用于動態地治療膝部的矯形裝置制造方法
【專利摘要】一種設置用于動態地治療膝部的矯形裝置(110)。裝置包括：鉸鏈組件(120)，框架，其具有彼此間隔開并且通過鉸鏈組件(120)相連的上部褲口(112)和下部褲口(114)，和動態殼體(116)，其與框架相連并且沿著支架的第一側而延伸。調節系統(118)與動態殼體(116)相連并且包括將殼體(116)與所述鉸鏈組件(120)操作式相連的拉緊元件(126)。調節系統(118)設置為增加和降低拉緊元件(126)中的拉力。隨著所述矯形裝置從伸展方向進入到彎曲方向，動態殼體(116)被拉向前部平面。
【專利說明】用于動態地治療膝部的矯形裝置
【技術領域】
[0001]本公開涉及一種矯形裝置，并且特別涉及一種用于動態地治療或支撐受傷的膝部 的矯形裝置。
【背景技術】
[0002]膝關節（股骨和脛骨）的穩定性被理解為主要由四個關鍵韌帶產生：前十字軔帶 (ACL)、后十字靭帶（PCL)、內側副軔帶（MCL)和外側副靭帶（LCL)。ACL是非常熟知的，這在 某種程度上是由于可以非常常見地診斷出ACL受傷。ACL可抑制脛骨相對于股骨向前（前 側）滑動得過遠。相反，如圖1所示，PCL可阻止脛骨相對于股骨向后（后側）滑動得過遠。 [000 3] PCL撕裂通過受傷的嚴重性程度（I、II或III)而分級。該分級通過與對側膝部 的脛骨相比脛骨向后移位的增加程度而分類。通常，受傷的等級與以下內容相對應：
[0004] 等級1 :韌帶輕微受傷并且被略微拉伸，但仍能幫助保持膝關節穩定。l-5mm。
[0005] 等級2:韌帶被拉伸到其變松弛的程度。這通常稱之為韌帶部分撕裂。6-i 〇mm。
[0006] 等級3 :這種類型的受傷通常稱之為韌帶徹底撕裂。韌帶已經被撕裂成兩部分，并 且膝關節不穩定。10mm以及更大。
[0007] 如圖2所示，PCL受傷典型地是在跌倒中產生的，在所述跌倒中，脛骨被迫相對于 股骨而向后移動。另一個常見的方式是，在機動車事故中，當膝部受到撞擊時會發生這種受 傷。
[0008] PCL膝部受傷通常不進行手術治療，并且常見的處理方式是使PCL自愈。當PCL撕 裂時，脛骨的近端具有向后移動的趨勢，這會導致愈合中的PCL上的拉伸，并且導致比受傷 之前長的愈合后的PCL。結果，愈合后的膝部可經受一定程度的松弛，其中在愈合后，脛骨的 近端會向后移動，因此會導致病人感到不穩定，并且增加再次受傷的風險。
[0009] 可使用能在整個運動范圍中給上部腓腸的后部提供支撐的矯形裝置、例如膝部支 架來阻止這種所不希望的移動。在手術后的病人（或甚至最近受傷的病人，所述病人沒有 進行手術或將要進行手術）中，這可減緩處于愈合期的PCL的拉長，并且阻止上文所描述的 移動問題。在具有處于拉長狀態中愈合的PCL的病人中，支架可阻止上文描述的所不希望 的移動，給予病人額外的穩定感，并且降低再次受傷的風險。
[0010] 不幸地是，由于差的診斷方法,PCL撕裂的年度數量是不確定的（估計在所有韌帶 受傷的3%到20%之間）。以往，PCL受傷被認為是具有良性的臨床結果。因此，如果診斷 出PCL撕裂后，不會對其進行處理，這是由于其處于關節腔的外側并且具有自愈能力。不幸 地是，當放任其自愈時，PCL典型地會以拉長長度的方式愈合，這會導致關節的不穩定。
[0011] 最近的估計顯示出美國每年被診斷為PCL撕裂的數量接近25000。當與ACL撕裂 的數量相比時，其所占的比例約為10%。仍然存在的疑問是，有多少膝部沒有被診斷。問題 是，如果沒有努力將軔帶修復為保持其正常的長度，靭帶會在拉伸位置中愈合，這會導致在 股骨和脛骨關節面之間的多余的運動；這會提高膝部中導致骨關節炎的退行性病變的可能 性。
[0012] 對于一些嚴重的受傷，或對于與其他類型的受傷相結合的ρα受傷，一些醫生已 經提出了 PCL重建。雖然一些體外生物力學研究已經報道了在帶有孤立式受傷的模型中， PCL重建可恢復膝部的生物力學，但是PCL受傷的實際手術治療是成問題的；大量的病人在 手術后要繼續承受膝部松弛的后遺癥。
[0013] PCL上的載荷顯示為本質上是動態的。例如，隨著膝部從完全伸展位置到彎曲90 度的運動，在正常完好的PCL韌帶上的拉力會增加。這種增加的拉力有助于將脛骨保持在 相對于股骨的適當位置。當PCL受損時，其不能提供這種增加的拉力，并且可允許脛骨向后 移動。如上文所述，如果支架可以適當的方式向后部腓腸提供額外的力，則其可提供有效地 使股骨和脛骨共同定位所必須的力。已經發現，在急性PCL受傷的治療中，病人不良后果的 一個可能原因是在愈合期間動態載荷向后拉動脛骨，并且導致PCL在拉長的長度中愈合。 這也可導致進一步發生骨關節炎的幾率増加。
