保持适当力学的全髋关节置换术的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是于2012年2月24日提交的已进入中国国家阶段的PCT专利申请 (中国国家申请号为201280010344. X，国际申请号为PCT/US2012/026492，发明名称为 "MAINTAINING PROPER MECHANICS THA"）的分案申请。
[0002] 相关技术
技术领域。
[0003] 本公开涉及矫形外科髋植入物、其部件、和制备用于外来物植入的天然组织的方 法、以及植入外来物诸如矫形外科髋及其部件的方法。
[0004] 相关抟术的简要讨论 人造髋的一个常见问题是，由于股骨头球体不再完全坐置在髋白杯内而引起的脱位。 脱位在人造髋关节置换或修正外科手术之后立即为特别有问题的。本领域的技术人员知 道，为了建立用于置换矫形外科植入物的通路，在外科手术过程中会损伤或移除在天然关 节周围的软组织。即使在人造关节修正外科手术的情况下，也会损伤软组织以获得人造关 节的通路。
[0005] 脱位在众多方面是有问题的。首先，脱位会产生明显的运动学问题，因为关节部件 没有对齐以如设计的或预期的那样起作用。其次，脱位通常导致由施加到周围组织的非故 意负载引起的关节痛。第三，脱位通常导致在关节周围的组织的肿胀。第四，脱位可以产生 "砰"声，其与球体反复进出杯有关。第五，脱位会造成在关节中产生力矩。第六，脱位会导 致杯和/或股骨头的过早磨损，从而增加关节失效或关节松动的可能性。
[0006] 关于脱位的原因以及减少或抑制脱位的方法和装置，存在许多假定。例如，某些矫 形外科髋关节包括永久保留环以将股骨头锁定到髋白杯中。但是这些保留环会导致活动范 围减少。随着接受关节置换和修正外科手术的患者的年龄下降和老年人活动水平增加，活 动范围减少不是大多数患者为了抑制脱位而愿意做出的权衡。
[0007] 现有全髋关节置换术（THA)的另一个问题是，在髋臼杯内发生的股骨头分离，从而 导致股骨头在上-外侧方向滑出并然后在下-内侧方向滑回。股骨头在髋白杯内的这种滑 动发生会导致下述观察结果：目前，全髋关节置换术不会作为后旋关节起作用，而是已经诱 发在天然髋关节中不存在的不可取的剪切力。股骨头分离的该诱因可能是发生髋脱位的主 要原因。
【发明内容】
[0008] 本发明的第一方面是，提供一种矫形外科髋关节，其包括：(a)具有第一共振频率 的植入式股骨部件；(b)具有第二共振频率的植入式髋白部件；和（c)安装到植入式股骨部 件和植入式髋白部件中的至少一个的振动阻尼器，其中由所述股骨部件和所述髋白部件之 间的相互作用引起的频率接近股骨、骨盆和髋关节周围的结缔组织中的至少一个的共振频 率。
[0009] 在第一方面的一个更详细的实施例中，所述植入式股骨部件包括股骨柄、股骨颈 和股骨头，所述股骨颈能够与所述股骨头分离，并且所述振动阻尼器包括股骨颈的至少一 部分。在另一个更详细的实施例中，所述植入式股骨部件包括股骨柄、股骨颈和股骨头，所 述股骨颈能够与所述股骨头分离，并且所述振动阻尼器介于所述股骨颈和所述股骨头之 间。在另一个详细的实施例中，所述植入式股骨部件包括股骨柄、股骨颈和股骨头，并且所 述振动阻尼器包括缠绕在所述股骨柄周围的套管。在一个更详细的实施例中，所述植入式 髋臼部件包括髋白杯和髋白杯插入件，并且所述振动阻尼器介于所述髋白杯和所述髋臼杯 插入件之间。在一个更详细的实施例中，所述植入式髋白部件包括髋白杯和髋白杯插入件， 并且所述振动阻尼器被安装到所述髋白杯的骨侧。在一个更详细的实施例中，所述振动阻 尼器包含以下材料中的至少一种：娃橡胶、弹性娃橡胶、杜仲胶、盐水橡胶、g〇re-tex、聚苯 乙烯、聚四氟乙烯、尼龙、聚乙烯、聚酯、丝绸、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚乙烯醇-水凝胶。
[0010] 本发明的第二方面是，提供一种通过矫形外科髋关节的至少一个部件来减少振动 传播的方法，所述方法包括：将振动阻尼器安装到矫形外科髋关节的股骨部件和髋白部件 中的至少一个。
