假体装置、为植入假体装置而规划去骨的方法和机器人系统.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102365062 A (43)申请公布日 2012.02.29 CN 102365062 A *CN102365062A* (21)申请号 201080015422.6 (22)申请日 2010.02.23 61/208,451 2009.02.24 US A61F 2/30(2006.01) A61F 2/36(2006.01) A61B 17/17(2006.01) A61B 19/00(2006.01) A61F 2/38(2006.01) (71)申请人 马科外科公司 地址 美国佛罗里达 (72)发明人 SD诺特曼 A米斯特里 JK奥托 R范沃西斯 ME纳德

2、扎迪 M加米尔森 (74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人 王朝辉 (54) 发明名称 假体装置、 为植入假体装置而规划去骨的方 法和机器人系统 (57) 摘要 公开了假体装置、 用于规划去骨的方法和用 于将假体装置植入骨头中的机器人系统。假体装 置可包括用于附连到骨头的本体部分和约束结 构， 其中， 本体部分包括被构造为在植入时面向骨 头的植入表面。 假体装置、 方法和机器人系统可被 构造为使约束结构和骨头相互作用， 以将假体装 置约束在骨头中。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2011.09.27 (86)PCT申请的申请数据

3、PCT/US2010/025098 2010.02.23 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/099123 EN 2010.09.02 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 16 页 附图 24 页 CN 102365083 A1/3 页 2 1. 一种用于植入骨头中的假体装置， 包括 ： 本体部分， 所述本体部分用于附连到骨头上， 其中， 所述本体部分包括被构造为在植入 时面向骨头的植入表面 ； 和 约束结构， 所述约束结构包括以下中的至少一个 ： (i) 至少一个压缩突起， 所述压缩突起沿本体部分的横向从植入

4、表面突出， 并被构造为 提供所述至少一个压缩突起与骨头之间的压缩力， (ii) 至少一个互锁突起， 所述互锁突起从植入表面突出， 并具有互锁 - 突出表面， 所述 互锁 - 突出表面被构造为在互锁 - 突出表面与植入表面的近侧部分之间的空间中接纳骨 头， 和 (iii) 植入表面中的至少一个凹槽， 所述凹槽被构造为接纳骨头以便以至少两个平移 自由度约束本体部分， 其中， 所述约束结构被构造为将假体装置约束在骨头中。 2. 根据权利要求 1 所述的假体装置， 其中， 所述至少一个压缩突起被构造为包括用于 与骨头接合的骨接合表面和不与骨头结合的自由表面。 3. 根据权利要求 1 所述的假体装置，

5、包括至少三个压缩突起。 4.根据权利要求1所述的假体装置， 其中， 所述互锁-突出表面包括在植入表面的近侧 部分上方突出并相对于植入表面的近侧部分成锐角延伸的基本平面的部分。 5.根据权利要求1所述的假体装置， 其中， 所述互锁-突出表面包括在植入表面的近侧 部分上方突出的基本弓形的部分。 6.根据权利要求1所述的假体装置， 其中， 所述至少一个互锁突起包括附加互锁-突出 表面， 所述附加互锁 - 突出表面被构造为在附加互锁 - 突出表面与植入表面的近侧部分之 间的空间中接纳骨头。 7. 根据权利要求 1 所述的假体装置， 其中， 所述至少一个凹槽包括内表面和凹进表面， 其中， 所述凹进表面设

6、置在内表面与植入表面的近侧部分之间， 以形成凹进表面与内表面 之间的用于接纳骨头的空间。 8. 根据权利要求 7 所述的假体装置， 其中， 所述凹进表面包括相对于植入表面的近侧 部分成钝角延伸的基本平面的部分。 9. 根据权利要求 7 所述的假体装置， 其中， 所述凹进表面包括基本弓形的部分。 10. 根据权利要求 7 所述的假体装置， 其中， 所述至少一个凹槽包括附加凹进表面， 所 述附加凹进表面被构造为形成附加凹进表面与内表面之间的用于接纳骨头的空间。 11. 根据权利要求 1 所述的假体装置， 其中， 所述至少一个凹槽包括侧壁， 所述侧壁具 有至少两个用于与骨头接合以便以至少两个平移自由

7、度约束本体部分的部分。 12. 根据权利要求 1 所述的假体装置， 其中， 所述约束结构被构造为在没有粘接剂的情 况下将假体装置约束在骨头中。 13. 根据权利要求 1 所述的假体装置， 其中， 所述假体装置为胫骨植入物和股骨植入物 之一， 胫骨植入物和股骨植入物被构造为被植入胫骨和股骨的相应一个中， 以形成膝关节 的一部分。 14. 根据权利要求 13 所述的假体装置， 其中， 胫骨植入物和股骨植入物中的至少一个 包括从植入表面的侧边部分突出的多个压缩突起。 权 利 要 求 书 CN 102365062 A CN 102365083 A2/3 页 3 15. 根据权利要求 13 所述的假体装

