專利名稱：用于在膝關節內隔室置換的系統和方法
技術領域：
本發明大體上涉及人體關節的假體，并且更特別地涉及膝關節的假體。
背景技術：
全膝關節置換(TKR)手術和用于在全置換手術中對膝關節的隔室(compartment)進行置換的構件系統是眾所周知的。典型地，手術牽涉了對股骨遠端的切除，如此使股骨構件可以安裝到股骨。股骨構件置換了股骨的外側髁、內側髁和髕股部分，因為膝關節的這些區域中的一個或多個發生了病變，并且對于患者是不再經久耐用的或不再能夠提供足夠的運動范圍。
在TKR手術中，脛骨的近端也被切除下來，從而使脛骨構件可以安裝到脛骨，以接收股骨構件的外側髁和內側髁。脛骨構件可以包括摩擦系數低的材料，以模擬由脛骨構件置換的半月板。
因而，TKR系統包括用于在以下三個隔室內使用的構件內側脛骨股骨隔室、外側脛骨股骨隔室和髕骨股骨隔室，對于這三個隔室，股骨、脛骨和髕骨的相對區域做好了安裝的準備。
編號為3,816,855的美國專利披露了一個這樣的系統。’855專利披露了形式為帶有兩個髁部分的殼體的單一股骨構件。殼體的外部表面形成為符合膝關節的相應部分的自然形狀。殼體的內部表面映射了這個形狀，所呈現的表面在內側外側方向上發生彎曲，也在前面后面方向上發生彎曲。盡管具有許多好處，但’855專利的設備受到若干限制的困擾。
使手術對象做好進行TKR手術的準備，這通常導致很嚴重的創傷。為了插入TKR系統的所有構件，需要很大的切口，而安裝構件所需要的骨切除可能需要很長的恢復時間。因而，單個決置換構件例如，855專利的設備需要很大的切口。
通過努力減小創傷因此減少與這樣的手術相關聯的恢復時間，所開發出來的TKR系統提供了分成若干部分的TKR構件，這些TKR構件配合起來以形成更大的TKR構件。
編號為US2003/0158606的美國專利申請披露了由TKR構件組成的這樣的系統。如那項申請所示，股骨構件可以包括兩個或三個塊。這些塊中的每個都比當它們在膝關節內組裝起來的時候它們所形成的股骨構件小。因此，插入這些塊所需要的切口比用于在單個構件內具有所有這些塊的股骨構件的切口小。同樣地，脛骨構件包括兩個部分，這兩個部分中的每個都比當它們在膝關節內組裝起來的時候它們所形成的脛骨構件小。
編號為US2002/0138150A1的美國專利申請披露了可選擇的在植入期間允許將中心部分和髁部分分別推到股骨上的兩決股骨構件。然后，不同部分根據常規手段結合起來。’150申請的設備還描述了用于在進行極端屈曲期間有助于髕骨追隨的引導件。
然而，’606申請和’150申請都使用了將置換構件接附到股骨和/或接附到其它構件的傳統方法。這樣的方法恰恰受到侵入性最小的手術的特性的限制。例如，小的切口(多個切口)提供了到假體植入位點的很有限的進入。因而，任何用于使構件結合到其它構件或結合到骨的機構都必須是可從小的切口進入的。這必然限制了機構的設計。而且，更困難的是確保兩個構件在原位置正確地連接起來。對于被設計成與非常小的公差聯系在一起的構件，這個問題更加棘手。
而且，即使構件精確地連接起來，當置換構件受到不同的應力和沖擊的作用的時候，問題也會出現。這樣的力具有在鄰近構件之間形成相對移動的趨勢，如果構件沒有正確地連接起來，那么這種相對移動就更加劇烈。鄰近構件的相對移動使構件的擦磨產生摩擦碎屑。摩擦碎屑具有與沿著在假體和周圍軟組織之間的界面遷移的流體一起移動的趨勢，并且也具有進入在假體干和周圍剩余骨部分之間的骨髓內空間的趨勢。對這些小的磨損微粒的生物反應使周圍骨組織發生溶解，由此使骨變得脆弱，并且可能導致假體的額外減弱，隨后導致骨故障。
植入系統的又一限制是，出于商業上的考慮，許多置換構件是大量生產的。盡管有利地降低了植入件的成本，但這些系統通常提供有限數量的離散尺寸，其很可能不是患者所需要的精確尺寸。例如，患者的股骨可能具有75mm的直徑。然而，可用于這名患者的植入件可能為70mm和80mm。因而，外科醫生只能用過大的或過小的構件置換本來的股骨。
所需要的是用于進行TKR手術的系統和方法，從而使來自假體系統的鄰近塊的磨損碎屑減少。
所需要的是植入股骨構件的更精密地反映了本來的股骨的尺寸的系統和方法。
所需要的是植入股骨構件的允許對所結合的構件的尺寸進行個別化的系統和方法。
所需要的是植入股骨構件的以將鄰近構件連接起來的方式提供了更大的設計靈活性的系統和方法。
發明內容
通過根據本發明的原理操作的系統和方法，上述需要得以滿足。在一個實施例中，用于假體系統的套件包括多個第一構件、用于置換骨的第二表面部分的第二構件和用于將多個第一構件中的至少一個連接到第二構件的彈性連接件，多個第一構件中的每個都用于置換骨的多個第一表面部分中的一個。
在再一個實施例中，使假體系統構造的方法包括以下步驟選擇套件中的多個第一構件中的一個以置換骨的第一表面部分，選擇套件中的多個第二構件中的一個以置換骨的第二表面部分，并且用第一彈性連接件將所選擇的第一構件連接到所選擇的第二構件。
在又一個實施例中，用于植入假體系統的方法包括以下步驟制造切口，選擇具有骨安裝表面、骨表面置換表面、鄰近骨安裝表面和骨表面置換表面的第一側面和鄰近骨安裝表面和骨表面置換表面的第二側面的第一構件，選擇具有骨安裝表面、骨表面置換表面、鄰近骨安裝表面和骨表面置換表面的側面的第二構件，并且將第一構件和第二構件連接起來從而使第一構件的第一側面與第二構件的側面相對，將連接的第一構件和第二構件插過切口，并且將第一構件和第二構件安裝在骨上，從而使第一構件的骨安裝表面和第二構件的骨安裝表面與骨相對。
對于本領域的那些普通技術人員，通過參考接下來的詳細描述和附圖，上述特征和優點及其它特征和優點是更顯而易見的。
圖1描繪了可以包括在根據本發明的原理制造出來的系統內的髕骨股骨構件和脛骨股骨構件；圖2和3描繪了在本發明的系統內的帶有滑車(trochlear)延伸部的內側脛骨股骨構件、外側脛骨股骨構件和髕骨股骨關節(PFJ)構件的示范性構形；圖4描繪了在本發明的系統內的帶有節點的PFJ構件的示范性構形；圖5、6和7描繪了在本發明的系統內的內側脛骨股骨構件、外側脛骨股骨構件和PFJ構件的示范性構形；圖8、9和10描繪了在本發明的系統內的在前面到后面方向上的PFJ/髁構件的內部的多種構形；圖11A、11B、11C、11D和11E描繪了在本發明的系統內的在內側到外側方向上的PFJ/髁構件的內部的多種構形；圖12描繪了可以在本發明的系統內使用的帶有外側滑車延伸部的PFJ構件；圖13描繪了可以在本發明的系統內使用的帶有內側滑車延伸部的PFJ構件；圖14描繪了可以在本發明的系統內使用的帶有內側滑車延伸部和外側滑車延伸部的PFJ構件；圖15A、16和17描繪了用于根據本發明的特征與寬度發生變化的股骨一起使用的帶有外側滑車延伸部和內側滑車延伸部的PFJ構件；圖15B和15C描繪了圖15A的分別帶有一個和兩個墊片的PFJ構件，以允許在比圖15A的PFJ構件寬的髕股區域內使用圖15A的PFJ構件；圖15D描繪了帶有用于接附到骨和/或用于在鄰近構件下面進行接附的片狀物的墊片，其可以根據需要進行修整以與圖15A的PFJ構件一起使用；圖15E描繪了可以進行折疊或修整以為墊片提供想要的尺度的墊片的片；圖15F描繪了折疊起來以提供額外寬度的圖15E的墊片的片；
圖15G描繪了帶有用于接附到骨和/或用于在鄰近構件下面進行接附的片狀物和口袋的墊片，其可以根據需要進行填充和修整以與帶有可以用于將口袋密封起來的延伸部的圖15A的PFJ構件一起使用；圖18描繪了在髕骨股骨構件的前面到后面方向上的可以在本發明的系統內使用的具有小面的內部；圖19描繪了在髕骨股骨構件的前面到后面方向上的可以在本發明的系統內使用的組合起來的平坦的和彎曲的內部；圖20描繪了在髕骨股骨構件的前面到后面方向上的可以在本發明的系統內使用的彎曲的內部；圖21描繪了在內側到外側方向上的可以在圖18、19和20的構件的前面部分內使用的多種截面；圖22、23和24描繪了可以在本發明的系統內使用的帶有在前面到后面方向上的具有小面的內部、組合起來的平坦的和彎曲的內部和彎曲的內部的髁構件的實施例；圖22描繪了可以在本發明的系統內使用的帶有在前面到后面方向上的具有小面的內部的髁構件的實施例；圖23描繪了可以在本發明的系統內使用的帶有在前面到后面方向上的彎曲的內部的髁構件的實施例；圖24描繪了可以在本發明的系統內使用的帶有在前面到后面方向上的組合起來的平坦的和彎曲的內部的髁構件的實施例；圖25描繪了可以在本發明的系統內使用的帶有在前面到后面方向上的具有小面的內部和后面延伸部的髁構件的實施例；圖26A、26B、26C、26D和26E描繪了可以在圖22、23、24和25的髁構件內使用的在內側到外側方向上的多種截面；圖27、28和29描繪了可以在本發明的系統內使用的成形為適應構件的多種內部前后幾何形狀的增加件的實施例；圖30A、30B、30C、30D和30E描繪了可以在圖27、28和29的增加件內使用的在內側到外側方向上的多種截面；圖31A描繪了可以在本發明的系統內使用的脛骨股骨構件和PFJ構件的剖開前面構形；圖31B描繪了被植入從而在沒有構件連結的情況下使彼此鄰接起來的圖31A的令人滿意(complimentary)的脛骨股骨構件和PFJ構件；
圖32A描繪了圍繞骨潮(bone tide)的圖31A的構件的部分截面；圖32B描繪了圖31B的構件的部分截面；圖33描繪了可以在本發明的系統內使用的圍繞骨潮具有不同厚度的構件的可選擇的部分截面；圖34描繪了可以在本發明的系統內使用的植入件的可選擇的邊緣構形；圖35A描繪了可以在本發明的系統內使用的在位于構件和骨潮之間的界面的帶珠的間隔件結構；圖35B描繪了可以在本發明的系統內使用的在位于兩個構件之間的界面的帶珠的間隔件結構，在其中，間隔件珠令人滿意地接附到這兩個構件；圖35C描繪了可以在本發明的系統內使用的可選擇的帶有片狀物的可構造為特定應用的間隔件結構；圖35D描繪了可以在本發明的系統內使用以允許以多種患者構形使用構件的在位于兩個構件之間的界面的墊片間隔件結構的患者構形；圖35E描繪了構造為不同于圖35D的構形的患者幾何形狀的圖35D的墊片間隔件結構和構件；圖36描繪了可以在本發明的系統內在位于構件之間的界面使用的鍵結構；圖37描繪了可以在本發明的系統內在位于構件之間的界面使用的可選擇的鍵結構；圖38描繪了可以在本發明的系統內在位于構件之間的界面使用的可選擇的鍵結構；圖39描繪了可以在本發明的系統內在位于構件之間的界面使用的鉸鏈；圖40描繪了可以在本發明的系統內使用的在股骨的前面用螺釘連結在一起的兩個膝關節構件的一個實施例；圖41描繪了可以在本發明的系統內使用的通過螺釘連接在一起的構件，在構件之間具有間隔、骨或間隔件材料；圖42描繪了可以在本發明的系統內使用的在沒有螺釘的情況下連接在一起的構件和間隔件材料，在構件之間具有間隔件材料；
