CN112773573B - 股骨头内支撑假体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种股骨头内支撑假体，包括：管状多孔外层，具有内腔；加强梁，设置在管状多孔外层的内壁上，加强梁包括头部和主体部，头部包括弹性变形段；操作部，设置在管状多孔外层的端部；紧固结构，设置在管状多孔外层的外壁上。本申请的技术方案有效地解决了相关技术中使用假体产生应力遮挡效应导致的容易发生股骨头的骨流失的问题。

Description

股骨头内支撑假体
技术领域
本发明涉及医用设备技术领域，具体而言，涉及一种股骨头内支撑假体。
背景技术
股骨头坏死(osteonecrosis of the femoral head，ONFH)是骨科领域中迄今尚未解决的疾病之一，常导致严重髋关节功能障碍。根据相关资料显示，我国成人非创伤性ONFH的发病率为0.725％，并且呈逐步年轻化趋势。为了防止疾病的进展，保护股骨头，延缓甚至避免行全髋关节置换术，临床上常采用髓芯减压术进行保髋治疗，髓芯减压术即去除股骨头内坏死骨质，降低股骨头内高压，恢复股骨头内血供，恢复营养物质和氧分的输送，从而阻止股骨头坏死进展。
在髓芯减压术中，常用的植入物主要包括：自体骨、同种异体骨、人工骨、金属支撑棒等。单纯的自体骨、同种异体骨或者人工骨的植入，支撑效果较差，而且随着时间的推移会逐渐被吸收，远期效果不理想；而金属支撑棒虽然可以为软骨下骨提供力学支撑，但是受力时金属支撑部整体刚度大于骨组织的刚度，会产生应力遮挡效应，使股骨头容易发生股骨头的骨流失。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种股骨头内支撑假体，以解决相关技术中使用假体产生应力遮挡效应导致的容易发生股骨头的骨流失的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种股骨头内支撑假体，包括：管状多孔外层，具有内腔；加强梁，设置在管状多孔外层的内壁上，加强梁包括头部和主体部，头部包括弹性变形段；操作部，设置在管状多孔外层的端部；紧固结构，设置在管状多孔外层的外壁上。
进一步地，弹性变形段为多个，头部还包括多个梁体部，多个弹性变形段和多个梁体部交替设置。
进一步地，弹性变形段包括弹簧结构。
进一步地，管状多孔外层对应于头部的部分包括端帽和多个环状结构，端帽与其中一个环状结构之间的第一间隙以及多个环状结构之间的多个第二间隙与多个弹性变形段对应设置。
进一步地，加强梁和管状多孔外层之间设置有交叉层。
进一步地，股骨头内支撑假体还包括设置在加强梁上且位于内腔内部的钩状结构，钩状结构沿着主体部朝向头部的方向延伸。
进一步地，钩状结构为多个，多个钩状结构沿加强梁的轴向间隔设置。
进一步地，管状多孔外层的外表面设置有第一骨诱导层，和/或，管状多孔外层的内表面设置有第二骨诱导层。
进一步地，紧固结构穿过管状多孔外层并与加强梁连接。
进一步地，管状多孔外层上设置有多个通孔，和/或，紧固结构为螺纹结构，和/或，操作部包括多边形内孔。
应用本发明的技术方案，股骨头内支撑假体包括管状多孔外层、加强梁、操作部和紧固结构。加强梁设置在管状多孔外层的内壁上，能够为管状多孔外层提供支撑，能够提高股骨头内支撑假体的力学性能，提高股骨头内支撑假体的整体支撑强度。同时，加强梁包括头部和主体部，头部包括弹性变形段。股骨头受力时，生理股骨头松质骨会产生微变形，弹性变形段对应地产生变形，进而使得股骨头内支撑假体能够根据生理股骨头内部的微变形适应性地产生微弯曲，降低了应力遮挡效应，能够有效地预防股骨头的骨流失。因此，本申请的技术方案有效地解决了相关技术中使用假体产生应力遮挡效应导致的容易发生股骨头的骨流失的问题。
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股骨头内支撑假体的实施例的主视图；
图2示出了图1的股骨头内支撑假体的加强梁和紧固结构的主视图；
图3示出了图1的股骨头内支撑假体的剖视图；
图4示出了图1的股骨头内支撑假体处于微弯曲状态下的剖视图；
图5示出了图1的股骨头内支撑假体内腔有填充物并且处于微弯曲状态下的剖视图；以及
图6示出了图1的股骨头内支撑假体植入至股骨头内的状态示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、管状多孔外层；11、内腔；12、端帽；13、环状结构；14、通孔；15、第一间隙；16、第二间隙；20、加强梁；21、头部；211、弹性变形段；212、梁体部；22、主体部；30、操作部；31、多边形内孔；40、紧固结构；50、交叉层；60、钩状结构。
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。
