CN109481096B - 膝关节假体 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种膝关节假体，包括：胫骨平台；底座，底座设置在胫骨平台上；胫骨垫片，胫骨垫片设置在底座上，并在平行于胫骨平台的横向表面内可枢转；股骨髁，股骨髁与胫骨垫片接触。本发明解决了现有技术中的胫骨垫片和股骨髁之间的相对位置固定的问题。

Description

膝关节假体

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种膝关节假体。

背景技术

膝关节为下肢重要的负重关节，膝关节退行性骨关节病是老年人的常见疾病，针对严重的膝关节疾病，需要选择膝关节置换术作为治疗手段，从而长期稳定地改善膝关节的功能。目前纯机械的膝关节假体作为膝关节置换术中的假体，被广泛应用。

但现有技术中的纯机械的膝关节假体，胫骨垫片和股骨髁之间的相对位置是固定的，这样就导致膝关节假体无法根据患者的实际解剖情况和膝关节假体在使用中的实际受力情况来进行调整。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种膝关节假体，以解决现有技术中的胫骨垫片和股骨髁之间的相对位置固定的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种膝关节假体，包括：胫骨平台；底座，底座设置在胫骨平台上；胫骨垫片，胫骨垫片设置在底座上，并在平行于胫骨平台的横向表面内可枢转；股骨髁，股骨髁与胫骨垫片接触。

进一步地，膝关节假体还包括：压力传感器，压力传感器设置在胫骨垫片上，用于检测胫骨垫片在股骨髁转动过程中受到的压力；压力分析器，压力分析器设置在底座上并与压力传感器电连接，用于获取压力并与设定压力进行比较分析，以根据比较分析的结果控制胫骨垫片转动设定角度。

进一步地，膝关节假体还包括驱动组件，压力分析器通过驱动组件控制胫骨垫片转动设定角度；其中，驱动组件包括：驱动件，驱动件设置在底座上，驱动件与压力分析器电连接；第一齿轮结构，第一齿轮结构套设在驱动件的输出轴上；第二齿轮结构，第二齿轮结构设置在胫骨垫片的底部，且第二齿轮结构与第一齿轮结构啮合。

进一步地，第一齿轮结构和第二齿轮结构均为端面齿轮。

进一步地，膝关节假体还包括：围挡件，围挡件连接在底座和胫骨垫片之间，并与底座和胫骨垫片围成密闭空间，驱动件、第一齿轮结构、第二齿轮结构和压力分析器均位于在密闭空间内。

进一步地，围挡件由柔性材料制成。

进一步地，压力分析器包括蓝牙模块，压力分析器通过蓝牙模块将比较分析的结果向外发送。

进一步地，膝关节假体还包括供电装置，供电装置设置在胫骨平台上，用于为压力传感器、压力分析器或驱动件供电。

进一步地，股骨髁包括间隔设置的内侧髁和外侧髁，底座和胫骨垫片均为两个，两个底座相间隔地设置在胫骨平台上，两个胫骨垫片一一对应地设置在两个底座上，内侧髁和外侧髁分别设置在两个胫骨垫片上。

进一步地，胫骨垫片的上表面为与股骨髁相适配的曲面。

应用本发明的技术方案，在胫骨平台上设置了底座，胫骨垫片设置在底座上，并在平行于胫骨平台的横向表面内可枢转。这样，胫骨垫片和股骨髁之间的相对位置是可以调节的，可以根据患者的实际解剖情况和膝关节假体在使用中的实际受力情况来对胫骨垫片和股骨髁之间的相对位置进行调节，从而改善膝关节假体的受力环境，提升膝关节假体的使用寿命。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种可选实施例的膝关节假体的结构示意图；

图2示出了图1中的膝关节假体的部分结构示意图；

图3示出了图1中的膝关节假体的驱动组件的部分结构示意图；

图4示出了图1中的膝关节假体的驱动组件和供电装置的工作原理图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、胫骨平台；20、底座；30、胫骨垫片；40、股骨髁；41、内侧髁；42、外侧髁；43、股骨髁本体；50、压力分析器；60、驱动组件；61、输出轴；62、第一齿轮结构；70、围挡件；81、发电装置；811、输入轴；812、第一齿形结构；813、第二齿形结构；814、连接轴；82、储电装置；83、输出引线；84、连接线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

为了解决现有技术中的胫骨垫片和股骨髁之间的相对位置固定的问题，本发明提供了一种膝关节假体。

如图1至图4所示，膝关节假体包括胫骨平台10、底座20、胫骨垫片30和股骨髁40，底座20设置在胫骨平台10上，胫骨垫片30设置在底座20上，并在平行于胫骨平台10的横向表面内可枢转，股骨髁40与胫骨垫片30接触。

