CN105640671A - 一种单髁人工膝关节 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单髁人工膝关节，包括依次相连的股骨髁、衬垫和胫骨托，且衬垫的上表面与股骨髁的关节面滑动配合，而衬垫的下表面与胫骨托的表面形成滑动配合；股骨髁、衬垫和胫骨托均由聚醚醚酮或其衍生物制成。本发明提供的单髁人工膝关节具有高耐磨性能、较好的生物相容性和较好的缓冲性能，能够更好地模拟正常膝关节的生物性能，还能改善病人的主观感受，且其使用寿命长，翻修率低，不会产生金属离子毒性和过敏反应，也不影响透视显影和核磁共振成像。
Description
技术领域
本发明涉及医疗康复器械领域，尤其涉及一种单髁人工膝关节。
背景技术
膝关节为人体最大且构造最复杂，损伤机会亦较多的关节。关节置换是目前改善膝关节功能的常用方法，可以减轻关节疼痛，矫正关节畸形，恢复关节活动度。人工膝关节假体目前常用的材料为CoCrMo合金/UHMWPE摩擦界面，此界面具有较好的摩擦性能且超高分子量聚乙烯提供了一定的缓冲性能，但是长期使用下因聚乙烯的磨损产生的颗粒可以诱导炎性反应，诱发骨溶解并导致假体松动；其次，CoCrMo合金弹性模量大，会产生应力遮挡问题；再次，CoCrMo合金会释放一定量的金属离子，对机体有一定的毒性；另外，金属材料会在X射线下显示伪影，并影响核磁共振的成像，因此迫切需要一种高耐磨、具有较好的生物相容性和较好的缓冲性能且使用寿命长的膝关节假体。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中人工膝关节假体因易磨损而容易诱导炎性反应、骨溶解并导致假体松动、且会产生应力遮挡问题、对机体有一定的毒性且影响核磁共振成型的上述缺陷，提供一种高耐磨、具有较好的生物相容性和较好的缓冲性能、能够更好地模拟正常膝关节的生物性能、改善病人的主观感受、延长使用寿命并降低翻修率的单髁人工膝关节。
本发明为解决上述技术问题，其所采用的技术方案如下：
一种单髁人工膝关节，包括依次相连的股骨髁、衬垫和胫骨托，且衬垫的上表面与股骨髁的关节面滑动配合，而衬垫的下表面与胫骨托的表面形成滑动配合；
股骨髁、衬垫和胫骨托均由聚醚醚酮或其衍生物制成。
在本发明所述单髁人工膝关节中，衬垫的上表面与股骨髁的关节面滑动配合，且衬垫的下表面与胫骨托的表面形成滑动配合，这样的设计不仅使得所述单髁人工膝关节能够代替人体膝关节实现人体膝关节的功能，而且衬垫上表面与股骨髁的关节面、衬垫下表面与胫骨托表面之间的滑动配合，即采用的是活动平台的设计，避免了衬垫的应力集中，减缓了股骨髁与衬垫、胫骨托与衬垫之间的相互磨损，延长了所述单髁人工膝关节的使用寿命，其翻修率也大幅降低。
上述股骨髁、衬垫和胫骨托均采用聚醚醚酮或其衍生物制成，聚醚醚酮或其衍生物(碳纤维增强聚醚醚酮、玻璃纤维增强聚醚醚酮等)具有较低的摩擦系数、较低的磨损率和理想的弹性模量，这样使得所述单髁人工膝关节具有高耐磨性能和较好的缓冲性能，在很大程度上减弱了磨损，进而有助于降低骨溶解和所述单髁人工膝关节松动的发生率，并使得所述单髁人工膝关节能够更好地模拟正常膝关节的生物性能；除此之外，聚醚醚酮或其衍生物(比如碳纤维增强聚醚醚酮、玻璃纤维增强聚醚醚酮等)还具有良好的生物相容性，这样便增强了所述单髁人工膝关节的生物相容性，有助于改善病人的主观感受。另外，因为上述股骨髁、衬垫和胫骨托均采用聚醚醚酮或其衍生物制成，故使得所述单髁人工膝关节内不含金属材料，即不会导致金属离子毒性和过敏反应，也不影响透视显影和核磁共振成像。
作为对本发明所述单髁人工膝关节的一种改进，上述股骨髁的弹性模量为10GPa～25GPa。将该股骨髁的弹性模量限定为10GPa～25GPa使得股骨髁的弹性模量与人体骨组织相近，可以避免应力遮挡，能对人体骨组织起到保护作用，一方面，可避免产生磨损颗粒，有助于降低骨溶解和所述单髁人工膝关节松动的发生率，另一方面，有助于进一步延长所述单髁人工膝关节的使用寿命，降低了其翻修率。如若股骨髁的弹性模量小于10GPa，则会减弱所述单髁人工膝关节的强度，如若股骨髁的弹性模量大于25GPa，则会造成应力遮挡，由此可知，将股骨髁的弹性模量限定为10GPa～25GPa，有助于在保证所述单髁人工膝关节强度的同时避免应力遮挡。
作为对本发明所述单髁人工膝关节的一种改进，上述股骨髁的股骨接触面设有股骨髁固定柱和股骨髁固定翼。股骨髁固定柱和股骨髁固定翼的设置能起到将股骨髁稳定地固定在股骨远端的作用；另外，股骨髁固定翼为片状结构，与传统的柱状结构相比，不仅有助于提高所述单髁人工膝关节的强度，而且还可限制所述单髁人工膝关节移动，防止其旋转移位。
作为对本发明所述单髁人工膝关节的一种改进，上述衬垫的上表面为凹形曲面，且该凹形曲面与上述股骨髁的关节面形成滑动配合。凹形曲面的设置会使得衬垫的上表面与股骨髁的关节面之间的贴合度更高，方便了衬垫上表面与股骨髁的关节面之间形成滑动配合。
作为对本发明所述单髁人工膝关节的一种改进，上述胫骨托的弹性模量为10GPa～25GPa。同上所述，将该胫骨托的弹性模量限定为10GPa～25GPa使得胫骨托的弹性模量与人体骨组织相近，可以避免应力遮挡，能对人体骨组织起到保护作用，一方面，可避免产生磨损颗粒，有助于降低骨溶解和所述单髁人工膝关节松动发生的机率，另一方面，有助于进一步延长所述单髁人工膝关节的使用寿命，其翻修率也大幅降低。如若胫骨托的弹性模量小于10GPa，则会减弱所述单髁人工膝关节的强度，如若胫骨托的弹性模量大于25GPa，则会造成应力遮挡，由此可知，将胫骨托的弹性模量限定为10GPa～25GPa，有助于在保证所述单髁人工膝关节强度的同时避免应力遮挡。
作为对本发明所述单髁人工膝关节的一种改进，上述胫骨托包括平台，且该平台的底端设有胫骨托固定柱和胫骨托固定翼。平台底端设置胫骨托固定柱和胫骨托固定翼可起到防止所述单髁人工膝关节旋转或松动的作用。
作为对本发明所述单髁人工膝关节的一种改进，上述平台的顶端还设有挡板。该挡板的设置可防止衬垫从平台上脱出，即能起到限制衬垫向侧方移动的作用。另外，该挡板与胫骨托固定翼共平面，且该挡板和胫骨托固定翼均与平台垂直，有助于增强胫骨托自身的结构强度，而且方便了胫骨托与衬垫的装配。
进一步地，上述平台上设有后倾角，且该后倾角为4°～8°。该后倾角的设置可缓解行走时产生的剪切力，并可减少衬垫的移动，另外，将该后倾角限定为4°～8°，会使得所述单髁人工膝关节更符合生物力学特点。
作为对本发明所述单髁人工膝关节的一种改进，上述股骨髁和胫骨托的硬度均大于衬垫的硬度。这样的设计使得衬垫作为被磨损方，在保证良好缓冲和关节功能的同时减缓股骨髁与衬垫、胫骨托与衬垫之间的磨损，有助于提升所述单髁人工膝关节的缓冲性能；如若股骨髁和胫骨托的硬度均与衬垫的硬度相同，则股骨髁与衬垫、胫骨托与衬垫之间的磨损会相当严重；如若股骨髁和胫骨托的硬度均小于衬垫的硬度，则会使得股骨髁在磨损过程中发生变形，使得所述单髁人工膝关节的关节功能受到严重影响。
在本发明所述单髁人工膝关节中，上述股骨髁和胫骨托与人体骨的接触面采用骨水泥固定或生物固定或两种混合固定。
作为对本发明所述单髁人工膝关节的一种改进，上述股骨髁、衬垫或胫骨托的表面镶嵌有显影物质。股骨髁、衬垫或胫骨托表面镶嵌的显影物质方便了对所述单髁人工膝关节进行透视定位。
另外，在本发明所述技术方案中，凡未作特别说明的，均可通过采用本领域中的常规技术手段来实现。
因此，本发明提供的单髁人工膝关节具有高耐磨性能、较好的生物相容性和较好的缓冲性能，能够更好地模拟正常膝关节的生物性能，还能改善病人的主观感受，且其使用寿命长，翻修率低，不会产生金属离子毒性和过敏反应，也不影响透视显影和核磁共振成像。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中单髁人工膝关节的装配图；
图2是股骨髁的结构示意图；
图3是衬垫的结构示意图；
图4是胫骨托的立体图；
图5是胫骨托的主视图；
图6是图5的右视图；
现将附图中的标号说明如下：1为股骨髁，1.1为股骨髁固定柱，1.2为股骨髁固定翼，2为衬垫，2.1为凹形曲面，3为胫骨托，3.1为平台，3.2为胫骨托固定柱，3.3为胫骨托固定翼，3.4为挡板，4为显影物质。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明较佳实施例中，一种单髁人工膝关节，如图1所示，包括依次相连的股骨髁1、衬垫2和胫骨托3，股骨髁1的关节面和衬垫2的上下表均作表面抛光处理，该衬垫2的上表面与股骨髁1的关节面滑动配合，而该衬垫2的下表面与胫骨托3的表面形成滑动配合，衬垫2可在胫骨托3表面做一定范围内的滑动和旋转；该股骨髁1、衬垫2和胫骨托3均由聚醚醚酮或其衍生物(比如碳纤维增强聚醚醚酮、玻璃纤维增强聚醚醚酮等)制成。
上述股骨髁1的弹性模量的取值范围为10GPa～25GPa；如图2所示，该股骨髁1的股骨接触面设有股骨髁固定柱1.1和股骨髁固定翼1.2，且该股骨髁固定翼1.2为片状结构；该股骨髁1的表面镶嵌有显影物质4。
如图3所示，上述衬垫2的上表面为凹形曲面2.1，且该凹形曲面2.1与上述股骨髁1的关节面形成滑动配合；该衬垫2的表面也镶嵌有显影物质4。
上述胫骨托3的弹性模量为10GPa～25GPa；该胫骨托3的表面也镶嵌有显影物质4；而如图4、图5和图6所示，该胫骨托3包括平台3.1，该平台3.1的上表面进行抛光处理，上述衬垫2的下表面与该平台3.1的上表面形成滑动配合；该平台3.1的底端设有胫骨托固定柱3.2和胫骨托固定翼3.3，且该平台3.1的顶端还设有挡板3.4，其中，该挡板3.4与胫骨托固定翼3.3共平面，且该挡板3.4和胫骨托固定翼3.3均与平台3.1垂直。
上述平台3.1上还设有后倾角，且该后倾角为4°～8°，具体可为4°、5°、6°、7°或8°。
在本实施例中，上述股骨髁1和胫骨托3的硬度均大于衬垫2的硬度，且股骨髁1和胫骨托3与人体骨的接触面采用骨水泥固定或生物固定或两种混合固定。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种单髁人工膝关节，其特征在于，包括依次相连的股骨髁(1)、衬垫(2)和胫骨托(3)，且所述衬垫(2)的上表面与股骨髁(1)的关节面滑动配合，而所述衬垫(2)的下表面与胫骨托(3)的表面形成滑动配合；
所述股骨髁(1)、衬垫(2)和胫骨托(3)均由聚醚醚酮或其衍生物制成。
2.根据权利要求1所述的单髁人工膝关节，其特征在于，所述股骨髁(1)的弹性模量为10GPa～25GPa。
3.根据权利要求1所述的单髁人工膝关节，其特征在于，所述股骨髁(1)的股骨接触面设有股骨髁固定柱(1.1)和股骨髁固定翼(1.2)。
4.根据权利要求1所述的单髁人工膝关节，其特征在于，所述衬垫(2)的上表面为凹形曲面(2.1)，且所述凹形曲面(2.1)与所述股骨髁(1)的关节面形成滑动配合。
5.根据权利要求1所述的单髁人工膝关节，其特征在于，所述胫骨托(3)的弹性模量为10GPa～25GPa。
6.根据权利要求1所述的单髁人工膝关节，其特征在于，所述胫骨托(3)包括平台(3.1)，且所述平台(3.1)的底端设有胫骨托固定柱(3.2)和胫骨托固定翼(3.3)。
7.根据权利要求7所述的单髁人工膝关节，其特征在于，所述平台(3.1)的顶端还设有挡板(3.4)。
8.根据权利要求1所述的单髁人工膝关节，其特征在于，所述股骨髁(1)和胫骨托(3)的硬度均大于所述衬垫(2)的硬度。
9.根据权利要求1所述的单髁人工膝关节，其特征在于，所述股骨髁(1)、衬垫(2)或胫骨托(3)的表面镶嵌有显影物质(4)。
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