CN107638235A - 指关节假体 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种指关节假体，包括指关节本体、掌指关节本体和关节活动部，指关节本体、掌指关节本体和关节活动部的外周面至少部分设有多孔结构部，多孔结构部为由多个孔单元相互连接组成的网状结构，关节活动部包括上、下层弹性活动部，下层弹性活动部为由多个多孔单元相互连通组成的块状结构。本发明指关节假体的表层设有多孔结构部，有利于宿主骨组织与假体表层多孔结构的嵌入式生长，从而形成稳定的生物型固定，防止指关节假体与宿主骨组织易发生相对位移的问题，避免松动、摩擦导致磨损颗粒的产生；指关节假体的弯曲活动部通过下层弹性活动部多孔结构来实现，在有效保证力学强度的同时，有利于指关节在前后方向上发生弯曲行为。

Description

指关节假体

技术领域

本发明涉及一种指关节假体，属于医疗器械制造领域。

背景技术

人类的外伤和疾病等多种原因会造成风湿性及类风湿性关节炎至关节疼痛或强直，严重影响手指的功能。关节置换是功能恢复最有效治疗方法，目前主要以人工关节置换为主。现有的指关节假体，为一整体的硅橡胶植入物（以Osteotec、Swanson指关节假体为代表），植入手术的目的之一是为了减少磨损颗粒的产生，但是磨损颗粒的现象是不能消除的，因为所有运动的部件(例如：植入物与骨相接触)，都将会发生一定程度的磨损，在正常生物力学的外力作用下就会发生临床可见的严重磨损，而非正常或过度的外力会进一步增加磨损的程度。另外，目前使用的指关节中间关节体部分为实体结构，以保证力学强度，但对手指的活动度有很大的影响。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术存在的上述问题，从而提供了指关节假体，旨在解决现有指关节假体与宿主自体骨易松动而造成磨损颗粒的问题，同时解决指关节活动度受限的问题。

本发明的技术解决方案是：包括指关节本体、掌指关节本体和关节活动部，所述指关节本体和掌指关节本体分别连接于关节活动部的前后两侧，其特征在于：所述指关节本体、掌指关节本体和关节活动部的外周面至少部分设有多孔结构结构部，所述多孔结构部为由多个孔单元相互连接组成的网状结构。

进一步地，上述指关节假体，其中：所述关节活动部包括下层弹性活动部和上层弹性活动部，所述上层弹性活动部为实体结构，且上层弹性活动部呈底部具有一缺口的块状或柱状结构，所述下层弹性活动部与上层弹性活动部的缺口相连接。

进一步地，上述指关节假体，其中：所述下层弹性活动部为由多个多孔单元相互连通构成的三维网状块形结构，各个多孔单元之间相互连通。

进一步地，上述指关节假体，其中：整个指关节假体一体成型。

更进一步地，上述指关节假体，其中：所述多孔单元呈梯度分布，多孔单元在下层弹性活动部三维空间上的分布密度由上层至下层逐级递减。

更进一步的，上述指关节假体，其中：所述指关节本体的自由端设有实体部分，所述掌指关节本体的自由端设有实体部分，所述多孔结构部位于指关节本体除实体部分以外部分的外周面、掌指关节本体除实体部分以外部分的外周面以及上层弹性活动部的外周面。

更进一步地，上述指关节假体，其中：所述孔单元等效球直径范围为50μm~5000μm，多孔结构部的孔隙率范围为大于等于20%，小于100%，任意两个所述孔单元之间的连接部分的等效球直径为500~5000μm。

再进一步地，上述指关节假体，其中：所述下层弹性活动部的多孔单元等效球直径范围为100μm~2000μm，所述下层弹性部分的孔隙率范围为大于等于40%，小于100%，任意两个所述多孔单元之间的连接部分的等效球直径为500~5000μm，优选为1000~3500μm。

