CN107280815A - 股骨髁假体及人工膝关节 - Google Patents
股骨髁假体及人工膝关节 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107280815A CN107280815A CN201710647209.0A CN201710647209A CN107280815A CN 107280815 A CN107280815 A CN 107280815A CN 201710647209 A CN201710647209 A CN 201710647209A CN 107280815 A CN107280815 A CN 107280815A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lateral femoral
- femoral condyle
- helical
- condyle prosthesis
- sagittal plane
- 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.)
- Granted
Links
- 210000000629 knee joint Anatomy 0.000 title claims abstract description 40
- 244000309464 bull Species 0.000 claims 1
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 44
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 13
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 8
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 3
- 229920003020 cross-linked polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004703 cross-linked polyethylene Substances 0.000 description 3
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 2
- 210000002303 tibia Anatomy 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 208000033998 Device material issue Diseases 0.000 description 1
- 206010003246 arthritis Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002639 bone cement Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000008407 joint function Effects 0.000 description 1
- 238000013150 knee replacement Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000029052 metamorphosis Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000007659 motor function Effects 0.000 description 1
- 201000008482 osteoarthritis Diseases 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 108010048734 sclerotin Proteins 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/32—Joints for the hip
- A61F2/36—Femoral heads ; Femoral endoprostheses
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/38—Joints for elbows or knees
- A61F2/3859—Femoral components
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/38—Joints for elbows or knees
- A61F2/3877—Patellae or trochleae
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2002/30001—Additional features of subject-matter classified in A61F2/28, A61F2/30 and subgroups thereof
- A61F2002/30108—Shapes
