CN105555226A - 韧带组件 - Google Patents

Abstract

一种韧带组件(2)，包括连接至骨锚(4)和韧带(18)的弹性元件(20)，弹性元件(20)用作悬臂，并通过抵抗所述弹性元件的弯曲来抵抗在所述骨锚(4)与所述韧带(18)之间传递的载荷。韧带(18)可包括适合置换人类或动物韧带的人工韧带(18)。弹性元件(20)可包括螺旋弹簧，并可用作操作地耦连至人工韧带(18)以控制人工韧带(18)的有效刚度的偏压元件/冲击吸收器。因此，弹性元件(20)使得能够达到人工韧带(18)的更紧密地接近自然韧带的刚度的有效刚度。

Description

韧带组件

技术领域

本发明涉及一种韧带组件，包括连接至骨锚和韧带的弹性元件，弹性元件用作悬臂，并通过抵抗所述弹性元件的弯曲来抵抗在所述骨锚与所述韧带之间传递的载荷。

背景技术

已知利用传统的骨锚重新装接受损的韧带。还已知植入人工韧带，以置换已受损的自然韧带。传统的人工韧带由可编织和/或对准的人造纤维的股或束形成，以形成在尺寸方面大致均匀并且沿着其长度是弹性的柔性构件。

自然韧带具有高的强度、韧性和弹性，并保持这些特性达许多年。直到今天，不能利用人造纤维匹配这些特性。

当植入时，假如在装接部位的组织相对完好无损，则人工韧带可装接至现有的骨头组织。然而，如果周围的骨头组织患病或者受损，则可能需要去除自然韧带和邻近的骨头组织，并用假体部件置换它们。

关节置换操作通常导致至少一根韧带的去除。韧带的功能性被尽可能紧密地由置换假体的一个或多个特征(如例如在全膝关节置换中的合作的凸轮与柱的情况下)再现。然而，已证明的是在不存在自然运行的韧带的情况下非常难以再现关节的自然运动学特性。这在膝关节的情况下尤为明显，所述膝关节具有高度依赖于韧带与骨头的咬合区的相互作用的复杂运动。

发明内容

根据本发明的方面，提供一种韧带组件，包括连接至骨锚和韧带的弹性元件，弹性元件通过抵抗所述弹性元件的弯曲来抵抗在所述骨锚与所述韧带之间传递的载荷。

韧带组件还可包括所述骨锚。

弹性元件可仅在第一端或朝着第一端固定至骨锚，和/或可仅在相反端或朝着相反端被加载。

弹性元件可包括弹簧，诸如悬臂弹簧、螺旋弹簧、板簧或用作弹簧的形式的细长弹性构件。在其最简单的形式中，弹性元件可包括诸如细长弹簧钢束的弹性构件，并且可铸造、机械加工或以另外的方式一体地形成。

弹性元件可在第一端或朝着第一端附接至骨锚。如果弹性元件是螺旋弹簧，则第一端可以是径向内端。

骨锚可包括关节置换假体的部件。

骨锚可设置有弹性元件至少部分地接纳在其中的孔。孔的相对端可设置有适合接纳在弹性元件上形成的突起的凹部。可提供夹子，所述夹子接合在骨锚中，提供用于突起中的至少一个突起的止动件和/或将弹性元件保持在孔中。夹子可以是大致U形的，并且可具有由腹板连接到一起的一对间隔开的腿。腿可接合在弹性元件的相对侧上，以确保突起的平衡保持。夹子可接合在骨锚中形成的一个或多个凹槽中。凹槽可邻近孔的出入口。

弹性元件可在弹性元件的自由端或朝着弹性元件的自由端具有韧带接合部分。韧带接合部分包括附接至弹性元件或与弹性元件一体地形成的短柱。

韧带组件还可包括适合附接至弹性元件的韧带。韧带可包括配合在弹性元件上形成的短柱上的环。

弹性元件可由诸如不锈钢或钛的生物相容的材料形成。

弹性元件可具有与要被置换的自然韧带的刚度接近的刚度。

根据本发明的另一方面，提供一种植入包括弹性元件的韧带组件的方法，方法包括：

a)将骨锚植入骨头；

b)将弹性元件固定在骨锚中形成的孔中；

c)将韧带的端部连接至弹性元件，使得弹性元件用作悬臂，并通过抵抗所述弹性元件的弯曲来抵抗在所述骨锚与所述韧带之间传递的载荷。

根据本发明的另一方面，提供一种零件套件，包括根据前述权利要求中的任一项所述的韧带组件和多个可互换的弹性元件，弹性元件组中的每个弹性元件具有与该组中的其他弹性元件不同的对弯曲的抵抗。

