[发明专利]膝支架和用于固定膝支架的方法

说明书

本分案申请是基于申请号为2005800485919(国际申请号 PCT/US2005/046544)，申请日为2005.12.22，发明名称为“膝支架和用于 固定膝支架的方法”申请的分案申请。

背景技术

A.膝支架的背景信息

膝支架(brace)广泛地用于治疗各种膝衰弱。这样的支架可以构造 为在围绕膝关节的肢上给予力或扭转力矩，以便减轻膝关节的部分内的 压缩力，或者减小在膝的该部分上的负荷。另外，在膝韧带虚弱和衰弱 的情况下，膝支架可以稳定、保护、支撑、或康复膝。

膝被认为是身体内最虚弱的关节之一，并且用作大腿和小腿肌肉群 之间的铰接关节。主要通过小的但是有力的韧带将膝保持在一起。因为 在几乎任何种类的需要使用腿的身体活动的过程期间，膝关节遭受相当 大的负荷，起因于软骨损伤、韧带老损和其它原因的膝不稳定相对常见。

健康的膝在膝的内侧的(medial)和外侧的(lateral)隔室两者内 具有均匀的压力分配。对于具有健康的膝的人，正常的是当站立时将内 翻的力矩施加在膝上，使得内侧的和外侧的隔室之间的压力不均匀但是 仍然自然。

许多个体易于具有的一种类型的膝衰弱为隔室骨关节炎。隔室骨关 节炎可以当在膝的内侧的和外侧的隔室之一内存在持久的不均匀的压力 分配时发生。隔室骨关节炎可能由伤害、肥胖、膝的未对准、或简单地 由于膝的老化导致。

膝的骨关节炎导致的主要问题为衬在膝的内部的平滑的软骨磨损。 这导致关节空间缩小，使得在骨端部内产生囊肿和腐蚀。因为关节缩小， 骨直接与骨接触，并且跨过膝产生不均匀的压力分配，这可以导致围绕 关节形成骨刺。全部这些改变最终导致增加关节的疼痛和僵硬。

虽然无法治愈骨关节炎，可以进行许多治疗。诊断为患有膝的隔离 的内侧隔室骨关节炎的个体面临多种治疗选择，诸如药物治疗、外科手 术、和非外科手术的介入。非外科手术的介入包括手杖、外侧的鞋子楔、 和膝支架的使用。

膝支架适用于通过经由围绕膝关节施加相反的外部的外翻的或内翻 的力矩减小隔室上的负荷来提供隔室疼痛减轻。卸荷膝支架已经示出为 显著地减小骨关节炎膝疼痛，同时改进膝功能。

B.现有技术的膝支架

存在许多已知的卸荷膝支架。已知的支架的示例在作为参考加入这 里的转让给British Columbia的Generation II Orthotics，Inc的美 国专利5,277,698中描述。通常，此类型的支架设计为通过两个机构围 绕膝施加力矩。第一机构为通过铰链部件的回转，在铰链处导致弯曲力 矩。第二机构通过经由围绕膝螺旋并且将力施加到膝的规定方面的力带 的三点弯曲系统提供。

图1和2例示根据美国专利5,277,698通过支架将力施加到腿上和 膝关节上。箭头B₁和B₂示出了外侧的和力带的力。由于外侧的力在腿内 导致的力矩通过箭头Y₁和Y₂示出。主要的力A为直接施加到邻近具有骨 关节炎的膝的隔室的力。图2示出了作为膝的旋转的垂直轴线的R。结果 的力矩Y_R为单一旋转力矩。

已经发现，随着力带的张力增加，铰链外翻的产生力矩降低。因此， 发现力带和铰链不能足够协调地工作。更特定地，发现铰链产生此支架 内的总的外翻的力矩的大约20％。相信因为铰链靠近膝对准，带推动膝 靠着铰链。另外，此类型的铰链的刚性限制铰链相对于膝的移位。

在具有铰链的现有的支架中，在铰链和膝之间提供空隙以允许膝朝 向铰链运动。因为需要可以远离膝延伸至少一英寸的大的铰链，这导致 体积大的支架。

已经确定，如果需要的通过支架对膝的卸荷比从正常的带张力获得 的更多，并且如果力带更进一步地绷紧，膝被朝向铰链拉并且可以冲击 铰链。这导致铰链将抵消通过力带施加的力的力施加到膝。依次，通过 从铰链施加到膝上的力减轻或取消力带的附加的绷紧。

例如，进行对佩戴具有力带的现有的膝支架的病人的研究。在正常 的带张力中，力带部件卸荷膝的5.8Nm并且铰链卸荷大约2.2Nm。通过增 加力带张力，力带的卸荷导致11.6Nm，但是铰链导致卸荷-2.4Nm，因为 铰链被压在膝上。