[0011] 在第二方面的一个更详细的实施例中，所述股骨部件包括股骨柄、股骨颈和股骨 头，并且所述振动阻尼器包括缠绕在所述股骨柄周围的套管。在另一个更详细的实施例中， 所述股骨部件包括股骨柄、股骨颈和股骨头，并且所述振动阻尼器介于所述股骨颈和所述 股骨头之间。在另一个详细的实施例中，所述髋白部件包括髋白杯和髋白杯插入件，并且所 述振动阻尼器介于所述髋白杯和所述髋白杯插入件之间。在一个更详细的实施例中，所述 髋臼部件包括髋白杯和髋白杯插入件，并且所述振动阻尼器被安装到所述髋白杯的骨侧。
[0012] 本发明的第三方面是，提供一种矫形外科髋关节，其包括：(a)植入式股骨部件， 其包括表现出第一磁场的第一磁体；和（b)植入式髋白部件，其包括表现出第二磁场的第 二磁体。
[0013] 在第三方面的一个更详细的实施例中，所述植入式股骨部件包括股骨柄、股骨颈 和股骨头，所述股骨头包括第一磁体，并且所述第一磁体被定向成使得在植入时其正极比 所述第一磁体的负极更靠近第二磁体。在另一个更详细的实施例中，所述植入式髋白部件 包括髋白杯和髋白杯插入件，并且所述第二磁体被定向成使得在植入时其负极比所述第二 磁体的正极更靠近第一磁体的正极。在另一个详细的实施例中，所述植入式髋白部件包括 髋臼杯和髋白杯插入件，并且所述第二磁体被定向成使得在植入时其正极比所述第二磁体 的负极更靠近第一磁体的正极。在一个更详细的实施例中，所述植入式股骨部件包括股骨 柄、股骨颈和股骨头，所述股骨头包括第一磁体，并且所述第一磁体被定向成使得在植入时 其负极比所述第一磁体的正极更靠近第二磁体。在一个更详细的实施例中，所述植入式髋 臼部件包括髋白杯和髋白杯插入件，并且所述第二磁体被定向成使得在植入时其负极比所 述第二磁体的正极更靠近第一磁体的负极。在一个更详细的实施例中，所述植入式髋臼部 件包括髋白杯和髋白杯插入件，并且所述第二磁体被定向成使得在植入时其正极比所述第 二磁体的负极更靠近第一磁体的负极。在另一个更详细的实施例中，所述髋白部件包括髋 臼杯和髋白杯插入件，并且所述第二磁体是髋白杯的一部分。在另一个更详细的实施例中， 所述髋白部件包括髋白杯和髋白杯插入件，并且所述第二磁体是髋白杯插入件的一部分。 在另一个更详细的实施例中，所述髋白部件包括髋白杯和髋白杯插入件，所述髋白部件包 括多个磁体，其中所述多个磁体包括第二磁体，并且所述多个磁体中的至少两个被定向成 使得每个磁体的负极在植入时比每个磁体的正极更靠近股骨部件的股骨头。
[0014] 在第三方面的另一个更详细的实施例中，所述多个磁体中的至少两个关于延伸穿 过所述髋白部件的轴线对称地定向。在另一个更详细的实施例中，所述多个磁体中的至少 两个关于延伸穿过所述髋白部件的轴线不对称地定向。在另一个详细的实施例中，所述髋 臼部件包括髋白杯和髋白杯插入件，所述髋白部件包括多个磁体，其中所述多个磁体包括 第二磁体，并且所述多个磁体中的至少两个被定向成使得每个磁体的正极在植入时比每个 磁体的负极更靠近股骨部件的股骨头。在一个更详细的实施例中，所述多个磁体中的至少 两个关于延伸穿过所述髋白部件的轴线对称地定向。在一个更详细的实施例中，所述多个 磁体中的至少两个关于延伸穿过所述髋臼部件的轴线不对称地定向。
[0015] 本发明的第四方面是，提供一种减少矫形外科髋关节部件之间的冲击力的方法， 所述方法包括：(a)使第一磁场与矫形外科关节的股骨部件关联，所述第一磁场具有正极 和负极；以及（b)使第二磁场与矫形外科关节的髋白部件关联，所述第二磁场具有正极和 负极，其中所述正极和所述负极中的至少一个比所述正极和负极中的另一个更靠近彼此。
[0016] 在第四方面的一个更详细的实施例中，使第一磁场与股骨部件关联的动作包括： 包括磁体作为股骨头的一部分，所述股骨头的磁体被定向成所述正极比所述负极更靠近髋 臼部件；使第二磁场与髋白部件关联的动作包括：包括磁体作为髋白杯和髋白杯插入件中 的至少一个的一部分，并且所述髋白部件的磁体被定向成所述正极比所述负极更靠近股骨 部件的磁体的正极。在另一个更详细的实施例中，使第一磁场与股骨部件关联的动作包括： 包括磁体作为股骨头的一部分，所述股骨头的磁体被定向成所述负极比所述正极更靠近髋 臼部件；使第二磁场与髋白部件关联的动作包括：包括磁体作为髋白杯和髋白杯插入件中 的至少一个的一部分，并且所述髋白部件的磁体被定向成所述负极比所述正极更靠近股骨 部件的磁体的正极。在另一个详细的实施例中，所述股骨部件的磁体是髋白杯的一部分。在 一个更详细的实施例中，所述股骨部件的磁体是髋白杯插入件的一部分。在一个更详细的 实施例中，使第二磁场与矫形外科关节的髋白部件关联的步骤包括：建立多个正极和多个 负极。
