能够防止大腿骨结合部件脱臼的人造膝关节

摘要

本发明涉及一种在包括大腿骨结合部件和轴承部件的人造膝关节中能够防止大腿骨结合部件脱臼的人造膝关节，尤其是一种通过在基桩上形成与大腿骨结合部件中的凸轮进行相对运动的上侧面并使得从上侧面向后方延长的部分中所存在的上侧曲面的曲率半径小于下侧曲面的曲率半径，防止大腿骨结合部件中的凸轮脱离上侧曲面和下侧曲面之间的拐点而发生脱落，同时通过使上述上侧面以一定的角度倾斜而即使在大腿骨结合部件发生脱臼时也能够自然地向下移动并还原至正常状态，从而能够在增加其跳开距离的同时避免骨骼切除量增加的人造膝关节。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在包括大腿骨结合部件和轴承部件的人造膝关节中能够防止大腿骨结合部件脱臼的人造膝关节，尤其是一种通过在基桩上形成与大腿骨结合部件中的凸轮进行相对运动的上侧面并使得从上侧面向后方延长的部分中所存在的上侧曲面的曲率半径小于下侧曲面的曲率半径，防止大腿骨结合部件中的凸轮脱离上侧曲面和下侧曲面之间的拐点而发生脱落，同时通过使上述上侧面以一定的角度倾斜而即使在大腿骨结合部件发生脱臼时也能够自然地向下移动并还原至正常状态，从而能够在增加其跳开距离的同时避免骨骼切除量增加的人造膝关节。

背景技术

在人类的膝盖弯曲或身体扭转时，位于大腿骨和胫骨之间的膝盖的关节面将在轴方向上发生旋转、发生内转或外转、在矢状面或冠状面上发生平移运动等，而如上所述的膝盖运动的原理在于，在韧带和肌肉的帮助下对运动过程中所产生的力量进行吸收或控制，从而对荷重进行支撑并较自然地完成所需运动。

但是当因为老龄化、各种疾病所造成的关节炎、事故等外部冲击所造成的膝盖损伤等原因而导致难以通过如上所述的正常膝关节完成所需运动时，则能够通过人造膝关节外科手术等方式实现上述膝盖运动原理下的相关功能。

通常，如上所述的人造膝关节大体上可分为大腿骨结合部件、胫骨结合部件、轴承部件、膝盖骨结合部件等构成，在其结构、材质、表面处理过程等能够采用多种不同的形态。其中，关于在切除后方十字韧带时所使用的PS类型的人造膝关节，在其轴承部件中形成能够起到后方十字韧带功能的基桩，同时在与其对应的大腿骨结合部件中形成能够通过与基桩吻合而顺畅旋转的凸轮结构。下面将以上述轴承部件中的基桩为中心，将膝盖骨结合部件所处的方向定义为前方(Anterior)，而将与其相反的大腿骨结合部件中的凸轮与基桩吻合的部分所处的方向定义为人造膝关节的后方(Posterior)，且在后续的发明详细说明以及附图中需要标记前方和后方时将分别使用A和P进行标记。

此外，在利用如上所述的PS类型的人造膝关节进行手术之后，如果在运动过程中因为大腿骨向后弯曲的反转运动而导致大腿骨结合部件向后过度翻转，则可能会因为原来相互相邻的基桩和凸轮之间的间隔距离增加且在后续过程中无法顺利复原而最终导致脱臼现象的发生，而一旦发生大腿骨结合部件的脱臼现象，则在重新进行手术之前人造膝关节将无法正常工作，所以如何防止如上所述的脱臼现象是在人造膝关节领域亟待解决的非常重要的课题。

此外，关于上述大腿骨结合部件的脱臼问题，开始发生脱臼时基桩与凸轮之间的最大间隔距离被称之为跳开距离，而为了防止脱臼应尽可能增加其跳开距离，但是如果只是单纯地提升基桩的高度，则会导致轴承部件的磨损增加或人造膝关节手术时的骨骼切除量增加等问题。下面，将结合图1以及图2对如上所述的现有人造膝关节的问题进行更加详细的说明。

图1图示了现有的人造膝关节。如图1的(a)所示，因为基桩(31a)部分中的上侧面并未倾斜且后方的垂直面为直线型结构，所以其跳开距离(D1)较低。因此如图1的(b)所示，通过上述结构很难防止大腿骨结合部件(1)的脱离，且因为基桩(31a)的上侧面为水平面，所以在大腿骨结合部件脱离之后也很难复原至正常状态。在图1的(c)中，虚线下面颜色较深的部分代表在利用现有的人造膝关节进行手术时的骨骼切除量。

