CN111616842A - 一种保留交叉韧带型胫骨平台垫和应用其的膝关节假体 - Google Patents

Abstract

本发明属于医用假体技术领域，公开了一种保留交叉韧带型胫骨平台垫和应用其的膝关节假体。该保留交叉韧带型胫骨平台垫包括假体本体，假体本体的与股骨髁假体相配合的面上形成有内髁支撑面和外髁支撑面，内髁支撑面和外髁支撑面分别用于对应支撑股骨髁假体的内髁面和外髁面，内髁支撑面和外髁支撑面均构造为曲面凹槽，曲面凹槽包括用于与股骨髁假体的髁面配合且使人体处于站立状态的第一曲面位，第一曲面位位于曲面凹槽的中间位置。其中，第一曲面位构造为其中心线的方向与胫骨的解刨轴形成朝向人体后侧偏移预设角度的偏移角。本发明的保留交叉韧带型胫骨平台垫能够有效地降低磨损，提高关节活动的稳定性。

Description

一种保留交叉韧带型胫骨平台垫和应用其的膝关节假体

技术领域

本发明属于医用假体技术领域，具体涉及一种保留交叉韧带型胫骨平台垫和应用其的膝关节假体。

背景技术

膝关节假体是用来代替膝关节的外科植入物，其用于膝关节的表面膝置换手术中，将受损的膝关节进行处理并用膝关节假体替代。现有的膝关节假体主要包括：用于与人体的股骨相连的股骨髁假体和用于与人体的胫骨相连的胫骨平台托，以及位于股骨髁假体与胫骨平台托之间的胫骨平台垫。通常情况，股骨髁假体与胫骨平台垫为曲面滑动配合，即股骨髁假体的髁面为不同的曲率半径的曲面构成的曲形面，胫骨平台垫的配合面为由不同的曲率半径的曲面构成的曲形槽。

如图1至图3所示，现有技术中的膝关节假体在植入人体后，股骨髁假体与胫骨平台垫二者的配合通常能够满足人体膝关节的多种状态，如人体处于站立状态、屈曲状态以及下蹲状态。不同的状态下股骨髁假体与胫骨平台垫二者相配合的曲面位不同。具体如下：

结合图1所示，当人体处于站立状态时，股骨的力学轴A1(即通过股骨头中心和膝关节中点的连线)与胫骨的解剖轴A2位于同一条直线上，此时股骨髁假体与胫骨平台垫的匹配状态定义为0°，股骨髁假体的第一曲形面与胫骨平台垫的第一曲形槽相配合，二者的中心线R1的方向通常与股骨的力学轴A1和胫骨的解剖轴A2平行，以提高二者植入后连接的稳定性；

结合图2所示，当人体处于屈曲状态时，股骨的力学轴A1相对于胫骨的解剖轴A2偏移的角度α1约为45°，此时股骨髁假体与胫骨平台垫的匹配状态定义为45°，股骨髁假体的第二曲形面与胫骨平台垫的第二曲形槽相配合，二者位于靠近人体后侧的位置；

结合图3所示，当人体处于下蹲状态时，股骨的力学轴A1相对于胫骨的解剖轴A2偏移的角度α2约为120°，此时股骨髁假体与胫骨平台垫的匹配状态定义为120°，股骨髁假体的第三曲形面与胫骨平台垫的第三曲形槽相配合，二者位于靠近人体前侧的位置。

然而，当股骨髁假体与胫骨平台垫的匹配状态为0°时，即第一曲形面与第一曲形槽相配合时，现有技术中为了更匹配人体的股骨髁的形状，通常将第一曲形面的曲率半径设计的较小，使得第一曲形面的弯曲程度较大，而为了提高第一曲形面与第一曲形槽的配合度，第一曲形槽的曲率半径通常也较小，这就使得第一曲形槽在有限的空间内的曲面面积越小，从而使得现有技术中的胫骨平台垫股骨髁假体与胫骨平台垫的关节在人体处于站立状态时的接触面较小，从而容易导致股骨髁假体与胫骨平台垫的形合度降低。而接触面越小越容易形成线与面的接触形式而增大接触应力，而由于胫骨平台垫的材料通常为超高分子量聚乙烯，增大的应力无疑容易导致患者在日常行走过程中加快胫骨平台垫的磨损，从而降低了假体使用寿命。另外，在固定面积的胫骨平台垫的配合面的情况下，第一曲形槽的弯曲程度较大，直接导致第二曲形槽和第三曲形槽的弯曲程度小，即使得第二曲形槽和第三曲形槽越接近于平面，这样直接降低了胫骨平台垫对股骨髁假体在前后方向的活动无限制，从而容易在高度屈膝或下蹲时导致股骨髁假体的脱位的情况发生。

