CN111035476A - 一种关节假体组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种关节假体组件，包括卡环、内衬和外杯，所述内衬和所述外杯均为杯状结构，所述内衬安装在外杯内，所述卡环为非连续的环状结构，所述卡环安装于内衬内，所述内衬的边缘高于外杯的边缘。本发明卡环安装于内衬内，避免了卡环与外杯直接接触带来的磨损风险。所述内衬的边缘高于外杯的边缘，避免了股骨柄与外杯的直接接触，防止其产生硬对硬的碰撞。

Description

一种关节假体组件

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种用于关节置换术的关节假体组件。

背景技术

人体髋关节是一种球形的关节，包含一个球形的股骨头和一个似碗状的髋臼。人工髋关节假体仿照人体髋关节的结构，将假体柄部插入股骨髓腔内，利用头部与关节臼或假体金属杯形成旋转，实现股骨的曲伸和运动。人工髋关节假体分为单极、单极全髋、双动半髋和全髋、可换头部双动半髋和全髋形式。目前人工半髋关节假体组件-双极头多采用锁环式、内衬一体式、卡环式结构。

公告号为CN203001177U的专利申请，公开了一种卡锁式双动杯，属于锁环式结构。如图1所示，包括双动杯11、双动杯内衬13和卡锁12，双动杯11内部设计有环形凹槽结构，在双动杯内衬13上也有相应的环形凹槽结构，卡锁12置于双动杯11和双动杯内衬13之间形成的环形凹槽中，通过卡合环形凹槽配合锁紧双动杯内衬，防止双动杯内衬从双动杯内脱出。该申请双动杯内衬13安装时操作不便，股骨头取出时需要配备特殊工具。而且，股骨头在装配入双动杯内衬13时也需要较大压力，需借助辅助压力工具。另外，卡锁12直接与双动杯11上的环形凹槽接触，容易磨损。

申请号为WO2004058107A1的专利申请，公开了一种双极髋关节修复装置，如图2所示，属于内衬一体式结构。具体为一种髋关节植入物40，其包括最外层的髋臼杯41，嵌入髋臼杯41内部的聚合物杯42，以及嵌入聚合物杯42内部的股骨头假体43。该双极髋关节修复装置在装配股骨头时需要相对较大的力，要借助辅助工具，在股骨头取出时也需要特殊工具。

公告号为CN202386825U的专利申请，提供了一种人工髋关节双动球头，如图3所示，属于卡环式结构。该双动球头包括双动球杯35、双动杯衬31和球头腔32，双动球衬31的顶部的内侧设置有双动杯卡环33，双动球衬31的顶部的外侧设置有环形槽34。在实施中，股骨柄容易与双动杯卡环33直接碰撞，使得双动杯卡环33磨损。另外，股骨柄与双动球杯35直接硬对硬碰撞，也易产生异响。

综上，现有双极头所采用的锁环式结构复杂，需要配备特殊工具，装配时需要较大的压力，且卡锁易磨损。而内衬一体式结构虽简单，但是装配和取出股骨头时也需要特殊的辅助工具，并需要施加较大的力。而传统的卡环式结构，在应用中股骨柄易与卡环产生直接碰撞，长期碰撞使得强度相对较弱的卡环产生磨损，进而提升了引起骨溶解的风险。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种用于关节置换术的关节假体组件，通过对双极头外杯、内衬、卡环的结构改进，提升其使用安全性，消除卡环与股骨柄之间的应力集中问题，避免股骨柄与外杯的直接硬对硬的碰撞，以及内衬边缘与人体髋臼窝之间的磨损问题，而且本发明可使用通用工具取出卡环，方便卸载。

根据本发明的一个方面，提供了一种关节假体组件，包括卡环、内衬和外杯，所述内衬和所述外杯均为杯状结构，所述内衬安装在外杯内，所述卡环为非连续的环状结构，所述卡环安装于内衬内，所述内衬的边缘高于外杯的边缘。