[0014] 適當設計的動態支架可阻止或減緩這種發病。如果需要手術，則這種支架可在PCL 的整個愈合過程中對重建的PCL提供保護。由于PCL在關節腔之外并且有能力自愈，因此 這種支架有可能避免對手術治療的需求。對于之前具有PCL受傷并且由于沒有進行隨后的 手術介入而經受關節松弛的病人來說，這種支架也可提供增加的穩定性和信心。最終，這種 矯形裝置可使具有所有程度的PCL受傷的病人受益。另一個不良結果的原因是重力原因。 隨著病人通過膝部伸展而仰臥以及舉起腿，脛骨會向后落回。當病人處于非負重的手術后 階段（在此階段中，病人可通過簡單地躺在床上而經常經受這種脛骨后移），這種效果是經 常出現的。
[0015] 脛骨向后移動對于愈合中的PCL是不利的，并且可導致產生靭帶非解剖學拉長的 過度拉力。存在有多個市售PCL支架選擇，但是已知的解決方法缺乏特定的關鍵功能需求。 因此，這里建議提供一種示例性PCL支架形式的矯形裝置，其可滿足特定的關鍵功能需求， 以便有效地治療膝部的PCL受傷。至少一個這種建議的裝置將有助于手術后或非手術的急 性PCL受傷的功能康復。另一建議是，對于帶有不良愈合/延長的 PCL的病人，保持股骨和 脛骨的適當骨對齊。因此，所建議的裝置對于所有新近PCL受傷的病人和所有沒有接受保 全PCL長度手術的病人是適用的。
【發明內容】
[0016] 根據這里所描述的多種矯形裝置實施方案，可將示例性的PCL支架用在至少以下 三種情況中：（1)在手術后，在愈合過程期間（ 3_6個月）保護PCL，使得一旦已經確認PCL 恰當地愈合后，則可不再需要支架，除非病人需要將支架以在活動期間提供額外的穩定性； (2)保護非手術的PCL，其中支架可提供動態穩定性，允許PCL在適當的拉力下愈合而不需 要手術；以及（3)對于PCL已經在拉長位置中愈合的個體來說則保護ρα，其中支架為了活 動而對PCL提供動態穩定性。
[0017]根據矯形裝置的一個實施方案，矯形裝置為設置用于動態地治療膝部的膝部支 架。支撐件具有中軸和前部平面，所述前部平面與中軸平行和相交，并且沿著第一側和第二 側將支架分開。支架具有將裝置分成內側和外側的內側-外側平面，其大體取向為垂直于 前部平面。
[0018]支架包括鉸鏈組件和框架，框架具有彼此間隔開并且通過鉸鏈組件相連的上部褲 口和下部褲口。動態腓腸殼體與框架相連，并且沿著支架的第一側延伸。調節系統與動態 腓腸殼體相連，并且包括將動態腓腸殼體和鉸鏈組件操作式地相連的拉緊元件。隨著矯形 裝置從伸展方位進入到彎曲方位，動態腓腸殼體被向前拉伸，在矢狀面中的脛骨近端上產 生向前指向的力。從這種方位已經發現，隨著膝部彎曲時拉緊元件的縮短，會產生增加的腓 腸載荷，這又向前促動脛骨以補償受損的PCL。
[0019] 支架還包括將下部褲口與鉸鏈組件相連的支柱段，并且拉緊元件沿著支柱段的至 少一部分延伸。在設置支架以治療受損的PCL的情況中，拉緊元件沿著支柱段的前部側而 延伸。動態腓腸殼體固定于支柱段，并且拉緊元件沿著動態腓腸殼體的至少一部分而延伸， 同時當動態腓腸殼體構造為治療PCL時，其處于支架的遠端后部側上。
[0020] 根據一個實施方案，拉緊元件具有固定于鉸鏈組件的第一端部。鉸鏈組件可包括 一對旋轉軸線，拉緊元件可在旋轉軸線之間延伸。當裝置處于伸展方位中時，鉸鏈組件優選 地處于沿著前部平面；拉緊元件與前部平面在鉸鏈組件中交叉。此外，鉸鏈組件可限定一對 旋轉軸線和大體垂直于旋轉軸線的主軸。拉緊元件可在旋轉軸線對之間延伸并且與主軸相 交。
[0021] 鉸鏈組件可包括限定了拉緊元件延伸穿過的進入口的鉸鏈蓋。進入孔優選地處于 前部平面的第二側上，并且因此處于與動態腓腸殼體相反側的前部平面的側部上。鉸鏈蓋 可限定中部口，拉緊元件會由此而延伸到鉸鏈組件內，并且固定在鉸鏈蓋的中部口處或附 近。
[0022] 調節系統可包括設置用于增加或降低拉緊元件中的拉力的收緊裝置。根據一個變 體，收緊裝置為轉盤式拉緊裝置，其設置用于拉緊元件的棘輪轉動調節的預選擇和增加。在 這種變體中，拉緊元件優選為可由轉盤式拉緊裝置纏繞或解繞的線纜。在一些變體中，收緊 裝置包括允許調節拉緊元件中的拉力的束帶或其他棘輪件、例如線性棘輪，或其結合。
[0023] 支架還可包括狹長形支柱段，其將下部褲口與鉸鏈組件相連并且具有引導件，所 述引導件將拉緊元件從大體垂直于支柱段的外向方向定向到大體平行于支柱段的縱向方 向。
[0024] 此外，支架可包括從處于裝置第二側部上的上部褲口朝向裝置的第一側延伸的 翼。攜帶有襯墊的束帶、殼體或其結合可從其相反的內側和外側上的上部褲口延伸并且越 過翼。
[0025] 根據一個實施方案，支架的第一側處于裝置的后部側上，并且上部褲口和下部褲 口處于支架的第一側上，特別是當支架構造為治療PCL時。上部褲口可具有比內側支柱更 向近端延伸的外側支柱，因此在上部褲口的外側處產生了頂點。如上文提到，動態腓腸殼體 同樣處于后部側上。裝置還包括處于裝置的前部側上的上部束帶和下部束帶，其各自與上 部褲口和下部褲口相連，并且圍繞裝置的第二側延伸。
