CN109481097B - 踝关节假体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医用假体技术领域，公开了一种踝关节假体。该踝关节假体包括：用于与胫骨相连的胫骨髓针，胫骨髓针包括位于胫骨的髓腔内部的第一髓针和位于胫骨的髓腔外部且与胫骨的端面抵接的第二髓针；与第二髓针固定连接的胫骨板；与胫骨板滑动抵接的滑动垫；以及一端与滑动垫滑动连接，另一端用于与距骨相连的距骨托。其中，第一髓针和/或第二髓针的外表面形成有立体多孔结构层。本发明的踝关节假体能够使植入后的踝关节假体更为稳定。

Description

踝关节假体

技术领域

本发明涉及医用假体技术领域，尤其涉及一种踝关节假体。

背景技术

踝关节假体是应用于踝关节置换术中的用来代替人体病患踝关节部位的外科植入物。当人体的踝关节因病患需要修复，或遭遇肿瘤或者粉碎性骨折等情况时，往往容易造成踝关节的胫骨的远端的严重骨缺损，严重的骨缺损不仅使胫骨的截骨位置的力的承载能力变差，还容易导致踝关节处的肌肉的附着点缺损或关节囊损坏等问题，此时需要选择适合的踝关节假体来置换病患的踝关节。

目前现有的踝关节假体主要由胫骨板、距骨托和聚乙烯衬垫三部分组成，其中胫骨板与人体的胫骨相连，距骨托与人体的距骨相连，聚乙烯衬垫可相对于胫骨板和距骨托自由滑动以实现踝关节假体的活动功能。然而，现有的踝关节假体一方面并不能更有效地与胫骨固定，即胫骨板与胫骨的连接不稳定；另一方面也不能更有效地重建踝关节假体附近的肌肉的附着点和关节囊，这就无法保证踝关节假体植入后的稳定性，从而不利于患者术后的康复，甚至容易造成对患者的二次伤害。

针对现有技术的不足，本领域的技术人员急需寻求一种植入后更为稳定的踝关节假体，以弥补现有技术的不足。

发明内容

为了使植入后踝关节假体更为稳定，本发明提供一种踝关节假体。

根据本发明的踝关节假体，包括用于与胫骨相连的胫骨髓针，胫骨髓针包括位于胫骨的髓腔内部的第一髓针和位于胫骨的髓腔外部且与胫骨的端面抵接的第二髓针；与第二髓针固定连接的胫骨板；与胫骨板滑动抵接的滑动垫；以及一端与滑动垫滑动连接，另一端用于与距骨相连的距骨托。其中，第一髓针和/或第二髓针的外表面形成有立体多孔结构层。

进一步地，立体多孔结构层包括多条丝径和由多条丝径相互交错连接形成的多个孔隙，各孔隙相互连通，且各孔隙的等效直径不同。其中，各孔隙的等效直径范围为100μm至400μm，且立体多孔结构的孔隙率的范围为50％至80％。

进一步地，第一髓针和第二髓针的外表面均形成有立体多孔结构层，形成在第一髓针和第二髓针的外表面的立体多孔结构层的厚度相同，且厚度范围为1mm至3mm。

进一步地，形成在第一髓针的外表面的多孔立体结构层中的各孔隙的等效直径大于等于形成在第二髓针的外表面的多孔立体结构层中的各孔隙的等效直径。

进一步地，形成在第一髓针的外表面的多孔立体结构层中的各孔隙的等效直径的范围为200μm至400μm，形成在第二髓针的外表面的多孔立体结构层中的各孔隙的等效直径的范围为100μm至200μm。

进一步地，第一髓针、第二髓针以及多孔立体结构层一体成型，且第一髓针、第二髓针与多孔立体结构层均由钛合金材料制成。

进一步地，第二髓针与第一髓针的连接处形成有用于与胫骨的端面抵接的平台。

进一步地，第二髓针的靠近胫骨板的底端端面与胫骨板的靠近第二髓针的顶端端面二者中的一者上设置有凹槽，另一者上设置有与凹槽配合的凸起，在凸起与凹槽的配合状态下，凸起能够限制凹槽在沿胫骨髓针的长度方向上的运动。

进一步地，距骨托的靠近滑动垫的端面和滑动垫的靠近距骨托的端面二者中的一者上形成有滑槽，另一者上形成有与滑槽配合的滑轨，在滑轨与滑槽的配合状态下，距骨托与滑动垫的相对滑动方向同时与凹槽的长度方向以及胫骨髓针的长度方向垂直。

