CN106031667A - 人工膝关节及其胫骨构件与股骨构件 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种人工膝关节及其胫骨构件与股骨构件。胫骨构件包含有上表面、与上表面相对的下表面，以及第一凹槽。第一凹槽贯穿上表面及下表面，且用以容置十字韧带。胫骨构件于下表面设置有多个第一凸出部。第一凸出部各具有至少一第一穿孔。胫骨构件承载股骨构件。股骨构件包含有第二凹槽。第二凹槽也用以容置十字韧带，且股骨构件于远离胫骨构件的一表面上设置有多个第二凸出部。第二凸出部各具有至少一第二穿孔。本发明无需使用骨钉即能使人工膝关节于植入后稳固设置，且可采取十字韧带保留型的术式，维持关节稳定度，以降低新关节的磨耗。

Description

人工膝关节及其胫骨构件与股骨构件
技术领域
本发明关于一种人工关节，特别是关于一种人工膝关节及其胫骨构件与股骨构件。
背景技术
膝关节是人体中最大的关节，其负责支撑人体重量以及使下肢得以进行良好的屈伸活动。其包含有股骨远端的股骨髁部、胫骨近端的胫骨平台、韧带(例如前十字韧带、后十字韧带、内侧韧带与外侧韧带等等)、关节面软骨及半月板。然而下肢关节发展缺陷、站姿不良、运动过度或是老化往往导致关节软骨与半月板的磨损，使膝关节囊润滑液变少，而造成膝关节疼痛、肿胀、或蹲踞困难等运动障碍，例如退化性膝关节炎。更严重的，将会造成膝关节内弯(O型腿)的现象，使得病患走路产生困难。
虽然，全膝关节置换手术(total keen joint replacement)为前述病症的治疗方法中最为有效者，而植入人工膝关节后，可有效降低因关节炎与因关节变形所导致的疼痛感，并可改善关节的活动程度，但是仍有其缺点。
现有用于全膝关节置换手术的人工膝关节，则如图8A与图8B所示，人工膝关节由股骨植入物a与胫骨组件b搭配组成。胫骨组件b又由胫骨平板b1、关节衬垫b2，以及胫骨植入部b3组成。股骨植入物a通过股骨钉a2钉入股骨Fe的股骨髁部中，而胫骨组件b则经由植入胫骨T的胫骨植入部b3固设于人体的胫骨平台(tibialplateau)。而关节衬垫b2上的中央凸起b22与股骨植入物a的凹槽a3对应设置并受到限位，使得股骨植入物a得以面向胫骨T的抵靠面a1抵靠于关节衬垫b2的承载面b21来进行相对旋动，而使患者下肢得以进行屈伸运动。
然而人工膝关节有其使用年限，作为代替膝关节半月板(meniscus)的关节衬垫b2，受到股骨植入物a抵靠面a1的摩擦而产生耗损而无法继续使用，而此种现有的人工膝关节通常于15-20年间需重新置换。
另外，当患者膝关节运动角度过大或是运动过于剧烈时，将使关节衬垫b2上的中央凸起受到过度磨耗，或脱出股骨植入物a的凹槽a3而造成关节脱臼，甚或使关节衬垫b2上的中央凸起b22受到股骨植入物a的侧向猛烈撞击或是旋转而被撞断。于此情况下，也须重新置换人工膝关节。
在上述须重新置换人工膝关节的状况下，由于原本胫骨植入部b3或股骨钉a2分别对胫骨近端或股骨远端所造成的伤口过于巨大，再植入新的股骨植入物a或胫骨组件b时，需额外于股骨Fe或胫骨T的长轴方向上打入长骨钉，使股骨植入物a或胫骨组件b不致松动而能稳固设置于股骨Fe或胫骨T中。然而，此种额外打入骨钉的方式，将对于患者骨头产生额外的伤害，甚至于须再次植入新的股骨植入物a或胫骨组件b时，为维持股骨植入物a于股骨Fe或胫骨组件b于胫骨T上的稳固性，需打入更长的骨钉，此时却又造成更严重的伤害。因此，如何能不使用骨钉即能使植入的人工关节部件稳固地设置于植入部位，为本领域长久以来尚待解决的课题。
另外，于股骨植入物a或胫骨组件b分别植入股骨髁部或胫骨平台时，骨科医师通常会于股骨植入物a与股骨髁部或胫骨组件b与胫骨平台的接触面上涂布一层骨水泥(或生物用胶)，使其增加股骨植入物a或胫骨组件b的稳定度。然而，骨水泥若于未凝固前，容易经由手术受伤部位上的血管进入到体循环中，轻则造成患部区域的皮肤或是肌肉组织坏死，重则造成心肌梗塞导致患者死亡。因此，如何在减少骨水泥的用量时，仍能使植入的人工关节部件保有相当程度稳固性，也为本领域长久以来尚待解决的课题。
再者，使用图8A与图8B所示的此种现有的人工膝关节进行全膝关节置换手术时，必须将患者的前十字韧带(anterior cruciate ligament)及后十字韧带(posteriorcruciate ligament)切除。如此一来，股骨植入物a与胫骨组件b的相对活动仅能依赖股骨植入物a的凹槽a3以及对应设置的关节衬垫b2上的中央凸起b22的配合，致使患者膝关节于术后的稳定度不足，且患者膝关节于术后无法进行太大角度的弯曲。因此，开发出在进行全膝关节置换手术时可适用于十字韧带保留型的术式的人工膝关节，由此保留患者的前十字韧带及后十字韧带，也为本领域长久以来尚待解决的课题。
发明内容