在本申请中，在胫骨平台10上设置了底座20，胫骨垫片30设置在底座20上，并在平行于胫骨平台10的横向表面内可枢转。这样，胫骨垫片30和股骨髁40之间的相对位置是可以调节的，可以根据患者的实际解剖情况和膝关节假体在使用中的实际受力情况来对胫骨垫片30和股骨髁40之间的相对位置进行调节，从而改善膝关节假体的受力环境，提升膝关节假体的使用寿命。

如图2至图4所示，膝关节假体还包括压力传感器和压力分析器50，压力传感器设置在胫骨垫片30上，用于检测胫骨垫片30在股骨髁40转动过程中受到的压力，压力分析器50设置在底座20上并与压力传感器电连接，用于获取压力并与设定压力进行比较分析，以根据比较分析的结果控制胫骨垫片30转动设定角度。这样，膝关节假体可以根据股骨髁40各部位的受力情况来控制胫骨垫片30转动，从而改善膝关节假体的受力环境，实现膝关节假体的智能化调节，提升膝关节假体的使用寿命。

可选地，压力传感器设置在胫骨垫片30与股骨髁40接触的表面上。

如图2至图4所示，膝关节假体还包括驱动组件60，压力分析器50通过驱动组件60控制胫骨垫片30转动设定角度；其中，驱动组件60包括驱动件、第一齿轮结构62和第二齿轮结构，驱动件设置在底座20上，驱动件与压力分析器50电连接，第一齿轮结构62套设在驱动件的输出轴61上，第二齿轮结构设置在胫骨垫片30的底部，且第二齿轮结构与第一齿轮结构62啮合。这样，压力传感器将检测到的股骨髁40的各部位的受力情况并以数据的形式传输至压力分析器50中，压力分析器50根据接收到的数据信息与设定压力进行比对，然后将调整信号输出至驱动件中，驱动件通过驱动第一齿轮结构62转动，第一齿轮结构62转动并带动第二齿轮结构和胫骨垫片30同步转动，从而控制胫骨垫片30进行内旋或外旋，进而改善膝关节假体的受力环境，提升膝关节假体的使用寿命。

本申请提供的膝关节假体，通过设置压力传感器、压力分析器50和驱动组件，从而能够实现膝关节假体的智能自动调节。

可选地，第一齿轮结构62和第二齿轮结构均为端面齿轮。

如图1至图3所示，膝关节假体还包括围挡件70，围挡件70连接在底座20和胫骨垫片30之间，并与底座20和胫骨垫片30围成密闭空间，驱动件、第一齿轮结构62、第二齿轮结构和压力分析器50均位于在密闭空间内。这样，能够保护密闭空间内的部件，使其不易被损坏。

可选地，围挡件70由柔性材料制成。这样，在胫骨垫片30进行内旋或外旋的调节过程中，围挡件70能够随之发生形变而不被损坏，提升围挡件70的使用寿命。

可选地，压力分析器50包括蓝牙模块，压力分析器50通过蓝牙模块将比较分析的结果向外发送，从而为医生评价患者的恢复情况提供数据支持。

可选地，膝关节假体还包括供电装置，供电装置设置在胫骨平台10上，用于为压力传感器、压力分析器50或驱动件供电。

如图1所示，股骨髁40包括间隔设置的内侧髁41和外侧髁42，底座20和胫骨垫片30均为两个，两个底座20相间隔地设置在胫骨平台10上，两个胫骨垫片30一一对应地设置在两个底座20上，内侧髁41和外侧髁42分别设置在两个胫骨垫片30上。这样，两个胫骨垫片30在股骨髁40相对于胫骨平台10转动的过程中分别为内侧髁41和外侧髁42提供支撑。

可选地，股骨髁40还包括连接内侧髁41和外侧髁42的股骨髁本体43。

如图2所示，胫骨垫片30的上表面为与股骨髁40相适配的曲面。

可选地，如图2至图4所示，供电装置包括发电装置81和储电装置82，发电装置81与股骨髁40连接，股骨髁40转动以驱动发电装置81发电。具体来说，带有本申请提供的膝关节假体的患者在膝关节的弯曲和伸展运动过程中，股骨髁40会相对于胫骨平台10转动，该过程将生物能转化为机械能，然后发电装置81在股骨髁40的驱动下发电，该过程将机械能转化为电能。

如图4所示，储电装置82与发电装置81通过连接线84连接，用于存储发电装置81产生的电能。这样，通过增加储电装置82，可以将发电装置81产生的电能存储起来，从而保证在股骨髁40没有转动的一段时间内，储电装置82仍然能够为压力传感器、压力分析器50或驱动件供电。

如图1所示，发电装置81包括发电机、第一齿形结构812和第二齿形结构813，发电机设置在胫骨平台10上，第一齿形结构812设置在发电机的输入轴811上，第二齿形结构813设置在股骨髁40上，且第二齿形结构813与第一齿形结构812啮合，股骨髁40转动以带动第二齿形结构813转动，第二齿形结构813带动第一齿形结构812和发电机的输入轴811同步转动。这样，当股骨髁40在外力的作用下转动时，会带动第二齿形结构813转动，第二齿形结构813会带动与之啮合的第一齿形结构812转动，第一齿形结构812带动发电机的输入轴811转动，从而通过股骨髁40驱动发电装置81发电。