发明内容

为了解决上述全部或部分问题，本发明目的在于提供一种保留交叉韧带型胫骨平台垫，以有效地降低磨损，提高关节活动的稳定性。

本发明的保留交叉韧带型胫骨平台垫包括假体本体，假体本体的与股骨髁假体相配合的面上形成有内髁支撑面和外髁支撑面，内髁支撑面和外髁支撑面分别用于对应支撑股骨髁假体的内髁面和外髁面，内髁支撑面和外髁支撑面均构造为曲面凹槽，曲面凹槽包括用于与股骨髁假体的髁面配合且使人体处于站立状态的第一曲面位，第一曲面位位于曲面凹槽的中间位置。其中，第一曲面位构造为其中心线的方向与胫骨的解刨轴形成朝向人体后侧偏移预设角度的偏移角，以使得第一曲面位构造为整体形成偏移，以使得股骨髁假体的髁面与第一曲面位配合后，股骨的力学轴与胫骨的解剖轴不平行。

进一步地，预设角度的偏移角的偏移范围在2°至4°之间。

进一步地，曲面凹槽还包括用于与股骨髁假体的髁面配合且使人体处于屈曲状态的第二曲面位，第二曲面位与第一曲面位相连且位于曲面凹槽的靠近人体后侧的一侧，第二曲面位与第一曲面位圆滑过渡连接。

进一步地，曲面凹槽还包括用于与股骨髁假体的髁面配合且使人体处于下蹲状态的第三曲面位，第三曲面位与第一曲面位相连且位于曲面凹槽的靠近人体前侧的一侧，第三曲面位与第一曲面位圆滑过渡连接。

进一步地，曲面凹槽的深度范围在6mm至12mm之间。

进一步地，假体本体还包括形成在假体本体的位于第三曲面位的一侧边缘上的限位凸缘。

进一步地，保留交叉韧带型胫骨平台垫的材料为分子量大于等于150万的无支链的线性聚乙烯。

本发明还提出了一种膝关节假体。该膝关节假体包括上述保留交叉韧带型胫骨平台垫和与保留交叉韧带型胫骨平台垫固定连接的胫骨平台托。

本发明的保留交叉韧带型胫骨平台垫能够有效地提高股骨髁假体的髁面与第一曲面位的配合面积，从而可有效地避免股骨髁假体与第一曲面位形成线与面的配合方式，进而可有效地降低保留交叉韧带型胫骨平台垫的磨损，延长其使用的寿命。

附图说明

图1为现有技术中人体处于站立状态时的股骨髁假体与胫骨平台垫的相对位置示意图；

图2为现有技术中人体处于屈曲状态时的股骨髁假体与胫骨平台垫的相对位置示意图；

图3为现有技术中人体处于下蹲状态时的股骨髁假体与胫骨平台垫的相对位置示意图；

图4为本发明第一实施例的人体处于站立状态时的保留交叉韧带型胫骨平台垫与股骨髁假体的相对位置示意图；

图5为本发明第一实施例的人体处于屈曲状态时保留交叉韧带型胫骨平台垫与股骨髁假体的相对位置示意图；

图6为本发明第一实施例的人体处于下蹲状态时保留交叉韧带型胫骨平台垫与股骨髁假体的相对位置示意图；

图7为图4至图5所示的保留交叉韧带型胫骨平台垫的第一实施例结构示意图；

图8为本发明第二实施例的人体处于下蹲状态时保留交叉韧带型胫骨平台垫与股骨髁假体的相对位置示意图；

图9为图8所示的保留交叉韧带型胫骨平台垫的第二实施例结构示意图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种保留交叉韧带型胫骨平台垫做进一步详细的描述。