有鉴于现有技术的不足，发明人经研发后得本发明。本发明的目的为提供一种人工膝关节及其胫骨构件与股骨构件，包含胫骨构件及股骨构件，以使患者于日后替换人工膝关节时无需使用骨钉即能于植入后稳固设置。
此外，本发明的另一目的为提供一种人工膝关节及其胫骨构件与股骨构件，包含胫骨构件及股骨构件，以于进行膝关节置换手术时，可采取十字韧带保留型的术式，维持关节稳定度，以降低新关节的磨耗。
本发明提供一种人工膝关节，包含胫骨构件及股骨构件。胫骨构件包含有上表面、与上表面相对的下表面以及第一凹槽。第一凹槽贯穿上表面及下表面，且用以容置十字韧带。且胫骨构件于下表面设置有多个第一凸出部。各第一凸出部具有至少一第一穿孔。胫骨构件承载股骨构件。股骨构件包含有第二凹槽。第二凹槽也用以容置十字韧带，且股骨构件于远离胫骨构件的表面上设置有多个第二凸出部。各第二凸出部各具有至少一第二穿孔。
在本发明的一实施例中，其中该些第一凸出部分别呈鳍片状或呈刀片状。
在本发明的一实施例中，其中该些第二凸出部分别呈鳍片状或呈刀片状。
在本发明的一实施例中，其中各第一凸出部沿其延伸方向逐渐变薄。
在本发明的一实施例中，其中各第二凸出部沿其延伸方向逐渐变薄。
在本发明的一实施例中，其中该些第一凸出部分别具有第一长轴方向，该些第一长轴方向实质上相互平行。
在本发明的一实施例中，其中该些第二凸出部分别具有第二长轴方向，该些第二长轴方向实质上相互平行。
在本发明的一实施例中，其中第一凹槽将胫骨构件分为第一部分及第二部分，且第一部分及第二部分通过连结部连结。
在本发明的一实施例中，其中至少一第一凸出部设置于连结部。
在本发明的一实施例中，其中各第一凸出部具有多个第一穿孔，该些第一穿孔由邻近胫骨构件处向远离胫骨构件的方向上以由疏到密方式分布。
在本发明的一实施例中，其中各第二凸出部分别具有多个第二穿孔，该些第二穿孔由邻近股骨构件处向远离股骨构件的方向上以由疏到密方式分布。
在本发明的一实施例中，人工膝关节进一步包含至少一衬垫，衬垫位于胫骨构件与股骨构件之间，且该衬垫设置于胫骨构件的上表面。
在本发明的一实施例中，其中衬垫具有第一卡合部，第一卡合部与胫骨构件的第二卡合部配合，第二卡合部邻近第一凹槽。
在本发明的一实施例中，其中股骨构件顶抵衬垫，且股骨构件通过衬垫与胫骨构件可相对活动。
本发明另提供一种胫骨构件，包含有上表面、与上表面相对的下表面以及第一凹槽。第一凹槽贯穿上表面及下表面，且用以容置十字韧带。胫骨构件于下表面设置有多个凸出部。该些凸出部各具有至少一穿孔。
在本发明的一实施例中，其中凸出部呈鳍片状或呈刀片状。
在本发明的一实施例中，其中各凸出部沿其延伸方向逐渐变薄。
在本发明的一实施例中，其中该些凸出部分别具有长轴方向，该些长轴方向实质上相互平行。
在本发明的一实施例中，其中第一凹槽将胫骨构件分为第一部分及第二部分，且第一部分及第二部分通过连结部连结。
在本发明的一实施例中，其中至少一凸出部设置于连结部。
在本发明的一实施例中，其中各凸出部具有多个穿孔，该些穿孔由邻近胫骨构件处向远离胫骨构件的方向上以由疏到密方式分布。
在本发明的一实施例中，胫骨构件进一步配设有至少一衬垫，该衬垫设置于胫骨构件的上表面。
在本发明的一实施例中，其中衬垫具有第一卡合部，第一卡合部与胫骨构件的第二卡合部配合，第二卡合部邻近第一凹槽。
本发明又提供一种股骨构件，与一胫骨构件对应设置，且胫骨构件承载股骨构件。股骨构件包含有第二凹槽。第二凹槽用以容置十字韧带。且，股骨构件于远离胫骨构件的表面上设置有多个凸出部。该些凸出部各具有至少一穿孔。
在本发明的一实施例中，其中该些凸出部分别呈鳍片状或呈刀片状。
在本发明的一实施例中，其中各凸出部沿其延伸方向逐渐变薄。
在本发明的一实施例中，其中该些凸出部分别具有长轴方向，各长轴方向实质上相互平行。
在本发明的一实施例中，其中各凸出部分别具有多个穿孔，该些穿孔由邻近股骨构件处向远离股骨构件的方向上以由疏到密方式分布。
本发明又提供一种人工膝关节，包含胫骨构件及股骨构件。胫骨构件包含有上表面以及与上表面相对的下表面。胫骨构件于下表面设置有多个第一凸出部，各第一凸出部分别具有至少一第一穿孔。胫骨构件承载股骨构件。股骨构件于远离胫骨构件的表面上设置有多个第二凸出部。各第二凸出部分别具有至少一第二穿孔，且胫骨构件承载股骨构件。
本发明又提供一种胫骨构件，包含有上表面以及与上表面相对的下表面。胫骨构件于下表面设置有多个凸出部。该些凸出部各具有至少一穿孔。
本发明又提供一种股骨构件，与一胫骨构件对应设置，且胫骨构件承载股骨构件。股骨构件于远离胫骨构件的表面上设置有多个凸出部，该些凸出部各具有至少一穿孔。
