CN109009578A - 铰链式膝关节假体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铰链式膝关节假体，包括：股骨组件，包括股骨髁及与股骨髁相连的股骨髓针；胫骨组件，其包括胫骨托、胫骨髓针及胫骨衬垫，胫骨衬垫包括衬垫本体及空心转轴，该空心转轴先穿过胫骨托再同轴式插入胫骨髓针内；铰链组件，其包括设置在股骨髁的髁间窝内并插入空心转轴内的铰接构件及贯穿股骨髁和铰接构件内的铰轴。其中，胫骨组件能够以铰轴为轴相对股骨组件旋转，以允许铰链式膝关节假体做屈伸运动；胫骨托及胫骨髓针能够以胫骨衬垫的空心转轴为轴相对胫骨衬垫及股骨组件旋转，以允许铰链式膝关节假体做内外旋运动。本发明的铰链式膝关节假体既可以做屈伸运动又可以做内外旋运动，进而有效提高它的使用灵活度。
Description
技术领域
本发明属于假体植入术领域，具体涉及一种使用在膝关节置换手术中的铰链式膝关节假体。
背景技术
常用且有效的膝关节置换手术多选用铰链式膝关节假体。现有的铰链式膝关节假体包括股骨组件、胫骨组件及铰链组件。该股骨组件和胫骨组件通过设置在股骨髁的髁间窝内的铰链组件相连，使得该铰链式膝关节能够借助铰链组件实现屈曲运动和伸展运动(合称屈伸运动)，但是其无法实现内旋运动和外旋运动(合称外旋运动)，并因此降低该铰链式膝关节假体的使用灵活度。
发明内容
针对以上全部或部分问题，本发明的目的是提供一种铰链式膝关节假体，其既可以做屈伸运动又可以做内外旋运动，进而有效提高它的使用灵活度。
本发明提供了一种铰链式膝关节假体，其包括：股骨组件，包括彼此相连的股骨髁及股骨髓针，其中所述股骨髁包括内侧髁、外侧髁及设置在所述内侧髁和外侧髁之间的髁间窝；胫骨组件，包括彼此相连的胫骨托和胫骨髓针，以及由超高分子量聚乙烯构造的胫骨衬垫，其中所述胫骨衬垫包括设于所述胫骨托上并能够承载所述股骨髁的衬垫本体，以及垂直设置在所述衬垫本体上的空心转轴，所述空心转轴能够先穿过所述胫骨托再同轴式插入所述胫骨髓针内；铰链组件，所述铰链组件包括设置在所述股骨髁的髁间窝内并能插入到所述空心转轴内的铰接构件，以及能够贯穿所述股骨髁和铰接构件内的铰轴；其中，所述胫骨组件能够以所述铰轴为轴相对所述股骨组件旋转，以允许所述铰链式膝关节假体做屈伸运动，所述胫骨托及胫骨髓针能够以所述胫骨衬垫的空心转轴为轴相对所述胫骨衬垫及股骨组件旋转，以允许所述铰链式膝关节假体做内外旋运动。
根据本发明实施例的铰链式膝关节假体所用的胫骨组件能够以铰链组件的铰轴为轴相对股骨组件进行旋转，以允许该铰链式膝关节假体做屈伸运动。同时，该铰链式膝关节假体所用的胫骨托及胫骨髓针能够以胫骨衬垫的空心转轴为轴相对胫骨衬垫及股骨组件旋转，以允许铰链式膝关节假体做内外旋运动。也就是说，该铰链式膝关节假体既可以做屈伸运动又可以做内外旋运动，由此提高它的使用灵活度。
同时，由超高分子量聚乙烯构造的胫骨衬垫通过其衬垫本体和空心转轴把胫骨组件和股骨组件完整隔开，使胫骨组件和股骨组件只与胫骨衬垫接触，有效避免胫骨组件和股骨组件之间产生高磨损的摩擦，与以往股骨衬垫不同之处在于，胫骨衬垫的空心转轴能够防止胫骨托和胫骨髓针与插入于它们内的铰接构件之间产生高磨损的摩擦，由此可以有效提高铰链式膝关节假体的使用寿命。
另外，本发明的铰链式膝关节假体的结构简单，制造方便，使用安全可靠，便于实施推广应用。
附图说明
下面结合附图详细说明本发明。通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：
图1显示了根据本发明实施例的铰链式膝关节假体的分解示意图；
图2以不同视角形式再次显示了根据本发明实施例的铰链式膝关节假体的分解示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