[0026] 支架也可包括處于裝置的第二側上的下部脛骨殼體。下部脛骨殼體可具有半剛性 和彈性的大體V形插入件。下部脛骨殼體設置為隨著裝置從伸展方位進入到彎曲方位而抵 觸動態腓腸殼體。此外，在PCL支架的方位中，下部殼體作為脛骨殼體而調整，使得V形插 入件會阻止傳統束帶在腿前面的相應于脛骨的端部處導致的尖銳的壓力點，并且由于與動 態腓腸殼體的反作用力而將壓力更均勻地分散在小腿上。
[0027] 矯形裝置可通過切換動態腓腸殼體的位置、拉緊元件的取向以及褲口、殼體和束 帶的位置而適合于治療其他的膝部疾病。
[0028] 在不同的實施方案中，矯形裝置設置為可與動態腓腸殼體相抵觸的動態股骨殼 體，在其中動態股骨殼體和腓腸殼體通過調節系統彼此相連。根據一個變體，動態股骨殼體 處于前部平面的前部側上，但動態腓腸殼體處于前部平面的后部側上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029] 根據下文說明、所附的權利要求和相應的附圖可更好地理解本發明的這些和其他 特征、方面和優點。
[0030] 圖1是與股骨和脛骨相接合的后十字靭帶（PCL)的示意圖。
[0031] 圖2是PCL型受傷和在這種受傷期間膝部的示意圖。
[0032] 圖3是用于治療PCL的矯形裝置的實施方案的透視圖。
[0033] 圖4是圖3的實施方案的前部立視圖。
[0034] 圖5是圖3的實施方案的后部立視圖。
[0035] 圖6是圖3的實施方案在伸展位置中的側向立視圖。
[0036] 圖7是圖3的實施方案在彎曲位置中的側向立視圖。
[0037] 圖8以上方透視圖的方式示意性地詳細顯示了圖3的實施方案在伸展位置中的鉸 鏈組件和拉緊元件。
[0038] 圖9以下方透視圖的方式詳細顯示了在伸展位置中的圖3實施方案的變體。
[0039] 圖10是在彎曲位置中的圖3實施方案的變體的細節圖。
[0040]圖11是圖3實施方案中的用于動態拉緊系統的調節機構的鉸鏈殼的立視圖。
[0041 ]圖12說明了隨著腿從伸展進入彎曲，彼此相作用的調節系統和動態拉緊系統與 施加在第一殼體和第二殼體上的力的水平相結合的實施例。
[0042]圖I3是用于圖3的實施方案中的動態拉緊系統的調節機構的變體的立視圖。 [0043]圖14是用于圖3的實施方案中的動態拉緊系統的調節機構的另一變體的立視圖。 [0044]圖I 5是用于治療PCL的矯形裝置的另一實施方案的透視圖。
[0045]圖16是圖15的實施方案在伸展位置中的側部立視圖。
[0046]圖I7是圖15的實施方案在伸展位置中的前部立視圖。
[0047]圖I8是圖15的實施方案中的鉸鏈的立視圖。
[0048] 圖19是圖18的鉸鏈實施方案中的鉸鏈蓋的內部立體細節圖。
[0049]圖20是圖19的鉸鏈蓋的外部立體細節圖。
[0050]圖21是圖15中的下部脛骨殼體的細節透視圖。
[0051]圖22是顯示了通過圖21的脛骨殼體施加在小腿上的力的示意圖。
[0052]圖23是描繪了隨著膝部從伸展到彎曲等等，載荷與時間的曲線圖。
[0053]圖24是顯示了圖15的矯形裝置處于彎曲中的示意圖。
[0054]應當注意地是，附圖沒有按照比例來繪制，而是作為替代地繪制用于更好地理解 其部件，并且不意在限制范圍，而是提供示例性的說明。
【具體實施方式】 [0055] A.總述
[0056] 通過結合相應的附圖來閱讀下文說明，可更好地理解這里所描述的不同實施方 案，在所述附圖中相同的附圖標記指代類似的元件。
[0057] B.實施方案的環境和背景
[0058] 這里描述了多個矯形裝置的實施方案和由此使用的部件，特別集中地描述了用于 膝關節和周圍區域的裝置和部件。矯形裝置的實施方案可用于保護、阻止或治療功能。盡 管在用于旨在治療后十字韌帶（PCL)的優選實施方案的背景中描述了該矯形裝置，但是這 里描述的很多特征可擴展為固定其他關節和身體部分以及膝部其他并發癥的矯形裝置和 部件。
[0059] 矯形裝置的實施方案和由此使用的部件可設計為適應不同類型、形狀和尺寸的人 體關節和附件。此外，可將實施方案改進，以將實施方案的束帶系統施加的主要的力定向在 任何所希望的位置處，以將裝置固定到腿上而穩定膝部。
[0060] 膝關節包括處在股骨和脛骨之間的外側和內側兩個接頭，以及處在髕骨和股骨之 間的一個滑動關節。膝部的主要運動包括彎曲和伸展，所述彎曲為脛骨相對于股骨的向后 轉動，所述伸展為脛骨相對于股骨的向前轉動。
[0061] 為了便于說明，這里所描述的每個矯形裝置的實施方案或其部件可被分為由通用 人體解剖用語表示的部分。這些解剖用語提供用于將裝置實施方案的不同元件彼此區分 開，但是不能將此認為是限制了本公開的范圍。