8、置， 其中， 胫骨植入物和股骨植入物中的至少一个 包括从植入表面的底侧部分突出的至少一个互锁突起。 16. 根据权利要求 13 所述的假体装置， 其中， 胫骨植入物和股骨植入物中的至少一个 包括植入表面的底侧部分中的至少一个凹槽。 17. 根据权利要求 1 所述的假体装置， 其中， 所述假体装置为被构造为植入骨盆中以形 成髋关节的一部分的髋臼杯。 18. 根据权利要求 17 所述的假体装置， 其中， 所述髋臼杯包括至少一个凹槽， 其中， 所 述至少一个凹槽包括侧壁， 所述侧壁具有至少两个用于与骨头接合以便以至少两个平移自 由度约束本体部分的部分。 19. 根据权利要求 1 所述的假体装置， 其

9、中， 所述假体装置为被构造为植入股骨中以形 成髋关节的一部分的股骨柄。 20. 根据权利要求 19 所述的假体装置， 其中， 所述股骨柄包括从植入表面的侧边部分 突出的多个压缩突起。 21. 一种为将假体装置植入到骨头中而规划去骨的方法， 包括 ： 将代表假体装置的数据存储在计算机可读介质中， 其中， 所述假体装置包括本体部分 和提供约束结构的至少一个特征， 所述本体部分具有被构造为在植入时面向骨头的植入表 面， 所述约束结构会将假体装置约束在骨头中 ； 和 基于所述数据定义至少一个切骨图案， 所述切骨图案用于 ： (i) 去除足以容纳本体部 分的第一区域中的第一部分骨头 ； 和 (ii) 去

10、除和保留被构造为与约束结构相互作用的第 二区域中的第二部分骨头中的至少一个。 22. 根据权利要求 21 所述的方法， 其中， 所述定义至少一个切骨图案包括去除第二部 分骨头的一部分， 同时保留第二部分骨头的一部分， 以提供至少一个突起， 所述突起被构造 为与植入表面接合， 以提供所述突起与植入表面之间的压缩力并约束假体装置。 23. 根据权利要求 22 所述的方法， 其中， 所述定义至少一个切骨图案包括保留第二部 分骨头的一部分以提供多个突起， 所述多个突起被构造为与植入表面接合以提供所述突起 与植入表面之间的压缩力并约束假体装置。 24. 根据权利要求 21 所述的方法， 其中， 所述定义

11、至少一个切骨图案包括保留第二部 分骨头的一部分以提供突起， 所述突起被构造为插入到假体装置中的形成约束结构的至少 一部分的凹槽中。 25. 根据权利要求 21 所述的方法， 其中， 所述定义至少一个切骨图案包括去除第二部 分骨头的一部分以提供凹槽， 所述凹槽被构造为从假体装置接纳形成约束结构的至少一部 分的突起。 26. 根据权利要求 21 所述的方法， 还包括显示代表所述至少一个切骨图案的信息。 27. 一种用于将骨头制备成接纳假体装置的机器人系统， 所述机器人系统包括 ： 可控引导结构， 所述可控引导结构被构造为引导将骨头切割为用于接纳假体装置的形 状 ； 计算机可读介质， 所述计算机可读

12、介质用于存储代表假体装置的数据， 其中， 所述假体 装置包括本体部分和提供约束结构的至少一个特征， 所述本体部分具有被构造为在植入时 面向骨头的植入表面， 所述约束结构会将假体装置约束在骨头中 ； 和 权 利 要 求 书 CN 102365062 A CN 102365083 A3/3 页 4 控制系统， 所述控制系统用于控制所述引导结构， 其中， 所述控制系统被构造为定义至 少一个切骨图案， 所述切骨图案用于 ： (i) 去除足以容纳本体部分的第一区域中的第一部 分骨头 ； 和 (ii) 去除和保留被构造为与所述约束结构相互作用的第二区域中的第二部分 骨头中的至少一个。 28. 根据权利要求

13、 27 所述的机器人系统， 其中， 所述控制系统被构造为通过下述方式 定义至少一个去骨图案， 即， 去除第二部分骨头的一部分， 同时保留第二部分骨头的一部分 以提供至少一个突起， 所述至少一个突起被构造为与植入表面接合以提供所述至少一个突 起与植入表面之间的压缩力并约束假体装置。 29. 根据权利要求 28 所述的机器人系统， 其中， 所述控制系统被构造为定义至少一个 切骨图案， 以保留第二部分骨头的一部分， 从而提供多个突起， 所述多个突起被构造为与植 入表面接合以提供所述多个突起与植入表面之间的压缩力并约束假体装置。 30. 根据权利要求 27 所述的机器人系统， 其中， 所述控制系统被构