进一步地，第二髓针的侧壁上还形成有贯穿第二髓针的第一缝线孔，距骨托的外壁上形成有贯穿距骨托的第二缝线孔，第二缝线孔的轴线方向与凹槽的长度方向平行。

与现有技术相比，本发明的踝关节假体具有以下几方面的优势：

1)通过在第一髓针和/或第二髓针的外表面形成有的立体多孔结构层，使得胫骨髓针的外表面形成为多孔结构，这样，第一髓针具有了与髓腔的内壁更大的接触面积，即第一髓针的外表面获得了更好的骨长入能力，髓腔内的骨组织可快速长入多孔结构中，从而有助于踝关节假体在胫骨内稳定的固定；而在第二髓针的外表面形成的多孔结构也使得第二髓针的外表面获得了更好的骨爬行能力，髓腔内的骨组织可沿第二髓针的外表面快速长入其多孔结构中，从而使得胫骨髓针与胫骨的固定更为稳定；

2)立体多孔结构层的设置可以有效降低踝关节假体的重量，还有助于重建软组织和肌肉的附着点，从而可以有效降低患者术后的恢复时间，并大大地改善了患者术后的恢复效果；

3)通过对本发明的踝关节的胫骨髓针进行定制化生产，可使胫骨髓针更适应患者的髓腔的内径和弯曲曲率，从而进一步加强第一髓针与髓腔配合的稳定性，而且定制化生产的第二髓针还能够帮助恢复患肢的长度，从而确保了患者的患肢高度与健肢高度保持一致；

4)第二髓针的侧壁上形成有的贯穿第二髓针的第一缝线孔，距骨托的外壁上形成有的贯穿距骨托的第二缝线孔，在人体的踝关节因病患需要修复，或遭遇肿瘤或者粉碎性骨折等情况时，还可将软组织缝合在第一缝线孔与第二缝线孔之间以修复或重建破损的关节囊，从而利于患者的术后恢复。

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。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为根据本发明的踝关节假体的结构示意图；

图2为根据本发明的踝关节假体与胫骨的连接示意图；

图3为图1所示的胫骨髓针的结构示意图；

图4为图1所示的胫骨板的结构示意图；

图5为图1所示的滑动垫的结构示意图；

图6为图1所示的距骨托的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1示出了根据本发明的踝关节假体100的结构，图2为根据本发明的踝关节假体100与胫骨5的连接示意图。结合图1和图2所示，该踝关节假体100包括：用于与胫骨5相连的胫骨髓针1，胫骨髓针1包括位于胫骨5的髓腔51内部的第一髓针11和位于胫骨5的髓腔51外部且与胫骨5的端面52抵接的第二髓针12；与第二髓针12固定连接的胫骨板2；与胫骨板2滑动抵接的滑动垫3；以及一端与滑动垫3滑动连接，另一端用于与距骨相连的距骨托4。其中，第一髓针11和/或第二髓针12的外表面形成有立体多孔结构层13。

通常在置换踝关节假体100时，患者的胫骨5处需做截骨处理，截骨处理后的胫骨5存在大量的骨缺损，本发明通过将胫骨髓针1设置成包括第一髓针11和第二髓针12两部分，使得第一髓针11可延伸进入胫骨5的髓腔内以便其后续与髓腔内的骨组织的快速融合，而位于胫骨5外部的第二髓针12可以有效弥补胫骨5的骨缺损，即通过第二髓针12的长度来弥补胫骨5缺损的骨的长度。同时第二髓针12与胫骨5的端面52相抵接，可有效确保胫骨髓针1与胫骨5固定的稳定性。而通过在第一髓针11和/或第二髓针12的外表面形成有立体多孔结构层13，使得胫骨髓针1的外表面形成为多孔结构，这样，第一髓针11具有了与髓腔51的内壁更大的接触面积，即第一髓针11的外表面获得了更好的骨长入能力，髓腔51内的骨组织可快速长入多孔结构中，从而有助于踝关节假体100在胫骨5内稳定的固定；而在第二髓针12的外表面形成的多孔结构也使得第二髓针12的外表面获得了更好的骨爬行能力，髓腔51内的骨组织可沿第二髓针12的外表面快速长入其多孔结构中，从而使得胫骨髓针1与胫骨5的固定更为稳定。另外，立体多孔结构层13的设置可以有效降低踝关节假体100的重量，还有助于重建软组织和肌肉的附着点，从而可以有效降低患者术后的恢复时间，并大大地改善了患者术后的恢复效果。此外，通过对本发明的踝关节100的胫骨髓针1进行定制化生产，可使胫骨髓针1更适应患者的髓腔51的内径和弯曲曲率，从而进一步加强第一髓针11与髓腔51配合的稳定性，而且定制化生产的第二髓针12还能够帮助恢复患肢的长度，从而确保了患者的患肢高度与健肢高度保持一致。

