CN105748176A - 一种一体式人工全膝关节假体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一体式人工全膝关节假体，包括相互连接的股骨髁和胫骨衬垫，且股骨髁和胫骨衬垫均采用聚醚醚酮或其衍生物制成。本发明提供的一体式人工全膝关节假体具有较高的耐磨性能、较好的生物相容性和较好的缓冲性能，其能够更好地模拟正常膝关节的生物性能，也能改善病人的主观感受，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且不影响透视显影和核磁共振成像。

Description

一种一体式人工全膝关节假体
技术领域
本发明涉及医疗康复器械领域，尤其涉及一种一体式人工全膝关节假体。
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。传统的膝关节假体由股骨髁、衬垫、胫骨托三部分构成，因此股骨髁和衬垫之间的关节面滑动磨损和衬垫与胫骨托之间的微动磨损都非常严重，大大缩短了膝关节假体的使用寿命。除此之外，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；另外，CoCrMo合金弹性模量大，会产生应力遮挡问题，与此同时，CoCrMo合金会释放一定量的金属离子，对机体有一定的毒性；最后，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X射线下形成伪影的上述缺陷，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、不会产生金属离子毒性和过敏反应、能够改善病人的主观感受、延长使用寿命并降低翻修率的人工全膝关节假体。
本发明为解决上述技术问题，其所采用的技术方案如下：
一种一体式人工全膝关节假体，包括相互连接的股骨髁和胫骨衬垫，且股骨髁和胫骨衬垫均采用聚醚醚酮或其衍生物制成。
本发明所述一体式人工全膝关节假体包括相互连接的股骨髁和胫骨衬垫，即将衬垫与胫骨托一体成型，与现有技术中衬垫与胫骨托分开单独设置相比，将衬垫和胫骨托一体成型为胫骨衬垫不仅简化了所述一体式人工全膝关节假体的结构，而且避免了衬垫与胫骨托之间的微动磨损，有助于延长所述一体式人工全膝关节假体的使用寿命，降低了翻修率，还减少了磨损颗粒的产生，减轻了炎症反应，改善了病人的主观感受。
上述股骨髁和胫骨衬垫均采用聚醚醚酮或其衍生物制成，聚醚醚酮或其衍生物具有较低的摩擦系数、较低的磨损率和理想的弹性模量，这样使得所述一体式人工全膝关节假体具有高耐磨性能和较好的缓冲性能，大大降低了磨损，进而有助于降低骨溶解和所述一体式人工全膝关节假体松动的发生率，并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还具有良好的生物相容性，这样有助于提高所述一体式人工全膝关节假体的生物相容性，有助于改善病人的主观感受。另外，因为上述股骨髁和胫骨衬垫均采用聚醚醚酮或其衍生物制成，故使得所述一体式人工全膝关节假体内不含金属材料，不会产生金属离子毒性和过敏反应，不影响透视显影和核磁共振成像。
在本发明所述一体式人工全膝关节假体中，上述股骨髁或胫骨衬垫的的弹性模量的取值范围为10GPa～25GPa，这样的设计使得股骨髁或胫骨衬垫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，有助于降低骨溶解和所述一体式人工全膝关节假体松动的发生率，进一步延长了所述一体式人工全膝关节假体的使用寿命，降低了其翻修率。如若股骨髁或胫骨衬垫的弹性模量小于10GPa，则会使得所述一体式人工全膝关节假体的强度太差，如若股骨髁或胫骨衬垫的弹性模量大于25GPa，则会导致应力遮挡，也就是说，将股骨髁或胫骨衬垫的弹性模量的取值范围限定为10GPa～25GPa，使得所述一体式人工全膝关节假体能够模拟人体骨骼的性能，在保证其强度的同时避免应力遮挡。
作为本发明的优选方案，上述股骨髁的下表面设有髌骨滑槽。
在本发明所述一体式人工全膝关节假体中，股骨髁下表面设置的髌骨滑槽，能够使得股骨髁与髌骨轨迹贴合，从而防止髌骨嵌顿或磨损。
作为本发明的优选方案，上述股骨髁的上表面设有股骨髁稳定结构。
在本发明所述一体式人工全膝关节假体中，股骨髁上表面设置的股骨髁稳定结构能够限制股骨髁移动，起到固定股骨髁的作用；另外，该股骨髁稳定结构可为槽状结构，也可呈柱状。
作为本发明的优选方案，上述胫骨衬垫的顶端边缘设有髌骨槽。