14、造为定义至少一个 切骨图案， 以保留第二部分骨头的一部分， 从而提供突起， 所述突起被构造为插入到假体装 置中形成所述约束结构的至少一部分的凹槽中。 31. 根据权利要求 27 所述的机器人系统， 其中， 所述控制系统被构造为定义至少一个 切骨图案， 以去除第二部分骨头的一部分， 从而提供凹槽， 所述凹槽被构造为从假体装置接 纳形成所述约束结构的至少一部分的突起。 32. 根据权利要求 27 所述的机器人系统， 还包括显示器， 其中， 所述控制系统在所述显 示器上显示代表所述至少一个切骨图案的信息。 权 利 要 求 书 CN 102365062 A CN 102365083 A1/16 页 5

15、 假体装置、 为植入假体装置而规划去骨的方法和机器人系 统 0001 相关专利申请的交叉引用 0002 本申请要求于 2009 年 2 月 24 日提交的美国临时专利申请序列第 61/208,451 号 的优先权， 特此通过引用并入其全部内容。 技术领域 0003 本发明涉及一种用于植入骨头中的假体装置、 为将假体装置植入骨头中而规划去 骨的方法和用于将骨头制备成接纳假体装置的机器人系统。 背景技术 0004 常规的假体植入技术涉及从骨头切除一袋物质以在骨头内提供接纳假体装置的 空隙或囊袋。在骨物质的切除结束之后， 将假体装置植入囊袋内。通常用骨粘合剂将假体 装置固定在适当的位置。 0005

16、通过使用常规技术， 可发生假体装置相对于骨头的有害运动。 具体地讲， 骨头中的 囊袋通常包括提供假体装置与剩余骨头之间的空白空间的伸展间隙。在植入假体装置期 间， 可用骨粘合剂填满或部分填满该伸展间隙， 以使得可均匀地或近乎均匀地分散骨粘合 剂。图 34 显示植入胫骨的内髁 12( 显示外髁 14 以供参考 ) 中的常规假体装置 10 的示例 的俯视图。伸展间隙 16 设在假体装置 10 与内髁中的其余骨头的边沿之间。伸展间隙在 胫骨中通常是 0.5-0.8mm， 为了图示的目的， 在该图中扩大了伸展间隙。该伸展间隙可使得 假体装置不是那么完全受约束， 这可容许假体装置的有害运动。 因此， 当

17、力施加于假体装置 时， 假体装置可相对于骨头运动 ( 比如， 旋转或平移 )。例如， 在腿的试咬合期间， 来自股骨 髁的接触力可引起胫骨镶嵌物的有害运动。另外， 当外科医生抵顶假体装置以分散骨粘合 剂和挤出过多的骨粘合剂时， 在最后固定期间， 可发生有害运动。 0006 通过使用常规技术， 还可能不期望地难以适当地将假体装置定位在骨头中的囊袋 中。 例如， 由于难以准确地知道在全髋关节成形术期间骨盆所位于的位置， 所以可能会难以 将髋臼杯定位成期望的倾斜 / 外展和前倾。 发明内容 0007 实施例涉及用于植入骨头中的假体装置。假体装置包括附连到骨头的本体部分， 其中， 所述本体部分包括被构造

18、为在植入时面向骨头的植入表面。假体装置还包括约束结 构， 所述约束结构包括以下中的至少一个 ： (i) 至少一个压缩突起， 所述压缩突起沿本体部 分的横向从植入表面突出， 并被构造为提供所述至少一个压缩突起与骨头之间的压缩力 ； (ii) 至少一个互锁突起， 所述互锁突起从植入表面突起， 并具有互锁 - 突出表面， 所述互 锁 - 突出表面被构造为在该互锁 - 突出表面与植入表面的近侧部分之间的空间中接纳骨 头 ； 和 (iii) 植入表面中的至少一个凹槽， 所述凹槽被构造为接纳骨头以便以至少两个平 移自由度约束本体部分。所述约束结构被构造为将假体装置约束在骨头中。 说 明 书 CN 1023