根据本发明，立体多孔结构层13可包括多条丝径和由多条丝径相互交错连接形成的多个孔隙，各孔隙相互连通，且各孔隙的等效直径不同，其中，各孔隙的等效直径范围为100μm至400μm，且立体多孔结构的孔隙率的范围为50％至80％。通过将由丝径相互交错连接形成的各孔隙相互连通，且将各孔隙的等效直径大小构造不一致，并对立体多孔结构的孔隙的等效直径和孔隙率的范围进行具体设置，使得立体多孔结构层13的结构与人体的骨小梁结构更为接近，具有较高的孔隙率和联通性的立体多孔结构层13能够很好的诱导骨长入，这样人体的骨质可快速自然地长入立体多孔结构层13的孔隙中，从而提高了成骨细胞的粘附、增值、分化的能力，有效地促进了胫骨5内的骨组织的长入和爬行，进而有利于踝关节假体100在术后与人体的骨组织快速融合和固定，因此有效地提高了患者术后的恢复效果。

需要注意的是，由丝径形成的各孔隙的截面不是规则的圆形，其截面形状可以是各种形状，鉴于此，这里提到的各孔隙的“等效直径”应当理解为将各孔隙的截面等效为圆形时，该圆形的直径。由于该截面等效为圆形的直径是按照截面的实际面积计算得出，因此所得的直径的数值为精确的数值。

优选地，自立体多孔结构层13的外部至内部的方向上的孔隙的密度逐渐增大，从而使人体骨长入的过程中，骨组织能够更顺利地由立体多孔结构层13的外部快速长入立体多孔结构层13的内部，以提升立体多孔结构层13与人体骨组织的融合与固定效果。

还优选地，各丝径的外周壁上可形成有多个凸部(图中未示出)，该多个凸部的设置用于增加丝径的外周壁的粗糙度，以增大其外周壁的摩擦力，这样，在骨长入的过程中，骨组织与丝径的固定更为牢固和稳定。优选地，该凸部可以是圆形的凸点，也可以是锥状的凸点。值得注意的是，该凸部的形状并不仅仅局限于上述形状，只要该凸部能够有效地增加丝径的外表面积以实现增大其外周壁的摩擦力的目的即可，这里不再赘述。进一步地，该凸部的横截面的最大轮廓形状的宽度范围为5-50μm，最大高度范围为10-50μm。

还优选地，凸部可沿丝径的外表面均匀分布，也可以离散式分布。还优选地，在立体多孔结构层13的孔隙率较大的区域的丝径上的凸部的个数可大于立体多孔结构层13的孔隙率较小的区域的丝径上的凸部的个数，以使骨长入更为牢固。还优选地，自立体多孔结构层13的外边缘上的丝径上的凸部的密度大于自立体多孔结构层13的内部的丝径上的凸部的密度。

在如图1所示的实施例中，第一髓针11和第二髓针12的外表面均形成有立体多孔结构层13，形成在第一髓针11和第二髓针12的外表面的立体多孔结构层13的厚度可以相同。优选地，立体多孔结构层13的厚度范围为1mm至3mm，更优选为2mm。通过在第一髓针11和第二髓针12的外表面形成相同厚度的立体多孔结构层13，一方面使得胫骨髓针1具有更利于骨长入和骨爬行的外表面，另一方面还使得胫骨髓针1具有更好的承载、传导及分散应力载荷的能力，从而使踝关节假体100获得更稳定的使用效果。

当然，形成在第一髓针11和第二髓针12的外表面的立体多孔结构层13的厚度也可以不同，根据胫骨髓针1所适用的患者的不同可进行具体的设计，例如当患者身体较重时，为了保证胫骨髓针1的强度，可将第二髓针12的外表面的立体多孔结构层13的厚度设置的相比于第一髓针11的外表面的立体多孔结构层13的厚度更薄，而当患者自身的骨爬行能力较差时，为了保证胫骨髓针1的固定的稳定性，可将第二髓针12的外表面的立体多孔结构层13的厚度设置的相比于第一髓针11的外表面的立体多孔结构层13的厚度更厚。

在一个优选的实施方式中，形成在第一髓针11的外表面的多孔立体结构层13中的各孔隙的等效直径可大于等于形成在第二髓针12的外表面的多孔立体结构层13中的各孔隙的等效直径。进一步地，形成在第一髓针11的外表面的多孔立体结构层13中的各孔隙的等效直径的范围优选为200μm至400μm，此时该区域的孔隙率可控制在50％至60％之间，进一步优选为300μm至400μm，孔隙率可控制在50％至55％之间；形成在第二髓针12的外表面的多孔立体结构层13中的各孔隙的等效直径的范围优选为100μm至200μm，此时孔隙率可控制在70％至80％之间，进一步优选为100μm至150μm，孔隙率可控制在75％至80％之间。

