CN105250052B - 一种髋关节假体及制备方法 - Google Patents
一种髋关节假体及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105250052B CN105250052B CN201510734479.6A CN201510734479A CN105250052B CN 105250052 B CN105250052 B CN 105250052B CN 201510734479 A CN201510734479 A CN 201510734479A CN 105250052 B CN105250052 B CN 105250052B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hip prosthesis
- prosthesis according
- cavernous structure
- titanium alloy
- hip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Prostheses (AREA)
Abstract
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种髋关节假体及制备方法。该髋关节假体包括髋臼(1)、股骨头(2)、股骨颈(3)和股骨柄(4)，所述股骨柄(4)设置有孔状结构，所述孔状结构包括孔径范围不同的孔状结构，其中，所述股骨头(2)、所述股骨颈(3)和所述股骨柄(4)采用含有铌的钛合金材料制成，在所述股骨柄(4)的外表面和内表面分别设置有羟基磷灰石层。应用本发明的髋关节假体，可以削减对人体股骨的应力遮蔽，同时延长使用寿命，提高生物兼容性。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种髋关节假体及制备方法。
背景技术
经过近30多年的发展，髋关节置换在中国已经被认为是非常有效的治疗髋关节发育不良、髋关节损坏的方法，截止2014年年底，世界范围内髋关节移植数量也已突破50万例。一般国产人造髋关节的有效肢体功能性康复只能维持10年左右，人造髋关节的损坏，会间接导致病人接受二次置换从而遭受更大痛苦。目前，超过75％的假体会因为股骨柄松动而导致失败，移植体失败的主要原因为：移植后人体股骨受力小于假体股骨颈，其中应力小于20GPa时骨组织发生吸收，大于20GPa小于60Gpa时刺激成骨细胞生长分化，大于60GPa时骨骼受损，长时间移植后导致移植部位骨组织吸收，原本依靠骨水泥紧密粘合的人造股骨柄与人体股骨颈之间出现缝隙，随着缝隙不断加大，假体植入部位股骨柄松动，进而增大人造股骨头与人造髋关节臼相对运动距离，加快股骨头磨损，同时传统的假体移植材料，如316L型不锈钢、TiAl6V4，生物兼容性差，金属耐磨性差，而且传统钛合金中的钒元素具有一定的生物毒性，尤其在长时间的材料磨损情况下，钒金属碎屑进入血液会导致周边组织感染，甚至血液疾病，危害假体周边组织代谢和病人健康，最终导致假体无法满足生物兼容性和完成机械运动。传统的超高分子质量聚乙烯，平均每年磨损1mm，磨损微粒进入血液，直接并间接地降低了假体的使用寿命。
因此随着各国对髋关节健康的关注深入，提高移植材料的使用寿命成为迫切的需求。中国专利申请CN201154008Y公开了钛涂层髋关节假体，其包括一柄身，该柄身的上端设有柄颈，所述柄身外表面设有钛涂层，该实用新型钛涂层髋关节假体，通过在髋关节假体的柄身外表面设置一层钛涂层，用以增加假体表面的粗糙度和孔隙度，在假体表面形成既具有粗糙面，又具有细小孔隙的结合面，不但增大骨和假体的结合面积，而且还能够使新骨长入涂层的孔隙，增加新骨和假体界面的结合强度，提高了假体的固定效果和使用寿命。中国专利申请CN201154007Y公开了羟基磷灰石涂层髋关节假体，其包括一柄身，该柄身的上端设有柄颈，所述柄身外表面设有羟基磷灰石涂层；或所述柄身外表面设有涂层，该涂层由钛涂层、及设置在钛涂层外的羟基磷灰石涂层组成。用以解决现有髋关节假体与骨之间结合强度不够大，影响髋关节假体固定效果的问题。但是以上专利申请中的髋关节假体，均是通过表面优化使骨长入从而达到固定效果，缺乏假体-股骨整体性优化，这会对人体股骨造成较高的应力遮蔽，移植后5年左右就会发生明显骨吸收，导致植入部位股骨柄松动，随着松动程度加大，运动伴随疼痛加剧并加快股骨头磨损，甚至在假体失败前，患者已经因为疼痛选择二次移植手术。
对于任何材料的股骨头和关节窝，长时间的磨损无法避免，但对股骨颈的改进可以使其与周边骨组织完美兼容，减少了可能的股骨头横向滑动距离，间接的降低了长时间移植的磨损度。因此，相对于只针对股骨头和关节窝的材料优化的传统方法，若同时能最大程度的削减人造股骨柄应力遮蔽可以作为延长假体使用寿命目的的新突破口，如何提高假体-股骨的整体性，减少松动的发生概率甚至消除松动从而消减应力遮蔽也成为核心问题。
发明内容
本发明需要解决的现有技术的问题是：现有的用于髋关节移植的假体，容易造成人体股骨的应力遮蔽，导致松动发生，使用寿命短，而且生物兼容性差，二次置换会导致病人遭受更大的痛苦。