19、65062 A CN 102365083 A2/16 页 6 0008 另一个实施例涉及一种为将假体装置植入到骨头中而规划去骨的方法。 所述方法 包括将代表假体装置的数据存储在计算机可读介质中， 其中， 所述假体装置包括本体部分 和提供约束结构的至少一个特征， 所述本体部分具有被构造为在植入时面向骨头的植入表 面， 所述约束结构会将假体装置约束在骨头中。所述方法还包括基于所述数据定义至少一 个切骨图案， 所述切骨图案用于 ： (i) 去除足以容纳本体部分的第一区域中的第一部分骨 头 ； 和 (ii) 去除和保留被构造为与约束结构相互作用的第二区域中的第二部分骨头中的 至少一个。 0009 又一

20、个实施例涉及一种用于将骨头制备成接纳假体装置的机器人系统。 所述机器 人系统包括可控引导结构， 所述可控引导结构被构造为引导将骨切割成用于接纳假体装置 的形状。 所述机器人系统还包括用于存储代表假体装置的数据的计算机可读介质， 其中， 所 述假体装置包括本体部分和提供约束结构的至少一个特征， 所述本体部分具有被构造为在 植入时面向骨头的植入表面， 所述约束结构会将假体装置约束在骨头中。所述机器人系统 还包括用于控制引导结构的控制系统， 其中， 所述控制系统被构造为定义至少一个切骨图 案， 所述切骨图案用于 ： (i) 去除足以容纳本体部分的第一区域中的第一部分骨头 ； 和 (ii) 去除和保留

21、被构造为与约束结构相互作用的第二区域中的第二部分骨头中的至少一个。 附图说明 0010 并入本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出本发明的实施例， 并与描述一 起用于说明本发明的各方面。 0011 图 1 是根据实施例的植入胫骨中的囊袋中的假体装置的透视图。 0012 图 2a 是根据实施例的囊袋和在骨头中设置突起的区域的表示的俯视图。 0013 图 2b 是用于切除的骨头的区域的表示的俯视图。 0014 图 2c 是根据实施例的切骨图案的俯视图。 0015 图 2d 是图 1 的胫骨的一部分的俯视图， 该俯视图显示根据图 2c 的切骨图案切除 的囊袋。 0016 图 2e 是囊袋中具有假体

22、装置的图 1 的胫骨的俯视图。 0017 图 3a 是根据实施例的胫骨的一部分的俯视图， 该俯视图显示计划的具有三个突 起的囊袋。 0018 图 3b 是图 3a 的胫骨的俯视图， 该俯视图显示没有假体装置的囊袋。 0019 图 3c 是囊袋中具有假体装置的图 3a 的胫骨的俯视图。 0020 图 4 是根据实施例的胫骨的透视图， 该胫骨具有含有垂直定向的突起的囊袋。 0021 图 5a 是根据实施例的囊袋的外围周边的透视图。 0022 图 5b 是具有图 5a 的囊袋的胫骨的透视图。 0023 图 5c 是根据实施例的囊袋的透视图。 0024 图 5d 是图 5c 的囊袋的外围周边的透视图。

23、 0025 图 6a 显示根据实施例的示例性突起的透视图。 0026 图 6b 是图 6a 的突起的俯视图。 0027 图 6c 是图 6a 的突起的侧视图。 0028 图 6d 是图 6a 的突起的正视图。 说 明 书 CN 102365062 A CN 102365083 A3/16 页 7 0029 图 7a 是根据实施例的仅部分沿着囊袋的垂直深度延伸的突起的侧截面图。 0030 图 7b 是根据实施例的延伸 100囊袋的垂直深度的突起的侧截面图。 0031 图 8a 是显示根据实施例的假体装置与骨头的突起之间的过盈配合的侧截面图。 0032 图 8b 是显示用于根据实施例的假体装置与骨

24、头的突起之间的过盈配合的过盈距 离的侧截面图。 0033 图 9 是根据实施例的具有水平定向的突起的胫骨的透视图。 0034 图 10 是根据实施例的在囊袋里具有假体装置的股骨的侧截面图。 0035 图 11a 是沿着图 10 的线 A-A 的顶部截面图。 0036 图 11b 是沿着图 10 的线 B-B 的顶部截面图。 0037 图 12a 是根据实施例的植入的第一阶段中的假体装置的侧截面图。 0038 图 12b 是植入的后期阶段中的图 12a 的假体装置的侧截面图。 0039 图 12c 是被植入时的图 12a 的假体装置的侧截面图。 0040 图 13 是根据实施例的假体装置的透视图

