几何形状和/或不同凹型锥长(参看图58A至图59B)。图58A出于比较目的示出了覆盖有常规股骨头174的外形修整的股骨头172的实施例。图58B出于比较目的示出了覆盖有另一常规股骨头178的外形修整的股骨头176的另一实施例。图58B的外形修整的头176具有与图58A的头相同的总球半径、与图58A的头172不同的外形修整的外表面几何形状以及与图58A的头172不同的凹型锥长。图59A出于比较目的示出了覆盖有常规股骨头174的外形修整的股骨头180的实施例。图59B示出于比较目的出了覆盖有另一常规股骨头178的外形修整的股骨头182的另一实施例。图59B的股骨头182具有与图59A的头180相同的总球半径、与图59A的头180不同的外形修整的外表面几何形状以及与图59A的头180相同的凹型锥长。
在模块式植入物中，股骨头的外表面的外形修整可能以径向空隙rc靠近锥形接合部的边缘，如在图29A和图29B中所示。图29A示出了常规股骨头184和常规锥形接合部186。图29B示出了具有外形修整表面190的股骨头188和锥形接合部192的实施例。径向空隙可以在约0mm至16mm、约5mm至15mm、约10mm至12mm的范围内等。在某些常规植入物中，锥形接合部在股骨头的外围边缘/外围缘下方延伸以允许更大的锥形接合部长度或者提供选择适当假体股骨颈长度方面更大的灵活性。然而，这种突然过渡导致可能会撞击软组织的显著/尖锐边缘，如在图29C中所示，图29C示出了常规股骨头194、常规锥形接合部196和锥形接合部196的常规延伸部分198。为了避免这点，在图29D所示的本发明股骨头200的另一实施例中，对股骨关节表面202的外围表面的外形修整可以继续以与锥形接合部204的延伸部分汇合从而避免从股骨头关节表面202到锥形接合部204的突然过渡。
非轴对称实施例
在“轴对称实施例”标题后的先前部分中，描述了股骨头和移动插件的轴对称实施例。在其它实施例中，股骨头或移动插件可以具有关于股骨头或插件轴线是非轴对称的几何形状，使得参数r、r'、θ、α、γ、r1至rn、θ1至θn等根据绕移动插件或股骨头轴线的方位角ф变化，而关节表面β的总角范围保持恒定。图30示出了具有局部切口或凹部206的非轴对称股骨头或移动插件的实施例，局部切口或凹部206能构造成提供局部软组织松解。如在图30中所示，对关节表面的外形修整可以限制为绕股骨头或移动插件轴线208的方位角范围ф1至ф2，以便产生局部切口或凹部206。在其它实施例中，股骨头或移动插件的局部切口或凹部可以形成于多个位置。在另一实施例中，标记从球半径R到外形修整的外围半径r的θ角能根据方位角ф变化。图31A示出了非轴对称股骨头210的实施例，标记从大球半径R到较小外围半径r的过渡212的θ角根据绕股骨头轴线214的方位角ф变化。图31B示出了非轴对称移动插件216的实施例，θ角标记从大球半径R到较小球半径r的过渡218，其根据绕移动插件轴线220的方位角ф变化。
在股骨头或移动插件的某些非轴对称实施例中，关节表面的总角范围β可以根据绕股骨头或移动插件轴线的方位角ф而变化。图32A示出了非轴对称股骨头222的实施例，其中内侧关节表面226被修整以匹配原生股骨头几何形状。图32B示出了非轴对称股骨头224的实施例，其中内侧和外侧关节表面228、230被修整以匹配原生股骨头几何形状。有效地，这导致股骨头的某些部分的修整。在图32A的实施例中，与常规植入物内侧部分相比，关节表面226的角范围减小，以更佳地匹配原生股骨头几何形状，其中β是大约100°，并且小于β'，其中β'为约120°，并且ф在约150°至230°的范围。同样，在图5A的实施例中，与常规植入物内侧和外侧部分相比，关节表面228、230的角范围减小，以更佳地匹配原生股骨头几何形状，其中β大约100°，并且小于β'，其中β'为约120°，并且ф在约150°至230°、约340°至20°的范围。图33A示出了非轴对称移动插件232的实施例，其中外侧关节表面234被修整为匹配原生股骨头几何形状。