再进一步地，上述指关节假体，其中：所述孔单元和多孔单元均为由多条棱相互连接构成的开孔结构。

再进一步地，上述指关节假体，所述棱为直线形棱，或者，所述棱为曲线形棱，或者，所述棱为螺旋形棱。

本发明突出的技术效果主要体现在：（1）本发明提供的指关节假体通过3D打印一体制造，解决了传统组配式指关节假体内部的配件之间存在摩擦的问题；（2）指关节假体的表层设有多孔结构部，有利于宿主骨组织与假体表层多孔结构的嵌入式生长，从而形成稳定的生物型固定，有效防止传统指关节假体与宿主骨组织易发生相对位移的问题，避免松动、摩擦导致磨损颗粒的产生；（3）指关节假体的弯曲活动部通过下层弹性活动部的多孔结构实现，在有效保证力学强度的同时，有利于指关节在前后方向上发生弯曲动作。

附图说明

图1为本发明指关节假体示意图；

图2为本发明指关节假体剖视图；

图3为关节活动部下层弹性活动部和指关节柄部的多孔结构示意图；

图4为关节活动部六面体形下层弹性活动部结构示意图；

图5为关节活动部菱形下层弹性活动部结构示意图；

图6为关节活动部下层弹性活动部螺旋形多孔单元具体结构示意图；

图7为多孔结构螺旋形孔单元结构示意图；

图8为两端具有实体部分的指关节假体示意图。

图中，各附图标记的含义为：1—指关节本体，11—实体部分，2—掌指关节本体，21—实体部分，3—关节活动部，31—下层弹性活动部，32—上层弹性活动部，4—多孔结构部。

具体实施方式

以下通过附图结合具体实施方式，对本发明做进一步详细说明。

如图1及图2所示，本发明指关节假体包括指关节本体1、掌指关节本体2和关节活动部3，指关节本体1和掌指关节本体3为实体杆状结构。指关节本体1和掌指关节本体3分别连接于关节活动部3的前后两侧，指关节本体1和掌指关节本体2的整个外周面覆盖有多孔结构结构部4。关节活动部3的外周面部分覆盖有多孔结构部4。如图3所示，多孔结构部4为由众多孔单元相互连接组成的网状结构，可设置一层或多层。整个指关节假体通过3D打印一体成型。

如图1和图2所示，关节活动部3包括下层弹性活动部31和上层弹性活动部32，上层弹性活动部32呈底部具有一缺口的块状结构，且上层弹性活动部32为实体结构，下层弹性活动部31与上层弹性活动部32的缺口相连接，下层弹性活动部31的厚度占关节活动部3厚度的60%以上。如图2和图3所示，下层弹性活动部31为由多个多孔单元相互连接组成的三维网状块形结构，各个多孔单元之间相互贯穿连通。

所述多孔结构部4的孔单元等效球直径范围为50μm~5000μm，优选为200μm~2000μm，多孔结构部4的孔隙率范围为大于等于20%，小于100%，优选为大于等于50%，小于100%，任意两个所述孔单元之间的连接部分的等效球直径为500~5000μm，优选为1000~3500μm。多孔结构部4厚度范围为50μm~3000μm。多孔结构部4的网状结构有利于宿主骨组织的嵌入式生长，从而形成稳定的生物型固定。多孔结构部4由多个孔单元相互连接组成的网状结构，所述孔单元为由多条棱相互连接组成的开孔结构，棱的形状不限，可以是直线形棱、螺旋形棱或曲线形棱，一个孔单元内可包含一种或几种形状的棱，多孔结构部4有利于宿主骨的嵌入式生长，形成生物型稳定固定。