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种股骨髁假体及人工膝关节。该股骨髁假体的矢状面轮廓线至少一部分采用螺线；所述螺线在极坐标下的表达方式为：P(t)＝+k+mt或者P(t)＝‑k‑mt，其中k、m和t为正数；在一个固定的模型中k和m为常量，t为变量。该人工膝关节包括所述的股骨髁假体。本发明的目的在于提供股骨髁假体及人工膝关节，以解决现有技术中存在的股骨髁假体的矢状面轮廓线拟合度较差的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种股骨髁假体及人工膝关节。
背景技术
人体的膝关节是人们正常生活中使用最多的一个关节，同时负重最大，受载荷最为复杂，所以也最容易损坏。随着频繁的使用，以及人们年龄的增大，加之骨关节炎、类风湿关节炎等病变的影响，人们的膝关节就会出现各种病症，在不能通过保守治疗改善的情况下，只能通过人工膝关节置换术来进行治疗。
图1为现有的人体膝关节的MRI(核磁共振模型)的示意图；如图1所示，人工膝关节置换术中提供的膝关节假体中股骨髁假体最为复杂，它从矢状面上看，是一个复杂的不规则曲面。对膝关节的矢状面解剖结构有众多的研究理论，其中有J曲线理论，单轴理论和内侧中枢轴理论等；其中，J曲线理论中采用的是多段半径相切连接模拟，单轴理论中采用单个半径来模拟，还有采用多项式公式的方式来模拟等等方法。为了精确的模拟出股骨髁的轮廓线，学者们和工程师们采用了各种各样的办法。
然而，现有的股骨髁假体的矢状面轮廓线模拟人体的股骨髁矢状面轮廓的拟合度较差，极大影响了安装有股骨髁假体的患者的膝关节功能，不利于改善患者的生活质量。
发明内容
本发明的目的在于提供股骨髁假体，以解决现有技术中存在的股骨髁假体的矢状面轮廓线拟合度较差的技术问题。
本发明的目的还在于提供人工膝关节，以解决现有技术中存在的股骨髁假体的矢状面轮廓线拟合度较差的技术问题。
基于上述第一目的，本发明提供的股骨髁假体，该股骨髁假体的矢状面轮廓线至少一部分采用螺线；
所述螺线在极坐标下的表达方式为：P(t)＝+k+mt或者P(t)＝-k-mt，其中k、m和t为正数；在一个固定的模型中k和m为常量，t为变量。
进一步地，参数t的取值范围为45-315，单位为：度；
参数k的取值范围为6-22，单位为：毫米；
参数m的取值范围为0.085-0.105，单位为：毫米/度。
进一步地，参数t的取值范围为55-305，单位为：度；
参数k的取值范围为8-20，单位为：毫米。
进一步地，在95％的置信区间内，所述螺线在极坐标下的表达方式为：P(t)＝+k+0.095t或者P(t)＝-k-0.095t；其中6≤k≤22，t∈[45，315]，k的单位为毫米，t的单位为度。
进一步地，在95％的置信区间内，所述螺线在极坐标下的表达方式为：P(t)＝+k+0.095t或者P(t)＝-k-0.095t；其中8≤k≤20，t∈[55，305]，k的单位为毫米，t的单位为度。
进一步地，所述股骨髁假体的矢状面的最大轮廓线至少一部分采用所述螺线；
和/或，所述股骨髁假体的凸轮的矢状面外轮廓线至少一部分采用所述螺线。
进一步地，所述股骨髁假体的关节面包括外髁面和内髁面；所述股骨髁假体的矢状面上，所述外髁面至少一部分采用所述螺线和/或所述内髁面至少一部分采用所述螺线。
进一步地，所述股骨髁假体的矢状面轮廓线至少一部分采用弧线；所述弧线设置在所述螺线的一端或者两端，且所述弧线与所述螺线相切过渡连接。
进一步地，所述股骨髁假体包括前髁和后髁；所述螺线的两端均连接所述弧线；
设置于所述前髁的所述弧线的半径范围为20毫米-50毫米；
设置于所述后髁的所述弧线的半径范围为9毫米-14毫米。
基于上述第二目的，本发明提供的人工膝关节，包括所述的股骨髁假体。
本发明的有益效果：
本发明提供的股骨髁假体，通过矢状面轮廓线至少一部分采用在极坐标下的表达方式为P(t)＝+k+mt或者P(t)＝-k-mt的螺线，以提高股骨髁假体的矢状面轮廓线模拟人体的股骨髁矢状面轮廓的拟合度，以更准确的模拟膝关节股骨髁的解剖结构；采用该股骨髁假体替换病变的膝关节后，在一定程度上可以使患者能更好的恢复膝关节的功能性，有利于改善患者的生活质量，在一定程度上还可以提高膝关节假体的生存率。
本发明提供的人工膝关节，通过采用拟合度较高的股骨髁假体，以在一定程度上可以使患者能更好的恢复膝关节的功能性，以改善患者的生活质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的人体膝关节的MRI(核磁共振模型)的示意图；
图2为本发明实施例一提供的股骨髁假体的第一角度结构示意图；
图3为图2所示的股骨髁假体的左视图；
图4为图3所示的股骨髁假体的左剖视图；
图5为本发明实施例一提供的股骨髁假体的立体结构示意图；
图6为本发明实施例一提供的全球最佳股骨髁假体不同型号的矢状面的螺线的示意图；
图7为本发明实施例一提供的亚洲最佳股骨髁假体不同型号的矢状面的螺线的示意图；
图8为本发明实施例一提供的螺线与人体的股骨髁的拟合状态图；
图9为本发明实施例一提供的螺线后端连接弧线与人体的股骨髁的拟合状态图；
图10为本发明实施例一提供的螺线前端连接弧线与人体的股骨髁的拟合状态图；
图11为本发明实施例一提供的股骨髁假体的仿真分析模型；
图12为本发明实施例一提供的测试台试验的对比数据图表；
图13为本发明实施例一提供的股骨髁假体与高交联聚乙烯进行摩擦磨损试验的图表。
图标：110-关节面；111-外髁面；112-内髁面；120-髁内接合内面；130-前髁；140-后髁；150-凸轮；210-螺线；220-弧线。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