图2图示了在图1所示的现有人造膝关节中单纯提升基桩高度时的状态。如图2的(a)所示，虽然基桩(31b)的基本形态与图1中的现有人造膝关节相同，但是因为基桩高度的增加，使得其跳开距离(D2)大于现有人造膝关节的跳开距离(D1)。

因此如图2的(b)所示，虽然其大腿骨结合部件的防脱离效果相比图1中的现有人工膝关节有所提升，但如图2的(c)所示，当大腿骨结合部件(1)的凸轮(13)部分发生脱离时，因为基桩(31b)的上侧面为水平面，所以很难从脱离状态复原至正常状态。

此外，在进行人造膝关节手术时的骨骼切除量相比图1的(c)中所标记的骨骼切除量额外增加图2的(d)中以较深的颜色标记的部分。

因此，为了解决如上所述的大腿骨结合部件脱臼的问题，通常使用在大腿骨结合部件的内部形成阻挡部或将凸轮的位置调整至更加靠前更加靠上的位置的方式。

(专利文献)

美国专利公报US5824100(1998.10.20)“强化平衡能力且降低轴承压力的人造膝关节(Knee Prosthesis with Increased Balance and Reduced Bearing Stress)”

注册专利公报第10-0930727号(2009.12.09)“具有改良的基桩以及改良的凸轮结构的人造膝关节”

但是，如上所述的用于防止脱臼的现有技术可能会加剧轴承部件的磨损，或者与图2所示的单纯提升基桩高度时相同，会在人造膝关节手术过程中要求更多的骨骼切除量。

因此，急需开发出一种既不会增加人造膝关节中的胫骨结合部件和轴承部件之间的使用磨损，还能够在较少的骨骼切除量前提下防止脱臼的人造膝关节结构。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有问题而提供一种人造膝关节，包括：基桩，具有能够在轴承部件的基桩和大腿骨结合部件的凸轮进行相对运动时防止其脱臼的结构。

本发明的另一目的在于提供一种人造膝关节，具有能够在不增加人造膝关节手术时所需的骨骼切除量的情况下增加基桩和凸轮进行相对运动时的跳开距离的结构。

本发明的又一目的在于提供一种人造膝关节，具有能够在不额外增加轴承部件的磨损的情况下增加基桩和凸轮进行相对运动时的跳开距离的结构。

本发明的又一目的在于提供一种人造膝关节，具有通过使位于基桩的上侧且相对于大腿骨结合部件的凸轮进行相对运动的基桩的上侧面倾斜一定角度，从而即使是在大腿骨结合部件脱臼的情况下也能够自然还原的结构。

本发明的又一目的在于，通过包括从上述上侧面向后方延长的上侧曲面和下侧曲面并在两者之间形成拐点，同时使上述下侧曲面的曲率半径大于上述上侧曲面的曲率半径，能够防止因为大腿骨结合部件移动到位于上述上侧曲面和上述下侧曲面之间的拐点上方而导致其从轴承部件脱离。

本发明的又一目的在于，通过使上述上侧面倾斜一定角度并使上述下侧曲面的曲率半径大于上述上侧曲面的曲率半径，能够防止大腿骨结合部件的脱臼且便于脱臼时的复原，从而提升人造膝关节在运动过程中的稳定性以及寿命。

本发明的目的并不局限于上述目的，通过下述说明将能够理解未被提及的本发明的其他目的，且通过本发明的实施例得到进一步明确。此外，本发明的目的能够通过权利要求书中所给出的手段及其组合实现。

为了实现上述目的，本发明通过具有下述构成的实施例实现。

在适用本发明的一实施例中，适用本发明的能够防止大腿骨结合部件脱臼的人造膝关节，其特征在于：一种包括大腿骨结合部件和轴承部件的人造膝关节，上述轴承部件中包括具有与大腿骨结合部件接触的接触面的基桩，上述大腿骨结合部件中包括与上述轴承部件的基桩进行凸轮运动的凸轮，上述基桩中包括与上述大腿骨结合部件的凸轮进行相对运动的上侧面，上述上侧面以一定角度倾斜形成。

在适用本发明的另一实施例中，适用本发明的能够防止大腿骨结合部件脱臼的人造膝关节，其特征在于：上述上侧面从前方向后方逐渐降低倾斜。

在适用本发明的又一实施例中，其特征在于：上述基桩还包括从上侧面向后方延长的上侧曲面以及沿着上述上侧曲面延长的下侧曲面，上述上侧曲面和上述下侧曲面分别具有以两者之间的拐点为中心且位于相反方向上的曲率中心。