通过上述设置，形成在第一髓针11的外表面的多孔立体结构层13的孔隙的等效直径在200μm至400μm时，能够更好的促进骨长入，从而使踝关节假体100置换的初期能够获得更稳定的固定效果；而形成在第二髓针12的外表面的多孔立体结构层13的孔隙的等效直径的范围为100μm至200μm时，骨爬行生长的速度最快，从而能够加快踝关节假体100置换的中期和后期的骨组织的生长，进而促进患者更快的康复。

在如图3所示的实施例中，第一髓针11、第二髓针12以及多孔立体结构层13可一体成型。其中，立体多孔结构层13可由金属粉末制成，该金属粉末可以是钛合金、纯钛或钽金属等。优选地，立体多孔结构层13由钛合金材料制成，优选由Ti6Al4V制成。第一髓针11、第二髓针12也均可由钛合金材料制成。一体成型的第一髓针11、第二髓针12以及多孔立体结构13不仅使胫骨髓针1的加工更方便，同时还降低了各部件之间的相互作用力，从而使胫骨髓针1的整体结构更稳定，力学强度更好。

回到图1，第二髓针12与第一髓针11的连接处可形成有用于与胫骨5的端面52抵接的平台14，该平台14用于承载来自胫骨5的作用力，其以平台的方式实现了第二髓针12更好的力学承载功能，从而有助于提高胫骨髓针1的整体的力学承载功能。优选地，第二髓针12可构造成横截面为矩形的柱状，从而使踝关节假体100在使用时更稳定，对胫骨5的支撑效果更稳定。

结合图1、图3和图4所示，第二髓针12的靠近胫骨板2的底端端面15与胫骨板2的靠近第二髓针12的顶端端面21二者中的一者上可设置有凹槽16，另一者上可设置有与凹槽16配合的凸起22。在凸起22与凹槽16的配合状态下，凸起22能够限制凹槽16在沿胫骨髓针1的长度方向上的运动。通过该设置，在安装胫骨髓针1与胫骨板2时，可沿垂直于图3的纸面方向将胫骨板2推入凹槽16中，实现胫骨髓针1与胫骨板2的初步固定，然后通过骨水泥可进一步将胫骨髓针1与胫骨板2固定在一起。

在如图3和图4所示的优选地实施方式中，凹槽16形成在第二髓针12的靠近胫骨板2的底端端面15上。进一步地，凹槽16的内表面构造为圆弧形，凸起22构造为球状，该球状的凸起22的外表面与凹槽16的圆弧形的内表面相匹配，凹槽16位于第二髓针12的底端端面15上的开口端161的宽度(即图3所示的左右方向上的宽度)小于凸起22的球状部的直径。通过该设置，当胫骨板2在推入凹槽16中后，胫骨板2与胫骨髓针1能够彼此相互限制在沿胫骨髓针1的长度方向上的运动，以实现胫骨髓针1与胫骨板2的更好的初步固定效果。

在如图5和图6所示的优选地实施方式中，结合图1所示，距骨托4的靠近滑动垫3的端面和滑动垫3的靠近距骨托4的端面二者中的一者上可形成有滑槽31，另一者上可形成有与滑槽31配合的滑轨41。在滑轨41与滑槽31的配合状态下，距骨托4与滑动垫3的相对滑动方向同时与凹槽16的长度方向(即垂直于图3的纸面方向)以及胫骨髓针1的长度方向(即图3所示的上下方向)垂直。

通过凸起22与凹槽16的配合以及滑槽31与滑轨41的配合，可实现踝关节假体100的正常运动，例如能够做有限的跖屈、背伸以及内外翻运动。胫骨板2与滑动垫3之间、以滑动垫3与距骨托4之间形成的两个相对滑动的界面的组合还使得踝关节假体100的运动轴在运动中不断变换，从而能够将踝关节假体100的各部件间的扭转应力传递至踝周组织，降低了踝关节假体100与胫骨5之间的剪切应力，保证了踝关节假体100长期使用的稳定性。

优选地，如图5和图6所示，距骨托4的靠近滑动垫3的端面可构造为朝向滑动垫3凸起的弧形面42，滑轨41形成在弧形面42上，且滑轨41的长度可大于滑槽31的长度。通过该设置，在滑轨41与滑槽31的配合状态下，能够使距骨托4与滑动垫3的相对滑动方向同时与凹槽16的长度方向以及胫骨髓针1的长度方向垂直，并且滑轨41的长度大于滑槽31的长度，还能够使二者相对滑动的稳定性更好，同时滑动垫3在相对于距骨托4滑动的过程中不易脱出，从而进一步的保证了踝关节假体100使用的稳定性。