[0017] 本发明的第五方面是，提供一种阻止矫形外科髋关节的股骨部件和髋白部件之间 的脱位的方法，所述方法包括：(a)使第一磁场与矫形外科关节的股骨部件关联，所述第一 磁场具有正极和负极；以及（b)使第二磁场与矫形外科关节的髋白部件关联，所述第二磁 场具有正极和负极，其中所述正极中的一个和所述负极中的一个之间的吸引力起作用，以 在植入时阻止股骨部件和髋白部件之间的脱位。
[0018] 在第五方面的一个更详细的实施例中，使第一磁场与股骨部件关联的动作包括： 包括磁体作为股骨头的一部分，所述股骨头的磁体被定向成所述正极比所述负极更靠近髋 臼部件；使第二磁场与髋白部件关联的动作包括：包括磁体作为髋白杯和髋白杯插入件中 的至少一个的一部分，并且所述髋白部件的磁体被定向成所述负极比所述正极更靠近股骨 部件的磁体的正极。在另一个更详细的实施例中，使第一磁场与股骨部件关联的动作包括： 包括磁体作为股骨头的一部分，所述股骨头的磁体被定向成所述负极比所述正极更靠近髋 臼部件；使第二磁场与髋白部件关联的动作包括：包括磁体作为髋白杯和髋白杯插入件中 的至少一个的一部分，并且所述髋白部件的磁体被定向成所述正极比所述负极更靠近股骨 部件的磁体的负极。在另一个详细的实施例中，所述股骨部件的磁体是髋白杯的一部分。在 另一个更详细的实施例中，所述股骨部件的磁体是髋白杯插入件的一部分。在一个更详细 的实施例中，使第二磁场与矫形外科关节的髋白部件关联的步骤包括：建立多个正极和多 个负极。
[0019] 本发明的第六方面是，提供一种假体髋关节，其包括（a)股骨部件，其包括股骨 头；和（b)髋白部件，其包括髋白杯和髋白杯插入件，所述髋白杯插入件的尺寸设定成容纳 所述股骨头，其中所述股骨头的尺寸设定成具有与患者的天然股骨头的球心匹配的球心， 其中所述髋白杯的尺寸设定成具有腔，所述腔具有与患者的天然髋白的球心匹配的球心， 并且其中所述股骨部件的股骨头中心与所述髋臼杯的腔的中心同心。
[0020] 在第六方面的一个更详细的实施例中，由行走过程中天然股骨头与天然髋白的界 面来确定患者的天然股骨头的球心。在另一个更详细的实施例中，由行走过程中天然股骨 头与天然髋臼的界面来确定患者的天然髋臼的球心。在另一个详细的实施例中，患者的天 然股骨头包括安装到天然股骨头的软骨。在一个更详细的实施例中，患者的天然髋白的腔 包括安装到天然髋白的软骨。在一个更详细的实施例中，所述髋白杯的径向厚度沿圆周长 度是非均匀的。在一个更详细的实施例中，所述股骨头的径向厚度沿圆周长度是非均匀的。 在另一个更详细的实施例中，所述髋白杯的外表面是非球形的，并且所述髋白杯的内表面 是球形的。在另一个更详细的实施例中，所述髋白杯的外表面是球形的，并且所述髋白杯的 内表面是非球形的。
[0021] 本发明的第七方面是，提供一种设计矫形外科髋关节植入物的方法，所述方法包 括：(a)对适合于髋关节置换手术的群体进行运动学分析；(b)使用所述运动学分析来建立 所述群体中的每个人的天然股骨和天然髋白之间的接触点；（c)建立假想球体，其与所述 群体中的每个人的接触点关联；(d)确定所述群体中的每个人的假想球体的尺寸，包括半 径、直径、周长和中心点中的至少一个；以及（e)使用所述群体中的每个人的假想球体的尺 寸来设计股骨部件和髋白部件中的至少一个。
[0022] 在第七方面的一个更详细的实施例中，所述确定步骤包括：确定所述假想球体的 中心点，其中所述中心点代表解剖学球心，并且所述设计步骤包括：将股骨部件设计成具有 带有球面曲率的股骨球，所述球面曲率与假想假体球体相对应，所述假想假体球体具有与 解剖学球心相同的中心。在另一个更详细的实施例中，所述群体包括单个人。在另一个详细 的实施例中，所述群体包括多个人，其具有选自年龄、性别、种族、高度、骨大小中的至少一 个共同特征。在一个更详细的实施例中，所述进行步骤包括：观察所述群体中的每个人的髋 关节，其中在髋关节处于承重应力下时进行所述观察。在一个更详细的实施例中，所述观察 包括：使用荧光镜透视检查、磁共振成像、CT成像、超声中的至少一种。在一个更详细的实 施例中，所述进行步骤包括：观察所述群体中的每个人的髋关节，并且所述进行步骤包括： 建立