CN101199421A - 模块化近端主体试配物 - Google Patents

Abstract

一种用于试配模块化髋关节置换系统的系统和方法，允许对股骨的解剖前倾旋转角进行估计和复制。在一个实施例里，股骨髋关节植入物套件包括至少一个远端植入物和多个股骨头，多个股骨头的每一个具有与其他多个股骨头的直径不同的直径。所述套件包括：近端试配物壳体，该壳体内有孔，孔被构造成容纳远端植入物的一部分；设置于孔内的套筒，该套筒包括在顶面部和底面部之间延伸的外壁部；和压缩部件，用于接合远端植入物的一部分并沿第一轴线对套筒的顶面部向套筒的底面部施力。

Description

模块化近端主体试配物

技术领域

本发明涉及整形外科器械，并且特别涉及一种能够测定股骨前倾度的系统和方法。

背景技术

患上例如疾病或外伤后的患者在其一生中也许会有必要进行关节置换。关节置换过程或关节成形术可能涉及使用植入患者的一块骨头中的假体。在髋关节置换过程中，股骨假体被植入到患者大腿骨或股骨。早期的一种股骨假体典型地以整体结构构成，该假体具有上部连同细长的髓内柄，所述上部包括支撑患者骨盆或髋臼的球形头部，所述髓内柄用于将股骨元件固定到患者股骨上。为了将假体固定到患者股骨，首先要通过外科手术准备患者股骨的髓管(例如扩孔和/或拔髓后的)，这样股骨假体的髓内柄才可以在随后被植入到那里。股骨假体可以被压配合到髓管中，或者可选地可以利用骨水泥将股骨假体固定在髓管中。

在关节置换操作的过程中，选择假体装置时为整形外科医生提供一定程度的灵活性是很重要的。尤其是，假体所植入的骨解剖结构可能会因患者而异。例如，在股骨假体的情况下，患者的股骨可能较长或较短，这样就需要分别使用包括较长或较短的柄的股骨假体。此外，在特定情况下，如需要使用较长的柄长度时，柄必须还能够弯曲以便适应患者的股骨解剖结构。

这种对不同形状和尺寸的假体的需求使得在使用整体式假体时可能产生许多问题。例如，医院或外科中心必须保持较大的假体库存量，以便拥有特定情形-如外伤情况或修复外科手术-所需要的假体必需品组合。此外，因为柄的弯曲必须顺应患者股骨髓管的弯曲，假体上部(即，近端)的旋转定位会受到限制，由此导致难于对假体的上部、进而假体的头部进行精确定位。另外，因为患者解剖结构的左右两侧的对应骨(例如，左和右股骨)可能朝相反的方向弯曲，所以有必要制造“左”和“右”两种不同的假体，以便提供适当的弯曲柄前倾，这样就进一步增加了所必须保存的假体库存量。

作为这些和其他缺点的结果，许多模块化假体被设计了出来。正如它的名字所表明的那样，模块化假体用模块化的形式构成，这样可以选择特定的假体元件或假体特性以适应指定患者的解剖结构的需要。例如，包括近端颈元件的模块化假体已经被设计出来，该颈元件可以安装到大量远端柄元件的任一种上以便获得适应指定患者解剖结构需要的组件。这样的设计允许选择远端柄元件，随后将其植入到指定患者的骨中的、适应该患者解剖结构的位置，同时也允许近端颈元件相对患者骨盆位置有限度地独立定位。

在模块化植入物的另一类型中，利用了三个元件(除头之外)：嵌入在股骨内的远端柄元件、近端于骺端的填充元件、和支撑远端柄元件上的头元件的中间颈元件。通过提供三个元件，极大地提高了制作全髋植入物的灵活度，该植入物可以在最大程度上接近患者骨骼结构和正常的关节活动。由DePuyOrthopaedics，Inc销售的S-ROM全髋系统就是这样的一种系统。S-ROM全髋系统提供具有不同长度、相对于柄具有不同横向偏移的颈和头元件，还有不同的柄构型。