25、。 0041 图 14 是图 13 的假体装置的侧视图。 0042 图 15 是图 13 的假体装置的底视图。 0043 图 16a 是根据实施例的植入的第一阶段中的假体装置的侧截面图。 0044 图 16b 是植入的后期阶段中的图 16a 的假体装置的侧截面图。 0045 图 16c 是被植入时的图 16a 的假体装置的侧截面图。 0046 图 17a 是根据实施例的具有突出到假体装置的凹槽中的突起的骨头的俯视图。 0047 图 17b 是沿着图 17a 的线 A-A 截取的假体装置植入囊袋中的截面图。 0048 图18a是根据实施例的植入图17a的制备的骨头的囊袋中的可替换假体装置的俯 视

26、图。 0049 图 18b 是沿着图 18a 的线 B-B 截取的截面图。 0050 图 19a 是根据实施例的具有凹槽的假体装置和骨突起的顶部分解图。 0051 图 19b 是沿着图 19a 中的线 B-B 截取的假体装置被植入的截面图。 0052 图 20 是图 19a 的假体装置的截面图。 0053 图 21a 是根据实施例的具有含有突起的囊袋的股骨的等轴视图。 0054 图 21b 是图 21a 的股骨的侧截面图。 0055 图 22 是用于植入图 21a 的囊袋中的假体装置的透视图。 0056 图 23a 是根据实施例的具有被制备成接纳假体装置的囊袋的髋骨的截面图。 0057 图 2

27、3b 是当假体装置插入到图 23a 的髋骨中时该髋骨的截面图。 0058 图 23c 是假体装置已经植入到图 23a 的髋骨中之后该髋骨的截面图。 0059 图 24a 是根据实施例的具有突起的假体装置和具有凹槽的骨头的顶部分解图。 0060 图 24b 是沿着图 24a 的线 C-C 截取的假体装置被植入的截面图。 0061 图 25a 是根据实施例的具有突起的假体装置和具有凹槽的骨头的顶部分解图。 0062 图 25b 是沿着图 25a 的线 A-A 截取的假体装置被植入的截面图。 0063 图 26a 是根据实施例的假体装置的侧视图。 0064 图 26b 是图 26a 的假体装置的俯视

28、图。 0065 图 27 是根据实施例的具有囊袋和植入的包括突起的假体装置的骨头的俯视图。 说 明 书 CN 102365062 A CN 102365083 A4/16 页 8 0066 图 28a 是根据实施例的在囊袋的底部表面上具有突起的骨头的等轴视图。 0067 图 28b 是根据实施例的在囊袋的底部表面上具有突起的骨头的等轴视图。 0068 图 28c 是根据实施例的在囊袋的底部表面上具有多个突起的骨头的等轴视图。 0069 图 29a 是根据实施例的具有突起的假体装置的侧视图。 0070 图 29b 是根据实施例的具有突起的假体装置的侧视图。 0071 图 30 是根据实施例的机器

29、人系统的等轴视图。 0072 图 31a 是根据实施例的经历创伤并被修复的骨头的进展。 0073 图 31b 是根据实施例的已被修复的骨折的愈合。 0074 图 31c 是根据实施例的各种约束结构几何形状的视图。 0075 图 32a 是根据实施例的被制备成与硬件组件接合的骨块的等轴视图。 0076 图 32b 是根据实施例的硬件组件的俯视图和截面图。 0077 图 33 是根据实施例的已经经历创伤并用用作附加骨块的组件修复的骨头的进 展。 0078 图 34 是植入胫骨中的常规假体装置的俯视图。 具体实施方式 0079 在附图中示出了本发明的当前优选实施例。在所有附图中， 尽力使用相同或相似

30、 的标号表示相同或相似的部分。 0080 概述 0081 总地来讲， 优选实施例涉及这样的方法， 这些方法用于规划去骨， 以使得假体装置 的植入可形成骨头与假体装置之间的约束关系。 优选实施例还涉及被构造为实现这样的约 束关系的假体装置和可被用于便于形成这样的约束关系的机器人系统。 0082 总地来讲， 规划方法包括将代表假体装置的数据存储在计算机可读介质中。所述 方法还包括基于所述数据定义至少一个切骨图案， 所述切骨图案用于 ： (i) 去除足以容纳 假体装置的本体部分的第一区域中的第一部分骨头 ； 和 (ii) 去除并保留被构造为与假体 装置的约束结构相互作用的第二区域中的第二部分骨头中的

31、至少一个。 所述方法还可包括 例如在常规的监视器上显示代表所述至少一个切骨图案的信息。 以下对规划方法的特定实 现进行描述， 但是本发明不限于这些特定实现。 0083 以下还对对规划方法有用的假体装置和机器人系统的特定实现进行描述。然而， 本发明不限于这些特定实现， 可在没有规划方法的情况下使用假体装置和机器人系统。 0084 形成向假体装置提供压缩力的骨突起 0085 规划方法的一种这样的实现包括限定切骨图案， 所述切骨图案用于去除足以容纳 假体装置的本体部分的第一区域中的第一部分骨头， 并用于保留第二区域中的第二部分骨 头， 以提供骨头的至少一个突起， 所述突起被构造为与假体装置的植入表面