为了解决上述问题，本发明提供了如下技术方案：
具体而言，本发明提供了一种髋关节假体及制备方法。
本发明提供了一种髋关节假体，包括髋臼1、股骨头2、股骨颈3和股骨柄4，其特征在于：所述股骨柄4设置有孔状结构，所述孔状结构包括孔径范围不同的孔状结构，其中，所述股骨头2、所述股骨颈3和所述股骨柄4采用含有铌的钛合金材料制成，在所述股骨柄4的外表面和内表面分别设置有羟基磷灰石层。
优选的，所述孔状结构的面积占到所述股骨柄4表面积的75％-85％，优选为80％-85％。
优选的，所述孔状结构包括孔径>100μm的大孔，10-100μm的中孔，以及<10μm的小孔。
优选的，所述大孔的数量占所述孔状结构总量的6％-14％，优选8％-12％，更优选10％；所述中孔的数量占孔状结构总量的1％-5％，优选1％-3％，更优选2％；所述小孔的数量占所述孔状结构总数的81％-93％，优选85％-91％，更优选88％。
优选的，所述含有铌的钛合金材料中还包含铝，优选为Ti-6Al-7Nb钛合金。
优选的，所述的羟基磷灰石层的厚度为30-80μm，优选为40-60μm，更优选为50μm。
优选的，所述髋臼1的内部设置有陶瓷关节窝，所述陶瓷关节窝与所述股骨头2外表面相接。
优选的，所述的陶瓷关节窝的材料包括二氧化锆-三氧化二铝陶瓷材料或三氧化二铝陶瓷材料，优选为二氧化锆-三氧化二铝陶瓷材料。
优选的，所述的髋关节假体还包括领平面5，所述领平面5位于所述股骨柄4和所述股骨颈3之间。
优选的，所述领平面5采用钛合金材料制成，所述钛合金材料优选为Ti-6Al-7Nb钛合金。
优选的，所述领平面5的下表面设置有羟基磷灰石层，所述的羟基磷灰石层的厚度优选为30-80μm，更优选为40-60μm，最优选为50μm。
优选的，所述钛合金材料的杨氏模量为40GPa-60GPa，优选为40GPa-50GPa。
本发明同时提供了一种髋关节假体的制备方法，以上所述的髋关节假体采用3D打印技术制备得到。
其中，领平面位于股骨柄和股骨颈之间，为突出的环状平面，其下表面采用Ti-6Al-7Nb钛合金制成多孔表面，便于骨长入，对于假体-股骨的一体化起到强化的作用。
其中，股骨头参与机械滑动，其表面需要达到分子层面的平滑，采用陶瓷关节窝材料，可充分发挥陶瓷关节窝的自滑性，若同时采用多孔结构则是不可理的，也是不现实的，因此股骨头不设置有多孔结构。作为连接股骨头和股骨柄的中间体，无论是静止时，还是在运动中，股骨颈并不与体内骨组织发生接触，因此股骨颈也没有多孔结构的需求，相反若股骨颈进行多孔处理，会造成髋关节假体的整体机械属性下降，所以仅在股骨柄处设置成孔状结构。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的髋关节假体，采用含有铌(Nb)的钛合金材料，尤其是采用通透多孔的Ti-6Al-7Nb合金材料，其发生弹性形变时的应力较小，使杨氏模量低至40-60GPa，甚至是40-50GPa，相比于实心钛合金材料(100GPa)更加接近骨组织(30GPa)，进一步增加股骨应力，削减应力遮蔽。Ti-6Al-7Nb合金具备更高生物兼容性和抗金属疲劳性。金属铌具有极强的生物亲和性，肌肉组织甚至可以在其表面生长，使伤害控制在机械运动范围内，极大地降低了股骨头磨损后对生物组织的二次伤害。
(2)本发明的髋关节假体，股骨柄设置有孔状结构，可以提供额外的股骨横切接触面的面积，进一步完善假体—人体骨组织的结构一体化，一旦成骨细胞均匀且密集地生长在假体中时，增加了人体股骨应力，降低股骨组织吸收。
(3)本发明的髋关节假体，股骨柄表面和孔状内部的羟基磷灰石材料具备优异的生物活性，可促进骨细胞在髋关节假体中的依附生长，不同尺寸微孔可满足生物活性分子在假体中移动，输送成骨细胞所需养料。
(4)本发明的髋关节假体，采用陶瓷关节窝可以大幅削减磨损度，其最高磨损度每年仅有0.5mm，进一步降低了血液中磨损微粒的浓度，且选用生物惰性的陶瓷材料，即便产生了磨损微粒也不会导致金属钒造成的“黑水”血液感染，直接并间接地提高了假体的使用寿命。
(5)本发明的髋关节假体，移植后理想使用寿命不小于15年。
(6)本发明的髋关节假体，可以利用3D打印技术，根据移植部位尺寸需要进行个性化调整，适用性广，个体差异小，产品可复制性强。
下面结合附图和各个具体实施方式，对本发明及其有益技术效果进行详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例一的髋关节假体的结构示意图。
图2为本发明实施例二的髋关节假体的结构示意图。
其中1为髋臼，2为股骨头，3为股骨颈，4为股骨柄，5为领平面。
具体实施方式
如上所述，本发明的目的在于：提供一种髋关节假体，用以削减对人体股骨的应力遮蔽，同时延长使用寿命，提高生物兼容性。
具体而言，本发明提供了一种髋关节假体，包括髋臼1、股骨头2、股骨颈3和股骨柄4，其中，所述股骨柄4设置有孔状结构，所述孔状结构包括孔状范围不同的孔状结构，所述股骨头2、所述股骨颈3和所述股骨柄4采用含有Nb的钛合金材料制成，在所述股骨柄4的外表面和内表面分别设置有羟基磷灰石层。