根据本发明的另一方面，提供一种包括螺旋弹簧的韧带组件。韧带组件还可包括骨锚和/或可置换人类或动物韧带的人工韧带。螺旋弹簧可用作操作地耦连至人工韧带以控制人工韧带的有效刚度的偏压、张紧和/或冲击吸收元件。因此，螺旋弹簧使得能够达到人工韧带的更紧密地接近自然韧带的刚度的有效刚度。

螺旋弹簧可仅在韧带的一端或靠近韧带的一端操作地耦连至韧带。

螺旋弹簧可经由诸如在螺旋弹簧的外端上形成的短柱的支承部件接合韧带。

螺旋弹簧可具有与要被置换的自然韧带的刚度接近的刚度。这样，螺旋弹簧可帮助再现关节的自然特性。螺旋弹簧可具有线性或非线性的刚度特性。例如，螺旋弹簧可具有附接至第一绕圈并位于螺旋弹簧的第一绕圈与第二绕圈之间的缓冲元件，使得当螺旋弹簧空载时，在缓冲元件与第二绕圈之间存在某一间隙。当螺旋弹簧在预定的载荷下时，缓冲元件可紧靠第二绕圈，从而以使螺旋弹簧变硬，导致在不超过螺旋弹簧的弹性极限的情况下非线性的刚度特性。

韧带可经由附接方式耦连至螺旋弹簧。附接方式可包括在韧带上形成并接合螺旋弹簧的放大部分。例如，放大部分可包括在人工韧带中形成的环或结。

假体还可包括用于附接至骨头的骨头接合元件。螺旋弹簧可作用在骨头接合元件与人工韧带之间。

螺旋弹簧可被至少部分地容纳在骨头接合元件内。骨头接合元件可包括杆，并且螺旋弹簧可被至少部分地容纳在杆内。

螺旋弹簧可包括一组可互换的螺旋弹簧中的一个螺旋弹簧，螺旋弹簧组中的每个弹簧具有不同的尺寸和/或刚度。可选择螺旋弹簧中的合适的一个螺旋弹簧，以在特定的患者中达到期望的韧带张力和/或平衡。

韧带组件可包括可以是膝关节置换假体的关节置换假体的至少一部分。

韧带组件可包括膝关节置换假体的至少一部分，在所述膝关节置换假体中，骨锚包括包括胫骨部件，并且该韧带包括置换前十字韧带(ACL)。

根据本发明的另一方面，提供一种植入包括螺旋弹簧的韧带组件的方法，方法包括：

a)将胫骨假体植入胫骨；

b)将螺旋弹簧固定至胫骨假体；

c)将韧带的端部连接至螺旋弹簧。

步骤(b)可包括将螺旋弹簧固定在胫骨假体中形成的孔中。

根据本发明的另一方面，提供一种零件套件，包括如上所述的韧带组件和多个可互换的螺旋弹簧，螺旋弹簧组中的每个螺旋弹簧具有与该组中的其他螺旋弹簧不同的尺寸和/或刚度。

作为偏压或张紧韧带的方式的螺旋弹簧的使用提供以下技术优点：

1)由于螺旋弹簧是自支撑的，并能与用于直接附接至韧带和骨锚的附接元件一起形成，所以能使移动元件的数量最少。

2)当用于膝关节假体时，螺旋弹簧能沿着前十字韧带(ACL)的加载方向定位(在膝关节完全延伸时接近45度)。由于胫骨侧上的弹簧的自由端具有相对于股骨上的附接部位旋转的能力，所以人工ACL的角度在不同的屈曲角度能以与自然ACL相同的方式改变。

3)螺旋弹簧的刚度和变形量能通过改变匝数、绕圈的厚度/宽度和各匝之间的距离来改变。

4)能分别为右和左膝关节制造右和左螺旋弹簧，以改善韧带的加载方向和连接。

附图说明

为了更好地理解本发明并且为了示出其可如何实现，现在将通过示例对附图作出参考，其中：

图1是结合到膝关节假体中的韧带组件的透视图；

图2是拆开的韧带组件的透视图；

图3是图1和2的韧带组件的局部剖视图；

图4是图1和2的韧带组件的螺旋弹簧的侧视图；以及

图5示出在前侧/后侧方向上看到的螺旋弹簧。

具体实施方式

在该说明书中，相对于植入患者的韧带组件使用术语前侧、后侧、外侧和内侧。

参考图1和2，结合韧带组件2的膝关节假体包括具有与杆8一体地形成的胫骨托6的胫骨部件4、股骨部件10和一对支承部件12、13。支承部件12、13将胫骨部件4与股骨部件10分开，并形成有接合胫骨托6上和股骨部件10上的对应支承表面14、15、16的近侧和远侧支承表面。这些各种支承表面使得胫骨部件4能够相对于股骨部件10旋转和平移。支承部件12、13中的一个或两者可以是半月板支承部件、旋转平台支承部件或固定支承部件。