参见图2-图10所示，本实施例提供了一种股骨髁假体；图2为本实施例提供的股骨髁假体的第一角度结构示意图，图3为图2所示的股骨髁假体的左视图，图4为图3所示的股骨髁假体的左剖视图；图5为股骨髁假体的立体结构示意图；图6为本实施例提供的全球最佳股骨髁假体不同型号的矢状面的螺线的示意图；图7为本实施例提供的亚洲最佳股骨髁假体不同型号的矢状面的螺线的示意图；为了更加清楚的显示股骨髁假体的矢状面轮廓线与人体的股骨髁的拟合状况，图8为螺线与人体的股骨髁的拟合状态图，图9为螺线后端+弧线与人体的股骨髁的拟合状态图；图10为螺线前端+弧线与人体的股骨髁的拟合状态图；其中，图8-10中的人体的股骨髁等用虚线表示，螺线、弧线用粗实线表示。
参见图2-图10所示，本实施例提供的股骨髁假体，用于连接股骨或者股骨假体；股骨髁假体包括关节面110和与骨质接合起固定作用的髁内接合内面120；股骨髁假体由前髁130和两个后髁140组成，可选地，前髁130和两个后髁140一体成型形成股骨髁假体。可选地，两个后髁140之间设置有凸轮150。
该股骨髁假体的矢状面轮廓线至少一部分采用螺线210。也即该股骨髁假体的矢状面轮廓线全部采用螺线210，或者该股骨髁假体的矢状面轮廓线的一部分采用螺线210。
螺线210在极坐标下的表达方式为：P(t)＝+k+mt或者P(t)＝-k-mt，其中k、m和t为正数；在一个固定的模型中k和m为常量，t为变量。在各种曲线中，螺线210可以起到省材、节约能量消耗的作用。
可选地，t为角度变量，例如单位为度(即：°)。可选地，t也可以转化为弧度。
可选地，k为长度常量，例如单位为毫米(即：mm)。
可选地，m的单位为：毫米/度(即：mm/°)。
本实施例中所述股骨髁假体，通过矢状面轮廓线至少一部分采用在极坐标下的表达方式为P(t)＝+k+mt或者P(t)＝-k-mt的螺线210，以提高股骨髁假体的矢状面轮廓线模拟人体的股骨髁矢状面轮廓的拟合度，以更准确的模拟膝关节股骨髁的解剖结构；采用该股骨髁假体替换病变的膝关节后，在一定程度上可以使患者能更好的恢复膝关节的功能性，有利于改善患者的生活质量，在一定程度上还可以提高膝关节假体的生存率。
本实施例的可选方案中，根据人体解剖学数据的统计以及长期的试验得出，参数t的取值范围为45°-315°，以可以模拟全球所有人的膝关节模型的矢状面轮廓线；参数t例如可以为45°、50°、60°、80°、98°、110°、120°、238°、260°、300°、315°等等。
可选地，根据人体解剖学数据的统计以及长期的试验得出，参数t的取值范围为55°-305°，以可以模拟亚洲人的膝关节模型的矢状面轮廓线；参数t例如可以为55°、60°、68°、80°、98°、110°、120°、238°、260°、300°、305°等等。
本实施例的可选方案中，根据人体解剖学数据的统计以及长期的试验得出，参数k的取值范围为6mm-22mm，以可以模拟全球所有人的膝关节模型的矢状面轮廓线；参数k例如可以为6mm、6.2mm、8mm、8.5mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm等等。
可选地，根据人体解剖学数据的统计以及长期的试验得出，参数k的取值范围为8mm-20mm，以可以模拟亚洲人的膝关节模型的矢状面轮廓线；参数k例如可以为8mm、9mm、9.8mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm等等。
本实施例的可选方案中，根据人体解剖学数据的统计以及长期的试验得出，参数m的取值范围为0.085-0.105，以可以模拟全球所有人的膝关节模型的矢状面轮廓线。参数m例如可以为0.085、0.090、0.092、0.098、0.100、0.105等等。
可选地，根据人体解剖学数据的统计以及长期的试验得出，参数m的取值范围为0.095，以可以模拟大多数亚洲人的膝关节模型的矢状面轮廓线。
螺线中，m表示每旋转1度时极径的增加(或减小)量，可以通俗的理解为控制螺线的间距；t表示螺线转过的总度数，可以通俗的理解为螺线的长短；k表示当t＝0°时的极径。对于全球范围来说，因为人种的不同，以及性别的不同，所以股骨髁的矢状面轮廓线存在形态的变化，所以要调节参数m和t，以微调、小范围的调整螺线的形态。如白种人的股骨髁矢状面轮廓线的m值略大于黄种人的股骨髁矢状面轮廓线的m值，白种人的股骨髁矢状面轮廓线的t值的取值范围略小于黄种人的股骨髁矢状面轮廓线的t值的取值范围。
对于同一人种，股骨髁轮廓线的形态变化不大，但是因为年龄、身高的不同，所以股骨髁的轮廓存在大小的不同，所以要调节参数k。不同的k值对应不同的型号，通常k值越小尺寸越小，适用于身高较矮，年龄较小的人群；k值越大尺寸越大，适合身高较高，年龄较大的人群。为了增大覆盖范围，一般采取增大k值的范围和减小k值的步长来达到目的。但是k值范围越大，k值步长越小，对于厂家来说，准备的股骨髁假体型号就越多。从市场反馈的效果来看，k值的范围和k值的步长有一个比较合理的数值区间。股骨髁矢状面的轮廓线的解剖数据本身符合正态分布，所以本实施例采用95％的置信区间进行截断，来得到k值的范围，同时将k的步长(间隔)设置为1mm，以追求得到最为理想的型号分布。本领域技术人员可以理解的是k的其他步长(间隔)也属于本实施例保护的范围。
可选地，关于股骨髁的矢状面轮廓线的膝关节解剖数据符合统计学的正态分布理论；可选地，令m＝0.095，在95％的置信区间内，螺线210在极坐标下的表达方式为：P(t)＝+k+0.095t或者P(t)＝-k-0.095t；其中6≤k≤22，t∈[45，315]，k的单位为毫米，m的单位为毫米/度，t的单位为度。
