保持適當力學的全髖關節置換術的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是于2012年2月24日提交的已進入中國國家階段的PCT專利申請 (中國國家申請號為201280010344. X，國際申請號為PCT/US2012/026492，發明名稱為 "MAINTAINING PROPER MECHANICS THA"）的分案申請。
[0002] 相關技術
技術領域。
[0003] 本公開涉及矯形外科髖植入物、其部件、和制備用于外來物植入的天然組織的方 法、以及植入外來物諸如矯形外科髖及其部件的方法。
[0004] 相關摶術的簡要討論 人造髖的一個常見問題是，由于股骨頭球體不再完全坐置在髖白杯內而引起的脫位。 脫位在人造髖關節置換或修正外科手術之后立即為特別有問題的。本領域的技術人員知 道，為了建立用于置換矯形外科植入物的通路，在外科手術過程中會損傷或移除在天然關 節周圍的軟組織。即使在人造關節修正外科手術的情況下，也會損傷軟組織以獲得人造關 節的通路。
[0005] 脫位在眾多方面是有問題的。首先，脫位會產生明顯的運動學問題，因為關節部件 沒有對齊以如設計的或預期的那樣起作用。其次，脫位通常導致由施加到周圍組織的非故 意負載引起的關節痛。第三，脫位通常導致在關節周圍的組織的腫脹。第四，脫位可以產生 "砰"聲，其與球體反復進出杯有關。第五，脫位會造成在關節中產生力矩。第六，脫位會導 致杯和/或股骨頭的過早磨損，從而增加關節失效或關節松動的可能性。
[0006] 關于脫位的原因以及減少或抑制脫位的方法和裝置，存在許多假定。例如，某些矯 形外科髖關節包括永久保留環以將股骨頭鎖定到髖白杯中。但是這些保留環會導致活動范 圍減少。隨著接受關節置換和修正外科手術的患者的年齡下降和老年人活動水平增加，活 動范圍減少不是大多數患者為了抑制脫位而愿意做出的權衡。
[0007] 現有全髖關節置換術（THA)的另一個問題是，在髖臼杯內發生的股骨頭分離，從而 導致股骨頭在上-外側方向滑出并然后在下-內側方向滑回。股骨頭在髖白杯內的這種滑 動發生會導致下述觀察結果：目前，全髖關節置換術不會作為后旋關節起作用，而是已經誘 發在天然髖關節中不存在的不可取的剪切力。股骨頭分離的該誘因可能是發生髖脫位的主 要原因。
【發明內容】
[0008] 本發明的第一方面是，提供一種矯形外科髖關節，其包括：(a)具有第一共振頻率 的植入式股骨部件；(b)具有第二共振頻率的植入式髖白部件；和（c)安裝到植入式股骨部 件和植入式髖白部件中的至少一個的振動阻尼器，其中由所述股骨部件和所述髖白部件之 間的相互作用引起的頻率接近股骨、骨盆和髖關節周圍的結締組織中的至少一個的共振頻 率。
[0009] 在第一方面的一個更詳細的實施例中，所述植入式股骨部件包括股骨柄、股骨頸 和股骨頭，所述股骨頸能夠與所述股骨頭分離，并且所述振動阻尼器包括股骨頸的至少一 部分。在另一個更詳細的實施例中，所述植入式股骨部件包括股骨柄、股骨頸和股骨頭，所 述股骨頸能夠與所述股骨頭分離，并且所述振動阻尼器介于所述股骨頸和所述股骨頭之 間。在另一個詳細的實施例中，所述植入式股骨部件包括股骨柄、股骨頸和股骨頭，并且所 述振動阻尼器包括纏繞在所述股骨柄周圍的套管。在一個更詳細的實施例中，所述植入式 髖臼部件包括髖白杯和髖白杯插入件，并且所述振動阻尼器介于所述髖白杯和所述髖臼杯 插入件之間。在一個更詳細的實施例中，所述植入式髖白部件包括髖白杯和髖白杯插入件， 并且所述振動阻尼器被安裝到所述髖白杯的骨側。在一個更詳細的實施例中，所述振動阻 尼器包含以下材料中的至少一種：娃橡膠、彈性娃橡膠、杜仲膠、鹽水橡膠、g〇re-tex、聚苯 乙烯、聚四氟乙烯、尼龍、聚乙烯、聚酯、絲綢、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚乙烯醇-水凝膠。
[0010] 本發明的第二方面是，提供一種通過矯形外科髖關節的至少一個部件來減少振動 傳播的方法，所述方法包括：將振動阻尼器安裝到矯形外科髖關節的股骨部件和髖白部件 中的至少一個。