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步详细的说明。
其中，实施例中所用到的材料和仪器的生产厂商如下：
羟基磷灰石，购自上海浦陈生物技术有限公司。
Ti-6Al-7Nb钛合金，购自宝鸡市利泰有色金属有限公司，该医用移植材料中Al不超过6％、Nb不超过6％、Fe不超过0.25％、O不超过0.2％、其余为Ti，其参考标准为ISO7148、ASTM G99-95A和ASTM G 133-95三项国际标准。
二氧化锆-三氧化二铝，购自东莞市胜业精密陶瓷科技有限公司；
三氧化二铝，购自东莞市胜业精密陶瓷科技有限公司。
胎牛血清(FBS)，购自美国Gibco公司；
YJ-875型超净工作台，购自苏州净化设备厂；
血管内皮生长因子，购自PeproTech，Rocky Hill，NJ；
L-抗坏血酸-2-磷酸，购自Sigma，St.Louis，MO；
碱性成纤维细胞生长因子(FGF-2)，购自PeproTech，Rocky Hill，NJ；
青霉素：链霉素(P/S)，购自Gibco，Grand Island，NY；
低糖DMEM培养基，购自Gibco，Grand Island，NY；
β-甘油磷酸钠，购自Sigma，St.Louis，MO；
糖皮质激素，购自MyBioSource,Inc,CA；
甲基纤维素，购自SHOP,Inc,MA
I型胶原酶，购自Worthington Biochemical Co.，Lakewook，NJ；
纤维蛋白原，购自Sigma；
凝血酶，购自Sigma；
扫描电子显微镜，型号JEOL6700F，厂家：JEOL USA,Inc.；
DHY-1型霍尔位置传感器杨氏模量测定仪，厂家为西安明克斯检测设备有限公司；
3D打印机，Syil-X4，Nordson EFD，Providence，RI；
CO2孵箱，购自德国Heraeus公司。
其中，细胞生长培养基的配方如下：
低糖DMEM作为基准培养基+10％胎牛血清FBS，1％P/S，1ng/ml FGF-2。
体外成骨培养基的配方如下：
低糖DMEM作为基准培养基+6％FBS+1％P/S(体积比3:7)+50μM L-抗坏血酸-2-磷酸+10mMβ-甘油磷酸钠+糖皮质激素(浓度100μg/L)。
血管分化培养基配方如下：
高糖DMEM作为基准培养基+6％FBS，1％P/S(体积比3:7)，10ng/ml的血管内皮生长因子，1ng/ml的FGF-2和1μg/ml的L-抗坏血酸-2-磷酸。
实施例一
(一)髋关节假体
实施例一提供了一种髋关节假体，包括髋臼1、股骨头2、股骨颈3、股骨柄4和领平面5，如图1所示，其中所述股骨柄4设置有孔状结构，所述孔状结构包括孔状范围不同的孔状结构，其中，所述股骨头2、所述股骨颈3和所述股骨柄4采用含有Nb的钛合金材料制成，其中，在所述股骨柄4的外表面和内表面分别设置有羟基磷灰石层。
其中，所述股骨柄设置有孔状结构，孔状结构面积占股骨柄表面的85％，所述孔状结构为>100μm的大孔，10-100μm的中孔，以及<10μm的小孔，其中所述大孔的个数占所述孔状结构总量的10％，所述中孔结构占孔状结构总量的2％，所述小孔的个数占所述孔状结构总量的88％。杨氏模量用以描述固体材料抵抗形变的能力。实验测得股骨柄的杨氏模量为51GPa。
股骨柄的外表面和内表面均设有羟基磷灰石层，羟基磷灰石层的厚度为50μm，表面与深层多孔的股骨柄结构使髋关节假体发生弹性形变的应力减小，使杨氏模量降低，会增加人体股骨的应力，削减应力遮蔽，同时由于羟基磷灰石具备优异的生物活性，能够促进骨细胞在髋关节假体中依附生长，同时其多孔的表面连同股骨柄的多孔结构，使得生物活性分子在假体中移动，输送成骨细胞所需养料。
其中，领平面位于股骨柄和股骨颈之间，为突出的环状平面，其下表面采用Ti-6Al-7Nb钛合金制成，同时下表面设置有羟基磷灰石层，羟基磷灰石层的厚度为50μm，便于骨长入，对于假体-股骨的一体化起到强化的作用。
所述髋臼采用的为二氧化锆-三氧化二铝材料，髋臼内部为二氧化锆-三氧化二铝陶瓷关节窝，其中股骨头外表面与髋臼内关节窝相接，并依靠材料间的自滑性完成相关运动动作。相比较于传统的超高分子质量聚乙烯，关节窝采用陶瓷制成，其可以大幅削减磨损度，每年最高仅有0.5mm，低磨损度在延长了假体使用寿命的同时，可以进一步降低血液中磨损微粒的浓度，也降低了对人体的损害。
(二)髋关节假体的制备方法
采用3D打印技术，使用CAD软件，利用Ti-6Al-7Nb钛合金粉打印一体成型，具体的可以根据患者移植部门的尺寸进行相应的调整。
其中，Ti-6Al-7Nb多孔假体的制作大概流程如下：
(1)在CAD软件中构建整体模型，其中多孔股骨柄与无孔股骨颈和股骨头是完全一体的，无需将三个结构独立制作后再进行拼接。
(2)开始打印时，在一个密封箱中均匀放置着Ti-6Al-7Nb合金粉，高能激光束会根据虚拟模型在合金粉表面扫射，瞬间将相应部位合金粉在1600-1900℃高温下融化定型，一层一层融化定型，最终假体形成，全部结构具备完美的整体性。