将k的步长(间隔)设置为1mm，以得到最为理想的股骨髁假体型号分布，即：P(t)＝6+0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝7+0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝8+0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝9+0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝10+0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝11+0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝12+0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝13+0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝14+0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝15+0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝16+0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝17+0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝18+0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝19+0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝20+0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝21+0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝22+0.095×t(t∈[45，315])；
或者为P(t)＝-6-0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝-7-0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝-8-0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝-9-0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝-10-0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝-11-0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝-12-0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝-13-0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝-14-0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝-15-0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝-16-0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝-17-0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝-18-0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝-19-0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝-20-0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝-21-0.095×t(t∈[45，315])；
P(t)＝-22-0.095×t(t∈[45，315])。
参见图6所示，可选地，关于股骨髁的矢状面轮廓线的膝关节解剖数据符合统计学的正态分布理论，在95％的置信区间内，设计完成的全球覆盖范围内的最佳股骨髁假体不同型号的矢状面的最大轮廓线至少一部分采用在极坐标下的表达方式为P(t)＝+k+0.095t或者P(t)＝-k-0.095t的螺线210，其中6≤k≤22，t∈[45，315]；可选地，k的单位为毫米，0.095的单位为毫米/度，t的单位为度。
本实施例的可选方案中，对于亚洲人群来说，股骨髁的矢状面轮廓线选取合理的m值为0.095mm/°，t值范围为[55°-305°]，其股骨髁的形态基本确定；k值的范围为9mm-20mm，其股骨髁的尺寸大小和型号分布基本确定。
可选地，关于股骨髁的矢状面轮廓线的膝关节解剖数据符合统计学的正态分布理论；可选地，令m＝0.095，在95％的置信区间内，螺线210在极坐标下的表达方式为：P(t)＝+k+0.095t或者P(t)＝-k-0.095t；其中8≤k≤20，t∈[55，305]，k的单位为毫米，m的单位为毫米/度，t的单位为度。