为了合适地确定最终植入物的尺寸，许多系统利用试配性植入物，通常简称试配物(trial)。因此，在模块化系统中，例如S-ROM仪器系统，可以提供颈试配物，近端主体试配物，远端柄试配物，头试配物和套管试配物。每一种试配物都具有许多种尺寸和几何形状以给外科医生提供可选择的宽范围组合。试配物给整形外科医生提供了评估最后植入物的配合和定位而不必完成固定的机会。类似于植入物系统本身，试配物是模块化的以便减少元件的库存和简化试配过程。

髋关节置换过程的成功在很大程度上依赖于插入最终植入物以及将模块化元件相对于彼此定向的技术精确度。主要依靠例如激光打标的方式，当前的试配系统在评估植入物尺寸和粗略定向方面已经表现得很好。但是，使试配系统(以及模块化植入物系统)能更准确地复制股骨的前倾角的要求仍然没有得到满足。前倾角是股骨的球端与骨的髓内管的平面之间的旋转角。在与模块化植入物关联时，前倾角是近端颈元件相对于远端柄元件的相对角度旋转。合适的旋转位置或前倾角可获得准确和稳定的机械定向的复制以及重建的髋关节的功能。

对于拥有直的远端柄的植入物，可以通过在准备好的股骨孔内简单地旋转远端柄而获得合适的前倾角。在典型例子中，外科医生可以从视觉上估计近端主体相对于周边骨骼结构的定向。如果使用试配物，则在移除试配物后，将最终的假体植入到尽可能靠近试配物的位置上。有时使用X射线来对旋转调整进行检验，而某些系统依赖于外部参照物来对调整进行检验。

上面所述的S-ROM全髋系统在远端柄的近端和近端套筒上应用了激光标记。这些标记使得外科医生能够测定元件之间的相对前倾旋转调整。因为套筒有无穷大的前倾，它没有必要相对于能用于限定前倾角的骨标记定向。事实上，为简单起见，目前的大多数套筒依靠直接横向指向股骨的剩余骨内的激光标记定向。

当模块化系统包括弯曲的远端柄时，确保合适的前倾调整的问题就更严重了。如上所述，当使用长的远端柄时，它必须弯曲以便适应股骨的自然形状。显然，一旦弯曲柄被植入，弯曲柄的旋转调整就不可能再被改变。

根据某些现有技术的模块化系统，通过使用不同的试配股骨头来确定前倾，这些试配股骨头允许外科医生沿颈轴改变头中心的位置，这样就可以同时在水平和垂直两个方向上改变头偏移。其他的系统提供具有两个或三个试配物颈元件的试配股骨头的组合，该试配物颈元件允许单纯的水平方向改变。某些系统甚至除了试配物头的影响外还提供独立的水平和垂直控制。

更近一段时间以来，通过允许改变绕柄轴线的前倾角而提供了附加的自由度。此种拥有四个独立的自由度(即，沿颈轴线的平移，水平偏移，垂直偏移和前倾角)的试配系统，在定位头中心时给外科医生提供了极大的灵活度，因此提供了优化关节生物力学性能的更好机会。

虽然上述系统是有用的，但他们仍然有很多局限。例如，已知系统的前倾角可以呈离散的、可分度跳跃(例如，10度递增)的方式改变或以无限精确的连续移动的方式改变。使用离散跳跃的系统的准确度受到跳跃量的限制。其限制表现在即使是大约5度数量级的旋转改变也能明显影响碰撞、脱臼率和关节活动范围。

提供无限精确的连续移动的系统克服了使用离散角度的局限。但是连续移动系统也是有局限的。特别是一旦试配物的构型已经建立，就有必要进行关节的试配物复位以便检验是否已经获得了最佳的构型。但是，现有技术的连续移动系统不能在试配物和远端主体之间提供足够强的耦合。因此，在试配物复位的过程中，连续移动系统常常不能保持旋转的稳定。这要求重新建立前倾并进行另一试配物复位过程，这样就延长了手术过程。

需要这样一种系统，它允许近端试配物以全360度的旋转自由度连接于远端主体，并且提供足够的稳定性以避免试配失败。进一步需要该系统可以与远端主体一起使用，该远端主体是拔髓针(broach)、扩孔钻(reamer)、试配物和植入物中的一个或多个。

