CN113855339A - 仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫及应用其的膝关节假体 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫及应用其的膝关节假体，其中仿生稳定型单髁膝关节假体包括股骨髁假体、胫骨平台垫、胫骨平台托和股骨滑车假体。本申请的股骨髁假体采用解剖形态设计前髁及后髁延长设计，能满足膝关节过伸及高屈曲运动；同时股骨髁假体前缘内凹设计，有效避开股骨滑车假体方便髌股间室病变假体的置换；假体股骨髁远端减薄设计有效降低股骨侧截骨量；假体多型号尺寸尽可能的覆盖了所有亚洲人的骨骼解剖形态；本申请的单髁膝关节假体以重现自然膝关节运动为目标，可以满足单间室、双间室、三间室骨性关节炎的病症的置换，最大程度的还原术前状态和本体感受，置换后对人体软组织的刺激较少，更能满足患者的需要。

Description

仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫及应用其的膝关节假体
技术领域
本申请涉及人工关节领域，特别涉及一种仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫及应用其的膝关节假体。
背景技术
膝关节损伤或病变的患者，需要用人工膝关节假体对损伤或病变的单侧膝关节进行置换或者是股骨滑车假体置换。
人工膝关节假体包括连接到股骨远端的股骨髁假体、连接到胫骨近端的胫骨平台托及设置在两者之间的胫骨平台垫。
目前人工膝关节假体存在几种平台垫片：
1、活动单髁胫骨平台垫（活动平台单髁），这种胫骨平台垫与胫骨平台托之间靠平面对平面接触，依靠膝关节的韧带张力及医生的精确截骨使得胫骨平台垫正确安放定位；其优点在于可以模拟人体正常半月板在膝关节屈曲伸直运动时股骨髁与半月板的接触面不变，且大的接触面积可以降低应力的集中，从而降低对胫骨平台垫的磨损。
但是这种非限制型活动平台单髁一旦出现医生截骨不精准、患者膝关节韧带松动、发展成为外侧间室关节炎等问题就容易发生假体脱位的情况，导致患者进行翻修的风险；同时由于人体膝关节的外侧副韧带较内侧韧带松，活动单髁不适用于外侧间室的膝关节单髁置换。
2、固定单髁胫骨平台垫（固定平台单髁），这种胫骨平台垫与胫骨平台托之间通过锁合结构卡合，形成组配式结构；其优点由于胫骨平台垫被约束限制其自由移动，不会出现类似于活动平台垫脱位的风险，因此固定平台单髁可以适用于内外侧间室病变的膝关节，同时也有很高的假体植入容错率。
但是目前研发的这种限制型固定平台单髁，由于胫骨平台垫上表面接近于平面，股骨髁假体与胫骨平台垫之间接触面积小，因此胫骨平台垫的应力易集中，假体的磨损率高，寿命短。
可见当前的胫骨平台垫仍存在无法满足临床实际需求的问题。
发明内容
以重现自然膝关节运动为目标，本申请提供一种仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫及应用其的膝关节假体。
第一方面，本申请提供一种仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫,采用如下的技术方案：
一种仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫，包括内侧膝关节胫骨平台垫，所述内侧膝关节胫骨平台垫矢状面凹陷设置，使内侧膝关节胫骨平台垫的矢状面形成用于容纳股骨髁的球窝关节面。
通过采用上述技术方案，内侧胫骨平台垫上表面形成用于容纳股骨髁的球窝关节面，可以增大股骨-胫骨形合度，为股骨髁提供了更大的前方限制性和半脱位阻力，提高伸直动作和屈曲动作的稳定性。
可选的，仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫包括外侧膝关节胫骨平台垫，所述外侧膝关节胫骨平台垫矢状面凹陷为倾斜的圆弧面，形成用于支撑外侧髁活动的活动关节面。
通过采用上述技术方案，外侧膝关节胫骨平台垫可以增大股骨-胫骨形合度，为股骨髁提供了更大的前方限制性和半脱位阻力，提高伸直动作和屈曲动作的稳定性。