[0062] 這些用語中的每一個例如用于指代人腿，其通過大體沿著膝部的在股骨和脛骨之 間的半月板而延伸的近端-遠端平面而分成類似的部分。用語"近端"和"遠端"通常是指 裝置的對應于腿的相對于腿與身體連接點的位置的位置。用語"上部"和"下部"可與"近 端"和"遠端"結合使用，以暗示"近端"和"遠端"的位置梯度。在這里使用了裝置與膝關 節相對應的位置，以大體界定裝置的近端部分和遠端部分。
[0063] 通過前部-后部平面，也可認為膝部裝置的實施方案落入到"前部"部分和"后部" 部分中。前部-后部平面大體相應于人腿的沿人體的中心縱軸而延伸的冠狀面或前部平 面。因此，后部側或后部元件處于這種前部-后部平面之后，但是前部側或前部元件處于前 部 -后邰平面之ill。
[0064] 這里通常用來區分裝置的側部的用語"向里"或"內部"可指向裝置的后部側，并 且特別是與裝置穿著者的腿相鄰。與之相反，用語"向外"或"外部"用于指代裝置的與向 里側相反的側部。
[0065] 用語"內側"和"外側"是相對性用語，其通常理解為說明相對于中部矢狀面或中 線的位置。因此，位于接近中線的元件被稱為"內側的"，以及遠離中線的元件被認為是"外 側的"。用語"中部"指代沿關節中線的區域，因此區分并分開了內側區域和外側區域。
[0066] 通過這些用語，裝置的前部部分具有以下象限：⑴近端-內側、（Π )遠端-內側、 (III)遠端-外側和（IV)近端-外側。裝置的后部部分具有以下象限：(V)近端-內側、 (VI)遠端-內側、(VII)遠端-外側和（VIII)近端-外側。結構件和其特征（無論其整體 或部分）將落入到這樣一個象限中，并且特別是參照這種象限來理解。
[0067] 裝置具有中軸X-X，當處于伸展位置中時，所述中軸形成在前部-后部平面和內 側-外側平面的相交處。
[0068] 這里可使用用語"剛性"和"柔性"以區分支架的部分的特征。用語"剛性"意在說 明框架大體上無彎曲。在"剛性"框架件的背景中，意在說明如果以足夠的力來彎曲框架， 則其可折斷。另一方面，用語"柔性"意在說明能夠重復彎曲的特征。用語"彈性"可用于 將這種柔性特征限定為能大體返回到初始形狀而沒有永久性變形。
[0069] 這里所描述的解剖用語和特征用語并不意欲偏離這些用語的一般含義，例如矯形 領域的技術人員易于理解的含義。此外，這里所描述的實施方案的元件意在包括大體相應 于上述解剖部分的實施方案。換句話說，應理解地是，這里所描述的裝置實施方案的元件可 偏離上述解剖部分限定的精確含義。
[0070] C.矯形裝置的實施方案
[0071] 根據圖3_7所示的第一實施方案，矯形裝置10設置為PCL支架的形式。支架10 包括上部或近端的第一褲口 12和下部或遠端的第二褲口 14,每一個褲口均固定于處于支 架的外側和內側上的一對支柱組件19上。每個支柱組件19包括通過鉸鏈組件20相連的 上部或近端的第一支柱段22和下部或遠端的第二支柱段24。第一褲口 12和第二褲口 14 優選地處于接近第一支柱段22和第二支柱段24的與鉸鏈組件20相反側的端部部分處并 固定于其上。在這種實施方案中，第一褲口 12和第二褲口 14相對于支柱組件19保持為靜 止。
[0072] 第一上部束帶38圍繞支架的前部側延伸，并且與第一褲口 12相連以有效地形成 圍繞支架的上部端部的圓形環。類似地是，第二下部束帶40圍繞支架的后部側延伸，并且 與第二褲口 14相連以有效地形成圍繞支架的下部端部的圓形環。
[0073] 支架包括位于第一褲口 I2和鉸鏈組件20之間的第一前部動態股骨殼體16,以及 位于在第二褲口 14和鉸鏈組件20之間的第二后部動態腓腸殼體18。第一動態殼體16和 第二動態殼體18動態地固定于調節系統％，在調整調節系統26時，所述調節系統會促使第 一動態殼體16和第二動態殼體18朝向彼此。
[0074] 第一褲口 I2優選地設置在支架的后部側上，使得所述第一褲口會抵觸處于支架 前部側上的第一動態殼體16。同樣，第二褲口 14優選地設置在支架的前部側上，而第二動 態殼體18位于支架的后部側上。第一褲口 12優選地與第一動態殼體間隔開距離23,同樣 地，第二褲口 14優選地與第二動態殼體間隔開距離25,精確的距離可根據支架的尺寸和穿 著者的腿的長度而變化。
[0075] 如所述，可包括適當的褲口和殼體襯里42,以便當束帶和拉緊元件在穿著者的腿 上收緊時向穿著者提供壓力緩解。鉸鏈組件20可同樣包括向膝部外側和內側提供緩沖的 骨節襯墊44。褲口和殼體可包括通氣特征，例如一系列的或成特定排列的開口，以便當將支 架穿在穿著者的腿上時允許較好的呼吸能力。
[0076] 褲口和殼體可由多個具有不同剛度或硬度的材料或部分形成。例如，每個動態殼 體的芯48可具有比由較小剛度的材料制成的邊緣部分50更大的剛度。在美國專利7727174 和77491S3以及美國專利申請公開20〇 9/0076426中可找到用于形成這種多重材料或褲口 部分和殼體的不同結合和方法。