(三)髋关节假体的体外实验和体内实验
(1)脂肪源干细胞分离和细胞成团
脂肪源干细胞由新鲜皮下抽取物中分离，将取下的组织置于1mg/ml的I型胶原酶溶液中在37℃下水解1小时，在离心机中离心得到间质血管碎片微粒，将碎片置于细胞生长培养基中，于无菌环境中进行悬浮培养。同时为了防止细胞与培养皿避发生依附粘连，在细胞生长培养基中，还加入0.24％(w/v)的甲基纤维素，此外培养皿内壁包被2％(w/v)的琼脂糖。过夜培养后，使用移液管抽取悬浮细胞团，细胞团尺寸在5-200μm。
(2)细胞接种
脂肪源干细胞团以3×107个每毫升的密度，在加入了纤维蛋白原(8mg/ml)和凝血酶(2U/ml)的细胞生长培养基中重悬浮。然后，将多孔HA包被假体内、外表面浸润于该培养基中，在37℃下培养30分钟。
(3)血管分化培养
将步骤(2)的假体取出，并浸润在血管分化培养基中，培养18天。
(4)成骨诱导培养
将步骤(3)得到的假体取出，并置于体外成骨培养基中培养14天。
(四)实验结果
经过培养，将步骤(4)得到的假体在扫描电子显微镜的观察(25×55倍放大)下，全假体骨细胞覆盖率达到56％，脂肪源干细胞分化的网状血管群广泛分布在假体微孔内表面，在多孔结构的HA表面形成了致密的矿物质沉积，具备了良好的体内移植条件，病人体内移植后1周后全部取出，采用穿刺微量活体样本检验测定，人脂肪源干细胞接种的多孔股骨柄相对于无细胞接种假体对照具备更高的细胞密度(实验组：2.9×107个/ml；对照组：1.6×103个/ml)和更致密的网状血管分布，并在5个实施例中最为致密，确保了已形成的骨细胞和血管网络在体内环境中顺利的完成继续生长直至与周边骨组织一体化的过程。
实施例二
实施例二与实施例一的不同之处在于，实施例二的所述髋关节假体不包括领平面，如图2所示，其中，所述股骨柄的内外表面的羟基磷灰石层的厚度为40μm。所述髋臼采用三氧化二铝材料制成，髋臼内部为三氧化二铝陶瓷关节窝。
所述股骨柄设置有孔状结构，孔状结构面积占股骨柄表面的83％，其中所述大孔的个数占所述孔状结构总量的8％，所述中孔结构占孔状结构总量的1％，所述小孔的个数占所述孔状结构总量的91％，相应的杨氏模量为46GPa。
实验结果：
经过培养，在扫描电子显微镜的观察下，全假体骨细胞覆盖率达到51％，脂肪原干细胞分化的网状血管群广泛分布在假体微孔内表面，在多孔结构的HA表面形成了致密的矿物质沉积，具备了良好的体内移植条件，移植后1周，人脂肪原干细胞接种的多孔股骨柄相对于无细胞接种假体对照具备更高的细胞密度(实验组：2.3×107个/ml；对照组：1.6×103个/ml)和更致密的网状血管分布，并在5个实施例中为第三致密程度，确保了已形成的骨细胞和血管网络在体内环境中顺利的完成继续生长直至与周边骨组织一体化的过程。
实施例三
实施例三与实施例一的不同之处在于，实施例三中所述股骨柄的内外表面和所述领平面的下表面的羟基磷灰石层的厚度为60μm。
其中，所述股骨柄设置有孔状结构，孔状结构面积占股骨柄表面的75％，其中所述大孔的个数占所述孔状结构总数的12％，所述中孔结构占孔状结构总数的3％，所述小孔的个数占所述孔状结构总数的85％。相应的杨氏模量为57GPa。
实验结果：
经过培养，在扫描电子显微镜的观察下，全假体骨细胞覆盖率达到45％，脂肪原干细胞分化的网状血管群广泛分布在假体微孔内表面，在多孔结构的HA表面形成了致密的矿物质沉积，具备了良好的体内移植条件，移植后1周，人脂肪原干细胞接种的多孔股骨柄相对于无细胞接种假体对照具备更高的细胞密度(实验组：1.7×107个/ml；对照组：1.6×103个/ml)和更致密的网状血管分布，但在5个实施例中致密程度最低，确保了已形成的骨细胞和血管网络在体内环境中顺利的完成继续生长直至与周边骨组织一体化的过程。
实施例四
实施例四与实施例一的不同之处在于，实施例三中所述股骨柄的内外表面和所述领平面的下表面的羟基磷灰石层的厚度为30μm。
其中，所述股骨柄设置有孔状结构，孔状结构面积占股骨柄表面的80％，其中所述大孔的个数占所述孔状结构总数的6％，所述中孔结构占孔状结构总数的1％，所述小孔的个数占所述孔状结构总数的93％。相应的杨氏模量为42GPa。
实验结果：
经过培养，在扫描电子显微镜的观察下，全假体骨细胞覆盖率达到53％，脂肪原干细胞分化的网状血管群广泛分布在假体微孔内表面，在多孔结构的HA表面形成了致密的矿物质沉积，具备了良好的体内移植条件，移植后1周，人脂肪原干细胞接种的多孔股骨柄相对于无细胞接种假体对照具备更高的细胞密度(实验组：2.1×107个/ml；对照组：1.6×103个/ml)和更致密的网状血管分布，在5个实施例中致密程度为第二位，确保了已形成的骨细胞和血管网络在体内环境中顺利的完成继续生长直至与周边骨组织一体化的过程。
实施例五
实施例五与实施例一的不同之处在于，实施例三中所述股骨柄的内外表面和所述领平面的下表面的羟基磷灰石层的厚度为80μm。
其中，所述股骨柄设置有孔状结构，孔状结构面积占股骨柄表面的81％，其中所述大孔的个数占所述孔状结构总数的14％，所述中孔结构占孔状结构总数的5％，所述小孔的个数占所述孔状结构总数的81％。测定其杨氏模量为63GPa。