可选的，所述内侧膝关节胫骨平台垫具有内侧前唇，内侧前唇相对球窝关节面底部高出8-11mm。
可选的，所述内侧膝关节胫骨平台垫具有内侧后唇，内侧后唇相对球窝关节面底部高出2-4mm。
通过采用上述技术方案，内侧膝关节胫骨平台垫的前唇高出8-11mm，后唇高出2-4mm，使内侧膝关节胫骨平台垫矢状面形状呈类似球窝状，形成用于容纳股骨髁的球窝关节面。
可选的，所述外侧膝关节胫骨平台垫具有外侧前唇和外侧后唇，所述外侧前唇高出外侧后唇2-4mm，所述外侧膝关节胫骨平台垫的活动关节面由外侧前唇向外侧后唇倾斜。
可选的，所述外侧膝关节胫骨平台垫的活动关节面具有最大15°外旋角度，所述外侧膝关节胫骨平台垫通过活动关节面允许膝关节外侧髁能够具有最大15°内外旋角度。
通过采用上述技术方案，当进行外侧膝关节置换时采用本胫骨平台垫的外侧型号，本胫骨平台垫的外稳定性设计，在作膝关节运动时，股骨髁会以内侧髁为圆心，外侧髁进行15°左右的旋转，更加符合人体仿生运动。
可选的，所述仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫具有12种型号，相邻型号尺寸大小呈递减或递增变化；每种型号的胫骨平台垫分为左膝内侧型、左膝外侧型、右膝内侧型和右膝外侧型。
通过采用上述技术方案，将仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫细分为多种型号，且每种型号分内外、左右，使胫骨平台垫更适应人体情况。
第二方面，本申请提供一种仿生稳定型单髁膝关节假体,采用如下的技术方案：
一种仿生稳定型单髁膝关节假体，包括股骨髁假体、胫骨平台垫、胫骨平台托和股骨滑车假体，所述胫骨平台垫固装在胫骨平台托上，所述股骨髁假体与胫骨平台垫相接触，所述股骨滑车假体位于股骨远端前部。
通过采用上述技术方案，使膝关节假体克服了现有单髁膝关节假体不能兼容稳定性和活动性的问题，更符合人体的运动所需。
可选的，所述股骨髁假体前髁延长3-4mm，且股骨髁假体前缘内凹设置。
通过采用上述技术方案，股骨髁假体前髁延长设计，可以使股骨髁假体拥有3-10度的安全过伸活动度；股骨髁假体前缘内凹设计，有效避开股骨滑车假体，方便髌股间室病变假体的置换。
可选的，所述股骨髁假体后髁延长4-6mm。
通过采用上述技术方案，将股骨髁假体后髁延长设计，可以使股骨髁假体最高达到155度高屈曲，以满足不同患者的需求。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、本申请的生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫从设计上依从运动医学和人体关节解剖的特点，以重现自然膝关节运动为目标，减少截骨量，最大程度的还原术前状态和本体感受，所以更符合人体的运动所需，置换后对人体软组织的刺激较少，更能满足患者的需要；
2、采用本单髁假体置换膝关节后，当膝关节完全伸直时，通过最大化内侧形合度获得稳定性；当膝关节过伸时，通过股骨髁与胫骨平台垫的高接触面积获得稳定性；当膝关节旋转和平移进入屈曲中期时，通过增加的限制性和有限的内侧平移，获得内侧的稳定性；进入深屈曲状态，外侧髁沿弧形路径轴向旋转，因为内侧形合度提供了稳定性，而且接触点相对于普通垫片来说更靠后，可在股骨后部与胫骨平台垫后唇接触之前达到更深的屈曲，从而提高了更高的屈曲度，同时可降低高屈曲时的风险。
附图说明
图1是人体膝关节示意图。
图2是本申请实施例中仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫的结构示意图。
图3是本申请实施例中内侧膝关节假体的配合示意图。
图4是本申请实施例中外侧膝关节假体的配合示意图。
图5是本申请实施例中股骨滑车假体的配合示意图。
附图标记说明：