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。
如图1和图2所示，本实施例的股骨头内支撑假体包括：管状多孔外层10、加强梁20、操作部30以及紧固结构40。管状多孔外层10具有内腔11。加强梁20设置在管状多孔外层10的内壁上，加强梁20包括头部21和主体部22，头部21包括弹性变形段211。操作部30设置在管状多孔外层10的端部。紧固结构40设置在管状多孔外层10的外壁上。
应用本实施例的技术方案，股骨头内支撑假体包括管状多孔外层10、加强梁20、操作部30和紧固结构40。加强梁20设置在管状多孔外层10的内壁上，能够为管状多孔外层10提供支撑，能够提高股骨头内支撑假体的力学性能，提高股骨头内支撑假体的整体支撑强度。同时，加强梁20包括头部21和主体部22，头部21包括弹性变形段211。股骨头受力时，生理股骨头松质骨会产生微变形，弹性变形段211对应地产生变形，进而使得股骨头内支撑假体能够根据生理股骨头内部的微变形适应性地产生微弯曲，降低了应力遮挡效应，能够有效地预防股骨头的骨流失。因此，本申请的技术方案有效地解决了相关技术中使用假体产生应力遮挡效应导致的容易发生股骨头的骨流失的问题。
在本实施例中，股骨头内支撑假体采用EBM金属3D打印技术一体成型，EBM金属3D打印具有直接加工复杂几何形状的能力，加工出的零件性能优异，能够满足本股骨头支撑假体的加工需求。管状多孔外层10为类骨小梁型多孔结构，上述多孔结构可为宿主骨提供适合的孔隙结构，有助于骨长入，使得股骨头内支撑假体能够与周围骨组织联合。具体的，孔状结构的孔隙率为50％～80％，孔径为800μm±200μm。
考虑到提高支撑效果并且保证股骨头内支撑假体受力均匀，加强梁20为多个，多个加强梁20沿着管状多孔外层10的内壁的周向布置。如图2所示，在本实施例中，加强梁20为六个。在图3、图4和图6中，为了更好地示出内腔11的内部结构，只示出了两个加强梁20。
如图2所示，弹性变形段211为多个，头部21还包括多个梁体部212，多个弹性变形段211和多个梁体部212交替设置。多个弹性变形段211和多个梁体部212沿股骨头内支撑假体轴向交替设置，在保证股骨头内支撑假体整体支撑强度的同时，使得股骨头内支撑假体能够产生与生理股骨头内部变形趋势近似的微变形，能够兼顾支撑效果和降低应力遮挡效应的需求。
如图2所示，弹性变形段211包括弹簧结构。上述弹簧结构可以为螺旋结构或者波浪形结构，也可以为其他形状，只要能够满足支撑强度要求并能够产生微变形即可。
如图3和图4所示，管状多孔外层10对应于头部21的部分包括端帽12和多个环状结构13，端帽12与其中一个环状结构13之间的第一间隙15以及多个环状结构13之间的多个第二间隙16与多个弹性变形段211对应设置。管状多孔外层10对应于头部21的部分设置成多段结构，分别包括端帽12和多个环状结构13。端帽12与其中一个环状结构13之间具有第一间隙15，多个环状结构13之间具有多个第二间隙16，多个弹性变形段211与上述第一间隙15和多个第二间隙16对应设置。也即弹性变形段211与第一间隙15或者第二间隙16对应设置。当股骨头内支撑假体受力，使得弹性变形段211产生弹性变形进而使得整个股骨头内支撑假体产生微弯曲时，第一间隙15和第二间隙16对应于受拉的弹性变形段211的位置增大，第一间隙15和第二间隙16对应于受压的弹性变形段211的位置减小。
如图3和图4所示，加强梁20和管状多孔外层10之间设置有交叉层50。交叉层50的厚度为0.2μm～0.5μm，优选地，该厚度可以为0.3μm、0.4μm。上述交叉层50的设置能够提高加强梁20和管状多孔外层10之间的连接紧密性和稳定性。交叉层50属于多孔层和实体层的交叉结构。
如图3至图6所示，股骨头内支撑假体还包括设置在加强梁20上且位于内腔11内部的钩状结构60，钩状结构60沿着主体部22朝向头部21的方向延伸。上述钩状结构60沿着主体部22朝向头部21的方向延伸。为了股骨头内支撑假体固定的更加稳定，可以在内腔11内填充填充物。上述填充物可以是健康的自体骨、异体骨、人工骨以及富血小板血浆(PRP)等。上述填充物可以是流体状的，通过注射器注入内腔11内，之后凝固。上述钩状结构60的设置能够有效防止填充物从内腔11中退出。钩状结构60的设置使得填充物能够保持在内腔11之中。
如图3至图6所示，钩状结构60为多个，多个钩状结构60沿加强梁20的轴向间隔设置。在头部21内的多个钩状结构60之间的间隔相等，在主体部22内的多个钩状结构60之间的间隔相等。在头部21内的多个钩状结构60之间的间隔大于在主体部22内的多个钩状结构60之间的间隔。也即，在头部21内，上述钩状结构60之间的间隔较大，方便股骨头内支撑假体受力时进行微变形。在主体部22内，尤其是靠近主体部22尾端的位置，上述钩状结构60之间的间隔较小，这样能够有效防止填充物从主体部22的尾端退出。