综上所述，依据本发明的人工膝关节及其胫骨构件与股骨构件，因其胫骨构件及股骨构件分别设置有多个第一凸出部与第二凸出部，并且各第一凸出部与第二凸出部分别具有至少一第一穿孔以及至少一第二穿孔。而于胫骨构件与股骨构件分别植入胫骨平台(tibial plateau)以及股骨髁部(femoral condyles)后，第一凸出部插入胫骨平台，且第二凸出部则插入股骨髁部，骨小梁(bone trabeculae)会于术后愈合过程中，生长穿过第一穿孔以及第二穿孔，由此使胫骨构件与股骨构件被固定于其植入部位。同时，若日后于需要再替换人工膝关节时，则也可通过骨小梁于第一穿孔与第二穿孔中的生长来固定所替换的胫骨构件或股骨构件，而无须通过额外的骨钉加以固定，以减少对于患者的伤害。
此外，依据本发明的人工膝关节及其胫骨构件与股骨构件除具有上述功效外，于其中一实施方式中，更因胫骨构件及股骨构件分别进一步设置有可容置患者膝关节十字韧带且相互对应设置的第一凹槽与第二凹槽，使骨科医师于进行全膝关节置换术时，可采取十字韧带保留型的术式，以维持术后关节的稳定度，并由此降低新关节的磨耗。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
图1为本发明的较佳实施例的人工膝关节组合示意图。
图2为图1所示的人工膝关节中股骨构件的示意图。
图3为图1所示的人工膝关节中胫骨构件与衬垫的示意图。
图4A为图1所示的人工膝关节植入患者膝关节且以前侧-后侧方向观察的示意图。
图4B为图1所示的人工膝关节植入患者膝关节且以内侧-外侧方向观察的示意图。
图4C为图1所示的人工膝关节的胫骨构件与股骨构件植入患者膝关节的方向示意图。
图5A至5G为图1所示的人工膝关节的胫骨构件的示意图。
图6A至6C为图1所示的人工膝关节的胫骨构件与衬垫的示意图。
图7A至7B为本发明的另一较佳实施例的人工膝关节组合示意图。
图8A至8B为现有的人工膝关节的示意图。
具体实施方式
以下将配合附图说明本发明的实施例，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。此外，须先说明的是，以下实施例中所使用的“近侧或近端(proximal)”、“远侧或远端(distal)”、“前侧(anterior)”、“后侧(posterior)”、“内侧(medial)”，以及“外侧(lateral)”等，均依照解剖学姿势与指示方向的定义。亦即，以朝向头侧称为近侧，朝向脚侧称为远侧；而以朝向身体的腹侧称为前侧，朝向身体的背侧称之为后侧；以朝向身体的中央线称之为内侧，以远离身体的中央线称之为外侧。此外，本发明下述实施例虽以人类患者的膝关节为例进行说明，但本发明并不以此为限。亦即，本发明下述实施例中所提供的人工膝关节，也可适用于其它具有相同或相类似解剖构造的动物的膝关节中。
首先，请参考图1、图4A及图4B，图1为本发明的较佳实施例的人工膝关节组合示意图，图4A与图4B为图1所示的人工膝关节植入患者膝关节的示意图，图4A中所示的观察方向为患者膝关节的前侧-后侧(anterior-posterior)方向，而图4B中所示的观察方向为患者膝关节的内侧-外侧(medial-lateral)方向。其中图中所示的股骨Fe、胫骨T、腓骨Fi与髌骨P的相对位置仅为概略绘制，而本发明所属领域具有通常知识者根据本发明的附图所绘示且同时配合以下说明，自应明了本实施例的人工膝关节K于植入后与上开股骨Fe、胫骨T、腓骨Fi与髌骨P的相对位置与设置关系。人工膝关节K包含胫骨构件1与股骨构件2。胫骨构件1包含有上表面11、与上表面11相对的下表面12，胫骨构件1于下表面12设置有至少一个第一凸出部13，而本实施例以设置有多个第一凸出部13为例加以说明。第一凸出部13各具有至少一个第一穿孔14，而本实施例也以设置有多个第一穿孔14为例加以说明。而股骨构件2则与胫骨构件1对应设置，且胫骨构件1的上表面11承载股骨构件2。本实施例的“承载”包含以下两种方式：股骨构件2朝向胫骨构件1的表面22直接抵靠于胫骨构件1的上表面11上的方式，或是通过另一构件(详如后述)的缓冲而使股骨构件2负载于胫骨构件1的上表面11上且股骨构件2朝向胫骨构件1的表面22与胫骨构件1的上表面11不直接接触，而为间接承载的状态。详细而言，股骨构件2是可滑动地配置于胫骨构件1上。如图中所示，胫骨构件1的上表面11是朝向股骨构件2的表面，而可供衬垫3卡合设置，而胫骨构件1的下表面12则是于植入后，实质上接触胫骨近端的表面。胫骨构件1的材质可为生物相容性的金属材料，包括但不限于钛合金、钴铬钼合金(Co-Cr-Mo alloy)或316不锈钢(316stainless steel)。