将k的步长(间隔)设置为1mm，以得到最为理想的股骨髁假体型号分布，即：P(t)＝8+0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝9+0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝10+0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝11+0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝12+0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝13+0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝14+0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝15+0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝16+0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝17+0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝18+0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝19+0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝20+0.095×t(t∈[55，305])；
或者为P(t)＝-8-0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝-9-0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝-10-0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝-11-0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝-12-0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝-13-0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝-14-0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝-15-0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝-16-0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝-17-0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝-18-0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝-19-0.095×t(t∈[55，305])；
P(t)＝-20-0.095×t(t∈[55，305])。
参见图7所示，可选地，关于股骨髁的矢状面轮廓线的膝关节解剖数据符合统计学的正态分布理论，在95％的置信区间内，设计完成的亚洲覆盖范围内的最佳股骨髁假体不同型号的矢状面的最大轮廓线至少一部分采用在极坐标下的表达方式为P(t)＝+k+0.095t或者P(t)＝-k-0.095t的螺线210，其中8≤k≤20，t∈[55，305]；可选地，k的单位为毫米，0.095的单位为毫米/度，t的单位为度。
本实施例的可选方案中，股骨髁假体的矢状面的最大轮廓线至少一部分采用螺线210；也即该股骨髁假体的矢状面的最大轮廓线可以全部采用螺线210，或者该股骨髁假体的矢状面的最大轮廓线的一部分为螺线210。股骨髁假体的矢状面的最大轮廓线采用螺线210的设计，提高了股骨髁假体的矢状面的最大轮廓线模拟人体的股骨髁矢状面轮廓的拟合度，以能够更准确的模拟膝关节股骨髁的解剖结构。图8所示为螺线模拟人体的股骨髁的矢状面的最大轮廓线。
需要说明的是，股骨髁假体的矢状面的最大轮廓线位于关节面110上。
本实施例的可选方案中，股骨髁假体的凸轮150的矢状面外轮廓线至少一部分采用螺线210；也即在股骨髁假体的矢状面上，该股骨髁假体的凸轮150的外轮廓线可以全部采用螺线210，或者该股骨髁假体的凸轮150的外轮廓线的一部分采用螺线210。凸轮150的矢状面的外轮廓线采用螺线210的设计，提高了股骨髁假体模拟人体股骨髁的拟合度，以能够更准确的模拟膝关节股骨髁的解剖结构。
可选地，股骨髁假体的矢状面的最大轮廓线的螺线与凸轮150的矢状面外轮廓线的螺线的参数k、m、t范围值或取值可以相同，也可以不相同。
需要说明的是，股骨髁假体的矢状面上，凸轮150的外轮廓线为凸轮150靠近关节面110的一侧，凸轮150的内轮廓线为凸轮150靠近髁内接合内面120的一侧。