人工韧带18在一端连接至股骨部件10，并且在另一端连接至包括安装在胫骨部件4的杆8中的螺旋弹簧20的张紧和/或偏压和/或支撑元件。螺旋弹簧20在其径向外端24处设置有适合接纳韧带18的端部的短柱22。

螺旋弹簧20被接纳在杆8中形成的孔26内。孔26通过胫骨托4延伸到杆8中，并通过侧面与壁29、31相接的出入口30触及。壁29、31大致在前侧/后侧方向上延伸，并与胫骨支承表面14大致成直角地从胫骨部件4突出。相应壁29、31的相邻表面33、35是平滑的，并向外成锥形，以在某一游隙下容纳螺旋弹簧20。壁29、31确保螺旋弹簧20和人工韧带18在假体的正常咬合期间基本上不与支承部件12、13干涉。壁29、31的边缘可以是倒圆或倒角的，以在韧带组件2的部件的冲击或脱位的情况下使损害最小。

在壁29、31的基部的相邻表面33、35中的每一个中形成有狭槽36、38。狭槽36、38在出入口30的相对两侧上于前侧/后侧方向上平行地延伸，并在它们前侧端上敞开，使得它们能接纳大致U形的夹子44。

螺旋弹簧20包括单根平带46，所述单根平带46缠绕在位于其径向内端的实心芯48上，以形成一系列绕圈50。螺旋弹簧20可由不锈钢或钛或可机械加工、铸造或缠绕和/或锤炼以生产螺旋弹簧的任何其他合适的材料制成。

螺旋弹簧20的实心芯48设置有在内侧-外侧方向上从由螺旋弹簧20的绕圈50限定的平面向外延伸的一对细长突起52、54。

在孔26的相对两侧中形成有开口，并且所述开口大致与杆8的纵向轴线平行地延伸到侧壁29、31中，以形成连续的凹槽56、58。凹槽56、58成形为紧密地接纳在螺旋弹簧20上形成的突起52、54。

在韧带组件2的使用中，切除胫骨和股骨，并植入胫骨部件4和股骨部件10。然后将螺旋弹簧20插入孔26，使得突起52、54接合在相应的凹槽56、58中，并使得短柱22突出到壁29、31外。然后将U形的夹子44推入狭槽36、38，以防止突起52、54完全从孔26退出。

在人工韧带18的端部中形成的环被固定到短柱22上，并且韧带的另一端被固定至在股骨部件上形成的短柱(未示出)或其他合适的结构。在替代性实施例中，韧带18的另一端可借助于传统的骨锚固定至骨头，并且螺旋弹簧本身可配合至更传统的骨锚，而非配合至关节置换假体的部件。

在关节置换手术中，重要的是平衡关节中的韧带，所以可提供包括至少两个螺旋弹簧20的套件，螺旋弹簧20具有相互不同的尺寸和/或不同的刚度。例如，弹簧20中的一个弹簧的绕圈50可比其他弹簧的绕圈50厚或宽，或者短柱22相对于芯48上的突起52、54的位置可不同，使得组装的韧带18中的张力依赖于其使用的弹簧20而不同。套件还可包括一个或多个人工韧带和/或一个或多个骨锚。骨锚中的至少一个骨锚可包括关节置换假体的部件。例如，其可包括胫骨部件4。

由于突起52、54是细长的并具有圆形边缘，所以它们在组装期间帮助使螺旋弹簧20与孔26对准。另外，突起52、54防止螺旋弹簧20的芯48相对于胫骨部件4旋转。由于螺旋弹簧在内侧/外侧方向上是刚性的，所以其是自支撑的并且能够在胫骨托6上方的最佳位置支撑韧带18。此外，由于芯48不能旋转，所以弹簧的绕圈50在来自韧带18的加载下弯曲，以提供一定程度的张紧和/或冲击吸收。因此，能重新建立膝关节的自然运动学特性，并且能在不使韧带过度受压的情况下适应突然的冲击载荷或极端的咬合。

植入假体的最终步骤是将合适尺寸的支承部件12、13插入股骨部件10与胫骨部件4之间。

考虑韧带18与股骨部件10的任何连接方式。例如，可在股骨部件上形成用于韧带18的附接的凸台或短桩。韧带18的端部可折叠、胶粘、缝合或以另外的方式固定，以形成环(未示出)。替代性地，在韧带18的端部中可形成有孔或眼。人工韧带20于是可通过使环或眼越过凸台而固定至凸台。凸台可具有放大的头部与较窄的杆，以促进韧带一旦附接至凸台上就稳定地固定韧带，从而凸台包括以上描述的短柱22。

人工韧带18的另一端经由短柱22附接至螺旋弹簧20。考虑韧带18的另一端与螺旋弹簧20的任何替代性的连接方式。例如，韧带18的端部可完全或大致穿过在螺旋弹簧20中形成的开口，并且可被止动件防止通过开口传回，所述止动件可采取放大体的形式，例如球形体、圆柱体或任何其他合适的形式。替代性地，止动件可包括在韧带18的端部中形成的结，或者韧带18的端部可模制或胶粘到螺旋弹簧20的径向外端24中，或者可模制或胶粘到已附接至螺旋弹簧20的端部的适配器。

螺旋弹簧20帮助再现要被置换的韧带的自然刚度。因此，选择弹簧的特性，诸如其在载荷下的延伸，以再现自然ACL的特性。

应意识到的是，在较小的适应的情况下，韧带组件2可用于修复自然韧带或体外生长的韧带，或者可适合人类或动物体的另一关节。

为了避免说明书中不必要的重复工作和重复文本，仅相对于本发明的一个或多个方面或实施例描述某些特征。然而，应理解的是，在技术可能的情况下，关于本发明的任何方面或实施例描述的特征同样可与本发明的任何其他的方面或实施例一起使用。

Claims (18)

1.一种韧带组件，包括连接至骨锚和韧带的弹性元件，所述弹性元件用作悬臂，并通过抵抗所述弹性元件的弯曲来抵抗在所述骨锚与所述韧带之间传递的载荷。

2.根据权利要求1所述的韧带组件，还包括所述骨锚。

3.根据权利要求1所述的韧带组件，其中，所述弹性元件在第一端或朝着第一端附接至所述骨锚。

4.根据权利要求2或3所述的韧带组件，其中，所述骨锚包括关节置换假体的部件。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的韧带组件，其中，所述骨锚设置有所述弹性元件至少部分地接纳在其中的孔。

6.根据权利要求5所述的韧带组件，其中，所述孔的相对两侧设置有适合接纳在所述弹性元件上形成的突起的凹部。

7.根据权利要求6所述的韧带组件，还包括夹子，所述夹子接合在所述骨锚中，提供用于所述突起的止动件，并将所述弹性元件保持在所述孔中。

8.根据权利要求7所述的韧带组件，其中，所述夹子接合在邻近所述孔的出入口形成在所述骨锚中的凹槽中。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的韧带组件，其中，所述弹性元件在所述弹性元件的自由端或朝着所述弹性元件的自由端具有韧带接合部分。

10.根据权利要求9所述的韧带组件，其中，所述韧带接合部分包括附接至所述弹性元件或与所述弹性元件一体形成的短柱。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的韧带组件，还包括适合附接至所述弹性元件的所述韧带。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的韧带组件，其中，所述弹性元件由不锈钢或钛形成。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的韧带组件，其中，所述弹性元件具有与要被置换的自然韧带的刚度接近的刚度。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的韧带组件，其中，所述弹性元件包括诸如螺旋弹簧、悬臂弹簧、板簧或细长弹性构件的弹簧。

15.一种关节置换假体，包括根据前述权利要求中的任一项所述的韧带组件。

16.一种植入包括弹性元件的韧带组件的方法，所述方法包括：

a)将骨锚植入骨头；

d)将弹性元件固定在所述骨锚中形成的孔中；

e)将韧带的端部连接至所述弹性元件，使得所述弹性元件用作悬臂，并通过抵抗所述弹性元件的弯曲来抵抗在所述骨锚与所述韧带之间传递的载荷。

17.一种零件套件，包括根据前述权利要求中的任一项所述的韧带组件和多个可互换的弹性元件，弹性元件组中的每个弹性元件具有与该组中的其他弹性元件不同的对弯曲的抵抗。

18.一种韧带组件，大致如本文参考附图所述并如附图所示。