请再参考图1至图3，图2为图1所示的人工膝关节中股骨构件的示意图，图3为图1所示的人工膝关节中胫骨构件与衬垫的示意图。股骨构件2大致呈一弧状，包含有一第二凹槽25，而第二凹槽25将股骨构件2分为外侧髁部2a与内侧髁部2b，且通过连结部2c所连结。同时，连结部2c也可作为髌骨P(如图4B所示)的滑动面。图3为图1所示的人工膝关节中胫骨构件与衬垫的示意图。另外，胫骨构件1也包含有一第一凹槽15，而第一凹槽15贯穿上表面11及下表面12，且将胫骨构件1分为第一部分(内侧)1a与第二部分(外侧)1b，而第一部分1a与第二部分1b则通过连结部1c所连结。而股骨构件2的外侧髁部2a则是对应且可滑动地设置于胫骨构件1的第一部分(内侧)1a上；同样地，股骨构件2的内侧髁部2b则是对应且可滑动地设置于胫骨构件1的第二部分(外侧)1b上。
此外，第一凹槽15的深度在矢状轴向(sagittal axial)较佳约是胫骨构件1在矢状轴向上的长度的30％至90％，更佳是50％至80％，以利第一凹槽15容置前十字韧带ACL以及后十字韧带PCL(如图4A所示)。而第二凹槽25深度在患者膝关节横切面(traverse plane)上沿矢状轴向的投影长度较佳约是股骨构件2在患者膝关节横切面(traverse plane)上沿矢状轴向的投影长度的30％至90％，更佳是50％至80％，以利第二凹槽25容置前十字韧带ACL以及后十字韧带PCL。前述深度及长度的测量，是以胫骨构件1与股骨构件2在植入患者膝关节且屈曲角度为零(相当于患者为站立姿态或下肢打直的状态)的情况为基准。而本发明所属技术领域具有通常知识者自应明了，前述第一凹槽15的深度与胫骨构件1在矢状轴向上的长度的比例以及第二凹槽25深度与股骨构件2在患者膝关节横切面(traverse plane)上沿矢状轴向的投影长度的比例，两个比例不必要为相同，仅需使第一凹槽15及第二凹槽25足以容置前十字韧带ACL以及后十字韧带PCL即可，且也可针对实际情况进行调整。
如图1、图4A及图4B所示，胫骨构件1于植入患者的胫骨平台(tibial plateau)后，第一凸出部13会插入胫骨平台。胫骨平台指的是胫骨T于胫骨近端(tibial proximalend)而呈一平台状的部分。而于术后的愈合过程中，骨小梁(bone trabeculae)将生长穿过第一凸出部13上的第一穿孔14，由此胫骨构件1将被固定于胫骨平台。同时，若日后因构件磨损而需要再行替换，而再行植入新的胫骨构件1之后，也可通过骨小梁于第一穿孔14中的生长来固定所替换的胫骨构件1，而无须通过额外的骨钉加以固定，以减少对于患者的胫骨T的伤害。并且，第一凸出部13上的第一穿孔14数量越多，则骨小梁生长穿过第一穿孔14来抓住第一凸出部13以固定胫骨构件1的效果越佳。而第一凸出部13较佳厚度则是介于0.1厘米至0.7厘米(cm)，更佳是在0.3厘米至0.4厘米(cm)。此处第一凸出部13的厚度则是指第一凸出部13上与下表面12连接处的厚度。此外，在较佳的实施状态中，各第一凸出部13则具有多个第一穿孔14。第一穿孔14在第一凸出部13上的分布方式较佳是由邻近胫骨构件1处向远离胫骨构件1的方向上以由疏到密方式分布。而第一穿孔14的孔径较佳是1毫米至2毫米(mm)之间，而第一穿孔14彼此之间隔则以3毫米至5毫米之间为佳。
而股骨构件2于远离胫骨构件1的表面21上设置有至少一个第二凸出部23，而本实施例以设置有多个第二凸出部23为例加以说明。第二凸出部23各具有至少一第二穿孔24，而本实施例也以设置有多个第二穿孔24为例加以说明。股骨构件2的远离胫骨构件1的表面21，如图2所示，为呈现弧状结构的股骨构件2的内侧表面，且于植入后，会实质接触股骨远端。股骨构件2的材质同样可为生物相容性的金属材料，例如钛合金、钴铬钼合金或316不锈钢(316stainless steel)。
与胫骨构件1相类似地，股骨构件2于植入股骨Fe的股骨髁部(femoral condyles)后，第二凸出部23会插入对应的股骨髁部。而于术后的愈合过程中，骨小梁(bonetrabeculae)将生长穿过第二凸出部23上的第二穿孔24，由此股骨构件2将被固定于股骨髁部。同时，若日后因构件磨损而需要再行替换，而再行植入新的股骨构件2之后，也可通过骨小梁于第二穿孔24中的生长来固定所替换的股骨构件2，而无须通过额外的骨钉加以固定，以减少对于患者的伤害。而第二凸出部23较佳厚度则是介于0.1厘米至0.7厘米(cm)，更佳是在0.3厘米至0.4厘米(cm)。此处第二凸出部23的厚度则是指第二凸出部23上与表面21连接处的厚度。此外，在较佳的实施状态中，各第二凸出部23则分别具有多个第二穿孔24。第二穿孔24在第二凸出部23上的分布方式较佳是由邻近股骨构件2处向远离股骨构件2的方向上以由疏到密方式分布。而第二穿孔24的孔径较佳是1毫米至2毫米(mm)之间，而第二穿孔24彼此之间隔则以3毫米至5毫米之间为佳。
此外，虽然本实施例中的第一凸出部13与第二凸出部23以分别一体成形于胫骨构件1的下表面12与股骨构件2远离胫骨构件1的弧形内侧表面21上为例进行说明，但本发明并不以此为限。亦即，在其它实施状态中，第一凸出部13与第二凸出部23也可采取可拆卸式的设计，于使用时分别组装至胫骨构件1的下表面12与股骨构件2远离胫骨构件1的弧形内侧表面21上即可。