本实施例的可选方案中，股骨髁假体的关节面110包括外髁面111和内髁面112；股骨髁假体的矢状面上，外髁面111至少一部分采用螺线210和/或内髁面112至少一部分采用螺线210。也即，股骨髁假体的矢状面上，外髁面111至少一部分采用螺线210，或者内髁面112至少一部分采用螺线210，或者外髁面111至少一部分采用螺线210和内髁面112至少一部分采用螺线210。可选地，外髁面111和内髁面112采用螺线210的参数k、m、t范围值或取值可以相同，也可以不相同。通过在股骨髁假体的矢状面上外髁面111和/或内髁面112至少一部分采用螺线210，以提高股骨髁假体模拟人体股骨髁的拟合度，以能够更准确的模拟膝关节股骨髁的解剖结构。
需要说明的是，本实施例所述的外髁面111是指关节面110远离凸轮150的一面，内髁面112是指关节面110靠近凸轮150的一面。
为了进一步优化股骨髁假体的结构，以使股骨髁假体与人体股骨髁的拟合度更高，参见图9、10所示，本实施例的可选方案中，股骨髁假体的矢状面轮廓线至少一部分采用弧线220；弧线220设置在螺线210的一端或者两端，且弧线220与螺线210圆滑过渡连接。可选地，弧线220与螺线210相切过渡连接。通过令股骨髁假体的矢状面轮廓线部分采用螺线210，也即前端弧线220+螺线210、前端弧线220+螺线210+后端弧线220、螺线210+后端弧线220中的一种方式，以进一步提高股骨髁假体与人体股骨髁的拟合度，以更准确的模拟膝关节股骨髁的解剖结构。图9示出了后端弧线220+螺线210与人体的股骨髁的拟合状态图，图中分叉的两条曲线，上面的曲线为螺线210，下面的曲线为弧线220，由图可以看出，后端弧线220+螺线210与人体的股骨髁的拟合状态更佳。图10示出了螺线210+前端弧线220与人体的股骨髁的拟合状态图，图中分叉的两条曲线，上面的曲线为螺线210，下面的曲线为弧线220，由图可以看出，螺线210+前端弧线220与人体的股骨髁的拟合状态更佳。
可选地，股骨髁假体包括前髁130和后髁140；螺线210的两端均连接弧线220，也可以理解为股骨髁假体的矢状面轮廓线采用了前端弧线220+螺线210+后端弧线220这种方式。
可选地，设置于前髁130的弧线220的半径范围为20mm-50mm；也即前端弧线220的半径范围为20mm-50mm。设置于前髁130的弧线220的半径例如可以为20mm、22mm、25mm、28mm、30mm、35mm、38mm、45mm、50mm等等。
可选地，设置于后髁140的弧线220的半径范围为9mm-14mm，也即后端弧线220的半径范围为9mm-14mm。设置于后髁140的弧线220的半径例如可以为9mm、9.5mm、10mm、10.8mm、11mm、12.8mm、13mm、13.5mm、14mm等等。
下面将结合试验例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列试验例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。试验例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。
试验例1仿真分析模型试验
参见图11，图中所示为应用本实施例提供的股骨髁假体的仿真分析模型；从分析中可以看出本实施例的股骨髁假体与胫骨衬垫假体的接触面积为350mm2，比传统关节假体中股骨髁假体与胫骨衬垫假体的接触面积更大；其仿真分析的最大应力值为18MPa，比传统关节假体提高10％。
试验例2测试台试验
本实施例提供的股骨髁假体应用于尸体上的膝关节进行测试台试验。在正常状态下(即未安装股骨髁假体)获取一组数据，再安装本实施例的股骨髁假体后获取一组数据，对比结果如图12；图12中的图示自然关节为正常状态，假体为安装本实施例的股骨髁假体的状态。
由图12可知，采用安装本实施例的股骨髁假体的测试数据与正常状态获得的数据相比，误差很小，基本能够复现人体的运动功能。
试验例3磨损试验
使用本实施例的股骨髁假体与高交联聚乙烯进行摩擦磨损试验，磨损体积/每百万次为33.52±1.2mm3/mc(million cycles)，比传统关节假体磨损量降低10％以上。图13为本实施例提供的股骨髁假体与高交联聚乙烯进行摩擦磨损试验的图表。
实施例二
实施例二提供了一种人工膝关节，该实施例包括实施例一所述的股骨髁假体，实施例一所公开的股骨髁假体的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的股骨髁假体的技术特征不再重复描述。
本实施例提供的人工膝关节，包括所述的股骨髁假体。股骨髁假体可以通过植入、骨水泥或者生物涂层等方式固定在人体的被截骨的股骨上。
本实施例中所述人工膝关节，通过采用拟合度较高的股骨髁假体，以在一定程度上可以使患者能更好的恢复膝关节的功能性，以改善患者的生活质量。
本实施例中所述人工膝关节具有实施例一所述股骨髁假体的优点，实施例一所公开的所述股骨髁假体的优点在此不再重复描述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种股骨髁假体，其特征在于，该股骨髁假体的矢状面轮廓线至少一部分采用螺线；
所述螺线在极坐标下的表达方式为：P(t)＝+k+mt或者P(t)＝-k-mt，其中k、m和t为正数；在一个固定的模型中k和m为常量，t为变量。
2.根据权利要求1所述的股骨髁假体，其特征在于，参数t的取值范围为45-315，单位为：度；
参数k的取值范围为6-22，单位为：毫米；
参数m的取值范围为0.085-0.105，单位为：毫米/度。
3.根据权利要求2所述的股骨髁假体，其特征在于，参数t的取值范围为55-305，单位为：度；