在适用本发明的又一实施例中，适用本发明的能够防止大腿骨结合部件脱臼的人造膝关节，其特征在于：上述下侧曲面的曲率中心以上述拐点为中心位于其后方，而上述上侧曲面以上述拐点为中心位于其前方。

在适用本发明的又一实施例中，适用本发明的能够防止大腿骨结合部件脱臼的人造膝关节，其特征在于：上述下侧曲面的曲率半径大于上述上侧曲面的曲率半径。

在适用本发明的又一实施例中，适用本发明的能够防止大腿骨结合部件脱臼的人造膝关节，其特征在于：一种包括大腿骨结合部件和轴承部件的人造膝关节，上述轴承部件中包括具有与大腿骨结合部件接触的接触面的基桩，上述大腿骨结合部件中包括与上述轴承部件的基桩进行凸轮运动的凸轮，上述基桩中包括与上述大腿骨结合部件的凸轮进行相对运动的上侧面和从上侧面向后方延长的上侧曲面以及沿着上述上侧曲面延长的下侧曲面，上述上侧曲面和上述下侧曲面分别具有以两者之间的拐点为中心且位于相反方向上的曲率中心。

本发明通过如上所述的实施例和后续说明构成的结合、使用关系，能够实现如下所述的效果。

本发明能够在轴承部件的基桩和大腿骨结合部件的凸轮进行相对运动时防止其脱臼。

本发明能够在不增加人造膝关节手术时所需的骨骼切除量的情况下增加基桩和凸轮进行相对运动时的跳开距离。

本发明能够在不额外增加轴承部件的磨损的情况下增加基桩和凸轮进行相对运动时的跳开距离。

本发明通过使位于基桩的上侧且相对于大腿骨结合部件的凸轮进行相对运动的基桩的上侧面倾斜一定角度，从而即使是在大腿骨结合部件脱臼的情况下也能够自然还原。

本发明通过包括从上述上侧面向后方延长的上侧曲面和下侧曲面并在两者之间形成拐点，同时使上述下侧曲面的曲率半径大于上述上侧曲面的曲率半径，能够防止因为大腿骨结合部件移动到位于上述上侧曲面和上述下侧曲面之间的拐点上方而导致其从轴承部件脱离。

本发明通过使上述上侧面倾斜一定角度并使上述下侧曲面的曲率半径大于上述上侧曲面的曲率半径，能够防止大腿骨结合部件的脱臼且便于脱臼时的复原，从而提升人造膝关节在运动过程中的稳定性以及寿命。

附图说明

图1是现有人造膝关节的结构(a)、反转运动时的状态(b)、人造膝关节手术时的骨骼切除量(c)的示意图。

图2是为了提升现有人造膝关节的跳开距离而单纯地提升基桩高度时的结构(a)、反转运动时的状态(b)和(c)、人造膝关节手术时的骨骼切除量(d)的示意图。

图3是适用本发明之一实施例的人造膝关节的斜视图。

图4是适用本发明之一实施例的人造膝关节轴承部件的截面图。

图5是适用本发明之一实施例的轴承部件的基桩中，以图4中的A部分为中心进行放大的截面图。

图6是适用本发明之一实施例的大腿骨结合部件的运动状态中，正常状态(a)、反转状态(b)、脱离状态(c)的截面图。

图7是现有人造膝关节(a)、在现有人造膝关节中单纯地提升基桩高度时的情况(b)、本发明(c)各自的结构截面图。

图8是在对大腿骨结合部件向后翻转的情况进行图示的图1的(b)、图6的(b)中，以凸轮的运动部分为中心对现有人造膝关节(a)和本发明(b)各自的状态进行放大图示的截面图。

图9是在对大腿骨结合部件脱离的情况进行图示的图2的(c)、图6的(c)中，以凸轮的运动部分为中心对在现有人造膝关节中单纯地提升基桩高度时的情况(a)和本发明(b)各自的状态进行放大图示的截面图。

图10是关于人造膝关节手术时的骨骼切除量，分别对现有人造膝关节(a)、在现有人造膝关节中单纯地提升基桩高度时的情况(b)、本发明(c)各自的结构进行图示的侧向截面图。

具体实施方式

下面，将结合附图对适用本发明的能够防止大腿骨结合部件脱臼的人造膝关节进行详细说明。除非另有定义，否则本说明书中所有术语的含义与具有本发明所属技术领域之一般知识的技术人员所理解的相关术语的常规含义相同，而当与本说明书中所使用的术语含义发生冲突时，则遵循在本说明书中所使用的定义。此外，对于可能导致本发明的要旨变得不清晰的公知功能以及构成，将省略其详细说明。