根据本发明，如图1所示，第二髓针12的侧壁上还可形成有贯穿第二髓针12的第一缝线孔17，距骨托4的外壁上可形成有贯穿距骨托4的第二缝线孔43，第二缝线孔43的轴线方向可与凹槽16的长度方向平行。当人体的踝关节因病患需要修复，或遭遇肿瘤或者粉碎性骨折等情况时，往往容易造成踝关节的胫骨的远端的严重骨缺损，严重的骨缺损容易导致踝关节处的关节囊损坏。通过上述设置，可将软组织缝合在第一缝线孔17与第二缝线孔43之间以修复或重建破损的关节囊，从而利于患者的术后恢复。

优选地，形成在第二髓针12上的第一缝线孔17可为多个，形成在距骨托4上的第二缝线孔43也可为多个。进一步优选地，形成在第二髓针12上的第一缝线孔17的个数可小于形成在距骨托4上的第二缝线孔43的个数，以便使通过第一缝线孔17与第二缝线孔43缝合的关节囊与人体的关节囊更为相似，以便在植入踝关节假体100后进一步提升其运动机能。

还优选地，第一缝线孔17和第二缝线孔43的直径范围可为2.5mm至4mm；进一步地，第一缝线孔17和第二缝线孔43具体为沿相应的孔的轴向弯曲的通孔，该具有弯曲的弧度的通孔的轴向的长度范围可为25mm至40mm。该具体的长度值可根据缝合过程中使用的缝合弯针的直径以及缝合弯针的弯曲的弧度确定，以便于手术的操作和软组织更好的缝合。

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，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。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 (6)

1.一种踝关节假体，其特征在于，包括，

用于与胫骨相连的胫骨髓针，所述胫骨髓针包括位于所述胫骨的髓腔内部的第一髓针和位于所述胫骨的髓腔外部且与所述胫骨的端面抵接的第二髓针，

与所述第二髓针固定连接的胫骨板，

与所述胫骨板滑动抵接的滑动垫，以及

一端与所述滑动垫滑动连接，另一端用于与距骨相连的距骨托，

其中，所述第一髓针和所述第二髓针的外表面均形成有立体多孔结构层；所述立体多孔结构层包括多条丝径和由多条丝径相互交错连接形成的多个孔隙，各所述孔隙相互连通，且各所述孔隙的等效直径不同，其中，各所述孔隙的等效直径范围为100μm至400μm，且所述立体多孔结构层的孔隙率的范围为50％至80％；形成在所述第一髓针的外表面的立体多孔结构层中的各孔隙的等效直径的范围为200μm至400μm，形成在所述第二髓针的外表面的立体多孔结构层中的各孔隙的等效直径的范围为100μm至200μm。

2.根据权利要求1所述的踝关节假体，其特征在于，所述第一髓针、所述第二髓针以及所述立体多孔结构层一体成型，且所述第一髓针、所述第二髓针与所述立体多孔结构层均由钛合金材料制成。

3.根据权利要求1所述的踝关节假体，其特征在于，所述第二髓针与所述第一髓针的连接处形成有用于与所述胫骨的端面抵接的平台。

4.根据权利要求3所述的踝关节假体，其特征在于，所述第二髓针的靠近所述胫骨板的底端端面与所述胫骨板的靠近所述第二髓针的顶端端面二者中的一者上设置有凹槽，另一者上设置有与所述凹槽配合的凸起，在所述凸起与所述凹槽的配合状态下，所述凸起能够限制所述凹槽在沿所述胫骨髓针的长度方向上的运动。

5.根据权利要求4所述的踝关节假体，其特征在于，所述距骨托的靠近所述滑动垫的端面和所述滑动垫的靠近所述距骨托的端面二者中的一者上形成有滑槽，另一者上形成有与所述滑槽配合的滑轨，在所述滑轨与所述滑槽的配合状态下，所述距骨托与所述滑动垫的相对滑动方向同时与所述凹槽的长度方向以及所述胫骨髓针的长度方向垂直。

6.根据权利要求5所述的踝关节假体，其特征在于，所述第二髓针的侧壁上还形成有贯穿所述第二髓针的第一缝线孔，所述距骨托的外壁上形成有贯穿所述距骨托的第二缝线孔，所述第二缝线孔的轴线方向与所述凹槽的长度方向平行。