1、内侧膝关节胫骨平台垫；11、内侧前唇；12、内侧后唇；13、球窝关节面；2、外侧膝关节胫骨平台垫；21、外侧前唇；22、外侧后唇；23、活动关节面；3、股骨髁假体；4、胫骨平台托；5、人体膝关节；51、股骨远端；52、胫骨近端；53、髌骨；54、髌韧带；6、股骨滑车假体。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
参照图1，人体膝关节5由股骨远端51、胫骨近端52、髌骨53及髌韧带54构成。
人体膝关节5在正常的生理运动过程中，膝关节存在外旋的动作，即股骨髁在屈伸过程中，内侧会向后移动2-4mm，外侧会旋转15°左右。正常膝关节屈伸角度可达120°-150°之间，改进前的人工膝关节假体在高屈曲时，随着股骨髁的后滚，胫骨平台垫会相对股骨髁前移。
本申请实施例公开一种仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫及应用其的膝关节假体。参照图2，仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫分为内侧膝关节胫骨平台垫1和外侧膝关节胫骨平台垫2，其中内侧膝关节胫骨平台垫1的矢状面凹陷设置，使内侧膝关节胫骨平台垫1的矢状面形合比为1.09:1，另将内侧膝关节胫骨平台垫1的内侧前唇11和内侧后唇12均加高设置，使内侧膝关节胫骨平台垫1的内侧前唇11相对其矢状面凹陷底部高出8-11mm，内侧膝关节胫骨平台垫1的内侧后唇12相对其矢状面凹陷底部高出2-4mm；本实施例中，将内侧膝关节胫骨平台垫1的内侧前唇11加高至12.5mm，内侧后唇12加高至5.7mm，使其矢状面形状呈类似球窝状，形成用于容纳股骨髁的球窝关节面13，增大股骨-胫骨形合度，为股骨髁提供了更大的前方限制性和半脱位阻力，提高了伸直动作和屈曲动作的稳定性。
外侧膝关节胫骨平台垫2的矢状面凹陷为倾斜的圆弧面，另将外侧膝关节胫骨平台垫2的外侧前唇21和外侧后唇22均加高设置，并使外侧前唇高出外侧后唇2-4mm；外侧膝关节胫骨平台垫2的矢状面由外侧前唇21向外侧后唇22倾斜分布。本实施例中，将外侧膝关节胫骨平台垫2的外侧前唇21加高至7.8mm，外侧后唇22加高至5.0mm，使其矢状面形成用于支撑外侧髁活动的活动关节面23；外侧膝关节胫骨平台垫2活动关节面23的最大外旋角度为15°，膝关节外侧髁通过活动关节面23能够具有最大15°的内外旋角度，为股骨髁高屈曲留出活动空间。
本申请的单髁膝关节胫骨平台垫采用仿生设计，且胫骨平台垫划分内外侧型号；当进行内侧膝关节置换时采用本胫骨平台垫的内侧型号，本胫骨平台垫的内稳定型设计，使患者术后膝关节运动时，股骨髁会以内侧髁为圆心，外侧髁进行15°左右的旋转，更加符合人体仿生运动。当进行外侧膝关节置换时采用本胫骨平台垫的外侧型号，本胫骨平台垫的外稳定性设计，在作膝关节运动时，股骨髁会以内侧髁为圆心，外侧髁进行15°左右的旋转，更加符合人体仿生运动。
参照图3和图4，采用本胫骨平台垫置换膝关节后，当膝关节完全伸直时，通过最大化内侧形合度获得稳定性；当膝关节旋转和平移进入屈曲中期时，通过增加的限制性和有限的内侧平移，获得内侧的稳定性；进入深屈曲状态，外侧髁沿弧形路径轴向旋转，因为内侧形合度提供了稳定性，而且接触点相对于普通垫片来说更靠后，可在股骨后部与胫骨平台垫后唇接触之前达到更深的屈曲，从而提高了更高的屈曲度；如此，本胫骨平台垫可满足膝关节高屈曲要求，同时可降低高屈曲时的风险。
进一步，本仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫外形以固定平台单髁膝关节假体为原型，材料采用超高分子量聚乙烯，从而增加胫骨平台垫的耐磨损率。
将仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫划分为12种型号，胫骨平台垫每种型号的尺寸大小不同，且相邻型号尺寸大小呈递减或递增变化；每种型号的胫骨平台垫分为左膝内侧型、左膝外侧型、右膝内侧型和右膝外侧型，以匹配人体情况。
本申请实施例还公开一种仿生稳定型单髁膝关节假体，参照图4和图5，包括连接到股骨远端的股骨髁假体3、连接到胫骨近端的胫骨平台托4、设置在两者之间的胫骨平台垫，以及位于股骨远端前部的股骨滑车假体6，胫骨平台垫利用锁合结构固定安装在胫骨平台托4上，股骨髁假体3与胫骨平台垫相接触。
其中，胫骨平台垫采用上述的仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫；同时将股骨髁假体3前髁延长3-4mm，可以使股骨髁假体3拥有3-10度的安全过伸活动度；将股骨髁假体3后髁延长4-6mm，可以使股骨髁假体3最高达到155度高屈曲，最终以满足不同患者的需求。
另将股骨髁假体3前缘内凹设计，有效避开股骨滑车假体6，方便髌股间室病变假体的置换；股骨髁假体3远端减薄设计有效降低股骨侧截骨量。
本申请的仿生型单髁膝关节假体从设计上依从运动医学和人体关节解剖的特点，型号尺寸多达12个型号尽可能的覆盖了所有亚洲人的骨骼解剖形态，使膝关节假体克服了现有单髁膝关节假体不能兼容稳定性和活动性的问题，更符合人体的运动所需，可以满足单间室、双间室、三间室骨性关节炎的病症的置换。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫，其特征在于：包括内侧膝关节胫骨平台垫(1)，所述内侧膝关节胫骨平台垫(1)矢状面凹陷设置，使内侧膝关节胫骨平台垫(1)的矢状面形成用于容纳股骨髁的球窝关节面(13)。
2.根据权利要求1所述的仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫，其特征在于：包括外侧膝关节胫骨平台垫(2)，所述外侧膝关节胫骨平台垫(2)矢状面凹陷为倾斜的圆弧面，形成用于支撑外侧髁活动的活动关节面(23)。
3.根据权利要求1所述的仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫，其特征在于：所述内侧膝关节胫骨平台垫(1)具有内侧前唇(11)，内侧前唇(11)相对球窝关节面(13)底部高出8-11mm。
4.根据权利要求3所述的仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫，其特征在于：所述内侧膝关节胫骨平台垫(1)具有内侧后唇(12)，内侧后唇(12)相对球窝关节面(13)底部高出2-4mm。
5.根据权利要求2所述的仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫，其特征在于：所述外侧膝关节胫骨平台垫(2)具有外侧前唇(21)和外侧后唇(22)，所述外侧前唇(21)高出外侧后唇(22)2-4mm，所述外侧膝关节胫骨平台垫(2)的活动关节面(23)由外侧前唇(21)向外侧后唇(22)倾斜。
6.根据权利要求2所述的仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫，其特征在于：所述外侧膝关节胫骨平台垫(2)的活动关节面(23)具有最大15°外旋角度，所述外侧膝关节胫骨平台垫(2)通过活动关节面(23)允许膝关节外侧髁能够具有最大15°内外旋角度。
7.根据权利要求2所述的仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫，其特征在于：所述仿生稳定型单髁膝关节胫骨平台垫具有12种型号，相邻型号尺寸大小呈递减或递增变化；每种型号的胫骨平台垫分为左膝内侧型、左膝外侧型、右膝内侧型和右膝外侧型。
8.一种仿生稳定型单髁膝关节假体，其特征在于：包括股骨髁假体(3)、胫骨平台垫、胫骨平台托(4)和股骨滑车假体(6)，所述胫骨平台垫固装在胫骨平台托(4)上，所述股骨髁假体(3)与胫骨平台垫相接触，所述股骨滑车假体(6)位于股骨远端前部；所述胫骨平台垫为权利要求1-8任一项所述的胫骨平台垫。
9.根据权利要求8所述的仿生稳定型单髁膝关节假体，其特征在于：所述股骨髁假体(3)前髁延长3-4mm，且股骨髁假体(3)前缘内凹设置。
10.根据权利要求8所述的仿生稳定型单髁膝关节假体，其特征在于：所述股骨髁假体(3)后髁延长4-6mm。
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