图1显示了根据本发明实施例的铰链式膝关节假体的分解示意图；图2以不同视角形式再次显示了根据本发明实施例的铰链式膝关节假体的分解示意图。如图1和图2所示，该铰链式膝关节假体10主要包括相互配合的股骨组件1和胫骨组件2，以及用于将股骨组件1和胫骨组件2相铰接的铰链组件3。
股骨组件1包括彼此相连的股骨髁11及股骨髓针12。该股骨髁11主要依据人体股骨解剖形状及构造制作，制作材料优选为钴铬钼合金。具体地讲，该股骨髁11包括内侧髁111、外侧髁112及设置在内侧髁111和外侧髁112之间的髁间窝113。股骨髓针12优选由钛合金材料制作。在膝关节置换手术中，股骨髓针12需要先被插入到股骨髓腔内，再将股骨组件1固定在患者股骨上，其中股骨髓针12能够在股骨组件1被固定后提高该股骨组件1的稳定性。
胫骨组件2包括彼此相连的胫骨托21和胫骨髓针22，以及设在胫骨托21上的胫骨衬垫23。在膝关节置换手术中，需要将胫骨髓针22先插入到胫骨髓腔内，再将胫骨组件2固定在胫骨上，其中胫骨髓针22能够在胫骨组件2被固定后提高胫骨组件2的稳定性。胫骨衬垫23包括设于胫骨托21上并能够承载股骨髁11的衬垫本体231，以及垂直设置在衬垫本体231上的空心转轴232。其中，胫骨衬垫23的衬垫本体231主要用以承载股骨髁11的内侧髁111和外侧髁112，并利用三者的接触界面顶替患者膝关节的关节面，该接触界面与前述关节面的形状和尺寸相近似或相同。胫骨衬垫23的空心转轴232能够穿过胫骨托21并同轴式插入胫骨髓针22内，使得空心转轴232的轴线与胫骨髓针22的轴线近似重合。然而，由于胫骨托21能够以空心转轴232为轴相对胫骨衬垫23旋转，所以二者之间必然存在摩擦和磨损，为了降低磨损，胫骨衬垫23与胫骨托21之间的配合面优选为光滑平面。
铰链组件3包括设置在股骨髁11的髁间窝113内并能插入到空心转轴232内的铰接构件31，以及贯穿股骨髁11和铰接构件31内的铰轴32。该铰接构件31及铰轴32优选由钴铬钼合金构造。在本实施例之中，铰接构件31包括轴孔成型部311和与轴孔成型部311相连的转杆部312。轴孔成型部311具有轴孔，以允许铰轴32从中穿过并贯穿轴孔成型部311。转杆部312匹配插入到空心转轴232内。为了降低铰链组件3在使用过程中产生的磨损，铰链组件3包括设置在轴孔成型部311与铰轴32之间的耐磨轴套33。该耐磨轴套33优选由超高分子量聚乙烯制造。
根据本发明实施例的铰链式膝关节假体10，其所用的胫骨组件2能够以铰轴32为轴相对股骨组件1进行旋转，以允许该铰链式膝关节假体10在矢状面上做屈伸运动。同时，该铰链式膝关节假体10所用的胫骨托21及胫骨髓针22能够以胫骨衬垫23的空心转轴232为轴相对胫骨衬垫23及股骨组件1旋转，以允许铰链式膝关节假体10做内外旋运动。此外，由超高分子量聚乙烯构造的胫骨衬垫23通过其衬垫本体231和空心转轴232把胫骨组件2和股骨组件1隔开，使胫骨组件2和股骨组件1只与胫骨衬垫23接触，有效避免胫骨组件2和股骨组件1之间产生高磨损的摩擦，与以往股骨衬垫23不同之处在于，胫骨衬垫23的空心转轴232能够防止胫骨托21和胫骨髓针22与插入于它们内的铰接构件31之间产生高磨损的摩擦，由此可以有效提高铰链式膝关节假体10的使用寿命。
空心转轴232优选为中空的圆台形，即该空心转轴232与胫骨髓针22的配合面为圆锥面(含内圆锥面和外圆锥面)，并且其径向尺寸朝着胫骨髓针22的自由端的方向逐渐缩减，该空心转轴232与铰接构件31的配合面为圆柱面。不难理解，同轴套设的股骨髓针22、空心转轴232和铰接构件31需要插入胫骨髓腔内，因此胫骨髓腔对它们形状、构造必然有严格的限制和约束。因此，选用中空圆台形的空心转轴232不仅可以保证股骨髓针22、空心转轴232和铰接构件31三者能够顺利插入到股骨髓腔内，而且可以增加自身与衬垫本体231的接合面积，提高二者连接的可靠度。