发明内容

一种用于试配模块化髋关节置换系统的系统和方法，允许对股骨的解剖前倾旋转角进行估计和复制。在一个实施例里，股骨髋关节植入物套件包括至少一个远端植入物和多个股骨头，多个股骨头的每一个具有与其他多个股骨头的直径不同的直径。所述套件包括：近端试配物壳体，该壳体内有孔，孔被构造成容纳远端植入物的一部分；设置于孔内的套筒，该套筒包括在顶面部和底面部之间延伸的外壁部；和压缩部件，用于接合远端植入物的一部分并沿第一轴线对套筒的顶面部向套筒的底面部施力，从而对外壁部向基本垂直于第一轴线的方向施力，这样相对于第一轴线，外壁部被向顶面部和底面部的外侧定位。

在另一实施例中，股骨髋关节植入物近端试配物包括壳体和壳体内的孔，该孔被构造成容纳远端植入物的一部分。可弹性压缩的套筒设置于孔内，压缩部件接合远端植入物的一部分并且可操作以便弹性压缩孔内的套筒，使得套筒被弹性压靠到孔壁上，以便将壳体与远端植入物倾斜锁定。

根据本发明的一种方法包括提供近端试配物壳体内的孔，在孔内容纳远端植入物的一部分，用压缩部件接合远端植入物的一部分，和沿第一轴线移动套筒的上部使其接近套筒底部。该方法包括响应于套筒上部的移动而对套筒的外壁部向基本垂直于第一轴线的方向施力；和使套筒的外壁部接触孔壁从而将远端植入物倾斜锁定到近端试配物壳体上。

附图说明

图1示出了根据本发明原理的模块化试配物组件的侧视平面图；

图2示出了根据本发明原理的示例性模块化试配物套件的各元件的侧视平面图；

图3示出了将远端试配物柄和套筒去除了的图1所示近端试配物主体的侧视横截面图；

图4示出了可以与根据本发明原理的图1所示近端试配物主体一起使用的套筒的侧视平面图；

图5示出了图1中的近端试配物主体的侧视横截面图，该近端试配物主体带有图4中的套筒和主孔部内的弹簧垫圈以及空腔内的弹簧，该空腔从该主孔部向外延伸并且通过唇部与主孔部分隔开；

图6-图8示出了插入并倾斜锁定在该图1所示近端试配物中的远端试配植入物；

图9示出了根据本发明原理的近端试配物主体的可选实施例，该近端试配物主体具有分开形成的螺母和套筒，该螺母和套筒用于将近端试配物主体与远端植入物倾斜锁定；

图10示出了图9中的套筒的透视图，图中示出了套筒的壁和肋；

图11示出了图9中的套筒的侧视横截面图；

图12示出了根据本发明原理的近端试配物主体的可选实施例，该近端试配物主体具有分开形成的螺母和套筒，该螺母和套筒用于将近端试配物主体与拔髓针倾斜锁定，该拔髓针包括可膨胀的凸缘；

图13示出了根据本发明原理的近端试配物主体的可选实施例，该近端试配物主体具有分开形成的螺母和套筒，该螺母和套筒用于将近端试配物主体与扩孔器倾斜锁定，该扩孔器包括可膨胀的凸缘。

具体实施方式

尽管本发明容许有不同的变形和可选的形式，但在这里将详细描述借助于附图中的例子示出的特定实施例。但是，应当理解为，对于特定方式的公开并不是要限制本发明，恰恰相反，本发明覆盖所有的变形、等价物和可选形式，它们均落在由附加的权利要求所限定的本发明的精神和保护范围之内。

现在参考图1，这里示出了根据本发明一个实施例的模块化试配物组件100，包括远端试配物柄102、近端试配物主体104和锁定螺母106。近端试配物主体104包括颈部108。远端试配物柄102与近端试配物主体104相互分离。在可选的实施例中，颈部108也与近端试配物主体104相分离。模块化的试配物组件100可以由不锈钢或其他合适的材料，例如钛，钴等制作。

在图1的实施例中，所示的近端试配物主体104与远端试配物柄102一起使用。近端试配物主体104也可以与其他的试配物元件一起使用。如图2所示，试配系统套件110可以包括多种尺寸的元件。在这一实施例中，试配系统套件110包括近端试配物主体104和不同尺寸和/或形状的远端试配物柄102，114和116。每个远端试配物柄102，114和116都分别包括相同的螺纹上部118、120和122以及相同的凸缘124，126和128。颈，如颈112，在每个螺纹上部118、120、122和凸缘124、126、128之间延伸。另外，试配系统套件110包括不同尺寸的股骨头130和132。股骨头130和132分别包括内孔134和136，孔的尺寸适于容纳颈部108。

在提供单独颈部的套件中，也可以包括不同长度的颈。另外，可以提供不同的近端试配物主体。这些近端试配物主体可以有不同的外径和/或几何尺寸，不同的垂直高度和不同的横向偏移。进一步的实施例包括具有例如距状突起、干骺端填充物和圆锥形状等几何特性的近端试配物主体。此外，套件可以包括扩孔钻、拔髓针和植入物，它们中的每一个都包括螺纹上部，并且它们中的每一个都可以包括或不包括凸缘。因此，不同尺寸和形状的元件可以组合在一起使用并与其他元件相匹配以获得模块化的试配物组件以匹配患者的关节解剖结构尺寸和形状。

现在参考图3，图中示出了近端试配物主体104的剖面，为清晰起见，去除了多个元件。近端试配物主体104包括内孔138。空腔140从内孔138向外延伸。内孔138进一步包括主孔部142，主孔部142借助于突出到内孔138中的唇部144而与空腔140相分隔。

图4中所示的螺母106包括主体146，其尺寸适于被容纳在主孔部142内。螺母106包括一个端部148，其被构造成借助工具、例如扳手来旋转。孔150(参见附图5)从端部148延伸到另一端部152，其中孔150在该另一端部152扩张而形成套筒154。套筒154包括上部156和底部158，壁160将两者分离开。多个切口162设置在壁160的周围。

螺纹部164设置在孔150内。螺纹部154配置成与远端试配物柄102、114和116的螺纹部118，120和122螺纹接合。螺纹部164可以进一步配置成螺纹接合植入物、拔髓针和扩孔钻中的一个或多个。在此实施例中，套筒154的上部156和底部158是曲线形的，整个套筒154由300系列不锈钢形成，壁厚优选在15/1000英寸到60/1000英寸之间。

当试配物主体104如附图5所示被组装时，螺母106的主体146被定位在主孔部142内。套筒154的底部158设置在唇部144上方的主孔部142内。弹簧垫圈166被设置在套筒154的底部158和唇部144之间。套筒154的底部158的尺寸被设计成，套筒154的底部158不能越过唇部144。螺母106通过焊接部168保持在孔138内。另外，弹簧170设置在空腔140内。

现在参考图6-图8，说明示例性的近端试配物主体104装配的操作。首先，患者准备好做外科手术，切开进入到待容纳远端植入物的骨的切口。进入骨的髓管后，将骨扩孔以准备容纳远端植入物。接着，远端部件被定位到髓管内。在不同的实施例中，扩孔钻、拔髓针或植入物被构造成作为远端试配物柄使用。

将理想的远端部件定位在髓管内后，在这个例子中，远端部件是远端试配物柄102，将近端试配物主体104放置到远端部件上。具体而言，远端试配物柄102被容纳到内孔138内。随着螺纹上部118进入主孔部142内，凸缘124接触弹簧170，迫使弹簧170从孔138的纵轴线向外进入空腔140内。弹簧170被挤压进入孔腔140内后，凸缘124被允许越过弹簧170。当凸缘124越过弹簧170时，弹簧170弹性回复到它的原始形状，这样将凸缘124限制在孔138内，直到足够的力施加到远端试配物柄102迫使凸缘124穿过弹簧170。

在这种情况下，远端试配物柄102与近端试配物主体104松缓地接合。然后，可以相对于远端试配物柄102旋转近端试配物主体104以达到理想的构型。可选地，可以在顺时针方向上旋转锁定螺母106。锁定螺母106在顺时针方向上的旋转使得锁定螺母106的螺纹部164接合远端试配物柄102的螺纹上部118。

螺母106在顺时针方向上的继续旋转将锁定螺母106向远端试配物柄102方向下拉。随着螺母106向下行进，套筒154的底部158压缩抵靠在唇部144上的弹簧垫圈166。一旦弹簧垫圈166被充分压缩，套筒154的底部158的移动将受到限制。可以将套筒154的材料、壁厚和切口162选定成，进一步旋转锁定螺母106将导致套筒154的弹性变形。具体而言，套筒154的上部156被向底部158施力而导致套筒154的壁160从远端试配物柄102的纵轴线向外移动。

壁160的向外移动迫使壁160抵靠在图5所示内孔138的壁上。壁160的高度给套筒154和内孔138之间提供了大的接触面积。相应地，在近端试配物主体104和远端试配物柄102之间通过套筒154和螺母106提供了牢固的摩擦锁定。

将远端试配物柄102和近端试配物主体104倾斜锁定后，将股骨头，如股骨头130设置在颈部108上，外科医生就可以进行试配物复位以评估模块化试配物组件100的构型的合意性了。评估完成后，通过在逆时针方向上旋转螺母106，最先将近端试配物主体104松开。逆时针旋转导致螺母106向上移动而远离唇部144。这允许给套筒154弹性减压。套筒154的减压持续到螺母106不再压缩弹簧垫圈166，由此解除了远端试配物柄102和近端试配物主体104之间的倾斜锁定。

如果需要，可以改变远端试配物柄102和近端试配物主体104之间的角度。例如，可以替换一个或多个试配物元件，或者改变远端试配物柄102和近端试配物主体104之间的角度，随后进行试配物复位。

当由模块化试配物组件100提供的构型被最优地确定后，可以移除模块化试配物组件100并用模仿模块化试配物组件100的构型制作的永久植入物来替换。这通过连续在逆时针方向上旋转螺母106直到远端试配物柄102的螺纹上部118不再与螺纹部164相接合来完成。然后，通过向上移动近端试配物主体104直到凸缘124接触弹簧170，迫使弹簧170进入空腔140，来将近端试配物主体104从远端试配物柄102移除。于是，近端试配物主体104从远端试配物柄102分离。

本领域普通技术人员应意识到本发明有许多可能的变化形式。以示例的方式，附图9示出了可选方案的近端试配物主体180。所示近端试配物主体180具有螺母182，该螺母包括下部184，该下部184构造成与套筒186接合以便将近端试配物主体180与远端植入物188倾斜锁定。

如图10所示，套筒186包括上部190和底部192，两者之间由壁194相隔。在壁194的周围设置了多个肋196。上部190和底部192分别限定出孔198和200(参见图11)。上部190构造成大致与螺母182的下部184互补。另外，如图9所示，孔198和200构造成直径刚好稍大于远端植入物188的通过套筒186延伸的部分。

图9-图11所示的实施例在操作方式上类似于图1中的模块化试配物组件100。两者之间的不同之处在于当套筒186被压缩时，肋196提供与近端试配物主体180间的紧固接触。另外，套筒186的弹性变形使得孔198和200与远端植入物188相紧固，从而提供除螺母182和远端植入物188之间的摩擦锁定之外的摩擦锁定。相应地，在远端植入物188和近端试配物主体180之间也获得了牢固的倾斜锁定。

图12示出了另一可选的实施例。近端试配物主体210包括主孔部212和底孔部214。套筒216设置于主孔部212中。套筒216包括底部218、顶部220和外壁222。螺母224也设置在主孔部212内。与近端试配物主体210一起使用的拔髓针226包括可膨胀的凸缘228和螺纹部230。

凸缘228构造成在近端试配物主体210的主孔部212内膨胀。因此，当倾斜锁定近端试配物主体210和拔髓针226时，套筒216在螺母224和可膨胀的凸缘228之间被压缩。图12所示实施例的另一变形是套筒216的底部218与顶部220不对称。这是因为底部218被构造成，当套筒210没有被挤压时，底部218仅部分地在底孔部214上方延伸，而套筒216的外壁222朝向底孔部214的外部延伸。因此，当拔髓针226没有被插入近端试配物主体210内时，外壁222阻止套筒216穿过底孔部214掉落。此外，底部218在底孔部214上方的部分延伸允许当凸缘228被插入主孔部212时，拔髓针226的螺纹部230通过套筒216，同时确保凸缘228捕获凸缘228和螺母224之间的套筒216。

另外，在此实施例中，套筒216没有肋。但是当套筒216处于非压缩状态时，套筒216的外壁222稍向外弯曲。因此，当套筒216弹性变形时，壁222接触主孔部212的壁的面积增加了。

图13还示出了另一可选的实施例。近端试配物主体234包括主孔部236和底孔部238，两者以唇部240分隔。套筒242设置在底孔部238内。套筒242类似于套筒216。螺母244也设置在主孔部236内。与近端试配物主体234一起使用的扩孔钻246包括可膨胀的凸缘248和螺纹部250。

图13中的实施例的工作方式类似于图12中的实施例。主要的区别在于套筒242在凸缘248和唇部240之间被压缩。因此，螺母244间接地压缩套筒242。

虽然通过对示例性过程和系统元件的说明以及不同过程和元件的详尽描述对本发明进行了阐述，但申请人并没有意图约束或以任何方式把本发明附加的权利要求的范围限制在如此的细节之内。附加的优点和改变对本领域技术人员来说是很显然的。最宽范围的本发明不受所示出的特定细节、实施、或示意性例子的限制。相应地，在不脱离本申请人的总的发明构思的范围内，可以脱离这些细节。通过例子，但是不限于例子，这里描述的系统可以应用到除髋关节以外的其它骨和关节。这样的骨可以包括胫骨和肱骨。

Claims (10)

1.一种股骨髋关节植入物近端试配物，包括：

壳体；

壳体内的孔，该孔被构造成容纳远端植入物的一部分；

设置于孔内的可弹性压缩的套筒；和

压缩部件，用于接合远端植入物的一部分和弹性压缩孔内的套筒，使得套筒被弹性压靠到孔壁上，以便将壳体与远端植入物倾斜锁定。

2.根据权利要求1的股骨髋关节植入物近端试配物，其特征在于，

所述压缩部件被构造成螺纹接合远端植入物的一部分。

3.根据权利要求1的股骨髋关节植入物近端试配物，其特征在于，

所述孔包括设置于第一部分和第二部分之间的突起，第二部分的直径比第一部分的直径大；

所述可弹性压缩的套筒设置于第二部分内，并且套筒的直径小于第二部分的直径但大于第一部分的直径；

所述压缩部件设置于孔内，用于通过对套筒向突起施力而在孔的第二部分中弹性压缩套筒，使得套筒被弹性压靠在孔的第二部分的壁上。

4.根据权利要求3的股骨髋关节植入物近端试配物，其特征在于，所述压缩部件在孔内被定位在突起的一侧，该侧与突起的、可弹性压缩的套筒被施力而抵靠的一侧相反。

5.根据权利要求1的股骨髋关节植入物近端试配物，其特征在于，所述可弹性压缩的套筒具有基本呈拱形的横截面。

6.根据权利要求1的股骨髋关节植入物近端试配物，其特征在于，所述可弹性压缩的套筒包括厚度在大约15/1000英寸到60/1000英寸之间的壁，所述壁由300系列不锈钢制成。

7.根据权利要求1的股骨髋关节植入物近端试配物，其特征在于，所述套筒与所述压缩部件一体形成。

8.根据权利要求1的股骨髋关节植入物近端试配物，其特征在于，所述远端植入物是试配性远端植入物。

9.根据权利要求1的股骨髋关节植入物近端试配物，其特征在于，所述压缩部件包括：

主体部，被构造成适于安装在所述孔内；

主体部内的螺纹内孔，用于螺纹接合地容纳远端植入物的一部分；和用于承受转矩的头部。

10.根据权利要求1的股骨髋关节植入物近端试配物，其特征在于，包括设置在所述孔内的突起，

所述套筒设置于所述压缩部件和所述突起之间。

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