在整个说明书中当被记载为某个部分“包括”某个构成要素式，除非另有明确的相反记载，否则并不是指排除其他构成要素，而是表示可能还包括其他构成要素。

下面，将结合图3至图6对适用本发明之一实施例的能够防止大腿骨结合部件脱臼的人造膝关节进行详细说明。

上述能够防止大腿骨结合部件脱臼的人造膝关节如图3所示，包括：大腿骨结合部件(100)，结合于大腿骨的胫骨一侧末端；轴承部件(300)，位于大腿骨结合部件和胫骨结合部件之间；胫骨结合部件(500)，结合于胫骨的大腿骨一侧末端。

上述大腿骨结合部件(100)是在其下端部与上述轴承部件(300)的上端部相接的状态下在膝盖运动时相互吻合并移动的部分，包括与上述轴承部件(300)直接相接的凸轮(130)部分。

上述凸轮(130)是指位于上述大腿骨结合部件(100)下侧末端的部分，通过与上述轴承部件(300)的基桩(310)吻合，使上述大腿骨结合部件(100)能够顺畅旋转并防止其发生脱臼。

上述轴承部件(300)是指位于上述大腿骨结合部件(100)和胫骨结合部件(500)之间的部分，包括用于替代后方十字韧带功能的基桩(310)。

上述基桩(310)如图4至图6所示，是从上述轴承部件(300)的上端部突出形成的部分，在上述大腿骨结合部件(100)进行运动时能够使凸轮(130)与上述基桩(310)吻合旋转，从而替代后方十字韧带的作用，包括：上侧面(311)，位于上述基桩的上侧；上侧曲面(312)，位于上述上侧面(311)的正下方；前侧面(313)，位于上述轴承部件(300)的前方一侧；拐点(314)，位于上述上侧曲面(312)的下侧末端；以及下侧曲面(315)，位于上述拐点(314)的正下方。

上述上侧面(311)是指位于上述基桩(310)上端的面，与现有发明不同，能够采用倾斜面而非水平面构成，通过使其沿着从上述基桩(310)的前方向后方逐渐降低的方向倾斜，如图6的(c)所示，即使是因为上述大腿骨结合部件(100)的过度旋转而导致上述凸轮(130)的暂时脱离，也能够使上述凸轮(130)沿着上述上侧面(311)下降，从而起到使其从脱离状态复原至正常状态的引导功能，并借此实现提升人造膝关节的寿命以及稳定性的效果。

上述上侧曲面(312)是向上述上侧面(311)的后方延长并以上述拐点(314)为下侧末端的曲面，通过使上侧曲面(312)的曲率半径(R1)小于下侧曲面(315)的曲率半径(R2)，如图6的(b)所示，即使是因为上述大腿骨结合部件(100)向后翻转而使得原来在下侧曲面(315)部分与其吻合移动的上述凸轮(130)向上移动，也会被上述拐点(314)所阻挡，从而第一次防止从上述轴承部件(300)脱臼。

此外，即使是因为上述大腿骨结合部件(100)进一步翻转而导致暂时脱离的情况，如对上述上侧面(311)的说明部分中的记载，也能够使上述凸轮(130)沿着上述上侧面(311)下降，引导其从脱离状态复原至正常状态，从而第二次防止上述大腿骨结合部件的脱臼。

上述前侧面(313)是向上述上侧面(311)的前方延长的部分，连接到上述轴承部件(300)的前方部分，以形成缓和曲线的曲面构成。

上述拐点(314)是上述上侧曲面(312)和下侧曲面(315)之间发生曲率变动的点，通过以此为基准使上侧曲面的曲率半径(R1)小于下侧曲面的曲率半径(R2)而实现急剧的曲率变动，如图6所示，能够进一步提升防止上述凸轮(130)从上述基桩(310)脱离的效果。

上述下侧曲面(315)是从上述拐点(314)向后方下侧延长的曲面，即使是在上述大腿骨结合部件(100)向后翻转的情况下也能够使上述凸轮(130)沿着下侧曲面(315)进行移动以确保顺畅的旋转运动，如图5所示，通过以上侧曲面的曲率中心(C1)是以上述拐点(314)为中心位于其后方而下侧曲面的曲率中心(C2)是以上述拐点(314)为中心位于其前方的结构形成下侧曲面，防止上述凸轮(130)的运动半径脱离下侧曲面(315)的范围，且在大腿骨结合部件(100)向后翻转时使其在上述拐点(314)处被阻挡，从而防止大腿骨结合部件(100)发生脱离。