请再同时参考图4A与图4B，于胫骨构件1植入患者胫骨平台后，患者膝关节的前十字韧带ACL与后十字韧带PCL则会容置在第一凹槽15中。同样的，于股骨构件2植入患者股骨远端后，患者膝关节的前十字韧带ACL与后十字韧带PCL则会容置在第二凹槽25中。因此，骨科医师于进行膝关节置换手术而将人工膝关节K植入患者膝关节之后，可采取十字韧带保留型的术式，亦即于使人工膝关节K植入时无须切除而保留患者的前十字韧带ACL与后十字韧带PCL，以维持术后患者关节的稳定度，并由此降低新关节的磨耗。同时，也可使膝关节于术后仍保留相当的活动自由度(例如屈曲、伸展、外旋、内旋、外翻与内翻等)。
而为便于胫骨构件1的植入，本实施例中，第一凸出部13朝远离胫骨构件1的方向(亦即自下表面12朝向胫骨远端方向延伸)延伸。同时，第一凸出部13沿其延伸方向逐渐变薄，而呈一鳍片状或呈一刀片状。而胫骨构件1的植入方式，包括但不限于钉入(直接将胫骨构件1抵接于胫骨近端并施加与实质平行于胫骨长轴方向的力，将胫骨构件1打入胫骨平台)、滑入(slide-in，由膝关节前侧滑向后侧方向同时向斜下插入)、黏合(通过涂布骨水泥或生物用胶于下表面12上使胫骨构件1黏合于胫骨平台)，或前述方式的任意组合。同样地，为便于股骨构件2的植入，本实施例中，第二凸出部23朝远离股骨构件2的方向(亦即自表面21朝向股骨近端方向延伸)延伸。同时，第二凸出部23沿其延伸方向逐渐变薄，而呈一鳍片状或呈一刀片状。而股骨构件2的植入方式，包括但不限于钉入(直接将股骨构件2抵接于股骨远端并施加与实质平行于股骨长轴方向的力，将股骨构件2打入股骨髁部)、滑入(slide-in，由膝关节前侧滑向后侧方向同时向斜上插入)、黏合(通过涂布骨水泥或生物用胶于远离胫骨构件1的表面21上使股骨构件2黏合于股骨髁部)，或前述方式的任意组合。
请再参考图4C，为图1所示的人工膝关节的胫骨构件1与股骨构件2植入患者膝关节的方向示意图。于骨科医师于进行膝关节置换手术时，为进一步便于采用滑入(slide-in)方式将胫骨构件1或股骨构件2植入，第一凸出部13或第二凸出部23的延伸方向可实质平行于患者膝关节的矢状切面(sagittal plane)。然，本发明不以此为限。
请参考图5A至图5C，为图1所示的人工膝关节的胫骨构件的示意图。同样地，为进一步便于采用滑入方式将胫骨构件1植入，胫骨构件1的各第一凸出部13分别具有一第一长轴方向L1，并且各个第一长轴方向L1实质上相互平行。此外，图5A中所示的各第一凸出部13的鳍片状或刀片状结构自胫骨构件1前端延伸至后端而呈现一完整弧状结构，然而在设置上也可如图5B所示，各第一凸出部13a的鳍片状或刀片状结构仅自中央部位开始延伸至后端而呈现一半弧状结构。如图5C所示，而为增加连结部1c的结构强度，降低连结部1c于植入时因结构强度较低使其受到应力推挤而发生断裂的状况，可在连结部1c处的下表面12上增设至少一个第一凸出部13c，图中以增设二个为例。
另外，请再参考图5D至图5G，也为图1所示的人工膝关节的胫骨构件1的其它状态示意图。若滑入方式以外的方式植入时，第一凸出部13的长轴方向也可为沿膝关节的冠状切面(coronal plane)方向或其它方向设置。亦即，虽然如图5D所示，第一凸出部13以胫骨构件1的前端－后端方向设置而可实质平行于患者膝关节的矢状切面(sagittal plane)。但也可如图5E所示，第一凸出部13大致上仍以胫骨构件1的前端－后端方向设置，但已不实质平行于患者膝关节的矢状切面(sagittal plane)。或者，如图5F所示，第一凸出部13则是以胫骨构件1的内侧－外侧方向设置而可实质平行于膝关节的冠状切面(coronal plane)方向。再者，也可如图5G所示，组合上述设置方向，第一凸出部13以纵横交错方式设置于胫骨构件1的下表面12。
与前述第一凸出部13的设计类似，在较佳的实施状态中，为便于采用滑入的植入方式，如图2所示，股骨构件2的各个第二凸出部23分别具有一第二长轴方向L2，且各个第二长轴方向L2实质上相互平行。然本发明并不以此为限，亦即，各第二凸出部23可为自股骨构件2前端延伸至后端而呈现完整弧状结构或是仅自股骨构件2中央部位开始延伸至后端而呈半弧状结构。或者，第二凸出部23也可沿膝关节的矢状切面、冠状切面方向或其它方向或各方向的组合进行设置。