进一步地，上述关节假体组件中，所述卡环外壁包括锁定外圈，卡环内壁由上至下依次包括内侧上斜面、内侧圆柱面和内侧下斜面。

进一步地，上述关节假体组件中，所述卡环具有切口，所述切口的宽度为2mm-6mm。

进一步地，上述关节假体组件中，所述卡环在所述切口的两侧分别设置有孔。

进一步地，上述关节假体组件中，所述卡环外壁包括锁定外圈，所述卡环内壁由上至下依次包括内侧上斜面、内侧圆柱面和内侧下斜面，所述内侧下斜面的斜度为5度-85度。

进一步地，上述关节假体组件中，所述卡环在靠近内侧上斜面的一端设有抗翻转台阶，所述抗翻转台阶与所述内衬的内侧圆柱面配合。

进一步地，上述关节假体组件中，所述内衬外壁包括外侧斜面，内衬内壁由上至下包括内侧斜面、内侧圆柱面、环形凹槽以及股骨头接触面，所述外侧斜面向内倾斜，不与髋臼窝接触，所述卡环与所述环形凹槽相配合；所述内侧斜面的斜度为10度-80度。

进一步地，上述关节假体组件中，所述内衬的内侧斜面不低于卡环的内侧上斜面。

进一步地，上述关节假体组件中，所述卡环的内侧圆柱面在径向截面上形成的圆的直径小于所述内衬的股骨头接触面在径向截面上形成的最大圆的直径。

进一步地，上述关节假体组件中，所述卡环的锁定外圈与所述内衬的环形凹槽之间的径向间隙为0-0.5mm，所述卡环的锁定外圈的高度比所述内衬的环形凹槽的高度低0-0.5mm。

进一步地，上述关节假体组件中，所述外杯包括高抛光外壁和内衬接触面，所述高抛光外壁为立体角大于2π的球面。

与现有技术相比，本发明关节假体组件，所述卡环安装于内衬内，避免了卡环与外杯直接接触带来的磨损风险。所述内衬的边缘高于外杯的边缘，避免了股骨柄与外杯的直接接触，防止其产生硬对硬的碰撞。