上述胫骨结合部件(500)是位于上述轴承部件(300)下端的部分，其上端可用于安装轴承部件(300)而下端用于与胫骨结合固定，如上所述的胫骨结合部件(500)大体上可分为用于提升与胫骨之间的接合力的骨水泥固定型或不使用骨水泥的无水泥型，还能够具有其他用于实现与胫骨的结合以及内部固定的多种结构。

下面，将通过对本发明与现有人造膝关节以及在现有人造膝关节中单纯地提升基桩高度时的情况分别进行比较说明，结合图1至图8，对大腿骨结合部件向后翻转时可能发生的脱臼问题以及在进行人造膝关节手术时所需的骨骼切除量问题等进行详细的说明。

现有的人造膝关节如图1的(a)所示，因为基桩(31a)部分中的上侧面并未倾斜且后方的垂直面为直线型结构，所以其跳开距离(D1)较低。因此如图1的(b)所示，通过上述结构很难防止大腿骨结合部件1的脱离，且因为基桩(31a)的上侧面为水平面，所以在大腿骨结合部件脱离之后也很难复原至正常状态。在图1的(c)中，虚线下面颜色较深的部分代表在利用现有的人造膝关节进行手术时的骨骼切除量。

此外在现有人造膝关节中单纯提升基桩高度时的状态如图2的(a)所示，虽然基桩(31b)的基本形态与图1中的现有人造膝关节相同，但是因为基桩高度的增加，使得其跳开距离(D2)变大。

因此如图2的(b)所示，虽然其大腿骨结合部件的防脱离效果相比图1中的现有人工膝关节有所提升，但如图2的(c)所示，当大腿骨结合部件(1)的凸轮(13)部分发生脱离时，因为基桩(31b)的上侧面为水平面，所以很难从脱离状态复原至正常状态。

此外，在进行人造膝关节手术时的骨骼切除量如图2的(d)所示，相比图1的(c)中所标记的骨骼切除量有大幅度的增加。

与此相反，本发明如图6的(a)所示，通过倾斜的上侧面(311)和下侧曲面(315)实现跳开距离(D2)的增加，且如图6的(b)所示，具有大腿骨结合部件(100)的防脱离效果相比图1的(b)得到提升的结构，且如图6的(c)所示，即使是在大腿骨结合部件(100)的凸轮(130)部分脱离的情况下也能够使上述凸轮(130)部分沿着上述上侧面(310)向下移动，从而能够在脱离状态下方便地复原至正常状态，并能够借此防止在大腿骨结合部件(100)脱离之后对进行复原的过程中可能出现的轴承部件的磨损。

此外，人造膝关节的跳开距离如图7所示，现有的人造膝关节(a)的跳开距离(D1)相对较低，而在现有人造膝关节中单纯地提升基桩高度时的情况(b)下虽然跳开距离(D2)有所提高，但很难有效防止大腿骨结合部件的脱离且一旦发生脱离就难以对其进行复原，但本发明(c)能够在增加跳开距离(D2)的同时双重防止大腿骨结合部件的脱臼且不会导致骨骼切除量的增加，下面将结合图8至图10对本发明的效果进行详细的说明。

图8以凸轮的运动部分为中心对大腿骨结合部件向后翻转的情况进行了放大图示，现有人造膝关节(a)的结构在大腿骨结合部件向后翻转时很难防止上述凸轮(13)的脱离，而本发明(b)因为上述凸轮(130)会在上述拐点(314)处受到阻挡而无法脱离上述下侧曲面(314)的范围达到上述上侧曲面(312)，所以能够第一次防止大腿骨结合部件的脱臼。

图9以凸轮的运动部分为中心对大腿骨结合部件脱离的情况进行了放大图示，在现有人造膝关节中单纯地提升基桩高度时的情况(a)下因为上述基桩(31b)的上端采用水平面构成，所以在上述凸轮(13)的运动过程中很难复原大腿骨结合部件的脱离状态，而本发明(b)则因为上述凸轮(130)能够沿着从前方向后方逐渐降低倾斜的上述上侧面(311)下降，所以即使是在上述大腿骨结合部件脱离的状态下也能够轻易复原。

图10对进行人造膝关节手术时的骨骼切除量进行了图示，虽然在单纯地提升基桩高度的情况下的骨骼切除量(b)相比现有人造膝关节的骨骼切除量(a)有明显的增加，但本发明的骨骼切除量(c)却几乎没有增加，因此能够判定是一种既能够增加跳开距离也能够防止骨骼切除量增加的结构。

上面对本发明的较佳实施例进行了说明，但如上所述的实施例仅为用于实现本发明之技术思想的具体实施例，实现本发明之技术思想的任何变更例或修改例均应包含在本发明的范围之内。