图33B示出了非轴对称移动插件244的实施例，其中内侧和外侧关节表面236、238被修整以匹配原生股骨头几何形状。在图33A和图33B的实施例中，其相应关节表面的其余部分240、242延伸超过常规植入物的相应部分以补偿从内铰接部提取小直径股骨头的减小的阻力。有效地，这导致移动插件关节表面的某些部分的角范围减小和移动插件关节表面的其它部分的角范围增加。在图33A的实施例中，与常规植入物内侧部分相比，关节表面的角范围减小，以更佳地匹配原生股骨头几何形状，其中β是大约100°，并且小于β'，其中β'为约120°，并且ф在约150°至230°的范围内。附随地，关节表面的角范围在其它位置处增加超过常规植入物的角范围，其中β大于β'，并且ф在约0°至150°，约230°至360°的范围。同样，在图33B的实施例中，与常规植入物内侧和外侧部分相比，关节表面的角范围减小，以更佳地匹配原生股骨头几何形状，其中β大约100°，并且小于β'，其中β'为约120°，并且ф在约150°至230°、约340°至20°等的范围。附随地，关节表面的角范围在其它位置增加超过常规植入物的角范围，其中β大于β'并且ф在约24°至150°、约230°至340°的范围。
在双移动性植入物中，植入物的移动插件能相对于植入物的髋臼壳以及植入物的小直径内股骨头移动。因此，能有利于组合移动插件关节表面外形修整与设计特征以引导或控制插件在特定方向上或以特定自由度进行移动，特别是对于非轴向实施例而言。这能保持移动插件在优选取向上以避免软组织撞击。
这种对移动插件在不同方向上运动的控制能经由各种锁定机构和引导表面来实现。在一实施例中，在髋臼壳上的圆形轨道可以构造成与移动插件上的凹槽配合，从而允许平行于轨道或者沿着轨道的完全旋转运动同时限制绕正交轴线的旋转。图34A和图34B示出了移动插件246(图34A)的实施例，在移动插件246中形成凹槽248以与形成于髋臼壳252(图34B)上的引导轨道250配合，从而允许平行于轨道250或沿着轨道250的旋转运动同时限制绕正交轴线的旋转258。在另一实施例中，形成于插件中的圆形轨道可以构造成与形成于髋臼壳上的凹槽配合，由此允许平行于轨道或沿着轨道的完全旋转自由度同时限制绕插件246和壳252的正交轴线254、256旋转。
在另一实施例中，从插件的外表面延伸的突起可以构造成包含在髋臼壳内表面上形成的凹部或凹陷内。图35A至图35C示出了移动插件260的实施例，其中插件262上的突起252的接合构造成包含在髋臼壳266中形成的凹部264内。移动插件260还包括外形修整268，其能便于软组织松解，如在本文中所讨论的那样。突起262抵靠凹部264的壁的接合控制在给定方向上允许旋转的量。突起262和髋臼凹部264的几何形状可以在插件突起262抵靠凹部壁接合防止进一步旋转之前允许绕不同轴线具体和/或不同量旋转。在某些实施例中，自插件表面的突起和髋臼凹部可能具有圆形轮廓。在其它实施例中，自插件表面的突起和髋臼凹部可能具有复杂的三维轮廓。在另外的实施例中，自髋臼表面的突起可以构造成接合移动插件中的凹部以允许绕不同轴线的具体和不同量的旋转。
在某些实施例中，髋臼壳、移动插件或小直径内头部可以是非球形的。图36A和图36B示出了双移动性植入物的实施例，在髋臼壳、移动插件与内股骨头之间具有非球形配合表面。图36A和图36B示出了实施例的从顶部向下观察的图，平面外轴线c-c'平行于股骨头和/或移动插件轴线。图36A示出了一实施例，其中，髋臼壳272的内表面270和插件276的配合外表面274是非球形的，而插件280的内表面278和小直径股骨头284的配合表面282是球形的。在此实施例中，在外铰接部，插件276能绕正交轴线a-a'和b-b'旋转。然而，限制插件276绕轴线c-c'的旋转。在内铰接部，能自由发生插件276绕所有正交轴线a-a'、b-b'和c-c'的旋转。在图36B所示的另一实施例中，移动插件288的内关节表面286和配合的小直径股骨头290是非球形的，而插件288的球形外关节表面292与髋臼壳296的球形内表面294配合。在此实施例中，插件288在所有旋转自由方向上相对于髋臼壳296旋转。然而，在内铰接部，限制插件288绕轴线c-c'的旋转，同时允许绕正交轴线a-a'和b-b'的旋转。
从轴对称实施例创建非轴对称实施例
始于图37(其示出了股骨头298的实施例)所示的绕轴线d-d'对称的表面并且使之相对于另一轴线e-e'旋转可获得非轴对称的表面。这得到绕轴线e-e'不轴对称但绕轴线d-d'轴对称的表面。
移动插件的偏移的内铰接中心和外铰接中心
在诸如图12所示那些移动插件的某些实施例中，内铰接中心和外铰接中心可以重合。其中，外铰接中心是外关节表面(半径R)的总球面几何中心，并且内铰接中心是内关节表面(半径Ri，图3B)的总球面几何中心。在其它实施例中，内铰接中心和外铰接中心可以是非重合的。在这些中心之间的距离可以表征为偏移‘e’，关于在图38A至图38C示出的移动插件300、310、312的实施例示出。在图示实施例中的e值是约1.5mm至约3mm，但其可以在约0.1mm至20mm、约1.5mm至15mm、约3mm至10mm、约4mm至6mm的范围等。内铰接中心相对于外铰接中心的这种偏移可以在任何方向上，使得内铰接部朝向极点302(图38A)、远离极点304(图39B)、朝向极点306和远离移动插件轴线308(图38C)和远离极和移动插件轴线等转移。
在内铰接部与外铰接部之间的偏移允许插件响应于外部负荷而自行调整。例如，当内铰接部相对于外铰接部朝向极点转移时，移动插件在压缩负荷下自行居中使得移动插件轴线与负荷向量的方向(自然取向)对准。图39B示出了模拟结果，其中不偏移的移动插件314和朝向极点偏移1.5mm的移动插件316相对于中性取向旋转29°(λ)，如在图39A中示出，并且700N(F)的固定压缩负荷沿着中性取向轴线施加。无偏移的插件314保持在旋转取向，在极点的每一侧上1.5mm偏移的插件316(总共3mm偏移)逐渐自行居中以返回到中性取向。
使内铰接中心和外铰接中心偏移允许相同关节表面几何形状，在图40A的实施例中示出的内铰接部朝向极点偏移的设计具有大于图40B的实施例示出的无偏移的设计的外围厚度12的外围厚度l1。这允许使外围边缘的厚度和强度最大的软组织友好的外关节表面设计。这也可能提高对于从移动插件中提取内股骨头的阻力。使内铰接部和外铰接部偏移能帮助插件处于优选取向使得外关节表面的外形修整部分优选地向原生软组织暴露。
关节磨损和摩擦扭矩的减小
除了软组织撞击问题之外，使用大直径股骨头或移动插件的另一问题是与常规小直径股骨头相比增加的摩擦扭矩、磨损和/或磨损率(参看先前提到的Lachiewicz等人和Livermore等人的文章)。大直径股骨头或移动插件的较大磨损和磨损率可能是由于在股骨头/移动插件与髋臼内衬/壳之间增加的接触面积。
在先前讨论的某些实施例中股骨头/移动插件关节表面的外形修整可以帮助减小在内铰接部/外铰接部处的接触面积，从而减轻植入物磨损。先前讨论的股骨头/移动插件关节表面的外形修整也可以帮助减小磨损扭矩。这种效果经由实验得到确认，实验比较抵靠陶瓷髋臼内衬铰接的外形修整的陶瓷股骨头中的摩擦阻力与抵靠陶瓷髋臼内衬铰接的常规陶瓷股骨头中的摩擦阻力。外形修整的股骨头和常规股骨头具有36mm的直径。使用摆式比较器(参看图60B，在图60A中为其示意图)来进行测试，摆式比较器包括两个站，具有围绕加载的陶瓷对陶瓷髋关节植入物进行枢转的50lbf重块。在100lbf和400lbf压缩力下，外形修整的陶瓷股骨头和常规陶瓷股骨头中每一个抵靠六个陶瓷髋臼内衬测试三次。摆锤从相同开始角释放并且计数直到完全停止的摆动次数。其中，更大数量的摆动指示更低的摩擦阻力/摩擦扭矩。在这些测试中，如图61所示，在100lbf压缩力下，外形修整的头经历平均28.7±3.7次摆动，而常规股骨头经历23.4±5.6次摆动。在400lbf压缩负荷下，外形修整的头经历平均13.9±1.8次摆动，而常规陶瓷股骨头经历10.4±2.3次摆动(图61)。这些差异在统计上较为显著(p小于0.0001)并且指示外形修整的股骨头能减小摩擦扭矩。
股骨头或髋臼关节表面(髋臼壳、髋臼内衬或移动插件)的具体外围或非外围区域能通过诸如移除或切刻关节表面的部分进行外形修整，以减小有效接触表面。图41A和图41B示出了股骨头318、320的实施例，其中股骨头关节表面的非外围部分322、324围绕股骨头轴线326、328切刻。图41的头318具有比图41B的头320更深的切刻股骨头关节表面。图42A和图42B示出了股骨头330、332的实施例，每个股骨头具有沿着纵向方向诸如围绕垂直于股骨头轴线338、340的轴线切刻的股骨头关节表面334、336。图42A的头330具有比图42的头332更深的切刻股骨头关节表面。图43示出了股骨头342的实施例，围绕多个斜轴线切刻股骨头关节表面344。同样，图44示出了髋臼内衬346的实施例，其中围绕多个斜轴线切刻关节表面348。图45A和图45B示出了移动插件350、352的实施例，每个移动插件具有围绕插件轴线358、360切刻的移动插件关节表面354、356。图45A的插件350具有比图45B的插件352更深的切刻移动插件关节表面。图46A和图46B示出了移动插件362、364的实施例，每一个具有沿着纵向方向诸如围绕垂直于插件轴线370、372的轴线切刻的移动插件关节表面366、368。图46A的插件362具有比图46B的插件364更深的切刻移动插件关节表面。图47示出了移动插件374的实施例，其中围绕多个斜轴线切刻移动插件关节表面376。同样，图48示出了双移动性髋臼壳378的实施例，其中围绕多个斜轴线切刻关节表面380。
在某些实施例中，股骨头、移动插件或髋臼关节表面可以被纹理化，这可能会有效地减小关节接触面积，例如，减小与髋臼关节表面接触的关节表面积。图49A至图49E示出了纹理化股骨头或移动插件的实施例，其中粗黑线指示在股骨头关节表面上的凹陷或沟槽。纹理化也可能导致与髋臼内衬或髋臼壳表面接触的关节表面积的有效减小。
大锥形接合部
在示例性实施例中，整形外科植入物的锥形接合部可以是圆锥形接合部，如在图50A和图50B示出的锥形接合部的实施例中所示，其中锥形接合部的小锥形圆形轮廓d1、大直径圆形轮廓d2和长度L中的一个或多个显著地大于常规锥形接合部50(参看图7A至图7B)。常规锥形接合部的圆形轮廓具有8mm和10mm、12mm和14mm以及14mm和16mm的直径d1和d2对。沿着锥形接合部50的锥形轴线测量的锥形接合部50的长度L为大约10mm至12mm。所得到的锥角λ在约5°至6°的范围内。在大锥形接合部382中，d1大于约14mm，d2大于约16mm和/或锥长L大于约12mm。当用于股骨头-颈接合部中时，大锥形接合部382将占据比常规锥形接合部50显著更大的股骨头384的体积。在具有大d2直径的实施例中，在锥表面的边缘与股骨关节表面的端部之间的径向空隙rc将显著地小于常规设计50(r'c)。在具有大锥长L的实施例中，锥形接合部352将比常规设计50更深地伸入到股骨头354内。
较大锥形尺寸能提供扭转和力矩负荷增加的阻力，这能帮助最小化松动和微动。在大锥形接合部382中，股骨头颈锥形结合部382的中心386将比常规股骨头颈锥形结合部50的中心388更靠近股骨关节表面定位，从而减小了作用于锥形关节上的关节负荷392的力矩臂390，如在图50中示出。
非圆形锥形接合部
模块式接合部可以是具有垂直于锥形结合部的锥形接合部轴线的非圆形截面的锥形接合部。非圆形轮廓可以提供对扭矩负荷的增加的阻力，这能帮助最小化松动和微动。非圆形截面在不同实施例中可以呈现各种形式。图51示出了具有垂直于锥形接合部轴线394的非圆形截面的锥形接合部的各种示例性实施例。在某些实施例中，非圆形截面轮廓可以是具有倒圆角的N边形，该N边形诸如在图51中示出的三个N边形。这些截面轮廓的示例包括N＝3的三角形轮廓，N＝4的矩形轮廓和N＝10的十边形轮廓。在某些实施例中，非圆形截面轮廓可以是星形多边形(图51)，椭圆形(图51)、梨形或任何其它不规则几何形状(其一个示例在图51中示出)。非圆形截面轮廓的总尺寸可以被定义为最大边界圆的直径。非圆形截面轮廓的总尺寸可能沿着锥形接合部的长度L从约5mm至35mm、约10mm至30mm、约15mm至20mm等的边界圆直径d1向约6mm至40mm、约12mm至32mm、约16mm至22mm等的边界圆直径d2变化。锥形接合部的长度L可以在约5mm至45mm、约15mm至30mm、约20mm至25mm等的范围内。所形成的锥角λ为约6°，但可以在约1°至75°，约5°至45°，约10°至25°等的范围内。
形状记忆合金锥形接合部
在示例性实施例中，通过使用形状记忆材料来增强模块式接合部的固定。例如，形状记忆合金诸如镍钛诺(镍-钛合金)在不同温度以不同结晶状态存在，低于转变温度是马氏体状态(状态1)和高于转变状态为奥氏体状态(状态2)。状态变化与密度、体积和/或几何形状变化相关联。此外，这种变化在经过转变温度之后是不可逆的(单向)，或者响应于温度循环在状态之间重复切换(双向)。任何形状记忆材料的这种形状记忆性质可以用于增强(例如，拧紧和/或加强)模块式接合部的固定。本领域技术人员将意识到由形状记忆材料组成的元件可以包括单种形状记忆材料或者任何两种或更多种形状记忆材料的组合。
在图52A和图52B的一实施例中，形状记忆材料(SMM)套筒396可以插置于第一部件(诸如股骨头)的腔或凹型锥表面398与第二部件(诸如股骨颈)的第一部件的外或凸型锥表面400之间。在图52A所示的SMM套筒396的状态1中，套筒396、第一部件和第二部件可以经由压紧而组装为常规锥形接合部。可以经由导致锥形接合部的进一步变紧的外部刺激(例如，温度变化)来施加图52B所示的到SMM套筒396的状态2的转变。
在另一实施例中，套筒可以包括至少一个SMM并且在第一部件(例如，股骨头)中的腔或凹型锥表面可以包括两个部分，即带有正锥角的部分和带有负锥角的部分。图53A至图53C示出了套筒402的一实施例，套筒402包括至少一个SMM并且在第一部件(例如股骨头)中的腔或凹型锥表面404包括两个部分，具有正锥角的部分406和具有负锥角的部分408(图53B和图53C)。具有正锥角的部分406和具有负锥角的部分408相对于锥形接合部轴线410在相反方向上成角度。在从状态1(图53A)到状态2(图53B)转变之后，腔404的内表面和SMM套筒的内表面和外表面具有正锥角的部分和负锥角的部分。在状态1，SMM套筒402的内表面和外表面具有允许压紧而组装的正锥角。到状态2的转变然后经由外部刺激而进行，造成SMM套筒几何形状改变使得SMM套筒402的内表面和外表面现在具有部分正锥角和部分负锥角，如在图53B中所示。此外，SMM套筒402经历体积膨胀。此使锥形接合部变紧并且造成套筒402的外表面与股骨头腔404的内表面接合。同时，具有正锥角的套筒402的内表面的部分与假体股骨颈412的外表面接合。
图54A和图54B示出了股骨头-颈锥形接合部的实施例，其中股骨颈的至少一部分由SMM组成。在图示实施例中，股骨颈的外表面414由SMM组成。在其它实施例中，整个股骨头或股骨颈可以由SMM组成。在SMM的状态1(图54A)中，形成锥形接合部的各部件可以经由压紧组装。然后可以例如通过利用股骨颈填充更多的股骨头腔416而实行向SMM的状态2(图54B)的转变，以使锥形接合部变紧。
图55A和图55B示出了股骨头-颈部锥形接合部的另一实施例，其中股骨颈的至少一部分由SMM制成。在图示实施例中，股骨颈的外表面418由SMM制成。在此图示实施例中，股骨头腔420包括具有部分正锥角422和部分负锥角424的表面，而股骨颈由SMM组成并且包括具有正锥角的外表面。在SMM的状态1(图55A)中，股骨头和股骨颈能经由压紧而组装。然后可以实行到SMM的状态2的转变(图55B)，造成股骨颈的外表面418的几何形状改变为具有部分正锥角和部分负锥角的表面。此外，SMM套筒经历从状态1到状态2的体积膨胀。此使得锥形接合部变紧并且造成具有负锥角的股骨颈和股骨头的部分接合。
本文所公开的装置可以被设计成在单次使用之后丢弃，或者它们可以被设计成多次使用。在任一情况下，该装置可以被修整以在至少一次使用之后再使用。修整可以包括拆卸装置，之后清洁或替换特定零件和随后再组装的步骤的任何组合。特别地，该装置可以被拆卸，并且该装置的任何数量的特定两件或部分可以以任何组合选择性地替换或移除。在清洁和/或替换特定部分之后，该装置可以重新组装以在随后用于修整设施，或者在外科手术程序之前或期间由外科手术团队进行。本领域技术人员将意识到装置的修整可以利用各种技术来拆卸、清洁/替换和重新组装。使用这些技术和所得到的修整装置全都在本申请的范围内。
本领域技术人员将基于上文所述的实施例而了解到本发明的另外的特点和优点。因此，本发明并不限于特别地示出和描述的内容限制，除非由所附权利要求指示为那样。在本文中引用的所有出版物和参考明确地以其全文引用的方式并入到本文中。

Claims (32)

1.一种整形外科植入物，包括：
股骨头植入物，所述股骨头植入物包括其外表面的外围部分，所述外围部分的外形被修整为实现所述外表面相对于所述股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移；
其中，所述向内转移是通过改变曲率半径而实现的，所述曲率半径是一个或多个凸半径；
其中，所述向内转移绕所述股骨头植入物的股骨头轴线成轴对称并且以大于约80°并且小于约115°的角度发生；以及
其中，所述向内转移在最大向内转移的位置处为至少大约1mm。
2.一种整形外科植入物，包括：
股骨头植入物，其外表面的一部分的外形修整为实现所述外表面相对于所述股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移，从而减小软组织撞击和摩擦扭矩中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的植入物，其特征在于，所述外表面相对于所述股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移是通过改变曲率半径实现的，所述曲率半径包括凸半径、凹半径和斜面中的一个或多个。
4.根据权利要求2所述的植入物，其特征在于，所述外表面相对于所述股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移是通过改变曲率中心实现的。
5.根据权利要求2所述的植入物，其特征在于，实现所述外表面相对于所述股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移是通过形成凹槽、切口或凹部实现的。
6.根据权利要求2所述的植入物，其特征在于，所述外表面相对于所述股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移绕所述股骨头植入物的股骨头轴线成轴对称。
7.根据权利要求6所述的植入物，其特征在于，所述部分是外围部分，并且所述外表面相对于所述股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移在最大向内转移位置处为至少约1mm。
8.根据权利要求6所述的植入物，其特征在于，所述部分是外围部分，并且所述外表面相对于所述股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移以所述角度发生。
9.根据权利要求6所述的植入物，其特征在于，所述部分是外围部分，并且所述外表面相对于所述股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移是通过使用凸半径、凹半径和斜面中的一个或多个实现的。
10.根据权利要求6所述的植入物，其特征在于，所述部分是外围部分，并且所述外表面的向内转移是通过使用紧随非外形修整表面的一个或多个凸半径实现的。
11.根据权利要求10所述的植入物，其特征在于，所述一个或多个凸半径之后是凹半径或斜面，或者一个或多个凹半径和斜面的组合。
12.根据权利要求6所述的植入物，其特征在于，所述部分是外围部分，并且所述外表面的所述向内转移构造成靠近锥形接合部的边缘。
13.根据权利要求6所述的植入物，其特征在于，所述部分是外围部分，并且所述外表面的向内转移构造成与锥形接合部的延伸部分汇合。
14.根据权利要求2所述的植入物，其特征在于，所述外表面相对于所述股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移绕所述股骨头植入物的股骨头轴线是非轴对称的。
15.根据权利要求14所述的植入物，其特征在于，所述外表面的向内转移构造成在围绕所述股骨头植入物的股骨头轴线测量的方位角的有限范围中发生，从而导致产生局部切口和局部凹部中的至少一个。
16.根据权利要求14所述的植入物，其特征在于，所述外表面的所述向内转移绕不与所述股骨头轴线一致的另一轴线轴对称。
17.根据权利要求14所述的植入物，其特征在于，所述外表面相对于所述股骨头植入物的总球面几何形状的向内转移通过使用凸半径、凹半径和斜面中的一个或多个实现。
18.一种整形外科植入物，包括：
股骨头植入物，其外表面的一部分具有根据绕所述股骨头植入物的股骨头轴线测量的方位角变化的角范围。
19.一种整形外科植入物，包括：
股骨头植入物，其外表面的部分被移除以便减少与配合表面的接触面积，所述配合表面包括髋臼部件的关节表面。
20.根据权利要求19所述的植入物，其特征在于，所述外表面被纹理化以便减少与所述配合表面的接触面积。
21.一种整形外科植入物，包括：
移动插件，其内表面或外表面的一部分的外形修整为实现所述内表面或所述外表面相对于所述移动插件的总球面几何形状的向内转移，从而减少软组织撞击和摩擦扭矩中的至少一个。
22.根据权利要求21所述的植入物，其特征在于，所述内表面或外表面相对于所述移动插件的所述总球面几何形状的向内转移是通过改变曲率半径来实现的，所述曲率半径包括凸半径、凹半径和斜面中的一个或多个。
23.根据权利要求21所述的植入物，其特征在于，所述内表面或外表面相对于所述移动插件的所述总球面几何形状的向内转移是通过改变曲率中心来实现的。
24.根据权利要求21所述的植入物，其特征在于，所述内表面或外表面相对于所述移动插件的总球面几何形状的向内转移是通过形成凹槽、切口或凹部来实现的。
25.一种整形外科植入物，包括：
移动插件，其内表面或外表面的一部分具有根据绕所述移动插件的移动插件轴线测量的方位角变化的角范围。
26.一种整形外科植入物，包括：
移动插件，在所述移动插件和髋臼部件与股骨头之一之间沿着一方向的能允许的运动范围不同于沿着另一方向的能允许的运动范围。
27.一种整形外科植入物，包括：
移动插件，其中，所述移动插件的内表面或外表面的部分被移除以便减小与配合表面的接触面积，所述配合表面包括股骨头或髋臼部件的关节表面。
28.根据权利要求27所述的植入物，其特征在于，所述内表面或外表面被纹理化以便减少与所述配合表面的接触面积。
29.一种模块式锥形接合部，其构造成将形成整形外科植入物的多个单独部件连接在一起，所述模块式锥形接合部包括：
具有内表面的第一部件；和
具有外表面的第二部件，
其中，所述第一部件的内表面和所述第二部件的外表面在垂直于所述模块式锥形接合部的锥形接合部轴线的平面中具有非圆形截面几何形状。
30.一种模块式锥形接合部，其构造成将形成整形外科植入物的多个单独部件连接在一起，所述模块式锥形接合部包括：
具有内表面的第一部件；和
具有外表面的第二部件，
其中，所述第一部件和第二部件中至少一个的一部分由一种或多种形状记忆材料构成。
31.一种模块式锥形接合部，其构造成将形成整形外科植入物的多个单独部件连接在一起，所述模块式锥形接合部包括：
具有内表面的第一部件；
具有外表面的第二部件；和
套筒，其具有内表面和相对的外表面，所述套筒至少部分地由一种或多种形状记忆材料构成，并且所述套筒插置于所述第一部件的内表面与所述第二部件的外表面之间，所述套筒的所述外表面构造成与所述第一部件的内表面配合，并且所述套筒的内表面构造成与所述第二部件的外表面配合。
32.一种模块式锥形接合部，其构造成将形成整形外科植入物的多个单独部件连接在一起，所述模块式锥形接合部包括：
具有内表面的第一部件；和
具有外表面的第二部件，
其中，所述第一部件的内表面和所述第二部件的外表面中的至少一个具有部分正锥角和部分负锥角，所述部分正锥角和部分负锥角相对于所述模块式锥形接合部的锥形接合部轴线在相反方向上成角度。
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