32、接合， 以提供突 起与植入表面之间的压缩力， 并约束假体装置。尽管该压缩力可使突起或植入表面或者这 二者变形， 但是它不必足以使突起或植入表面变形。 0086 图 1 和 2e 显示植入囊袋 ( 或骨腔 )106 中的假体装置 90( 比如， 胫骨镶嵌物 ) 的 视图， 囊袋 ( 或骨腔 )106 通过依照这样的规划方法从胫骨 100 切除骨头而形成。假体装置 90 优选包括本体部分 91 和植入表面 94， 植入表面 94 被构造为在植入时面对胫骨 100 的骨 说 明 书 CN 102365062 A CN 102365083 A5/16 页 9 头。在该实施例中， 植入表面 94 可形成

33、假体装置 90 的约束结构 107。规划方法提供囊袋 106 中的骨突起 104， 骨突起 104 与约束结构 107 接合， 以约束假体装置 90。 0087 为了实现这样的具有突起104的囊袋106， 如图2a所示， 一开始可标识期望在其中 定位突起 104 的区域 109。在该图中， 标识前 A、 后 P、 内侧 M 和外侧 L 方向。然后， 基于代表 假体装置 90 的数据， 定义切骨图案， 所述切骨图案用于去除线 162 内的第一区域 101( 参见 图 2b) 中的第一部分骨头， 第一区域 101 足以容纳假体装置 90 的本体部分 91。还定义切骨 图案 ( 或另一个切骨图案 )

34、， 以去除第二区域 103( 线 161 与 162 之间 ) 中的骨头部分， 同时 保留第二部分骨头， 以提供被构造为与假体装置 90 的约束结构 107 相互作用的突起 104。 0088 在图2c中显示了所得的一个切骨图案(或多个切骨图案)。 该切骨图案被设计为 提供具有突起 104 的囊袋 106， 突起 104 朝向囊袋 106 的中心延伸。然后， 可基于该切骨图 案执行骨切除， 以实现如图 2d 所示的具有突起 104 的囊袋 106。 0089 然后， 如图 2e 所示， 可将假体装置 90 设置在囊袋 106 中。突起 104 优选地以下述 方式与假体装置 90 接合， 即，

35、在假体装置 90 与突起 104 之间提供压缩力， 以使得能够以相 对高的准确度和精度在胫骨 100 内建立假体装置 90 的布置和位置。可提供突起， 以使假体 装置的有害运动最小或者防止假体装置的有害运动， 所述假体装置的有害运动诸如假体装 置的有害平移或旋转。 此外， 当试用或最终假体装置在适当的位置时， 突起可向从业者提供 实时提示， 诸如听觉、 视觉或触觉提示。 0090 由于当假体装置插入到骨头中的位置中时假体装置与突起的接合， 可类似于 “卡 入” 到位的零件那样生成可听声音， 可在视觉上检查假体装置与骨头之间的接合， 并且从业 者可感觉假体装置与突起之间如何紧贴。因此， 假体装置

36、的构造和假体装置与突起的接合 为从业者提供这样的增强信心， 即， 假体装置对于外科手术规划已被紧密地布置和定位。 0091 可形成这样的囊袋 106 来容纳骨粘合剂或其它接合物质 ( 一般称为粘结剂 )。具 体地讲， 可在假体装置90与胫骨100的表面之间保持伸展间隙105， 以使得粘结剂可流到伸 展间隙 105 中， 以部分或全部填满伸展间隙 105， 从而帮助将假体装置 90 固定到胫骨 100。 0092 可控制突起 104 的尺寸和布置， 以提供假体装置的最佳布置和定位。如图 1-2e 的 示例所示， 优选地将胫骨 100 制备成提供四个突起 104。 0093 然而， 可提供更少的突

37、起。 图3a-3c显示已经通过下述方式制备的胫骨100的一部 分的实施例， 即， 切除骨头， 以提供以与前面的实施例类似的方式接纳假体装置的囊袋 116。 图 3a-3c 的实施例仅具有与假体装置 118 接合的三个骨突起 114， 而不是四个骨突起。 0094 可在各个位置处提供骨突起 104、 114， 以帮助将假体装置 90、 118 布置和定位在胫 骨 100、 110 中。可基于例如骨突起的数量来选择这样的突起的位置。例如， 更多数量的骨 突起可使得关于假体装置的植入表面(诸如假体装置的外围表面)的骨突起之间的距离更 小。可提供其它数量的骨突起， 例如 5 个、 6 个或更多个骨突起

38、， 可选择这些数量的骨突起 来影响假体装置与骨头之间的压缩力的分布和影响设在假体装置与骨头之间的伸展间隙 的量。例如， 可选择突起的数量， 以提供假体装置与骨头之间的力的有利分布 ( 例如通过选 择更多数量的突起和被构造为与这样的突起接合的假体装置 )， 但是更大尺寸的伸展间隙 ( 其通过骨粘合剂或其它固定物质提供假体装置与骨头之间的增强接合 ) 指示更少数量的 突起。因此， 当确定要使用哪个假体装置和所选择的突起的数量以及尺寸和 / 或形状时， 必 须考虑各种要考虑的因素。 说 明 书 CN 102365062 A CN 102365083 A6/16 页 10 0095 优选地， 突起被构

39、造为沿着囊袋的外围周边161的至少1且不多于外围周边161 的 75延伸 ( 参见图 2b)。或者更特定地， 制备的解剖结构的水平长度可在外围周边 161 的 10与 50之间延伸， 或者更特定地， 外围周边 161 的 20与 35之间。 0096 另外， 可控制骨突起的尺寸和位置， 以影响骨突起与假体装置之间提供的压缩力 和使保留的骨组织的量最大。 骨突起和假体装置的耐用性可通过控制骨突起的尺寸和位置 来优化。例如， 可通过选择假体装置的构造和与假体装置接合的突起的数量和 / 或尺寸来 分布和优化假体装置与骨头之间的力， 从而使假体装置或者骨头的区域 ( 诸如突起 ) 的有 害损坏或故障最

40、小或者防止假体装置或者骨头的区域 ( 诸如突起 ) 的有害损坏或故障。 0097 骨突起可具有各种几何形状， 例如球体、 圆柱体、 圆锥体、 椭圆轨道或者其它几何 形状。在另一个示例中， 骨突起可基本上形成假体装置的配合表面的凹模或者骨头中基本 上与假体装置的配合表面的形状匹配的腔体或凹口。 这样的骨突起的形式可以是三维或二 维。 0098 还可改变骨突起的方位来影响假体装置与骨头之间的接合。如图 4 的示例所示， 可在骨头 120 中提供骨突起 122， 以使得骨突起 122 相对于骨头 120 在垂直方向上延伸。在 另一个示例中， 如图9的示例所示， 可在骨头124中准备骨突起126， 以

41、使得骨突起126相对 于骨头 124 在基本上水平的方向上延伸。 0099 另外， 可改变和选择骨突起的形状和尺寸来影响假体装置与骨头之间的接合。骨 突起的合适尺寸不仅对于假体装置的最终布置和定位很重要， 而且对于植入手术期间容易 地插入和移除试用假体装置以使得可在最终植入之前估计假体装置在骨头中的约束也很 重要。此外， 骨突起的尺寸和形状的选择可影响骨突起的位置。因此， 这里所述的假体装置 和方法有利地帮助最终被植入并被固定到骨头的假体装置和试用假体装置的布置和定位， 以使得外科手术的结果可更接近于外科手术规划。 0100 图 5a 显示如图 5b 的示例所示的在骨头 136 中制备的囊袋

42、134 的示例性外围周边 的透视图。如图 5a 和 5b 的示例所示， 由骨头 136 形成的突起可具有突出到囊袋 134 中的 形状， 以使得突起形成与假体装置的特征接合的约束面 130。突起可被成形为具有弯曲区 域 132， 诸如在突起的约束面 130 的侧边或边沿上。这样的弯曲区域 132 可被用于增大突 起的尺寸， 以增大当与假体装置接合时突起可承受的力的量。可选择弯曲区域的形状来避 免锐角， 这些锐角可充当可导致假体装置与骨头之间的突起或接合破坏的应力提升器或倍 增器。另外， 如图 5c 所示和如图 5d 所示， 囊袋的拐角 138 可被有利地成形为避免锐角和影 响设在假体装置与骨头

43、之间的伸展间隙， 图 5c 显示示例性囊袋 139 内的包括拐角 138 的拐 角， 图 5d 显示囊袋 139 的包括拐角 138 的外围周边。 0101 图 6a 显示以下述方式形成在骨头的表面 142 上的示例性突起 140 的透视图， 即， 突起 140 延伸到形成在骨头内的囊袋 144 中。图 6b 显示图 6a 的突起的俯视图， 图 6c 显示 图 6a 的突起的侧视图， 以及图 6d 显示图 6a 的突起的前视图。如图 6a-6d 的示例所示， 突 起 140 可具有被构造为与假体装置接合的约束表面 146。约束表面 146 可具有如下选择的 尺寸， 即， 使得假体装置与突起 1

44、40 之间的接合最大， 从而使假体装置的有害运动最小或者 防止假体装置的有害运动， 而且还提供假体装置与骨头之间的、 也用以约束假体装置的合 适尺寸的伸展间隙。例如， 按优先顺序， 这样的约束表面 146 优选可具有 1-15mm、 1-10mm、 2-8mm、 2-5mm、 2-3mm 或者 2mm 或 3mm 的宽度 X。在另一个示例中， 按优先顺序， 约束表面可 说 明 书 CN 102365062 A CN 102365083 A7/16 页 11 从骨头的环绕表面突出 0.01-10mm、 0.1-5mm、 0.25-2mm、 0.5-1mm 的距离。 0102 还可改变突起的垂直长

45、度来控制假体装置与骨头之间的接合、 伸展间隙的量和准 备期间保留的骨头组织的量。如图 7a 的示例所示， 相对于设在骨头内的囊袋的总深度 L2， 突起 140 可具有垂直高度 L1。突起 140 的这样的垂直高度 L1 可被表达为突起 140 的垂直 高度 L1 与总深度 L2 之比。可以以下述方式制备突起， 即， 突起具有 5-100的垂直高度 比。图 7b 显示具有垂直高度 L1 的突起 140 的示例， 垂直高度 L1 延伸囊袋的总深度 L2 的 100。在另一个示例中， 按优先顺序， 突起可具有 10-90、 20-80、 25-45或 40的垂 直高度比。 可替换地， 突起的垂直高度

46、可用突起的垂直高度与假体装置的高度之比来表达。 例如， 按优先顺序， 突起可具有 10-90、 20-80、 25-45或 40的垂直高度比。在另一个 示例中， 按优先顺序， 每个突起的尺寸能够具有 1-99、 5-90、 5-80、 10-50、 15-30 的突起面积与总面积之比。 0103 假体装置和突起的尺寸优选能够提供突起与假体装置的约束特征之间的过盈配 合或压力配合。图 8a 显示假体装置 150 与骨头 152 之间的示例性过盈配合的侧视图。这 样的假体装置 150 可被构造为提供假体装置 150 与骨头 152 之间的顺从性， 以使得假体装 置 150 和骨头 152 可适应在

47、假体装置 150 与骨头 152 之间产生的压缩力。当假体装置 150 的植入表面 158 与骨头的 ( 诸如突起处的 ) 表面 156 的尺寸过大以使得表面 158、 156 在空 间区域 ( 诸如图 8a 的示例中所指示的区域 159) 中重叠时， 可形成这样的过盈配合。 0104 如图 8b 的示例所示， 假体装置 150 和骨头 152 可在过盈区域 159 中重叠距离 X1， 该距离 X1 按优先顺序可以是例如 0.25-0.75mm、 0.33-0.66mm、 0.40-0.6mm 或 0.5mm 的距 离。可替换地， 骨头的制备的解剖结构和假体装置可被构造为在假体装置与骨头之间存

48、在 0mm的过盈配合， 以使得假体装置和骨头线到线地且基本上没有空间重叠地组装在一起。 骨 头 152 的表面 156 可被成形为适应和分布骨头 152 与假体装置 150 之间提供的压缩力。例 如， 骨头 152 的与假体装置 150 接合的表面 156 可具有倒圆的或平坦的形状。 0105 可设计假体装置和骨突起， 以使得假体装置与骨头之间提供的压缩力通常保持在 期望的范围内。当设计假体装置和任何制备的解剖结构时， 可利用以下公式 ： 0106 A F/A， 0107 A E， 0108 其中， A代表施加于给定面积的应力， F代表施加于该面积的力， A代表面积的量， E 代表材料的模量，

49、 并且 代表材料中引起的应变的量。假体装置或骨头中引起的应力的 量还可以取决于骨头中的制备的解剖特征是临时性的特征 ( 诸如假体装置的试用期间使 用的特征 ) 还是永久性的制备的解剖特征。例如， 如果制备的解剖特征被设为永久性特征， 则假体装置和制备的解剖结构可被设计为 A小于 b， b代表骨头的抗屈强度。在另一 个示例中， 假体装置和制备的解剖结构可被设计为A大于0.1b且小于0.8b， 或者大于 0.3b且小于0.7b。 相反， 如果骨头的制备的解剖特征是临时性特征， 则假体装置和制备 的解剖特征可被设计为 A大于或等于 b。更具体地讲， 假体装置和制备的解剖特征可被 设计为 A小于或等于 0.5b。 0109 制备的解剖特征的外围长度可被选择为