TWM521999U - 人工關節 - Google Patents

Description

人工關節

本創作相關於一種人工膝關節，特別是相關於一種耐用且可靠的人工關節。

人工膝關節為一種替換人體膝關節的人工植入物，其通常在人體膝關節因為意外傷害、勞損退化、骨骼病變等原因而出現問題時使用。人工膝關節的種類繁多，其中絞鏈式人工膝關節自1940年代開始使用，主要是針對較為嚴重的骨缺損或韌帶等軟組織功能喪失的狀況時手術所採用的植入物，至今已超過70 年。

初期的絞鏈式人工膝關節只有單純的絞鏈機構加上固定式的延伸骨柄，普遍的使用年限都不高。1970年代起的第二代絞鏈式人工膝關節中加入了可軸向旋轉設計並以金屬／聚乙烯材料作為承重介面，以提升中長期使用的存活率。1980年代起，由Stryker公司所開啟的模組化的第三代絞鏈式人工膝關節設計使得臨床效果得到更進一步改善。然而，此第三代絞鏈式人工膝關節由於在設計上絞鏈仍為主要力量傳遞的媒介，因此鄰近絞鏈的塑膠件經常發生破裂而須置換的情形。

2000年以後由Zimmer公司（美國專利號US6773461）提出了訴求在彎曲伸直的過程中全程保持95%的骨髁承重（關節承接面）的絞鏈式人工膝關節，進而減少絞鏈受力，改善絞鏈上塑膠件的磨耗。並且，由於該設計中的軸向旋轉之中柱是於手術中與負責樞轉的絞鏈結合，而使手術方式可採用較低侵入性的方式進行，從而成為後續多款產品的設計方向。然而，在US6773461的設計中，因中柱在鎖合上採用與軸向旋轉方向一致的螺紋，而導致在手術後出現中柱脫離關節限制而使人工膝關節功能失效的狀況。

緣此，本創作的目的即在提供一種耐用且可靠的人工關節，以有效避免人工關節隨著長期使用而使鎖定失效等問題。

本創作為解決習知技術之問題所採用之技術手段係提供一種人工關節，包含：一股骨接合機構，包括一股骨植入構件及一組接構件，該股骨植入構件用於與股骨結合，該組接構件具有一樞轉部及一自該樞轉部向下凸伸的組接部，該樞轉部樞轉連接於該股骨植入構件，而使該組接構件與該股骨植入構件沿一關節樞轉軸線為可相對樞轉；一脛骨接合機構，包括一基座構件及一脛骨插置構件，該脛骨插置構件係自該基座構件向下延伸而用於插置結合於脛骨；以及一承接機構，包括一組接座構件及一承接墊構件，該組接座構件經設置為與該基座構件沿一垂直於該關節樞轉軸線的關節扭轉軸線為可相對扭轉，該組接座構件於上側形成有一對應匹配於該組接部的組接對應部，該承接墊構件包覆容置該組接座構件，且該承接墊構件於上表面具有一樞轉承接面以及於下表面具有一扭轉承接面，其中藉由該組接部組接於該組接對應部，並且以一固定件在該樞轉承接面與該扭轉承接面之間的位置而沿一不平行於該關節扭轉軸線的組接固定方向將該組接部與該組接對應部相固定，而使該股骨接合機構、該承接機構及該脛骨接合機構相組接，以及使該股骨接合機構與該脛骨接合機構之間為可相對樞轉且扭轉，以及使該承接墊構件以該樞轉承接面承接該股骨植入構件並且以該扭轉承接面承接該基座構件。

在本創作的一實施例中，該承接墊構件於該樞轉承接面之前側具有一止擋凸部，以限制該股骨接合機構與該脛骨接合機構之間的可相對樞轉之角度。

在本創作的一實施例中，該股骨植入構件具有一沿該關節樞轉軸線配置的固定軸部，該組接構件之樞轉部係為一套筒部，該套筒部套置於該固定軸部，而使該組接構件與該股骨植入構件為可相對樞轉。

在本創作的一實施例中，該組接部係沿該組接固定方向開設有一組接孔，該組接對應部係具有一對位孔，對應於該組接孔，而由該固定件經穿置該組接孔與該對位孔而將該組接部與該組接對應部相固定。

