人工膝關節的製作方法

2023-06-27 21:27:36 1

專利名稱：人工膝關節的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種人工膝關節，特別是涉及一種利用杵柱與臼杯抵接的結構來
達成脛骨可相對股骨取得大活動範圍的人工膝關節。
背景技術：
膝關節是人體最大的關節，承受人體大多的重量與應力，更直接影響人可自由行 走的能力，也是極易磨損或退化的關節之一。通常造成膝關節受損較常見的是退化性關節 炎、痛風、類風溼關節炎、或外力創傷等原因，然而膝關節受損嚴重常為病患帶來疼痛、難以 施力而喪失正常活動能力的病狀，此時通常會施以全人工膝關節手術來作為治療病患的醫 療手段。 膝關節位於人體的大腿骨與小腿骨之間，也就是由股骨一端與脛骨一端相互銜接 而成，而膝關節主要就是靠股骨與脛骨兩端相接的表面具有緩衝潤滑的軟骨及囊液等組織 組成，其中軟骨的損耗就是造成關節病變的主因，因此人工膝關節手術會將脛骨一端表層 削去以去除損壞的組織，並在該脛骨削去表層的一端設置一脛骨組件，同理將股骨一端表 層削去並設置一股骨組件，利用該脛骨組件與該股骨組件兩者相合達成銜接，其中最常見 的結構是在該脛骨組件的端面設有兩弧曲凹面而在靠近中間位置設有一凸柱，並且在該股 骨組件的端面設有相對該弧曲凹面的弧曲凸面、以及介於兩弧曲凸面的凸輪，藉此構造形 成人工膝關節的主要架構。 上述現有習知人工膝關節的結構已經可以滿足病患日常行走與上下階梯的需求， 然而比較不足的是，現有習知人工膝關節構造中凸輪與凸柱的機構在彎曲至某一角度時才 得以發揮作用，因此在該機構咬合前，股骨易不正常地向前滑移。再者，該凸柱與該凸輪的 機構設計也限制了脛骨股骨相對軸向旋轉的產生，使得病患比較難做出盤腿、跪坐或蹲姿 等高彎曲動作。 有鑑於上述現有習知人工膝關節的諸多限制，因此發展出許多更接近原生膝關節 活動範圍的改良發明，其中如美國專利第7， 160， 330號的「一個仿原生膝關節運動學的膝 關節義肢」(Emulating natural kneekinematics in a knee prosthesis)所不，為了使
得人工膝關節在彎曲時得以產生合理的軸向旋轉動作，因此利用該脛骨組件的弧曲凹面、 與該股骨組件的弧曲凸面兩者的凹曲變化，藉此來引導該人工膝關節在彎曲時產生軸向
旋轉；再者如美國專利第7， 326， 252號的「高性能膝關節義肢」(Highperformance knee prostheses)所示，更利用改變該股骨組件的凸柱外型，令該股骨凸柱呈現不對稱的結構， 使得人工膝關節彎曲時得以產生適度的軸向旋轉角度，令人工膝關節產生接近正常膝關節 的運動學狀態。 上述的技術雖然令人工膝關節更可容許適度的軸向旋轉，然而與原生的膝關節所 能活動的範圍相比還有一段距離，雖然人工膝關節手術可為病患解決膝關節的病變所帶來 的不適，但同時也使得病患的肢體活動範圍受限，無法與原生膝關節相比，因此還有待一種 更接近原生膝關節活動範圍並以穩定性為前提下，可產生足夠的軸向轉動角度與高彎曲度的人工膝關節。 由此可見，上述現有的人工膝關節在結構與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而 亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道， 但長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般產品又沒有適切結構能夠解決上述問 題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。因此如何能創設一種新型結構的人工膝關節，實屬 當前重要研發課題之一，亦成為當前業界極需改進的目標。

發明內容本實用新型的主要目的在於，克服現有習知人工膝關節存在的缺失，而提供一種 新型結構的人工膝關節，所要解決的技術問題是使其以似杵與臼相抵接的構造，而增加穩 定性及活動範圍，非常適於實用。 本實用新型的目的及解決其技術問題是採用以下的技術方案來實現的。依據本實 用新型提出的一種人工膝關節，設置於股骨與脛骨相接的一端，其包含有一設置於脛骨端 的脛骨組件且具有兩弧曲凹面、一設置於股骨端的股骨組件且具有相合於該弧曲凹面的弧 曲凸面，所述脛骨組件設有一凸起呈圓柱狀的杵柱元件，該杵柱元件具有一呈球狀凸面的 頂端部、以及一具有凹陷面的環周部，而該股骨組件設有一與該杵柱元件抵接的臼杯元件， 該臼杯元件具有一與該頂端部相觸的第一承接面、以及在該股骨相對該脛骨形成最大彎曲 角度時牴觸於該環周部一側的第二承接面。 本實用新型與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。藉由上述技術方案，本 實用新型人工膝關節至少具有下列優點及有益效果 1、本實用新型藉由該圓柱狀的杵柱元件與該臼杯元件的配合，令該脛骨組件可相 對該股骨組件擁有較大的軸向旋轉角度，使得本實用新型的人工膝關節更加符合原生膝關 節的活動角度。 2、本實用新型的結構使得人工膝關節承受壓力的平面除了現有習知的弧曲凹面
及弧曲凸面以外，更加可藉由該臼杯元件的第一承接面與該杵柱元件的頂端部相抵接處承
受部分壓力，分散人工膝關節所承受的壓力，大幅提升穩定性及耐用性。 3、本實用新型更藉由該杵柱元件得以不同角度順暢的抵接於不同曲度的該第一
承接面及該第二承接面上，提高人工膝關節在彎曲過程中的穩定性，避免現有習知人工膝
關節在低彎曲角度下，股骨不正常向前滑移的現象。 綜上所述，本實用新型是有關於一種人工膝關節，用以取代損壞的膝關節，設置於 股骨與脛骨相接的一端，其包含有一設置於脛骨端的脛骨組件且具有兩弧曲凹面、一設置 於股骨端的股骨組件且具有相合於該弧曲凹面的弧曲凸面，其特色在於該脛骨組件設有一 凸起的杵柱元件且呈圓柱狀並具有一呈球狀凸面的頂端部、以及一具有凹陷面的環周部， 而該股骨組件設有一與該杵柱元件抵接的臼杯元件，該臼杯元件具有一與該頂端部相觸的 第一承接面、以及在該股骨相對該脛骨呈高彎曲角度時牴觸於該環周部一側的第二承接 面，上述即為本實用新型的基本架構，藉此增加人工膝關節的穩定性，令人工膝關節活動角 度更接近原生膝關節的範圍，使病患達到良好的運動學狀態。本實用新型在技術上有顯著 的進步，並具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進步、實用的新設計。 上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技
4術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本實用新型的上述和其他目的、特徵 和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。

圖1是本實用新型的第一分解示意圖。 圖2是本實用新型的第二分解示意圖。 圖3A是本實用新型第一動作的剖面示意圖。 圖3B是本實用新型第二動作的剖面示意圖。 圖4是本實用新型的實施例圖。
具體實施方式為更進一步闡述本實用新型為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下 結合附圖及較佳實施例，對依據本實用新型提出的人工膝關節其具體實施方式
、結構、特徵 及其功效，詳細說明如後。 有關本實用新型的前述及其他技術內容、特點及功效，在以下配合參閱圖式的較 佳實施例的詳細說明中將可清楚的呈現。通過具體實施方式
的說明，當可對本實用新型為 達成預定目的所採取的技術手段及功效獲得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是 提供參考與說明之用，並非用來對本實用新型加以限制。 請參閱圖1、圖2、圖3A、及圖4所示，圖1是本實用新型的第一分解示意圖。圖2 是本實用新型的第二分解示意圖。圖3A是本實用新型第一動作的剖面示意圖。圖4是本實 用新型的實施例圖。本實用新型的較佳實施例揭示了一種人工膝關節，其主要設置於股骨 100以及脛骨200相接的一端，用以取代已經損壞的膝蓋關節，其包含有一設置於脛骨200 端的脛骨組件20、以及一設置於股骨100端的股骨組件10，其中該脛骨組件20具有兩弧曲 凹面21，而該股骨組件10具有相合於該弧曲凹面21的弧曲凸面ll，其中該弧曲凸面11與 該弧曲凹面21在人工膝關節正常使用的狀態下接呈為相觸的狀態，而本實用新型的最大 特徵在於所述脛骨組件20設有一凸起呈圓柱狀的杵柱元件22，如圖所示該杵柱元件22具 有一呈球狀凸面的頂端部221、以及環繞該杵柱元件22並具有凹陷面的環周部222，並該股 骨組件10設有一與該杵柱元件22抵接的臼杯元件12，該臼杯元件12則具有一第一承接面 121與一第二承接面122，其中該第一承接面121相觸於該杵柱元件22的頂端部221，該第 二承接面122在該股骨100相對該脛骨200形成高彎曲角度時牴觸於該杵柱元件22的環 周部222 —側，上述即為本實用新型的基本架構。 