图4至图6示出了根据本发明实施例的保留交叉韧带型胫骨平台垫100的结构。其中图4为本发明第一实施例的人体处于站立状态时的保留交叉韧带型胫骨平台垫100与股骨髁假体200的相对位置示意图；图5为本发明第一实施例的人体处于屈曲状态时的保留交叉韧带型胫骨平台垫与股骨髁假体的相对位置示意图；图6为本发明第一实施例的人体处于下蹲状态时的保留交叉韧带型胫骨平台垫与股骨髁假体的相对位置示意图。如图4至图6所示，该保留交叉韧带型胫骨平台垫100包括假体本体1，假体本体1的与股骨髁假体200相配合的面上形成有内髁支撑面和外髁支撑面，内髁支撑面和外髁支撑面分别用于对应支撑股骨髁假体的内髁面和外髁面，内髁支撑面和外髁支撑面均构造为曲面凹槽2，曲面凹槽2包括用于与股骨髁假体200的髁面配合且使人体处于站立状态的第一曲面位21，第一曲面位21位于曲面凹槽2的中间位置。其中，第一曲面位21构造为其中心线R2的方向与胫骨的解刨轴A2形成朝向人体后侧偏移预设角度的偏移角α3(结合图7所示)，以使得第一曲面位21构造为整体形成偏移，以使得股骨髁假体200的髁面与第一曲面位21配合后，股骨的力学轴A1与胫骨的解剖轴A2不平行。

本发明实施例的保留交叉韧带型胫骨平台垫100在使用时，将其固定在膝关节假体的胫骨平台托上，并使假体本体1的内髁支撑面和外髁支撑面分别对应支撑股骨髁假体200的内髁面和外髁面，以使内髁支撑面和外髁支撑面分别与内髁面和外髁面形成滑动配合。本发明实施例的保留交叉韧带型胫骨平台垫100通过将第一曲面位21构造为其中心线R2的方向与胫骨的解刨轴A2形成朝向人体后侧偏移预设角度的偏移角α3，使得第一曲面位21构造为整体形成偏移，从而使得股骨髁假体200的髁面与第一曲面位21配合后，股骨的力学轴A1与胫骨的解剖轴A2不平行。

通过上述设置，一方面，当曲面凹槽2的整体配合面积不变的情况下，第一曲面位21整体形成偏移能够使得第一曲面位21增加其自身的面积，即通过将中心线R2朝向人体后侧偏移，以使得整体偏移后的第一曲面位21占用了更多的曲面凹槽2内的曲面面积，从而使得第一曲面位21的自身面积增加。这里需要说明的是，第一曲面位21的曲面可理解为近似的圆弧面，而中心线应当理解为圆弧面纵向上的与圆心相连的对称轴线。具体地，可结合图1和图4所示，现有技术中图1中的第一曲面位(即现有技术中的第一曲形槽)为S1与曲面凹槽2的交点之间的区域，其中心线R1平行于胫骨的解剖轴A2，图1中的第一曲面位(即现有技术中的第一曲形槽)完全适应且匹配于股骨髁假体200的髁面。与现有技术中相比，本发明实施例中的第一曲面位21为S2与曲面凹槽2的交点之间的区域。其中，曲面的纵向截面为曲线，S1和S2可理解为圆心与该曲线两端的连线。结合图4所示，偏移后的第一曲面位21的两交点之间的横向长度变长，即通过将中心线R2偏移预设角度α3，在第一曲面位21的曲率半径不变的情况下，即为了与股骨髁假体200的髁面相适应而不改变其曲率半径值的情况下，第一曲面位21与靠近人体前侧和后侧的曲面过渡连接后，第一曲面位21更多地占用了曲面凹槽2内的靠近人体前侧和后侧的曲面面积，从而使得第一曲面位21的整体面积增加。这样，使得当与第一曲面位21配合的股骨髁假体200的髁面不变的情况下，能够有效地提高股骨髁假体200的髁面与第一曲面位21的配合面积，从而可有效地避免股骨髁假体200与第一曲面位21形成线与面的配合方式，进而可有效地降低保留交叉韧带型胫骨平台垫100的磨损，延长其使用的寿命。另一方面，股骨的力学轴A1与胫骨的解剖轴A2不平行还使得当人体处于站立状态时(如图4所示)，股骨髁假体200的更多曲面包裹于第一曲面位21内，从而能够进一步地提高人体处于站立状态时的二者的配合面积，进而能够进一步地提高配合的稳定性和耐磨效果。

