CN107361883B - 锥锁定膝关节假体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锥锁定膝关节假体，涉及医疗器械技术领域。该锥锁定膝关节假体包括胫骨衬垫及胫骨托。胫骨衬垫包括锁定锥头及衬垫底座，锁定锥头设置在衬垫底座底部。胫骨托包括锁定锥孔及托顶座，锁定锥孔设置在托顶座顶部。衬垫底座与托顶座相向设置。锁定锥头与锁定锥孔的形状相互匹配。本发明的锥锁定膝关节假体，锁定锥头匹配在锁定锥孔内，放开了上下方向平动自由度，能够自适应容忍上下方向的微调，从而能够有效地协调不合理的左右、前后倾覆力矩，解决了胫骨衬垫易脱位的问题，具有进行推广应用的价值。

Description

锥锁定膝关节假体
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种锥锁定膝关节假体。
背景技术
人工膝关节置换，是在近代人工髋关节成功应用于病人后逐渐发展起来的一种治疗膝关节疾病的新技术，它能够非常有效地根除晚期膝关节病痛，极大地提高病人的生活质量。
虽然近几十年的临床统计结果表明，人工膝关节假体有非常好的存活率，但是在进行人工膝关节置换后，仍然存在各种严重的并发症，究其原因，几乎和假体本身有关的并发症都集中在胫骨衬垫上，如胫骨衬垫的表面磨损、背部磨损、脱位或半脱位等。
在设计人工膝关节假体时，胫骨托与胫骨衬垫的锁定机制的设计尤为重要，良好的锁定机制可以有效地减轻胫骨衬垫的表面磨损及背部磨损、降低脱位或半脱位发生的几率。
现在市面上主流的胫骨托与胫骨衬垫的锁定机制，不约而同地采用了6自由度全约束的方式，即，将胫骨衬垫X、Y、Z三个方向的平动和X、Y、Z三个方向的转动全部进行约束。使用诸如外周包围锁定—DEPUY的PFC Sigma假体的锁定机制；安全岛锁定—Stryker的Triathlon假体的锁定机制；卡扣锁定—Biomet的Vanguard假体的锁定机制。以上的这些设计均能够达到良好的锁定效果，从而使得胫骨衬垫能够很好地抵抗周围的各种载荷。
但是，采用上述这些设计，当假体植入时，如果位置不当，仍然会导致胫骨衬垫脱位或者胫骨托松动，从而仍然会导致严重的并发症发生。
目前，亟需一种胫骨衬垫脱位的发生几率低的膝关节假体装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锥锁定膝关节假体，以解决现有技术中存在的膝关节假体的胫骨衬垫易脱位的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种锥锁定膝关节假体，包括胫骨衬垫及胫骨托；
所述胫骨衬垫包括锁定锥头及衬垫底座，所述锁定锥头设置在所述衬垫底座底部；
所述胫骨托包括锁定锥孔及托顶座，所述锁定锥孔设置在所述托顶座顶部；
所述衬垫底座与所述托顶座相向设置；
所述锁定锥头与所述锁定锥孔的形状相互匹配。
进一步地，所述锁定锥头与所述锁定锥孔均为锥形体状；
且二者的锥角相同，均为A；
A≤6°。
进一步地，所述锁定锥头的锥大径D为4mm～10mm。
进一步地，所述锁定锥头的锥长度L为4mm～6mm。
进一步地，所述锁定锥头的数量为多个，且相对于所述衬垫底座的中心对称分布；
所述锁定锥孔的数量为多个，且相对于所述托顶座的中心对称分布。
进一步地，所述锁定锥头与所述锁定锥孔数量相同，且二者的位置相互对应。
进一步地，设定所述衬垫底座底面与所述托顶座顶面的距离为H；
设定所述锁定锥头顶面与所述锁定锥孔底面的距离为h；
H＜h。
进一步地，所述衬垫底座底面与所述托顶座顶面的距离H为0.2mm～1mm；
所述锁定锥头顶面与所述锁定锥孔底面的距离h为0.5mm～1.5mm。
进一步地，所述胫骨衬垫的材质为聚乙烯。
进一步地，所述胫骨托的材质为钴铬钼合金。
本发明提供的锥锁定膝关节假体，衬垫底座与托顶座相向设置，锁定锥头与锁定锥孔的形状相互匹配，锁定锥头匹配在锁定锥孔内，放开了上下方向的平动自由度，能够自适应地容忍上下方向的微调，从而能够有效地协调和调配不合理的左右倾覆力矩和前后倾覆力矩，解决了胫骨衬垫易脱位的问题，适于进行推广应用。
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一种锥锁定膝关节假体的整体结构剖视示意图；
图2为本发明实施例一提供的一种锥锁定膝关节假体的整体结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的一种锥锁定膝关节假体中胫骨衬垫的结构示意图；
图4为本发明实施例一提供的一种锥锁定膝关节假体中胫骨托的结构示意图。
附图标记：
1-胫骨衬垫； 2-胫骨托； 11-锁定锥头；
12-衬垫底座； 21-锁定锥孔； 22-托顶座。
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：
在本实施例的可选方案中，如图1至图4所示，本实施例提供的一种锥锁定膝关节假体，包括胫骨衬垫1及胫骨托2；胫骨衬垫1包括锁定锥头11及衬垫底座12，锁定锥头11设置在衬垫底座12底部；胫骨托2包括锁定锥孔21及托顶座22，锁定锥孔21设置在托顶座22顶部；衬垫底座12与托顶座22相向设置；锁定锥头11与锁定锥孔21的形状相互匹配。
在膝关节假体的使用过程中，胫骨衬垫1会受到压力、推力、扭转力矩、左右倾覆力矩及前后倾覆力矩等复杂载荷的作用。现有的膝关节假体，其锁定机制从原理上就决定了胫骨衬垫1对周围的复杂载荷只能抵抗，而不能容纳和忍受，当假体植入时，如果位置不当，会导致胫骨衬垫1脱位，或者胫骨托2松动，从而会导致严重的并发症发生。
在本实施例中，衬垫底座12底部设置有锁定锥头11，托顶座22顶部设置有锁定锥孔21，锁定锥头11匹配在锁定锥孔21内，从原理上采用容忍性设计，放开上下方向的平动自由度，将锁定机制设计为5自由度约束方式，能够自适应地容忍上下方向的微调，从而能够有效地协调和调配可能的不合理的左右倾覆力矩和前后倾覆力矩，进而能够降低胫骨衬垫1脱位、胫骨衬垫1半脱位及胫骨托2松动的发生几率，提高使用者的生活质量，同时还能够减轻胫骨衬垫1的背部磨损，延长膝关节假体的使用寿命。
在本实施例的可选方案中，还包括用于与人体胫骨连接的凸起；凸起设置在托顶座22底部。
在本实施例中，对患者的胫骨进行截骨，将凸起插接在胫骨上并固定；胫骨衬垫1位于胫骨与股骨之间，与其他假体或骨骼共同作用模拟人体半月板。
在本实施例的可选方案中，锁定锥头11与锁定锥孔21均为锥形体状；且二者的锥角相同，均为A；A≤6°。
在本实施例中，锁定锥头11与锁定锥孔21的轴向截面形状均为梯形，二者采用相同的锥角A；优选地，A≤6°，能够达到更好地锁定效果。
并且，锥角A可采用莫氏锥度、12/14锥度、11/13锥度或10/12锥度。
在本实施例的可选方案中，锁定锥头11与锁定锥孔21的轴向截面形状亦可为三角形、四边形、五边形或六边形等多边形形状，还可为椭圆形。
在本实施例的可选方案中，锁定锥头11的锥大径D为4mm～10mm。
在本实施例的可选方案中，锁定锥头11的锥长度L为4mm～6mm。
在本实施例的可选方案中，锁定锥头11的数量为多个，且相对于衬垫底座12的中心对称分布；锁定锥孔21的数量为多个，且相对于托顶座22的中心对称分布。
在本实施例的可选方案中，锁定锥头11与锁定锥孔21数量相同，且二者的位置相互对应。
在本实施例中，锁定锥头11的锥大径D及数量由衬垫底座12的情况确定；如果衬垫底座12的底面面积较大，则锁定锥头11的锥大径D应对应地设计得较大，或锁定锥头11的数量应对应地设计得较多，以达到较好地锁定效果；如果衬垫底座12的底面面积较小，则锁定锥头11的锥大径D应对应地设计得较小，或锁定锥头11的数量应对应地设计得较少，以防止各个锁定锥头11之间产生干涉或破坏胫骨衬垫1的整体机构；所以，优选地，锁定锥头11的锥大径D为4mm～10mm，锁定锥头11的数量为2～6个；对应地，锁定锥孔21的数量也为2～6个。
同时，采用多个位置的锥度锁定机制，能够使得其他5个自由度都得到较好地限制，从而达到较好的锁定效果。
并且，锁定锥头11的锥长度L的确定也需经过周密地设计，如果锁定锥头11的锥长度L较短，则会使得锁定效果较差，不但不能够实现自适应调整，还可能增大脱位的风险；如果锁定锥头11的锥长度L较长，则会使得锁定锥孔21的长度对应地也较长，这就会使得胫骨托2的厚度增加，进而会导致手术过程中的胫骨截骨量增加，影响手术的质量；所以，优选地，锁定锥头11的锥长度L为4mm～6mm。
在本实施例的可选方案中，锁定锥头11的表面粗糙度为Ra≤1.5μm；锁定锥孔21的表面粗糙度为Ra≤0.1μm。
现有的衬垫假体，通过材料自身在载荷作用下的变形来实现微调和自适应，调整效果有限。
在本实施例中，胫骨衬垫1不但利用材料自身的变形来实现微调和自适应，还通过锁定锥头11在上下方向的微小移动来实现更大范围的微调和自适应，由此锁定锥头11与锁定锥孔21之间就形成了一个摩擦界面，也就势必存在一定程度的磨损；锁定锥头11的表面粗糙度优选为Ra≤1.5μm，锁定锥孔21的表面粗糙度优选为Ra≤0.1μm，既能实现调整的效果，又能最大限度地降低磨损。
在本实施例的可选方案中，衬垫底座12底面的表面粗糙度为Ra≤1.5μm；托顶座22顶面的表面粗糙度为Ra≤0.1μm。
在本实施例中，使用时，衬垫底座12底面与托顶座22顶面会存在某些位置的接触，形成了一对摩擦副；衬垫底座12底面的表面粗糙度优选为Ra≤1.5μm，托顶座22顶面的表面粗糙度优选为Ra≤0.1μm，能够降低磨损。
在本实施例的可选方案中，胫骨衬垫1的材质为聚乙烯。
在本实施例中，胫骨衬垫1的材质优选为超高分子量聚乙烯，也可为聚醚醚酮等高分子材料；胫骨衬垫1可采用传统的数控加工方式成型，也可采用注塑成型，并采用常规方式进行检测，如游标卡尺、三坐标和投影仪等设备，胫骨衬垫1在加工和检测方面不存在实现难度。
在本实施例的可选方案中，胫骨托2的材质为钴铬钼合金。
在本实施例中，胫骨托2的材质优选为钴铬钼合金，也可为钛合金；胫骨托2可采用铸造或锻造方式，进而数控加工成型，并采用常规方式进行检验，如游标卡尺、三坐标和投影仪等设备，胫骨托2在加工和检测方面不存在实现难度。
在本实施例的可选方案中，设定衬垫底座12底面与托顶座22顶面的距离为H；设定锁定锥头11顶面与锁定锥孔21底面的距离为h；H＜h。
在载荷的作用下，胫骨衬垫1产生变形，衬垫底座12底面的某些位置与托顶座22顶面接触，实现对载荷的容忍和调整。
在本实施例中，衬垫底座12底面与托顶座22顶面的距离H小于锁定锥头11顶面与锁定锥孔21底面的距离h，为自适应调整提供了足够的变形空间，从而能够实现对载荷的自适应调整和容忍。
具体地，H优选为0.2mm～1mm，h优选为0.5mm～1.5mm，并确保H＜h；使得衬垫底座12底面与托顶座22顶面不会因H和h的数值过大而无法接触，避免在使用过程中锁定锥头11一直处于主要承载状态，从而保证锁定锥头11不会过早地发生损伤破坏，也就保证了整个膝关节假体免于失效。
实施例二：
在本实施例的可选方案中，胫骨衬垫1包括锁定锥孔21及衬垫底座12，锁定锥孔21设置在衬垫底座12底部；胫骨托2包括锁定锥头11及托顶座22，锁定锥头11设置在托顶座22顶部；即，相较于实施例一，相当于锁定锥头11与锁定锥孔21的设置位置互换(图中未示出)。
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 (7)

1.一种锥锁定膝关节假体，其特征在于，包括胫骨衬垫(1)及胫骨托(2)；
所述胫骨衬垫(1)包括锁定锥头(11)及衬垫底座(12)，所述锁定锥头(11)设置在所述衬垫底座(12)底部；
所述胫骨托(2)包括锁定锥孔(21)及托顶座(22)，所述锁定锥孔(21)设置在所述托顶座(22)顶部；
所述衬垫底座(12)与所述托顶座(22)相向设置；
所述锁定锥头(11)与所述锁定锥孔(21)的形状相互匹配；
设定所述衬垫底座(12)底面与所述托顶座(22)顶面的距离为H；
设定所述锁定锥头(11)顶面与所述锁定锥孔(21)底面的距离为h；
H＜h；
所述锁定锥头(11)的数量为多个，且相对于所述衬垫底座(12)的中心对称分布；
所述锁定锥孔(21)的数量为多个，且相对于所述托顶座(22)的中心对称分布；
所述锁定锥头(11)与所述锁定锥孔(21)数量相同，且二者的位置相互对应。
2.根据权利要求1所述的锥锁定膝关节假体，其特征在于，所述锁定锥头(11)与所述锁定锥孔(21)均为锥形体状；
且二者的锥角相同，均为A；
A≤6°。
3.根据权利要求1所述的锥锁定膝关节假体，其特征在于，所述锁定锥头(11)的锥大径D为4mm～10mm。
4.根据权利要求1所述的锥锁定膝关节假体，其特征在于，所述锁定锥头(11)的锥长度L为4mm～6mm。
5.根据权利要求1所述的锥锁定膝关节假体，其特征在于，所述衬垫底座(12)底面与所述托顶座(22)顶面的距离H为0.2mm～1mm；
所述锁定锥头(11)顶面与所述锁定锥孔(21)底面的距离h为0.5mm～1.5mm。
6.根据权利要求1所述的锥锁定膝关节假体，其特征在于，所述胫骨衬垫(1)的材质为聚乙烯。
7.根据权利要求1所述的锥锁定膝关节假体，其特征在于，所述胫骨托(2)的材质为钴铬钼合金。
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