附图说明

图1为现有卡锁式双动杯剖视图；

图2为现有内衬一体式双极髋关节修复装置剖视图；

图3为现有卡环式人工髋关节双动球头结构示意图；

图4为本发明实施例关节假体组件结构示意图；

图5为本发明实施例外杯结构示意图；

图6为本发明实施例内衬结构示意图；

图7为本发明实施例卡环结构示意图；

图8为本发明实施例切口角度示意图；

图9（1）为本发明实施例正切口形状示意图；

图9（2）为本发明实施例斜切口形状示意图；

图9（3）为本发明实施例弯折切口形状示意图；

图9（4）为本发明实施例弧形切口形状示意图；

图10为本发明实施例卡环的锁定外圈与内衬环形凹槽配合示意图；

图11（1）为本发明实施例直线锁定外圈示意图；

图11（2）为本发明实施例上斜锁定外圈示意图；

图11（3）为本发明实施例下斜锁定外圈示意图；

图11（4）为本发明实施例弧形锁定外圈示意图；

图12为本发明实施例卡环内侧圆柱面与内衬股骨头接触面直径比示意图；

图13为本发明实施例包含抗翻转台阶的卡环结构示意图；

图14为本发明实施例卡环抗翻转台阶与内衬内侧圆柱面配合示意图

图15（1）为本发明实施例三角形抗翻转台阶示意图一；

图15（2）为本发明实施例梯形抗翻转台阶示意图；

图15（3）为本发明实施例弧形抗翻转台阶示意图；

图15（4）为本发明实施例三角形抗翻转台阶示意图二；

图15（5）为本发明实施例扇形抗翻转台阶示意图；

图16为本发明实施例内衬内侧斜面与卡环内侧下斜面的斜度示意图；

图17为本发明实施例股骨柄靠在内衬边缘的工作示意图；

1-卡环；2-内衬；3-外杯；1a-锁定外圈；1b-抗翻转台阶；1c-内侧上斜面；1d-内侧下斜面；1e-内侧圆柱面；1f，1g-孔；1h-切口；2a-外侧斜面；2e-内侧斜面；2f-环形凹槽；2g-股骨头接触面；2h-内侧圆柱面；3a-高抛光外壁；3d-内衬接触面；11-双动杯；12-卡锁；13-双动杯内衬；31-双动杯衬；32-和球头腔；33-双动杯卡环；34-环形槽；35-双动球杯；40-髋关节植入物；41-髋臼杯；42-聚合物杯；43-股骨头假体；A-股骨柄。

具体实施方式

为了使本发明的创作特征、技术手段与达成目的易于明白理解，以下结合具体实施例进一步阐述本发明。

如图4所示，本发明实施例提供的一种关节假体组件，包括卡环1、内衬2和外杯3，所述卡环1为不连续的环状结构，所述内衬2和外杯3均为杯状结构，优选为中空开口的半球状结构。为了便于描述装置结构，本说明书中以所述卡环1所在的平面为径向平面，垂直于所述径向平面的方向为轴向。例如图4中，水平方向为径向，竖直方向为轴向。

本发明实施例中，所述内衬2安装在外杯3内，所述内衬2的外壁与所述外杯3的内壁3d紧密贴合。所述内衬2的内壁2g形成近似半球形的腔，用于容纳股骨头假体。所述内衬2内侧接近开口处设有环形凹槽2f，所述卡环1嵌套于所述环形凹槽2f中，主要用于锁定股骨球头。使用时，先把卡环1取出，然后将股骨球头装入内衬2内，再将卡环1重新卡入内衬2的环形凹槽2f中，以锁定股骨球头，使其不能从腔内脱出。

本发明实施例卡环1安装于内衬2上，可避免卡环1与外杯3直接接触带来的磨损风险。本发明内衬2的边缘高于外杯3的边缘，避免了股骨柄与外杯3的直接接触，防止其产生硬对硬的碰撞。

优选地，所述卡环1为超高分子量聚乙烯卡环，内衬2为超高分子量聚乙烯内衬，外杯3为金属外杯。

如图5所示，所述外杯3包括高抛光外壁3a和内衬接触面3d。优选地，外杯3的高抛光外壁3a为立体角大于2π的球面，即大于半球球面。

如图6所示，所述内衬2的外壁包括外侧斜面2a，所述内衬2的内壁由上至下包括内侧斜面2e、内侧圆柱面2h、环形凹槽2f以及股骨头接触面2g。本发明内衬2的外侧斜面2a的设置，使得内衬2的边缘不与人体髋臼窝直接接触，避免了内衬2的材料，如聚乙烯的磨损。

如图7所示，本发明卡环1外壁包括锁定外圈1a，所述卡环1的内壁由上至下依次包括内侧上斜面1c、内侧圆柱面1e和内侧下斜面1d。进一步地，卡环1上还设有变形切口1h和用于夹持卡环1的孔1f和1g，所述孔1f和1g分别设于切口1h的两侧。所述孔1f和1g可以是通孔、盲孔或不规则形槽。实施中，拆卸时可使用血管钳等工具夹持孔1f和1g，从而取出卡环1，卸载方便，且无需专用的拆卸工具，只要是能够夹持孔1f和1g的手术工具均可使用。

优选地，如图8所示，在自然未施力状态下，本发明卡环1的切口1h的宽度在2mm-6mm之间，此处所述宽度是指同一条水平线上，切口两端之间的距离。切口1h两端的边缘与轴向的夹角15在0度-85度之间。设置所述切口1h使得卡环1允许有一定量的变形，即，压缩切口1h可以缩小卡环1，撤销外力后卡环1又可以恢复原来的大小。这样保证卡环1可从内衬2上自如地装卸。

除图8所示的切口1h以外，可选地，本发明卡环1的切口1h可以是图9（1）-图9（4）中的正切口、斜切口、弯折切口，或弧形切口等任意一种形式。

优选地，本发明卡环1的锁定外圈1a与所述内衬2的环形凹槽2f之间紧密贴合，或者二者间距离不大于0.5mm，即，如图10所示，所述卡环1的锁定外圈1a与所述内衬2的环形凹槽2f之间径向间隙12为0-0.5mm。卡环1的锁定外圈1a的高度与所述内衬2的卡环凹槽2f的高度相同，或所述卡环1的锁定外圈1a的高度比所述内衬2的环形凹槽2f的高度低0-0.5mm，即，锁定外圈1a与环形凹槽2f在高度方向的间隙11为0-0.5mm。上述锁定外圈1a与环形凹槽2f的设置保证了卡环1的锁定外圈1a能装配入内衬2的环形凹槽2f中。

可选地，如图11（1）-11（4）所示，卡环1的锁定外圈1a可以是直线、上斜、下斜、弧形等任意一种形式。

优选地，如图12所示，在卡环1卡入内衬2的环形凹槽2f中的状态下，卡环1的内侧圆柱面1e在径向截面上构成的圆形的直径13小于所述内衬2的股骨头接触面2g在径向截面上构成的最大圆形的直径21（d13<d21），这样，卡环1可以更有效地对股骨球头进行限位，防止股骨球头从内衬2中脱出。

如图13所示，在一个优选实施例中，所述卡环1在靠近内侧上斜面1c的一端设有抗翻转台阶1b，所述抗翻转台阶1b为从卡环1向轴向方向的凸起，且其外侧壁相对于锁定外圈1a向内收缩，即，所述抗翻转台阶1b的外侧形成的圆的直径小于锁定外圈1a形成的圆的直径。如图14所示，所述抗翻转台阶1b与内衬2的内侧圆柱面2h配合，对所述卡环1产生翻转约束。卡环1设有抗翻转台阶1b，可以更加稳定地卡锁于内衬2中，不易移动和翻转。可选地，所述抗翻转台阶1b可以为连续的环状，也可以为不连续的多个凸起，其形状无特别的限定，只要能够起到限位作用即可。

可选地，所述抗翻转台阶1b可以是图15（1）-15（5）中的三角形、梯形、弧形、扇形等任意一种。

优选地，如图16所示，卡环1的内侧下斜面1d的斜度14在5度-85度之间，此处所述的斜度14是指在轴截面上，内侧下斜面1d与轴向的夹角，以下所述斜度的含义均以此类推。

如图16所示，本发明内衬2的内侧斜面2e的斜度23在10度-80度之间，且内衬2的内侧斜面2e不低于卡环1的内侧上斜面1c，此处“不低于卡环1的内侧上斜面1c”包含以下2种情况：1、内衬2的内侧斜面2e与卡环1的内侧上斜面1c共面（假设该面为面B），则安装于内衬2的腔内的股骨假体由直立状态向侧面倾斜时，会同时接触内衬2的内侧斜面2e与卡环1的内侧上斜面1c，因此，内衬2的内侧斜面2e为卡环1分担了一部分应力。2、内衬2的内侧斜面2e高于卡环1的内侧上斜面1c所在的面B，这种情况下，安装于内衬2的腔内的股骨假体由直立状态向侧面倾斜时，会先接触到内衬2的内侧斜面2e，而没有机会碰到卡环1的内侧上斜面1c，该种设置使得股骨柄在最大活动度时会靠在内衬2的边缘，此时股骨柄A与卡环1之间仍有间隙，不会挤压卡环1（如图17所示）。以上两种情况均可避免传统卡环式双极头卡环与股骨柄之间产生应力集中的风险。