为了避免铰接组件3与股骨髁1之间产生高磨损的摩擦，铰接组件3包括设置在铰接构件31与股骨髁1之间并允许铰轴贯穿的耐磨扣垫34，该耐磨扣垫能够扣到铰接构件31上，并防止铰接组件3与股骨髁1产生直接接触。该耐磨扣垫34优选由超高分子量聚乙烯制造。该耐磨扣垫34能够把铰接构件31和股骨髁1隔离，迫使二者只与耐磨扣垫34产生低磨损的摩擦，并以此提高铰链式膝关节假体10的使用寿命。
为了避免胫骨托21和胫骨衬垫23在铰链式膝关节假体10做内外旋运动之时出现脱位现象，在胫骨衬垫23和胫骨托21中的一个上设有限位凸起21a，在胫骨衬垫23和胫骨托21中的另一个设有限位凹槽23a，限位凹槽23a用于容纳限位凸起21a并随限位凸起21a一同限制胫骨托21相对于胫骨衬垫23的旋转角度。经过大量研究和实验得知，为了使铰链式膝关节假体10与真实人体膝关节在内外旋运动上保持一致，该铰链式膝关节假体10最好可以内旋25°，外旋25°。
股骨髓针12包括固定设置在股骨髁11上的连接部121和与连接部121插接配合的主体部122，以及整体设在连接部121和主体部122内并将连接部121与主体部122固定的紧固螺钉(未示出)。正是因为真实人体股骨髓腔并不是标准型的圆柱腔或圆台腔，所以本实施所用的分体式股骨髓针12相比一体式股骨髓针更容易被布置于股骨髓腔内。紧固螺钉既可以沿着径向插入并旋紧在连接部121与主体部122中，使其看似整体沉陷在前述二者中，也可以沿着轴向从股骨髁11的髁间窝113内插入并旋紧于连接部121与主体部122内，以使其看似整体埋藏在前述二者中。股骨髓针12的主体部122包括沿着远离连接部121的方向顺序连接的圆柱面122a、锥形渐缩面122b和花键成型面122c。其中，圆柱面122a和锥形渐缩面122b与股骨髓腔的腔壁的形状匹配，而花键成型面122c则与机械转轴上花键结构的表面相似，并能借助其提高股骨髓针12插入股骨髓腔后的抗转性能。连接部121的侧面为能够与圆柱面122a匹配对接的圆柱面，以防止二者的接合位置出现易划伤股骨髓腔内壁的阶台。
胫骨髓针22包括固定设置在胫骨托21上的连接部221和与连接部221插接配合的主体部222，以及整体设在连接部221和主体部222内并将连接部221与主体部222固定的紧固螺钉(未示出)。正是因为人体胫骨髓腔也不是标准型的圆柱腔或圆台腔，所以本实施所用的分体式胫骨髓针22相比一体式胫骨髓针更容易被布置于胫骨髓腔内。紧固螺钉既可以沿着径向插入并旋紧在连接部221与主体部222中，以使其看似整体沉陷在前述二者中，也可以沿着轴向先穿过胫骨托21再插入并旋紧于连接部221与主体部222内，以使其看似整体埋藏在前述二者中。该胫骨髓针22的主体部222包括沿着远离连接部221方向顺序连接的圆柱面222a、斜圆柱面222b和花键成型面222b，使得花键成型面222b的中轴线与圆柱面222a的中轴线平行但不重合。该主体部222通过斜圆柱面222b连接圆柱面222a和花键成型面222b，使花键成型面222b的中轴线与圆柱面222a的中轴线平行但不重合，这样，主体部222便可以更好地适应胫骨髓腔的变化，与其高度匹配，进一步降低胫骨髓针22插入股骨髓腔内时的操作难度。花键成型面222b与机械转轴上花键结构的表面相似，并能借助其提高胫骨髓针22插入胫骨髓腔后的抗转性能。此外，连接部的221侧面选为并能与圆柱面匹222a配对接的外圆锥面，以防止二者的接合位置出现易划伤胫骨髓腔内壁的阶台。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”和“底”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。