[0011] 在第二方面的一個更詳細的實施例中，所述股骨部件包括股骨柄、股骨頸和股骨 頭，并且所述振動阻尼器包括纏繞在所述股骨柄周圍的套管。在另一個更詳細的實施例中， 所述股骨部件包括股骨柄、股骨頸和股骨頭，并且所述振動阻尼器介于所述股骨頸和所述 股骨頭之間。在另一個詳細的實施例中，所述髖白部件包括髖白杯和髖白杯插入件，并且所 述振動阻尼器介于所述髖白杯和所述髖白杯插入件之間。在一個更詳細的實施例中，所述 髖臼部件包括髖白杯和髖白杯插入件，并且所述振動阻尼器被安裝到所述髖白杯的骨側。
[0012] 本發明的第三方面是，提供一種矯形外科髖關節，其包括：(a)植入式股骨部件， 其包括表現出第一磁場的第一磁體；和（b)植入式髖白部件，其包括表現出第二磁場的第 二磁體。
[0013] 在第三方面的一個更詳細的實施例中，所述植入式股骨部件包括股骨柄、股骨頸 和股骨頭，所述股骨頭包括第一磁體，并且所述第一磁體被定向成使得在植入時其正極比 所述第一磁體的負極更靠近第二磁體。在另一個更詳細的實施例中，所述植入式髖白部件 包括髖白杯和髖白杯插入件，并且所述第二磁體被定向成使得在植入時其負極比所述第二 磁體的正極更靠近第一磁體的正極。在另一個詳細的實施例中，所述植入式髖白部件包括 髖臼杯和髖白杯插入件，并且所述第二磁體被定向成使得在植入時其正極比所述第二磁體 的負極更靠近第一磁體的正極。在一個更詳細的實施例中，所述植入式股骨部件包括股骨 柄、股骨頸和股骨頭，所述股骨頭包括第一磁體，并且所述第一磁體被定向成使得在植入時 其負極比所述第一磁體的正極更靠近第二磁體。在一個更詳細的實施例中，所述植入式髖 臼部件包括髖白杯和髖白杯插入件，并且所述第二磁體被定向成使得在植入時其負極比所 述第二磁體的正極更靠近第一磁體的負極。在一個更詳細的實施例中，所述植入式髖臼部 件包括髖白杯和髖白杯插入件，并且所述第二磁體被定向成使得在植入時其正極比所述第 二磁體的負極更靠近第一磁體的負極。在另一個更詳細的實施例中，所述髖白部件包括髖 臼杯和髖白杯插入件，并且所述第二磁體是髖白杯的一部分。在另一個更詳細的實施例中， 所述髖白部件包括髖白杯和髖白杯插入件，并且所述第二磁體是髖白杯插入件的一部分。 在另一個更詳細的實施例中，所述髖白部件包括髖白杯和髖白杯插入件，所述髖白部件包 括多個磁體，其中所述多個磁體包括第二磁體，并且所述多個磁體中的至少兩個被定向成 使得每個磁體的負極在植入時比每個磁體的正極更靠近股骨部件的股骨頭。
[0014] 在第三方面的另一個更詳細的實施例中，所述多個磁體中的至少兩個關于延伸穿 過所述髖白部件的軸線對稱地定向。在另一個更詳細的實施例中，所述多個磁體中的至少 兩個關于延伸穿過所述髖白部件的軸線不對稱地定向。在另一個詳細的實施例中，所述髖 臼部件包括髖白杯和髖白杯插入件，所述髖白部件包括多個磁體，其中所述多個磁體包括 第二磁體，并且所述多個磁體中的至少兩個被定向成使得每個磁體的正極在植入時比每個 磁體的負極更靠近股骨部件的股骨頭。在一個更詳細的實施例中，所述多個磁體中的至少 兩個關于延伸穿過所述髖白部件的軸線對稱地定向。在一個更詳細的實施例中，所述多個 磁體中的至少兩個關于延伸穿過所述髖臼部件的軸線不對稱地定向。
[0015] 本發明的第四方面是，提供一種減少矯形外科髖關節部件之間的沖擊力的方法， 所述方法包括：(a)使第一磁場與矯形外科關節的股骨部件關聯，所述第一磁場具有正極 和負極；以及（b)使第二磁場與矯形外科關節的髖白部件關聯，所述第二磁場具有正極和 負極，其中所述正極和所述負極中的至少一個比所述正極和負極中的另一個更靠近彼此。
[0016] 在第四方面的一個更詳細的實施例中，使第一磁場與股骨部件關聯的動作包括： 包括磁體作為股骨頭的一部分，所述股骨頭的磁體被定向成所述正極比所述負極更靠近髖 臼部件；使第二磁場與髖白部件關聯的動作包括：包括磁體作為髖白杯和髖白杯插入件中 的至少一個的一部分，并且所述髖白部件的磁體被定向成所述正極比所述負極更靠近股骨 部件的磁體的正極。在另一個更詳細的實施例中，使第一磁場與股骨部件關聯的動作包括： 包括磁體作為股骨頭的一部分，所述股骨頭的磁體被定向成所述負極比所述正極更靠近髖 臼部件；使第二磁場與髖白部件關聯的動作包括：包括磁體作為髖白杯和髖白杯插入件中 的至少一個的一部分，并且所述髖白部件的磁體被定向成所述負極比所述正極更靠近股骨 部件的磁體的正極。在另一個詳細的實施例中，所述股骨部件的磁體是髖白杯的一部分。在 一個更詳細的實施例中，所述股骨部件的磁體是髖白杯插入件的一部分。在一個更詳細的 實施例中，使第二磁場與矯形外科關節的髖白部件關聯的步驟包括：建立多個正極和多個 負極。
[0017] 本發明的第五方面是，提供一種阻止矯形外科髖關節的股骨部件和髖白部件之間 的脫位的方法，所述方法包括：(a)使第一磁場與矯形外科關節的股骨部件關聯，所述第一 磁場具有正極和負極；以及（b)使第二磁場與矯形外科關節的髖白部件關聯，所述第二磁 場具有正極和負極，其中所述正極中的一個和所述負極中的一個之間的吸引力起作用，以 在植入時阻止股骨部件和髖白部件之間的脫位。
[0018] 在第五方面的一個更詳細的實施例中，使第一磁場與股骨部件關聯的動作包括： 包括磁體作為股骨頭的一部分，所述股骨頭的磁體被定向成所述正極比所述負極更靠近髖 臼部件；使第二磁場與髖白部件關聯的動作包括：包括磁體作為髖白杯和髖白杯插入件中 的至少一個的一部分，并且所述髖白部件的磁體被定向成所述負極比所述正極更靠近股骨 部件的磁體的正極。在另一個更詳細的實施例中，使第一磁場與股骨部件關聯的動作包括： 包括磁體作為股骨頭的一部分，所述股骨頭的磁體被定向成所述負極比所述正極更靠近髖 臼部件；使第二磁場與髖白部件關聯的動作包括：包括磁體作為髖白杯和髖白杯插入件中 的至少一個的一部分，并且所述髖白部件的磁體被定向成所述正極比所述負極更靠近股骨 部件的磁體的負極。在另一個詳細的實施例中，所述股骨部件的磁體是髖白杯的一部分。在 另一個更詳細的實施例中，所述股骨部件的磁體是髖白杯插入件的一部分。在一個更詳細 的實施例中，使第二磁場與矯形外科關節的髖白部件關聯的步驟包括：建立多個正極和多 個負極。
[0019] 本發明的第六方面是，提供一種假體髖關節，其包括（a)股骨部件，其包括股骨 頭；和（b)髖白部件，其包括髖白杯和髖白杯插入件，所述髖白杯插入件的尺寸設定成容納 所述股骨頭，其中所述股骨頭的尺寸設定成具有與患者的天然股骨頭的球心匹配的球心， 其中所述髖白杯的尺寸設定成具有腔，所述腔具有與患者的天然髖白的球心匹配的球心， 并且其中所述股骨部件的股骨頭中心與所述髖臼杯的腔的中心同心。
[0020] 在第六方面的一個更詳細的實施例中，由行走過程中天然股骨頭與天然髖白的界 面來確定患者的天然股骨頭的球心。在另一個更詳細的實施例中，由行走過程中天然股骨 頭與天然髖臼的界面來確定患者的天然髖臼的球心。在另一個詳細的實施例中，患者的天 然股骨頭包括安裝到天然股骨頭的軟骨。在一個更詳細的實施例中，患者的天然髖白的腔 包括安裝到天然髖白的軟骨。在一個更詳細的實施例中，所述髖白杯的徑向厚度沿圓周長 度是非均勻的。在一個更詳細的實施例中，所述股骨頭的徑向厚度沿圓周長度是非均勻的。 在另一個更詳細的實施例中，所述髖白杯的外表面是非球形的，并且所述髖白杯的內表面 是球形的。在另一個更詳細的實施例中，所述髖白杯的外表面是球形的，并且所述髖白杯的 內表面是非球形的。
[0021] 本發明的第七方面是，提供一種設計矯形外科髖關節植入物的方法，所述方法包 括：(a)對適合于髖關節置換手術的群體進行運動學分析；(b)使用所述運動學分析來建立 所述群體中的每個人的天然股骨和天然髖白之間的接觸點；（c)建立假想球體，其與所述 群體中的每個人的接觸點關聯；(d)確定所述群體中的每個人的假想球體的尺寸，包括半 徑、直徑、周長和中心點中的至少一個；以及（e)使用所述群體中的每個人的假想球體的尺 寸來設計股骨部件和髖白部件中的至少一個。
[0022] 在第七方面的一個更詳細的實施例中，所述確定步驟包括：確定所述假想球體的 中心點，其中所述中心點代表解剖學球心，并且所述設計步驟包括：將股骨部件設計成具有 帶有球面曲率的股骨球，所述球面曲率與假想假體球體相對應，所述假想假體球體具有與 解剖學球心相同的中心。在另一個更詳細的實施例中，所述群體包括單個人。在另一個詳細 的實施例中，所述群體包括多個人，其具有選自年齡、性別、種族、高度、骨大小中的至少一 個共同特征。在一個更詳細的實施例中，所述進行步驟包括：觀察所述群體中的每個人的髖 關節，其中在髖關節處于承重應力下時進行所述觀察。在一個更詳細的實施例中，所述觀察 包括：使用熒光鏡透視檢查、磁共振成像、CT成像、超聲中的至少一種。在一個更詳細的實 施例中，所述進行步驟包括：觀察所述群體中的每個人的髖關節，并且所述進行步驟包括： 建立