此外，本发明实施例的保留交叉韧带型胫骨平台垫100因第一曲面位21的中心线R2偏移预设角度α3，还使得股骨髁假体200的髁面在曲面凹槽2内具有一定的内外旋角度。因此，本发明实施例的保留交叉韧带型胫骨平台垫100还更适用于后交叉韧带及侧副韧带功能完好的患者，以最大程度的保留患者交叉韧带的同时满足膝关节的置换需求。

优选地，预设角度的偏移角α3的偏移范围可在2°至4°之间。优选为3°。通过该设置，中心线R2偏移3°还可使得股骨髁假体200的髁面在曲面凹槽2内至少具有约为13°至17°的内外旋角度。原因为，通过偏移角α3使得第一曲面位21占用了更多的曲面凹槽2的位于人体后侧的曲面面积，而结合胫骨平台垫初始形状的特点，即同时与股骨髁假体200的髁面和人体胫骨截面相匹配，占用了更多的曲面凹槽2的位于人体后侧的曲面，第一曲面位21越靠近人体的后侧宽度的尺寸就越大，从而通过计算，可得到当中心线R2偏移3°后，股骨髁假体200的髁面在曲面凹槽2内至少具有约为13°至17°的内外旋角度。这样能够有效地补偿因手术操作或术后正常活动所导致的股骨-胫骨关节之间的旋转不良的问题，从而能够有效地提高患者术后膝关节活动的舒适度。

优选地，结合图5所示，曲面凹槽2还可包括用于与股骨髁假体200的髁面配合且使人体处于屈曲状态的第二曲面位22，第二曲面位22与第一曲面位21相连且位于曲面凹槽2的靠近人体后侧的一侧，第二曲面位22与第一曲面位21圆滑过渡连接。通过该设置，当人体处于屈曲状态时，股骨的力学轴A1相对于胫骨的解剖轴A2偏移的角度α1约为45°，此时股骨髁假体200的髁面与曲面凹槽2的匹配状态为45°。第二曲面位22用于接收此状态下的股骨髁假体200的髁面。这样，当人体从站立状态过渡至屈曲状态时，圆滑过渡连接能够使得股骨髁假体200的髁面的过渡更为平滑，从而能够进一步避免造成本发明实施例的保留交叉韧带型胫骨平台垫100在使用时的磨损。

优选地，结合图6所示，曲面凹槽2还可包括用于与股骨髁假体200的髁面配合且使人体处于下蹲状态的第三曲面位23，第三曲面位23与第一曲面位21相连且位于曲面凹槽2的靠近人体前侧的一侧，第三曲面位23与第一曲面位21圆滑过渡连接。通过该设置，当人体处于下蹲状态时，股骨的力学轴A1相对于胫骨的解剖轴A2偏移的角度α2约为120°，此时股骨髁假体200的髁面与曲面凹槽2的匹配状态为120°。第三曲面位23用于接收此状态下的股骨髁假体200的髁面。这样，当人体从站立状态至屈曲状态直至下蹲状态时，圆滑过渡连接能够使得股骨髁假体200的髁面的过渡更为平滑，从而能够最大程度地避免造成本发明实施例的保留交叉韧带型胫骨平台垫100在使用时的磨损。

在图8和图9所示的优选地实施例中，曲面凹槽2的深度范围h可在6mm至12mm之间。通过该设置，可使得曲面凹槽2的深度至少为现有技术中的深度的二倍，从而可使得本发明实施例的保留交叉韧带型胫骨平台垫100可构造为深盘型胫骨平台垫。这样，具有较深的曲面凹槽2与股骨髁假体200相互配合时，股骨髁假体200的髁面能够更多地包裹于曲面凹槽2内，从而使得当人体处于屈曲状态或下蹲状态时仍能够使得二者的配合具有良好的接触面积，进而使得保留交叉韧带型胫骨平台垫100的受力更为均匀，可有效地减少保留交叉韧带型胫骨平台垫100的磨损。

需要说明的是，上述的深盘型胫骨平台垫也构造为第一曲面位21的中心线R1的方向与胫骨的解刨轴A2平行(如图1所示)，即深盘型胫骨平台垫可不包括第一曲面位21形成有偏移角α3的方案而进行使用，以使得本发明实施例的保留交叉韧带型胫骨平台垫100可构造为具有偏移角α3的标准型胫骨平台垫和不具有偏移角α3的深盘型胫骨平台垫，以及同时具有偏移角α3的深盘型胫骨平台垫等多种型号，以供多种患者进行选择和使用。