参数k的取值范围为8-20，单位为：毫米。
4.根据权利要求1所述的股骨髁假体，其特征在于，在95％的置信区间内，所述螺线在极坐标下的表达方式为：P(t)＝+k+0.095t或者P(t)＝-k-0.095t；其中6≤k≤22，t∈[45，315]，k的单位为毫米，t的单位为度。
5.根据权利要求4所述的股骨髁假体，其特征在于，在95％的置信区间内，所述螺线在极坐标下的表达方式为：P(t)＝+k+0.095t或者P(t)＝-k-0.095t；其中8≤k≤20，t∈[55，305]，k的单位为毫米，t的单位为度。
6.根据权利要求1所述的股骨髁假体，其特征在于，所述股骨髁假体的矢状面的最大轮廓线至少一部分采用所述螺线；
和/或，所述股骨髁假体的凸轮的矢状面外轮廓线至少一部分采用所述螺线。
7.根据权利要求1所述的股骨髁假体，其特征在于，所述股骨髁假体的关节面包括外髁面和内髁面；所述股骨髁假体的矢状面上，所述外髁面至少一部分采用所述螺线和/或所述内髁面至少一部分采用所述螺线。
8.根据权利要求1所述的股骨髁假体，其特征在于，所述股骨髁假体的矢状面轮廓线至少一部分采用弧线；所述弧线设置在所述螺线的一端或者两端，且所述弧线与所述螺线相切过渡连接。
9.根据权利要求8所述的股骨髁假体，其特征在于，所述股骨髁假体包括前髁和后髁；所述螺线的两端均连接所述弧线；
设置于所述前髁的所述弧线的半径范围为20毫米-50毫米；
设置于所述后髁的所述弧线的半径范围为9毫米-14毫米。
10.一种人工膝关节，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的股骨髁假体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710647209.0A CN107280815B (zh) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | 股骨髁假体及人工膝关节 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710647209.0A CN107280815B (zh) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | 股骨髁假体及人工膝关节 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107280815A true CN107280815A (zh) | 2017-10-24 |
| CN107280815B CN107280815B (zh) | 2023-11-03 |
Family
ID=60104208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710647209.0A Active CN107280815B (zh) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | 股骨髁假体及人工膝关节 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107280815B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107595443A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-19 | 北京安颂科技有限公司 | 分体式股骨髁假体及人工膝关节 |
| CN107616860A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-01-23 | 北京安颂科技有限公司 | 分体式胫骨托假体及人工膝关节 |
| CN109172053A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-11 | 北京四正医疗器械有限责任公司 | 一种双间室膝关节假体 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3138129A1 (de) * | 1981-09-25 | 1983-04-07 | Uwe Dr. 2000 Hamburg Rehder | "kniegelenkendoprothese" |
| US6893467B1 (en) * | 1999-07-26 | 2005-05-17 | Michel Bercovy | Knee prosthesis |
| CN1671337A (zh) * | 2002-07-26 | 2005-09-21 | 沃尔德马连接两合公司 | 假膝 |
| US20110153026A1 (en) * | 2009-12-22 | 2011-06-23 | Zimmer, Gmbh | J-curve for a femoral prosthesis component |
| CN106821552A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-06-13 | 太原理工大学 | 一种客制化人工膝关节假体的设计方法 |
| CN208259801U (zh) * | 2017-08-01 | 2018-12-21 | 北京安颂科技有限公司 | 股骨髁假体及人工膝关节 |
-
2017