圖43描繪了可以在本發明的系統內使用的用具有螺紋的螺釘連結起來的構件，在其中，螺釘中的一個或多個具有不同的螺距；圖44描繪了可以在本發明的系統內使用的使用帶有螺釘的接附柱以將構件連結起來的構件連結排列；圖45是可以在本發明的系統內使用的帶有可選擇的用于構件連結的接附柱排列的構件的前透視圖；圖46是圖45的構件的側透視圖；圖47描繪了可以用于本發明的系統中的帶有用于調整構件的兩個區域的相對位置的螺釘機構的單個塊構件；圖48A描繪了可以在本發明的系統內使用的與彈性連接件一起使用的連接件接收件以將構件連結起來的構件連結排列；圖48B描繪了可以在本發明的系統內使用的與整合地與一個構件形成在一起的彈性連接件一起使用的連接件接收件以將構件連結起來的構件連結排列；圖49A描繪了圖48A的彈性連接件的截面；圖49B描繪了可以在本發明的系統內使用的可選擇的帶有整合形成的間隔件的連接件；圖49C描繪了可以與圖49A的彈性連接件一起使用的臨時性的或永久性的間隔件；圖50A描繪了可以在本發明的系統內使用的帶有用于有助于移動髕骨的凹口的在位于所植入的構件之間的間隙之上的髕骨構件；圖50B描繪了可以在本發明的系統內使用的具有階梯的脛骨構件；圖50C描繪了可以在本發明的系統內使用的帶有凸起的半月板和凹陷的半月板的脛骨構件；圖51描繪了可以在本發明的系統內使用的全膝關節置換的帶有具有階梯的髁區域的股骨構件和脛骨構件；圖52描繪了可以在本發明的系統內使用的帶有額外的髁構件的具有階梯的單一PFJ/髁構件；圖53描繪了可以在本發明的系統內使用的帶有非分叉髁區域的股骨構件；圖54描繪了可以在本發明的系統內使用的帶有分叉髁區域的股骨構件；圖55描繪了可以在本發明的系統內使用的帶有不對稱的髁區域的脛骨構件和股骨構件；圖56和57描繪了在圖55的股骨構件的前面到后面方向上的不對稱的髁區域的截面；圖58描繪了可以在本發明的系統內使用的帶有不對稱的髁區域的股骨構件的可選擇的實施例；圖59和60描繪了在圖58的股骨構件的內側到外側方向上的不對稱的髁區域的截面；圖61描繪了可以在本發明的系統內使用的帶有不同的從構件的前面部分到后面部分的曲率半徑的股骨構件的矢狀圖；圖62和63描繪了在圖34所示的股骨構件的內側到外側方向上的截面；圖64描繪了在相對于髕骨負載線和脛骨負載線的最佳位置植入在股骨內的構件；圖65描繪了等同于圖64的在相對于髕骨負載線和脛骨負載線的最佳位置植入在股骨內的構件的構件；圖66描繪了在圖64的構件和圖65的構件之間的不同取向其對于可以在本發明的系統內使用的構件是可能的；圖67描繪了可以在本發明的系統內使用的膝關節置換的股骨構件；圖68、69和70描繪了在前面到后面方向上的圖67的構件的內部的多種可能構形；圖71A、71B、71C、71D和71E描繪了可以在圖67的構件內使用的在內側到外側方向上的多種截面；圖72圖示了在通過本發明的系統可以對置換構件進行放置時的六個自由度；圖73描繪了在適當位置放置的用于根據本發明切除股骨的后面部分的切割引導塊；圖74描繪了根據本發明選擇出來以在植入件內使用的構件；圖75描繪了在適當位置放置的用于根據本發明切除圖73的股骨的前面部分的切割引導塊；
圖76描繪了圖73和75的帶有切除過的前面部分、后面部分和遠端部分的股骨；圖77描繪了根據本發明植入了圖74的構件的圖76的股骨；圖78描繪了可以在本發明的系統內使用的帶有一些彼此平行的內部表面的構件；圖79A-D描繪了根據本發明用于植入髕股構件的過程；圖79E-H描繪了用于植入髁構件使之鄰近在圖79A-D的過程期間植入的髕股構件的過程；圖80A-G描繪了根據本發明用于植入在體外連接起來的假體系統的過程；圖81描繪了帶有缺陷區域的股骨；圖82A描繪了可以根據本發明用于切除圖81的缺陷區域的切割引導件；圖82B描繪了圖82A的引導件的頂透視圖；圖82C描繪了可以根據本發明在使用圖82A的引導件將圖81的缺陷區域切除下來之后植入到圖81的股骨內的構件的頂透視圖；圖83描繪了插入到圖81的股骨內的圖82A的引導件；圖84描繪了可以根據本發明與圖82A的引導件一起用于切除圖81的股骨的部分的工具；圖85描繪了使用圖82A的引導件的路徑，圖84的工具可以根據本發明沿著這條路徑移動，以限定圖81的股骨的所要切除的區域；圖86描繪了可選擇的可以根據本發明用于限定圖81的股骨的所要切除的區域的工具和引導件；圖87描繪了可以根據本發明用于限定骨的所要切除的區域的沖壓引導件；圖88描繪了為了明了而移開內部切割邊緣的圖87的沖壓引導件；圖89描繪了可選擇的可以根據本發明用于限定骨的所要切除的區域的定位在引導銷上的沖壓引導件；圖90描繪了安裝在所植入的可以根據本發明用于定位銷引導件的構件上的銷引導件；圖91描繪了帶有引導栓的可以根據本發明用于切除骨的鋸；
圖92描繪了可以根據本發明用于引導圖91的鋸以筆直地切除到想要的深度的引導件；圖93描繪了可選擇的可以根據本發明與帶有在鋸殼的相對側的引導栓的鋸一起用于彎曲地切除到想要的深度的引導件；圖94描繪了圖93的引導件的頂透視圖；圖95描繪了可以根據本發明用于切除骨的線鋸；圖96描繪了安裝在安裝到股骨的引導件內的圖95的鋸，在其中，引導件能夠根據本發明對股骨進行彎曲切除；圖97描繪了圖96的引導件的頂透視圖；圖98描繪了安裝在圖96的引導件內的圖95的鋸的放大截面圖；和圖99描繪了可選擇的安裝到股骨的引導件，在其中，引導件能夠根據本發明使圖95的鋸對股骨進行小面切除。
具體實施例方式
各個構件圖1顯示了包括股骨置換件12、脛骨置換件14和髕骨置換件(未顯示)的系統10。股骨置換件12包括髕股關節(PFJ)構件16、上部外側髁構件18、上部內側髁構件20、外側股骨前面/后面髁構件22和內側股骨前面/后面髁構件24。根據一個實施例(未顯示)，所提供的上部髁構件和股骨前面/后面髁構件作為單個構件。脛骨置換件14包括內側半月板構件26、外側半月板構件28和脛骨干構件30。
通過將置換件分割成上部和前后內側、和外側、PFJ、半月板和脛骨干構件，本發明的系統10使外科醫生能夠只清除股骨或脛骨的發生病變的部分，并且使外科醫生能夠植入相應的構件，以進行部分的膝關節置換。因為構件比一塊構造的整體植入件小，所以用于植入手術的切口是較小的，并且從手術恢復過來的時間相應地減少了。
另外，置換件允許進行令人滿意的植入。像在這里所使用的那樣，所定義的“令人滿意的”置換構件是可以獨立使用的和/或是可以聯合使用的構件，從而在稍后需要額外構件的情況下，無需移開先前所植入的構件。此外，因為構件沒有成形為需要與鄰近的構件一起組裝成單一塊，所以令人滿意的構件無需在植入之后在特別取向上彼此對準。取而代之地，外科醫生根據特別骨區域的狀況自由確定置換構件的位置。因此，外科醫生無需為了實現構件整體裝配而兼顧局部幾何形狀適應。因而，與可用先前隔室置換件得到的結果相比，系統10能夠更自由地使膝關節置換構件進行移動和取向。
因為構件是分割開來的并且是令人滿意的，所以外科醫生可以只置換骨的發生病變的部分，這個部分可能局限于股骨的單個區域。稍后，如果骨進一步惡化，那么骨的進一步惡化的部分可以在無需移開初始植入的構件的情況下被置換下來。
例如，外科醫生可以在第一手術過程期間首先只植入PFJ構件16。稍后，也許是幾年以后，上部內側髁區域可能被確定需要進行置換。根據本發明的原理，外科醫生只需要植入上部內側髁構件20使之鄰近先前植入的PFJ構件16。
本領域的那些普通技術人員應該意識到的是，圖1所示的構件中的任何一個都可以在許多不同的手術過程中以許多不同的次序和組合進行植入。因而，前面/后面髁構件24可以首先植入，而PFJ構件16在稍后的過程期間植入，并且上部內側髁構件20在更稍后的過程期間植入。可選擇地，圖1所示的所有構件可以在單個過程期間植入。而且，如果所植入的一個構件出現損壞或磨損，那么單個構件可以在不妨礙所植入的其它構件的情況下被置換下來。
部分單一體構件為了適應多種排列，髕股關節構件16、上部內側髁構件20和/或上部外側髁構件18可以構造為部分單一體構件。如圖2所示，PFJ/內側髁構件32包括在單個塊內的PFJ區域34和內側髁區域36。PFJ/內側髁構件32也可以包括滑車延伸部區域38。圖3所描繪的PFJ/外側髁構件40具有PFJ區域42、外側髁區域44和內側滑車延伸部區域46。
外側滑車延伸部區域38和內側滑車延伸部區域46提高了髕骨追隨能力。在進行超過90度的屈曲時，髕骨開始依托在位于股骨內的滑車凹口之上。當股骨的部分被置換下來的時候，當髕骨開始依托在滑車凹口之上的時候，在滑車凹口附近的不一致性促進使髕骨脫位。滑車延伸部允許髕骨在沒有脫位的情況下關節連接在屈曲超過90度的置換構件之上。因為髕骨在進行這樣的超過90度的屈曲期間具有側向半脫位的趨勢，所以外側滑車延伸部區域是特別重要的。然而，相對大的外側滑車延伸部區域38和內側滑車延伸部區域46制約了髁構件的可能放置。
在沒有過分制約髁構件的放置的情況下使追隨能力提高，這通過圖4所示的PFJ構件48得以實現。PFJ構件48包括節點50和52。與分別從PFJ/內側髁構件32和40延伸出來的外側滑車延伸部區域38和內側滑車延伸部區域46相比，節點50和52從PFJ構件48的主要部分向外延伸出來的程度是較小的。因而，髁構件可以以許多不同的取向放置成鄰近PFJ構件48。
當然，內側滑車延伸部區域46可以用節點置換。可選擇地，如圖5所示，所制造的PFJ/內側髁構件54沒有任何內側滑車區域。同樣地，所制造的PFJ/內側髁構件帶有節點或沒有外側滑車區域。
單一構件的尺寸可以大致上小于在上面所描繪的單一構件。作為例子，圖6顯示了延伸經過大部分PFJ區域的部分單一構件56。然而，想要的部分單一構件的最小尺寸是需要進行置換的骨的尺寸的函數。因而，單一構件可以構造為大致上小于部分單一構件56。一個這樣的例子是圖7所示的部分單一構件58。如圖6和7所示，沿著構件的右側，部分單一構件58大體上與部分單一構件56的形狀相同。然而，部分單一構件58遠小于部分單一構件56。
在骨的第二區域需要進行置換的情況下，像部分單一構件60所顯示的那樣，可以提供另一個單一構件。部分單一構件58和60實際上是部分單一構件56的多塊形式，當部分單一構件58和60被植入的時候，在它們之間存在間隙。相關領域的那些普通技術人員應該意識到的是，在本發明的范圍內，可以提供額外的尺寸發生變化的部分單一構件然而，對于多塊置換構件，在制定計劃時需要考慮到的是，避免部分單一構件沿著負載線裂開是典型想要的。負載線標示出了當關節在屈曲和延伸之間移動的時候承受了較大負載的區域。圖7所示的一條這樣的負載線為負載線62。在這個實施例中，所選擇的部分單一構件58和60使負載線62在部分單一構件58和60之間保持完整的骨之上延伸。通過將骨-構件過渡件和/或構件-構件過渡件放置在負載較小的區域內，確保了沿著負載線的表面是光滑的，這使構件的磨損是較小的。
根據本發明，部分單一體構件可以包括多種內部幾何形狀。圖8顯示了帶有在前面到后面方向上的具有小面的內部的包括平坦的表面66、68、70、72和74的PFJ/內側髁構件64。圖9顯示了帶有彎曲的內部表面78的PFJ/內側髁構件76。圖10顯示了帶有組合起來的包括彎曲的表面82和平坦的表面84的彎曲的和平坦的內部的單一構件80。當然，構件中的任何一種都可以用在這里所顯示的內部幾何形狀中的任何一種構建出來。
而且，內部表面可以用在內側到外側方向上的多種幾何形狀構建出來。作為例子，圖11A顯示了經過圖8、9或10的線A-A截取到的平坦的內部86，但不局限于此。圖11B顯示了彎曲的內部88，而圖11C顯示了具有小面的內部90。圖11D顯示了帶有彎曲的側面和平坦的底部的內部92，而圖11E顯示了帶有平坦的側面和彎曲的底部的內部94。與先前已知的形狀相比，這些形狀更好地適應局部骨幾何形狀，并且無論構件是壓裝配到健康的骨還是粘結到健康的骨，都使外科醫生能夠在關節內保留住更多健康的骨。
改進的各個構件圖12所描繪的可選擇的PFJ構件96的實施例具有外側滑車延伸部區域98，而圖13所描繪的可選擇的PFJ構件100的實施例具有內側滑車延伸部區域102。圖14所顯示的PFJ構件104具有內側滑車延伸部區域106和外側滑車延伸部區域108。
對于給定的前面到后面長度，所提供的PFJ構件的寬度可以發生變化。作為非限制性的例子，圖15A、16和17旨在提供相對尺寸比較。如圖15A、16和17所示，PFJ構件可以是窄的(PFJ構件110)、寬的(PFJ構件112)或是介于其之間的某個形狀(PFJ構件114)。
另外，PFJ構件可以適合于在較寬的PFJ區域內使用，這通常由于特別的PFJ構件而可能是經久耐用的。特定地，圖15B顯示了植入在股骨111上的PFJ構件110。然而，股骨的發生病變的部分的寬度大于PFJ構件110的寬度。然而，就其它每個方面而言，PFJ構件110非常精準地適應了患者的解剖結構。因此，墊片113用于置換鄰近PFJ構件110的股骨111的表面的部分，而不是使用較大的PFJ構件并且引起在植入件和本來的骨之間的不想要的差異。
而且，在股骨111的所要清除的表面區域在內側側面和外側側面都大于置換PFJ構件的寬度的情況下，第二墊片可以使用。因而，如圖15C所示，PFJ構件110和墊片111憑借墊片115得以增加。
因此，一個或多個墊片可以用于將PFJ構件裝配到較寬的PFJ區域上。當PFJ構件具有想要的前面/后面尺度但對于進行特別置換是過于窄的時候，這是特別有利的。像在下面進一步詳細討論的那樣，墊片可以在植入構件之前或在植入構件之后剛性地或柔性地連接到PFJ構件或其它構件。因而，在一個實施例中，所提供的構件預先用至少一個可以進行修整以適應特別患者的墊片構造。在可選擇的實施例中，例如通過使用間隔件珠(圖35B)，墊片與構件間隔開來。
在圖15D所示的一個實施例中，確定尺寸的單個墊片117配備了片狀物119。片狀物119構造為放置在毗鄰的構件下面。片狀物119包括孔121，以有助于連接到骨。因而，片狀物119可以通過使用經過孔121的釘或使用骨粘結劑而直接接附到骨。然后，毗鄰的構件植入在片狀物119的頂部上。在這個實施例中，墊片117是柔性的并且是過尺寸的。也就是說，墊片117比在大多數情況下所需要的寬。因此，一旦將使用墊片的區域的實際尺度確定下來，墊片117就被切割成想要的尺度。
在圖15E中，顯示了墊片的另一個實施例。墊片123是由可以形成為想要的尺度的材料的片。例如，墊片123可以在箭頭125的方向上折疊起來，以提供圖15F所示的構形。在圖15F中的墊片123進行了對折，從而當墊片123植入的時候，使墊片123的寬度翻倍。墊片123可以折疊多于一次，以提供額外的寬度。另外，墊片123可以在長度方向、交叉地或以任何其它想要的方式折疊起來。墊片123還可以例如沿著虛線127切割成想要的高度。
在又一個實施例中，圖15G所示的墊片129配備了口袋131。口袋131包括開放端133和閉合端135。墊片129還包括片狀物137和延伸部139。想要數量的材料例如骨屑、生物材料或一些其它生物相容的材料可以放置在口袋131內，以提供想要尺寸的墊片。口袋131可以在植入之前或在植入期間，例如通過將釘插過端部133而密封起來。片狀物137也可以用于將墊片129釘到適當的位置，或片狀物137可以放置在鄰近的構件下面。可選擇地，片狀物137可以滾上口袋131的頂部，而延伸部139可以用于將口袋131密封起來。
墊片可以由多種材料制造。作為例子，墊片可以由具有生物活性的、不具有生物活性的或鈍化的材料制造，包括織物、骨屑或柔性材料。另外，在保留了某個間隙的情況下，填充物材料例如骨蠟、粘結劑、聚氨酯或其它柔性材料或生物材料可以用于填充間隙。
重新對PFJ構件進行討論，根據本發明，PFJ構件可以包括多種內部幾何形狀。圖18所顯示的圖12的PFJ構件96帶有在前面到后面方向上的包括平坦的表面116和平坦的表面118的具有小面的內部。圖19所顯示的圖14的PFJ構件104帶有包括平坦的表面120和彎曲的表面122的組合起來的彎曲的和平坦的內部。圖20所顯示的圖13的PFJ構件100帶有彎曲的內部124。當然，PFJ構件中的任何一種都可以用在這里所顯示的內部幾何形狀中的任何一種構建出來。
這些構件的在內側-外側方向上的截面也可以形成多種形狀，例如圖21所示的截面(a)(b)(c)(d)和(e)。像在這些附圖中所顯示的那樣，沿著圖18、19或20的線A-A截取到的截面可以包括平坦的區域、彎曲的區域和將平坦的區域和彎曲的區域組合起來的區域。
單一髁構件類似地，如圖22、23和24所示，單一髁構件例如圖12、13和14的外側髁構件126、128和130和內側髁構件132、134和136可以包含多種內部幾何形狀。圖22所顯示的內側髁構件132帶有在前面到后面方向上的包括平坦的表面138、平坦的表面140和平坦的表面142的具有小面的內部。圖23所顯示的內側髁構件136帶有在前面到后面方向上的彎曲的內部144，而圖24所顯示的外側髁構件126帶有包括平坦的表面146和彎曲的表面148的在前面到后面方向上的組合起來的彎曲的和平坦的內部。
而且，單一髁構件可以構造為提供延伸的屈曲。通過圖25所示的髁構件152的延伸的后面部分150，延伸的屈曲得以提供。延伸的部分提供了額外的表面區域，以當脛骨圍繞股骨轉動的時候，與脛骨相接觸。當然，髁構件中的任何一種都可以用在這里所顯示的內部幾何形狀中的任何一種構建出來。而且，通過使髁區域延伸，延伸的屈曲在單一體構造內可以類似地提供。
在內側-外側方向上的髁構件的截面也可以形成多種形狀，例如圖26A、26B、26C、26D和26E所示的那些形狀。像在這些附圖中所顯示的那樣，沿著圖22、23和24的線A-A截取到的截面可以包括平坦的區域、彎曲的區域和將平坦的區域和彎曲的區域組合起來的區域。更特定的，圖26A顯示了平坦的內部154。圖26B顯示了彎曲的內部156，而圖26C顯示了具有小面的內部158。圖26D所顯示的內部160帶有彎曲的側面和平坦的底部，而圖26E所顯示的內部162帶有平坦的側面和彎曲的底部。將彎曲的幾何形狀和平坦的幾何形狀組合起來不局限于這些附圖。而且，這些內部幾何形狀可以與在這里所披露的所有植入構件一起使用，并且不局限于單一髁構件。
增加件為了進一步有助于對局部骨幾何形狀適應，增加件可以放置在構件和切除過的骨的部分之間。由于增加件可以構造為有效地使PFJ構件和/或髁構件的外部邊界擴大，所以在無需很多PFJ構件和/或髁構件的情況下，使用增加件可以對膝關節進行重新構建，使之更精準地相似于本來的膝關節。因而，如圖27、28和29所示，增加件164、166、168、170、172和174可以放置在植入構件和骨之間，因而移動植入構件而遠離骨。
增加件的外部表面成形為符合構件的內部表面。例如，增加件164的外部和增加件166的外部在前面到后面方向上具有小面，以裝配在構件176的具有小面的內部內。增加件168和170是彎曲的，以裝配在構件178的內部曲線內。增加件172是平坦的，以裝配靠著構件180的內部表面的平坦的部分，而增加件174是彎曲的，以裝配靠著構件180的彎曲的內部部分。
當然，在內側到外側方向上的增加件的截面的內部部分可以成形為類似于在上面所討論的髁構件的內部部分。因而，通過以多種方式將具有小面的、彎曲的和筆直的內部輪廓與具有小面的、筆直的和彎曲的外部輪廓組合起來，可以實現多種截面形狀。
作為例子，圖30A所顯示的增加件182帶有具有小面的內部表面184及具有小面的外部表面186，但不局限于此。圖30A的增加件182可以與具有圖26C所示的截面的構件一起使用。圖30B的增加件188也可以與具有圖26C所示的截面的構件一起使用。然而，增加件188的內部表面190是彎曲的，而不是具有小面的內部表面。圖30C、30D和30E的增加件192、194和196可以與具有圖26E所示的截面的構件一起使用，從而實現具有小面的內部表面(增加件192的內部表面198)、平坦的內部表面(增加件194的內部表面200)或彎曲的內部表面(增加件196的內部表面202)。
結合和裝配機構圖31A所顯示的股骨置換構件204的又一個實施例包括組合起來的PFJ和外側髁區域206和內側髁區域208。可選擇地，構件204可以包括上部髁區域和下部髁區域。如圖31A所示，構件塊206和208可以被植入圍繞骨潮(tide)210。在圖32A中，顯示了對在構件塊206、208和骨潮210之間的匯合處的特寫。骨潮210可以包括骨、軟骨或合成材料。
在這個實施例中，所構造的構件塊206和208是令人滿意的。因而，如果想要的話，外科醫生可以在沒有骨潮的情況下植入構件塊206和208。因而，像在圖31B中所描繪的那樣，構件206和208鄰接起來，并且像在圖32B中所描繪的那樣，構件206和208沒有連結起來。
參考圖33，顯示了可選擇的骨潮匯合處的實施例。在這個實施例中，骨潮212的位置在構件塊214和216之間。構件塊214和216具有不同的深度。根據再一個實施例，所形成的構件塊可以帶有多種形狀的端部。因而，如圖34所示，構件塊218從構件塊218的上部表面向內形成某個角度，構件塊220從構件塊220的上部表面向外形成某個角度，構件塊222具有正方形的端部，而構件塊224倒圓。
構件塊的倒圓端部可以包括具有不同的曲率半徑的多個區段，而第一區段所具有的曲率半徑大于第二區段，第二區段的位置在第一區段和構件的側面之間。就沿著經過鄰近的構件的匯合處的負載線減小摩擦而言，這樣的構形是有用的。稍有彎曲的邊緣確保了當從一個構件到達鄰近的構件的時候沿著負載線行進的物體不會遇到由于構件未對準而形成的脊。
根據本發明的原理制造出來的構件可以插入到切除的骨或骨潮內。為了提高構件在切除過的區域內的保持力，珠間隔件可以形成在構件的側面內。如圖35A所示，構件226包括珠間隔件228和230。類似地，構件232包括珠間隔件234和236。為了在沒有粘結劑的應用中使用珠間隔件，在沒有珠間隔件的情況下與置換構件的尺寸相稱的撤回部形成在骨內。因而，當構件插入到切除過的區域內的時候，珠間隔件被迫在撤回部的壁內緊緊地頂在骨上。珠間隔件的形式可以是單個珠、圍繞構件的部分脊或連續的脊。本領域的那些普通技術人員應該意識到的是，代替珠間隔件或除了珠間隔件之外，可選擇的材料可以用于使構件維持在想要的位置，包括多孔的涂層、orthobiologic材料、具有花邊的膜、膠漿和粘結劑但不局限于此。
而且，當兩個構件并排植入的時候，間隔件珠可以使用。圖35B所顯示的構件221帶有珠間隔件223。類似地，構件225包括珠間隔件227。在這個實施例中，這兩個構件都包括珠間隔件。在這樣的實施例中，優選的是，對珠間隔件進行排列，從而使它們不會妨礙在鄰近構件上的珠間隔件，因為這可能增加了在鄰近構件之間的最小距離。在相對運動存在于構件221和225之間的情況下，由于間隔件223和227在構件221和225之間維持了最小間距，所以構件221和225的邊緣不會彼此靠在一起而發生擦磨。
當然，珠間隔件223和227可以分別接觸鄰近的構件225或221。因而，在某些實施例中，合乎人們意愿的是，由彈性材料制造珠間隔件223和227，或用彈性材料涂覆珠間隔件223和227。而且，在構件之間的通過珠間隔件223和227維持住的間隙可以用骨蠟、粘結劑、聚氨酯或其它柔性材料或生物材料填充，以提供額外的穩定性，同時減少磨損產物。
所設想的間隔件和間隔件構形的許多可選擇的實施例在本發明的范圍內。作為例子，在一個實施例中，只有一個構件包括珠間隔件。在這樣的實施例中，珠間隔件可以與構件形成在一起，或可以在稍后的步驟接附到構件。
在再一個實施例中，間隔件沒有接附到任意一個構件。作為例子，圖35C所顯示的間隔件設備229包括在基底233上的許多間隔件231。基底233包括許多接附孔235和片狀物237和239。接附孔235可以用于將間隔件設備釘到骨。片狀物237和239構造為放置在鄰近的置換構件下面。因而，間隔件231在鄰近構件的鄰近側面之間。在這個實施例中，基底233由柔性材料制造。這允許沿著彎曲的構件對間隔件設備231進行定位。而且，間隔件設備231可以被切割開來，從而只是提供數量有限的間隔件231。因而，對于特別的植入狀況，間隔件設備231可以進行個別化。
當然，間隔件的形狀不一定是珠、盒子或其它對稱的形狀。圖35D所示的間隔件墊片233的形狀大體上是楔形的。因而，墊片233可以楔入在髕股構件235和髁構件237之間，以將額外的穩定性提供給置換構件，這也確保了髕股構件235和髁構件237不會彼此直接接觸。所設想到的是，在某些實施例中，墊片233在操作期間可以切割成想要的長度。因此，墊片233可以沿著線239被切割開來，以最小程度地對骨進行切除。
使用多種形狀的墊片例如楔形的墊片233，這允許在患者幾何形狀的范圍內，使用相同的置換構件。作為例子，當與圖35D的髁243比較的時候，圖35E所描繪的股骨所帶有的髁241是向內轉的。如圖35E所示，通過簡單地將墊片233進一步插入在鄰近的髕股構件235和髁構件237之間，相同的髕股構件235和髁構件237可以使用。因而，墊片233允許構件采取不同的態勢。通過將墊片制造成更復雜的形狀，沿著不同的側面提供不同的斜度甚至提供更大的柔性得以實現。
當然，多種間隔構件也可以以不同的方式組合起來而被使用。作為例子，墊片可以包括沿著其側面的間隔件珠。而且，額外的間隔件可以提供在構件上，或所提供的間隔件根據需要接附到構件。因而，在寬范圍的患者幾何形狀下使用數量有限的構件的能力得以大幅度地增加。
間隔件可以由多種材料制造。作為例子，間隔件可以由具有生物活性的、不具有生物活性的或鈍化的材料制造，包括織物、骨屑或柔性材料。另外，在間隔件沒有對在鄰近構件之間或在構件和鄰近骨之間的區域進行完全填充的情況下，填充物材料例如骨蠟、粘結劑、聚氨酯或其它柔性材料或生物材料可以用于填充間隙。
構件的植入能力也可以通過將構件彼此連結起來而得以提高。為了提高在構件之間壓配合的能力，構件可以形成有鍵，其和另一個構件的相反鍵相配。作為例子，如圖36所示，構件240所包括的鍵242沿著構件240和246的整個匯合處與構件246的鍵244相配。
可選擇地，如圖37所示，單個鍵可以用于將構件接合在一起，在其中，構件250的鍵248與構件254的鍵252相配。在圖38中，顯示了可選擇的單個鍵的形式，其中，構件256具有延伸出來的鈕258，而構件260具有用于接收鈕258的鈕接收件262。因而，鍵可以包括單個的配合元件，或可以包括多個配合元件。而且，當裝配構件的時候，使用不同類型的鍵以使彼此連合起來可能是合乎人們意愿的。這些可選擇的實施例在本發明的范圍內。
在另一個可選擇的實施例中，鉸鏈可以形成在構件之間，以在構件沒有分開的情況下維系移動。如圖39所示，構件264通過鉸鏈268結合到構件266。鉸鏈268可以是傳統的機械鉸鏈。可選擇地，鉸鏈268可以由被設計成在力的作用下屈服的合成材料制造。與單個的構件或牢固結合起來的構件相反，使用兩個通過鉸鏈結合起來的構件減小了發生破裂的可能性。例如，如果構件264和266形成為單個的剛性構件，并且如果剛性構件的一端牢固地安放在骨或粘結劑內而剛性構件的第二端沒有充分地受到粘結劑的支撐，或如果在剛性構件的第二端之下的骨受到壓縮，那么剛性構件就會在位于第一端和第二端之間的某個部位發生屈曲。剛性構件發生這樣的屈曲或起作用使在剛性構件內的材料繃緊，這可能導致脆性破裂。然而，當以圖39所示的方式結合起來的時候，鉸鏈268允許在兩個構件264和266之間進行屈曲或移動，而不會對任何材料發生作用。
通過機械裝置例如螺釘，股骨構件、髕骨構件和/或脛骨構件也可以彼此連接起來。因而，圖40所顯示的構件270通過螺釘274和276結合到構件272。構件可以鄰接起來以結合在一起，但這不是必需的。參考圖41，所顯示的構件278和280被大體上標示為間隔282的間隔分開。螺釘284可以用于將構件278連接到構件280，同時維持住了在構件278和構件280之間的間隔282。
此外，將構件連接起來，這既可以在相同的骨上進行，也可以可選擇地經過在骨之間的關節間隔進行。作為例子，圖42所描繪的PFJ/髁構件286連接到間隔件288，間隔件288又連接到脛骨構件290。通過連接件292，連接得以進行。在構件之間的連接件可以是骨、人造組織和/或移植物。
螺釘也可以經過在骨內的鉆孔，以使彼此相對的構件側面保持經過骨。參考圖43，構件294和構件296位置確定為靠在具有經過其的鉆孔300的股骨298上。因此，通過將螺釘302插過鉆孔300，構件294和構件296可以結合起來，同時螺釘304在股骨298下面將構件294和構件296結合起來。像螺釘304所進一步顯示的那樣，螺釘可以配備具有不同螺距的螺紋306和308，以有助于控制夾持力。在這個實施例中，螺釘304的頭部310包括用于接收扭矩控制扳手的接收件312，以有助于安裝螺釘304。
圖44所顯示的股骨構件可以通過螺釘以就圖43討論的方式結合起來。包括PFJ區域、內側髁和外側髁的單一構件314可以通過螺釘320、322、324和326可調整地結合到后面髁316和318。構件314、316和318是薄的置換構件，在這個實施例中，這些構件在前面/后面方向上及在內側/外側方向上是彎曲的。像帶有在上面所討論的內部幾何形狀的構件那樣，不是如此彎曲的構件被認為在本發明的范圍內。
接附柱328、330、332、334、336、338、340和342形成在構件314、316和318內，以從構件的內部表面延伸出來。螺釘320、322、324和326可以放置經過接附柱328、330、332、334、336、338、340和342，如此使柱在不損失大量骨以植入構件的情況下額外地為構件的連結提供支持。
在圖45中，顯示了可選擇的實施例，其中，PFJ構件344通過垂直取向的螺釘346和348連結到內側髁構件350并且連結到外側髁構件352。髁構件350和352包括在內側/外側方向上的分別從構件350和352延伸出來的接附柱354和356。圖46是圖45的構件的側視圖，顯示了通過螺釘346連接到內側髁構件350的PFJ構件344。螺釘358插過接附柱354和356，以使髁構件350和352結合起來。可選擇地，內側髁構件350和外側髁構件352可以形成為單一的構件。
螺釘也可以在構件內使用，以使外科醫生能夠改變所植入的構件的相對于另一個構件的位置。圖47所顯示的實施例包括帶有用于在PFJ區域364和內側髁區域366之間進行外側/內側調整的螺釘機構362的單個塊構件360。以這種方式對構件的區域的相對位置進行機械的更改的能力使外科醫生能夠更好地將構件與局部植入幾何形狀配合起來。
構件還可以彈性地連接起來。作為例子，PFJ構件800可以通過彈性連接件806和808分別連接到髁構件802和804。彈性連接件806接合了在PFJ構件800上的連接件接收件810，并且接合了在髁構件802上的連接件接收件812。類似地，彈性連接件808接合了在PFJ構件800上的連接件接收件814，并且接合了在髁構件804上的連接件接收件816。適宜的彈性材料包括鎳鈦諾、聚氨酯、彈性體和液態金屬。
在可選擇的實施例中，彈性連接件整合到所要連接的構件中的一個。參考圖48B，PFJ構件820構造為與PFJ構件800非常相像，并且包括連接件接收件822和824。然而，髁構件826和828分別包括彈性連接件830和832。由于所提供的髁構件826和828帶有整合起來的彈性連接件830和832，所以在套件內的構件的數量得以減少。
翻回到圖48A，彈性連接件806和808是對稱的。也就是說，彈性連接件806和808中的任意一個的任意一端都可以插入到連接件接收件810、812、814或816中的任何一個內。就使在用于對假體系統進行個別化以進行特別植入的套件內所需要的構件的數量最小化而言，由于相同的連接件可以與多種PFJ構件和髁構件中的任何一個一起使用，所以這是有用的。
然而，在某些情況下，彈性連接件和連接件接收件可以形成為減小了將鄰近的構件錯誤地連接起來的可能性。作為例子，在髁構件包括兩個子構件的情況下，用于將兩個子構件連接起來的連接件接收件可以構造為不同于用于將髁構件連接到PFJ構件的連接件接收件。因而，可以防止不正確地對髁子構件進行定位。
圖49A描繪了定位成插入到連接件接收件812內的彈性連接件806的截面圖。彈性連接件806包括干部分840和兩個端部部分842和844。端部部分842和844中的每個分別包括限定了凹穴850和852的外展部分846和484。連接件接收件812包括通道854和腔室856。通道854的直徑稍大于干部分840的直徑而稍小于外展部分848的直徑。腔室856稍大于端部部分844。
因此，當彈性連接件806被迫進到連接件接收件812內的時候，凹穴852允許外展部分848向內彎曲，從而裝配在通道854內。一旦完全地插入，外展部分848就可以彈性地返回到圖49A所示的狀態，只不過是在腔室856內。由于外展部分848的直徑大于通道854的直徑，所以彈性連接件806受到抑制而不會從連接件接收件812抽撤出來。
而且，由于端部部分844鄰接腔室856，所以彈性連接件806朝向連接件接收件812的進一步移動受到了抑制。因而，彈性連接件806的干部分840可以用于使到PFJ構件800與髁構件802間隔開來。在植入之后，在相對運動存在于PFJ構件800和髁構件802之間的情況下，這樣的間隔減少了磨損碎屑的產生。
在可選擇的圖49B所示的實施例中，彈性連接件860包括整合地形成到彈性連接件的干部分864內的間隔件862。可選擇地，構件可以用彈性材料涂覆，從而使磨損產物的產生最小化。當對構件進行涂覆的時候，唯一必需的是對可能靠在鄰近構件上而發生擦磨的構件的部分進行涂覆。當然，為了合乎人們意愿地減少磨損碎屑，只需要對鄰近構件中的一個進行涂覆。
在又一個實施例中，圖49C所示的分開的間隔件866可以與彈性連接件806一起使用。間隔件866包括橋連部分868和帶有卡扣872的干部分870。橋連部分868構造為跨在彈性連接件806的干部分840上。干部分870用于操縱間隔件866使之處在適當的位置，而卡扣872用于將牽索接附到間隔件866，以在間隔件866在原位置移位的情況下，確保容易確定間隔件866的位置。當在構件之間的間隙得以填充的時候，間隔件866可以用于臨時性地提供構件的希望的間隔。可選擇地，間隔件866可以停留在適當的位置。在這樣的應用中，在位于構件之間的間隙得以填充之后，干870被切割開來，然后干870被移開。
脛骨構件和髕骨構件現在參考圖50A，所顯示的髕骨構件368在所植入的兩個股骨構件367和369之上。髕骨構件368所包括的凹口370適應裂開的前面設計例如圖40所示的那種設計。凹口370減小了髕骨對股骨植入件的匯合處的沖擊。可選擇地，除了凹口370之外，平坦的區域也可以使用，以減小對股骨植入件的匯合處的沖擊。
而且，股骨構件367和369的上部邊緣的稍有彎曲減小了可能由于股骨構件367和369甚至輕微的未對準而產生的潛在摩擦。類似地，股骨構件367和369設計為植入成在構件之間沿著股骨構件367和369的鄰近邊緣存在微小的間隙371。在相對運動存在于兩個構件之間的情況下，間隙371減小了在股骨構件367和369之間發生摩擦接觸的可能性。然而，像從圖50A所顯而易見的那樣，所設計的間隙371是足夠小的，從而使在間隙之上經過的另一塊骨在這個實施例中是髕骨構件368自由地在間隙371之上經過。
在圖50B中，顯示了脛骨構件的實施例。與為內側半月板376提供的支撐平臺相比，具有階梯的脛骨構件372為外側半月板374提供了更高的支撐平臺。這種構形適應構件378的不對稱髁。如圖50C所示，所形成的內側半月板380可以帶有凹陷的表面382，而所形成的外側半月板384可以帶有凸起的表面386。這樣構形的半月板構件較好地符合正常的膝關節解剖結構。
具有階梯的構件除了在上面所討論的幾何形狀和構形之外，本發明還提供了用于多種不規則成形的骨幾何形狀的構件。圖51所描繪的全膝關節系統388帶有具有階梯的股骨構件390和具有階梯的脛骨構件392。與外側側面396相比，股骨構件390的內側側面394是在更遠端的。
類似地，圖52所描繪的PFJ/髁構件398包括PFJ區域400和髁區域402。在這個實施例中的PFJ/髁構件398具有階梯。根據本發明，即使當PFJ/髁構件398被植入的時候，額外的構件稍后也可以容易地添加進來。作為例子，與PFJ/髁構件398相比，圖52所顯示的具有階梯的髁構件404可以晚些(或早些)植入進來。而且，PFJ/髁構件398的髁區域402和髁構件404可以具有不同的尺寸。此外，像在下面所討論的那樣，PFJ/髁構件398和髁構件404可以具有不同的曲率半徑。
對于早些或晚些植入的構件，本發明還可以對用于特定的患者狀況例如具有不規則的骨幾何形狀的脛骨構件進行廣泛的優化。如圖52所示，脛骨構件插入件406和408可以在植入股骨構件400和404之前或在植入股骨構件400和404之后的任何時候植入。脛骨構件插入件406和408可以是有利地固定住的，或是半月板的支承植入件。本發明還可以對脛骨構件插入件406和408的尺寸進行個別優化，而不用考慮其它插入件的尺寸或股骨構件的尺寸。這允許外科醫生對在股骨構件和脛骨構件之間的一致性進行優化，同時減小了存貨成本。
髁變體本發明包括用于多種髁幾何形狀的構形。圖53所描繪的股骨構件410帶有髁區域412和414。在這個實施例中的髁區域412和414是沒有分叉的。圖54所顯示的股骨構件416帶有內側髁區域418和外側髁區域420。在這個實施例中的髁區域418和420是分叉的。另外，所設計的髁區域可以相等地分叉開來(圖54的距離“A”＝圖54的距離“B”)，或與另一個髁區域相比，一個髁區域可以較大地分叉開來(圖54的距離“A”＞圖54的距離“B”)。在圖54的實施例中，內側髁區域418也比外側髁區域420寬(圖54的距離“C”＜圖54的距離“D”)。可選擇地，所制造的髁區域可以是相等的(圖54的距離“D”＝圖54的距離“C”)。
圖55描繪了膝關節置換件的股骨構件422和脛骨構件424，在其中，股骨構件422是不對稱的。更特定地，與內側髁區域428相比，外側髁區域426具有較大的半徑。在圖56和圖57中，這被更清楚地顯示出來。
圖56是沿著線A-A截取到的股骨構件422的內側髁區域428的截面圖。圖56描繪了許多條從內側髁區域428的中心點到內部表面的曲率半徑r1。圖57是沿著線B-B截取到的股骨構件422的外側髁區域426的截面圖。圖57描繪了許多條從外側髁區域426的中心點到內部表面的曲率半徑r2。將內側半徑r1與外側半徑r2進行比較，這顯示內側髁區域428的曲率半徑小于外側髁區域426的曲率半徑(r1大體上小于r2)。
類似地，在與圖56和57的截面正支的平面內的曲率半徑可以發生變化。圖58所描繪的股骨構件430包括外側髁區域432和內側髁區域434，在其中，股骨構件430在這個正支的平面內是不對稱的，也就是說，從各個髁區域的一側到另一側是不對稱的。在圖59和圖60中，這被更清楚地顯示出來。
圖59是沿著圖58的線A-A截取到的股骨構件430的內側髁區域434的截面圖。圖59描繪了從內側髁區域434的一側到另一側的曲率半徑r1。圖60是沿著圖58的線B-B截取到的股骨構件430的外側髁區域432的截面圖。圖60描繪了從外側髁區域432的一側到另一側的曲率半徑r2。將內側半徑r1與外側半徑r2進行比較，這顯示內側髁區域434的曲率半徑小于外側髁區域432的曲率半徑(r1小于r2)。
還應該注意到的是，每個髁區域的不同截面的從髁區域的前面到后面的曲率半徑可以發生變化。圖61所顯示的股骨構件436以這樣的方式發生變化。在圖62和63中，分別顯示了在股骨構件436的后面部分438的對于圖58的線A-A的截面和曲率半徑和在股骨構件436的較前面部分440的對于圖58的線B-B的截面和曲率半徑。對半徑進行比較，這顯示后面部分438的半徑r3小于前面部分440的半徑r4。
根據本發明使構件具有特定地適合于特別髁的幾何形狀的可選擇的方法是使單個構件的位置和取向適合于髁的特別幾何形狀。參考圖64、65和66，對此進行了說明。圖64所顯示的股骨442帶有植入在股骨442的外側髁上的PFJ構件444和髁構件446。PFJ構件444包括內側節點445。當腿由伸變屈的時候髕骨經過股骨442的軌跡被標示為髕骨軌跡448。當腿由伸變屈的時候脛骨經過股骨442的軌跡被標示為脛骨軌跡450。髁構件446定位為使脛骨軌跡450沿著髁構件446的最長部分。
圖65所顯示的股骨452帶有植入在股骨452的內側髁上的PFJ構件454和等同于髁構件446的髁構件456。PFJ構件454等同于PFJ構件444，除了PFJ構件454既包括內側節點455也包括外側節點457之外。當腿由伸變屈的時候髕骨經過股骨452的軌跡被標示為髕骨軌跡458。當腿由伸變屈的時候脛骨經過股骨452的軌跡被標示為脛骨軌跡460。髁構件456定位為使脛骨軌跡460沿著髁構件456的最長部分。
對于這個例子，股骨452的PFJ區域等同于股骨442的PFJ區域。而且，在各個股骨上，髕骨軌跡448和髕骨軌跡458等同地進行取向。因而，由于除了在PFJ構件444上沒有外側節點之外，PFJ構件444和454是等同的構件，所以它們植入在位于股骨442和452上的等同位置。然而，股骨442的內側髁低于股骨452的內側髁。另外，當與脛骨軌跡446進行比較的時候，脛骨軌跡456發生偏斜。在圖66中，這被更清楚地顯示出來。
圖66是圖64和65的構件在股骨452上的重疊圖。因而，圖66顯示了圖65的股骨452、PFJ構件454、髁構件456和髕骨軌跡460。在上述的狀況下，將圖64的構件疊加在圖66上，這使PFJ構件444精確地與PFJ構件454對準，除了在PFJ構件444上沒有外側節點之外。在圖66中，這被標示為虛線參考線444。
在與如圖64所示的PFJ構件444完全對準的情況下，圖66還顯示了髁構件446和髕骨軌跡450的位置。然而，圖66所顯示的是，即使髁構件456等同于髁構件446，與所定位的髁構件446到PFJ構件456的距離相比，所定位的髁構件456還是較接近PFJ構件454的。另外，與髁構件446比較，髁構件456在逆時針方向上稍微轉動了一些。
因而，根據本發明，在股骨上的構件位置和取向可以適合于對在股骨上的構件的性能進行優化。而且，盡管在上面使用在某些單一體構件內的髁區域的例子而對髁幾何形狀進行了討論，但幾何形狀可以通過髁構件及具有髁區域的構件得以實施。
單一體股骨構件盡管在置換手術期間使用較小的構件大體上是有益的，但也有希望植入完全單一體股骨構件的情況。圖67所顯示的股骨構件462包括PFJ區域464、內側區域466和外側區域468。
根據本發明，股骨構件462可以包括多種內部幾何形狀。圖68所顯示的股骨構件462帶有在前面到后面方向上的包括平坦的表面470、472、474、476和478的具有小面的內部。圖69所顯示的股骨構件462’帶有彎曲的內部表面480。圖70所顯示的股骨構件462”帶有包括平坦的表面482和彎曲的表面484的組合起來的彎曲的和平坦的內部。
而且，股骨構件462的內部表面可以構建成帶有在內側到外側方向上的多種幾何形狀。作為例子，圖71A顯示了經過圖68、69或70的線A-A截取到的平坦的截面486，但不局限于此。圖71B顯示了彎曲的內部488，而圖71C顯示了具有小面的內部490。圖71D所顯示的內部492帶有彎曲的側面和平坦的底部，而圖71E所顯示的內部494帶有平坦的側面和彎曲的底部。與先前已知的形狀相比，這些形狀更好地適應局部骨幾何形狀，并且使外科醫生能夠在關節內保留更多健康的骨。
像從在上面的描述和附圖所理解到的那樣，本發明的系統所提供的全膝關節或二隔室膝關節包括可以以六個自由度植入的構件。特定地，參考如圖72所示的PFJ/內側髁構件496，髁構件498可以向上、向下、向左、向右移動或向左、向右轉動。因此，可以解決不同的患者幾何形狀，而不用為了每種可能的患者幾何形狀而需要不同的構件幾何形狀，外科醫生也無需通過清除健康的骨而使骨符合構件幾何形狀。取而代之地，外科醫生可以選擇稍有不同的植入位置或構件取向，以適應患者骨幾何形狀。
示范性的方法在這里所描述的系統的一個優點是，它允許外科醫生為每名患者都制作定制的植入件。近來，植入系統以有限數量的離散尺寸提供，其很可能不是患者所需要的精確尺寸。例如，患者的膝關節可能為75mm。然而，可用于這名患者的植入件可能為70mm和80mm。
在這些情況下，外科醫生典型地使用被設計成用于置換構件的單個切割塊。切割塊被放置成靠在股骨的后面或靠在股骨的前面，并且提供了用于對股骨進行四次切除即兩次在后側的切除兩次在前側的切除的引導件。因此，外科醫生必須做出選擇，以進行最佳切割，用于構件的前面裝配或后面裝配或使錯裝配的東西裂開。
在任何情況下，外科醫生不得不在過小的植入件和過大的植入件之間做出選擇。這可能對過程結果有不利的影響。在本發明中所描述的植入系統可以允許外科醫生制作精確地為75mm的植入件。此外，外科醫生可以做這件事情，而不用負擔由于大庫存包括許多尺寸而增加的費用。
為了根據本發明的原理制作定制的植入件，外科醫生首先判斷骨的哪個區域要被置換。對于這個例子，股骨的前面部分、后面部分和遠端部分要被切除下來。因此，外科醫生在股骨的遠端進行第一切割。接下來，如圖73所示，外科醫生確定第一切割塊500的位置使之鄰近股骨506的切除過的遠端502和后面部分504。切割塊500包括切割引導件508和510，其確保股骨506的切除過的后面區段匹配圖74所示的構件512的尺度。更特定地，股骨506的陰影部分514匹配構件512的陰影部分516。然后，股骨506的陰影部分514被切除下來。因而，作為股骨506的后面邊界的函數，在股骨506的后面區域切割的部位被確定下來。因此，當構件512接附到股骨506的時候，構件512的外部邊界模仿了本來的股骨506的后面的外部邊界。
然后，如圖75所示，外科醫生將第二切割塊518放置在適當的位置，以將股骨506的前面部分520切除下來。切割塊518包括切割引導件522和524，其確保股骨506的切除過的前面區段匹配圖74所示的構件526的尺度。更特定地，股骨506的陰影部分528匹配構件526的陰影部分530。然后，股骨506的前面區段被切割，這使股骨506具有在圖76中所描繪的構形。因而，作為股骨506的前面邊界的函數，在股骨506的前面區域切割的部位被確定下來。因此，當構件526接附到股骨506的時候，構件526的外部邊界模仿了本來的股骨506的前面的外部邊界。
接下來，對從點A到點B的股骨的寬度(查看圖76)進行了測量，并且保持以進一步使用。這種測量結果稱為前面-后面(AP)測量結果。然后，使骨做好通過鉆孔532和另一個孔(未顯示)接收構件512和構件526的準備。接下來，如圖77所示，構件512和構件526放置在適當的位置使之鄰接股骨506，并且螺釘534、536和另外兩個類似的螺釘(未顯示)被插入并且被扭轉。螺釘534、536和另外兩個螺釘被扭轉，直到AP測量結果即從圖77中點A到點B的距離為小于初始的AP測量結果大約0.001到0.5英寸。這確保對植入件進行的好的壓裝配可以實現，同時精準地模仿了股骨506在進行切除之前的尺寸。
一旦構件得以正確地扭轉，由此夾持住了在構件512和構件526之間的股骨506，那么在構件512和構件526之間的間隙538就可能余留下來。間隙538表征了股骨506的直徑和組合起來的構件512和構件526的直徑的差異。因此，即使是對于不規則的直徑，本方法也允許置換構件的外部邊界模仿本來的骨的外部直徑。根據本發明，構件512和526可以構造為使間隙538不會位于負載線上。如果需要的話，外科醫生可以用可接受的材料例如在這里就骨潮所描述的材料填充這個間隙。
因此，通過提供多個切割塊而每個塊都為了特別的構件而進行了優化，并且通過使用構件例如構件512和526，定制的裝配可以對于患者實現，而不用考慮患者的膝關節尺寸。因而，根據本發明的系統和方法，可以對所植入的構件的尺寸進行定制。而且，多個切割塊每個都可以使骨做好準備以裝配具有不同內部幾何形狀的構件。因而，就為了特別的患者而對每次切除進行優化而言，外科醫生具有額外的自由。而且，通過使用構件例如構件512和526，股骨構件可以夾持到骨，由此改善了構件固定到骨。
根據可選擇的方法，股骨做好了通過在股骨內進行一系列平行的切割而接收植入件的準備。典型地，骨通過在骨上確定盒子的位置而做好準備，并且引導件被選擇出來并且定位在盒子內。構造為裝配在盒子內的引導件距離盒子的側面某個距離。許多引導件是可用于在盒子內使用的，構造為裝配在盒子內的每個引導件距離盒子的側面的距離都是不同于其它引導件的。因而，引導件是基于所要切除的骨的量而選擇出來的。在進行切除之后，盒子得以移動，以再一次進行切割。
然而，根據本發明的一個實施例，第二平行切割通過在移動盒子之前使用第二引導件而得以進行。這是有益的，因為一旦盒子定位下來，進行平行于第一切割的額外切割就通過簡單地使用額外的引導件而得以容易地實現。
通過提供帶有多個平行內部表面的置換構件，這種方法是能夠實施的。在圖78中，顯示了兩個這樣的構件。所顯示的PFJ540和單一髁構件542是當植入在股骨(未顯示)上的時候它們可以定位下來。PFJ構件540包括內部表面544、546和548。單一髁構件542包括內部表面550、552、554和556。在這個實施例中，PFJ540的內部表面544、546和548分別平行于單一髁構件542的內部表面550、556和554。因而，例如當盒子定位下來以在與內部表面544適應的股骨內進行切割的時候，通過使用第二引導件，在沒有移動盒子的情況下，在與內部表面550適應的股骨內切割也可以進行。
根據再一種方法，隨著許多間隔開來的外科手術過程，股骨假體系統漸進地植入到患者的股骨內。參考圖79A，在第一外科手術過程期間，切口551形成在患者的腿553內。如圖79B所示，患者的股骨555所包括的發生病變的部分557大體上位于股骨555的髕股關節區域559內。因此，在第一外科手術過程期間，發生病變的部分557與最小量的健康骨一起切除下來。接下來，如圖79C所示，髕股關節置換構件561前進經過切口551，并且植入到髕股關節的切除過的區域內。然后，如圖79D所示，切口551閉合起來。
在第二外科手術過程期間，如圖79E所示，切口563形成在同一名患者的同一條腿553內。在這個例子中，切口563形成在腿553的與切口551的相對側，從而允許進入圖79F所示的內側髁567的發生病變的部分565。如圖79G所示，在發生病變的部分565與在內側髁567內的最小量的健康骨一起切除下來之后，內側髁置換構件569植入在內側髁567內。
根據本發明的原理，內側髁構件569植入在內側髁567內使之鄰近髕股構件561但與其間隔開來。可選擇地，內側髁構件569可以植入在內側髁567內使之鄰近髕股構件561并且與其鄰接起來。在每種情況下，可以整合到構件的間隔件可以用于減少磨損碎屑的產生，并且無需對髕股構件561進行去除或置換。
本領域的那些普通技術人員應該意識到的是，前述過程可以顛倒，從而使髁構件在第一過程時植入而髕股關節構件在第二過程時植入。而且，額外的構件既可以在前述過程時植入，也可以在先于或晚于前述過程的過程期間植入。因而，根據本發明的原理，外科醫生只需要對股骨的發生病變的部分進行置換。此外，在稍后股骨的另一個部分發生病變的情況下，新發生病變的部分可以被置換下來，而不用清除先前所植入的構件。
在再一個實施例中，假體系統在體外組裝起來，然后作為一個單元植入進來。根據這種方法，如圖80A所示，切口900形成在腿902內。切口900使圖80B所示的股骨904暴露出來。在進行了任何希望的測量之后，股骨904的所要切除的部分被確定下來，并且像虛線906所標示的那樣，進行切割的位置被確定下來。然后，進行切除股骨904，呈現了圖80C所示的構形。
在確定了股骨904的所要切除的部分的同時，PFJ構件908(查看圖80D)優選地從包括尺度多樣化的多種PFJ構件的套件選擇出來。PFJ構件908包括外部關節連接表面910、內部骨安裝表面912和包括連接件接收件(未顯示)的側面914。所選擇的PFJ構件908精準地近似于在健康狀態下的股骨904的PFJ部分的幾何形狀。
具有外部關節連接表面918、內部骨安裝表面920、包括連接件接收件(未顯示)的側面922和彈性連接件924的髁構件916也被選擇出來。在這個例子中，彈性連接件924包括整合形成的間隔件926。
然后，通過使用彈性連接件924，例如通過將彈性連接件924插入到在PFJ構件908的側面914和髁構件916的側面922內的連接件接收件(未顯示)內，PFJ構件908和髁構件916連接起來。將PFJ構件908和髁構件916連接起來，這形成了圖80E所示的假體系統928。在假體系統928內，通過彈性連接件924，PFJ構件908彈性地連接到髁構件916但與其間隔開來。
然后，假體系統928插過切口900，并且安裝到股骨904上。因此，如圖80F所示，PFJ構件908的骨安裝表面912和髁構件916的骨安裝表面916安裝在股骨904上。另外，PFJ構件908的側面914與髁構件916的側面922相對。然而，由于在彈性連接件924上的間隔件926，大體上由箭頭930標示出來的間隙存在于鄰近的PFJ構件908和髁構件916之間。間隙可以用任何可接受的填充物材料例如骨蠟或骨粘結劑填充。如圖80G所示，方法以使切口900閉合起來為結束。
引導件和器具傳統地，使骨做好用于全或部分膝關節假體的準備，這有賴于在上面所討論的盒子和引導件與振蕩鋸和刀片的一起使用。因而，對圖81所示的缺陷區域558進行處理的外科醫生可以傳統地在股骨560上像虛線562所標示的那樣進行切割，這將髁564的整個前面部分切除下來。對于傳統的置換構件，這種切除措施是非常有效的。然而，這樣的措施切除了很大的骨的健康區段。
為了提供比可用傳統工具得到的靈活性更大的靈活性，近來發展出了在清除骨時使用其它類型的器具的傾向。這樣的工具包括高速磨錐、銼刀、骨鑿和刳刨器。由這些新使用的工具提供的增加了的靈活性包括將外科切除限制成只是針對骨的那些事實上需要置換的區域的能力。因而，參考圖81，對股骨560的切除可以被限制成針對缺陷區域558和很少量的健康骨。由于對骨的切除可以被限制成針對相應于所選擇的構件的區域，所以對于上述多種構件，這種能力是令人滿意的。
本發明包括許多可以使用以有助于進行這樣的切除的引導件。在圖82A中，顯示了一個這樣的引導件。引導件566包括銷568、引導表面570和潮標記572。銷568用于將引導件566錨定在骨內。通過使用計算機輔助的外科手術，可以將引導件566定位在骨內。潮標記572用于將引導件566插入到骨內的深度標示出來。通過使用計算機輔助的建模，可以是可擦掉的潮標記572可以被確定下來。現在參考圖82B，引導表面570大體上確定尺寸并且確定輪廓為匹配置換構件例如圖82C所示的構件574的曲率和大體形狀。
參考圖81，對引導件566的示范性使用進行了說明。初始地，對缺陷區域558和股骨560進行建模。基于這種建模方法，得以確定下來的是，置換構件574稍大于缺陷區域558，并且匹配在缺陷區域558附近的股骨560的大體輪廓。因而，所確認的與構件574相關聯的引導件566作為所要使用的合適的引導件。因此，作為構件574的厚度的函數，潮標記572在引導件566上的部位被確定下來。在這個實施例中，系統還可以確認與引導件566一起使用的磨刀頭部尺寸。
如圖83所示，在用潮標記572標記了引導件566之后，引導件566插入到股骨560內。將引導件566放置到股骨560內，這是可以用計算機輔助的。所確認用于使用的磨刀頭部例如圖84所示的磨刀頭部576插入到高速磨刀工具578內。高速磨刀工具578包括引導表面支架580和滾子582。然后，高速磨刀工具578得以供能，并且引導表面支架580放置在引導表面570上，而滾子582在引導件566的側面。然后，像由在圖85中的箭頭584所標示出來的那樣，外科醫生引導高速磨刀工具578使之圍繞引導件566的外圍，如圖83所示，這在股骨560內形成了圍繞缺陷區域558的通道586。通道586可以在進行一次連續切割時或在進行一系列切割時形成。然后，外科醫生移開引導件566，并且以通道586的深度將在由通道586限定的區域內的骨切掉。
如上所述，引導件566大體上在置換構件574的形狀內。因而，選擇尺寸合適的磨刀頭部，這使通道586的外部壁符合置換構件574的尺寸和形狀，同時完全地將缺陷區域558的外部邊界切掉。而且，通過將引導件566插入到潮標記572的深度并且插入到引導表面支架580在磨刀頭部576的底部之上的高度，切除的深度被確定下來。因而，所確定的切除的深度可以符合置換構件574的厚度。
通過提供不同尺寸的磨刀頭部，單個的引導件可以與不同寬度和不同高度的不同置換構件一起使用。可選擇地，在高速磨刀工具578的滾子582的邊緣和磨刀頭部576的外圍之間的隔開距離可以是可發生變化的，以實現相同的功能性。類似地，引導表面支架580的高度可以是可調整的，以進行不同深度的切除。器具也可以構造為側切割器具例如圖86所示的側切割工具588。側切割工具588包括構造為接受引導表面592的通道590。在一些實施例中，引導表面592的形式為圍繞引導件的外圍的連續的脊。
相關領域的那些普通技術人員應該意識到的是，引導表面的外周邊可以形成為多種形狀，以適應多種形狀的置換構件。另外，外周邊可以包括在多條軸線上的曲率，以例如能夠在骨的球形區域上使用。這些擴展的內容和其它擴展的內容在本發明的范圍內。
在圖87中，顯示了引導件的可選擇的實施例。引導件594為沖壓引導件。引導件594包括外部切割邊緣596和多個內部切割邊緣598。為了使說明明了，圖88顯示了內部切割邊緣598移開的引導件594。外部切割邊緣596確成形狀為符合置換構件的外部形狀。外部切割邊緣596的高度符合置換構件的厚度。內部切割邊緣598中的每個都可以分別確成形狀并且確定尺寸為符合置換構件的內部輪廓和厚度。因而，當被迫靠在骨上的時候，外部切割邊緣596和內部切割邊緣598中的每個都切割到骨內。然后，引導件594可以移開，在骨內留下一系列符合置換構件的形狀、輪廓和厚度的切痕。通過使用工具以將骨切掉下至切痕的水平，骨可以被切除成接收置換構件。在可選擇的實施例中，引導件只包括外部切割邊緣596。
根據多種可選擇的方法，可以有助于放置沖壓引導件。一種方法使用圖89所示的設備。引導件600包括圍繞引導件600的外圍的切割邊緣602和引導孔604和606。引導件600還可以包括內部切割邊緣。所顯示的引導件600插入到分別延伸經過孔604和606的銷608和610上。在實施時，銷608和610插入到骨內。然后，引導件600定位在銷608和610之上，使孔604和606與銷608和610對準。然后，引導件600靠在骨上進行移動。因而，引導件600位于想要的位置。然后，使用引導件600的方法可以以類似于參考引導件594而描述的方式的方式進行。
通過引導件600形成的切痕的深度可以以許多途徑確定下來。例如，通過切割邊緣602的深度、通過在切割邊緣602上標記想要的深度、通過在銷608和610上的潮標記或通過在銷608和610上提供引導件600不能移動超過的停止件，切痕的深度可以被確定下來。通過使用計算機輔助的外科手術或其它成像輔助的技術，可以將銷608和610放置好，以確保切痕的深度和部位是適當的。
可選擇地，先前所植入的其在股骨上的位置是已知的構件可以與銷引導件一起使用，以將所使用的銷放置成對準引導件。參考圖90，對這樣的銷引導件進行了討論，在其中，單一試驗構件612植入在股骨614內。單一試驗構件612包括孔616和618。
在圖90中，也顯示了銷引導件620。在這個實施例中，銷引導件620包括擺動臂622、基座臂624和銷引導孔626和628。基座臂624構造為插入到單一試驗構件612的孔616內。而且，基座臂624和孔616構造為使基座臂624相對于單一試驗構件612的取向的取向是已知的。這樣的構形可以包括鍵-鎖構形或在基座臂624上的與在單一試驗構件612上的標記對準的簡單標記。基座臂624還可以是可調整高度的，從而顧及到骨的曲率。
為了確定擺動臂622相對于基座臂624的想要的取向，機構也可以被提供。這可以是在一個臂上的參考標記和在另一個臂上的一系列數字。因此，銷引導件620相對于股骨614的精確取向得以實現。
特定地，對股骨614進行建模，這提供了股骨614的幾何形狀。對單一試驗612進行成像并且隨后對其進行建模，這提供了孔616相對于股骨614的確切位置。因為基座臂624的高度和取向是已知的，并且因為擺動臂6622的長度和取向是已知的，所以銷引導件620相對于股骨614的精確位置是已知的。因此，銷可以經過銷引導孔626和628精確地插入到股骨614內。
可選擇地，在對股骨614進行任何切除之前，臨時構件可以放置在股骨614上。在本發明的這種可選擇的方法中，一旦臨時構件放置好了，它就被成像。因而，對于PFJ構件或髁構件的任一個或對于二者，通過臨時構件，以類似于上述放置PFJ引導銷的方式，可以對引導銷的放置進行引導。相關領域的那些普通技術人員應該意識到的是，通過使用這種方法，任何數量的構件引導銷可以放置。
對于在骨的平坦表面內進行切割，某些器具是非常有用的。作為例子，圖91所示的鋸630包括連接到桿634的研磨梢632。兩個引導栓636和638位于鋸630的殼640上。桿634從一側移動到另一側(如圖91所示在上下方向上)。軸線642和644顯示了桿634經過每個運動周期所掃過的弧形的外部限度。
因此，當在垂直于殼640的軸線的方向上例如在箭頭646方向上使鋸630移動的時候，在只在骨之上經過一次的情況下，骨可以只被切割到尺度A-A所標示的深度。在這里，這被指代成“經過深度”。由于較長的頭部掃過較大的弧形，所以經過深度可以通過提供不同尺寸的研磨頭部而得以調整。而且，鋸可以取向為沿著行進的方向或正交于行進的方向進行切割。因而，基于在鋸內的研磨頭部的構形，單個的研磨頭部可以用于進行兩種不同寬度的切除。
鋸630可以與圖92所示的引導件648一起使用，以在骨內切割到特定的深度，包括大于單個經過深度的深度。引導件648包括通道650。在這個實施例中包括大體上平行的子通道652、654和656的通道650大體上是蜿蜒的。子通道652、654和656以等于帶有特別研磨頭部的鋸630的經過深度的距離間隔開來。子通道652通過端部通道658結合到子通道654，而子通道654通過端部通道660結合到子通道656。因此，通道650從通道進口662到通道終止處664是連續的。
通過確認骨的所要切除的區域，開始與引導件648一起操作鋸630。然后，用于鋸630的研磨梢被選擇出來。一旦研磨頭部被選擇出來，經過深度就是已知的了，并且合適的引導件648也可以被選擇出來。
在本發明的范圍內所預想到的是，提供由子通道和彎曲件組成的可以用于構建用于與特定切除一起使用的特定引導件的套件。當在計算機程序的輔助下實施這種方法的時候，程序可以被設計成用于對引導件進行設計。在任何情況下，一旦經過深度是已知的，引導件子通道間距就可以確定下來。引導件通道間距被選擇出來，從而使在引導件的鄰近的子通道之間的距離不大于研磨頭部的經過深度。在一個實施例中，子通道間距是引導件使鄰近的子通道分開的壁的厚度的函數。
因而，套件可以提供多個彼此可以接附起來的子通道構件。子通道構件可以包括多種用于多種骨區域的幾何形狀。因而，彎曲的子通道區段可以用于圍繞股骨的頭部進行切除，而相對直的子通道可以用于對限制于髁的一個區域進行切除。基于對骨和所要切除的區域進行建模，計算機程序可以用于確認所要使用的子通道和彎曲件，并且用于確認引導件的構件的構形。
一旦引導件648組裝起來或選擇出來，它就接附到所要切除的骨，而通道進口662取向成遠離所要切除的骨。引導件648位于在骨之上的某個高度，從而當引導栓636和638在子通道652內并且靠在最接近骨的子通道652的壁上的時候，研磨梢以一個經過深度的距離或小于一個經過深度的距離延伸到骨內。將引導件648接附到骨可以通過使用夾子而得以實現，而放置引導件648可以通過計算機引導的外科手術得以實現。
然后，引導栓636和638插入到通道進口662內，并且鋸630得以供能。然后，外科醫生沿著通道650移動鋸630使之經過子通道652。當引導栓636和638都在端部通道658內的時候，鋸630可以下降到子通道654，并且另一次經過可以在所要切除的區域之上進行。
如果所要切除的區域比鋸630所可能進行的切割寬，那么鄰近引導件648的第二引導件就可以使用，或引導件648可以再次確定位置，以在骨之上進行第二組經過。
圖93顯示用于與具有在鋸的殼的相對側上的引導銷的鋸一起使用的引導件的可選擇的實施例。在這個實施例中，引導件666所包括的通道668是彎曲的，以符合股骨670的下部表面。如圖94所示，引導件666還包括通道672。通道668和672位于凹穴674的每側。因此，為了使用引導件666，鋸的相對的引導銷分別插入到通道668和672內，并且研磨梢和鋸插過凹穴674的開口。
在一個實施例中，通道668和672等同地構造為進行統一的切割。然而，如果想要的話，子通道的長度和間距可以被選擇，以使所提供的切痕的形狀和深度從切痕的一側到切痕的另一側是不同的。
在圖95中，顯示了可以與合并了本發明的特征的引導件一起使用的線鋸。鋸676包括把手(未顯示)、引導平臺678、引導銷680和線682。鋸676還可以包括用于使線682移動的裝置，例如往復裝置或轉動裝置。鋸676可以與在圖96中被顯示成接附到股骨686的引導件684一起使用。引導件684包括圖97所示的通道688和通道690。
在操作時，引導銷680插入到通道688和690內，而引導平臺678停留在通道688和690的頂部上。在圖98中，這被更清楚地顯示出來。停留在大體上平行的通道688和690上的引導平臺678的相對寬的基座確保線682在切除期間保持垂直于通道688和690。然后，外科醫生通過沿著通道688和690移動鋸676而對骨進行切割。當鋸676移動的時候，受制于通道688和690的引導銷680和停留在大體上平行的通道688和690上的引導平臺678維持線682在股骨686內在想要的部位。像在圖96中的虛線692所顯示的那樣，引導件684的使用使切除過的表面是平滑彎曲的。
通過使用本發明的原理，其它骨表面幾何形狀是可以得到的。作為例子，鋸676可以與圖99所示的引導件694一起使用，但不局限于此。引導件694的通道696包括多個線性的段。因此，像虛線700所標示出來的那樣，引導件694的使用導致股骨698的具有小面的切除。這個實施例和其它實施例在本發明的范圍內。
本領域的那些普通技術人員應該意識到的是，上述系統可以在很多變化廣泛的過程中使用。為了顯示本發明的一個優點，前述內容描述了一種非常簡單的用于將本發明的系統合并在膝關節置換手術內的方法。本領域的那些普通技術人員應該意識到的是，通過本發明，許多可選擇的方法是能夠實施的，那些可選擇的方法在本發明的范圍內。
盡管通過對示范性的過程和系統構件進行描述闡明了本發明，并且盡管相當詳細地描述了多種過程和構件，但申請人不是旨在用這樣的細節來約束或限制附加的權利要求書的范圍。對于本領域的那些普通技術人員，額外的優點和更改也是顯而易見的。因此，就本發明的最廣闊方面而言，本發明是不受所顯示的和所描述的特定細節、實施情況或說明性例子的限制的。因此，在不偏離申請人的總的發明性構思的主旨或范圍的情況下，可以脫離這樣的細節。作為例子，除了膝關節之外，在這里所描述的系統還可以應用到其它骨和關節，甚至帶有單個關節連接隔室的關節，但不局限于此。這樣的骨可以包括脛骨和肱骨。
權利要求
1.一種用于假體系統的套件，其包括多個第一構件，多個第一構件中的每個用于置換骨的多個第一表面部分中的一個；用于置換骨的第二表面部分的第二構件；和用于將多個第一構件中的至少一個連接到第二構件的第一彈性連接件。
2.根據權利要求1所述的套件，其特征在于，彈性連接件包括間隔件。
3.根據權利要求1所述的套件，還包括用于置換骨的第三表面部分的第三構件；和用于將第三構件連接到多個第一構件中的至少一個的第二彈性連接件。
4.根據權利要求1所述的套件，其特征在于，第一彈性連接件是可操作的，以將多個第一構件中的每個與第二構件連接在一起。
5.根據權利要求1所述的套件，其特征在于，多個第一構件包括用于置換髕股關節的第一表面部分的第一髕股關節(PFJ)構件；和用于置換髕股關節的第二表面部分的第二髕股關節構件。
6.根據權利要求1所述的套件，其特征在于，第一髕股關節構件包括節點。
7.根據權利要求5所述的套件，還包括用于將第一髕股關節構件連接到第二髕股關節構件的第三彈性連接件。
8.根據權利要求5所述的套件，其特征在于，第一彈性連接件是可操作的，以將第一髕股關節構件連接到第二髕股關節構件。
全文摘要
用于假體系統的套件包括多個第一構件、用于置換骨的第二表面部分的第二構件和用于將多個第一構件中的至少一個連接到第二構件的彈性連接件，多個第一構件中的每個都用于置換骨的多個第一表面部分中的一個。根據一種方法，來自假體系統套件的用于置換骨表面的鄰近部分的構件在體外組裝起來。
文檔編號A61B17/56GK101015476SQ20061010162
公開日2007年8月15日 申請日期2006年6月30日 優先權日2005年6月30日
發明者L·阿拉姆, D·奧格爾, A·海登, J·李 申請人:德普伊產品公司