[发明专利]关节外植入式机械能吸收系统

说明书

发明背景

本发明目的在于用于治疗体组织的系统和方法，尤其是在于设计 成减少在形成自然关节的构件之间传输的机械能的方法。

人和其它哺乳动物都属于称为脊椎动物门的亚门。脊椎动物的界 定特征被认为是脊骨或脊髓、头盖骨和内部骨骼。在生物学中，骨骼 或骨骼系统是在活的生物体中提供物理支持的生物系统。骨骼系统通 常分为三种类型一外部(外骨骼)、内部(内骨骼)和基于流体的(流 体静力骨骼)。

内部骨骼系统由在体内被肌肉系统移动的刚性(或半刚性)结构 组成。如果该结构在人或其它哺乳动物中时被矿物化或骨化，它们称 为骨头。软骨是骨骼系统的另一常见的成分，其支持并辅助骨骼。人 耳和鼻由软骨成形。一些生物体例如鲨鱼具有全部由软骨组成的骨骼， 而根本没有任何钙化的骨头。骨头或其它刚性结构由韧带连接并通过 腱连接到肌肉系统。

关节是一个或多个骨头产生接触的地方。它们被构造成允许移动 并提供机械支持，且按结构和功能分类。结构分类通过骨头彼此如何 连接来确定，而功能分类通过由关节连接的骨头之间的移动程度来确 定。实际上，在这两种类型的分类之间有相当大的重叠。

存在关节的三种结构分类，即，纤维性或不动关节、软骨关节和 滑膜关节。纤维性/不动关节由紧密的结缔组织连接，结缔组织主要由 胶原组成。纤维性关节进一步分成三种类型：

■在头骨的骨头之间存在的骨缝；

■在身体的长骨之间存在的韧带联合；以及

■作为在上颌骨或下颚骨中的牙根和齿窝之间的关节的嵌合。

软骨性骨头完全由软骨连接(也称为软骨结合)。软骨关节允许在 骨头之间的移动比纤维性关节多但比高度移动的滑膜关节少。滑膜关 节在由关节连接的骨头之间具有用于滑液的间隔。该分类包括三种中 最活动的关节，并包括膝和肩。这些进一步分类成球窝关节、髁状关 节、鞍状关节、绞合关节、环枢关节和滑动关节。

关节也可通过它们允许的活动性程度在功能上分类。不动关节允 许很少的活动性或没有活动性。它们可通过两个骨头如何接合在一起 来分类。也就是说，软骨结合是两个骨头由一片软骨连接的关节。骨 结合是当儿童接近成人期时最初分离的两个骨头最终结合在一起的地 方。相反，微动关节允许轻微的活动性。在关节处的两个骨头表面都 被覆盖在透明软骨中并被数股纤维软骨连接。大多数微动关节是软骨 性的。

最后，动关节允许各种运动(例如，弯曲、并拢、内旋)。只有滑 膜关节是动关节的，且它们可分成六类：1.球窝-例如肩或臀或股骨； 2.绞合-例如肘；3.环枢-例如桡骨和尺骨；4.髁状(或椭圆的)- 例如桡骨和腕骨之间的腕关节；5.鞍状-例如腕骨拇指和掌骨之间的 关节；以及6.滑动-例如在腕骨之间。

滑膜关节(或动关节或动关节的关节)是体内最常见和最活动的 类型的关节。如同体内所有其它关节一样，滑膜关节在由关节连接的 骨头的接触点处实现移动。结构和功能差异区分开体内的滑膜关节与 两种其它类型的关节，主要结构差异是在由关节连接的骨头之间存在 腔和在该腔中占据有有助于移动的液体。整个动关节包含在韧带囊、 小关节囊或关节囊中。在关节处的两个骨头的表面被覆盖在软骨中。 软骨的厚度随着每个关节变化，且有时可具有不均匀的厚度。关节软 骨是多层的。薄表面层为两个骨头提供光滑的表面以靠着彼此滑动。 在所有层中，它具有最高胶原浓度和最低蛋白聚糖浓度，使它对切应 力非常有抵抗力。比它深的是中间层，其在机械上设计成减震并有效 地分布载荷。最深的层被高度钙化，并将关节软骨锚定到骨头。在两 个表面不紧贴地配合在一起的关节中，在关节内的纤维软骨的半月板 或多个折叠校正该配合，确保载荷力的稳定性和最佳分布。滑膜是覆 盖关节囊内的所有非软骨表面的膜。它将滑液分泌到关节中：这滋养 并润滑关节软骨。滑膜通过包含血管和神经的细胞组织层与囊分离。

软骨是一种紧密的结缔组织，且如上所示，它形成体关节的功能 的关键部分。它由胶原纤维和/或弹性蛋白纤维以及称为软骨细胞的细 胞组成，所有这些都嵌入称为胞间质的坚硬凝胶状基质中。关节软骨 是无血管的(不包含血管)，且营养素通过胞间质扩散。软骨提供几种 功能，包括提供骨沉积可在其上开始的框架以及为由关节连接的骨头 的运动提供光滑表面。软骨存在于体内很多地方，包括关节、胸腔、 耳、鼻、支气管以及椎间盘之间。有三种主要类型的软骨：透明、弹 性和纤维软骨。