CN107280822A - 髌骨假体及人工膝关节 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种髌骨假体及人工膝关节。该髌骨假体，包括假体主体、滚动体和髌骨固定件；所述假体主体具有相对应的第一面和第二面；所述第一面设置有与所述滚动体配合连接的主体凹槽，所述第二面与所述髌骨固定件连接；所述主体凹槽能够防止所述滚动体脱离所述假体主体；所述滚动体凸出于所述第一面，且所述滚动体能够绕滚动瞬心滚动；所述滚动瞬心位于所述滚动体内。该人工膝关节包括所述的髌骨假体。本发明的目的在于提供髌骨假体及人工膝关节，以解决现有技术中存在的髌骨假体磨损严重的技术问题。

Description

髌骨假体及人工膝关节

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种髌骨假体及人工膝关节。

背景技术

人工膝关节假体经膝关节置换术后植入到人体中，其作用是为了恢复人体正常的生理功能。对于退变磨损严重的髌骨进行置换已被大家所接受，市场主流膝关节假体设计已经充分地考虑了髌股假体的匹配，在股骨假体前方设置了长而宽的滑车槽。随着髌骨置换术的大量应用，髌骨假体的设计成为影响人工膝关节置换手术效果的重要因素。

目前，髌骨假体的设计一般为整体固定或装配固定的形式，这类髌骨假体均有一个弧形的顶部，通过骨水泥或者生物涂层的方式固定在髌骨上。这类传统的髌骨假体的设计形式，使得髌骨假体与股骨髁假体所组成的摩擦副在膝关节屈伸运动过程中，一直处于滑动摩擦状态，而且接触位置集中在固定的区域上，随着时间的推移，该区域就会出现严重的磨损，从而直接影响了整体膝关节假体的使用寿命。

为了延长膝关节假体的使用寿命，最大程度的降低髌骨假体的磨损，就必须使髌骨假体与股骨髁假体所组成的摩擦副长期处于一种合理的摩擦状态中。

因此，本申请针对上述问题提供一种新的髌骨假体及人工膝关节，以降低髌骨假体的磨损。

发明内容

本发明的目的在于提供髌骨假体，以解决现有技术中存在的髌骨假体磨损严重的技术问题。

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髌骨假体磨损严重的技术问题。

基于上述第一目的，本发明提供的髌骨假体，包括假体主体、滚动体和髌骨固定件；

所述假体主体具有相对应的第一面和第二面；所述第一面设置有与所述滚动体配合连接的主体凹槽，所述第二面与所述髌骨固定件连接；

所述主体凹槽能够防止所述滚动体脱离所述假体主体；所述滚动体凸出于所述第一面，且所述滚动体能够绕滚动瞬心滚动；所述滚动瞬心位于所述滚动体内。

进一步地，所述假体主体包括顶盖和髌骨托；

所述顶盖与所述髌骨托固定连接，且能够形成所述主体凹槽；

所述第一面为所述顶盖远离所述髌骨托的一面，所述第二面为所述髌骨托远离所述顶盖的一面。

进一步地，所述顶盖设置有贯穿所述顶盖的第一凹槽，所述髌骨托设置有第二凹槽；

所述第一凹槽和所述第二凹槽形成所述主体凹槽。

进一步地，所述第一凹槽和所述第二凹槽均为球台形；所述滚动体为球体；所述滚动瞬心为球心；

所述球台形的最小横截面直径小于所述球体直径；所述球台形的最大横截面直径大于等于所述球体直径；

所述第二凹槽贯穿所述髌骨托，且所述滚动体凸出于所述第二面；所述滚动体远离所述顶盖的一端与所述第二面之间的距离，不大于所述髌骨固定件远离所述顶盖的一端与所述第二面之间的距离。