為能說明本實用新型的動作方式，請承續上述內容，並請參閱圖3A及圖3B所示， 圖3B是本實用新型第二動作的剖面示意圖，同時請參閱圖4，可得知其中圖3A所示的該股 骨組件10與該脛骨組件20的連接狀態為該股骨100與該脛骨200大致為同軸的狀態下， 亦即圖3A所示的該股骨組件10與該脛骨組件20的連接狀態為人體站立的狀態下，此時可 見該股骨組件10與該脛骨組件20相觸面為該弧曲凸面11與該弧曲凹面21、以及該第一承 接面121與該杵柱元件22的頂端部221，藉此得以增加該股骨組件10與該脛骨組件20間 的接觸面，以有效分散在該股骨組件10及該脛骨組件20間所產生的接觸面壓力，使得本實 用新型相比較以往人工膝關節有更加的耐用性；請繼續參閱圖3B所示，為人工膝關節輕微彎曲的狀態，此時可見該杵柱元件22的頂端部221得以順暢的藉由彎曲的動作而一體連續 的由該第一承接面121繼續抵接於該第二承接面122，最後若人工膝關節產生高彎曲時，可 使得該第二承接面122牴觸於該環周部222，由此可見，本實用新型的人工膝關節彎曲時穩 定性高，可以進一步避免現有習知人工膝關節股骨元件向前滑移，令病患裝設人工膝關節 後得以擁有最接近原生膝關節的活動範圍。 承前述所有圖示及內容，其中該臼杯元件12的第一承接面121用以與該杵柱元件 22的頂端部221抵接，而在圖示中，該第一承接面121配合該頂端部221的球狀凸出的外型 而形成球狀凹陷，藉由如此的連接關係，使得本實用新型的人工膝關節在實際使用時，該股 骨100相對該脛骨200可以獲得比較自然的相對軸轉範圍，突破以往人工膝關節結構所造 成軸轉角度的限制，改善現有習知技術的瓶頸。 以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上 的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本實用新型，任何熟 悉本專業的技術人員在不脫離本實用新型技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容 作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案的內 容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍 屬於本實用新型技術方案的範圍內。
權利要求一種人工膝關節，設置於股骨(100)與脛骨(200)相接的一端，其包含有一設置於脛骨(200)端的脛骨組件(20)且具有兩弧曲凹面(21)、一設置於股骨(100)端的股骨組件(10)且具有相合於該弧曲凹面(21)的弧曲凸面(11)，其特徵在於所述脛骨組件(20)設有一凸起呈圓柱狀的杵柱元件(22)，該杵柱元件(22)具有一呈球狀凸面的頂端部(221)、以及一具有凹陷面的環周部(222)，而該股骨組件(10)設有一與該杵柱元件(22)抵接的臼杯元件(12)，該臼杯元件(12)具有一與該頂端部(221)相觸的第一承接面(121)、以及在該股骨(100)相對該脛骨(200)形成最大彎曲角度時牴觸於該環周部(222)一側的第二承接面(122)。
專利摘要本實用新型是關於一種人工膝關節，設置於股骨與脛骨相接的一端，其包含一設置於脛骨端的脛骨組件且具有兩弧曲凹面、一設置於股骨端的股骨組件且具有相合於該弧曲凹面的弧曲凸面，所述脛骨組件設有一凸起呈圓柱狀的杵柱元件，該杵柱元件具有一呈球狀凸面的頂端部、以及一具有凹陷面的環周部，而該股骨組件設有一與該杵柱元件抵接的臼杯元件，該臼杯元件具有一與該頂端部相觸的第一承接面、以及在該股骨相對該脛骨形成最大彎曲角度時牴觸於該環周部一側的第二承接面。藉此增加人工膝關節的穩定性，令人工膝關節活動角度更接近原生膝關節的範圍，使病患達到良好的運動學狀態。
文檔編號A61F2/38GK201438977SQ20092015666
公開日2010年4月21日 申請日期2009年6月12日 優先權日2009年6月12日
發明者張宗維, 林坤志, 賴玉樹, 鄭誠功, 黃昌弘 申請人:鄭誠功