CN105392450A - 胫骨膝关节单髁植入物 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种能够提供短期和长期稳定性和固定作用的植入物（10）。所述植入物包括从骨骼接触表面（24）延伸的多个凸部（22，22），以及至少部分覆盖所述表面和凸部的多孔材料（16）。所述凸部和多孔材料的取向提供了所述稳定性和固定作用。本发明还公开了形成和利用所述植入物的方法。

Description

胫骨膝关节单髁植入物

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年3月15日申请的61/794339号美国临时专利申请的申请日之权益，其公开内容通过引用并入本文。

背景技术

总体来说，本发明涉及矫形植入物。特别地，本发明讨论了膝关节单髁植入物系统的胫骨假体，尽管本发明并不限于该类型的部件。

多年以来，矫形膝关节植入物系统被用于治疗由于创伤或疾病而给患者造成的膝关节损伤，这种创伤或疾病例如骨关节炎、类风湿性关节炎和无血管神经官能症。膝关节置换术通常包括切除、切割，或对膝关节的损坏部分进行表面置换（resurfacing），并用内置假体或植入物来替换它们。

大多数膝关节植入系统为三间室（tricompartmental）植入物或全植入物，采用这样的植入物所进行的外科手术通常被称为全膝关节置换术（total knee arthroplasty）。这些植入物被称为三间室植入物，是因为它们在使用时，膝关节通过表面置换或切除三个连接间室而制备成容纳植入物，即，内侧股胫表面、外侧股胫表面以及髌股表面。不管使用何种植入物类型，关节置换术一般​​都需要通过切除（resecting）、切割（cutting）、表面置换或以其它方式而使骨骼变形，从而完成专门的制备，以便容纳相应的植入物。

由于其微创性的特点以及对其他健康的膝关节间室的维护，单髁或单间室膝关节植入物已引起矫形行业的极大兴趣。单髁膝关节通常表面置换或切除内侧或外侧股胫关节面，从而保护其他间室免受外伤或疾病的损害。

历史上，人们一直使用甲基丙烯酸甲酯（一般称为骨水泥）将矫形装置固定在适当位置而与宿主骨进行配合。通过使用骨水泥而将假体附接在制备好的骨骼内部或骨骼上，能获得良好的快速固定，但随着时间的推移，也会出现各种各样缺点。在植入物的使用期限当中，物理负荷被反复施加到植入物上。如果采用骨水泥来固定单间室膝关节假体，骨水泥在重复荷载作用下会发生疲劳与断裂。在一些情况下，骨水泥完整性的退化可能导致该装置变得松散，从而需要进行更换。作为植入物置换过程的一部分，需要将旧的骨水泥从宿主骨上移除。这个过程会相当复杂和耗费时间，并且对植入物周围的健康骨骼具有潜在的破坏性。此外，传统的骨水泥在施用至患者关节后会产生固化。未被发现的松散骨水泥碎片会保留在关节间隙内，患者在随后时间的移动过程，会增加植入物连接表面的退化速率。

最近，矫形植入物设计的开发已经转向满足高需求患者的要求。如今的患者对其植入物存在更多的需求，并且由于患者的寿命延长，他们需要植入物能够持续更长的时间。相应地，通过对用于制造矫形植入物的材料进行改良以延长植入物的使用寿命，诸如改善生物骨骼固定作用的高孔隙度金属材料。这些植入物通常被称为紧压植入技术（press-fit）或非骨水泥（cementless）。

认识到骨水泥固定技术的缺点后，现有技术当中也开发了相应的装置，通过利用其它的机械连接方式以将植入物连接至骨骼而实现快速的稳定。为了实现与骨骼的生物结合以获得长期稳定连接的各种植入物表面处理尽管已证明是成功的，但仍然需要在骨骼生长出现之前进行初步的固定和稳定化处理。对植入物进行机械固定的一个简单的方法，就是用螺钉或其他机械紧固件将其固定在骨骼内。但是，由于手术部位周围的骨骼的性质，以及诸如动脉位置等其他限制因素，只能在特定的有限区域应用螺钉。对于外科医生而言，使用螺钉对植入物进行固定仅是基于植入物布置和骨骼质量所考虑的一种选择。

因此，需要对植入物的设计进行改进，以提供短期和长期的固定作用和稳定性。

发明内容

本发明结合胫骨单髁植入物的优选实施例进行如下描述。然而，本发明同样适用于其他的矫形植入物，包括股骨单髁植入物，甚至全植入物（total implants）。例如，在下面的描述中，本发明提供了一种用于内侧髁的胫骨植入物。然而，该优选实施例也可以用于外侧髁，并且当以这样的方式使用时，某些特征将具有相反的方位。为了简化，以下只针对胫骨植入物的内侧部件特征进行描述。

根据一种优选的实施方式，本发明提供了一种胫骨单髁植入物。该胫骨植入物包括定位在胫骨植入物的表面以埋入制备好的骨骼内的胫骨龙骨，其具有沿纵向延伸的第一凸部和沿垂直于第一凸部的方向延伸的第二凸部。第一凸部可由空隙隔断，从而为其它的植入物或仪器留出间隙。第二凸部与第一凸部相交。胫骨植入物可以由金属、聚合物、生物可降解的材料、多孔金属材料或者它们的组合来制造。所述的装置可以通过增材制造（additive manufacturing）技术来生产，诸如直接金属激光烧结。