进一步地，所述第一凹槽和所述第二凹槽的直径相同，所述第一凹槽的直径范围为8mm-25mm；所述滚动体与所述主体凹槽的间隙为0.01mm-0.08mm。

进一步地，所述第一面为球形球冠或椭球型球冠；

所述球形球冠的半径为15mm-35mm，所述椭球型球冠的长半径为25mm-45mm，椭球型球冠的短半径为15mm-35mm。

进一步地，所述髌骨固定件的数量为多个；多个所述髌骨固定件呈中心对称设置，且均匀固定在所述第二面上；

所述髌骨固定件为螺柱、圆柱、圆锥柱、三角柱、矩形柱、五边柱或六边柱中的一种或者多种。

进一步地，所述髌骨固定件与所述髌骨托一体成型；所述顶盖和所述髌骨托通过连接件可拆装固定连接；

所述顶盖和所述髌骨托均设置有与所述连接件相应的假体连接孔；

所述连接件为螺柱、圆柱、圆锥柱、三角柱、矩形柱、五边柱或六边柱中的一种或者多种。

进一步地，所述顶盖的材质为钴铬钼合金、超高分子量聚乙烯、氧化铝基陶瓷或氧化锆基陶瓷；

所述髌骨托的材质为不锈钢、超高分子量聚乙烯或钛合金；

所述滚动体的材质为钴铬钼合金、超高分子量聚乙烯、氧化铝基陶瓷或氧化锆基陶瓷；

所述连接件的材质为钛合金或不锈钢。

基于上述第二目的，本发明提供的人工膝关节，包括所述的髌骨假体。

本发明的有益效果：

本发明提供的髌骨假体，包括假体主体、滚动体和髌骨固定件，通过在假体主体设置与滚动体配合连接的主体凹槽，且主体凹槽能够防止滚动体脱离假体主体，以及滚动体能够绕位于滚动体内的滚动瞬心滚动，以使髌骨假体通过滚动体与人体正常股骨髁或股骨髁假体保持接触，以使髌骨假体与人体正常股骨髁或股骨髁假体所组成的摩擦副为滚动摩擦，极大降低了髌骨假体的磨损，延长了膝关节假体的使用寿命。

本发明提供的人工膝关节，包括髌骨假体，可以降低髌骨假体的磨损，可以延长膝关节假体的使用寿命。

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为本发明实施例一提供的髌骨假体的爆炸图；

图2为本发明实施例一提供的髌骨假体的第一角度结构示意图；

图3为图2所示的髌骨假体的左剖视图；

图4为图2所示的髌骨假体的俯视图；

图5为图2所示的髌骨假体的仰视图；

图6为本发明实施例一提供的髌骨假体的第二角度结构示意图；

图7为本发明实施例一提供的髌骨假体的第三角度结构示意图；

图8为本发明实施例一提供的髌骨假体的第一角度结构示意图(未显示滚动体)；

图9为图8所示的髌骨假体的左剖视图。

图标：100-假体主体；110-第一面；120-第二面；130-主体凹槽；131-第一凹槽；132-第二凹槽；140-顶盖；150-髌骨托；160-连接件；170-假体连接孔；200-滚动体；300-髌骨固定件。

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1-图9所示，本实施例提供了一种髌骨假体；图1为本实施例提供的髌骨假体的爆炸图；图2为本实施例提供的髌骨假体的第一角度结构示意图；图3为图2所示的髌骨假体的左剖视图；图4为图2所示的髌骨假体的俯视图；图5为图2所示的髌骨假体的仰视图；图6和图7为本实施例提供的髌骨假体的两个角度的立体结构示意图；图8为本实施例提供的髌骨假体的第一角度结构示意图(未显示滚动体)；图9为图8所示的髌骨假体的左剖视图。

参见图1-图9所示，本实施例提供的髌骨假体，包括假体主体100、滚动体200和髌骨固定件300。

假体主体100具有相对应的第一面110和第二面120。

假体主体100设置有与滚动体200配合连接的主体凹槽130；可选地，第一面110设置有与滚动体200配合连接的主体凹槽130。

可选地，第二面120与髌骨固定件300连接。通过髌骨固定件300，以将髌骨假体固定在人体的髌骨上，例如通过骨水泥或者生物涂层的方式将髌骨假体的整体固定在髌骨上。

主体凹槽130能够防止滚动体200脱离假体主体100；也即滚动体200在转动时，不会从假体主体100上掉落。主体凹槽130能够防止滚动体200脱离假体主体100的结构包括但不限于滚动体200与假体主体100的主体凹槽130设置有相互配合的限位结构，假体主体100的主体凹槽130的槽口设置有用于防止滚动体200脱离的止挡环，滚动体200与假体主体100的主体凹槽130采用锥面配合、弧面配合等等。

滚动体200凸出于第一面110，且滚动体200能够滚动。可选地，滚动体200能够绕滚动瞬心滚动，该滚动瞬心位于滚动体内。现有技术中，滚动的定义是转动与位移的平面复合运动；这种平面复合运动所在作用面内在任何瞬时都有一个不动点，这个瞬时不动点称作滚动瞬心。通过滚动体200凸出于第一面110，以使滚动体200与人体正常股骨髁或股骨髁假体接触。滚动体200例如可以为球体、异形球体；可选地，滚动体200为球体；也即滚动瞬心为球心。可选地，滚动体200能够绕自身的中心滚动；例如滚动体200能够绕自身的中心进行1-3个自由度的180度-360度滚动；可选地，滚动体200能够绕自身的中心进行3个自由度的360度滚动。