在本創作的一實施例中，該承接墊構件係經設置而相對於該組接座構件為可上下微動。

在本創作的一實施例中，該固定件係預設置於該組接座構件中，且該固定件經設置而在固定至該組接部之前為將該組接座構件與該承接墊構件相對鎖定而禁止該承接墊構件之上下微動，並在固定至該組接部之後為解除該相對鎖定。

在本創作的一實施例中，該組接構件之組接部係為一非圓形柱體，該組接座構件之組接對應部係為一槽體，而使該組接部與該組接對應部在組接後成為一無法相對扭轉之狀態。

在本創作的一實施例中，該人工關節更包括一止退構件，設置於該組接固定方向上的該固定件之後側位置，而防止該固定件沿該組接固定方向退出。

在本創作的一實施例中，該組接座構件具有一沿該關節扭轉軸線延伸的扭轉軸部，該扭轉軸部穿置於該脛骨接合機構，而使該組接座構件與該基座構件為可相對扭轉。

在本創作的一實施例中，該組接固定方向係不平行於該關節樞轉軸線。

經由本創作所採用之技術手段，人工關節採用新穎的絞鏈組裝的結構，並利用於承接墊構件上下表面之間進行兩者的組接，以及運動軸方向與機構間的組接固定方向不一致，而不易隨著長期使用而使鎖定失效。再者，在本創作的人工關節中，來自人體的負重或施力無須由樞轉部來承擔，而會直接向承接機構傳遞，藉此避免因應力集中於樞轉部所造成的提早損壞。另外，本創作係利用承接機構之設計，以大接觸面積且耐摩擦的承接墊構件來承接股骨接合機構與脛骨接合機構，而得到更為穩定的結構以及更為減低的耗損。除此之外，本創作之人工關節的組裝方式十分簡易，可減低關節置換手術之難度及時間。

本創作所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。

以下根據第1圖至第6圖，而說明本創作的實施方式。該說明並非為限制本創作的實施方式，而為本創作之實施例的一種。

如第1圖所示，依據本創作的一實施例的一人工關節100包含一股骨接合機構1、一脛骨接合機構2及一承接機構3。

如第1圖至第3圖所示，股骨接合機構1位於人工關節100的上側位置，包括一股骨植入構件11以及一組接構件12。股骨植入構件11用於與股骨F結合，其係模擬股骨的幾何結構，而於形成有一圓滑曲面狀之髁接面110。組接構件12具有一樞轉部121及一自樞轉部121向下凸伸的組接部122。樞轉部121樞轉連接於股骨植入構件11，而使組接構件12與股骨植入構件11沿一關節樞轉軸線A1為可相對樞轉，以模擬膝關節之彎曲（flexion）。

如第1圖至第3圖所示，脛骨接合機構2位於人工關節100的下側位置，包括一基座構件21及一脛骨插置構件22。脛骨插置構件22係自基座構件21向下延伸而用於插置結合於脛骨T。

如第1圖及第3圖所示，承接機構3位於股骨接合機構1與脛骨接合機構2之間，用於承接股骨接合機構1與脛骨接合機構2，其包括一組接座構件31及一承接墊構件32。組接座構件31經設置為與基座構件21沿一垂直於關節樞轉軸線A1的關節扭轉軸線A2為可相對扭轉，以模擬膝關節之軸向轉動（axial rotation）。組接座構件31於上側形成有一對應匹配於股骨接合機構1之組接部122的組接對應部311，可與組接部122相組接。承接墊構件32包覆容置組接座構件31，且承接墊構件32於上表面具有一樞轉承接面321以及於下表面具有一扭轉承接面322。

如第5圖及第6圖所示，藉由股骨接合機構1之組接部122組接於承接機構3之組接對應部311，並且以一固定件33在樞轉承接面321與扭轉承接面322之間的位置而沿一不平行於關節扭轉軸線A2的組接固定方向D將組接部122與組接對應部311相固定，而使股骨接合機構1、承接機構3及脛骨接合機構2相組接。

在股骨接合機構1、承接機構3及脛骨接合機構2之組接結構中，藉由組接構件12與股骨植入構件11之間的可樞轉結構，以及藉由組接座構件31與基座構件21之間的可扭轉結構，使得股骨接合機構1與脛骨接合機構2之間為可相對樞轉且扭轉。並且，因為固定件33之組接固定方向D與關節扭轉軸線A2並不在同一方向上，故在人工關節100運動時所產生的振動等將難以傳遞而不容易對於組接結構造成直接影響，而能夠有效降低固定件33受振動等因素而鬆脫的可能性，而令人工關節100不易隨著長期使用而使鎖定失效。另外，在較佳的實施方式中，組接固定方向D進一步不平行於關節樞轉軸線A1，更佳地，組接固定方向D為垂直於關節樞轉軸線A1且垂直於關節扭轉軸線A2（如本實施例），藉此更有效地避免零件鬆脫、運轉不順之問題。

再者，在股骨接合機構1、承接機構3及脛骨接合機構2之組接結構中，股骨接合機構1（之位於髁接面110底側的平台面）為與承接墊構件32相接觸，而由承接墊構件32以樞轉承接面321承接股骨植入構件11，脛骨接合機構2之上表面亦為與承接墊構件32相接觸，而由承接墊構件32以扭轉承接面322承接基座構件21。藉此，來自人體的負重或施力不會直接傳遞到樞轉部121，而是會由股骨F透過樞轉承接面321直接向承接墊構件32傳遞，以有效避免因應力集中於樞轉部121所造成的提早損壞。並且，承接墊構件32之樞轉承接面321與扭轉承接面322為具備大接觸面積且耐摩擦的特性，而使得整體人工關節100得到更為穩定的結構以及更為減低的耗損。

如第1圖至第3圖所示，在本實施例之人工關節100中，承接墊構件32於樞轉承接面321之前側（即，鄰近人體膝蓋之側）具有一止擋凸部323，以限制股骨接合機構1與脛骨接合機構2之間的可相對樞轉之角度。具體而言，止擋凸部323是自承接墊構件32所一體成形出的一凸台體，其形狀係對應於股骨植入構件11之位於髁接面110底側的平台面的形狀，其高度係使得在人工關節100伸直時會抵頂到此平台面（如第1圖），藉以制止過度樞轉（hyperextension）。

如第4圖所示，在本實施例之股骨接合機構1中，股骨植入構件11具有一沿關節樞轉軸線A1配置的固定軸部111。固定軸部111由一軸柱111a與一端蓋111b套接而成，並與股骨植入構件11相固定而不會相對轉動。在此一實施例中，固定軸部111係藉由於至少一端形成為非圓形（例，本實施例中之六瓣花形），而以不會相對轉動的方式固定於股骨植入構件11上。組接構件12之樞轉部121為一套筒部，套筒部套置於該固定軸部111，而使組接構件12與股骨植入構件11為可相對樞轉。較佳地，套筒部是以塑膠製作，可避免因金屬元件間的相互運動而產生金屬磨屑，從而避免引發併發症，且套筒部以塑膠製作可以降低與金屬元件之間的摩擦力，使運動更順暢。此外，套筒部與固定軸部111之間可設置有墊圈層（本實施例中係由構件121a及121b所組裝而成），以使套筒部與固定軸部111之相對樞轉更為順暢。此種固定軸式的樞轉結構是以套筒部之整個內徑面與固定軸部111之外徑面相接觸而受力，因此比起單以轉軸兩端來受力的旋轉軸式的樞轉結構會更為穩定且耐用，並且不用擔心旋轉軸脫落的問題。

如第3圖所示，在本實施例之承接機構3中，組接座構件31具有一沿關節扭轉軸線A2延伸的扭轉軸部312。在脛骨接合機構2中，形成有一沿關節扭轉軸線A2延伸的穿置槽211，扭轉軸部312穿置於脛骨接合機構2之穿置槽211，而使組接座構件31與基座構件21為可相對扭轉。當然，本創作並不限於此，在其它實施方式中，組接座構件31與基座構件21可採其它設置結構來達到可相對扭轉的效果。