如图1所示，发电装置81还包括连接轴814，圆弧齿条沿其轴向的两端设置有两个连接轴814，一个连接轴814与内侧髁41连接，一个连接轴814与外侧髁42连接。这样，圆弧齿条通过连接轴814与股骨髁40连接，避免圆弧齿条影响股骨髁40的正常转动。

如图4所示，膝关节假体还包括输出引线83，储电装置82通过输出引线83与压力分析器50连接，以为压力分析器50供电。

本发明提供的膝关节假体可以在患者体内智能调节胫骨垫片30的内外旋，不需要医师或患者进行干预，从而提升了膝关节假体的智能化程度。具体来说，本申请提供的膝关节假体可以根据患者的实际解剖和膝关节假体在使用过程中的力学环境随时调整膝关节假体的参数，更好地与患者的截骨面匹配，改善膝关节假体的受力环境，减少膝关节假体的磨损，提高膝关节假体的使用寿命。

此外，本申请提供的膝关节假体能够自行发电，其发电原理是通过膝关节的弯曲和伸展带动内侧髁41和外侧髁42之间的发电装置81做往复转动，产生电能，并收集到储电装置82中。本申请提供的膝关节假体能够将生物能转化机械能，再转化为电能，发电过程不需要与外界联通，保证了患者体液环境的封闭性，还提升了膝关节假体的智能化程度。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种膝关节假体，其特征在于，包括：

胫骨平台(10)；

底座(20)，所述底座(20)设置在所述胫骨平台(10)上；

胫骨垫片(30)，所述胫骨垫片(30)设置在所述底座(20)上，并在平行于所述胫骨平台(10)的横向表面内可枢转；

股骨髁(40)，所述股骨髁(40)与所述胫骨垫片(30)接触；

压力传感器，所述压力传感器设置在所述胫骨垫片(30)上，用于检测所述胫骨垫片(30)在所述股骨髁(40)转动过程中受到的压力；

压力分析器(50)，所述压力分析器(50)设置在所述底座(20)上并与所述压力传感器电连接，用于获取所述压力并与设定压力进行比较分析，以根据所述比较分析的结果控制所述胫骨垫片(30)转动设定角度；

所述膝关节假体还包括驱动组件(60)，所述压力分析器(50)通过所述驱动组件(60)控制所述胫骨垫片(30)转动设定角度；

所述压力传感器设置在所述胫骨垫片(30)与所述股骨髁(40)接触的表面上。

2.根据权利要求1所述的膝关节假体，其特征在于，所述驱动组件(60)包括：

驱动件，所述驱动件设置在所述底座(20)上，所述驱动件与所述压力分析器(50)电连接；

第一齿轮结构(62)，所述第一齿轮结构(62)套设在所述驱动件的输出轴(61)上；

第二齿轮结构，所述第二齿轮结构设置在所述胫骨垫片(30)的底部，且所述第二齿轮结构与所述第一齿轮结构(62)啮合。

3.根据权利要求2所述的膝关节假体，其特征在于，所述第一齿轮结构(62)和第二齿轮结构均为端面齿轮。

4.根据权利要求2所述的膝关节假体，其特征在于，所述膝关节假体还包括：

围挡件(70)，所述围挡件(70)连接在所述底座(20)和所述胫骨垫片(30)之间，并与所述底座(20)和所述胫骨垫片(30)围成密闭空间，所述驱动件、所述第一齿轮结构(62)、所述第二齿轮结构和所述压力分析器(50)均位于在所述密闭空间内。

5.根据权利要求4所述的膝关节假体，其特征在于，所述围挡件(70)由柔性材料制成。

6.根据权利要求1所述的膝关节假体，其特征在于，所述压力分析器(50)包括蓝牙模块，所述压力分析器(50)通过所述蓝牙模块将所述比较分析的结果向外发送。

7.根据权利要求2所述的膝关节假体，其特征在于，所述膝关节假体还包括供电装置，所述供电装置设置在所述胫骨平台(10)上，用于为所述压力传感器、所述压力分析器(50)或所述驱动件供电。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的膝关节假体，其特征在于，所述股骨髁(40)包括间隔设置的内侧髁(41)和外侧髁(42)，所述底座(20)和所述胫骨垫片(30)均为两个，两个所述底座(20)相间隔地设置在所述胫骨平台(10)上，两个所述胫骨垫片(30)一一对应地设置在两个所述底座(20)上，所述内侧髁(41)和所述外侧髁(42)分别设置在两个所述胫骨垫片(30)上。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的膝关节假体，其特征在于，所述胫骨垫片(30)的上表面为与所述股骨髁(40)相适配的曲面。