本实施例中所述髌骨假体，包括假体主体100、滚动体200和髌骨固定件300，通过在假体主体100设置与滚动体200配合连接的主体凹槽130，且主体凹槽130能够防止滚动体200脱离假体主体100，以及滚动体200能够绕位于滚动体200内的滚动瞬心滚动，以使髌骨假体通过滚动体200与人体正常股骨髁或股骨髁假体保持接触，以使髌骨假体与人体正常股骨髁或股骨髁假体所组成的摩擦副为滚动摩擦，极大降低了髌骨假体的磨损，延长了膝关节假体的使用寿命。

从物理常识可知，滚动摩擦的磨损显著低于滑动摩擦；本实施例中所述髌骨假体采用了滚动摩擦的设计原理，取代传统的滑动摩擦的设计思路，将髌骨假体的内部设计一颗可以随意滚动的滚动体200，在膝关节屈伸运动过程中，髌骨假体上的滚动体200与人体正常股骨髁或股骨髁假体始终保持接触，随着接触位置的不同，滚动体200随之自由的滚动，例如自由滚动360°，保证了髌骨假体长期处于一种低磨损的运动状态中，从而显著的提高了膝关节假体的使用寿命。同时，由于髌骨假体始终处于低磨损的状态，原本在传统人工膝关节置换术后所引发的髌骨并发症，如髌骨半脱位与脱位、髌骨松动和膝前痛等现象也将会随之降低，从而大幅度的提高了患者的生活质量。

本实施例的可选方案中，假体主体100包括顶盖140和髌骨托150。

顶盖140与髌骨托150固定连接，且能够形成主体凹槽130。

第一面110为顶盖140远离髌骨托150的一面，第二面120为髌骨托150远离顶盖140的一面。将假体主体100设计为顶盖140和髌骨托150两部分，通过分体组装形式，便于将滚动体200安装连接在假体主体100内。

可选地，顶盖140与髌骨托150形成的主体凹槽130，例如可以是主体凹槽130为顶盖140设置的贯穿顶盖140的凹槽，或者主体凹槽130为顶盖140设置的未贯穿顶盖140的凹槽，或者主体凹槽130由两部分组成，即为顶盖140设置的贯穿顶盖140的凹槽和髌骨托150设置的凹槽。

优选地，主体凹槽130由两部分组成。具体而言，参见图1、图9所示，顶盖140设置有贯穿顶盖140的第一凹槽131，髌骨托150设置有第二凹槽132；第一凹槽131和第二凹槽132形成主体凹槽130。通过将主体凹槽130设置为第一凹槽131和第二凹槽132两部分，一方面便于主体凹槽130的生产加工，另一方面便于滚动体200的安装连接。

可选地，主体凹槽130的形状与滚动体200的形状相适应；可选地，第一凹槽131和第二凹槽132均为球台形；滚动体200为球体；可选地，球台形的最小横截面直径小于球体直径；球台形的最大横截面直径大于等于球体直径。呈球体的滚动体200，更加便于髌骨假体与人体正常股骨髁或股骨髁假体之间连接，以使髌骨假体与人体正常股骨髁或股骨髁假体之间的活动更加灵活，有利于膝关节屈伸运动。

可选地，第二凹槽132贯穿髌骨托150，且滚动体200凸出于第二面120，以减少髌骨托150的体积。可选地，滚动体200远离顶盖140的一端与第二面120之间的距离，不大于髌骨固定件300远离顶盖140的一端与第二面120之间的距离；便于滚动体200在主体凹槽130内滚动。

本实施例的可选方案中，第一凹槽131和第二凹槽132的直径相同，第一凹槽131的直径范围为8mm-25mm；滚动体200的形状与主体凹槽130的形状相适应，则滚动体200的直径范围也为8mm-25mm。优选地，第一凹槽131的直径范围为10mm-20mm；滚动体200的直径范围为10mm-20mm。

可选地，滚动体200与主体凹槽130的间隙为0.01mm-0.08mm。优选地，滚动体200与主体凹槽130的间隙为0.01mm-0.05mm。

本实施例的可选方案中，第一面110为曲面；可选地，第一面110为对称曲面或者非对称曲面；优选地，第一面110为球形球冠或椭球型球冠；也即顶盖140远离髌骨托150的一面为球形球冠或椭球型球冠；以在膝关节屈伸运动过程中，减少或者避免髌骨假体造成的人体的不适与疼痛。

可选地，球形球冠的半径为15mm-35mm；可选地，椭球型球冠的长半径为25mm-45mm，椭球型球冠的短半径为15mm-35mm。可选地，球形球冠的半径大于滚动体200的半径；可选地，椭球型球冠的短半径大于滚动体200的半径。

本实施例的可选方案中，髌骨固定件300的数量为多个；髌骨固定件300的数量例如可以为2-10个，如2个、3个、6个、8个等等。

可选地，多个髌骨固定件300呈中心对称设置，且均匀固定在第二面120上；可选地，髌骨固定件300与髌骨托150一体成型。

可选地，髌骨固定件300为螺柱、圆柱、圆锥柱、三角柱、矩形柱、五边柱或六边柱中的一种或者多种；髌骨固定件300还可以为其他形状。可选地，髌骨固定件300的截面形状为圆形时，其直径优选为4mm-8mm；可选地，髌骨固定件300的截面形状为除圆形之外的形状时，其截面的面积范围为12mm²-25mm²。

本实施例的可选方案中，顶盖140和髌骨托150通过连接件160可拆装固定连接；可选地，连接件160的数量为多个；连接件160的数量例如可以为2-10个，如2个、3个、6个、8个等等。可选地，多个连接件160呈中心对称设置。

可选地，连接件160与髌骨固定件300间隔设置，互不干涉。

可选地，顶盖140和髌骨托150均设置有与连接件160相应的假体连接孔170；优选地，假体连接孔170的形状可以采用螺纹和光孔。可选地，螺纹孔为公制螺纹或英制螺纹；当假体连接孔170采用公制螺纹设计时，螺纹公称直径为1.5mm-5mm；当假体连接孔170采用英制螺纹设计时，螺纹公称直径为0.059inch-0.197inch。可选地，当假体连接孔170截面形状为圆形时，其直径为1.5mm-5mm；可选地，当假体连接孔170截面形状为除圆形之外的形状时，假体连接孔170截面的平均面积为1.5mm²-20mm²。

可选地，连接件160为螺柱、圆柱、圆锥柱、三角柱、矩形柱、五边柱或六边柱中的一种或者多种；连接件160还可以为其他形状。假体连接孔170的数量与连接件160的数量相应；假体连接孔170的形状与连接件160的形状相应。可选地，连接件160与顶盖140的假体连接孔170为螺纹连接和/或过盈配合，连接件160与髌骨托150的假体连接孔170为小间隙配合，以保证滚动体200与第一凹槽131、第二凹槽132所形成的主体凹槽130的滚动间隙。

本实施例的可选方案中，顶盖140的材质为钴铬钼合金、超高分子量聚乙烯、氧化铝基陶瓷或氧化锆基陶瓷。可选地，钴铬钼合金材料或超高分子量聚乙烯材料制成的顶盖140采用传统的数控加工成型，普通量具即可实现检测；可选地，氧化铝基陶瓷材料或氧化锆基陶瓷材料制成的顶盖140采用等静压压制→粗加工成型→烧结→精加工磨削→抛光的加工方式成型，普通量具即可实现检验；以使顶盖140不具有任何设计、生产加工和检测上的难度。

可选地，髌骨托150的材质为不锈钢、超高分子量聚乙烯或钛合金；可选地，不锈钢、超高分子量聚乙烯或钛合金材料制成的髌骨托150采用传统的数控加工成型，普通量具即可实现检测；以使髌骨托150不具有任何设计、生产加工和检测上的难度。

可选地，滚动体200的材质为钴铬钼合金、超高分子量聚乙烯、氧化铝基陶瓷或氧化锆基陶瓷；可选地，钴铬钼合金材料或超高分子量聚乙烯材料制成的滚动体200采用传统的数控加工成型，普通量具即可实现检测；可选地，氧化铝基陶瓷材料或氧化锆基陶瓷材料制成的滚动体200采用等静压压制→粗加工成型→烧结→精加工磨削→抛光的加工方式成型，普通量具即可实现检验；以使滚动体200不具有任何设计、生产加工和检测上的难度。

可选地，连接件160的材质为钛合金或不锈钢。可选地，不锈钢或钛合金材料制成的连接件160采用传统的数控加工成型，普通量具即可实现检测；以使连接件160不具有任何设计、生产加工和检测上的难度。

可选地，顶盖140、髌骨托150、滚动体200、连接件160、髌骨固定件300等的材料可以相同，也可以不同。

需要说明的是，在人工膝关节置换术时，需使用专用的手术器械进行髌骨截骨操作，以便于保证所有的安装以及配合精度。

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髌骨假体，实施例一所公开的髌骨假体的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的髌骨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，包括髌骨假体。髌骨假体的髌骨固定件可以通过骨水泥或者生物涂层的方式将髌骨假体固定在人体的被截骨的髌骨上。

本实施例中所述人工膝关节通过髌骨假体与人体正常股骨髁或股骨髁假体组成的滚动摩擦副，以极大降低髌骨假体的磨损，以延长膝关节假体的使用寿命；所述人工膝关节具有实施例一所述髌骨假体的优点，实施例一所公开的所述髌骨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)

1.一种髌骨假体，其特征在于，包括假体主体、滚动体和髌骨固定件；

所述假体主体具有相对应的第一面和第二面；所述第一面设置有与所述滚动体配合连接的主体凹槽，所述第二面与所述髌骨固定件连接；

所述主体凹槽能够防止所述滚动体脱离所述假体主体；所述滚动体凸出于所述第一面，且所述滚动体能够绕滚动瞬心滚动；所述滚动瞬心位于所述滚动体内。

2.根据权利要求1所述的髌骨假体，其特征在于，所述假体主体包括顶盖和髌骨托；

所述顶盖与所述髌骨托固定连接，且能够形成所述主体凹槽；

所述第一面为所述顶盖远离所述髌骨托的一面，所述第二面为所述髌骨托远离所述顶盖的一面。

3.根据权利要求2所述的髌骨假体，其特征在于，所述顶盖设置有贯穿所述顶盖的第一凹槽，所述髌骨托设置有第二凹槽；

所述第一凹槽和所述第二凹槽形成所述主体凹槽。

4.根据权利要求3所述的髌骨假体，其特征在于，所述第一凹槽和所述第二凹槽均为球台形；所述滚动体为球体；所述滚动瞬心为球心；

所述球台形的最小横截面直径小于所述球体直径；所述球台形的最大横截面直径大于等于所述球体直径；

所述第二凹槽贯穿所述髌骨托，且所述滚动体凸出于所述第二面；所述滚动体远离所述顶盖的一端与所述第二面之间的距离，不大于所述髌骨固定件远离所述顶盖的一端与所述第二面之间的距离。

5.根据权利要求4所述的髌骨假体，其特征在于，所述第一凹槽和所述第二凹槽的直径相同，所述第一凹槽的直径范围为8mm-25mm；所述滚动体与所述主体凹槽的间隙为0.01mm-0.08mm。

6.根据权利要求1所述的髌骨假体，其特征在于，所述第一面为球形球冠或椭球型球冠；

所述球形球冠的半径为15mm-35mm，所述椭球型球冠的长半径为25mm-45mm，椭球型球冠的短半径为15mm-35mm。

7.根据权利要求1所述的髌骨假体，其特征在于，所述髌骨固定件的数量为多个；多个所述髌骨固定件呈中心对称设置，且均匀固定在所述第二面上；

所述髌骨固定件为螺柱、圆柱、圆锥柱、三角柱、矩形柱、五边柱或六边柱中的一种或者多种。

8.根据权利要求2所述的髌骨假体，其特征在于，所述髌骨固定件与所述髌骨托一体成型；所述顶盖和所述髌骨托通过连接件可拆装固定连接；

所述顶盖和所述髌骨托均设置有与所述连接件相应的假体连接孔；

所述连接件为螺柱、圆柱、圆锥柱、三角柱、矩形柱、五边柱或六边柱中的一种或者多种。

9.根据权利要求2所述的髌骨假体，其特征在于，所述顶盖的材质为钴铬钼合金、超高分子量聚乙烯、氧化铝基陶瓷或氧化锆基陶瓷；

所述髌骨托的材质为不锈钢、超高分子量聚乙烯或钛合金；

所述滚动体的材质为钴铬钼合金、超高分子量聚乙烯、氧化铝基陶瓷或氧化锆基陶瓷；

所述连接件的材质为钛合金或不锈钢。

10.一种人工膝关节，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的髌骨假体。