胫骨龙骨配置为前后方向的凸部，其带有沿内外方向延伸的相交龙骨段。该胫骨龙骨包括位于胫骨龙骨的骨骼界面前缘上的实心材料，即实心端部，以及位于胫骨托盘与胫骨龙骨的实心端部之间的多孔材料。根据需要，胫骨植入物可包括用于将胫骨植入物固定至骨骼的骨螺钉。

根据另一个优选的实施方式，本发明提供的胫骨单髁植入物具有胫骨龙骨，其配置为前后方向的凸部，在其最前面为沿内外方向的相交龙骨。该胫骨龙骨包括位于龙骨前缘上的实心材料、位于胫骨托盘与龙骨的实心端部之间的多孔材料以及位于胫骨龙骨与胫骨托盘相交处的胫骨龙骨朝内部分上的较小凸部。胫骨植入物可以由金属、聚合物和/或生物可降解的材料来制造。根据需要，胫骨植入物可包括用于将胫骨植入物固定至骨骼的骨螺钉。

根据再一个优选的实施方式，本发明提供的胫骨单髁植入物具有胫骨龙骨，其配置为前后方向的凸部，在其最前面为沿内外方向的相交龙骨。该胫骨龙骨包括位于龙骨前缘上的实心材料、位于胫骨托盘与龙骨的实心端部之间的多孔材料，所述龙骨的实心端部植入骨骼当中较小的预制孔内形成过盈配合。胫骨植入物可以由金属、聚合物和/或生物可降解的材料来制造。根据需要，胫骨植入物可包括用于将胫骨植入物固定至骨骼的骨螺钉。

根据又一个优选的实施方式，本发明提供的胫骨单髁植入物具有胫骨龙骨，其配置为前后方向的凸部，在其最前面为沿内外方向的相交龙骨。该胫骨龙骨包括位于龙骨前缘上的实心材料、位于胫骨托盘与龙骨的实心端部之间的多孔材料以及位于胫骨龙骨与胫骨托盘相交处的胫骨龙骨朝内部分上的较小凸部，其中该凸部优先促使胫骨植入物植入在切除的中间胫骨隆起附近预制的骨骼。该胫骨植入物植入骨骼当中较小的预制孔内形成过盈配合。胫骨植入物可以由金属、聚合物和/或生物可降解的材料来制造。根据需要，胫骨植入物可包括用于将胫骨植入物固定至骨骼的骨螺钉。

根据另一个优选的实施方式，本发明提供了一种用于胫骨单髁植入物的龙骨。该龙骨连接到胫骨植入物的胫骨托盘，并包括位于该龙骨与胫骨托盘相交处的龙骨朝内部分上的较小凸部，其中该凸部将胫骨植入物推入在切除的胫骨隆起附近预制的骨骼。该龙骨可以由金属、聚合物和/或生物可降解的材料来制造。根据需要，胫骨植入物可包括用于将胫骨植入物固定至骨骼的骨螺钉。

根据另一个优选的实施方式，本发明提供了具有胫骨托盘的胫骨单髁植入物，其中所述胫骨托盘具有多孔龙骨和从该龙骨延伸的凸部。胫骨托盘承载聚乙烯胫骨支承部件，该胫骨支承部件具有与股骨部件连接的连接表面。该胫骨支承部件可以是一种模块化的聚乙烯胫骨支承部件。该胫骨植入物和胫骨支承部件也可以形成为一个单体式部件。作为另一种选择，该具有多孔龙骨的胫骨托盘也可以由用于形成胫骨支承部件的单一生物材料来形成。根据需要，胫骨植入物可包括用于将胫骨植入物固定至骨骼的骨螺钉。

根据另一个优选的实施方式，本发明提供的胫骨单髁植入物的材料的至少一个部分，该部分在其正常状态形成至少一个不间断的植入物表面，该部分可以由存在的剪切部分所限定的可预测形状从胫骨植入物的大部分主体上分离。当除去材料的剪切部分时，可暴露用于至少一个额外植入物（诸如骨螺钉）一个通道。除去剪切部分时还暴露了用于手术器械、应用骨生物（osteobiologic）材料或者应用骨水泥的通道。

根据另一个优选的实施方式，本发明提供了一种胫骨单髁植入物的装饰性设计，并在下面的附图中示出及描述。

本发明的另一个实施方式为用于替换一部分骨骼的矫形植入物，包括骨骼接触表面和从所述骨骼接触表面延伸的龙骨。所述龙骨包括具有第一纵向轴线的第一凸部和具有第二纵向轴线的第二凸部，其中所述第一纵向轴线和第二纵向轴线定向为彼此正交。所述矫形植入物还可包括构造成以多个不同角度容纳骨螺钉的孔，所述第一凸部和第二凸部可由所述孔彼此分隔开。所述孔可包括能够通过施加作用力而移除的塞子。至少一个翼片可与所述第一凸部相联接，并且倾斜于所述第一纵向轴线延伸。所述翼片可成形为适合于与所述骨骼结合，和/或构造成进入所述骨骼的未制备部分。至少一个延伸部可与所述第二凸部相联接，并且倾斜于所述第二纵向轴线延伸。所述延伸部可成形为适合于与所述骨骼结合，和/或与所述骨骼形成摩擦接合。所述植入物还可包括适于使所述骨骼在其中生长的多孔部分。所述多孔部分可覆盖所述骨骼接触表面的至少一部分和所述龙骨的至少一部分。所述龙骨可包括位于所述龙骨的远端的实心部分。所述多孔部分可限定第一多孔表面和沿第一方向从该表面延伸的至少一个边界支柱。所述边界支柱能够以任何角度延伸，包括从所述第一多孔表面的法线在0至10度的范围内延伸。所述植入物还可进一步包括第三凸部，以及可附接至所述植入物的支承部件。在某些实施方式中，该植入物为胫骨单髁基板，包括该植入物的套件可以包括至少一种其他的植入物。

本发明的又一实施方式为胫骨基板，包括骨骼接触表面，其具有前端、后端、内侧和外侧；第一凸部，从所述骨骼接触表面延伸，并具有沿第一方向在所述前端和后端之间延伸的第一长度; 第二凸部，从所述骨骼接触表面延伸，并具有沿第二方向在所述内侧和外侧之间延伸的第二长度；用于容纳骨螺钉的孔穴；以及用于促进骨长入的多孔材料，所述多孔材料至少部分地覆盖所述骨骼接触表面、第一凸部和第二凸部。所述基板还可以包括第三凸部。所述多孔材料可以限定沿第一方向从所述骨骼接触表面延伸的多个边界支柱，其中所述边界支柱从所述骨骼接触表面的法线在0至10度的范围内延伸。所述第一凸部和第二凸部由所述孔穴彼此分隔开。所述孔穴构造成以多个不同角度容纳骨螺钉，并且可包括能够通过施加作用力而移除的塞子。至少一个翼片或延伸部可以与所述第一凸部和第二凸部中的至少一个相联接，其中所述翼片构造成进入所述骨骼的未制备部分，所述延伸部与所述骨骼形成摩擦接合。所述胫骨基板还可包括位于所述第一凸部和第二凸部的远端的实心部分。

本发明的再一实施方式为胫骨基板，包括骨骼接触表面，其具有前端、后端、内侧和外侧；第一凸部，从所述骨骼接触表面延伸，并具有沿第一方向在所述前端和后端之间延伸的第一长度；第二凸部，从所述骨骼接触表面延伸，并具有沿第二方向在所述内侧和外侧之间延伸的第二长度；用于容纳骨螺钉的孔穴；至少部分覆盖所述孔穴的塞子，其中所述塞子能够通过施加作用力而移除；以及用于促进骨长入的多孔材料，所述多孔材料至少部分地覆盖所述骨骼接触表面、第一凸部和第二凸部，其中所述多孔材料限定了从所述骨骼接触表面延伸的多个边界支柱，所述边界支柱从所述骨骼接触表面的法线在0至10度的范围内延伸。

附图说明

在结合附图来阅读时,能够更好地理解前面的概述以及对本发明优选实施例的以下详细描述。为了说明本发明，附图中示出了本发明目前较好的实施方式。然而，应该理解的是，本发明不限于所示的明确结构和实现手段。

参考附图，其中各幅图中相同的附图标记表示相同的部件。

图1是本发明的胫骨单髁植入物组件的一种优选实施例的俯视立体图。

图2是图1所示胫骨单髁植入物的仰视立体图。

图3是图2所示胫骨单髁植入物的俯视图。

图4是图1所示胫骨单髁植入物的侧视图。

图5是图1所示胫骨单髁植入物的仰视图。

图6是图1所示胫骨单髁植入物的前视图。

图7是与图4相对的另一侧的侧视图。

图8是图1所示胫骨单髁植入物的后视图。

图9是图1-8所示胫骨植入物组件的胫骨单髁植入物的仰视立体图。

图10是图9所示胫骨单髁植入物的另一个仰视立体图。

图11是图9所示胫骨单髁植入物的俯视立体图。

图12是图9所示胫骨单髁植入物的另一个俯视立体图。

图13是图9所示胫骨单髁植入物的俯视图。

图14是图9所示胫骨单髁植入物的侧视图。

图15是图9所示胫骨单髁植入物的仰视图。

图16是图9所示胫骨单髁植入物的前视图。

图17是与图15相对的另一侧的侧视图。

图18是图9所示胫骨单髁植入物的后视图。

图19是图9-18所示胫骨单髁植入物的侧视图，其中骨螺钉位于该胫骨植入物的一个通孔内。

图20是图19所示组件的后视图。

图21-29是从图9所示胫骨单髁植入物的多孔部分的仰视立体图中高倍放大的摄影图像。

图30是本发明的胫骨单髁植入物的另一实施例的侧视图。

图31是图30所示胫骨单髁植入物的俯视立体图。

图32是图30所示胫骨单髁植入物的侧视图。

图33是图30所示胫骨单髁植入物的仰视立体图。

图34是本发明的胫骨单髁植入物的又一实施例的侧视图。

图35是图34所示胫骨单髁植入物的仰视图。

图36是本发明的胫骨单髁植入物的再一实施例的侧视图。

图37是图36所示胫骨单髁植入物的仰视立体图。

图38是图36所示胫骨单髁植入物的仰视图。

图39是本发明的胫骨单髁植入物的另一实施例的仰视立体图。

图40是图39所示胫骨单髁植入物的另一个仰视立体图。

具体实施方式

应该理解的是，在下面的讨论中，当提及某些可植入装置的特定方向时，这样的方向是针对所述可植入装置示例性应用到人体当中的方向和位置而进行描述的。因此，在本文中，术语“近”是指靠近心脏，而术语“远”是指远离心脏。术语“下”是指朝向脚部，而术语“上”是指朝向头部。术语 “前”是指朝向身体的前面或脸部，术语“后”是指朝向身体的背面。术语“内”是指朝向身体的中线，术语“外”是指远离身体的中线。此外，本文所用的“约”、“大体上”和“基本上”这样的术语意指相对于绝对值的轻微偏差也包括在这样修饰的术语的范围之内。同样，仅仅为了方便和清楚地说明，例如顶部、底部、上方、下方和倾斜这样的方向性术语，也可以针对附图来使用。在以下结合附图的描述中使用这样的方向性术语不应该被解释为以未明确阐述的任何方式来限制本发明的保护范围。另外，如在说明书中所使用的，术语“一”是指“至少一个”。术语包括上面特别提到的词语、它们的衍生词以及具有类似含义的词语。

现在具体参考如附图所示的本发明的优选实施例。一般来讲，在所有视图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征，除了个别不同的100系列的附图标记。例如，图9示出胫骨单髁植入物10，而图30示出了另一实施例的胫骨单髁植入物110。应该指出的是，各附图只是以简化的形式示出，而不是按照精确比例进行绘制。

如上所述，局部膝关节植入物，也称为膝关节单髁（unicondylar）或单间室（unicompartmental）植入物，被设计成替换膝关节的内侧间室或外侧间室。单髁置换组件可以包括胫骨植入物（如下面所讨论的），或者单独使用，或者与设计为替换股骨髁的植入物一起使用。为了使骨骼接受这样的植入物，可以使用仪器来促进骨骼的制备工作，例如骨锉、骨钻、骨锯、骨打孔器，计算机和/或机器人辅助仪器/导航系统。一旦骨骼完成制备工作，可以通过不同的方式将植入物固定到骨骼，包括使用粘接到植入物且浸透骨骼的骨水泥（bone cement），从而使植入物固定至骨骼的界面。

本发明设计为便于直接固定至骨骼，即无骨水泥。这种无骨水泥的固定方式被称为非骨水泥固定或紧压植入固定。本发明解决了植入物部件的非骨水泥固定所面临的挑战，即具有在植入时可接受的初始稳定性，以允许患者立即或手术后很短的时间内进行移动，并促进植入物与骨骼之间长期且充分的生物固定。初始稳定性和长期固定性是植入物所必需的，以减少植入物松动的发生率，并减少患者在经过一段时间后所发生的术后疼痛。

如图1-32所示，本发明包括了胫骨单髁植入物组件5的几种不同的实施例，所述胫骨单髁植入物组件5具有胫骨单髁植入物、胫骨托盘或基板10以及胫骨单髁植入物支承12。当然，如上所述，尽管是针对用于胫骨的单髁植入物进行描述，本发明还适用于其他类型的植入物。例如，本发明可以应用于股骨单髁植入物或者甚至全植入物（total implants）。胫骨单髁植入物10主要开发为非骨水泥型应用，包括一个与骨骼接合的独特的胫骨龙骨14和一个多孔结构化的生物材料界面，即多孔部分16（正如图21-29所示）。胫骨植入物10可以由实心金属、多孔金属、聚合物和/或其它可吸收材料的任何组合构成。例如，可以考虑形成由聚醚醚酮（PEEK）这样的聚合物材料制成的支承12，以及由钛或不锈钢等金属制成的植入物10。同样地，可以考虑形成由不同材料制成的植入物10，例如，多孔部分16可以由不同于植入物其余部分的材料形成。

只是为了方便起见，而不是通过限制的方式，所述胫骨单髁植入物组件5的优选实施例的上述描述将针对用于胫骨内侧髁的胫骨单髁植入物组件5进行描述和图示。但是，胫骨单髁植入物组件5的以上描述和特征同样适用于外侧髁的胫骨单髁植入物组件，外侧胫骨单髁植入物组件的类似特征基本上为内侧胫骨单髁植入物组件的类似特征的镜像。当然，还可以设想，上述组件的内侧形式和外侧形式可以采用不同的结构，以适应胫骨的内侧部分和外侧部分的不同骨解剖结构。

优选地，胫骨龙骨14由实心部分和多孔部分组合而成，且位于胫骨植入物10的底面或底部，并设计成与切除的胫骨（未示出）接触。胫骨植入物10被植入骨骼上时，胫骨龙骨14通常埋入骨骼内。当胫骨龙骨14插入切除的胫骨时，它可以在骨骼上制备自己的空腔，或者它可以占据之前由仪器或其它植入物所制备的骨内空腔。任何用于容纳胫骨龙骨14的预制空腔的尺寸通常要比胫骨龙骨14的尺寸要小，以便在骨骼界面与胫骨龙骨14之间产生压缩力，并增加了骨骼与胫骨龙骨14之间的摩擦力。也就是说，胫骨龙骨14被紧压植入到骨骼内。

图2、4-10和14-20所示，胫骨龙骨14包括第一突出部或凸部20，其通常是平坦的，其高度对应于胫骨龙骨14即将伸入制备好的骨骼内的深度，以及第二突出部或凸部22，其通常也是平坦的，其高度对应于胫骨龙骨14即将伸入制备好的骨骼内的深度，并基本上垂直于第一凸部20（即，凸部20和凸部22的纵向轴线正交地排布）。为明确起见，凸部20、22在图2中用标号14表示，而在涉及到植入物10的其余附图中则以标号20或22表示。

胫骨龙骨14的第一凸部20和第二凸部22的高度可以是可变的，以适应进入的限制，同时最大限度地使胫骨植入物10固定到骨骼。优选地，胫骨龙骨14被定位在胫骨托盘10的底面或下表面24，其中第一凸部20沿前-后方向延伸，第二凸部22沿内–外方向延伸。这使得凸部20、22的纵向轴线相交。胫骨龙骨14的第一凸部20和第二凸部22均基本上垂直于胫骨托盘10的底面，然而，这在其他实施例中是可以变化的。此外，尽管所示的凸部20、22具有恒定的高度（例如图4所示），它们也可配置为沿其长度具有变化的高度。实际上，在后面的实施例（图32）中，类似于凸部20的凸部显示为具有一个倾斜的结构。

胫骨植入物10的第一凸部20和第二凸部22中的每一个可设置成具有一个或多个延伸部，即，图2和5所示的从第二凸部22延伸的多个延伸部26。从凸部向外发散的延伸部26定向为位于凸部的平面外。即，延伸部26从凸部的外侧表面向外延伸。延伸部26被设计成建立和/或填充骨骼内的空腔，以产生和/或使胫骨龙骨14与周围骨骼之间的压缩摩擦力最大化。延伸部26以适合的方式定位成使得胫骨植入物10在插入切除的胫骨的过程中的合力将胫骨植入物10的位置偏压在预定或所需的方向上。延伸部26大致设置为楔形延伸部，其基本上沿着龙骨的整个高度延伸，并优选为朝着远端方向而变小。在第二凸部22上的延伸部26彼此间隔开，并基本上围绕所述第二凸部22。优选的是，第二凸部包括五个延伸部26，但也可以包括比五个更多或更少的延伸部。

优选地，延伸部26位于第一凸部20和第二凸部22的周围，其中较多数量或较高密度的延伸部26从位于胫骨植入物10前部区域附近的第二凸部22向外发散，当胫骨植入物10植入在骨骼内时，较大的摩擦力对于克服前部的剥离稳定性问题具有较大的帮助。在凸部22的背向胫骨植入物10中心区域的侧面上的延伸部26的数量较多，使得骨骼的反作用力将推动/引导胫骨植入物10插入到胫骨的中央区域。

胫骨龙骨14还包括多个翼片34，其延伸超出胫骨龙骨14的标称体积，特别是相对于凸部20。翼片34进入尚未制备成容纳翼片34的骨骼。相反地，当翼片34插入骨骼时，它们在骨骼内制备自己的容纳空间，即，翼片34放置在骨骼当中时，它们占据了骨骼的位置。换句话说，当翼片34插入到骨骼当中时，不需要对骨骼进行制备工作以容纳这样的翼片34。翼片34的尺寸设置为使其表面面积最大化、最大限度地减少其体积以及成形为易于进入到骨骼当中。例如，见图2和7，翼片34优选地如图所示进行构造，基本上为楔形或成形为双斜面结构。此外，当翼片34从胫骨龙骨14的近端朝远端延伸时逐渐变小。翼片34优选地构造为，其延伸的总长度大约为胫骨龙骨14整体高度的一半。

图示的凸部20、22为一种特殊结构。例如，凸部20是一个长且薄的矩形结构，其凸起形成实心边缘32（下文更充分讨论）。凸部22同样包括一个实心边缘32，但凸部22相对于凸部20稍短且稍薄。可以预期的是，凸部20、22可包括其他形状，包括但不限于弯曲的结构或诸如此类。此外，可以预期的是，凸部可包括多个部件。例如，凸部20可以包括多个放置为彼此相邻或间隔开一定的距离的更接近方形的部件。实心边缘32也可替换为比所示的基本平坦的表面更尖锐或更窄的表面。更进一步地，可以理解的是，虽然图中示出了具体的设计，然而延伸部26和翼片34还可包括许多不同类型的设计。举例来说，两个凸部可以包括延伸部26和翼片34中的任一种或者它们的组合。此外，延伸部26和翼片34可以为不同的形状和大小。举例来说，可以设想这两个凸部20、22中的任一个或两者可包括多个齿或尖峰，以代替所示的延伸部26和翼片34。

胫骨植入物10可视情况设置通孔或孔穴28（正如图2、5和21所示），使得另一装置、仪器或材料，例如骨螺钉30（如图19和20所示）可以从中插入并穿过。贯通孔28将龙骨14分成凸部20和凸部22，并且可以穿过凸部20、22当中的一个或多个，从而隔断了它们的整体形状。例如，从图5可以看出，凸部20、22上的围绕或邻近通孔28的材料被除去，已形成可供装置（骨螺钉30等）、仪器或材料从中插入并穿过的间隙。

优选地，通孔28的形状和尺寸设计为可供骨螺钉30穿过（正如图19和20所示），并通过胫骨植入物10的上方插入到胫骨托盘10下侧或底面下方的骨骼。贯通孔28最好设计成使得骨螺钉30可成角度，从而用户可实现所期望的方向。此外，由于邻近凸部20的材料被除去，因此凸部20不会与穿过通孔28的骨螺钉30的通道发生干涉。这种骨螺钉30为本领域所公知，因此不需要对其结构和操作进行详细描述也可全面理解本发明。

胫骨植入物10可以采用形成在通孔28内的可敲除（knockout）的塞子36，该塞子由与胫骨植入物10的大部分主体冶金连续的材料形成。所述可敲除的塞子36配置成，通过施加适当的力，经由塞子36周围的边界剪切部分或薄弱区域38（见图5），可将塞子36从胫骨植入物10的其余部分当中除去。塞子36可以在胫骨托盘10机加工而成，或通过增材制造工艺建造为成品形式，如通过直接金属激光烧结的方式（下文将更充分讨论）。优选地，该通孔28由可敲除的塞子36堵塞，使得胫骨托盘10面对支承部件12的上表面40是完全连续的，不存在可供碎片或材料穿过胫骨托盘10而传递到胫骨植入物10的骨接合底面的任何路径。因此，万一支承部件12的背面出现磨损时，与存在通孔的情况相比，磨损的颗粒移出胫骨托盘10的可能性较小。可敲除的塞子36可根据需要而包括一螺柱42（正如图12所示），螺柱42可与仪器相配合以便于除去可敲除的塞子36。

总之，胫骨托盘10具有初始覆盖的通孔28，螺钉30可以放置在该通孔28内，以便在植入所述胫骨植入物10时进一步增强胫骨植入物10固定在制备好的骨骼之间的稳定性。对于初始植入稳定性而言，以及当把胫骨植入物植入密度不确定的骨骼，而用户/外科医生不能确信骨头本身是否足以保证适当的短期稳定性时，这是特别有利的。

胫骨龙骨14的总体形状设计成使得胫骨龙骨14的表面积与体积之比（surface area to volume ratio）最大化，以促进骨生长（下文将详细讨论），同时最大限度地减少骨制备过程中的骨切除量。可用于骨长入的表面积的大小对于植入物与骨骼之间的短期固定和长期固定都很重要。短期固定可以通过将龙骨的较大主体“紧压植入”较小的骨骼预制孔中而实现。一旦到位，来自于包围胫骨龙骨14的压缩骨骼的残余应力可增加施加至胫骨龙骨14的摩擦力，从而增加胫骨植入物10在制备好的骨骼内的稳定性。通过增加对于压配干涉有效的表面积，有助于增加利于植入稳定性的总摩擦力以及有助于将摩擦力分布至胫骨植入物10上更大的有效面积。

胫骨植入物10的长期固定性可以通过胫骨植入物10的多孔结构和表面的区域而增强，以下简称为“多孔金属”（一般参考附图标记16）。当骨骼重塑和长入多孔金属16时，摩擦保持力将被骨长入（bone ingrowth）替代和/或补充。这种通过骨长入的固定程度，在某种程度上，为可用于向内生长的多孔金属表面积的数量及分布的函数（function）。从而，大型分布的胫骨龙骨表面积通过较大的骨长入区域而提供了能够增加稳定性的结构。

多孔金属16由多孔结构的生物材料形成，并且包括多个具有不同长度和横截面的支柱44（正如图21-29所示）。多孔金属16中的至少一个支柱的端部具有在节点46处连接到一个或多个其他支柱（参照图29），从而形成多孔金属16的多孔几何。多孔金属16还包括配置为延伸超出多孔金属16标称边界的边界支柱48（参照图26、27和28），多孔金属16具有以指状或毛囊状的形式从多孔金属16表面向外延伸的边界支柱48。凸伸边界支柱48使表面产生了粗糙度，其粗糙程度取决于所存在的边界支柱48的数目和长度。边界支杆48的平均方向或主要方向也赋予了不同的表面粗糙度，其取决于该装置从哪个方向驱动植入。

优选地，胫骨龙骨14由金属基底和邻近该基底的一层多孔金属16所形成。胫骨龙骨14的多孔金属16包括凸伸的边界支柱48，边界支柱48具有指向或朝向胫骨托盘10底部或下表面延伸的未连接端部。在类似的负载条件下，在成角度的支柱上朝向胫骨托盘10的底表面滑过时，所受到的摩擦力将比骨骼远离胫骨托盘10的底面滑动的摩擦力要小。优选地，边界支柱48与基底上施加多孔金属16的表面的法线之间大约形成+/- 10度的角度。

本发明的另一个特点是，边界支柱48定向为预定方向，使得它们朝向骨界面表面推动或引导。多孔金属16的表面可以表现出粗糙表面的特性，多孔金属16的边界支杆48植入到骨界面内，将其本身嵌入到骨骼内并与周围骨骼形成机械互锁。这在初始植入时，对于初始固定的目的而言是特别有利的。总体而言，多个边界支杆48显著改善了胫骨植入物10在初始植入时的整体稳定性。优选地，胫骨托盘10具有基本上垂直于胫骨托盘10的底部表面的凸伸边界支杆48'（正如图26和27所示）。当胫骨植入物10最终在骨界面表面上就位时，所述边界支杆48'刺穿制备好的骨骼的表面，以增强胫骨植入物10固定至骨骼的稳定性。

在所公开的实施例中，胫骨植入物10在与骨骼接触的所有表面上都具有多孔金属16。胫骨植入物10的每个特定区域的多孔金属16的表面经过专门调整，以便产生特定的表面粗糙度，从而在与骨骼接合时产生特定大小的摩擦值。即，胫骨植入物10设置为具有含预定角度的边界支柱48的多孔金属16，边界支柱48的角度取决于多孔金属16在胫骨植入物10上的位置。