优选地，结合图6和图8所示，假体本体1还可包括形成在假体本体1的位于第三曲面位23的一侧边缘上的限位凸缘3。通过该设置，当人体处于下蹲状态时，即图6和图8所示的状态时，形成的限位凸缘3能够在保证股骨髁假体200的髁面与假体本体1的形合度的前提下，能够有效地对股骨髁假体200进行限位，从而能够进一步地避免股骨髁假体200发生脱位现象。

在一个优选地实施方式中，保留交叉韧带型胫骨平台垫100的材料为分子量150万以上的无支链的线性聚乙烯。通过该设置，可使得本发明实施例的保留交叉韧带型胫骨平台垫100的材料为超高分子量聚乙烯，其与其它工程塑料相比，超高分子量聚乙烯具有表面硬度和热变形温度低、弯曲强度以及蠕变性能较差等缺点，从而能够有效地避免其产生磨损，延长自身的使用寿命。

本发明实施例还提出了一种膝关节假体。该膝关节假体包括上述保留交叉韧带型胫骨平台垫100和与保留交叉韧带型胫骨平台垫100固定连接的胫骨平台托。其中，可通过设计不同的保留交叉韧带型胫骨平台垫100与同一种胫骨平台托配合使用，以更好的适配患者的膝关节。结合上文的描述可知，本发明实施例的膝关节假体可供医师根据患者情况进行选择设计的保留交叉韧带型胫骨平台垫100，以适应于后交叉及两侧副韧带不同功能损失的患者，从而使得本发明实施例膝关节假体具有植入稳定、手术方便、降低磨损以及延长假体寿命的优点，进而使得本发明实施例膝关节假体更加实用。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

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 (8)

1.一种保留交叉韧带型胫骨平台垫，其特征在于，包括假体本体，所述假体本体的与股骨髁假体相配合的面上形成有内髁支撑面和外髁支撑面，所述内髁支撑面和所述外髁支撑面分别用于对应支撑股骨髁假体的内髁面和外髁面，所述内髁支撑面和所述外髁支撑面均构造为曲面凹槽，所述曲面凹槽包括用于与所述股骨髁假体的髁面配合且使人体处于站立状态的第一曲面位，所述第一曲面位位于所述曲面凹槽的中间位置，其中，所述第一曲面位构造为其中心线的方向与胫骨的解刨轴形成朝向人体后侧偏移预设角度的偏移角，以使得所述第一曲面位构造为整体形成偏移，以使得所述股骨髁假体的髁面与所述第一曲面位配合后，股骨的力学轴与胫骨的解剖轴不平行。

2.根据权利要求1所述的保留交叉韧带型胫骨平台垫，其特征在于，预设角度的所述偏移角的偏移范围在2°至4°之间。

3.根据权利要求1或2所述的保留交叉韧带型胫骨平台垫，其特征在于，所述曲面凹槽还包括用于与所述股骨髁假体的髁面配合且使人体处于屈曲状态的第二曲面位，所述第二曲面位与所述第一曲面位相连且位于所述曲面凹槽的靠近人体后侧的一侧，所述第二曲面位与所述第一曲面位圆滑过渡连接。

4.根据权利要求3所述的保留交叉韧带型胫骨平台垫，其特征在于，所述曲面凹槽还包括用于与所述股骨髁假体的髁面配合且使人体处于下蹲状态的第三曲面位，所述第三曲面位与所述第一曲面位相连且位于所述曲面凹槽的靠近人体前侧的一侧，所述第三曲面位与所述第一曲面位圆滑过渡连接。

5.根据权利要求4所述的保留交叉韧带型胫骨平台垫，其特征在于，所述曲面凹槽的深度范围在6mm至12mm之间。

6.根据权利要求4或5所述的保留交叉韧带型胫骨平台垫，其特征在于，所述假体本体还包括形成在所述假体本体的位于所述第三曲面位的一侧边缘上的限位凸缘。

7.根据权利要求1或2所述的保留交叉韧带型胫骨平台垫，其特征在于，所述保留交叉韧带型胫骨平台垫的材料为分子量大于等于150万的无支链的线性聚乙烯。

8.一种膝关节假体，其特征在于，包括根据权利要求1至7中任一项所述的保留交叉韧带型胫骨平台垫和与所述保留交叉韧带型胫骨平台垫固定连接的胫骨平台托。

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