此外，本实施例中的人工膝关节K进一步包含有至少一个衬垫3。请参考图1及图3所示，人工膝关节K以包含二个衬垫3为例。衬垫3位于胫骨构件1与股骨构件2之间，且可分别卡合于胫骨构件1的第一部分1a与第二部分1b的上表面11。胫骨构件1的上表面11可呈一浅盘状凹面，而衬垫3与胫骨构件1的上表面11接触的表面则会设计为与浅盘状凹面对应的凸面。衬垫3可具有圆形凹洞，而于朝向股骨构件2的表面则设计为可承载股骨构件2的外侧髁部2a或内侧髁部2b且供其滑动的弧形凹面，使衬垫3提供相当于膝关节半月软骨(meniscus)的功能。于植入患者膝关节后，股骨构件2顶抵衬垫3，并且股骨构件2可相对于胫骨构件1进行滑动或旋动。衬垫3具有一第一卡合部31，第一卡合部31与胫骨构件1的第二卡合部16配合，且胫骨构件1上的第二卡合部16邻近第一凹槽15，亦即如图3中所示，在本实施例中胫骨构件1上的第二卡合部16设置在第一部分1a与第二部分1b上靠近第一凹槽15的地方。如图3中所示，虽本实施例中以衬垫3具有圆形凹洞者为例，但本发明并不以此为限。亦即衬垫3也可不具有圆形凹洞而呈现圆盘状，仅需具有可承载股骨构件2的外侧髁部2a或内侧髁部2b且供其滑动的弧形凹面即可。而在本实施例中，衬垫3材质为生物相容性塑料(biocompatible plastic)，包括但不限于医疗级聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(Polyethylene)、聚醚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯(Polycarbonate)、PEI树脂(Polyetherimide resin)、聚砜(Polysulfone)、聚丙烯(Polypropylene)或聚氨酯(Polyurethane)。而在衬垫3设置于胫骨构件1上时，较佳的实施状态中，两者得仅以位于内侧的衬垫3的第一卡合部31及胫骨构件1的第二卡合部16互相连接，同时衬垫3的第一卡合部31为一圆棒构型而胫骨构件1的第二卡合部16为一圆形穿孔，使衬垫3的第一卡合部31与胫骨构件1的第二卡合部16组成一枢轴结构，且衬垫3与胫骨构件1两者的外侧不固定，使植入的人工膝关节K的股骨构件2仍可相对于胫骨构件1进行外旋及内旋的轴向旋动，以保持术后患者膝关节外旋及内旋的自由度。然而，本发明对于衬垫3的第一卡合部31与胫骨构件1的第二卡合部16的构型并不加以限制，衬垫3的第一卡合部31可为上述的圆棒构型、或是第一卡合部31a如图6B所示的插销构型，或如图6C所示的凸点或凸块，例如(但不限于)半球形凸块或是半月形凸块。而在本实施例中的较佳实施状态中，衬垫3的第一卡合部31与胫骨构件1的第二卡合部16的配合只要为凹凸配合即可，至于哪个为凹哪个为凸，本发明也不加以限制。
而在较佳的实施状态中，胫骨构件1的上表面11可呈一凹陷面，并且其中间的深度较其前端的深度来得深。使得衬垫3在手术中组装时易于采用滑入(slide-in)的方式与胫骨构件1卡合组装。但本发明并不以此为限，亦即，在其它的实施状态中，衬垫3于制作时可采包射或埋射方式，直接成形于胫骨构件1的上表面11，因而无需衬垫3第一卡合部31与胫骨构件1第二卡合部16的搭配卡合。或者，于出厂时，衬垫3即卡合于胫骨构件1的上表面11。或者，衬垫3与胫骨构件1也可以互相分离，直至进行手术时才将衬垫3卡合于胫骨构件1上。
而在较佳的实施状态中，如图6B所示，胫骨构件1的上表面11可如前所述的呈一凹陷的浅盘状曲面，胫骨构件1的第二卡合部16可自胫骨构件1第一部分1a与第二部分1b的靠近前端部分开始延伸至中段部分而呈现一凹沟状，且仅于邻近第一凹槽15的中段部分为穿孔构型，使得衬垫3在手术中组装时易于采用以胫骨构件1前端朝向后端方向滑入(slide-in)的方式，衬垫3的第一卡合部31a即先接触胫骨构件1的第二卡合部16的凹沟部分而被限位，当衬垫3继续滑入后，衬垫3的第一卡合部31a则滑至胫骨构件1的第二卡合部16的穿孔部分而穿入，使衬垫3完成与胫骨构件1的卡合组装。
另外，如图6A所示，在较佳的实施状态中，胫骨构件1也可不具有连结部1c，亦即胫骨构件1的第一部分1a与第二部分1b为独立设置，于植入时，分别各自植入对应的胫骨平台上。
另外，本发明也提供一种胫骨构件1，与前述人工膝关节K中的胫骨构件1相同，胫骨构件1包含有上表面11、与上表面11相对的下表面12以及第一凹槽15，第一凹槽15贯穿上表面11及下表面12，且用以容置前十字韧带ACL与后十字韧带PCL。胫骨构件1于下表面12设置有至少一个第一凸出部13，第一凸出部13各具有至少一第一穿孔14。此外，胫骨构件1的各具体部件的组成、变化状态与其它部件的连接关系，则同于前面实施例中所述，于此不再赘述。
另外，本发明也提供一种股骨构件2，与前述人工膝关节K中的股骨构件2相同的，股骨构件2与胫骨构件1对应设置，且胫骨构件1的上表面11承载股骨构件2。股骨构件2包含第二凹槽25，第二凹槽25用以容置前十字韧带ACL与后十字韧带PCL，且股骨构件2于远离胫骨构件1的表面21上设置有至少一个第二凸出部23，第二凸出部23各具有至少一第二穿孔24。此外，股骨构件2的各具体部件的组成、变化状态与其它部件的连接关系，则同于前面实施例中所述，于此不再赘述。
另外，本发明也提供另一种人工膝关节K’，适用于单髁人工关节置换手术。请参考图7A及图7B，为本发明的另一较佳实施例的人工膝关节组合示意图。人工膝关节K’包含胫骨构件1’与股骨构件2’。如图所示，本实施例的人工膝关节K’因适用于单髁人工膝关节置换手术，故相较于前述较佳实施例的股骨构件2与胫骨构件1，本实施例的胫骨构件1’与股骨构件2’均仅具有对应于股骨单髁部及胫骨单髁部的构型，至于对应于内侧髁部或外侧髁部，于此并不加以限定，本发明所属技术领域具有通常知识的人根据本发明的附图所绘示且同时配合以下说明，自应明了本实施例的人工膝关节K’适用于内侧髁部或外侧髁部时得进行对应的具体构型修正。胫骨构件1’包含有上表面11’、与上表面11’相对的下表面12’，胫骨构件1’于下表面12’设置有至少一个第一凸出部13’，而本实施例以设置有多个第一凸出部13’为例加以说明。第一凸出部13’各具有至少一第一穿孔14’，而本实施例也以设置有多个第一穿孔14’为例加以说明。而股骨构件2’大致呈一弧状，与胫骨构件1’对应设置，且胫骨构件1’的上表面11’承载股骨构件2’(股骨构件2’以朝向胫骨构件1’的表面22’直接抵靠于胫骨构件1’的上表面11’上的方式，或是通过衬垫3’的缓冲而使股骨构件2’负载于胫骨构件1’的上表面11’上且股骨构件2’朝向胫骨构件1’的表面22’与胫骨构件1’的上表面11’不直接接触的间接承载的方式)，而使股骨构件2’可滑动地设置于胫骨构件1’上。胫骨构件1’于植入患者的胫骨平台后，第一凸出部13’会插入胫骨平台。
而股骨构件2’于远离胫骨构件1’的表面21’上设置有至少一个第二凸出部23’，而本实施例以设置有一个第二凸出部23’为例加以说明。第二凸出部23’具有至少一第二穿孔24’，而本实施例以设置有多个第二穿孔24’为例。而股骨构件2’于植入患者的膝关节后，第二凸出部23’会插入对应的股骨髁部中。
本实施例中人工膝关节K’的胫骨构件1’与股骨构件2’以及与其搭配使用的衬垫3’，除因适用于单髁人工膝关节置换手术而有对应变化之外，其余各部件的具体组成、变化状态与其它部件的连接关系，则同于前面实施例中所述，于此不再赘述。
另外，本发明也提供另一种胫骨构件1’，与前述人工膝关节K’中的胫骨构件1’相同，胫骨构件1’包含有上表面11’、与上表面11’相对的下表面12’。胫骨构件1’于下表面12’设置有至少一个第一凸出部13’，第一凸出部13’各具有至少一第一穿孔14’。此外，胫骨构件1’的各具体部件的组成、变化状态与其它部件的连接关系，则同于前面实施例中所述，于此不再赘述。
另外，本发明也提供另一种股骨构件2’，与前述人工膝关节K’中的股骨构件2’相同，股骨构件2’与胫骨构件1’对应设置，股骨构件2’于远离胫骨构件1’的表面21’上设置有至少一个第二凸出部23’，第二凸出部23’各具有至少一第二穿孔24’。此外，股骨构件2’的各具体部件的组成、变化状态与其它部件的连接关系，则同于前面实施例中所述，于此不再赘述。
承上所述，依据本发明的人工膝关节及其胫骨构件与股骨构件，胫骨构件及股骨构件分别设置有至少一第一凸出部与第二凸出部，并且各第一凸出部与第二凸出部分别具有至少一第一穿孔以及至少一第二穿孔。而于胫骨构件与股骨构件分别植入胫骨平台(tibia plateau)以及股骨髁部(femoral condyles)后，第一凸出部插入胫骨平台，且第二凸出部则插入股骨髁部，骨小梁(bone trabeculae)会于术后愈合过程中，生长穿过第一穿孔以及第二穿孔，由此使胫骨构件与股骨构件被固定于其植入部位。同时，若日后于需要再替换人工膝关节时，则也可通过骨小梁于第一穿孔与第二穿孔中的生长来固定所替换的胫骨构件或股骨构件，而无须通过额外的骨钉加以固定，以减少对于患者的伤害。
此外，依据本发明的人工膝关节及其胫骨构件与股骨构件除具有上述功效外，于其中一实施方式中，更因其胫骨构件及股骨构件进一步分别设置有可容置患者膝关节十字韧带且相互对应设置的第一凹槽与第二凹槽，使骨科医师于进行全膝关节置换手术时，可采取十字韧带保留型的术式，以维持术后关节的稳定度，并由此降低新关节的磨耗。
以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括于本发明的权利要求中。

Claims (31)

1.一种人工膝关节，其特征在于，所述人工膝关节包含：
一胫骨构件，其包含有一上表面、一与该上表面相对的下表面以及一第一凹槽，该第一凹槽贯穿该上表面及该下表面，且用以容置一十字韧带，该胫骨构件于该下表面设置有多个第一凸出部，该些第一凸出部各具有至少一第一穿孔；以及
一股骨构件，该胫骨构件承载该股骨构件，该股骨构件包含有一第二凹槽，该第二凹槽用以容置该十字韧带，且该股骨构件于远离该胫骨构件的一表面上设置有多个第二凸出部，该些第二凸出部各具有至少一第二穿孔。
2.如权利要求1所述的人工膝关节，其特征在于，该些第一凸出部分别呈一鳍片状或呈一刀片状。
3.如权利要求1所述的人工膝关节，其特征在于，该些第二凸出部分别呈一鳍片状或呈一刀片状。
4.如权利要求1所述的人工膝关节，其特征在于，各该第一凸出部沿其延伸方向逐渐变薄。
5.如权利要求1所述的人工膝关节，其特征在于，各该第二凸出部沿其延伸方向逐渐变薄。
6.如权利要求1所述的人工膝关节，其特征在于，该些第一凸出部分别具有一第一长轴方向，该些第一长轴方向相互平行。
7.如权利要求1所述的人工膝关节，其特征在于，该些第二凸出部分别具有一第二长轴方向，该些第二长轴方向相互平行。
8.如权利要求1所述的人工膝关节，其特征在于，该第一凹槽将该胫骨构件分为一第一部分及一第二部分，且该第一部分及该第二部分通过一连结部连结。
9.如权利要求8所述的人工膝关节，其特征在于，至少一该第一凸出部设置于该连结部。
10.如权利要求1所述的人工膝关节，其特征在于，各该第一凸出部具有多个该第一穿孔，该些第一穿孔由邻近该胫骨构件处向远离该胫骨构件的方向上以由疏到密方式分布。
11.如权利要求1所述的人工膝关节，其特征在于，各该第二凸出部分别具有多个该第二穿孔，该些第二穿孔由邻近该股骨构件处向远离该股骨构件的方向上以由疏到密方式分布。
12.如权利要求1所述的人工膝关节，其特征在于，所述人工膝关节进一步包含至少一衬垫，该衬垫位于该胫骨构件与该股骨构件之间，且该衬垫设置于该胫骨构件的该上表面。
13.如权利要求12所述的人工膝关节，其特征在于，该衬垫具有一第一卡合部，该第一卡合部与该胫骨构件的一第二卡合部配合，该第二卡合部邻近该第一凹槽。
14.如权利要求12所述的人工膝关节，其特征在于，该股骨构件顶抵该衬垫，且该股骨构件通过该衬垫与该胫骨构件相对活动。
15.一种胫骨构件，其特征在于，所述胫骨构件包含有：
一上表面、一与该上表面相对的下表面以及一第一凹槽，该第一凹槽贯穿该上表面及该下表面，且用以容置一十字韧带，该胫骨构件于该下表面设置有多个凸出部，该些凸出部各具有至少一穿孔。
16.如权利要求15所述的胫骨构件，其特征在于，该些凸出部分别呈一鳍片状或呈一刀片状。
17.如权利要求15所述的胫骨构件，其特征在于，各该凸出部沿其延伸方向逐渐变薄。
18.如权利要求15所述的胫骨构件，其特征在于，该些凸出部分别具有一长轴方向，该些长轴方向相互平行。
19.如权利要求15所述的胫骨构件，其特征在于，该第一凹槽将该胫骨构件分为一第一部分及一第二部分，且该第一部分及该第二部分通过一连结部连结。
20.如权利要求19所述的胫骨构件，其特征在于，至少一该第一凸出部设置于该连结部。
21.如权利要求15所述的胫骨构件，其特征在于，各该凸出部具有多个该穿孔，该些穿孔由邻近该胫骨构件处向远离该胫骨构件的方向上以由疏到密方式分布。
22.如权利要求15所述的胫骨构件，其特征在于，所述胫骨构件进一步配设有至少一衬垫，该衬垫设置于该胫骨构件的该上表面。
23.如权利要求22所述的胫骨构件，其特征在于，该衬垫具有一第一卡合部，该第一卡合部与该胫骨构件的一第二卡合部配合，该第二卡合部邻近该第一凹槽。
24.一种股骨构件，其特征在于，所述股骨构件与一胫骨构件对应设置，且该胫骨构件承载该股骨构件，该股骨构件包含：
一第二凹槽，该第二凹槽用以容置一十字韧带，且该股骨构件于远离该胫骨构件的一表面上设置有多个凸出部，该些凸出部各具有至少一穿孔。
25.如权利要求24所述的股骨构件，其特征在于，该些凸出部分别呈一鳍片状或呈一刀片状。
26.如权利要求24所述的股骨构件，其特征在于，各该凸出部沿其延伸方向逐渐变薄。
27.如权利要求24所述的股骨构件，其特征在于，该些凸出部分别具有一长轴方向，该些长轴方向相互平行。
28.如权利要求24所述的股骨构件，其特征在于，各该凸出部分别具有多个该穿孔，该些穿孔由邻近该股骨构件处向远离该股骨构件的方向上以由疏到密方式分布。
29.一种人工膝关节，其特征在于，所述人工膝关节包含：
一胫骨构件，其包含有一上表面以及一与该上表面相对的下表面，该胫骨构件于该下表面设置有多个第一凸出部，该些第一凸出部各具有至少一第一穿孔；以及
一股骨构件，该胫骨构件承载该股骨构件，该股骨构件于远离该胫骨构件的一表面上设置有多个第二凸出部，该些第二凸出部各具有至少一第二穿孔。
30.一种胫骨构件，其特征在于，所述胫骨构件包含有：
一上表面，以及一与该上表面相对的下表面，该胫骨构件于该下表面设置有多个凸出部，该些凸出部各具有至少一穿孔。
31.一种股骨构件，其特征在于，所述股骨构件与一胫骨构件对应设置，且该胫骨构件承载该股骨构件，该股骨构件
于远离该胫骨构件的一表面上设置有多个凸出部，该些凸出部各具有至少一穿孔。
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