如第3圖所示，在本實施例的人工關節100中，組接構件12之組接部122為一非圓形柱體，組接座構件31之組接對應部311為一槽體，而使組接部122與組接對應部311在組接後成為一無法相對扭轉之狀態。再者，如第5圖及第6圖所示，組接部122沿組接固定方向D開設有一組接孔123。組接對應部311具有一對位孔313，其位在樞轉承接面321與扭轉承接面322之間的位置，而連通於組接對應部311且對應於組接孔123。因此，藉由固定件33經穿置組接孔123與對位孔313而能夠將組接部122與組接對應部311相固定。附帶一提，在本實施例中，承接墊構件32具有一對應於對位孔313的通孔324，以供固定件33通過通孔324而穿置到對位孔313。

如第5圖及第6圖所示，較佳地，固定件33為一螺絲，以藉由螺絲鎖合方式提升對於組接部122與組接對應部311之固定效果。當然，本創作並不限於此，在其它實施方式中，固定件可為一扣環，組接部與組接對應部則例如為一凹溝，藉由扣環套扣於凹溝中而將組接部與組接對應部相固定。

此外，人工關節100可進一步包括一止退構件34，設置於組接固定方向D上的固定件33之後側位置，而防止固定件33沿組接固定方向D退出。舉例而言，止退構件34係與固定件33同樣是螺絲，位於對位孔313中的固定件33之後側位置，而藉由止退構件34與固定件33之間在組接固定方向D上的推擠力，使固定件33及止退構件34之螺牙與對位孔313及組接孔123之螺牙之間的摩擦力增大，而防止止退構件34及固定件33之鬆脫。

如第5圖及第6圖所示，在本實施例的承接機構3中，承接墊構件32係經設置而相對於組接座構件31為可上下微動。具體而言，承接墊構件32並非緊密包覆組接座構件31，而是留有可供組接座構件31略為上下位移之空間，以進一步讓人工關節100能夠模擬出更為貼近膝關節之運動，配合膝關節之彎曲（flexion）與伸展（extension）運動過程，適當地使股骨植入構件11相對於承接墊構件322上下移動。

另外，由於在組接座構件31相對於承接墊構件32為可上下微動的情況下會使得設置固定件33時（例如，在關節置換手術中）變得較不方便，故固定件33較佳地可預設置於組接座構件31中，且固定件33經設置而在固定至組接部122之前為將組接座構件31與承接墊構件32相對鎖定而禁止承接墊構件32之上下微動，並在固定至組接部122之後為解除相對鎖定。舉例而言，如第5圖所示，在預設置位置時，固定件33之一端位於組接座構件31之對位孔313中，另一端則位於承接墊構件32之通孔324中，而使組接座構件31與承接墊構件32相對鎖定而無法相對運動。如第6圖所示，當固定件33固定至組接部122之後，固定件33之所述另一端脫離承接墊構件32之通孔324，而解除相對鎖定。

以上之敘述以及說明僅為本創作之較佳實施例之說明，對於此項技術具有通常知識者當可依據以下所界定申請專利範圍以及上述之說明而作其他之修改，惟此些修改仍應是為本創作之創作精神而在本創作之權利範圍中。

100‧‧‧人工關節
1‧‧‧股骨接合機構
11‧‧‧股骨植入構件
110‧‧‧髁接面
111‧‧‧固定軸部
111a‧‧‧軸柱
111b‧‧‧端蓋
12‧‧‧組接構件
121‧‧‧樞轉部
121a‧‧‧構件
121b‧‧‧構件
122‧‧‧組接部
123‧‧‧組接孔
2‧‧‧脛骨接合機構
21‧‧‧基座構件
211‧‧‧穿置槽
22‧‧‧脛骨插置構件
3‧‧‧承接機構
31‧‧‧組接座構件
311‧‧‧組接對應部
312‧‧‧扭轉軸部
313‧‧‧對位孔
32‧‧‧承接墊構件
321‧‧‧樞轉承接面
322‧‧‧扭轉承接面
323‧‧‧止擋凸部
324‧‧‧通孔
33‧‧‧固定件
34‧‧‧止退構件
A1‧‧‧關節樞轉軸線
A2‧‧‧關節扭轉軸線
D‧‧‧組接固定方向
F‧‧‧股骨
T‧‧‧脛骨