[0077] 調節系統26包括拉緊元件29,例如線纜，所述拉緊元件固定于收緊裝置28并且 由收緊裝置28調節，以便調節線纜 29的長度。在一個優選的實施方案中，收緊裝置28是 轉盤式拉緊裝置28,其設置為在將拉緊元件拉緊時增加并預選擇調節量。轉盤拉緊裝置可 順時針轉動，以減小線纜29的長度并且因此增加調節系統20的整體拉力。為了降低調節 系統的整體拉力，可逆時針地轉動轉盤式拉緊裝置28,以便增加線纜29的長度。轉盤拉緊 裝置可由BOA科技公司提供，并且也在US2〇〇9/〇2871 28中進行了公開。拉緊裝置不限于^ 文提供的實施例，并且可包括束帶、線纜、托架、鉤-環緊固系統，或者棘輪器件例如線性棘 輪、階梯棘輪或棘輪扣，或其結合，這些拉緊裝置允許調節拉緊元件的拉力。
[0078]第一動態殼體16和第二動態殼體18可沿著由第一動態殼體16和第二動態殼體 18形成的槽27而滑動式和轉動式固定于支柱組件ig。隨著調整轉盤式拉緊裝置28以調 節線纜 29中的拉力，第一動態殼體I6和第二動態殼體μ被朝向彼此促動，同時沿著槽27 滑動，并且有效地相對于支柱組件19而移動。動態殼體也能夠相對于支柱組件而轉動，以 便容納膝部和腿的彎曲。
[0079]轉盤式拉緊裝置28優選居中地固定于第一動態殼體16的前部或外表面上，并且 線纜29從轉盤式拉緊裝置28的外側和內側延伸到第一支柱段22。上部動態殼體16可包 括將線纜29的方向保持為朝向支柱段22的上部引導通道34。線纜29通過上部引導件30 而接收在第一支柱段 22上，所述上部引導件3〇又引導線纜29朝向鉸鏈組件20。線纜 29 穿過鉸鏈組件2〇,并且延伸到處于第二支柱段24上的下部引導件32,所述下部引導件32 又引導線纜 29圍繞第二動態殼體18,并且穿過處于或形成在第二動態殼體18的前部或外 表面上的下部引導通道36。
[00S0]可注意到，線纜29的端部優選地保持在轉盤式拉緊裝置28中，并且線纜29的處 于轉盤式拉緊裝置28之外的部分圍繞支架連續地延伸而不中斷。通過轉盤式拉緊裝置28 來拉緊線纜29會同時地發生在經過第一動態殼體16和第二動態殼體18處。盡管這是優 選的實施方案，但是應注意到矯形裝置不限于單個線纜或單個轉盤式拉緊裝置，可使用多 個線纜和轉盤式拉緊裝置以相對于支柱組件來促動或移動第一動態殼體和第二動態殼體。 [00 81] 圖8-10從支架的外部示例性地顯示了線纜29和鉸鏈組件20。根據圖8,引導件 3〇顯示為具有引導路徑54,所述引導路徑54引導線纜29從第一動態殼體16的前部表面 沿著第一支柱段22延伸，并且經過通過由鉸鏈組件20的面板52部分地形成的一系列上部 開口 5e中的一個而進入到鉸鏈組件20中。圖9顯示了線纜29從由面板52形成的一系列 下部開口 58中的一個而離開鉸鏈組件20。圖10顯示了當膝部彎曲（可與圖8和9中的伸 展位置中的支架相比）時，線纜29相對于支柱組件19的路徑。
[0082]圖11、13和14顯示了不同動態收緊裝置的實施方案的關于鉸鏈組件如何可動態 地與線纜接合的內部方面。首先，如圖11所示，收緊裝置倚靠鉸鏈蓋52,并形成多個固定的 通道路徑6〇、62、 64、66,所述通道路徑沿著狹長的通道68延伸，并且在下部開口 56和上部 開口 58處從鉸鏈組件處開口。例如，線纜29在上部開口 56中的相應一個開口處進入到通 道路徑60中，以使得所述線纜由相應的狹長通道68來保持，并且在下部開口 58中的相應 一個開口處脫離鉸鏈組件。鉸鏈蓋52包括可接收實際鉸鏈機構的腔70,所述實際鉸鏈機構 用于將第一支柱段和第二支柱段彼此固定，并且模擬膝部的運動。
[0083] 通道路徑60、62、64、66處于鉸鏈蓋52的前部側上，并且相對于由鉸鏈縱向主軸 Y-Y界定的鉸鏈中心而偏移。通道路徑相對于鉸鏈中心的關系決定了調節系統產生的力的 水平和因此由第一動態殼體和第二動態殼體施加在支架穿著者的脛骨上的力的水平。線纜 相對于鉸鏈中心延伸的位置可改變鉸鏈的偏移，并且因此影響可對腿起作用的動態力。 [0084]結果是，通道路徑在鉸鏈軸的前面越遠，線纜的偏移越大，并且因此可同時施加在 第二動態殼體和第一動態殼體上的動態力會更大，因此對于相同的運動范圍來說會產生更 大的PCL穩定力。通過線纜相對于鉸鏈中心的偏移而產生的動態力與由轉盤拉緊裝置僅拉 緊線纜而產生的力是分離的并且不同。
[0085] 如圖7所示，與圖6相比，當支架處于伸展或彎曲時（如力箭頭A、B所示），動態 殼體可由調節系統收緊。當膝部彎曲時，動態收緊裝置會產生旋轉力或動態力，使得如果調 節系統被拉緊并且動態收緊裝置依靠安裝線纜而向前朝向鉸鏈中心，則除了力A、B之外， 力C、D也會向前推動脛骨，以便大體上動態地輔助膝部松弛和PCL。
[0086] 圖12說明了隨著腿從伸展進入彎曲，彼此相作用的調節系統和動態拉緊系統與 施加在第一殼體和第二殼體上的力的水平相結合的實施例。在實施例1的第一設置中，線 纜設置在距鉸鏈中心最遠的通道路徑中，并且調節系統被拉緊。這種結合導致通過第一動 態殼體和第二動態殼體而施加在與股骨相連的脛骨上的高動態力。但是，由于在腿上己經 存在著歸因于在腿彎曲之前調節系統中的拉力的力，因此起始拉力也是最高的。