在本实施例中，管状多孔外层10的外表面设置有第一骨诱导层，管状多孔外层10的内表面设置有第二骨诱导层。上述第一骨诱导层和第二骨诱导层可以为羟基磷灰石等骨诱导性生物材料制成的涂层，股骨头内支撑假体植入股骨头内之后，该第一骨诱导层和第二骨诱导层能够被宿主吸收。上述第一骨诱导层和第二骨诱导层可促进宿主骨细胞快速分化、增值，实现骨质长入到骨界面，达到远期生物固定，延长假体服役寿命。当然，根据实际情况可以只设置第一骨诱导层，或者只设置第二骨诱导层，也可以同时设置第一骨诱导层和第二骨诱导层。上述第一骨诱导层和第二骨诱导层的厚度一般不超过0.5μm，优选地，该厚度为0.3μm。
在本实施例中，紧固结构40穿过所述管状多孔外层10并与加强梁20连接。上述结构能够提高紧固结构40的强度。
如图1、图3和图4所示，管状多孔外层10上设置有多个通孔14。上述多个通孔14能够实现宿主骨与自体骨、异体骨、人工骨以及富血小板血浆(PRP)的联结，持续给内部自体骨、异体骨和人工骨提供营养，达到内部骨质的爬行替代。
如图1至图6所示，紧固结构40为螺纹结构。螺纹结构能够有效防止股骨头内支撑假体植入患者股骨头内之后脱出，提高了股骨头内支撑假体的稳固性，保证了支撑效果。
如图3至图5所示，操作部30包括多边形内孔31。上述多边形内孔31可以和手术工具进行配合，方便医生的操作。优选地，多边形内孔31可以为内六方孔，可配用工具系统中持器的外六方接口。上述配用工具包括六棱柱以及与六棱柱配合的扭力扳手，六棱柱的一端插入至具有内六方孔的操作部30中，六棱柱的另一端插入至扭力扳手内，扭力扳手通过驱动六棱柱进而驱动操作部30运动。
图6示出了本实施例的股骨头内支撑假体植入至股骨头内的状态示意图，该股骨头内支撑假体在植入人体之前可长期浸泡在含有活性因子的溶液中，使活性因子浸入到股骨头内支撑假体的网格内部，植入后促进骨质长入。
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。
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 (10)

1.一种股骨头内支撑假体，包括管状多孔外层(10)和操作部(30)，所述管状多孔外层(10)具有内腔(11)，所述操作部(30)设置在所述管状多孔外层(10)的端部，其特征在于，所述股骨头内支撑假体还包括：
加强梁(20)，设置在所述管状多孔外层(10)的内壁上，所述加强梁(20)包括头部(21)和主体部(22)，所述头部(21)包括弹性变形段(211)；
紧固结构(40)，设置在所述管状多孔外层(10)的外壁上。
2.根据权利要求1所述的股骨头内支撑假体，其特征在于，所述弹性变形段(211)为多个，所述头部(21)还包括多个梁体部(212)，多个所述弹性变形段(211)和多个所述梁体部(212)交替设置。
3.根据权利要求1所述的股骨头内支撑假体，其特征在于，所述弹性变形段(211)包括弹簧结构。
4.根据权利要求2所述的股骨头内支撑假体，其特征在于，所述管状多孔外层(10)对应于所述头部(21)的部分包括端帽(12)和多个环状结构(13)，所述端帽(12)与其中一个所述环状结构(13)之间的第一间隙(15)以及多个所述环状结构(13)之间的多个第二间隙(16)与多个所述弹性变形段(211)对应设置。
5.根据权利要求1所述的股骨头内支撑假体，其特征在于，所述加强梁(20)和所述管状多孔外层(10)之间设置有交叉层(50)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的股骨头内支撑假体，其特征在于，所述股骨头内支撑假体还包括设置在加强梁(20)上且位于所述内腔(11)内部的钩状结构(60)，所述钩状结构(60)沿着所述主体部(22)朝向所述头部(21)的方向延伸。
7.根据权利要求6所述的股骨头内支撑假体，其特征在于，所述钩状结构(60)为多个，多个所述钩状结构(60)沿所述加强梁(20)的轴向间隔设置。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的股骨头内支撑假体，其特征在于，所述管状多孔外层(10)的外表面设置有第一骨诱导层，和/或，所述管状多孔外层(10)的内表面设置有第二骨诱导层。
9.根据权利要求1所述的股骨头内支撑假体，其特征在于，所述紧固结构(40)穿过所述管状多孔外层(10)并与所述加强梁(20)连接。
10.根据权利要求1所述的股骨头内支撑假体，其特征在于，所述管状多孔外层(10)上设置有多个通孔(14)，和/或，所述紧固结构(40)为螺纹结构，和/或，所述操作部(30)包括多边形内孔(31)。
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