〔第1圖〕係顯示本創作的一實施例的一人工關節的立體示意圖； 〔第2圖〕係顯示第1圖的人工關節於樞轉且扭轉時的立體示意圖； 〔第3圖〕係顯示本創作的實施例的人工關節的爆炸示意圖； 〔第4圖〕係顯示本創作的實施例的人工關節的股骨接合機構的爆炸示意圖； 〔第5圖〕係顯示本創作的實施例的人工關節於組裝前的剖視示意圖； 〔第6圖〕係顯示本創作的實施例的人工關節於組裝後的剖視示意圖。

100‧‧‧人工關節

1‧‧‧股骨接合機構

11‧‧‧股骨植入構件

110‧‧‧髁接面

12‧‧‧組接構件

2‧‧‧脛骨接合機構

21‧‧‧基座構件

22‧‧‧脛骨插置構件

3‧‧‧承接機構

32‧‧‧承接墊構件

323‧‧‧止擋凸部

A1‧‧‧關節樞轉軸線

A2‧‧‧關節扭轉軸線

F‧‧‧股骨

T‧‧‧脛骨

Claims (10)

1. 一種人工關節，包含： 一股骨接合機構，包括一股骨植入構件及一組接構件，該股骨植入構件用於與股骨結合，該組接構件具有一樞轉部及一自該樞轉部向下凸伸的組接部，該樞轉部樞轉連接於該股骨植入構件，而使該組接構件與該股骨植入構件沿一關節樞轉軸線為可相對樞轉； 一脛骨接合機構，包括一基座構件及一脛骨插置構件，該脛骨插置構件係自該基座構件向下延伸而用於插置結合於脛骨；以及 一承接機構，包括一組接座構件及一承接墊構件，該組接座構件經設置為與該基座構件沿一垂直於該關節樞轉軸線的關節扭轉軸線為可相對扭轉，該組接座構件於上側形成有一對應匹配於該組接部的組接對應部，該承接墊構件包覆容置該組接座構件，且該承接墊構件於上表面具有一樞轉承接面以及於下表面具有一扭轉承接面， 其中藉由該組接部組接於該組接對應部，並且以一固定件在該樞轉承接面與該扭轉承接面之間的位置而沿一不平行於該關節扭轉軸線的組接固定方向將該組接部與該組接對應部相固定，而使該股骨接合機構、該承接機構及該脛骨接合機構相組接，以及使該股骨接合機構與該脛骨接合機構之間為可相對樞轉且扭轉，以及使該承接墊構件以該樞轉承接面承接該股骨植入構件並且以該扭轉承接面承接該基座構件。
2. 如請求項1所述之人工關節，其中該承接墊構件於該樞轉承接面之前側具有一止擋凸部，以限制該股骨接合機構與該脛骨接合機構之間的可相對樞轉之角度。
3. 如請求項1所述之人工關節，其中該股骨植入構件具有一沿該關節樞轉軸線配置的固定軸部，該組接構件之樞轉部係為一套筒部，該套筒部套置於該固定軸部，而使該組接構件與該股骨植入構件為可相對樞轉。
4. 如請求項1所述之人工關節，其中該組接部係沿該組接固定方向開設有一組接孔，該組接對應部係具有一對位孔，對應於該組接孔，而由該固定件經穿置該組接孔與該對位孔而將該組接部與該組接對應部相固定。
5. 如請求項1所述之人工關節，其中該承接墊構件係經設置而相對於該組接座構件為可上下微動。
6. 如請求項5所述之人工關節，其中該固定件係預設置於該組接座構件中，且該固定件經設置而在固定至該組接部之前為將該組接座構件與該承接墊構件相對鎖定而禁止該承接墊構件之上下微動，並在固定至該組接部之後為解除該相對鎖定。
7. 如請求項1所述之人工關節，其中該組接構件之組接部係為一非圓形柱體，該組接座構件之組接對應部係為一槽體，而使該組接部與該組接對應部在組接後成為一無法相對扭轉之狀態。
8. 如請求項1所述之人工關節，更包括一止退構件，設置於該組接固定方向上的該固定件之後側位置，而防止該固定件沿該組接固定方向退出。
9. 如請求項1所述之人工關節，其中該組接座構件具有一沿該關節扭轉軸線延伸的扭轉軸部，該扭轉軸部穿置於該脛骨接合機構，而使該組接座構件與該基座構件為可相對扭轉。
10. 如請求項1所述之人工關節，其中該組接固定方向係不平行於該關節樞轉軸線。