[0087] 轉到實施例2,線纜再次被設置在距離鉸鏈中心最遠的通道路徑中；但是當腿處 于伸展時，調節系統不收緊，并且在腿上沒有有效地施加任何拉力。隨著腿彎曲，會再次在 腿上施加高的拉力，但是由于在腿上沒有歸因于在彎曲之前調節系統的拉力，使得該力小 于實施例1中的力。
[0088] 根據實施例3,線纜設置在較接近鉸鏈中心的通道路徑中，并且當腿伸展時，調節 系統再次不拉緊，并且沒有在腿上有效地施加任何拉力。在腿上施加了比實施例2中的力 更小的力。
[0089] 最后，在實施例4中，線纜設直為沿著較鏈中心，并且調節系統不施加初始拉力。 通過這種結構，隨著腿彎曲，動態拉緊系統施加很少或不施加動態拉緊力。
[0090] 當調整穿著者的腿上支架時，需要考慮關于調整的特定因素，這些因素包括膝部 松弛、穿著者的活動性，以及穿著者的腿和解剖學上的尺寸。支架可適合允許醫生設置支架 上的拉力，特別是通過調節系統、動態拉緊系統或兩者，并且以保證穿著者可在一定程度上 看到或聽到支架的正確調節。
[0091] 保證支架的正確調節量的一個選擇是在線纜上設置一系列標記，例如數字或符 號，可依靠所述標記來匹配特定的載荷，其中在伸展和一定范圍的彎曲中，支架可在穿著者 上施加所述特定的載荷。另一選擇是，在線纜中提供通過聲音或視覺來說明膝部和腿上的 載荷是否太高的載荷傳感器。但是另一選擇是，提供一些傳感器，其可追蹤線纜的距離或動 態殼體之間的關系，使得線纜或殼體的調節不會超過特定的閾值。
[0092] 圖13顯示了動態收緊裝置53的另一實施方案，其具有滑動式安裝在片體72上的 可運動的凸輪件74。凸輪件74在沿鉸鏈軸Y-Y而設置的上部支撐或鉚釘7 6和下部支撐或 鉚釘78之間運動，并且通過所述上部支撐或鉚釘76和下部支撐或鉚釘7S而限制為向上或 向下運動，在所述凸輪件74中存在有臂82。凸輪件可與軸承滑動式接合，或作為替代，軸 承實際是與凸輪件的任何運動無關的鉚釘。片體72包至少一個允許凸輪件 74相對于片體 72滑動的狹槽82。至少一個緊固件84將凸輪件74鎖定到位置中，以將凸輪件74的面部 設置為接收線纜29。這種實施方案允許凸輪件有多個位置，并且允許將線纜拉離鉸鏈軸而 僅受臂80的長度限制。
[0093] 圖14顯示了另一個實施方案，其中可轉動的凸輪件S8設置成圍繞著軸承78。凸 輪件88可安裝為圍繞軸承76、了8中的一個，以將線纜29拉離鉸鏈中心。凸輪件88包括線 纜圍繞其而延伸的面90,以及用于將軸承78和凸輪件88固定到固定位置中的緊固件92。 [0094] 應注意地是，該裝置不限于將第一支柱段和第二支柱段彼此固定并且模擬膝部運 動的實際鉸鏈機構。作為替代地是，圖11、13和14中的實施方案僅主要指用于將線纜與鉸 鏈組件動態接合的器件。 t〇〇95] 圖15-17說明了根據本公開的形式為PCL支架的矯形裝置的另一實施方案。該實 施方案包括彼此間隔開的上部褲口 112和下部褲口 114,所述上部褲口和下部褲口可在膝 部前面FK和膝部后面BK之間通過鉸鏈12〇并通過上部支柱122和下部支柱124相連。上 部褲口 122和下部褲口 124設置在裝置的后部側上，各自處于大腿UL和小腿LL上（這部分 地因穿戴裝置的緣故），并且考慮到調節系統118,其也易于支撐腿和將支架保持在腿上。 [0096] 上部褲口 112具有大體位于后外側并且部分地由外側件113形成的峰側，所述峰 側比內側件117更高并且與滑動件115相連。這種設置的上部褲口的優點在于，隨著側部 的桿或外側件113增高，其有助于內側和外側的穩定性。這種設置也允許覆蓋更多的股骨 和大腿軟組織，以便更好地將壓力分散在大腿UL上。內側件117的降低的高度在內側上提 供了降低的輪廓，這對于改善左腿和右腿軟組織之間的舒適性是非常需要的，因而最小化 了褲口的側部以避免碰到另一腿的內側。
[0097] 為了使上部褲口 112和下部褲口 114相互作用，支架包括上部股骨殼體128和 下部脛骨殼體130,所述上部股骨殼體通過束帶136與上部支柱122相連并且覆蓋有襯墊 139,所述下部脛骨殼體包括大體V形的插入件152,并且通過束帶148和托架150 (例如D 形環）與下部褲口 114或下部支柱124相連。下部脛骨殼體同樣可覆蓋有襯墊131。襯墊 包裹體135優選地圍繞小腿LL周向地延伸，并且在動態腓腸殼體116和下部褲口 114之間 延伸。襯墊包裹體135可在小腿上調節和收緊，并且可整體式連接在相應于動態殼體和下 部褲口的位置之間。