上述具体实施方式/实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本发明的保护范围之内。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种铰链式膝关节假体，其特征在于，包括：
股骨组件，包括彼此相连的股骨髁及股骨髓针，其中所述股骨髁包括内侧髁、外侧髁及设置在所述内侧髁和外侧髁之间的髁间窝；
胫骨组件，包括彼此相连的胫骨托和胫骨髓针，以及由超高分子量聚乙烯构造的胫骨衬垫，其中所述胫骨衬垫包括设于所述胫骨托上并能够承载所述股骨髁的衬垫本体，以及垂直设置在所述衬垫本体上的空心转轴，所述空心转轴能够先穿过所述胫骨托再同轴式插入所述胫骨髓针内；
铰链组件，所述铰链组件包括设置在所述股骨髁的髁间窝内并能插入到所述空心转轴内的铰接构件，以及能够贯穿所述股骨髁和铰接构件内的铰轴；
其中，所述胫骨组件能够以所述铰轴为轴相对所述股骨组件旋转，以允许所述铰链式膝关节假体做屈伸运动，所述胫骨托及胫骨髓针能够以所述胫骨衬垫的空心转轴为轴相对所述胫骨衬垫及股骨组件旋转，以允许所述铰链式膝关节假体做内外旋运动。
2.根据权利要求1所述的铰链式膝关节假体，其特征在于，所述空心转轴与胫骨髓针的配合面为圆锥面，并其径向尺寸朝着所述胫骨髓针的自由端的方向逐渐缩减，所述空心转轴与所述铰接构件的配合面为圆柱面。
3.根据权利要求2所述的铰链式膝关节假体，其特征在于，所述铰接构件包括能够允许所述铰轴贯穿的轴孔成型部，以及与所述轴孔成型部相连并能匹配插入所述空心转轴的转杆部，其中，所述铰链组件包括设置在所述轴孔成型部与铰轴之间的耐磨轴套。
4.根据权利要求3所述的铰链式膝关节假体，其特征在于，所述铰接组件包括设置在所述铰接构件与股骨髁之间并允许所述铰轴贯穿的耐磨扣垫，所述耐磨扣垫能够扣到所述铰接构件的轴孔成型部上，并防止该铰接组件和所述股骨髁产生直接接触。
5.根据权利要求4所述的铰链式膝关节假体，其特征在于，所述耐磨轴套和耐磨扣垫均由超高分子量聚乙烯构造。
6.根据权利要求1到4中任一项所述的铰链式膝关节假体，其特征在于，在所述胫骨衬垫和胫骨托中的一个上设有限位凸起，在所述胫骨衬垫和胫骨托中的另一个上设有限位凹槽，所述限位凹槽能容纳所述限位凸起并随所述限位凸起一同限制所述胫骨托相对于所述胫骨衬垫的旋转角度。
7.根据权利要求1到4中任一项所述的铰链式膝关节假体，其特征在于，所述股骨髓针包括固定设置在所述股骨髁上的连接部和与所述连接部插接配合的主体部，以及整体设在所述连接部和主体部内并将所述连接部与主体部固定的紧固螺钉，所述股骨髓针的主体部包括沿着远离所述连接部的方向顺序连接的圆柱面、锥形渐缩面和花键成型面，所述连接部的侧面为能够与所述圆柱面匹配对接的圆柱面。
8.根据权利要求1到4中任一项所述的铰链式膝关节假体，其特征在于，所述胫骨髓针包括固定设置在所述胫骨托上的连接部和与所述连接部插接配合的主体部，以及整体设于所述连接部和主体部内并将所述连接部与主体部固定的紧固螺钉，所述主体部包括沿着远离所述连接部的方向顺序连接的圆柱面、斜圆柱面和花键成型面，使得所述花键成型面的中轴线与所述圆柱面的中轴线平行但不重合，所述连接部的侧面为并能与所述圆柱面匹配对接的圆锥面。
9.根据权利要求1到4中任一项所述的铰链式膝关节假体，其特征在于，所述胫骨衬垫与胫骨托之间的配合面为光滑平面。
10.根据权利要求1到4中任一项所述的铰链式膝关节假体，其特征在于，所述股骨髁、铰接构件和铰轴均由钴铬钼合金构造，所述股骨髓针、胫骨托和胫骨髓针均由钛合金构造。
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