总之，多孔金属16的表面上具有凸伸边界支柱48，以调整胫骨植入物10的表面粗糙度。根据边界支柱48凸伸的方向，凸伸边界支柱48的大小和平均方向赋予了不同的摩擦系数。边界支柱48也可以定向为大致垂直于它们从中延伸的表面。这能够产生附加的锚定作用，从而增强胫骨植入物10固定在骨骼上的稳定性。

胫骨龙骨14的凸部20、22当中的一个或两个凸部末端的实心边缘32（正如图2、7和21所示）可防止骨骼由下至上长入胫骨龙骨14内。因此，尽管胫骨植入物10的大部分表面面积设计为（通过骨长入）固定，然而凸部的末端却不发生固定。更确切地说，胫骨植入物10与骨骼之间的固定仅仅发生在胫骨龙骨14的周边，即胫骨龙骨14的外侧表面。也就是说，胫骨植入物10构造成防止胫骨龙骨14通过实心边缘32而在胫骨龙骨14的末端表面附近产生任何的骨长入或固定。避免在胫骨龙骨14的末端表面附近产生骨长入，可以在必要时更容易地取出植入物（例如，在操作修正过程期间），因为如果在胫骨龙骨14这样的末端表面区域产生骨长入，在操作修正过程期间要实现植入物从骨骼中分离最为困难。换句话说，当植入物从骨骼拉出时，胫骨龙骨底部部分的骨长入部分可能不会恰好在植入物界面处从骨骼的较大体积上分离，而是在植入物下方较深的骨骼体积内分离。如果在植入物移除过程中发生这种情况，被不经意移除的额外的骨骼会使得修正过程变得复杂化，从而需要使用更多的修正部件。无论如何，胫骨龙骨14的底部接合和接触的骨骼表示胫骨植入物10整体表面积的一小部分。

植入物10的多孔金属16可以利用任何适合的工艺来形成。例如，可以利用选择性激光熔化或烧结工艺来产生多孔金属16甚至整个植入物10。与后者相结合，可以设想的是，植入物10可以包括采用相同工艺形成的基本上无孔或实心的部分以及多孔金属16部分。在专利号为7537664的美国专利、公开号为2006/0147332和2007/0142914的美国专利申请中公开了这些工艺的实例，其公开的内容通过引用并入本文。当然，也可以设想利用任何公知且合适的工艺来形成植入物10。

参照图30-33，根据另一优选的实施方式，本发明提供了一种胫骨植入物110。除了如下文所述之外，胫骨植入物110的配置与胫骨植入物10类似。例如，尽管胫骨植入物110也包括了构造成与凸部20、22类似的第一凸部120和第二凸部122，然而凸部120设置为倾斜的（参照图32），并通过由孔128形成的空隙分割成两个不同的部分（参照图33）。此外，第二凸部122占据的表面积没有第二凸部22占据的表面积那么多。正如图32所示，第一凸部120的高度朝胫骨植入物110的后端而倾斜，从而第一凸部的高度从前端朝向后端而降低。当然，凸部120可以在任何方向上倾斜。

参照图34和35，根据另一优选的实施方式，本发明提供了一种胫骨植入物210。除了如下文所述之外，胫骨植入物210的配置与胫骨植入物110类似。具体来说，植入物210包括一个第三凸部223，与第二凸部222类似，第三凸部223稍微从第一凸部220间隔开，并且可以包括延伸部。优选地，第三凸部223被定位成更靠近第一凸部220的后部或后端，并且第三凸部223的高度与相邻的第一凸部220后端的高度相似。然而，第三凸部223的高度小于第二凸部222的高度。第三凸部223的纵向轴线也构造成不与第一凸部220的纵向轴线相交。

图36-38示出了植入物310的又一实施例，它与植入物210类似，只是第三凸部323的位置更靠近或邻近第一凸部320的中间部分。当定位为邻近第一凸部320的中间部分时，第三凸部323的高度与第一凸部320相邻区域的高度大致相同。

图39和40示出了胫骨植入物410的另一个实施方式。与上面讨论的植入物不同，植入物410包括了一体化设计的龙骨414。孔或孔穴428相对于该龙骨414存在位置偏移，这使得龙骨414具有一个整体结构（即，不像上述设计那样被孔428所隔断）。与前述实施例类似，龙骨414包括两个凸部420、422，其中凸部420包括翼片434，凸部422包括延伸部426。当然，正如上述实施例那样，任何一个凸部都可以包括延伸部426或翼片434当中的任一个或两者都包括，并且这样的结构相对于凸部可具有任何形状和尺寸。另外，龙骨414包括圆形切口421，其使得螺钉430可相对于植入物410形成角度。换言之，切口421提供了间隙，使得螺钉430可相对于基板而朝龙骨414的方向移动。

本领域技术人员应该理解，可对上面所描述的实施例作出不会脱离本发明的主要发明构思和精神实质的变化。例如，所述胫骨植入物组件可以添加到额外的部件。因此，可以理解的是，本发明并不局限于所公开的具体实施方式，而是旨在覆盖不超出所述的本发明的精神实质和范围的修改。

还应当理解，本文所阐述的内容包括了所描述的特定特征的所有可能的组合。例如，当在一个特定特征在一个特定方面、布置、构造、实施例或者一个特定的权利要求的上下文环境中所公开时，在尽可能的情况下，该特征也可以与本发明的其他特定方面、布置、构造、实施例以及本发明的整体方案进行结合和/或在它们的上下文环境中使用。

此外，虽然本发明在本文中参照具体的实施方式进行描述，但应理解，这些实施例仅仅是为了说明本发明的原理和应用。因此，应该理解的是，可以对以上所描述的实施例做出各种修改，并且可在不脱离本发明的实质和由所附权利要求所限定范围的前提下而设计出其它的布置。

Claims (30)

1.用于替换一部分骨骼的矫形植入物，包含：

骨骼接触表面;和

从所述骨骼接触表面延伸的龙骨，所述龙骨包括具有第一纵向轴线的第一凸部和具有第二纵向轴线的第二凸部，其中所述第一纵向轴线和第二纵向轴线定向为彼此正交。

2.根据权利要求1所述的矫形植入物，还包括构造成以多个不同角度容纳骨螺钉的孔。

3.根据权利要求2所述的矫形植入物，其中所述第一凸部和第二凸部由所述孔彼此分隔开。

4.根据权利要求2所述的矫形植入物，其中所述孔包括能够通过施加作用力而移除的塞子。

5.根据权利要求1所述的矫形植入物，还包括与所述第一凸部相联接并且倾斜于所述第一纵向轴线延伸的至少一个翼片。

6.根据权利要求5所述的矫形植入物，其中该翼片成形为适合于与所述骨骼结合。

7.根据权利要求6所述的矫形植入物，其中所述翼片构造成进入所述骨骼的未制备部分。

8.根据权利要求1所述的矫形植入物，还包括与所述第二凸部相联接并且倾斜于所述第二纵向轴线延伸的至少一个延伸部。

9.根据权利要求8所述的矫形植入物，其中所述至少一个延伸部成形为适合于与所述骨骼结合。

10.根据权利要求9所述的矫形植入物，其中所述至少一个延伸部与所述骨骼形成摩擦接合。

11.根据权利要求1所述的矫形植入物，还包括适于使所述骨骼在其中生长的多孔部分。

12.根据权利要求11所述的矫形植入物，其中所述多孔部分覆盖所述骨骼接触表面的至少一部分和所述龙骨的至少一部分。

13.根据权利要求12所述的矫形植入物，还包括位于所述龙骨的远端的实心部分。

14.根据权利要求11所述的矫形植入物，其中所述多孔部分限定了第一多孔表面和沿第一方向从该表面延伸的至少一个边界支柱。

15.根据权利要求14所述的矫形植入物，其中所述边界支柱从所述第一多孔表面的法线在0至10度的范围内延伸。

16.根据权利要求1所述的矫形植入物，还包括第三凸部。

17.根据权利要求1所述的矫形植入物，还包括可附接至所述植入物的支承部件。

18.根据权利要求1所述的矫形植入物，其中所述植入物为胫骨单髁基板。

19.套件，包括如权利要求1所述的矫形植入物以及至少一种其他的植入物。

20. 胫骨基板，包括：

骨骼接触表面，其具有前端、后端、内侧和外侧;

第一凸部，从所述骨骼接触表面延伸，并具有沿第一方向在所述前端和后端之间延伸的第一长度;

第二凸部，从所述骨骼接触表面延伸，并具有沿第二方向在所述内侧和外侧之间延伸的第二长度;

用于容纳骨螺钉的孔穴;和

用于促进骨长入的多孔材料，所述多孔材料至少部分地覆盖所述骨骼接触表面、第一凸部和第二凸部。

21.根据权利要求20所述的胫骨基板，还包括第三凸部。

22.根据权利要求20所述的胫骨基板，其中所述多孔材料限定了沿第一方向从所述骨骼接触表面延伸的多个边界支柱。

23.根据权利要求22所述的胫骨基板，其中所述边界支柱从所述骨骼接触表面的法线在0至10度的范围内延伸。

24.根据权利要求20所述的胫骨基板，其中所述第一凸部和第二凸部由所述孔穴彼此分隔开。

25.根据权利要求20所述的胫骨基板，其中所述孔穴构造成以多个不同角度容纳骨螺钉。

26.根据权利要求20所述的胫骨基板，其中所述孔穴包括能够通过施加作用力而移除的塞子。

27.根据权利要求20所述的胫骨基板，还包括与所述第一凸部和第二凸部中的至少一个相联接的至少一个翼片或延伸部。

28.根据权利要求27所述的胫骨基板，其中所述翼片构造成进入所述骨骼的未制备部分，所述延伸部与所述骨骼形成摩擦接合。

29.根据权利要求20所述的胫骨基板，还包括位于所述第一凸部和第二凸部的远端的实心部分。

30.胫骨基板，包括：

骨骼接触表面，其具有前端、后端、内侧和外侧;

第一凸部，从所述骨骼接触表面延伸，并具有沿第一方向在所述前端和后端之间延伸的第一长度;

第二凸部，从所述骨骼接触表面延伸，并具有沿第二方向在所述内侧和外侧之间延伸的第二长度;

用于容纳骨螺钉的孔穴;

至少部分覆盖所述孔穴的塞子，其中所述塞子能够通过施加作用力而移除；以及

用于促进骨长入的多孔材料，所述多孔材料至少部分地覆盖所述骨骼接触表面、第一凸部和第二凸部，其中所述多孔材料限定了从所述骨骼接触表面延伸的多个边界支柱，所述边界支柱从所述骨骼接触表面的法线在0至10度的范围内延伸。