实验结果：
经过培养，在扫描电子显微镜的观察下，全假体骨细胞覆盖率达47％，脂肪原干细胞分化的网状血管群广泛分布在假体微孔内表面，在多孔结构的HA表面形成了致密的矿物质沉积，具备了良好的体内移植条件，移植后1周，人脂肪原干细胞接种的多孔股骨柄相对于无细胞接种假体对照具备更高的细胞密度(实验组：1.9×107个/ml；对照组：1.6×103个/ml)和更致密的网状血管分布，在5个实施例中致密程度为第四位，确保了已形成的骨细胞和血管网络在体内环境中顺利的完成继续生长直至与周边骨组织一体化的过程。
从实施例一到实施例五中的数据可以看出，通过自体脂肪源干细胞的分化实验，表明该多孔股骨柄结构具备支持自体脂肪源干细胞成骨和成血管分化培养的能力，分化后的功能性组织已经通过了体外和体内实验验证。
脂肪源干细胞成骨实验的培养过程中，L-抗坏血酸在糖皮质激素的调控下参与早期胶原合成，同时还可调控碱性磷酸酶活性和蛋白合成，此外β-甘油磷酸钠可提供发生钙沉积所需的无机磷，进而促成分化细胞的外基质矿化，从而成骨分化过程完结，在移植后可以稳定的继续在人体内环境中分化增殖，完成假体-自体骨组织的一体化进程。
脂肪源干细胞在血管分化培养基中培养18天后，在大孔、中孔以及小孔中及周边细胞组织中形成了大量的网状血管群，证明该髋关节假体可以满足在移植入人体后短时间内与假体周边组织一体化工程，同时可以满足周边新组织通过髋关节假体获取充足的供血和细胞分裂、分化所必需的营养物质。
以上所述仅为本发明较佳实施例，并不用于局限本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均需要包含在发明的保护范围之内。
Claims (36)
1.一种髋关节假体，包括髋臼(1)、股骨头(2)、股骨颈(3)和股骨柄(4)，其特征在于：所述股骨柄(4)设置有孔状结构，所述孔状结构包括孔径范围不同的孔状结构，所述孔状结构的面积占到所述股骨柄(4)表面积的75％-85％，所述孔状结构包括>100μm的大孔，10-100μm的中孔，以及<10μm的小孔，所述大孔的数量占所述孔状结构总量的6％-14％，所述中孔的数量占所述孔状结构总量的1％-5％，所述小孔的数量占所述孔状结构总量的81％-93％；其中，所述股骨头(2)、所述股骨颈(3)和所述股骨柄(4)采用含有铌的钛合金材料制成，在所述股骨柄(4)的外表面和内表面分别设置有羟基磷灰石层；所述髋臼(1)的内部设置有陶瓷关节窝，所述陶瓷关节窝与所述股骨头(2)外表面相接。
2.根据权利要求1所述的髋关节假体，其特征在于，所述孔状结构的面积占到所述股骨柄(4)表面积的80％-85％。
3.根据权利要求1所述的髋关节假体，其特征在于，所述大孔的数量占所述孔状结构总量的8％-12％；所述中孔的数量占孔状结构总量的1％-3％；所述小孔的数量占所述孔状结构总数的85％-91％。
4.根据权利要求2所述的髋关节假体，其特征在于，所述大孔的数量占所述孔状结构总量的8％-12％；所述中孔的数量占孔状结构总量的1％-3％；所述小孔的数量占所述孔状结构总数的85％-91％。
5.根据权利要求1所述的髋关节假体，其特征在于，所述大孔的数量占所述孔状结构总量的10％；所述中孔的数量占所述孔状结构总量的2％；所述小孔的数量占所述孔状结构总数的88％。
6.根据权利要求2所述的髋关节假体，其特征在于，所述大孔的数量占所述孔状结构总量的10％；所述中孔的数量占所述孔状结构总量的2％；所述小孔的数量占所述孔状结构总数的88％。
7.根据权利要求1所述的髋关节假体，其特征在于，所述含有铌的钛合金材料中还包含铝。
8.根据权利要求2所述的髋关节假体，其特征在于，所述含有铌的钛合金材料中还包含铝。
9.根据权利要求1所述的髋关节假体，其特征在于，所述含有铌的钛合金材料中还包含Ti-6Al-7Nb钛合金。
10.根据权利要求2所述的髋关节假体，其特征在于，所述含有铌的钛合金材料中还包含Ti-6Al-7Nb钛合金。
11.根据权利要求1-10任一所述的髋关节假体，其特征在于，所述的羟基磷灰石层的厚度为30-80μm。
12.根据权利要求1-10任一所述的髋关节假体，其特征在于，所述的羟基磷灰石层的厚度为40-60μm。
13.根据权利要求1-10任一所述的髋关节假体，其特征在于，所述的羟基磷灰石层的厚度为50μm。
14.根据权利要求1-10任一所述的髋关节假体，其特征在于，所述的陶瓷关节窝的材料包括二氧化锆-三氧化二铝陶瓷材料或三氧化二铝陶瓷材料。
15.根据权利要求11所述的髋关节假体，其特征在于，所述的陶瓷关节窝的材料包括二氧化锆-三氧化二铝陶瓷材料或三氧化二铝陶瓷材料。
16.根据权利要求1-10任一所述的髋关节假体，其特征在于，所述的髋关节假体还包括领平面(5)，所述领平面(5)位于所述股骨柄(4)和所述股骨颈(3)之间。
17.根据权利要求11所述的髋关节假体，其特征在于，所述的髋关节假体还包括领平面(5)，所述领平面(5)位于所述股骨柄(4)和所述股骨颈(3)之间。
18.根据权利要求16所述的髋关节假体，其特征在于，所述领平面(5)采用钛合金材料制成。
19.根据权利要求17所述的髋关节假体，其特征在于，所述领平面(5)采用钛合金材料制成。
20.根据权利要求16所述的髋关节假体，其特征在于，所述领平面(5)采用钛合金材料制成，所述钛合金材料为Ti-6Al-7Nb钛合金。
21.根据权利要求17所述的髋关节假体，其特征在于，所述领平面(5)采用钛合金材料制成，所述钛合金材料为Ti-6Al-7Nb钛合金。
22.根据权利要求18所述的髋关节假体，其特征在于，所述领平面(5)的下表面设置有羟基磷灰石层。
23.根据权利要求19所述的髋关节假体，其特征在于，所述领平面(5)的下表面设置有羟基磷灰石层。
24.根据权利要求18所述的髋关节假体，其特征在于，所述领平面(5)的下表面设置有羟基磷灰石层，所述的羟基磷灰石层的厚度为30-80μm。
25.根据权利要求19所述的髋关节假体，其特征在于，所述领平面(5)的下表面设置有羟基磷灰石层，所述的羟基磷灰石层的厚度为30-80μm。
26.根据权利要求18所述的髋关节假体，其特征在于，所述领平面(5)的下表面设置有羟基磷灰石层，所述的羟基磷灰石层的厚度为40-60μm。
27.根据权利要求19所述的髋关节假体，其特征在于，所述领平面(5)的下表面设置有羟基磷灰石层，所述的羟基磷灰石层的厚度为40-60μm。
28.根据权利要求18所述的髋关节假体，其特征在于，所述领平面(5)的下表面设置有羟基磷灰石层，所述的羟基磷灰石层的厚度为50μm。
29.根据权利要求19所述的髋关节假体，其特征在于，所述领平面(5)的下表面设置有羟基磷灰石层，所述的羟基磷灰石层的厚度为50μm。
30.根据权利要求1-10任一所述的髋关节假体，其特征在于，所述钛合金材料的杨氏模量为40GPa-60GPa。
31.根据权利要求11所述的髋关节假体，其特征在于，所述钛合金材料的杨氏模量为40GPa-60GPa。
32.根据权利要求22所述的髋关节假体，其特征在于，所述钛合金材料的杨氏模量为40GPa-60GPa。
33.根据权利要求1-10任一所述的髋关节假体，其特征在于，所述钛合金材料的杨氏模量为40GPa-50GPa。
34.根据权利要求11所述的髋关节假体，其特征在于，所述钛合金材料的杨氏模量为40GPa-50GPa。
35.根据权利要求22所述的髋关节假体，其特征在于，所述钛合金材料的杨氏模量为40GPa-50GPa。
36.一种髋关节假体的制备方法，其特征在于，权利要求1-35任一所述的髋关节假体采用3D打印技术制备得到。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510734479.6A CN105250052B (zh) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | 一种髋关节假体及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510734479.6A CN105250052B (zh) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | 一种髋关节假体及制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105250052A CN105250052A (zh) | 2016-01-20 |
| CN105250052B true CN105250052B (zh) | 2017-11-28 |
Family
ID=55090208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510734479.6A Active CN105250052B (zh) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | 一种髋关节假体及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105250052B (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105748174A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-07-13 | 嘉思特华剑医疗器材(天津)有限公司 | 非金属球头髋关节假体 |
| CN106236328B (zh) * | 2016-08-29 | 2018-10-09 | 中奥汇成科技股份有限公司 | 一种新型多孔钛人工髋关节 |
| CN106637179B (zh) * | 2017-03-06 | 2019-07-26 | 浙江工业大学 | 一种选区激光熔化成型钛合金的表面化学氧化方法 |
| CN107080606B (zh) * | 2017-05-22 | 2020-08-11 | 北京爱康宜诚医疗器材有限公司 | 低弹性模量股骨柄 |
| CN107029284B (zh) * | 2017-06-03 | 2020-06-26 | 郑超 | 一种人工关节材料 |
| CN110215318A (zh) * | 2018-03-02 | 2019-09-10 | 上海长征医院 | 一种利用3d打印技术制备人工关节假体的方法 |
| CN108670502B (zh) * | 2018-05-24 | 2021-05-11 | 大博医疗科技股份有限公司 | 一种股骨关节假体的股骨柄及股骨关节假体 |
| CN108720969B (zh) * | 2018-06-20 | 2024-05-31 | 上海交通大学医学院附属第九人民医院 | 一种仿生人工颞下颌关节置换假体 |
| CN111134904B (zh) * | 2018-11-06 | 2022-03-01 | 贵州澳特拉斯科技有限公司 | 仿生人工髋关节 |
| CN114041905A (zh) * | 2021-10-08 | 2022-02-15 | 吉林大学 | 髋臼周围骨整合仿生髋臼重建假体及其设计方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101708135A (zh) * | 2009-06-01 | 2010-05-19 | 北京爱康宜诚医疗器材有限公司 | 人工髋关节骨融合股骨柄 |
| CN201631425U (zh) * | 2010-04-22 | 2010-11-17 | 北京天新福医疗器材有限公司 | 生物型组合股骨柄 |
| CN102973335A (zh) * | 2012-12-24 | 2013-03-20 | 刘昌星 | 一种新型人工髋关节及其制造方法 |
| CN104921844A (zh) * | 2015-06-29 | 2015-09-23 | 北京贝思达生物技术有限公司 | 一种生物型髋关节 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1030364C2 (nl) * | 2005-11-07 | 2007-05-08 | Ft Innovations Fti B V | Implantaat en werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijk implantaat. |
-
2015
- 2015-11-02 CN CN201510734479.6A patent/CN105250052B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101708135A (zh) * | 2009-06-01 | 2010-05-19 | 北京爱康宜诚医疗器材有限公司 | 人工髋关节骨融合股骨柄 |
| CN201631425U (zh) * | 2010-04-22 | 2010-11-17 | 北京天新福医疗器材有限公司 | 生物型组合股骨柄 |
| CN102973335A (zh) * | 2012-12-24 | 2013-03-20 | 刘昌星 | 一种新型人工髋关节及其制造方法 |
| CN104921844A (zh) * | 2015-06-29 | 2015-09-23 | 北京贝思达生物技术有限公司 | 一种生物型髋关节 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 新型生物医用β钛合金研究状况及发展趋势分析;武昭妤;《科技创新与应用》;20141231(第35期);第48-50页 * |
| 生物医用多孔Ti-Nb基记忆合金的结构调控及孔隙的耦合作用;赖铭;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;20111215(第12期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105250052A (zh) | 2016-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105250052B (zh) | 一种髋关节假体及制备方法 | |
| Raut et al. | Biocompatibility of biomaterials for tissue regeneration or replacement | |
| Ran et al. | Osteogenesis of 3D printed porous Ti6Al4V implants with different pore sizes | |
| Han et al. | Porous tantalum and titanium in orthopedics: a review | |
| Balla et al. | Tantalum—A bioactive metal for implants | |
| US10463770B2 (en) | Bone tissue engineering by ex vivo stem cells ongrowth into three-dimensional trabecular metal | |
| Civantos et al. | Designing bioactive porous titanium interfaces to balance mechanical properties and in vitro cells behavior towards increased osseointegration | |
| CN105105875B (zh) | 一种具有内生长功能的仿生人工髋关节 | |
| Balla et al. | Porous tantalum structures for bone implants: fabrication, mechanical and in vitro biological properties | |
| Wang et al. | Three-dimensional, multiscale, and interconnected trabecular bone mimic porous tantalum scaffold for bone tissue engineering | |
| CN106236328B (zh) | 一种新型多孔钛人工髋关节 | |
| AU2007337794A1 (en) | Metal oxide scaffolds | |
| Wang et al. | Effect of pore size on the physicochemical properties and osteogenesis of Ti6Al4V porous scaffolds with bionic structure | |
| Kim et al. | Effects of recombinant human bone morphogenetic protein‐2 on human bone marrow cells cultured with various biomaterials | |
| Dobrzański | The concept of biologically active microporous engineering materials and composite biological-engineering materials for regenerative medicine and dentistry | |
| Jiao et al. | Influence of porosity on osteogenesis, bone growth and osteointegration in trabecular tantalum scaffolds fabricated by additive manufacturing | |
| CN107899083A (zh) | 超耐磨、高韧性、具有生物活性的人工髋关节的制备方法 | |
| CN107899087A (zh) | 基于组织工程相关技术构建的颞下颌关节生物髁突 | |
| Yang et al. | A new implant with solid core and porous surface: the biocompatability with bone | |
| CN206295395U (zh) | 一种新型多孔钛人工髋关节 | |
| Wang et al. | Advances in surface modification of tantalum and porous tantalum for rapid osseointegration: A thematic review | |
| Wang et al. | Improving osteoinduction and osteogenesis of Ti6Al4V alloy porous scaffold by regulating the pore structure | |
| Guo et al. | Effects of carbon and nitrogen plasma immersion ion implantation on bioactivity of zirconia | |
| Yu et al. | Enhanced bioactivity and interfacial bonding strength of Ti3Zr2Sn3Mo25Nb alloy through graded porosity and surface bioactivation | |
| Higuchi et al. | Biocompatibility of Lotus‐type stainless steel and titanium in alveolar bone |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |