用经过过滤的加速度信号来确定骨的固有频率。
[0111] 并且，可以使用傅里叶级数来确定目标物体的频率。傅里叶级数揭示了如何使用 正弦和余弦术语的数学级数来分析波形。一旦为波形写出傅里叶级数，那么所述级数的组 分会完全描述波形的频率内容。为了使傅里叶级数有用，必须满足4个条件： 1.波形必须是周期性的。该波形必须重复傅里叶级数存在的次数。
[0112] 2.如果所述函数具有不连续性，它们在任何周期中的数目必须是有限的。
[0113] 3.所述函数在任何周期中必须含有有限数目的最大值和最小值。
[0114] 4.所述函数在任何周期中必须是绝对可积分的；也就是说， 其中χΓ?；描述了该函数。
[0115] 傅里叶级数通常是：
其中量《。通常以弧度/秒来测量，且被称作圆频率。由于运动以2 31弧度重复自身， 那么
其中Γ和I是谐运动的周期和频率，通常分别以秒和转数/秒来测量。
[0116] 傅里叶级数还可以更一般的形式书写为：
首先，从X⑴的周期发现％，且其等于
^系数是DC(直流 电）术语，且等于X (t)在1个周期内的平均值。这取决于
通过下式评价λ = 1、2、3时的剩余系数aJP b n， 和
本领域的技术人员可能熟知众多可以用于确定身体组织、可植入部件和次生结构的共 振频率的其它方法。
[0117] 当患者经历髋分离时，一旦股骨头滑回髋白杯中，就产生冲量负荷，其导致振动在 髋关节中传播。如果这些振动是在骨、植入的部件和/或次生结构的共振频率处或附近，有 害的共振可以导致过早的失效。为了减少该过早的失效和磨损，振动阻尼器被定位成吸收 邻近部件之间的振动。
[0118] 为了确定振动阻尼器120，140，160，180是否可以是优选的，可以测试示例性 矫形外科髋关节部件以确定它们各自的共振频率。当两个或更多个髋关节部件具有相同的 或类似的共振频率时，可以使用一个或多个振动阻尼器120，140，160，180。应当理解，就 包括振动阻尼器120，140，160，180作为矫形外科髋关节的部件而言，不需要矫形外科 部件测试作为先决条件。
[0119] 参见图5, 一个示例性髋植入物组件200包括股骨部件202、髋白杯204和髋臼插 入件206。由于高支承表面力在全髋关节置换术中的存在，因此所述股骨部件202可以完全 地或部分地使用高磁性材料制成，所述高磁性材料与可以用于制造髋白杯204和/或髋臼 插入件206的高磁性材料一起工作以减少下髋关节力和/或髋分离。
[0120] 在该示例性实施例中，股骨部件202包括股骨柄208,在已经适当地切断股骨后， 股骨柄208适于被植入股髓内管中。完整的颈210从股骨柄208朝近侧延伸，所述完整的 颈包括适于容纳股骨球214的带螺纹的或圆锥形的末端(未显示)。股骨球214被制造成包 括生物相容性的金属涂层(例如，不锈钢、钛、钛合金)，所述金属涂层包围钕磁芯或其它二 价铁芯。作为另外一种选择，股骨球214可以被制造成包括一个或多个永久磁体(例如，钕 磁体)，所述磁体被嵌入在生物相容性的金属基底(例如，不锈钢、钛、钛合金）内。在任一种 情况下，通常由股骨球214产生的磁场代表磁北极，其被拉向任何磁南极。
[0121] 为了阻止股骨球214从髋白插入件206的脱位，髋白杯204包括生物相容性的金 属涂层220 (例如，不锈钢、钛、钛合金)，所述金属涂层围绕二价铁芯。作为另外一种选择， 髋臼杯204可以被制造成包括一个或多个磁体，所述磁体被嵌入在生物相容性的金属基底 (例如，不锈钢、钛、钛合金)内。在任一种情况下，由髋白杯204产生的磁场代表磁南极。由 于北极和南极之间的力与磁化表面之间的距离的平方成反比，因此重要的是，减小所述极 之间的距离。
[0122] 为了减小所述极之间的距离，可以使用两种考虑来制造髋白插入件206。首先，可 以将髋白插入件206制造成具有最小厚度，由此减小股骨球214和髋白杯204之间的距离。 作为另外一种选择或另外，髋白插入件206自身可以包括一个或多个磁体，所述磁体被定 向成使得北极面向髋白杯204且南极面向股骨球214。在示例性形式中，髋白插入件206包 括碗形钕磁芯或其它二价铁磁芯。然后将该芯二次注塑或包囊在生物相容性的聚合物或陶 瓷中以形成囊226,所述囊包括杯204的支承表面。在示例性形式中，囊226的平均厚度在 0. 1mm 至 20mm 之间。