本发明实施例用于关节置换术的关节假体组件可设置多种尺寸规格，以适应不同患者的需要。

本发明实施中，所述内衬2与外杯3在术前已经装配好，手术操作时，使用血管钳等工具夹持卡环1上的孔1f 和1g，压缩卡环1后将所述卡环1取出，放入股骨球头，再用血管钳等工具以相同的操作将卡环1重新卡回内衬2的环形凹槽2f内。如此，可通过所述卡环1将股骨头锁定于所述内衬2中。卸载时，使用血管钳等工具夹持卡环1上的孔1f 和1g，压缩卡环1后即可将所述卡环1取出。

综上，本发明关节假体组件具有以下优点：

1）内衬的内侧斜面设置，且内衬的内侧斜面不低于卡环的内侧上斜面，避免了传统卡环式双极头卡环与股骨柄之间产生应力集中的风险。

2）内衬边缘高出外杯与股骨柄接触，避免了股骨柄与外杯的直接接触而导致的硬对硬碰撞。

3）内衬的外侧斜面的设置，使得内衬边缘不与人体髋臼窝直接接触，避免聚乙烯磨损。

4）卡环拆卸时不需要特殊工具，卸载方便。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种关节假体组件，包括卡环（1）、内衬（2）和外杯（3），所述内衬（2）和所述外杯（3）均为杯状结构，所述内衬（2）安装在外杯（3）内，其特征在于，所述卡环（1）为非连续的环状结构，所述卡环（1）安装于内衬（2）内，所述内衬（2）的边缘高于外杯（3）的边缘。

2.根据权利要求1所述的关节假体组件，其特征在于，所述卡环（1）具有切口（1h），所述切口（1h）的宽度为2mm-6mm。

3.根据权利要求2所述的关节假体组件，其特征在于，所述卡环（1）在所述切口（1h）的两侧分别设置有孔（1f，1g）。

4.根据权利要求1所述的关节假体组件，其特征在于，所述卡环（1）外壁包括锁定外圈（1a），所述卡环（1）内壁由上至下依次包括内侧上斜面（1c）、内侧圆柱面（1e）和内侧下斜面（1d），所述内侧下斜面（1d）的斜度（14）为5度-85度。

5.根据权利要求4所述的关节假体组件，其特征在于，所述卡环（1）在靠近内侧上斜面（1c）的一端设有抗翻转台阶（1b），所述抗翻转台阶（1b）与所述内衬（2）的内侧圆柱面（2h）配合。

6.根据权利要求1所述的关节假体组件，其特征在于，所述内衬（2）外壁包括外侧斜面（2a），内衬（2）内壁由上至下包括内侧斜面（2e）、内侧圆柱面（2h）、环形凹槽（2f）以及股骨头接触面（2g），所述外侧斜面（2a）向内倾斜，不与髋臼窝接触，所述卡环（1）与所述环形凹槽（2f）相配合；所述内侧斜面（2e）的斜度（23）为10度-80度。

7.根据权利要求6所述的关节假体组件，其特征在于，所述内衬（2）的内侧斜面（2e）不低于卡环（1）的内侧上斜面（1c）。

8.根据权利要求6所述的关节假体组件，其特征在于，所述卡环（1）的内侧圆柱面（1e）在径向截面上形成的圆的直径（13）小于所述内衬（2）的股骨头接触面（2g）在径向截面上形成的最大圆的直径（21）。

9.根据权利要求6所述的关节假体组件，其特征在于，所述卡环（1）的锁定外圈（1a）与所述内衬（2）的环形凹槽（2f）之间的径向间隙为0-0.5mm，所述卡环（1）的锁定外圈（1a）的高度比所述内衬（2）的环形凹槽（2f）的高度低0-0.5mm。

10.根据权利要求1-9任一项所述的关节假体组件，其特征在于，所述外杯（3）包括高抛光外壁（3a）和内衬接触面（3d），所述高抛光外壁（3a）为立体角大于2π的球面。

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