下层弹性部分31的多孔单元等效球直径范围为100μm~2000μm，所述下层弹性部分31的孔隙率范围为大于等于40%，小于100%。任意两个所述多孔单元之间的连接部分的等效球直径为500~5000μm，优选为1000~3500μm。多孔单元为由多条棱相互连接构成的多孔结构，棱长为100~6000μm，优选为1000~5000μm，棱的形状不限，可以是直线形棱、螺旋形棱、曲线形棱或其它不规则线棱，螺旋形棱的横截等效圆的圆直径为30~1500μm，优选为球面螺旋线结构或椭球面螺旋线结构。相应地，多孔单元可由棱构成不同形状，可以是各种多面体结构，但不限于多面体结构，也可为不规则孔状结构。一个多孔单元内也可同时包括一种或多种形状的棱。在下层弹性活动部31三维空间内不同位置的多孔单元的大小、形状可以是相同或不同的。多孔单元在下层弹性活动部31的三维空间上呈梯度分布，位于下层弹性活动部31上层的多孔单元分布较密集，位于下层弹性活动部31下层的多孔单元分布较稀疏，所述多孔单元分布密集度由下层弹性活动部31上层至下层逐级递减，使得多孔单元的弹性模量从上侧到下侧逐级递减，呈梯度变化。

上述关节活动部3的结构保证了在维持指关节活动部力学强度的同时，其下层弹性活动部31的多孔结构更容易发生形变，以有利于指关节弯曲，以有利于下层弹性活动部31发生形变并回弹。上层弹性活动部32为实体，为指关节活动部弯曲提供主要的力学强度和支撑，上层弹性活动部32的外周面设有多孔结构部4。

实施例1

如图8所示，为了便于本发明于患者的指骨相连接，指关节本体1的自由端设有实体部分11，掌指关节本体2的自由端设有实体部分21，在使用时，预先在患者靠近手掌的指骨端部和靠近指尖的指骨端部打孔，然后将指关节本体1的实体部分11与靠近指尖的指骨孔相连接，将掌指关节本体2的实体部分22与靠近手掌的指骨孔相连接，从而保证本发明与患者指骨连接稳定，不易松动。为了防止指关节假体与宿主骨组织易发生相对位移的问题，所述多孔结构部4覆盖于指关节本体1除实体部分11以外部分的外周面、掌指关节本体2除实体部分21以外部分的外周面以及上层弹性活动部32的外周面。如图3所示，多孔结构部4的孔单元为由四条直线形棱相互连接组成的矩形开孔结构，各个矩形孔单元相互连接构成多孔结构部4。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，如图7所示，多孔结构部4的孔单元为由多条螺旋形棱相互连接组成的类矩形开孔结构。需要说明的是，上述方案仅为优选方案，实际使用时，多孔结构不4的孔单元的结构并不仅限于此，也可为圆形、椭圆形、不规则形等，只要保证多孔结构部4有利于宿主骨组织的嵌入式生长，从而形成稳定的生物型固定即可。当然，孔单元的形状也并非要求唯一形状，多孔结构部4也可以由多种形状的多孔单元相互连接组成。

实施例3

基于前文所述，如图4所示，下层弹性活动部31的多孔单元为由多条直线形棱组成的正六面体结构，各个正六面体结构的多孔单元相互连接组成下层弹性活动部31。多孔单元等效球直径为1000μm，孔隙率为70%。任意两个所述多孔单元之间的连接部分的等效球直径为1000μm。

实施例4

本实施例与实施例3的区别在于，如图5所示，多孔单元为由多条直线形棱组成的菱形结构，各个菱形结构的多孔单元相互连接组成下层弹性活动部31。多孔单元等效球直径为1200μm，孔隙率为60%。任意两个所述多孔单元之间的连接部分的等效球直径为1000μm。

实施例5

本实施例与实施例3的区别在于，如图6所示，多孔单元为由多条螺旋形棱组成的十二面体结构，各个螺旋型十二面体结构的多孔单元相互连接组成下层弹性活动部31。多孔单元等效球直径为1500μm，孔隙率为60%。任意两个所述多孔单元之间的连接部分的等效球直径为1600μm。

需要说明的是，上述方案仅为优选方案，实际使用时，多孔单元的结构并不仅限于此，多孔单元也可为其它规则或不规则的结构，只要保证多孔单元所组成的下层弹性活动部31易发生形变，以有利于关节弯曲即可。当然，多孔单元的形状也并非要求唯一形状，下层弹性活动部31也可以由多种形状的多孔单元相互连接组成。

由于上述指关节假体结构极为复杂，由普通的模具制造方法是难以制造本发明所述的指关节假体，因此本发明需通过3D打印技术制造，指关节假体的3D打印具体步骤为：

1. 通过医疗影像设备获取患者指关节影像数据；

2. 将获取的影像数据导入专用医学3D建模软件中，建立患者指关节3D数据模型；

3. 基于获得的患者指关节3D数据模型进行指关节假体模型设计，并采用切片软件对指关节假体模型进行分层处理，生成3D打印机可识别文件；

4. 调配可植入级别的硅橡胶原料，并加入到硅橡胶3D打印机中，将步骤3中生成的3D打印文件导入热固化硅橡胶3D打印机中进行指关节假体模型的打印制造。

通过以上描述可以看出，本发明提供的指关节假体通过3D打印一体制造，解决了传统组配式指关节假体内部的配件之间存在摩擦的问题；指关节假体的表层有一层或多层多孔结构部，有利于宿主骨组织与假体表层多孔结构的嵌入式生长，从而形成稳定的生物型固定，有效防止传统关节假体与宿主骨组织易发生相对位移的问题，避免松动、摩擦导致磨损颗粒的产生；指关节假体的弯曲活动部通过下层弹性活动部的多孔结构实现，在有效保证力学强度的同时，有利于指关节在前后方向上发生弯曲动作。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种指关节假体，包括指关节本体（1）、掌指关节本体（2）和关节活动部（3），所述指关节本体（1）和掌指关节本体（3）分别连接于关节活动部（3）的前后两侧，其特征在于：所述指关节本体（1）、掌指关节本体（2）和关节活动部（3）的外周面至少部分设有多孔结构结构部（4），所述多孔结构部（4）为由多个孔单元相互连接组成的网状结构。

2.根据权利要求1所述的指关节假体，其特征在于：所述关节活动部（3）包括下层弹性活动部（31）和上层弹性活动部（32），所述上层弹性活动部（32）为实体结构，且上层弹性活动部（32）呈底部具有一缺口的块状结构，所述下层弹性活动部（31）与上层弹性活动部（32）的缺口相连接。

3.根据权利要求2所述的指关节假体，其特征在于：所述下层弹性活动部（31）为由多个多孔单元相互连通构成的三维网状块形结构，各个多孔单元之间相互连通。

4.根据权利要求1所述的指关节假体，其特征在于：整个指关节假体一体成型。

5.根据权利要求2所述的指关节假体，其特征在于：所述多孔单元呈梯度分布，多孔单元在下层弹性活动部（31）三维空间上的分布密度由上层至下层逐级递减。

6.根据权利要求2所述的指关节假体，其特征在于：所述指关节本体（1）的自由端设有实体部分（11），所述掌指关节本体（2）的自由端设有实体部分（21），所述多孔结构部（4）位于指关节本体（1）除实体部分（11）以外部分的外周面、掌指关节本体（2）除实体部分（21）以外部分的外周面以及上层弹性活动部（32）的外周面。

7.根据权利要求1所述的指关节假体，其特征在于：所述孔单元等效球直径范围为50μm~5000μm，多孔结构部（4）的孔隙率范围为大于等于20%，小于100%，任意两个所述孔单元之间的连接部分的等效球直径为500~5000μm。

8.根据权利要求2所述的指关节假体，其特征在于：所述下层弹性活动部（31）的多孔单元等效球直径范围为100μm~2000μm，所述下层弹性部分（31）的孔隙率范围为大于等于40%，小于100%，任意两个所述多孔单元之间的连接部分的等效球直径为500~5000μm，优选为1000~3500μm。

9.根据权利要求2所述的指关节假体，其特征在于：所述孔单元和多孔单元均为由多条棱相互连接构成的开孔结构。

10.根据权利要求9所述的指关节假体，其特征在于：所述棱为直线形棱，或者，所述棱为曲线形棱，或者，所述棱为螺旋形棱。