[0123] 参见图6, 一个可供选择的示例性髋植入物组件240包括股骨部件242、髋白杯244 和髋白插入件246。股骨部件242包括股骨柄248,所述股骨柄具有完整的颈250,所述完整 的颈包括带螺纹的或圆锥形的末端(未显示)，所述末端适于容纳股骨球254。股骨球254被 制造成包括生物相容性的金属涂层(例如，不锈钢、钛、钛合金)，所述金属涂层围绕钕磁芯 或其它二价铁芯。作为另外一种选择，股骨球254可以被制造成包括一个或多个永久磁体 (例如，钕磁体)，所述磁体被嵌入在生物相容性的金属基底(例如，不锈钢、钛、钛合金)内。在 任一种情况下，由股骨球254产生的磁场代表磁北极。
[0124] 为了减小股骨部件242和髋白部件244，246之间的冲击力，股骨部件和髋白部件 的磁场可以是相同的。具体地，髋白插入件246和髋白杯244中的至少一个包括生物相容 性的金属涂层260 (例如，不锈钢、钛、钛合金)，所述金属涂层围绕二价铁芯。作为另外一种 选择，髋白杯244和髋白插入件246可以被制造成包括一个或多个磁体，所述磁体被嵌入在 生物相容性的金属基底(例如，不锈钢、钛、钛合金)内。在任一种情况下，由髋白杯244和髋 臼插入件246产生的磁场代表代表磁北极。由于股骨部件242和髋白部件244，246的北 极彼此排斥地工作，因此可以减小股骨部件和髋臼部件之间的冲击力。
[0125] 转向图7,另一个替代性示例性髋植入物组件270包括股骨部件272、髋白杯274 和髋白插入件276。股骨部件272包括股骨柄278,所述股骨柄具有完整的颈280,所述完 整的颈包括带螺纹的或圆锥形的末端(未显示)，所述末端适于容纳股骨球284。在该实施 例中，股骨球284和髋白杯274的最近侧（离股骨柄最远）的表面286都具有正极性（即，北 极)，但是髋白杯274的远端内侧表面288和远端外侧表明290具有负极性（即，南极)。在示 例性形式中，正-正极性相互作用起作用，以减小在承重活动过程中的压缩力，同时正-负 极性相互作用会抵抗脱位和股骨球分离。
[0126] 参见图8和9,另一个示例性矫形外科髋关节300包括具有同心球体的杯部件302 和股骨部件304。更具体地，制备患者的解剖结构以确保杯部件302和股骨部件304相对于 髋臼具有共同球心。
[0127] 参见图10-13,尽管在众多公布中已经阐明，人体髋关节是后旋关节，然而仅存在 3个连续旋转，髋白和股骨的股骨头的实际形状不是纯球体。实际上，可以记录髋白和股骨 头上的众多外点的位置，并将计算机算法应用于这些点以建立球体，所述球体的表面与记 录的点最佳地关联。在发明人进行的研究中确定，使用在髋白和股骨头的表面上的点集合 可以衍生出众多球体。因此，保守地讲，使用在髋白上和在股骨头上的点的集合，可以为髋 臼和股骨头中的每一个容易地衍生出至少50个球体，所述球体与记录的点至少部分地关 联（即，至少一些记录的点包括球体上的外点）。
[0128] 因此，如果选择髋白的50个球体和股骨头的50个球体，这会产生2500个球体组 合。但是发明人已经确定，正确的球体组合是从在行走过程中的髋白和股骨头的支承表面 界面衍生出的同心组合，并且从髋白内的软骨表面和股骨头上的软骨表面衍生出。
[0129] 重新参见图8和9,为了设计杯部件302和股骨部件304,对矫形外科髋关节300 的预期受体进行运动学分析。该运动学分析会定义受体的天然股骨头上的与髋白接触的点 和髋白上的与股骨头接触的对应点。
[0130] 进行一个示例性运动学分析来确定在关节处于动态承重体内条件下时的这些球 体。在正常步态运动过程中，这些球体维持同心度。因此，对于目前的成像技术，荧光镜透 视检查是一种示例性的使用方法。但是其它成像模态如超声可以用于运动学分析。在荧光 镜的监测下，患者进行正常行走。然后，患者经历使用CT、MRI或超声（也可以使用其它技 术）的二次临床成像试验。在CT扫描的背景下，使用扫描的关节切片来建立患者的骨盆和 股骨的三维（3D)模型。然后，将这些3D骨叠加在二维荧光透视图像上。一旦将所有荧光 透视图像或选择的几个荧光透视图像转化成3D，就可以任何选定的平面中观察患者的髋运 动。使用碰撞检测分析，相继地确定和描绘股骨头的与骨盆接触的点和骨盆的与股骨头接 触的点。
[0131] 如果不具有使用上述运动学分析来确定髋臼和股骨头上的正确点的能力，则可以 可替换地如下使用试错法来衍生出同心球体的位置：将不同大小的球体放在相对于每位患 者的髋白和股骨头的不同位置，直到球体在多个平面中是同心的。一旦确定了特定患者的 解剖学同心度，可以描绘位置地图并在外科手术过程中重新定位，以确保植入的部件的球 心与解剖学球心匹配。
[0132] 参见图14-17,将球体叠加在与骨盆和股骨头上的绘图点最佳符合的点上，以建立 各个球体。重要的是注意到，这些球体可以使用骨质解剖学衍生出或在软骨上。每位患者 的正确球体可以取决于软骨的特性和/或两个球体的同心度。
[0133] 在限定球体后，限定这些球体的中心的位置，并使用植入的股骨头的球体和髋臼 杯的靶原点（或中心)。使用众多软件包装件和/或使用数学方案，可以非常容易地限定两 个衍生出的球体的中心。重要的是，然后绘制患者的解剖学球心相对于骨质界标的位置地 图。需要相对于骨盆上的骨质界标来跟踪选定的骨盆球体的中心，并需要相对于股骨上的 骨质界标来跟踪股骨头球体的中心。
[0134] 就维持患者的解剖学球体而言，应当准备骨以容纳假体部件。因此，在已经为植入 部件准备骨之后，将所述植入部件植入以维持这些球心。作为另外一种选择，可以使用外科 手术导航系统或成像模态来定位患者的球心并确保植入部件被植入以维持球心。
[0135] 不同于前述患者特异性的示例性实施例，成本考虑可能需要彼此大小不同的植入 物部件的有限集合。该植入物部件的有限集合可以包括性别和种族划分考虑，取决于用于 建立植入物部件模型的群体。通过这样做，预见到将需要超过3个髋白球体（目前，患者通 常接受具有28或32或36mm大小的股骨头）来配合需要TKA的每个人。然后，在已知适当 的髋白球体大小的情况下，限定这些球体的中心，并用于形成髋白杯、杯插入件和股骨球/ 头部件的适当大小。设计髋白杯、杯插入件和股骨球/头的适当大小，以维持在正常步态过 程中的球形同心度。
[0136] 维持适当的球心也能使股骨柄被适当植入，使得股骨头球体的中心位于髋白杯球 体的原点处。这些球体(头和杯）的中心因而与考虑软骨表面的髋臼球面的解剖学中心重 合。
[0137] 应当理解，在大多数的植入物尺寸分析中，如果使用贝尔曲线，那么存在许多将包 括90%的需要该类型植入物的受试者的尺寸。遗憾的是，不同于其它修复术诸如全膝关节 成形术（TKA)，在全髋关节置换术（THA)中，所有患者接受三种尺寸之一。因此，精确地讲， 最好的结果是，30%的患者接受了可以维持同心球体的全髋关节置换术植入物。遗憾的是， 事实并非如此，因为植入部件的轻微失调将会导致骨盆和股骨头球体不同心。因此，重要的 是，理解和衍生出适当的球体，所述球体允许至少90%的接受全髋关节置换术的群体具有 维持其解剖学球体同心度的能力。使用本文前面讨论的一个示例性运动学分析，可以确定 配合预定百分比的患者的骨盆的球体尺寸和股骨头的球体尺寸。尽管目前尺寸仅仅为28， 32和36_的股骨头与髋白杯内衬配合，该分析可以揭示，应当生产10-12种尺寸的股骨头 和髋臼杯内衬，使得90%的在贝尔曲线下的受试者可以接受适当的股骨头和髋臼杯尺寸以 维持它们的球体同心度。这些尺寸可以不是整数，而是十进制数。另外，重要的是，每位患 者接受的股骨头和髋白部件在全髋关节置换术植入后会维持球体同心度。使用错误的股骨 头和/或髋白杯插入件尺寸会导致这些植入的球体不与患者的解剖学球体同心度同心。这 种不适当的尺寸设定可能诱发剪切力，从而进一步导致股骨头分离和/或脱位。
[0138] 目前股骨柄的形状由于有限的选项而不能适应球体同心度。因此，应当理解，外科 医生可得到就股骨柄而言的多个颈长度和颈角度。因此，一旦发现解剖学球心，则可使用植 入部件球心利用不同的干颈选项将它重新定位。在外科医生移除过多或不足的骨和/或股 骨切断和/或所述干以偏斜角固定到股骨中的情况下，这可能是特别重要的。
[0139] 参见图18和19,当前全髋关节置换术中的股骨头分离由以不与患者的适当球心 重合的位置和/或取向植入的髋白杯和股骨头诱发。