[0098] 支架110包括上部翼132,其大體上從上部褲口 112處延伸，并且朝向支架前部側 的至少一部分凸出并圍繞其包裹。襯墊137與翼132相結合地提供，并且翼比襯墊137的 剛度和彈性更大。束帶145可延伸越過翼132或與翼相連，以圍繞支架的前部側而延伸。作 為替代地是，束帶145可與襯墊137相連，或形成襯墊137的一部分，以將包裹體限定在大 腿的周圍。
[0099] 翼設置為與簡單的束帶相比覆蓋大腿的更多表面（特別是在腿的前部側上），并 且用于容納股骨周圍的軟組織，且阻止束帶陷入到軟組織中。在很多傳統的支架中，束帶具 有沒入或深深地壓入大腿的軟組織內的趨勢，這會導致不舒服，并且可導致與大腿的不穩 定的連接。翼特別地設置在至少內側和外側上，并且到達大腿的前部側的部分中，以避免傳 統束帶趨向于深深地壓入到軟組織內的位置。
[0100] 調節系統118設置在動態腓腸殼體116上，所述動態腓腸殼體大體設置在穿著者 的后腓腸的上部和肉質部分上。動態殼體116通過束帶144與下部支柱124相連，并且可 轉動地相連或以相對于下部支柱124方向固定地相連。
[0101] 調節系統118包括拉緊元件126,例如這里上文其他實施方案中所描述的線纜。當 支架設置為伸展時，線纜126從收緊裝置118中沿大體向外的方向延伸穿過位于動態殼體 116上的引導件134,并且通過位于下部支柱124上的引導件143轉向為大體縱向方向，到 達處于鉸鏈12〇的鉸鏈蓋140上的孔I38。調節系統可根據這里所描述的任一個實施例來 設置。
[0102] 引導件134可包括用于將線纜126引導到下部支柱124的任意數量類型的引導 件。優選地，線纜126設置為相對于下部支柱124向外，并且由位于下部支柱124上的引導 件或一系列引導件141而接收。引導件131U41可包括處于支柱上的大體上在垂直于引導 件Π 4的方向中引導線纜的管體、托架、通道和任何其他類型的形式，這些形式的引導件允 許在直線的方向（引導件134的情況）和曲線的或改變的方向（引導件141的情況）中引 導線纜。盡管圖16的實施方案顯示了隨著線纜126接近鉸鏈120,線纜126大體與下部支 柱124的前部側并行延伸，但應注意地是，也可沿著下部支柱使用其他引導件，以將線纜保 持在這種方向中，或在替代性的方向中。
[0103] 根據圖18-20,鉸鏈組件120包括鉸鏈頭部部分158、160,所述鉸鏈頭部部分具有 沿著鉸鏈組件的豎直軸或主軸Y-Y對齊的旋轉軸線A、B。鉸鏈蓋140包括位于鉸鏈120的 前部側上沿下部拐角處的進入口 138,以及線纜126延伸穿過的主軸。線纜在鉸鏈蓋140上 的定位點156處定位。線纜126設置為在旋轉軸線A、B之間延伸，并且至少越過下部軸線 B，使得隨著鉸鏈從伸展進入到彎曲，線纜126被拉而越過下部軸線B。
[0104] 進入口和軸線之間的關系與上文中根據圖11、13和14描述的實施方案的討論和 根據圖12的曲線的討論類似。換句話說，進入口的位置會由于拉緊元件的長度而影響動態 殼體施加的力的水平。
[0105] 從圖19中的鉸鏈蓋140的內側看，鉸鏈蓋140包括通道166,線纜126穿過所述通 道而延伸到與鉸鏈蓋140的外部側相連通的孔168。圖20顯示了線纜126,由于具有配合 到形成在鉸鏈蓋的外部側上的狹槽1δ4內的固定件156,使得可以將線纜126的上端部保持 在鉸鏈120處。
[0106] 圖21顯示了適合于將載荷更均勻地分散在脛骨前部的下部脛骨殼體130。脛骨殼 體130包括大體保持為V形的半剛性或柔性的插入件152。襯墊131提供了在下部脛骨殼 體1 3〇的后部側上并且適合于設置為與穿著者的脛骨前部相鄰。束帶133圍繞下部脛骨殼 體13〇的前部側延伸，并且通過環體141可滑動地保持在下部脛骨殼體130上，所述環體允 許調整束帶，同時將下部脛骨殼體穩定地保持在穿著者的腿上。束帶133通過托架150與 下部褲口 114相連。
[0107] 如圖22示意性地顯示，V形的插入件152是有利的，這是由于其避免了在脛骨前 部ΤΒ上形成直接的壓力點ΡΡ，特別是考慮到隨著膝部彎曲，由動態殼體施加的前部壓力而 產生的抵觸力。在前部尖端上的壓力點ΡΡ可在脛骨ΤΒ上產生過度的壓力，并且因此傷害 使用者。插入件I52的形狀和因此下部脛骨殼體130在壓力點ΡΡ的兩側上形成較大的載 荷LB承受區，而不是在脛骨前部ΤΒ的尖端，并且通過在脛骨ΤΒ的側部上產生更大的表面 區域而允許束帶133舒適地圍繞穿著者的腓骨FB和脛骨ΤΒ而延伸。
[0108]根據圖23,表格顯示了隨著膝部從伸展進入到彎曲并且再返回的腓腸載荷（脛骨 后部近端上的向前指向的估計載荷）和大腿載荷（股骨前部遠端上的向后指向的反作用 力）。上部實曲線代表了腓腸，并且下部曲線代表了大腿。載荷是根據時間而繪制。載荷峰 值發生在彎曲峰值處，這限定為大約 9〇度，如圖24中帶有彎曲的支架110的前膝部FK和 后膝部ΒΚ。通過該曲線，可發現隨著線纜縮短，當膝部彎曲時，會發生腓腸載荷增加，所述腓 腸載荷增加又會向前促動脛骨以補償受損的PCL，因此動態地治療膝部。
【權利要求】
ι· 一種設置用于動態地治療膝部的矯形裝置（lio)，所述裝置具有中軸和前部平面， 所述前部平面與所述中軸平行和相交，并且沿著第一側和第二側將所述裝置分開,所述裝 置具有內側-外側平面,所述內側-外側平面將所述裝置分成內側和外側，并且大體取向為 垂直于前部平面，所述裝置包括： 鉸鏈組件（120); 框架，其具有彼此間隔開并且通過所述鉸鏈組件（120)相連的上部褲口（112)和下部 褲口（114); 動態殼體（116)，其與所述框架相連，并且沿著所述支架的第一側而延伸； 與所述動態殼體（lie)相連的調節系統（118)，其包括將所述動態殼體（116)與所述鉸 鏈組件（120)操作式相連的拉緊元件（126); 其中，隨著所述矯形裝置從伸展方位進入到彎曲方位，所述動態殼體（116)被拉向所 述前部平面。
2. 根據權利要求1所述的矯形裝置，其特征在于，所述矯形裝置還包括支柱段（124)， 所述支柱段將所述下部褲口（114)與所述鉸鏈組件（120)相連，并且所述拉緊元件（126) 沿著所述支柱段（124)的至少一部分而延伸。
3. 根據權利要求2所述的矯形裝置，其特征在于，所述動態殼體（116)固定于所述支柱 段（124)，并且所述拉緊元件（126)沿著所述動態殼體（116)的至少一部分而延伸。
4. 根據權利要求1所述的矯形裝置，其特征在于，所述拉緊元件（126)具有固定于所述 鉸鏈組件（120)的第一端部（156)。
5. 根據權利要求4所述的矯形裝置，其特征在于，所述鉸鏈組件（120)包括一對旋轉軸 線，所述拉緊元件（126)在所述旋轉軸線之間延伸。
6. 根據權利要求1所述的矯形裝置，其特征在于，當所述裝置處于伸展方位中時，所述 鉸鏈組件（120)大體位于沿著所述前部平面，所述拉緊元件（126)在所述鉸鏈組件（120) 內與前部平面交叉。
7. 根據權利要求1所述的矯形裝置，其特征在于，所述鉸鏈組件（120)限定了一對旋轉 軸線和大體垂直于所述旋轉軸線的主軸，所述拉緊元件（126)在所述旋轉軸對之間延伸并 且與所述主軸相交。
8. 根據權利要求1所述的矯形裝置，其特征在于，所述鉸鏈組件（120)包括限定了進入 口（138)的鉸鏈蓋（140)，所述拉緊元件（126)延伸穿過所述進入口（138)，并且所述進入 口（138)處于所述前部平面的第二側上。
9. 根據權利要求1所述的矯形裝置，其特征在于，所述鉸鏈組件（120)包括限定了中部 口（168)的鉸鏈蓋（140)，所述拉緊元件（126)延伸進入到所述鉸鏈組件（120)中，并且固 定在所述鉸鏈蓋（140)的中部口（168)處或附近。
10. 根據權利要求1所述的矯形裝置，其特征在于，所述鉸鏈組件（120)包括限定了下 部口（138)的鉸鏈蓋（140)，所述拉緊元件（126)延伸穿過所述下部口（138)，所述拉緊元 件（126)固定在所述鉸鏈蓋（140)的中部處或附近。
11. 根據權利要求1所述的矯形裝置，其特征在于，所述調節系統（118)還包括拉緊裝 置，所述拉緊裝置設置用于增加和降低拉緊元件中的拉力。
12. 根據權利要求1所述的矯形裝置，其特征在于，還包括狹長的支柱段（124)，其將所 述下部褲口（114)與所述鉸鏈組件（120)相連并且具有引導件（134)，所述引導件將所述 拉緊元件（I26)從大體垂直于所述支柱段（124)的向外方向定向為大體平行于所述支柱段 (124)的縱向方向。 I3·根據權利要求1所述的矯形裝置，其特征在于，還包括一對從位于所述裝置的第 二側上的上部褲口（II2)朝向所述裝置的第一側而延伸的翼（132)，以及延伸越過所述翼 (132)的束帶（145)。
14. 根據權利要求1所述的矯形裝置，其特征在于，所述第一側處于所述裝置的后部側 上，并且所述上部褲口（112)和下部褲口（114)位于所述支架的第一側上，所述裝置還包括 位于所述裝置的前部側的上部束帶（136)和下部束帶（133)，所述上部束帶和下部束帶各 自與上部褲口（II 2)和下部褲口（114)相連，并且圍繞裝置的第二側延伸。
15. 根據權利要求丨所述的矯形裝置，其特征在于，還包括位于所述裝置的第二側上的 下部殼體（13〇)，所述下部殼體（1 3〇)具有大體V形的半剛性和彈性的插入件（I52)，所述 下部殼體（130)設置為隨著裝置從伸展方位進入到彎曲方位，其與所述動態殼體（n6)相 抵觸。
【文檔編號】A61F5/01GK104203165SQ201280053679
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2012年10月31日 優先權日:2011年10月31日
【發明者】阿尼·索·因吉蒙達松, 哈利·杜安·羅莫, 比約恩·奧瑪遜, 拉姆-薩里尼瓦薩勞·賈納克·切特拉帕里 申請人:奧索有限責任公司