在本发明所述一体式人工全膝关节假体中，胫骨衬垫的顶端边缘设置的髌骨槽有利于髌韧带力量的传递，也使得胫骨衬垫能够与髌骨轨迹贴合，从而防止髌韧带被磨损。
进一步优选地，上述胫骨衬垫的顶端设有前唇，且该前唇位于髌骨槽的上方位置。
在本发明所述技术方案中，该胫骨衬垫的顶端设置的前唇能够与股骨髁外侧贴合，使得所述一体式人工全膝关节假体具有较高的伸直位稳定性。
在本发明所述一体式人工全膝关节假体中，上述胫骨衬垫的上表面设有窝柱结构，该窝柱结构可以防止股骨髁在高度屈曲状态下向前滑脱，即有助于维持一体式人工全膝关节假体的稳定性。作为本发明的优选方案，上述胫骨衬垫底端设有固定柱。
在本发明所述技术方案中，胫骨衬垫底端设置的固定柱可以与松质骨稳定结合，起到了稳定结合所述一体式人工全膝关节假体与胫骨的作用。
进一步优选地，上述固定柱的外侧表面还设有至少一对固定翼，且该固定翼与胫骨衬垫底端连接。
在本发明所述技术方案中，该固定柱的外侧表面设置的至少一对固定翼也可以与松质骨稳定结合，也能稳定结合所述一体式人工全膝关节假体与胫骨的作用，而且该固定翼也可以防止该胫骨衬垫旋转，使得所述一体式人工全膝关节假体具有较好的早期稳定性。
作为本发明的优选方案，上述股骨髁的硬度大于胫骨衬垫的硬度。
在本发明所述一体式人工全膝关节假体中，将股骨髁的硬度设计为大于胫骨衬垫的硬度，使得胫骨衬垫作为被磨损方，在保证良好缓冲和关节功能的同时减缓股骨髁与胫骨衬垫之间的磨损，有助于提升所述一体式人工全膝关节假体的缓冲性能，也利于延长所述一体式人工全膝关节假体的使用寿命；如若股骨髁和胫骨衬垫的硬度相同，则股骨髁与胫骨衬垫之间的磨损会相当严重；如若股骨髁的硬度小于胫骨衬垫的硬度，则会使得股骨髁在磨损过程中发生变形，使得所述一体式人工全膝关节假体的关节功能受到严重影响。
作为本发明的优选方案，上述股骨髁或胫骨衬垫表面镶嵌有显影物质。
在安装所述一体式人工全膝关节假体后，股骨髁或胫骨衬垫表面镶嵌的显影物质方便了对所述一体式人工全膝关节假体进行透视定位，方便了使用。
作为本发明的优选方案，上述聚醚醚酮或其衍生物中添加有纳米粒子或纤维增强材料。
在本发明所述技术方案中，在聚醚醚酮或其衍生物中添加有纳米粒子或纤维增强材料有助于改善所述一体式人工全膝关节假体的力学性能。
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。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、在本发明所述技术方案中，胫骨衬垫一体成型，与现有技术中胫骨托与衬垫分开独立设置相比，不仅简化了所述一体式人工全膝关节假体的结构，而且避免了衬垫与胫骨托之间的微动磨损，有助于延长所述一体式人工全膝关节假体的使用寿命，降低了翻修率，还减少了磨损颗粒的产生，减轻了炎症反应，改善了病人的主观感受；
2、在本发明所述技术方案中，上述股骨髁和胫骨衬垫均采用聚醚醚酮或其衍生物制成，聚醚醚酮或其衍生物具有较低的摩擦系数、较低的磨损率和理想的弹性模量，这样使得所述一体式人工全膝关节假体具有高耐磨性能和较好的缓冲性能，大大降低了磨损，进而有助于降低骨溶解和所述一体式人工全膝关节假体松动的发生率，并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还具有良好的生物相容性，这样有助于提高所述一体式人工全膝关节假体的生物相容性，有助于改善病人的主观感受。另外，因为上述股骨髁和胫骨衬垫均采用聚醚醚酮或其衍生物制成，故使得所述一体式人工全膝关节假体内不含金属材料，不会产生金属离子毒性和过敏反应，不影响透视显影和核磁共振成像；
3、在本发明所述技术方案中，上述股骨髁或胫骨衬垫的的弹性模量的取值范围为10GPa～25GPa，使得股骨髁或胫骨衬垫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；
4、在本发明所述技术方案中，股骨髁下表面设置的髌骨滑槽，能够使得股骨髁与髌骨轨迹贴合，从而防止髌骨嵌顿或磨损；胫骨衬垫的顶端边缘设置的髌骨槽有利于髌韧带力量的传递，也使得胫骨衬垫能够与髌骨轨迹贴合，从而防止髌韧带被磨损；
5、在本发明所述技术方案中，股骨髁上表面设置的股骨髁稳定结构能够限制股骨髁移动，起到固定股骨髁的作用；
6、在本发明所述技术方案中，上述胫骨衬垫底端设置有固定柱及设置在该固定柱外侧表面的至少一对固定翼，该固定柱和固定翼均与松质骨稳定结合，均起到稳定结合所述一体式人工全膝关节假体与胫骨的作用；另外，该固定翼也可以防止该胫骨衬垫旋转，使得所述一体式人工全膝关节假体具有较好的早期稳定性。
7、在本发明所述技术方案中，将股骨髁的硬度设计为大于胫骨衬垫的硬度，使得胫骨衬垫作为被磨损方，在保证良好缓冲和关节功能的同时减缓股骨髁与胫骨衬垫之间的磨损，有助于提升所述一体式人工全膝关节假体的缓冲性能，也利于延长所述一体式人工全膝关节假体的使用寿命；
8、在本发明所述技术方案中，股骨髁或胫骨衬垫表面镶嵌的显影物质方便了对所述一体式人工全膝关节假体进行透视定位，方便了使用。
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是实施例1中一体式人工全膝关节假体的结构示意图；
图2是图1的爆炸图；
图3是实施例1中股骨髁的结构示意图；
图4是实施例2中一体式人工全膝关节假体的结构示意图；
图5是图4的爆炸图；
图6是实施例2中股骨髁的结构示意图；
附图中，1、股骨髁；1.1、髌骨滑槽；1.2、股骨髁稳定结构；2-胫骨衬垫；2.1、髌骨槽；2.2、前唇；2.3、窝柱结构；2.4、固定柱；2.5、固定翼；3；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。
实施例1：
一种一体式人工全膝关节假体，该一体式人工全膝关节假体为后稳定型假体，如图1所示，包括相互连接的股骨髁1和胫骨衬垫2，且该股骨髁1和胫骨衬垫2均采用聚醚醚酮或其衍生物制成，并在该聚醚醚酮或其衍生物中添加有纳米粒子或纤维增强材料。
如图2所示，上述股骨髁1的下表面设有髌骨滑槽1.1，且如图3所示，该股骨髁1的上表面设有股骨髁稳定结构1.2，该股骨髁稳定结构1.2为槽状结构。又如图2所示，上述胫骨衬垫2的顶端边缘设有髌骨槽2.1，且该胫骨衬垫2的顶端还设有前唇2.2，该前唇2.2位于髌骨槽2.1的上方位置，而该胫骨衬垫2的上表面设有窝柱结构2.3，该窝柱结构2.3可以防止股骨髁1在高度屈曲状态下向前滑脱，即有助于维持该一体式人工全膝关节假体的稳定性；该胫骨衬垫2底端设有固定柱2.4，且该固定柱2.4的外侧表面设有至少一对固定翼2.5，具体来说，在本实施例中，该固定柱2.4的外侧表面设有一对固定翼2.5，而该固定翼2.5与胫骨衬垫2底端连接。
又如图1和图2所示，上述股骨髁1或胫骨衬垫2表面镶嵌有显影物质3，且该股骨髁1的硬度大于胫骨衬垫2的硬度。
在本实施例中，上述股骨髁1或胫骨衬垫2的弹性模量的取值范围为10GPa～25GPa。
实施例2：
本实施例也提供了一种一体式人工全膝关节假体，该一体式人工全膝关节假体为后交叉韧带保留型假体，如图4所示，其结构与实施例1提供的一体式人工全膝关节假体的结构大概相同，二者之间的区别在于：
如图5和图6所示，股骨髁1的上表面设置的股骨髁稳定结构1.2呈柱状；由于保留了后交叉韧带，上述胫骨衬垫2的上表面无需设置窝柱结构。
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 (10)

1.一种一体式人工全膝关节假体，其特征在于，包括相互连接的股骨髁(1)和胫骨衬垫(2)，且所述股骨髁(1)和胫骨衬垫(2)均采用聚醚醚酮或其衍生物制成。
2.根据权利要求1所述的一体式人工全膝关节假体，其特征在于，所述股骨髁(1)的下表面设有髌骨滑槽(1.1)。
3.根据权利要求1所述的一体式人工全膝关节假体，其特征在于，所述股骨髁(1)的上表面设有股骨髁稳定结构(1.2)。
4.根据权利要求1所述的一体式人工全膝关节假体，其特征在于，所述胫骨衬垫(2)的顶端边缘设有髌骨槽(2.1)。
5.根据权利要求4所述的一体式人工全膝关节假体，其特征在于，所述胫骨衬垫(2)的顶端设有前唇(2.2)，且所述前唇(2.2)位于髌骨槽(2.1)的上方位置。
6.根据权利要求1所述的一体式人工全膝关节假体，其特征在于，所述胫骨衬垫(2)底端设有固定柱(2.4)。
7.根据权利要求6所述的一体式人工全膝关节假体，其特征在于，所述固定柱(2.4)的外侧表面还设有至少一对固定翼(2.5)，且所述固定翼(2.5)与胫骨衬垫(2)底端连接。
8.根据权利要求1所述的一体式人工全膝关节假体，其特征在于，所述股骨髁(1)的硬度大于胫骨衬垫(2)的硬度。
9.根据权利要求1所述的一体式人工全膝关节假体，其特征在于，所述股骨髁(1)或胫骨衬垫(2)表面镶嵌有显影物质(3)。
10.根据权利要求1所述的一体式人工全膝关节假体，其特征在于，所述聚醚醚酮或其衍生物中添加有纳米粒子或纤维增强材料。
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