- 2017-08-01 CN CN201710647209.0A patent/CN107280815B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3138129A1 (de) * | 1981-09-25 | 1983-04-07 | Uwe Dr. 2000 Hamburg Rehder | "kniegelenkendoprothese" |
| US6893467B1 (en) * | 1999-07-26 | 2005-05-17 | Michel Bercovy | Knee prosthesis |
| CN1671337A (zh) * | 2002-07-26 | 2005-09-21 | 沃尔德马连接两合公司 | 假膝 |
| US20110153026A1 (en) * | 2009-12-22 | 2011-06-23 | Zimmer, Gmbh | J-curve for a femoral prosthesis component |
| CN106821552A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-06-13 | 太原理工大学 | 一种客制化人工膝关节假体的设计方法 |
| CN208259801U (zh) * | 2017-08-01 | 2018-12-21 | 北京安颂科技有限公司 | 股骨髁假体及人工膝关节 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107595443A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-19 | 北京安颂科技有限公司 | 分体式股骨髁假体及人工膝关节 |
| CN107595443B (zh) * | 2017-10-25 | 2024-05-28 | 北京安颂科技有限公司 | 分体式股骨髁假体及人工膝关节 |
| CN107616860A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-01-23 | 北京安颂科技有限公司 | 分体式胫骨托假体及人工膝关节 |
| CN107616860B (zh) * | 2017-11-09 | 2024-05-28 | 北京安颂科技有限公司 | 分体式胫骨托假体及人工膝关节 |
| CN109172053A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-11 | 北京四正医疗器械有限责任公司 | 一种双间室膝关节假体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107280815B (zh) | 2023-11-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102793594B (zh) | 一种人工膝关节 | |
| CN206651895U (zh) | 髋臼填充块组件及具有其的髋关节系统 | |
| CN105434009A (zh) | 用于股骨截骨术的导航模板、使用方法及制作方法 | |
| CN207012231U (zh) | 一种胫骨平台后外侧万向锁定内固定装置 | |
| CN107280815A (zh) | 股骨髁假体及人工膝关节 | |
| CN109620480A (zh) | 单髁股骨假体以及胫骨衬垫 | |
| CN205144706U (zh) | 用于儿童股骨近端旋转短缩内翻截骨术的导航模板 | |
| CN102551921B (zh) | 一种用于髋关节假体周围骨折手术的人工股骨柄 | |
| CN210541939U (zh) | 髌股关节假体 | |
| CN204501111U (zh) | 新型人工踝关节 | |
| CN208259801U (zh) | 股骨髁假体及人工膝关节 | |
| CN205569052U (zh) | 一种铰链组合式肩峰、锁骨解剖板 | |
| CN208942488U (zh) | 骨假体装置 | |
| CN208989261U (zh) | 股骨髁及具有其的膝关节假体 | |
| CN206443798U (zh) | 一种个性化股骨柄假体植入导向装置 | |
| CN204863560U (zh) | 髋臼杯假体 | |
| CN109009573B (zh) | 可调式髋臼假体 | |
| CN203524811U (zh) | 一种肱骨或股骨近端的重建装置 | |
| CN209316155U (zh) | 胫骨近端填充块假体 | |
| Tai et al. | Stress Distribution of a Modified Periacetabular Osteotomy for Treatment of Dysplastic Acetabulum | |
| CN203059978U (zh) | 一种骨连接装置 | |
| CN205920674U (zh) | 手术模拟平台 | |
| CN217091039U (zh) | 一种与股骨后髁适配的单髁假体 | |
| CN211863040U (zh) | 肱骨大结节假体 | |
| CN206836953U (zh) | 贴合式肱骨远端接骨板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |